8. AI(人工智能)机器人逐渐改变了我们的生活,我国自主研发的某款人形机器人身高为1.65 m,质量为55 kg。某次测试中该机器人用100 N竖直向上的力将箱子在2 s内匀速抬高1 m。求:
(1)2 s内机器人对箱子所做的功。
(2)2 s内机器人对箱子做功的功率。
(1)2 s内机器人对箱子所做的功。
(2)2 s内机器人对箱子做功的功率。
答案
8.(1)100 J (2)50 W
解析:(1)2 s内机器人对箱子所做的功W=Fs=100 N×1 m=100 J。
(2)2 s内机器人对箱子做功的功率P=W/t=100 J/2 s=50 W。
解析:(1)2 s内机器人对箱子所做的功W=Fs=100 N×1 m=100 J。
(2)2 s内机器人对箱子做功的功率P=W/t=100 J/2 s=50 W。
解析
【分析】本题考查功和功率的基本计算。第(1)问求机器人对箱子做的功,需利用功的计算公式$W=Fs$,其中$F$是机器人对箱子的竖直向上的力,$s$是箱子在力的方向上移动的距离,题目已给出这两个物理量,直接代入公式计算即可。第(2)问求做功的功率,利用功率公式$P=\frac{W}{t}$,将第(1)问求出的功$W$和已知的时间$t$代入公式计算即可。
【解析】(1)根据功的计算公式$W=Fs$,已知机器人对箱子的力$F=100\ \mathrm{N}$,箱子在力的方向上移动的距离$s=1\ \mathrm{m}$,代入得:$W=Fs=100\ \mathrm{N} × 1\ \mathrm{m}=100\ \mathrm{J}$。
(2)根据功率的计算公式$P=\frac{W}{t}$,已知做功$W=100\ \mathrm{J}$,时间$t=2\ \mathrm{s}$,代入得:$P=\frac{W}{t}=\frac{100\ \mathrm{J}}{2\ \mathrm{s}}=50\ \mathrm{W}$。
【答案】(1)100 J;(2)50 W
【知识点】功的计算、功率的计算
【点评】本题是对功和功率基本公式的直接应用,属于基础计算题,只要牢记公式并准确代入数值即可求解,难度较低。
【难度系数】0.8
【解析】(1)根据功的计算公式$W=Fs$,已知机器人对箱子的力$F=100\ \mathrm{N}$,箱子在力的方向上移动的距离$s=1\ \mathrm{m}$,代入得:$W=Fs=100\ \mathrm{N} × 1\ \mathrm{m}=100\ \mathrm{J}$。
(2)根据功率的计算公式$P=\frac{W}{t}$,已知做功$W=100\ \mathrm{J}$,时间$t=2\ \mathrm{s}$,代入得:$P=\frac{W}{t}=\frac{100\ \mathrm{J}}{2\ \mathrm{s}}=50\ \mathrm{W}$。
【答案】(1)100 J;(2)50 W
【知识点】功的计算、功率的计算
【点评】本题是对功和功率基本公式的直接应用,属于基础计算题,只要牢记公式并准确代入数值即可求解,难度较低。
【难度系数】0.8
9.“嫦娥五号”实现了中国首次月球无人采样返回。返回器使用类似“打水漂”的方式着陆地球,其着陆过程的部分轨迹简化为
(过程只考虑空气阻力和重力的影响)。下列说法正确的是(
A.AB段返回器的动能变大
B.CD段返回器动能增加量小于重力势能的减小量
C.返回器在B点的重力势能大于在C点的重力势能
D.A到D的全过程中返回器机械能守恒
B
)A.AB段返回器的动能变大
B.CD段返回器动能增加量小于重力势能的减小量
C.返回器在B点的重力势能大于在C点的重力势能
D.A到D的全过程中返回器机械能守恒
答案
9.B
解析
【分析】
要解决这道题,需结合动能、重力势能的影响因素,以及机械能守恒的条件分析各选项:动能与质量、速度有关,重力势能与质量、距离天体中心的距离有关;机械能守恒的条件是只有重力做功,存在空气阻力时机械能会减少。逐一分析选项:AB段返回器高度升高,受空气阻力和重力,速度减小,动能变小;CD段下落时,重力势能减小,一部分转化为动能,一部分克服空气阻力做功;B、C在大气层边界的同一圆周上,距离地球中心相等,重力势能相等;全过程受空气阻力,机械能不守恒。
【解析】
选项A:AB段返回器从大气层内的A点到大气层边缘的B点,高度升高,同时受空气阻力和重力作用,速度减小,因此动能变小,A错误。
选项B:CD段返回器从大气层边缘的C点到大气层内的D点,高度降低,重力势能减小;此过程中受空气阻力,根据能量守恒,重力势能的减小量等于动能增加量与克服空气阻力做功之和,因此动能增加量小于重力势能的减小量,B正确。
选项C:B、C两点都在大气层的边界(同一圆周)上,到地球中心的距离相等,因此重力势能相等,C错误。
选项D:A到D的全过程中,返回器受空气阻力作用,机械能会转化为内能,机械能不守恒,D错误。
【答案】
B
【知识点】
机械能转化、动能与势能
【点评】
本题结合实际航天着陆过程,考查动能、重力势能的变化规律及机械能守恒的条件,需明确各阶段受力和运动特点,区分重力势能的影响因素,注意空气阻力对机械能的影响,属于中等难度的能量分析题。
【难度系数】
0.5
要解决这道题,需结合动能、重力势能的影响因素,以及机械能守恒的条件分析各选项:动能与质量、速度有关,重力势能与质量、距离天体中心的距离有关;机械能守恒的条件是只有重力做功,存在空气阻力时机械能会减少。逐一分析选项:AB段返回器高度升高,受空气阻力和重力,速度减小,动能变小;CD段下落时,重力势能减小,一部分转化为动能,一部分克服空气阻力做功;B、C在大气层边界的同一圆周上,距离地球中心相等,重力势能相等;全过程受空气阻力,机械能不守恒。
【解析】
选项A:AB段返回器从大气层内的A点到大气层边缘的B点,高度升高,同时受空气阻力和重力作用,速度减小,因此动能变小,A错误。
选项B:CD段返回器从大气层边缘的C点到大气层内的D点,高度降低,重力势能减小;此过程中受空气阻力,根据能量守恒,重力势能的减小量等于动能增加量与克服空气阻力做功之和,因此动能增加量小于重力势能的减小量,B正确。
选项C:B、C两点都在大气层的边界(同一圆周)上,到地球中心的距离相等,因此重力势能相等,C错误。
选项D:A到D的全过程中,返回器受空气阻力作用,机械能会转化为内能,机械能不守恒,D错误。
【答案】
B
【知识点】
机械能转化、动能与势能
【点评】
本题结合实际航天着陆过程,考查动能、重力势能的变化规律及机械能守恒的条件,需明确各阶段受力和运动特点,区分重力势能的影响因素,注意空气阻力对机械能的影响,属于中等难度的能量分析题。
【难度系数】
0.5
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