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九年级物理机械功和机械能例题与习题

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  机械在物理的运用中非常的广泛,下面是小编给大家带来的九年级物理机械功和机械能例题与习题,希望能够帮助到大家!

  九年级物理机械功和机械能例题与习题

  【例1】在平地上,用50N的水平推力推动重100N的箱子,前进了10m(图1),推箱子的小朋友做了多少功?如果把这个箱子匀速举高1.5m,他做了多少功?

  【分析】水平推箱子做的功W1,等于水平推力F和水平前进的距离s的乘积Fs。匀速举箱子时用的力F′与箱子重G大小相等、方向相反。举箱子是F′克服重力(阻力)G使箱子在F′方向上升高h,所做的功W2=F′h=Gh,这种情况下,常常为了简便而说:克服阻力G做的功W2=Gh。

  【解答】

  F=50N,s=10m,G=100N,h=1.5m。

  W1=Fs=50N×10m=500J。

  W2=Gh=100N×1.5m=150J。

  答:他推箱子做功500J,举箱子做功150J。

  【说明】题中给了两个力:50N、100N,也给了两个距离:10m、1.5m。千万不要死记乱套公式,算出两个功:W1=100N×10m=1000J,W2=50N×1.5m=75J。

  对于公式,务必要在理解的基础上记忆、运用。W=Fs中的F是使物体在它的方向上通过距离s的力,s是物体在F方向上通过的距离。

  【例2】 重为100N的物体在光滑水平面上匀速移动80m,则重力对物体做的功是多少?

  【分析】重力的方向竖直向下,在竖直方向上物体没有发生移动;物体在光滑水平面上移动,是由于物体有惯性,可以保持运动状态不变。水平方向上没有受到作用力。

  【解答】W=Gh=100×0=0

  【说明】力对物体做功,必须有力作用在物体上,且物体在力的方向上通过距离。如果有作用力,但在力的方向上没发生移动,或者不受作用力,物体静止或匀速直线运动,都没有力对物体做功。

  【例3】 某人用100N顿的水平拉力,将500N顿的物体在水平地面上匀速移动8m,拉力做了多少功?若他用100N顿的力竖直向上提此重物,他对物体做多少功?

  【分析】当他用100N的水平拉力作用于物体,物体且在这个力的方向上移动8m,他对物体做的功应等于FS。而他用100N顿的力竖直向上提重物时,物体仍静止不动,物体没有在这个力的方向上移动距离,所以他对物体没做功。

  【解答】

  W1=F1F1=100N×8m=8×102J

  ∵s2=0

  ∴W2=0

  【说明】做功有两个必要的因素,即作用在物体上的力和物体在该力方向上移动的距离,两者缺一不可。

  【例4】 高出水面30m处有一个容积是50m3的水箱,要用一台离心式水泵抽水给水箱,1h能把水箱充满即可。这台水泵的功率至少是多少千W?(取g=10N/千克)

  【分析】

  这道题要求的功率。功率P=W/t,其中t是1h,而W可以根据W=Gh求出,其中G是50m3水重,h是30m。G的值,从水的体积V和密度ρ求出质量m以后就知道了。

  思路P=W/t→W=Gh→G=mg→m=ρV

  【解答】

  m=ρV=1×103kg/m3×50m3=5×104kg

  G=mg=5×104kg×10N/kg=5×103N

  W=Gh=5×103N×30m=1.5×107J

  P=W/t=1.5×107J/3600s=4200W=4.2kW

  答:水泵的功率应不小于4.2kW。

  【例5】 重2540N的货物。如图2所示,滑轮组把它提升1.7m。若不考虑摩擦,也不考虑滑轮和绳子的物重,则:

  (1)绳端拉力F是多少N?

  (2)绳端移动的距离是多少m?

  (3)若考虑摩擦、滑轮和绳子的物重,须在绳端施力800N,滑轮组的机械效率是多少?

