专题11 功和机械能-2007-2016十年初中物理竞赛分类解析

《专题11 功和机械能-2007-2016十年初中物理竞赛分类解析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《专题11 功和机械能-2007-2016十年初中物理竞赛分类解析（14页珍藏版）》请在七七文库上搜索。

1、一、选择题1. （2016 上海物理竞赛） 野山鼠擅长打洞，假设山鼠打洞时受到的阻力 f 与洞的深度 L 成正比，即f=kL（k 为比例常数） ，则野山鼠从洞深 d1 打到洞深 d2 时，需要克服阻力做的功为（）（A） k(d22- d12) （B） k(d2-d1) 2（C） k(d2+d1) 2 （D） kd1d22 （2016 上海物理竞赛）滑块以某初速度从固定的粗糙斜面低端向上运动，然后又滑回到斜面低端，若滑块向上运动的位移中点为 A，取斜面底端重力势能为零，则滑块A上滑过程机械能减小，下滑过程机械能增大B上滑过程机械能减小，下滑过程机械能也减小C上滑至 A 点时动能大于重力势能D下滑

2、至 A 点时动能大于重力势能【参考答案】BC【名师解析】由于斜面粗糙，无论上滑过程还是下滑过程，都需要克服摩擦力做功，所以上滑过程机械能减小，下滑过程机械能也减小，选项 B 正确 A 错误。设初动能为 Ek0，上滑至 A 点时动能为 Ek1，对上滑过程，由动能定理，-mgh/2-W f/2= Ek1- Ek0，上升到最高点，-mgh- Wf= - Ek0，联立解得：E k1= mgh/2+Wf/2，即上滑至 A 点时动能大于重力势能。选项 C 正确。设下滑 至 A 点时动能为 Ek2，对下滑过程，由动能定理，mgh/2-Wf/2= Ek2，即下滑至 A 点时动能小于重力势能，选项 D 错误。3

3、 （2016 上海物理竞赛）如图所示，位于水平面上的物体在水平恒力 F1 作用下，以速度 v1 沿水平面做匀速直线运动；若改为斜向上的恒力 F2 作用，让物体以速度 v2 沿水平面做匀速直线运动.已知 F1 与 F2 的功率相同，则可能有 AF 1=F2，v 1F2，v 1 v24. （2016 上海物理竞赛）如图所示，水平地面上有一木箱，木箱与地面之间的动摩擦因数为 ，木箱在于水平面夹角为 的拉力 F 作用下做匀速直线运动。 从 0逐渐增大到 90的过程中，木箱的速度始终保持不变，则拉力 F 的功率A一直减小B一直增大C先减小后增大D先增大后减小【参考答案】A【名师解析】由平衡条件得，Fco

4、s=f，F N+ Fsin=mg， f = FN，联立解得 F= 。拉力 F 的cosinmg功率 P=Fvcos= vcos= 。由此可知， 从 0逐渐增大到 90的过程中，拉力 F 的cosinmg1tangv功率 P 一直减小，选项 A 正确。5. （2016 上海物理竞赛）在同一平面上的 AC、 BD 两杆，分别以相同的转动周期绕 A、 B 两轴顺时针匀速转动，当两杆转动到如图所示的位置时，CAB= DBA=60，此时两杆交点 M 的速度为 v1.。若 BD 杆变为逆时针匀速转动，不改变两杆的转动周期，当两杆恰好也转动到如图所示的位置时，两杆交点 M 的速度为 v2.。则关于 v1 和

5、 v2 关系的判断正确的是A大小相等，方向不同B大小不等，方向相同C大小、方向都相同D大小、方向都不同6 （2015 上海初中物理竞赛题）将小球竖直上抛，然后又落回到抛出点。小球向上过程的中点为 A，取抛出点的重力势能为零。若该球在整个过程所受的空气阻力大小不变，则小球( )(A)上升过程损失的机械能大于 下降过程损失的机械能(B)上升过程损失的机械能等于下降过程损失的机械能(C)上升至 A 点时的动能大于势能(D)下落至 A 点时的动能大于势能【参考答案】BC【名师解析】由于该球在整个过程所受的空气阻力大小不变，所以上升过程损失的机械能等于下降过程损失的机械能，选项 B 正确 A 错误。上升

