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階段檢測(四)　功與能　簡單機械　物態(tài)變化 內(nèi)能與熱機　材料、信息、能源與可持續(xù)性發(fā)展 (考試時間:70分鐘　滿分90分) 一、填空題(每空2分,共26分) 1. (xx安徽合肥廬陽區(qū)校級三模)如圖所示,小明同學(xué)嘗試“蠟燭重燃”的趣味實驗,當(dāng)蠟燭熄滅的時候,上方會出現(xiàn)一縷白煙,用明火靠近白煙時,可以重新點燃蠟燭。蠟燭上方的白煙是蠟蒸氣　　　　　(填寫一種物態(tài)變化)形成的蠟顆粒。 答案:凝華 解析:當(dāng)蠟燭熄滅的時候,上方會出現(xiàn)一縷白煙,是蠟蒸氣遇冷凝華成蠟顆粒,是凝華現(xiàn)象。 2. (xx安徽霍邱二模)如圖所示,OB為一輕質(zhì)杠桿,O為支點,OA=0.3 m,AB=0.2 m,將重30 N的物體懸掛在B點,當(dāng)杠桿在水平位置平衡時,在A點至少需加　　　　 N的拉力。 答案:50 解析:由圖可知,O為支點,阻力大小等于所掛物體的重力,OB為阻力臂,在A點的拉力為動力,OB=OA+OB=0.3m+0.2m=0.5m。 要在A點施加最小的拉力,則拉力F的最大力臂為OA(即豎直向上拉),根據(jù)杠桿的條件可得:F1OA=GOB,所以,最小拉力:F1=GOBOA=30N0.5m0.3m=50N。 3.(xx湖南邵陽模擬)用2.5 N的拉力將重為5 N的物體沿著長1 m、高0.4 m的斜面從底部勻速拉到頂端,該斜面的機械效率是　　　　。 答案:80% 解析:由題可得,有用功:W有=Gh=5N0.4m=2J,拉力做的總功:W總=Fs=2.5N1m=2.5J。 該斜面的機械效率:η=W有W總100%=2J2.5J100%=80%。 4.(xx北京海淀區(qū)校級期末)小劉提著重50 N的物體,沿著10 m長的斜坡登到5 m的高處,在上坡過程中,小劉對物體做的功是　　　　　 J。 答案:250 解析:小劉對物體做功:W=Gh=50N5m=250J。 5.(xx安徽合肥模擬)如圖是人造地球衛(wèi)星的軌道示意圖。衛(wèi)星在大氣外層運行,不受空氣阻力,只有動能和勢能的轉(zhuǎn)化,因此機械能守恒,從遠(yuǎn)地點向近地點運動時,它的勢能減小、　　　　　能增大,速度也就增大。 答案:動 解析:衛(wèi)星在大氣外層運行,不受空氣阻力,只有動能和勢能的轉(zhuǎn)化,因此機械能守恒,從遠(yuǎn)地點向近地點運動時,它的勢能減小,機械能等于動能和勢能之和,所以,動能增大,速度也就增大。 6.(xx安徽模擬)植物通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。資料顯示,在地球上陽光充足的地方,1 m2的面積每年獲得的太陽能可達(dá)4.2109 J。這些能量相當(dāng)于　　　　 kg焦炭完全燃燒放出的熱量(焦炭的熱值為3.0107 J/kg)。 答案:140 解析:由Q=mq可得,焦炭的質(zhì)量m=Qq=4.2109J3.0107J/kg=140kg。 7.(xx湖南懷化中考)如圖,在斜面上將一個重5 N的物體勻速拉到頂端。沿斜面向上的拉力為2 N,斜面長4 m,高1 m。則拉力做的有用功為　　　　 J,斜面的機械效率為　　　　。 答案:5　62.5% 解析:(1)拉力做的有用功:W有用=Gh=5N1m=5J; (2)拉力F對物體做的總功:W總=Fs=2N4m=8J, 斜面的機械效率:η=W有用W總=5J8J100%=62.5%。 8.(xx天津中考)利用圖甲中的撬棒撬石塊時,撬棒相當(dāng)于　　　　　(選填“省力”或“費力”)杠桿:利用圖乙中的滑輪組勻速提升900 N的重物時,若忽略滑輪自重、繩重及摩擦,人對繩的最小拉力為　　　　 N。 