  【分析】使用滑轮组时,重物G由n段绳子承担,提起重物G所用的力F就是重物G的n分之一;由于重物G是由n段绳子承担,当重物升高hm时,绳末端移动的距离s=nhm;若考虑摩擦、滑轮和绳子的物重,滑轮组的机械效率等于有用功和总功的比值。

  【解答】(1)绳端拉力为F=G/n=2540N/4=635N

  (2)绳端移动的距离为s=nh=4×1.7m=6.8m

  (3)滑轮组的机械效率为

  η=W有/W总=Gh/Fs=Gh/Fnh=G/Fn=2540N/(4×800N)≈79%

  【说明】如何判断有用功、额外功、总功,是解机械效率有关问题的关键,解题时可以用机械做功的目的来分析。凡是用机械来升高物体的,使物体升高所做的功为有用功;且有W有=Gh,即有用功等于被升高的物体的重力与其提升高度的乘积。凡是动力做的功就是总功;且有W总=Fs,它等于力与机械在动力作用下移动的距离的乘积。而用来克服摩擦和机械自身重力所做的功为额外功。W额=W总-W有。

  图2

  【例6】下面的物体中,只具有动能的是______;只有势能的是______;既具有动能、又具有势能的是 [ ]。

  A.停在地面上的汽车。

  B.在空中飞行的飞机。

  C.被起重机吊在空中静止的货物。

  D.弹簧。

  E.在水平铁轨上正行驶的火车。

  【分析】停在地面上的汽车没有运动,它不具有动能;因在地面上,它也没有势能。

  正在空中飞行的飞机,它在运动着,具有动能;它离地面有一定的高度,又具有重力势能。

  在空中静止的货物,它没有动能,只有重力势能。

  弹簧在没有发生弹性形变时,它不具有弹性势能。

  水平铁轨上行驶的火车,只有动能没有势能。

  【解答】只有势能的是C;只有动能的是E;既有动能又有势能的是B。

  【说明】在确定物体具有何种能量时,应按照动能、重力势能、弹性势能的定义,分析物体是否在运动,是否被举高,是否发生了弹性形变,符合哪一种能量的定义,就确定物体具有哪一种能量。

  【例7】下列物体各具有什么形式的机械能?

  (1)高速升空的火箭;

  (2)被拉长的弹弓橡皮条;

  (3)被水电站拦河坝拦住的上游水;

  (4)竖直到达最高点的上抛小球。

  【分析】对照动能、重力势能、弹性势能的定义,即能判断出上述物体各具有什么形式的能。

  【解答】(1)高速升空的火箭,速度不为零,且高度在增加,因此具有动能和势能。

  (2)被拉长的弹弓橡皮条发生弹性形变,具有弹性势能。

  (3)被拦河坝拦住的上游水是流动的,具有功能;同时水位又被拦河坝提得较高,因此又具有重力势能。

  (4)小球被竖直抛到最高点时,不再运动,速度为零,因此只具有重力势能。

  【例8】判断下列几种情况下,物体的动能、势能是否变化?是增加还是减少?

  (1)货物在钢丝绳的牵引下上升,但速度在减小;

  (2)电梯上升得越来越快;

  (3)汽车在平直公路上匀速前进;

  (4)弯曲的钢锯条在逐渐变直。

  【分析】(1)货物在上升过程中,离地面的高度增加,运动速度减小。

  (2)电梯在上升过程中,离地面的高度及运动速度都增加。

  (3)汽车在平直公路上匀速行驶时,其离地面的高度和运动速度都没有发生变化。

  (4)弯曲的钢锯条在逐渐变直的过程中,弹性形变逐渐变小。

  【解答】(1)货物的重力势能增加,动能减少。

  (2)电梯的重力势能增加,动能增加。

  (3)汽车的重力势能、动能都不变。

  (4)钢锯条的弹性势能减小。

  【说明】在说明动能的大小和变化时,应抓住质量和速度进行分析;说明势能的大小和变化时,应抓住质量和离地面的高度或抓住弹性形变的情况进行分析。

  【例9】一只乒乓球由高处静止下落撞击地板后又上升,在整个过程中,乒乓球机械能转化的情况是 [ ]