6、至 A 点时的动能大于势能，下落至 A 点时的动能小于势能，选项C 正确 D 错误。7 （2015 上海初中物理竞赛题）如图所示，轻绳的一端通过定滑轮与质量为 m、可看成质点的小物体相连，另一端受到大小为 F 的恒力作用，开始时绳与水平方向夹角为 。小物体从水平面上的 A 点被拖动到水平面上的 B 点，A、B 距离为 L，随后从 B 点沿斜面被拖动到滑轮 O 处，B 、O 距离也为 L。小物体与水平面及斜面间的动摩擦因数均为 ，若小物体从 A 运动到 O 的过程中，F 对小物体做的功为 WF，小物体在BO 段运动过程中克服摩擦力做的功为 Wf，则以下结果正确的是( )(A)WF FL(cosl

7、) (B)WF2FL cos(C)WfmgLcos2 (D)WfFL mgLsin28. （2013 全国初中应用物理知识竞赛预赛题）如图 l3 甲所示，小强在水平地面上用力推木箱，推力随时间变化的图像如图乙所示，木箱速度随时问变化的图像如图丙所示，以下对于这一过程的分析中正确的是( ) A.0ls 内木箱没有动是因为人对木箱的推力小于地面给木箱的摩擦力 B.1s2s 内木箱受到的摩擦力大小为 4N C.2s3s 内人对木箱的推力做功为 6J D.如果 3s 后人停止用力，木箱将做匀速直线运动【参考答案】B【名师解析】0ls 内木箱没有动是因为人对木箱的推力等于地面给木箱的摩擦力，选项 A 错

8、误。由图丙可知，2s3s 内木箱匀速运动，木箱受到的滑动摩擦力大小为 4N。1s2s 内木箱加速运动，木箱受到的滑动摩擦力大小为4N，选项 B 正确。2s3s 内人对木箱的推力为 4N，木箱移动距离为 2m，做功为 W=Fx=4N2m=8J，选项C 错误。如果 3s 后人停止用力，木箱将在摩擦力作用下做减速直线运动，选项 D 错误。学科网9.(2007 上海初中物理知识竞赛题 )如图所示，在河中间固定一个细长圆管，管内有一轻质活塞，活塞下端位于水面，面积为 1 厘米 2，质量不计，大气压强为 10105 帕。现将活塞缓慢提高 15 米，则在该过程中外力对活塞做功为(A)50 焦 (B)100

9、焦 (C)150 焦 (D)200 焦10 （2007 青岛竞赛题）飞机、轮船运动时，受到的阻力并不固定，当速度很大时，阻力和速度的平方成正比，如 果要把飞机、轮船的速度增大到 2 倍，发动机的输出功率要增大到原来的（ ）A2 倍 B4 倍C6 倍 D8 倍【参考答案】D【名师解析】：由 f=kv2，P=Fv，F=f 可得 P=kv3.。当速度增大到 2 倍，发动机的输出功率 P 要增大到原来的 23=8 倍，选项 D 正确。11 （2007 青岛竞赛题）一辆娱乐电瓶车，工作电压为 24V，工作电流为 10A，效率为 80%。电瓶车及人总重为 2000N，行驶时阻力是总重的 0.1 倍，则此电