答案:省力　300 解析:(1)用撬棒撬石頭時,動力臂大于阻力臂,是省力杠桿; (2)由乙圖可知繩子的有效股數(shù)n=3,拉力F=1nG物=13900N=300N。 9.(xx安徽合肥廬陽區(qū)二模)小明在參觀科技館時,發(fā)現(xiàn)一個有趣的器材,如圖甲所示,當(dāng)把椎體放在斜面底部時,發(fā)現(xiàn)椎體開始自己往上“爬”,該裝置可簡化成乙圖,則椎體“爬坡”過程中,重力勢能　　　　　　。(選填“一直增加”“一直減小”或“一直不變”) 答案:一直減小 解析:據(jù)圖乙可知,在椎體開始自己往上“爬”的過程中,質(zhì)量不變,其重心的位置不斷降低,所以高度降低,所以重力勢能一直減小。 10.(xx云南曲靖中考)如圖所示,體重為500 N的小強站在水平地面上,豎直向下拉動繩子使600 N的物體勻速上升2 m,繩端向下移動的距離為　　　　 m;若不計繩重,滑輪重及摩擦,小強對地面的壓力是　　　　 N。 答案:4　200 解析:由圖知,有2段繩子承擔(dān)物重,則繩端向下移動的距離:s=nh=22m=4m; 若不計繩重,滑輪重及摩擦,則繩子的拉力:F=1nG=12600N=300N,人拉繩的力和繩子拉人的力是一對相互作用的力,大小相等,人受到繩子豎直向上的拉力、地面向上的支持力和向下的重力而靜止。 所以F支+F=G人,則F支=G人-F=500N-300N=200N,因支持力與壓力是一對相互作用力,大小相等,所以,小強對地面的壓力: F壓=F支=200N。 二、選擇題(每題3分,共21分) 11.(xx安徽黃山三模)關(guān)于能源、信息和材料,下列說法正確的是(　　) A.太陽能是不可再生能源 B.光電池和VCD光碟都應(yīng)用了磁性材料 C.光導(dǎo)纖維利用超聲波傳遞信息 D.電磁波頻率越高波長越短 答案:D 解析:太陽能是可再生能源,故A錯誤;光電池利用的是光電效應(yīng),沒有用到磁性材料。VCD光碟用激光在盤上燒刻出一道道的凹痕,凹進(jìn)去的地方對光的反射和凸的地方對光的反射是不一樣的,沒有用到磁性材料,故B錯誤;光導(dǎo)纖維是利用激光來傳遞信息的,故C錯誤;根據(jù)波速、波長、頻率三者之間的關(guān)系可知,波速=波長頻率。由于光在真空中的傳播速度一定,電磁波的頻率越高時,電磁波的波長越短,故D正確。 12.(xx黑龍江齊齊哈爾中考)如圖所示的用具,在正常使用的過程中,屬于費力杠桿的是(　　) 答案:C 解析:圖示剪刀,在使用過程中,動力臂大于阻力臂,A是省力杠桿;鋼絲鉗在使用過程中,動力臂大于阻力臂,B是省力杠桿;圖示剪刀,動力臂小于阻力臂,C是費力杠桿;獨輪車在使用過程中,動力臂大于阻力臂,D是省力杠桿。 13.(xx江蘇常州金壇區(qū)模擬)如圖所示,原長為l的橡皮筋一端固定在O點,另一端懸掛一個小鋼球,將鋼球從O點自由釋放,鋼球運動到A點后開始向上返回,不計空氣阻力,O、A兩點間距離為2l。則能反映鋼球從O點運動到A點的過程中,其動能Ek隨運動距離s變化的關(guān)系圖象可能是(　　) 答案:D 解析:橡皮筋原長為l,小球從初始狀態(tài)下降至l過程中,重力勢能轉(zhuǎn)化為動能,小球做加速運動,動能逐漸變大;小球從l繼續(xù)下降至2l過程中,受到橡皮筋向上的拉力作用;當(dāng)拉力小于重力時,合力向下,小球仍加速,動能仍然增大;當(dāng)拉力大于重力時,合力向上,小球做減速運動,動能逐漸減小,最后變?yōu)榱恪φ者x項中的圖象可知,只有D選項符合題意。 14.(xx四川達(dá)州中考)對于圖中所示的四幅圖,下列說法中正確的是(　　) A.甲圖中軟木塞飛出時,管內(nèi)水蒸氣的內(nèi)能增加 B.乙圖中兩個壓緊的鉛塊能吊起鉤碼,主要是因為分子間存在引力 C.丙圖中活塞向上運動是內(nèi)燃機的做功沖程 D.