  A.势能→动能→势能。

  B.动能→势能→势能。

  C.动能→势能→动能→势能→动能。

  D.势能→动能→势能→动能→势能。

  【分析】乒乓球在高处,由于被举高具有势能。在下落过程中,高度降低,速度增大,在撞击地面前,球的全部势能转化为动能。在撞击地板的一瞬间,由于球发生形变,球的动能转化为球的弹性势能。球在恢复形变的过程中,弹性势能又转化成动能,使球产生一个反方向的速度(如不考虑能的损失,则此速度与球撞击地板前的速度大小相同),向上跳起。在上升的过程中,动能又逐渐转化成势能,直至动能为零。从下落到反跳的全过程中,经历的能量变化过程是:重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能。

  填空题

  1.人用水桶从井中提水的时候,对水所做的功是   功,对桶和绳所做的功是   功.

  2.起重机将3000N的物体在1min内匀速升高20m,在这段时间内起重机做的功为 6×104 J,起重机的功率为   W。

  3.如图1所示,某同学在做俯、卧撑运动,可将他视为一个杠杆,他的重心在A点,重力为500N,那么他将身体撑起,双手对地面的压力至少   N,若他在1min内做了30个俯卧撑,每次肩部上升的距离均为0.4m,则他的功率至少为   W。

  图1

  4.甲、乙两位同学分别把同样重的木头从一楼搬到三楼,甲用的时间比乙用的时间长,两个对木头做功的大小关系是W甲   W乙(选填“>”、“=”或“<”=,对木头做功快的是   同学。

  5.某起重机将1×104N的重物沿竖直方向提起,重物由静止开始向上做变速直线运动,然后做匀速直线运动,已知重物在开始的30s内上升的高度为16m,在接着的10s内又匀速上升了8m。若空气阻力忽略不计,则在匀速运动过程中,起重机对重物的拉力的功率是    W;在上述的40s内重物运动的平均速度是    m/s。

  6.重500N的物体,在100N的水平拉力作用下,沿水平地面以0.5m/s的速度匀速运动10s.在这个过程中,重力所做的功

  是   J,拉力做功的功率是   w.

  7.某商场售货员用20N的水平推力使质量为65kg的货物沿水平方向匀速移动了3m,则该售货员对货物做功   J,货物的重力做功   J,物体受到的摩擦阻力是   N.

  8.用10N的水平拉力,拉着木块在水平桌面上做匀速直线运动,木块受到的摩擦力是   N,若木块移动了0.5m,则拉力做的功   J.

  9.(如图2所示 ,已知物重等于G,请你补充一个物理理,用物得G和补充的物理量求出动滑轮的机械效率(绳重和摩擦忽略不计)补充的物理量名称和符号:   机机械效率=   .

  10.用图3所示的滑轮组将重为G的物体匀速提升h . 绳子移动的距离为

  ;所做的有用功为   ;假设所用的拉力为F,则该滑轮组的机械效率为   .

  图2 图3

  11.如图4所示,小穆同学在“测滑轮组机械效率”的实验中,匀速拉起重为6N的物体,使物体升高了0.2m,弹簧测力计示数为   N,则有用功是   J,机械效率

  为   .

  12.用如图5所示的机械拉着重500N的物体在水平地面上匀速运动,物体受到的摩擦力为120N,绳子末端的水平拉力为50N,则滑轮组的机械效率为   ;若物体运动的速度为0.2m/s,则10s内拉力做的功是   J.

  图4 图513.用两个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组提升重物,当将一个重为1000N的重物匀速提升2m时,人站在地面上所用的拉力为312.5N,若不计绳重和摩擦,则该滑轮组所做的有用功是   J,机械效率是   .

  14.一台液压起重机在10s内把一辆重为15000N的汽车举高了2m,起重机对汽车做了

  焦的功,功率是   W。

  15.图6为某举重运动员在0.5s内由支撑到起立将杠铃举起过程中拍摄的两张照片,杠铃的质量为100kg,则杠铃重为   N。已知照片中杠铃的实际直径是40cm,根据照片可算出该运动员在上述过程中对杠铃做功的平均功率约为   W。(g取10N/kg)

  图617.如图7所示,用一动滑轮拉一物体A以0.5m/s的速度在水平面上作匀速直线运动,物体A重为20N,受到的摩擦阻力是物重的0.2倍,水平拉力为2.5N,则在2s内拉力做的功是   ,滑轮的机械效率是   (不计滑轮重力).

