7. 下图是一款新型智能航拍无人机,机身总质量为2 kg。小明操纵该无人机先以1.2 m/s的速度沿竖直方向匀速上升48 m,接着又以2 m/s的速度沿水平方向匀速飞行80 m。无人机在上升过程中,克服自身重力做功
(g 取 10 N/kg)

960
J;在整个飞行过程中,克服自身重力做功的平均功率为 12
W。(g 取 10 N/kg)
答案
7. 960 12
解析
【分析】
要解决这道题,需明确:只有竖直方向移动时重力做功,水平方向移动时重力不做功。先计算无人机重力,再用重力乘上升高度得上升过程克服重力的功;接着计算总时间(上升时间+水平飞行时间),用总功除以总时间得到平均功率。
【解析】
1. 计算无人机重力:$ G = mg = 2\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 20\ \mathrm{N} $。
2. 上升过程克服重力做功:$ W = Gh = 20\ \mathrm{N} × 48\ \mathrm{m} = 960\ \mathrm{J} $。
3. 上升时间:$ t_1 = \frac{s_1}{v_1} = \frac{48\ \mathrm{m}}{1.2\ \mathrm{m/s}} = 40\ \mathrm{s} $。
4. 水平飞行时间:$ t_2 = \frac{s_2}{v_2} = \frac{80\ \mathrm{m}}{2\ \mathrm{m/s}} = 40\ \mathrm{s} $。
5. 总时间:$ t = t_1 + t_2 = 40\ \mathrm{s} + 40\ \mathrm{s} = 80\ \mathrm{s} $。
6. 平均功率:$ P = \frac{W}{t} = \frac{960\ \mathrm{J}}{80\ \mathrm{s}} = 12\ \mathrm{W} $。
【答案】
960;12
【知识点】
功的计算、功率的计算、重力的计算
【点评】
本题考查重力做功与平均功率的基础计算,核心是理解水平运动时重力不做功,平均功率需用总功除以总时间,属于常规基础题。
【难度系数】
0.3
要解决这道题,需明确:只有竖直方向移动时重力做功,水平方向移动时重力不做功。先计算无人机重力,再用重力乘上升高度得上升过程克服重力的功;接着计算总时间(上升时间+水平飞行时间),用总功除以总时间得到平均功率。
【解析】
1. 计算无人机重力:$ G = mg = 2\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 20\ \mathrm{N} $。
2. 上升过程克服重力做功:$ W = Gh = 20\ \mathrm{N} × 48\ \mathrm{m} = 960\ \mathrm{J} $。
3. 上升时间:$ t_1 = \frac{s_1}{v_1} = \frac{48\ \mathrm{m}}{1.2\ \mathrm{m/s}} = 40\ \mathrm{s} $。
4. 水平飞行时间:$ t_2 = \frac{s_2}{v_2} = \frac{80\ \mathrm{m}}{2\ \mathrm{m/s}} = 40\ \mathrm{s} $。
5. 总时间:$ t = t_1 + t_2 = 40\ \mathrm{s} + 40\ \mathrm{s} = 80\ \mathrm{s} $。
6. 平均功率:$ P = \frac{W}{t} = \frac{960\ \mathrm{J}}{80\ \mathrm{s}} = 12\ \mathrm{W} $。
【答案】
960;12
【知识点】
功的计算、功率的计算、重力的计算
【点评】
本题考查重力做功与平均功率的基础计算,核心是理解水平运动时重力不做功,平均功率需用总功除以总时间,属于常规基础题。
【难度系数】
0.3
8.撑竿跳高运动员提竿加速助跑,是为了增大自身的
动能