10、瓶车水平匀速行驶 100m 所用的时间约为（ ）A83s B833s C104s D以上都不对【参考答案】C【名师解析】由 UI=fv 得匀速行驶的速度 v=UI/f=24V10A80%/(0.12000N)=0.96m/s，水平匀速行驶 100m 所用的时间约为 t=s/v=104s，选项 C 正确。12下列几种现象中，没有对物体做功的是13一个人先后用同样大小的力 F 将不同质量的物体分别在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移动相同的距离 S（如图所示） ，该力在这三个过程中所做的功分别为 W1、W 2、W 3，关于它们之间的大小关系说法正确的是（ ）A W1W 2W 3 BW

11、1W 2=W3 CW 1=W2=W3 DW 1=W2W 3【参考答案】C【名师解析】由功的定义，功的大小等于力与在力的方向上通过的距离的乘积，即 W=Fs该力在这三个过程中在力的方向上通过的距离相等，所以做功相等，选项 C 正确。学科网14. （2013 全国初中应用物理知识竞赛预赛题）如图 8 甲所示，王大叔正吃力地把一重物送往高台，放学回家的小鹏看见后急忙前去帮忙。他找来一块木板，搭成图乙所示的斜面，结果非常轻松地把重物推到了高台上。关于这两种方法，下列说法中正确的是 ( )A.王大叔克服重力做功较多B.两人做同样多的有用功 C.小鹏做功的功率要大些D.甲、乙两种情况下的机械效率一样 15

12、. （2013 全国初中应用物理知识竞赛预赛题）如 图 9 所示，滑板运动员沿水平地面向前匀速滑行，在横杆前相对滑板竖直向上起跳，人与滑板离后分别从杆的上、下方通过，忽略人和滑板在运动中受到的阻力。则运动员 ( ) A.起跳上升过程中，重力势能转化为动能 B.匀速滑行时，人的重力与地面对滑板的支持力为一对平衡力C.以滑板为参照物，运动员始终是静止的 D.由于惯性，人越过杆后仍将落在滑板上 【参考答案】D【名师解析】运动员起跳上升过程中，动能转化为重力势能，选项 A 错误。匀速滑行时，人的重力与滑板对人的支持力为一对平衡力，选项 B 错误。以滑板为参照物，运动员做竖直上抛运动，选项 C 错误。由

13、于惯性，人和滑板水平方向速度相等，人越过杆后仍将落在滑板上，选项 D 正确。16 （2016 山东省临沂市临沭县新华杯首届初中学生学科素养展示大赛）图所示为一名消防队员正在进行模拟演习训练为了节省时间，他沿着竖立在地面上的钢管匀速向下滑时，下列有关说法正确的是（ ）A他向下滑重力势能减小动能增大B他与钢管之间的摩擦是滑动摩擦C他受到的摩擦力方向是向上的D他受到的摩擦力是阻力【点评】本题考查摩擦力产生的条件，要产生滑动摩擦力需满足三个条件：两物体相互接触且接触面粗糙；接触面上有压力；物体之间有相对滑动；三个条件缺一不可此外，还应 掌握：摩擦力的方向，方向与相对运动方向相反要注意摩擦力不是阻碍物体

14、运动，而是阻碍物体的相对运动17 （2016 山东省临沂市临沭县新华杯首届初中学生学科素养展示大赛）如图是欧洲中世纪建筑城堡和教堂时所使用的脚踩吊车，明显影响吊车机械效率的因素是（ ）A吊架安装的高度 B吊架的合理结构C安装吊架的材料 D被吊货物的质量【参考答案】D【名师解析】18 （2016 山东省临沂市临沭县新华杯首届初中学生学科素养展示大赛）许多同学都看过杂技演员表演的“水流星”，一根细绳系着盛水的杯子，演员抡起绳子，杯子就做圆周运动不管演员怎样抡，水都不从杯里洒出甚至杯子在竖直面内运动到最高点时，已经杯口朝下，水也不会从杯子里洒出来演员的精采表演，每每博得观众的热烈掌声，如图为一杂技演