  图7 图8 图9

  18.甲、乙两位工人分别用如图8所示的A.B两种方式,将同样重的一袋沙子提到高处,滑轮的重力小于沙子的重力,不计摩擦阻力的绳子的重力。工人   用力较小,两人所用滑轮的机械效率是ηA   ηB。(选填“>”、“=”或“<” =)

  19.如图9所示,在50N的水平拉力F作用下, 重800N的物体沿水平地面做匀速直线运动, 物体与地面间滑动摩擦力为120N.则滑轮组的机械效率为   ;若物体的速度为0.2m/s,则1min内拉力做的功为   J.

  20.滑轮组既能省力又能改变力的方向. 亮亮用自制的滑轮组来提起500N重物(如图10所示),绳自由端的拉力F=200N,重物以0.2 m/s的速度匀速上升,不计摩擦和绳重,则动滑轮重   N,拉力做功的功率是   W,该滑轮组的机械效率等于   ,当被提起的重物变重时,滑轮组的机械效率就   (填“变大”、“变小”或“不变”).

  21.建高楼时首先要打好地基.原相同高度的相同地桩,经打击后某一瞬时三个地桩所处的位置如图11所示.由此可知,打桩时,三个重锤中   锤的做功本领最大.如果A.B两锤的质量相同,则刚开始下落时,   锤的高度要低一些.如果B.c两锤刚下落时的高度相同,则   锤的质量要大一些.

  图10 图11

  22.下列物体中:A.挂在屋顶上的电灯;B.被拉开的弹簧门;C.空中飞行的小鸟;D.在冰场上滑行的运动员;E.从斜坡上滚下的石头;F.在平直公路上行驶的汽车;只具有动跳的是    .只具有势能的是   .既具有动能,又具有势能的是   .

  23.运动员在撑杆跳高时,经历了助跑——起跳——越杆——落下等过程.图12是起跳的情景,此时运动员的   能转化为    能.

  图12         图13

  24.在运载火箭的推动下,“神舟五号”载人飞船飞离地面的过程中,速度越来越大,在此过程中,航天英雄杨利伟所具有的动能   ,具有的机械能    。(选填“变大”、“变小”、“保持不变”)

  25.自行车下坡时,不瞪脚踏板速度也会越来越大,在此过程中,自行车的动能逐渐   ,自行车的重力势能逐渐

  。(选填“增大”、“减小”或“不变”)

  26.如图13所示,跳伞运动员在“中华第一高楼”——上海金茂大厦进行跳伞。运动员从345m的高度跳下,在下落过程中运动员的重力势能   (选填“增大”、“不变”或“减小”),若以   为参照物,运动员是静止的。

  27.从能量转化的角度看,“水往低处流”是把   能转化为   能。

  28.古诗文中有许多描述自然现象的优美诗句.如“无边落木萧萧下,不尽长江滚滚来”,从物理学的角度看,滚滚奔流的长江具有巨大的   。选择题

  1.在图l4的四种情境中,人对物体做功的是(   )

  提着桶在水平地举着杠铃原地不动 用力搬石头但没有搬动 推着小车前进面上匀速前进

  A        B        C           D

  图14

  2.初二物理兴趣小组的同学学习了功率知识后,进行了“比一比谁上楼功率大”的比赛。其中某同学从一楼跑到三楼用了

  10s,则他上楼过程中的功率大约是(   )

  A.3W    B.30W   C.300W    D.3000W

  3.图15是使用汽车打捞水下重物示意图,在重物从水底拉到井口的过程中,汽车以恒定速度向右运动,忽略水的阻力和滑轮的摩擦,四位同学画出了汽车功率(P)随时间(t)变化的图象(图16),其中正确的是(   )

  图15

  图16

  4.建筑工地上,起重机几分钟内就能把所需的砖送到楼顶,如果人直接用滑轮组来提升则需要几个小时,其原因是 (  )