;然后用压弯的撑竿把自己送上高处,这是因为压弯了的撑竿具有弹性势能
;最后撑竿的该种能量转化为运动员的重力势能
,使他越过横杆。(均选填“动能”“重力势能”或“弹性势能”)答案
8. 动能 弹性势能 重力势能
解析
【分析】首先明确动能、重力势能、弹性势能的定义:动能是物体由于运动具有的能,与速度和质量有关;重力势能是物体由于被举高具有的能,与高度和质量有关;弹性势能是物体发生弹性形变具有的能。解题时,先分析助跑阶段:运动员加速助跑,速度增大,质量不变,因此动能增大;再分析压弯的撑竿:撑竿发生弹性形变,所以具有弹性势能;最后分析能量转化:撑竿恢复形变时,弹性势能减少,运动员高度增加,重力势能增大,因此弹性势能转化为重力势能。
【解析】1. 助跑加速时,运动员的速度增大,质量不变,动能与速度相关,故增大自身的动能;2. 压弯的撑竿发生弹性形变,具备弹性势能;3. 撑竿的弹性势能释放,使运动员高度升高,重力势能增大,因此弹性势能转化为运动员的重力势能。
【答案】动能 弹性势能 重力势能
【知识点】动能、弹性势能、重力势能
【点评】本题结合撑竿跳高的实际场景,考查对不同能量形式的理解及能量转化的判断,属于基础概念应用,难度较低。
【难度系数】0.8
【解析】1. 助跑加速时,运动员的速度增大,质量不变,动能与速度相关,故增大自身的动能;2. 压弯的撑竿发生弹性形变,具备弹性势能;3. 撑竿的弹性势能释放,使运动员高度升高,重力势能增大,因此弹性势能转化为运动员的重力势能。
【答案】动能 弹性势能 重力势能
【知识点】动能、弹性势能、重力势能
【点评】本题结合撑竿跳高的实际场景,考查对不同能量形式的理解及能量转化的判断,属于基础概念应用,难度较低。
【难度系数】0.8
9. 小明研究“物体的动能跟哪些因素有关”时所用的实验装置如图所示,其中$m_A=m_B<m_C$,$h_A<h_B=h_C$,所用的物块为木块。

(1)实验中通过
(2)由甲、乙两次实验可初步得出结论:质量相同的物体,
(3)由甲、丙两次实验得出“物体动能的大小与质量有关”的结论,小明得出这一结论的方法是
(4)小球沿斜面向下运动的过程中,
(5)比较甲、乙两次实验,整个过程中A球减少的机械能
(1)实验中通过
木块移动的距离
来判断小球动能的大小。木块在水平面上移动的过程中,摩擦力对木块做功
(选填“做功”或“不做功”)。(2)由甲、乙两次实验可初步得出结论:质量相同的物体,
速度
越大,它的动能越大。(3)由甲、丙两次实验得出“物体动能的大小与质量有关”的结论,小明得出这一结论的方法是
错误
(选填“正确”或“错误”)的,理由是没有控制小球的速度相同
。(4)小球沿斜面向下运动的过程中,
重力势
能转化为动能;若水平面光滑,则不能
(选填“能”或“不能”)达到实验目的。(5)比较甲、乙两次实验,整个过程中A球减少的机械能
小于
(选填“大于”“小于”或“等于”)B球减少的机械能。答案
9.(1)木块移动的距离 做功 (2)速度
(3)错误 没有控制小球的速度相同
(4)重力势 不能 (5)小于
(3)错误 没有控制小球的速度相同
(4)重力势 不能 (5)小于
解析
【分析】
本题是探究物体动能影响因素的力学实验,需结合转换法、控制变量法,以及功、机械能转化等知识解题:
1. 动能大小无法直接观测,通过转换法,以木块被推动的距离反映小球动能大小;木块移动时,摩擦力对木块施加力且木块在力的方向移动了距离,故摩擦力做功。
2. 甲乙实验中,小球质量相同,下滑高度不同导致到达水平面的速度不同,推动木块距离不同,可得出动能与速度的关系。
3. 甲丙实验中,小球质量不同,且下滑高度不同,未控制到达水平面的速度相同,无法得出动能与质量的关系,结论错误。
4. 小球下滑时,高度降低重力势能减小、速度增大动能增大,重力势能转化为动能;若水平面光滑,木块不受摩擦力将匀速运动,无法通过移动距离比较动能,不能达到实验目的。
5. A、B质量相同,B下滑高度更大,初始重力势能更大,下滑过程中减少的机械能更多,故A减少的机械能小于B的。
【解析】
