初中物理竞赛专题十一、功和机械能(13页).doc
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1、-第 1 页初中物理竞赛专题十一、功和机械能-第 2 页初中应用物理知识竞赛题分类解析专题十一、功和机械能一、选择题1.(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1.答案:B解析:这两种方法,都把重物推到了高台上,两人做同样多的有用功,克服重力做功相同,选项 A 错误 B 正确。由于题中没有
2、给出时间,不能殴打哪个做功的功率大,选项 C错误。由于乙中情况需要克服摩擦做功,乙种情况下的机械效率小,选项 D 错误。2.(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,人与滑板分离后分别从杆的上、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2.答案:D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
3、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-第 3 页上抛运动,选项 C 错误。由于惯性,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。3.(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 4NC.2s3s 内人对木箱的推力做功为 6JD.如果 3s 后人停止用力,木箱将做匀速直线运动3.答案:
4、B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。4.(2007 上海初中物理知识竞赛题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
5、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焦(C)150焦(D)200焦.答案:B解析:在提高前 10 米过程中克服大气压做功等于提起的 10 米水柱的重力势能 W1=10110-4103105J=50J,提高后 5 米的过程中需克服大气压做功,外力对活塞做-第 4 页功 W2=p0s5=1.0105110-45J=50J,外力对活塞做功 W=W1+W2=100J,选项 B 正确。5(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
6、增大到原来的()A2 倍B4 倍C6 倍D8 倍.答案:D 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。6(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,则此电瓶车水平匀速行驶 100m 所用的时间约为()A83sB833sC104sD以上都不对.答案:C 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 1
7、00m 所用的时间约为 t=s/v=104s,选项 C 正确。7下列几种现象中,没有对物体做功的是.答案:D解析:物体在绳子拉力作用下升高,拉力做功;静止的小车在拉力作用下运动起来,拉力做功;汽车在刹车阻力作用下速度降低,阻力做功;人用力搬石头,石头不动,没有做功,选项 D 没有对物体做功。8一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、W2、W3,关于它们之间的大小关系说法正确的是AW1W2W3BW1W2=W3CW1=W2=W3DW1=W2W3答案:C解析:由功的定义,功
8、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。-第 5 页二综合应用题二综合应用题1.(2011 全国初中应用物理知识竞赛题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?1.答案:手柄上有花纹,表面粗糙增大摩擦。箭身细长,减小空气阻力。弓箭或钢珠离开弩弦后能继续运动,
9、物体具有惯性。箭头尖锐,减小受力面积,增大压强。利用弩的弹力发射弓箭,将弹性势能转化为动能。肩托,增大受力面积,减小压强。瞄具,光的直线传播。光学瞄准镜,光的折射。滑轮组,放箭时省力。滑轮组,放箭时省距离。2.(2009全国初中应用物理知识竞赛复赛题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
10、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 600kg,长 10.0m,粗端直径 0.25m,其重心距粗端 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?2 2 解析:解析:(1)挖成图 5
11、 所示的深坑好处如下:少挖土方:挖成图 5 所示的深坑要比挖成图 6 乙、丙所示的深坑少挖土方,这样可以少做功,避免人力浪费,提高劳动效率。-第 6 页便于施工:施工人员更易于从图 5 所示的坑里向外取土。省力省功:用图 5 所示的深坑埋水泥电线杆,与用图 6 甲所示的深坑埋水泥电线杆相比,不必将电线杆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。(2)若将这种电线杆埋入图 5
12、 所示的坑中,电线杆就位后的情况如图答 1 所示。设竖起电线杆的过程中,在细端所用拉力为 F1。在图答 1 中,电线杆粗端伸入坑口的距离为 2.3 m-0.3 m=2.0m进而:O1A1=10.0 m-2.0 m=8.0mO1B1=4.0 m-2.0 m=2.0m电线杆重:G=mg=60010 N=6000N根据杠杆平衡条件,有:F1O1A1=GO1B1解得:F1=1111GO BO A=60002.08.0N=1500N若将这种电线杆埋入图 6 甲所示的坑中。电线杆就位后的情况如图答 2 所示。设竖起电线杆的过程中,在细端所用拉力为 F2。在图答 2 中:O2A2=10.0mO2B2=4.0
13、m根据杠杆平衡条件,有:F2O2A2=GO2B2解得:2222260004.0240010.0GO BFO AN。(3)在图答 1 中,电线杆重心升高:h1=4.0 m-2.0 m=2.0m人们对电线杆做功:W1=Gh1=60002.0 J=12000J在图答 2 中,电线杆重心升高:h2=4.0m人们对电线杆做功:W2=Gh2=60004.0 J=24000J。3.(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
14、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A2F2B2O2G图答 2A1F1B1O1G图答 1-第 7 页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。请计算:(1).这台发
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