浙教版科学九年级上第三章功能守恒综合练习.docx
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浙教版科学九年级上第三章功能守恒综合练习
浙教版科学九年级上
第三章功能守恒综合练习
1、某运动员做蹦极运动,如图甲所示,从高处O点开始下落,A点是弹性绳的自由长度,在B点运
动员所受弹力恰好等于重力,C点是第一次下落到达的最低点。
运动员所受弹性绳弹力F的大小
随时t变化的情况如图乙所示(蹦极过程视为在竖直方向的运动)。
下列判断正确的是()
A.从A点到C点过程中运动员减速下落B.从B点到C点过程中弹性绳的弹性势能一直增大
C.t0时刻对应的是运动员在B点的时刻D.运动员重力大小等于F0
2、如图所示,用弹簧K1和K2的一端拴住滑块M,另一端连在竖直
墙壁上,弹簧恰好处于自然状态,滑块静止在O点处。
今将滑块
M向右推一段后放手,滑块在光滑水平面上来回运动的过程中。
由O点向右运动时()
A.滑块的动能增加,K2的弹性势能增加B.滑块的动能减小,K1的弹性势能减小
C.弹簧的弹性势能转化为滑块的动能D.滑块的动能转化为弹簧的弹性势能
3、如图所示,一根很长的柔性轻绳跨过光滑的定滑轮,绳的两端各系一个小球a和b,
a球的质量为m,静置于地面;b球的质量为3m,用手托住,高度为h,此时轻绳刚好
拉紧。
不计滑轮转轴处的摩擦,从静止开始释放b球后,a球可能到达的最大高度为
()
A、hB、1.5hC、2hD、2.5h
4、如图所示,小球在竖直向下的力F的作用下,将竖直的轻质弹簧压缩,若将力F
撤去,小球向上弹起并离开弹簧,直到速度为零。
小球在上升过程中,下列说法正确
的是()
A、小球的动能最大时,弹簧的弹性势能为零
B、小球在离开弹簧时,弹性势能转化为小球的重力势能
C、小球的动能减为零后,重力势能不一定最大
D、小球的动能先增大后减小
5、如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”。
实验时,将总重为G的钩码挂
在铁质杠杆上,弹簧测力计作用于P点,现竖直向上匀速拉动弹簧测力计,
钩码上升的高度为h,弹簧测力计的示数为F,其移动的距离为s,则杠杆的
机械效率η=(用题中字母表示)。
若将弹簧测力计移动到Q点,仍
将钩码匀速提升h的高度,设此时弹簧测力计的示数为F',杠杆的机械效率
为η,'若不计转轴O处的摩擦,则:
F'F,η'η(以上两空都填“>”“=”或“<”)。
6、如图所示,弹簧一端与小车相连,另一端固定在左侧的墙壁上,小车放在光滑的水平木板上。
小
车位于A点时弹簧恰好为自然长度,用力压缩弹簧使小车到达B点;松手后,小车由位置B运动
至位置C,在位置C时速度为零。
则小车从位置B运动至位置C的过程中,速度达到最大的位置
在(选填“A点”、“A点的左侧”、或“A点的右侧”),弹簧的弹性势能的变化情况是(选
填“减小”、“先减小后增大”、“先增大后减小”或“增大”);小车从位置A运动到C点的过程中,
能量转化的情况为。
第六题图
7、无链条电动自行车被称为“没有链条的混合动力电动自行车”。
它结合
了电子动力和人体动力,此车既可以通过给锂电池充电获得能量;也
可以通过骑行者踩脚踏板获得能量。
图中所示无链条电动自行车,其
锂电池容量为10Ah(电池容量是指放电电流与放电时间的乘积)、电
4m;若骑行者踩脚踏板辅压为30V.若骑行者不踩脚踏板,仅靠锂电池驱动,可正常行驶1.8×10
4m。
助锂电池给车提供能量,“混合动力驱动”可使车连续行驶3.2×10