丁圖中小朋友下滑時,內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能 答案:B 解析:甲圖中軟木塞飛出時,管內(nèi)水蒸氣的內(nèi)能減少,故A錯誤;乙圖中兩個壓緊的鉛塊能吊起鉤碼,主要是因為分子間存在引力,故B正確;丙圖中活塞向上運動時,進(jìn)氣門、排氣門都關(guān)閉,是內(nèi)燃機的壓縮沖程,故C錯誤;丁圖中小朋友下滑時,機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,故D錯誤。 15. (xx江蘇無錫中考)用如圖所示的滑輪組勻速提升200 N的重物G,豎直向上的拉力F為100 N,重物被提升1 m,不計繩重和滑輪的摩擦,下列說法正確的是(　　) A.拉力做的額外功是100 J B.動滑輪的重力為50 N C.拉力做的總功是200 J D.繩子末端移動的距離是2 m 答案:A 解析:有用功:W有用=Gh=200N1m=200J,由圖知n=3,則繩子末端移動的距離:s=3h=31m=3m,故D錯誤;拉力做的總功:W總=Fs=100N3m=300J,故C錯誤;拉力做的額外功:W額=W總-W有用=300J-200J=100J,故A正確;不計繩重和滑輪的摩擦,由W額=G動h可得,動滑輪的重力:G動=W額h=100J1m=100N,故B錯誤。 16.(xx山東東營中考)對物理概念的理解是學(xué)好物理的關(guān)鍵。關(guān)于功、功率和機械效率,下列說法正確的是(　　) A.通過改進(jìn)機械的性能可以使機械效率達(dá)到100% B.做功多的機械,功率一定大 C.功率大的機械,做功一定快 D.做功快的機械,機械效率一定高 答案:C 解析:使用任何機械都要做額外功,所以總功一定大于有用功,即有用功與總功的比值一定小于1,也就是機械效率小于100%。故A錯誤;功率是做功多少與所用時間的比值。做功多,時間不確定,功率大小不能確定。故B錯誤;功率反映做功的快慢,功率大則做功快,功率小,則做功慢。故C正確;機械效率與做功快慢沒有關(guān)系。故D錯誤。 17. (xx甘肅蘭州中考)如圖所示,一物體放在同一水平面上,第一次在拉力F1的作用下,以速度v1勻速運動了距離s,第二次在拉力F2的作用下,以速度v2勻速運動了同樣的距離,已知v2>v1。比較前后兩次拉力做的功及其功率的大小關(guān)系,正確的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　 A.W1=W2 B.W1P2 答案:A 解析:一物體放在同一水平面上在拉力的作用下做勻速直線運動,此時拉力等于摩擦力;由于壓力和接觸面的粗糙程度不變,故拉力不變,即F1=F2,由于通過的路程相同,根據(jù)W=Fs可知,所做的功是相同的,即W1=W2,故A正確,B錯誤;拉力相同,v2>v1,則根據(jù)P=Fv可知,第二次的功率大,即P1”“=”或“<”)。 答案:(1)1　(2)C　(3)> 解析:(1)設(shè)杠桿的分度值為L,一個鉤碼的重為G,根據(jù)杠桿平衡條件F1L1=F2L2得,2G2L=nG4L,n=1(個); (2)“動力支點到動力作用點的距離=阻力支點到阻力作用點的距離”,是在杠桿在水平位置平衡且動力和阻力的方向都是豎直向下的條件下得出的,也就是實驗過程中沒有改變動力或阻力的方向。故C正確。 (3)圖乙中,杠桿的重心不在支點上,杠桿自身的重力對杠桿轉(zhuǎn)動產(chǎn)生了影響,導(dǎo)致拉力F的大小比由杠桿平衡條件計算出來的數(shù)值偏大,FBLOB>FALOA。 四、計算題(共23分) 21.(6分)(xx山東聊城中考)在“探究水沸騰時溫度變化的特點”實驗中,用酒精燈給燒杯中的水加熱,燒杯中盛有20 ℃、質(zhì)量為100 g的水,在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下加熱至沸騰,假如完全燃燒酒精3 g。