浙教版科学九年级上第三章功能守恒综合练习.docx

1、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Ct0 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 F02、如图所示，用弹簧 K1 和 K 2 的一端拴住滑块 M，另一端连在

2、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， K 1 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 、h B、1.5h C、2h

3、D、2.5h4、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 （用题中字母表示）。若将弹簧测

4、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 ， 若不计转轴 O 处的摩擦，则： F F， （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

5、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 104m。 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 ”）

6、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）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。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 rv0t，在竖直方向下落得高度 y gt2，则 y 与 r 的关系可

7、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 dh 。9、已知物体的重力势能表达式为 Epmgh，动能表达式为 Ek mv2；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， g10N/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 h2，其中 m 为物体的质量， h 为 10、已

8、知物体的重力势能表达式为 EPmgh，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 H20m，BC 段高度 h10m。总质量 m70kg 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

9、，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 5000m A?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 U9V 保持不变，已知电动机线圈电阻为1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，

10、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 vt 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 010s 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 f4000N ，那么在 010s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 010s 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 510功能

11、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Ct0 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 K 1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

12、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、h B、1.5h C、2h D、2.5h【解答】

13、 选：B4、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：D5、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 100%

14、， （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 ， 若不计转轴 O 处的摩擦，则： F F， = （以上两空都填 “ ”“”或“”）。【解答】 解：根据杠杆的机械效率 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 F1L1F2L 2可知，动力将增大，即 FF；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 。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

15、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

16、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

17、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 104m。 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 1.08 106 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 7：9 。【解答】

18、 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： WUIt 30V 10A 3600s1.08 10 J；4m1.8 104m1.4 104m， （3）人的能量驱动的路程 s13.2 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）1.08 106；（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，

19、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。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 rv0t，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 dh 。【解答】 解：（1）因为质量为 m 的小球从

20、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 mv2，将 h0.2m，g10m/s2 代入求解的 v2m/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 rv0t， 运动时间为 t 在竖直方向下落得高度 y gt2 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2mgh mvmglsin m m 2glsin 2又小球从 C 点开始做平抛运动 svcth

21、d gtdh 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 Epmgh，动能表达式为 Ek2；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， g10N/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

22、力势能表达式为 EPmgh，动能表达式为 Ek mv2，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 H20m，BC 段高度 h10m。总质量 m70kg 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： E

23、pmgH70kg10N/kg20m1.4 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： mv B 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 20

24、m/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

25、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 P30W ，额定旋翼电压 V15V ，由 PUI 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 U15V ，容量为 5000mA?h，则电池储存的能量：35J， W UIt15V 5000 10 A 3600s2.7 10由 P 可得，该机最多能飞行的时间： t 2250s3

26、7.5min。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 U9V 保持不变，已知电动机线圈电阻为1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 10s90J；（2）电动机的发热功率： P 热

27、I2r（1A）2 11W；（3）当电动机不转动时，相当于一个 1 的电阻，定值电阻 R5；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： PI 线（1.5A）2 12.25W 。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 vt 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 010s 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 f4000N，那么在010s 内汽车发动机产

28、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 010s 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 510【解答】 解：（1）由题知，在010s内汽车通过的路程为 120m，则在 010s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 v20m/s，根据二力平衡条件可得，此时牵引力： Ff4000N，4则汽车的功率为： P Fv4000N 20m/s810 W，因汽车的功率不变，所以，在 010s 内汽车发动机产生的牵引力所做的功：W Pt8104W 10s8105J；（3）已知发动机的转化效率 40%，由 可得消耗汽油的质量：m 0.04kg。答：（ 1）在 010s 内汽车的平均速度为 12m/s；5J； （2）在 010s 内汽车发动机产生的牵引力所做的功是 810（3）若发动机的转化效率为 40%，则 010s 内需要燃烧 0.04 千克汽油才能使发动机做这么多功。