(1)无链条电动自行车的车把龙头是(填“省力/费力/等臂”)杠杆;
(2)图中这款车的锂电池最多所储存的电能约为J;
(3)正常行驶时,这款车“混合动力驱动”时人所提供的能量与“电力驱动”时锂电池提供的能量之
比为。
8、演绎式探究﹣﹣研究机械能守恒与平抛运动:
(1)①如图甲,质量为m的小球从高度为h的光滑斜面顶端由静止自由滑下,到达斜面底端的速
度为v.此过程机械能守恒,关系式mgh=mv2成立,则一个物体从高0.2m的光滑斜面顶端自
由下滑到斜面底端时的速度为m/s。
②如图乙,将物体以一定的初速度v0沿水平方向抛出(不计阻力),物体做平抛运动,在水平方
向运动的距离r=v0t,在竖直方向下落得高度y=gt
2,则y与r的关系可用丙图中的图线表示。
(2)如图丁所示,小球沿长度为l的光滑斜面AB由静止自由滑下,经过高度为h的光滑桌面BC
后做平抛运动,撞到前方挡板的D点,桌边到挡板的距离为s,D点到地面的高度为d,请推理证
明d=h﹣。
9、已知物体的重力势能表达式为Ep=mgh,动能表达式为Ek=mv
2
;
其中m为物体的质量,b为物体距离水平地面的高度,v为物体的运动
速度,g=10N/kg。
如图,一小球从斜面底端以速度v沿光滑斜面向上
运动。
不计空气阻力,小球在光滑的斜面上滑行时,机械能守恒。
请
推导:
小球能运动到斜面上的最大高度h=
2,其中m为物体的质量,h为10、已知物体的重力势能表达式为EP=mgh,动能表达式为Ek=mv
物体距离水平地面的高度,v为物体的运动速度,g为常量,取10N/kg。
如图所示,滑雪场的弯曲
滑道由AB、BC两部分组成,AB段高度H=20m,BC段高度h=10m。
总质量m=70kg的运动
员从A点由静止开始沿AB滑道下滑,经过B点后沿BC滑道运动。
不计摩擦和空气阻力。
(1)求运动员在A点处的重力势能Ep。
(2)求运动员经过B点时的速度大小v。
(3)判断运动员到达C点时速度是否为零,请说明理由。
第十题图
11、如图所示为“无人机”,它具有4个旋翼,每个旋翼下方有一个电动机,可通过无线电进行操控,
其在拍摄调查、无人配送等方面具有广阔的前景
(1)起飞时,增大四个旋翼的转速,使吹向下方的风量增加,无
人机就会上升,这是因为力的作用是_____________________。
(2)该机一个旋翼的电动机额定功率为30瓦,额定旋翼电压为
15伏,电动机正常工作时通过的电流为多少安?
(3)该机所需的能量是由一块输出电压为15伏,容量为5000mA?
h
的电池提供。
若飞行时电动机以额定功率运行则该机最多能飞行多少分钟?
12、如图所示是一直流电动机提升重物的装置。
电源电压U=9V保持不变,已知电动机线圈电阻为
1Ω.开关闭合后,电动机匀速提升重物,此时,电流表读数为1A,电压表读数为5V.不计任何
摩擦,求:
(1)10秒内该电路消耗的总电能;
(2)电动机的发热功率;
(3)当重物的质量超过一定数值时,电动机将无法转动,求此时电动机的电功率。
第十二题图
13、一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动,其v﹣t图象如图所
示,在第10s时速度达到20m/s,通过的路程为120m。
求:
(1)在0~10s内汽车的平均速度;
(2)设汽车在行驶过程中所受阻力不变,大小为f=4000N,那么在0~10s
内汽车发动机产生的牵引力所做的功是多少焦耳?
(3)若发动机的转化效率为40%,则0~10s内需要燃烧多少千克汽油才能使发动机做这么多功?