15、员正在竖直平面内表演“水流星”，杯子在竖直面内做匀速圆周运动，则下列关于其中的一只杯子说法正确的是（ ）A受平衡力作用 来源:Zxxk.ComB重力势能保持不变C机械能在不断改变D运动状态没有发生改变【参考答案】C来源:Zxxk.Com【名师解析】水在做匀速圆周运动，一定不是受到平衡力作用，运动状态变化，选项 AD 错误。质量不变，速度不变，动能不变高度不停变化，重力势能变化，机械能在不断改变，选项 B 错误 C 正确 二综合应用题1、 （12 分）(2015 全国初中应用物理知识竞赛 )图 11 是小兴踩脚踏式翻盖垃圾桶的照片。小兴穿的鞋是 41码（26cm） 。若 桶盖质量为 500g，且

16、质量分布均 匀，请估算： （1） 若要把桶盖顶起，脚掌对踏板的压力至少应该是多大？ （2） 将桶盖翻到照片所示状态，至少要做多少功？【名师解析】件有；F AO1= F1O1B，G CO2= F2DO2。F1= F2解得：F=19.6N(2)将桶盖从水平翻为照片中所示状态的过程中，重心将升高约为 24cm，根据重力做功的公式：W=mgh=0.5kg10N/kg0.24m=1.2J。2.(2009 全国初中应用物理知识竞赛复赛题 )小胖同学在暑假期间参加了农村电网改造的社会实践活动，其中电工所挖的埋水泥电线杆的坑引起了小胖的兴趣。坑的形状如图 5 所示，从地面上看，坑基本上是一个长方形，其宽度仅比

17、电线杆的粗端直径稍大一点，坑中沿长方形的长边方向有一从地面直达坑底的斜坡。请你回答：（1）为什么要挖成图 5 所示的深坑，而不挖成图 6 甲所示的仅比电线杆略粗一点的圆筒状深坑，或者如图 6 乙、丙所示的那种大口径的方形或圆形的深坑?这样做有什么好处?（2）通过计算对比分析：如果将这种水泥电线杆分别埋入图 5、图 6 甲所示的坑中。则把水泥电线杆放到坑口适当位置后，在竖起水泥电线杆的过程中，抬起 水泥电线杆的细端至少分别需要多大的力? 已知这种坑深 2.0m，宽 0.3m，地面处坑口长 2.3m，坑底长 03m。水泥电线杆的质量为 60 0kg，长 10.0m，粗端直径 0.25m，其重心距粗

18、端 4.0m。(取 g =10N/kg) （3）在上述两种情况下，竖起水泥电线杆的过程中，人们对水泥电线杆至少分别要做多少功?沿竖直方向直立在地面上，重心上升高度小，施工时即省力又省功。施工安全：用图 5 所示的深坑埋水泥电线杆，施工人员只需从有斜坡的方向扶住水泥电线杆就行了，水泥电线杆不会向其它方向倾倒，施工比较安全。说明：每答对一种理由给 1 分，本小问最多得 2 分。答案合理即给分。A2F2B2O2G图答 2A1F1B1O1G图答 13. (2008 年全国初中应用物理知识竞赛复赛题 ）晓欣同学看到一些小汽车的尾部都标有“0.8”、 “1.6”、 “1.8”或“2.0”等字样，他上网查询

19、得知这是汽车发动机“排气量”的数值。所谓排气量就是发动机气缸的工作容积，是指所有气缸内活塞从下止点到达上止点所扫过的容积之和。一般情况下发动机的“排气量”越大，功率越大。汽车发动机每一个工作循环要经历四个冲程，带动曲轴转动 2 周。现有一辆小轿车发动机排气量为1.8L，最大功率为 74kW，当该发动机以最大功率工作时，曲轴的转速为 5200r/min。汽油机工作时的最佳空燃比（即空气和燃油的质量比）为 14:1，压缩比是 10（即气缸总容积与燃烧室容积的比值） ，若发动机在最大功率时汽油和空气的混合密度为 1.35kg/m3,汽油的热值为 4.6107J/kg、密度为 0.71103kg/m3