[水的比熱容為4.2103 J/(kg℃),酒精的熱值為3.0107 J/kg]求: (1)水吸收的熱量是多少? (2)此過程中酒精燈燒水的熱效率。 (3)科學(xué)研究表明:質(zhì)量為1 g、溫度為100 ℃的水汽化成同溫度的水蒸氣需要吸收2.26103 J的熱量。水開始沸騰后持續(xù)觀察沸騰現(xiàn)象,同時發(fā)現(xiàn)水的質(zhì)量減少了5 g,求此過程水汽化成水蒸氣所吸收的熱量。 答案:(1)3.36104 J　(2)37.3%　(3)1.13104 J 解析:(1)一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點為100℃,即需將水加熱至100℃。 水吸收的熱量:Q吸=cm(t-t0)=4.2103J/(kg℃)0.1kg(100℃-20℃)=3.36104J; (2)3g酒精完全燃燒釋放的熱量:Q放=mq=310-3kg3.0107J/kg=9104J; 酒精燈燒水的熱效率:η=Q吸Q放100%=3.36104J9104J100%≈37.3%; (3)5g100℃的水汽化成同溫度的水蒸氣需要吸收的熱量:Q=5g2.26103J/g=1.13104J。 22. (8分)(xx安徽合肥模擬)如圖所示,工人師傅用動滑輪把重物勻速提升到一定高度,重物的重力為G物,動滑輪的重力為G動,此裝置的機械效率為η,工人的拉力為F,不計繩重和摩擦。 (1)請推導(dǎo):F=G動2(1-η); (2)如果動滑輪的自重為3 N,該裝置的機械效率為80%,工人的拉力所做的功為45 J,求重物上升的高度。 答案:(1)見解析　(2)3 m 解析:(1)用動滑輪提升物體,則s=2h,拉力做的總功:W總=Fs。 不計摩擦和繩重,使用動滑輪做的額外功W額=G動h,有用功:W有=W總-W額=Fs-G動h, 則動滑輪的機械效率:η=W有W總=Fs-G動hFs=1-G動hFs=1-G動h2Fh=1-G動2F。 變形可得拉力的大小:F=G動2(1-η); (2)由η=W有W總=80%得有用功:W有用=ηW總=80%45J=36J,W額=W總-W有用=45J-36J=9J。 不計摩擦和繩重,使用動滑輪做的額外功W額=G動h,則動滑輪上升高度:h=W額G動=9J3N=3m。 因為使用滑輪組時,動滑輪和物體一起運動,所以重物上升的高度為3m。 23.(9分)(xx安徽池州貴池區(qū)二模)小陳開著一輛質(zhì)量為M小車從水平路面駛?cè)胛骱蟮?再從高架入口駛?cè)胍龢?。引橋長度為L,高為h。 (1)當(dāng)汽車在水平路面行駛時,發(fā)動機輸出功率恒為P1,此時汽車以v的最大速度勻速行駛,求汽車受到的阻力多大? (2)當(dāng)汽車駛?cè)敫呒芤龢?發(fā)動機輸出功率恒定為P2,已知汽車從引橋底部行駛到頂部所用時間為t,那么在引橋上行駛時汽車做的(輸出)總功是多少? (3)在第(2)問的基礎(chǔ)上,試推導(dǎo)汽車在引橋上受到的阻力是水平路面受到阻力的k倍,證明:k=(P2t-Mgh)vLP1。 答案:(1)P1v　(2)P2t　(3)見解析 解析:(1)由P=Wt=Fst=Fv得,汽車在水平路面勻速行駛時受到的牽引力:F1=P1v,因為汽車在水平面勻速行駛,根據(jù)二力平衡條件可知,汽車受到的阻力:f1=F1=P1v; (2)由P=Wt得,在引橋上行駛時汽車做的(輸出)總功:W總=P2t; (3)汽車做的有用功:W有用=Gh=Mgh;汽車克服阻力做功:W額=W總-W有用=P2t-Mgh。 由W額=f2L得,汽車在引橋上受到的阻力:f2=W額L=P2t-MghL。 由題意知,f2=kf1=kP1v。 由以上兩式可解得:k=(P2t-Mgh)vLP1。