7J/kg)。
(已知汽油的热值大约为5×10
功能守恒综合练习参考答案
一.选择题(共2小题)
1.某运动员做蹦极运动,如图甲所示,从高处O点开始下落,A点是弹性绳的自由长度,在B点运
动员所受弹力恰好等于重力,C点是第一次下落到达的最低点。
运动员所受弹性绳弹力F的大小
随时间t变化的情况如图乙所示(蹦极过程视为在竖直方向的运动)。
下列判断正确的是()
A.从A点到C点过程中运动员减速下落
B.从B点到C点过程中弹性绳的弹性势能一直增大
C.t0时刻对应的是运动员在B点的时刻
D.运动员重力大小等于F0
【解答】选:
B。
2.如图所示,用弹簧K1和K2的一端拴住滑块M,另一端
连在竖直墙壁上,弹簧恰好处于自然状态,滑块静止在O
点处。
今将滑块M向右推一段后放手,滑块在光滑水平面
上来回运动的过程中。
由O点向右运动时()
A.滑块的动能增加,K2的弹性势能增加B.滑块的动能减小,K1的弹性势能减小
C.弹簧的弹性势能转化为滑块的动能D.滑块的动能转化为弹簧的弹性势能
【解答】选:
D。
3、如图所示,一根很长的柔性轻绳跨过光滑的定滑轮,绳的两端各系一个小
球a和b,a球的质量为m,静置于地面;b球的质量为3m,用手托住,高度
为h,此时轻绳刚好拉紧。
不计滑轮转轴处的摩擦,从静止开始释放b球后,
a球可能到达的最大高度为()
A、hB、1.5hC、2hD、2.5h
【解答】选:
B
4、如图所示,小球在竖直向下的力F的作用下,将竖直的轻质弹簧压缩,若将力
F撤去,小球向上弹起并离开弹簧,直到速度为零。
小球在上升过程中,下列说
法正确的是()
A、小球的动能最大时,弹簧的弹性势能为零
B、小球在离开弹簧时,弹性势能转化为小球的重力势能
C、小球的动能减为零后,重力势能不一定最大
D、小球的动能先增大后减小
【解答】选:
D
5、如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”。
实验时,将总重为G
的钩码挂在铁质杠杆上,弹簧测力计作用于P点,现竖直向上匀速拉动
弹簧测力计,钩码上升的高度为h,弹簧测力计的示数为F,其移动的距
离为s,则杠杆的机械效率η=×100%,(用题中字母表示)。
若
将弹簧测力计移动到Q点,仍将钩码匀速提升h的高度,设此时弹簧测
力计的示数为F',杠杆的机械效率为η,'若不计转轴O处的摩擦,则:
F'>F,η'=η(以上两
空都填“>”=“”或“<”)。
【解答】解:
根据杠杆的机械效率η==×100%,
根据图示可知,将弹簧测力计移动到Q点时,阻力和阻力臂都不变,动力臂减小,由F1L1=F2L2
可知,动力将增大,即F′>F;
若将弹簧测力计移动到Q点,钩码上升相同的高度,则杠杆偏转角度不变,克服杠杆重力做的额
外功不变,总功不变,则效率不变即η=′η。
故答案为:
×100%;>;=。
6、如图所示,弹簧一端与小车相连,另一端固定在左侧的墙壁上,小车放在光滑的水平木板上。
小
车位于A点时弹簧恰好为自然长度,用力压缩弹簧使小车到达B点;松手后,小车由位置B运动
至位置C,在位置C时速度为零。
则小车从位置B运动至位置C的过程中,速度达到最大的位置
在A点(选填“A点”、“A点的左侧”、或“A点的右侧”),弹簧的弹性势能的变化情况是先减
小后增大(选填“减小”、“先减小后增大”、“先增大后减小”或“增大”);小车从位置A运动到C
点的过程中,能量转化的情况为小车的动能转化为弹簧的弹性势能。
【解答】解:
由于木板是光滑的,不存在摩擦力,小车在木板上运动的速度最大时,就是弹簧的
弹性势能全部转化成动能时,A点时弹簧恰好为自然长度,所以A点的动能是最大的;
从B到弹簧自然长度A时,是弹簧恢复原状的过程,弹簧的弹性势能减小;从A到C的过程,小
车由于惯性继续运动,弹簧发生弹性形变,弹簧的弹性势能增大;所以弹簧的弹性势能的变化情
况是先减小后增大;小车从位置A运动到C的过程中,弹簧的长度变长,弹性势能变大,小车的
速度变小,动能变小,由于接触面是光滑的,不存在摩擦,则小车的动能转化为弹簧的弹性势能。
答案:
A点;先减小后增大;小车的动能转化为弹簧的弹性势能。
7、无链条电动自行车被称为“没有链条的混合动力电动自行
车”。
它结合了电子动力和人体动力,此车既可以通过给锂电池
充电获得能量;也可以通过骑行者踩脚踏板获得能量。
图中所
示无链条电动自行车,其锂电池容量为10Ah(电池容量是指放
电电流与放电时间的乘积)、电压为30V.若骑行者不踩脚踏
4m;若骑行者踩脚踏板辅助锂电池给车提供能量,“混合
板,仅靠锂电池驱动,可正常行驶1.8×10
4m。
动力驱动”可使车连续行驶3.2×10
(1)无链条电动自行车的车把龙头是省力(填“省力/费力/等臂”)杠杆;
(2)图中这款车的锂电池最多所储存的电能约为1.08×10
6J;
(3)正常行驶时,这款车“混合动力驱动”时人所提供的能量与“电力驱动”时锂电池提供的能量之