20、。请计算：（1）.这台发动机在最大功率时的热机效率。（2）.发动机在最大功率时，汽车的最高时速为 175km/h，计算在此情况下汽车每百公里油耗为多少升。【点评】此题以汽车发动机“排气量”切入，意在考查功和功率、热机、机械效率及其相关计算和综合运用知识的能力。4.（2011 全国初中物理应用物理知识竞赛试题，第六题，15 分)随着新能源、低碳等理念的普及，小明设想出了一种完全以太阳能电池为能源的汽车，以下是他查到的一些数据：太阳辐射的总功率 P 总=3.91026w，太阳到地球的距离 r=1.51011m，阳光穿过太空和地球周围的大气层到达地面的过程中的能量损耗约为 51；太阳光垂直照射时，太

21、阳能电池的能量转化效率最高约为 15；假设一辆太阳能电池车的质量约为 750kg，期望达到的最高时速为 72 kmh，车辆行驶过程中的平均阻力约为车重的 0.02 倍，车身最多能敷设的太阳能电池板的面积约为 8m2，驱动电机能够将输入功率的 90转化为用于牵引汽车前进的机械功率。(已知半径为 r 的球的表面积为 S=4r2)（1） 根据以上数据，通过计算对小明的设想进行分析与评价。（2） 你对他的设想有什么改进建议?【名师解析】 （1）.驱动电机需要达到的最大机械输出功率：P 机 =Fv=kmgv=0.027501020W=3103W。需要的电功率：P 电 = P1机 = 09%W=3.331

22、03W。【点评】此题考查功率、效率等知识点。此题第 1 小题，具有多种解法，只要正确即可；第 2 小题，具有开放性，答出任意两点即可。5. (2007 年全国初中应用物理知识竞赛题 ）图 7 是常见的一种电动自行车，使用前要先对车上的蓄电 池充电。骑行时，蓄电池对车上的电动机供电，电动机为车提供动力。下表是这种品牌电动自行车的一些主要技术参数。图 7请回答：(1)技术参数表中“36V10Ah” 表示的物理意义是什么？(2)若质量是 70kg 的人骑电动自行车在水平路面上以 6m/s 的速度匀速行驶时，受到的阻力是人与车总重的 0.02 倍，取 g10N kg。求：行驶 20min，电动机对自行

23、车做的功和通过电动机线圈的电流。(3)若摩托车每行驶 100km 耗油 2.5L，油价约 5.1 元/L，照明用电的电费约 0.5 元/kWh，请通过计算说明使用电动自行车与摩托车哪种更经济。(4)请从环保角度，比较电动自行车与摩托车对环境的污染情况。(5)在交通运输中，常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能， “客运效率”表示每消耗单位能量对应的载客数和运送路程的乘积，即客运效率人数路程消耗能量。一个人骑电动自行车“消耗 1MJ（10 6J）的能量可行驶 30km，一辆载有 4 人的普通轿车，消耗 320MJ 的能量可行驶 l00 km，则电动自行车与这辆轿车的客运效率之比是多少？(5)电

24、动自行车和汽车的客运效率分别用 1、 2 表示，则21 104326624 : l 。【点评】电动自行车是一种绿色环保的代步工具，具有能效高、污染小的优点。6.会飞汽车不是梦！美国一家公司研制出了“会飞的汽车”（如图 5） ，这款车的车身和一般汽车相似，但车门多了两个可折叠最高车速 30kn/h 一次充电连续行驶里程 50km蓄电池 36V10Ah 铅酸蓄电池 充电时间 8h一次充电耗电量 0.6kWh 电动机效率 80整车质量 40kg 最大骑行噪声 62dB的翅膀。在陆地行驶时，翅膀折叠，在空中飞行时，翅膀张开。从汽车到“飞机”的变形在 30 秒内完成，驾驶员在车内即可完成操作。该车已获准