(1) 实验采用转换法,将小球动能大小转换为木块移动的距离,故第一空填“木块移动的距离”;木块在水平面上移动时,摩擦力对木块施加了力,且木块在摩擦力方向移动了距离,因此摩擦力做功,填“做功”。
(2) 甲、乙两次实验,小球质量相同,下滑高度不同导致到达水平面的速度不同,木块被推动的距离不同,说明质量相同的物体,速度越大,动能越大,故填“速度”。
(3) 甲、丙两次实验,小球质量不同,且下滑高度不同,导致到达水平面的速度也不同,没有控制小球的速度相同,因此得出“动能与质量有关”的结论是错误的,填“错误”,理由是“没有控制小球的速度相同”。
(4) 小球沿斜面向下运动时,高度减小、重力势能减小,速度增大、动能增大,故重力势能转化为动能;若水平面光滑,木块不受摩擦力将做匀速直线运动,无法通过移动距离比较动能大小,因此不能达到实验目的,依次填“重力势”“不能”。
(5) A球和B球质量相同,B球的下滑高度更大,初始重力势能更大,下滑过程中减少的机械能等于初始重力势能与末态机械能的差值,因此A球减少的机械能小于B球减少的,填“小于”。
【答案】
(1) 木块移动的距离;做功 (2) 速度 (3) 错误;没有控制小球的速度相同 (4) 重力势;不能 (5) 小于
【知识点】
动能影响因素、控制变量法、转换法
【点评】
本题为探究动能影响因素的经典实验题,重点考查转换法、控制变量法的应用,以及功、机械能转化的判断,需注意实验中变量控制的严谨性,是初中物理力学的核心考点题型。
【难度系数】
0.5
本题是探究物体动能影响因素的力学实验,需结合转换法、控制变量法,以及功、机械能转化等知识解题:
1. 动能大小无法直接观测,通过转换法,以木块被推动的距离反映小球动能大小;木块移动时,摩擦力对木块施加力且木块在力的方向移动了距离,故摩擦力做功。
2. 甲乙实验中,小球质量相同,下滑高度不同导致到达水平面的速度不同,推动木块距离不同,可得出动能与速度的关系。
3. 甲丙实验中,小球质量不同,且下滑高度不同,未控制到达水平面的速度相同,无法得出动能与质量的关系,结论错误。
4. 小球下滑时,高度降低重力势能减小、速度增大动能增大,重力势能转化为动能;若水平面光滑,木块不受摩擦力将匀速运动,无法通过移动距离比较动能,不能达到实验目的。
5. A、B质量相同,B下滑高度更大,初始重力势能更大,下滑过程中减少的机械能更多,故A减少的机械能小于B的。
【解析】
(1) 实验采用转换法,将小球动能大小转换为木块移动的距离,故第一空填“木块移动的距离”;木块在水平面上移动时,摩擦力对木块施加了力,且木块在摩擦力方向移动了距离,因此摩擦力做功,填“做功”。
(2) 甲、乙两次实验,小球质量相同,下滑高度不同导致到达水平面的速度不同,木块被推动的距离不同,说明质量相同的物体,速度越大,动能越大,故填“速度”。
(3) 甲、丙两次实验,小球质量不同,且下滑高度不同,导致到达水平面的速度也不同,没有控制小球的速度相同,因此得出“动能与质量有关”的结论是错误的,填“错误”,理由是“没有控制小球的速度相同”。
(4) 小球沿斜面向下运动时,高度减小、重力势能减小,速度增大、动能增大,故重力势能转化为动能;若水平面光滑,木块不受摩擦力将做匀速直线运动,无法通过移动距离比较动能大小,因此不能达到实验目的,依次填“重力势”“不能”。
(5) A球和B球质量相同,B球的下滑高度更大,初始重力势能更大,下滑过程中减少的机械能等于初始重力势能与末态机械能的差值,因此A球减少的机械能小于B球减少的,填“小于”。
【答案】
(1) 木块移动的距离;做功 (2) 速度 (3) 错误;没有控制小球的速度相同 (4) 重力势;不能 (5) 小于
【知识点】
动能影响因素、控制变量法、转换法
【点评】
本题为探究动能影响因素的经典实验题,重点考查转换法、控制变量法的应用,以及功、机械能转化的判断,需注意实验中变量控制的严谨性,是初中物理力学的核心考点题型。
【难度系数】
0.5
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