比为7:
9。
【解答】解:
(1)车把龙头的支点就是车把的转轴,车轮与地面之间的摩擦力就是阻力,人手施
加的力就是动力,这时动力臂大于阻力臂,因此它是省力杠杆;
6
(2)这款车的锂电池最多所储存的电能:
W=UIt=30V×10A×3600s=1.08×10
J;
4m﹣1.8×104m=1.4×104m,(3)人的能量驱动的路程s1=3.2×10
正常行驶时,这款车“混合动力驱动”时人所提供的能量与“电力驱动”时锂电池提供的能量之比:
====。
故答案为:
(1)省力;
(2)1.08×10
6;(3)7:
9。
8、演绎式探究﹣﹣研究机械能守恒与平抛运动:
(1)如图甲,质量为m的小球从高度为h的光滑斜面顶端由静止自由滑下,到达斜面底端的速度
为v.此过程机械能守恒,关系式mgh=mv
2成立,则一个物体从高0.2m的光滑斜面顶端自由
下滑到斜面底端时的速度为m/s。
如图乙,将物体以一定的初速度v0沿水平方向抛出(不计阻力),物体做平抛运动,在水平方向
2
运动的距离r=v0t,在竖直方向下落得高度y=gt
,则y与r的关系可用丙图中的图线表
示。
(2)如图丁所示,小球沿长度为l的光滑斜面AB由静止自由滑下,经过高度为h的光滑桌面BC
后做平抛运动,撞到前方挡板的D点,桌边到挡板的距离为s,D点到地面的高度为d,请推理证
明d=h﹣。
【解答】解:
(1)因为质量为m的小球从高度为h的光滑斜面顶端由静止自由滑下,到达斜面底
端的速度为v,过程中机械能守恒,所以mgh=mv
2,将h=0.2m,g=10m/s2代入求解的v=2m/s
将物体以一定的初速度v0沿水平方向抛出(不计阻力),物体做平抛运动,在水平方向运动的距
离r=v0t,∵运动时间为t=∴在竖直方向下落得高度y=gt
2=g()2=g
因此,下落高度y与水平移动距离r的2次方成正比,由此可以判断曲线为b;
(2)如图丁所示,小球沿长度为l的光滑斜面AB由静止自由滑下,则过程中机械能守恒
2
∵mgh=mv
∴mglsinθ=m=m∴=2glsinθ
2
又∵小球从C点开始做平抛运动∴s=vcth﹣d=gt
∴d=h﹣=h﹣=h﹣g=h﹣
故答案为:
(1)2;b;
(2)推理过程如上。
9、已知物体的重力势能表达式为Ep=mgh,动能表达式为Ek=
2;其中m为物体的质量,b为物体距离水平地面的高度,v为mv
物体的运动速度,g=10N/kg。
如图,一小球从斜面底端以速度v
沿光滑斜面向上运动。
不计空气阻力,小球在光滑的斜面上滑行
时,机械能守恒。
请推导:
小球能运动到斜面上的最大高度h=
【解答】解:
根据题意:
小球从斜面底端沿光滑斜面向上运动的过程中机械能守恒;
2
小球到达斜面最高点时动能全部转化为重力势能;Ek=Ep,即:
mv=mgh,
小球能运动到斜面上的最大高度h=。
10、已知物体的重力势能表达式为EP=mgh,动能表达式为Ek=mv
2,其中m为物体的质量,h
为物体距离水平地面的高度,v为物体的运动速度,g为常量,取10N/kg。
如图所示,滑雪场的弯曲
滑道由AB、BC两部分组成,AB段高度H=20m,BC段高度h=10m。
总质量m=70kg的运动员从
A点由静止开始沿AB滑道下滑,经过B点后沿BC滑道运动。
不计摩擦和空气阻力。
(1)求运动员在A点处的重力势能Ep。
(2)求运动员经过B点时的速度大小v。
(3)判断运动员到达C点时速度是否为零,请说明理由。
【解答】解:
4J;
(1)运动员在A点处的重力势能:
Ep=mgH=70kg×10N/kg×20m=1.4×10
(2)运动员从A到B的过程中,速度变大,高度变小,故动能变大,重力势能变小,重力势能
转化为动能,
不计摩擦和空气阻力,从A到B的过程中运动员的机械能守恒,则B处的动能等于A处的重力势
能,
2
故有:
mvB=mgH,则运动员经过B点时的速度:
vB===
20m/s。
(3)不计摩擦和空气阻力,运动员在运动过程中机械能守恒,由于A点的高度大于C点的高度,
所以,运动员在A点的重力势能大于在C点的重力势能,则运动员在C点还应具有动能,即运动
员在C点的速度不为零。
4J。
(2)运动员经过B点时的速度为20m/s。
答:
(1)运动员在A点处的重力势能为1.4×10
(3)不为零;不计摩擦和空气阻力,运动员在运动过程中机械能守恒,由于A点的高度大于C
点的高度,所以,运动员在A点的重力势能大于在C点的重力势能,则运动员在C点还应具有动
能,即运动员在C点的速度不为零。
11、如图所示为“无人机”,它具有4个旋翼,每个旋翼下方有一个电动机,可通过无线电进行操控,
其在拍摄调查、无人配送等方面具有广阔的前景
(1)起飞时,增大四个旋翼的转速,使吹向下方的风量增加,无人机就会上升,这是因为力的作
用是。
(2)该机一个旋翼的电动机额定功率为30瓦,额
定旋翼电压为15伏,电动机正常工作时通过的电
流为多少安?