25、可在美国的空中飞行和公路行驶，是允许上路的第一辆飞行和地面行驶混合车来源:学&科&网图 5以下是该车的一些信息：源:Zxxk.Com（1）该汽车 可以在具备长约 760 米 跑道的任何普通机场起 飞或降落，汽车降落后， 需要在跑道上滑行一段距离才能停下，这是因为汽车具有 的缘故。（2）该汽车停在水平地面上时，对地面的压强是多少？（3）该汽车以最大飞行速度飞行了 800 千米，则汽车发动机做功多少？W=Pt=75103 瓦43600 秒=1.0810 9 焦耳。 7步行不仅是一种简易的健身运动，而且还能方便地对一些长度进行估测。图 6（1）人正常步行时，步距变化不大，因此，步距可作为身体上的一把

26、“尺子”。为了使这把“尺子”更可靠，请你说出一种测量步距的方法。汽车质量 600kg 发动机功率 75kw空中最大飞行速度 200 k m/h 最大飞行距离 800 km来源:学科网地面最大行驶速度150 km/h来源:学_科_网 Z_X_X_K轮胎与地面接触面积 40.03m2（2）小华测出自己的步距为 0.5m，他从教学楼的一端走到另一端，共走了 84 步，则教学楼的长度是多少米？如果这个过程用时 35s，则他的步行速度是多少？（3）小华根据自己的腿长和步距画出了图 6 所示的步行示意图，对步行时重心的变化进行了分析，当两脚一前一后着地时重心降低，而单脚着地迈步时重心升高，因此每走一步都要

27、克服重力做功。如果小华的质量为 50kg，请根据图 6 中小华测量的有关数据，计算他每走一步克服重力所做的功。 （g 取 10N/kg ) （4）资料表明，人步行时消耗的能量大于克服重力所做的功。请你分析一下，人步行时还在哪些方面消耗能量？（写出一条）【名师点评】此题以步行健身切入，意在考查机械运动、重力做功、能量及其相关知识。8 (2010 全国初中应用物理知识竞赛题 )“手拉葫芦”(如图 15 所示)是一种携带方便、使用简易的手动起重机械，广泛用于工厂、工地、矿山、农业生产等环境，用来完成起吊货物等任务。其中 HCB30 型“手拉葫芦”的技术数据如下表：图 1 甲 图 1 乙型号 HCB3

28、0 承载链条股数 （股） 2最大承载质量 (t) 3 链条直径 (mm) 8一次起升高度 (mm) 3 手拉轮直径 (mm) 150测试载荷 (kN) 3 7.5 承载轮直径 (mm) 50最小净空高度 （mm） 470 净重 （kg） 21.7最大载荷所需拉力 (N) 360 毛重 （kg） 22.3注：“一次起升高度” 是指，成年人在站立状态，用左、右两手交替拉动手拉链条进行正常起重操作的过程中，左手或右手下拉一次（按 30cm 计） ，所吊重物上升的高度。承载轮上所缠的承载链条较粗且两端固 定，而手拉轮上所缠的手拉链条较细且构成一个完整的环。工作过程中，手拉链条、承载链条在轮上都不打滑。其缠绕情况如图 16 示。(取 g=10N/kg)1根据题目中提供的相关信息，通过计算， 析判断 HCB30 型“手拉葫芦”的手拉轮 与承载轮是否是一个共轴的轮轴？ 2.计算该型“手拉葫芦” 在满载的情况下正常工作时的机械效率。9. (2011 全国初中应用物理知识竞赛题 )警用弓弩因其发射时无光、声音小等特点，被广泛应用于反恐，如图 7 甲所示。图 7 乙和丙为两种配有不同瞄准装置的弩，它们可用来发射箭和钢珠，并配有手柄、肩托等辅助设备弩弦的拴绕使用了滑轮可有效地减小体积。请观察它的结构，并分析它的使用过程，其中用到了哪些物理知识?