  A.起重机的功率大,做功多 B.起重机的机械效率高,做功慢

  C.起重机的功率大,做功快 D.起重机的机械效率高,做功多

  5.同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时提出了下列假设(1)滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关 (2)滑轮组机械效率高低可能与被物重有关(3)滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关(3)滑轮组机械效率高低可能与与承重绳子段数有关,然后一位同学设计了如图所示的两个滑轮组,进行对比实验来验证提出的假设,则该实验验证的假设是(   )

  A.(1)   B.(2)   C.(3)   D.(4)

  图17 图18 图19

  6.如图18所示,小冯分别用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面,用甲滑轮所做的总功为W1,机械效率为η1;用已滑轮所做的总动为W2,机械效率为η2,若不计绳重与摩擦,则(   )

  A.W1= W2 η1=η2

  B.W1= W2 η1<η2

  C.W1η2

  D.W1>W2 η1<η2

  7.一个工人用如图19所示的滑轮组提起2000N的货物,所用的拉力是800N,绳子自由端被拉下4m,下面说法正确的是(   )

  A.总功是3200J,效率是40%

  B.有用功是8000J,效率是40%

  C.有用功是3200J,效率是62.5%

  D.总功是3200J,效率是62.5%

  8.“五一”假期,小林和爸爸一起去登红山,小林用了15min登到山顶,爸爸用了20min登上了山顶,爸爸的体重是小林的1.5倍,则小林与爸爸的登山功率之比为(   )

  A.9∶8     B.8∶9    C.1∶2    D.2∶1

  9.上紧发条的玩具车在水平面上跑动时所(   )

  A.动能转化为弹性势能   B.弹性势能转化为动能

  C.重力势能转化为动能   D.动能转化为重力势能

  10.“神州五号”载人飞船的返回舱在进入大气层穿过黑障区后,迅速弹出减速伞和主伞。从弹出减速伞和主伞到着陆的过程中,飞船返回舱 (   )

  A.动能不变,势能减小,机械能减小   B.动能减小,势能减小,机械能减小

  C.动能增大,势能减小,机械能增大   D.动能减小,势能增大,机械能不变

  11.如图20所示,滚摆在下降的过程中越转越快,它在下降过程中(   )

  A.动能增加,势能增加      B.动能增加,势能减少

  C.动能减少,势能减少      D.动能减少,势能增加

  12.洒水车在水平路面上匀速行驶并向地面洒水的过程中,其机械能的变化是(   )

  A.减小 B.保持不变 C.增大 D.先减小后增大

  13.下面事例中,由重力势有转化成动能的是(    )

  A风吹动风车转动            B 拉弯的弓把箭射出去

  C拧紧的发条带动钟表指针转动      D秋千从高处向低处摆动

  图20

  14.以下实例中,动能转化为势能的是 (    )

  A.雪橇从山坡上滑下   B.汽车在平直公路上行驶

  C.热气球匀速上升    D.足球滚上斜坡

  15.学生在做模拟“蹦极”的小实验(如图21所示)。一根橡皮筋一端系一个小石块,另一端固定在a点,b点是橡皮筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置,c点是小石块从a点自由下落所能到达的最低点。在小石块从a点到c点运动的过程中,以下说法正确的是( )

  图21 图22

  A.小石块动能一直在增加

  B.小石块减少的重力势能全部转化为动能

  C.小石块经过b点时,橡皮筋具有弹性势能

  D.小石块到达c点时,动能为零

  16.(04沈阳)小红在学习中收集了一些与机械能有关的实例,如图22所示,其中机械能增大的是(   )

  实验题

  1.在综合实践活动课上,王艳同学发现学校运动场地上有若干大小不等的铅球,如图23所示,于是他想利用这些器材亲自体验一下“重力势能的大小与哪些因素有关”

  (1)请你帮他设计应如何去做。

  (2)说明该实践中怎样判断物体重力势能的大小。

  图23

  2.图24是探究动能大小与哪些因素有并的实验

  (1)实验中你通过观察           知道动能的大小。

  (2)实验中采用      方法,使得铜球与钢球滚到水平面的速度相同。

  (3)图甲和丙探究的问题是                。

  图24

  3.如图25所示,单摆在竖直平面内左右摆动,滚摆在竖直平面内上下往复运动。请回答:

  图25 图26

  ⑴.这两个实验可以说明的同一个物理问题是:                            ;

  ⑵.在单摆左右摆动和滚摆上下往复运动的过程中,你将会看到它们上升的高度逐渐降低。产生此现象的原因是:                              。

  4.图26为测量滑轮组机械效率的实验装置,每个钩码重1N。

  ⑴ 实验时要竖直向上   拉动弹簧测力计,由图可知拉力大小为   N。若弹簧测力计向上移动15cm,则钩码上升的高度为

  cm,该滑轮组的机械效率为   。

  ⑵ 若仅增加钩码的个数,该滑轮组的机械效率将   。(选填:“增大”、“减小”或“不变”)

  5.在探究滑轮组机械效率与物理重关系的实验中,用同一滑轮组装置做了三次实验,测量的有关数据如下表所示。

  实验次数 重物质量

  (千克) 重物上升距离

  (米) 弹簧测力计的示数

  (牛) 拉力作用点移动距离

  (米) 滑轮组机械效率

  1 0.1 0.1 0.6 0.3 55.6%

  2 0.2 0.1 0.9 0.3 74.1%

  3 0.3 0.1 1.1 0.3 90.9%

  (1)根据表中的数据,计算出第一次实验中的机械效率(g取10N/kg)

  (2)图27 是某公司的一幅广告宣传画,一个巨大的滑轮提起一个小皮箱,宣传文字写着“事无大小,必尽全力”。请你分析下述实验数据,得出机械效率与物重的定性关系,并利用这个关系对这幅宣传画发表自己的评述。

  图27

  综合题

  1.春天农民需用水泵缺水灌溉农田,有一水泵铭牌如下:

  型号 8B13

  流量 300m3/h

  扬程 12m

  质量 111kg

  效率 80%

  (1) 水泵连续正常工作5小时,所做有用功多少J?

  (2) 此水泵总功率为多少?

  (3) 若此水泵用一柴油机带动,假设柴油完全燃烧所释放的内能有40%转化为水泵轴的机械能,则每小时消耗多少kg柴油?(柴油热值按3×107J/ kg计算,g=10N/kg)

  2.2004年5月27日上午9时,长沙黑石铺湘江大桥正式竣工,黑石铺大桥东起开心区大托铺,与107国道相接,西至城县苹塘镇与319国道相连,使长常高速公路与京珠高速公路连在一起,大桥全长3068m,一辆质量为2.0×103kg的小汽车,从桥东匀速至桥西所用时间为200s,所受的阻力是2.0×103N,问:

  (1)小汽车从桥东到桥西行驶的速度是多大?

  (2)小汽车引力所做的功是多大?

  (3)小汽车此时的功率是多大?

  3.(04南通)一辆轿车在平直的高速公路上匀速行驶1.8km,轿车上的速度表如图28所示,在此过程中

  ⑴轿车速度为多少km/h? 合多少m/s?

  ⑵若轿车发动机的功率为40kW,则该车行驶中所受阻力多大?

  ⑶若轿车消耗汽油0.25kg,其发动机的效率多大?(q汽油=4.6×107J/kg)

  图28

  4.(6分)一个体重为500N的同学骑自行车上学,在水平路面上以4m/s的速度匀速行驶. 有关数据如右表所示.

  (1)在行驶过程中,车对地面的压强是多大?

  自行车净重 200N

  行驶过程轮胎与地面接触总面积 1×10-2m2

  匀速行驶过程中的总阻力 30N

  车轮直径 0.61m

  轮胎承受的最大压强 1.2×105Pa

  (2)该同学骑车沿直线匀速行驶10min做了多少功?

  综合题

  5.我们看杂技演员从高处跳下落在绷床上,又被弹起的过程如图29所示,请你写出演员在表演时涉及到2个物理知识。

  (1)

  (2)

  图29

  6.在“畅想家乡美好未来”的主题班会上,同学们奇想妙设,纷纷出计献策。王林同学设计了城市未来磁悬浮轨道列车交通方案,图纸如图30所示,请你分析该方案中中应用到的物理知识有:(只要求写出两条)

  (1)

  (2)

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