(3)该机所需的能量是由一块输出电压为15伏,
容量为5000mA?
h的电池提供。
若飞行时电动机以
额定功率运行则该机最多能飞行多少分钟?
【解答】解:
(1)增大四个旋翼的转速,使吹向下方的风量增加,无人机就会上升,这是因为力
的作用是相互的;
(2)电动机额定功率P=30W,额定旋翼电压V=15V,
由P=UI可得,电动机正常工作时通过的电流:
I===2A;
(3)电池的输出电压U=15V,容量为5000mA?
h,则电池储存的能量:
﹣3
5J,W=UIt=15V×5000×10A×3600s=2.7×10
由P=可得,该机最多能飞行的时间:
t===2250s=37.5min。
解:
(1)相互的;
(2)电动机正常工作时通过的电流为2A;
(3)若飞行时电动机以额定功率运行则该机最多能飞行37.5min。
12、如图所示是一直流电动机提升重物的装置。
电源电压U=9V保持不变,已知电动机线圈电阻为
1Ω.开关闭合后,电动机匀速提升重物,此时,电流表读数为1A,电压表读数为5V.不计任何
摩擦,求:
(1)10秒内该电路消耗的总电能;
(2)电动机的发热功率;
(3)当重物的质量超过一定数值时,电动机将无法转动,求此时电动机的电功率。
【解答】解:
(1)10秒内该电路消耗的总电能:
W=UIt=9V×1A×10s=90J;
(2)电动机的发热功率:
P热=I
2
r=(1A)
2
×1Ω=1W;
(3)当电动机不转动时,相当于一个1Ω的电阻,定值电阻R=5Ω;
由欧姆定律可得,此时电路中的电流:
I′===1.5A,
2R
电动机的功率:
P=I′
线=(1.5A)
2
×1Ω=2.25W。
答:
(1)10秒内该电路消耗的总电能为90J;
(2)电动机的发热功率为1W;
(3)电动机的电功率为2.25W。
13、一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动,其v﹣t图象
如图所示,在第10s时速度达到20m/s,通过的路程为120m。
求:
(1)在0~10s内汽车的平均速度;
(2)设汽车在行驶过程中所受阻力不变,大小为f=4000N,那么在
0~10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功是多少焦耳?
(3)若发动机的转化效率为40%,则0~10s内需要燃烧多少千克汽油才能使发动机做这么多功?
7J/kg)。
(已知汽油的热值大约为5×10
【解答】解:
(1)由题知,在0~10s内汽车通过的路程为120m,则在0~10s内汽车的平均速度:
v==
=12m/s;
(2)由图可知,10s后汽车做匀速直线运动,速度v=20m/s,根据二力平衡条件可得,此时牵引
力:
F=f=4000N,
4
则汽车的功率为:
P===Fv=4000N×20m/s=8×10
W,
因汽车的功率不变,所以,在0﹣10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功:
W=Pt=8×10
4W×10s=8×105J;
(3)已知发动机的转化效率η=40%,由η==可得消耗汽油的质量:
m===0.04kg。
答:
(1)在0~10s内汽车的平均速度为12m/s;
5J;
(2)在0~10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功是8×10
(3)若发动机的转化效率为40%,则0~10s内需要燃烧0.04千克汽油才能使发动机做这么多功。