1选择题
小明在操场上练习投掷实心球。他用力将球抛出后,球在空中运动的过程中(不计空气阻力),下列说法正确的是:
- A. 球的机械能保持不变
- B. 球的动能保持不变
- C. 球的重力势能保持不变
- D. 球的动能和重力势能相互转化,机械能减小
答案:A
解析:实心球在空中运动(不计空气阻力)时,只受重力作用,机械能守恒。在上升过程中,高度增加,重力势能增大,速度减小,动能减小,动能转化为重力势能;在下降过程中,高度减小,重力势能减小,速度增大,动能增大,重力势能转化为动能。整个过程中,只有动能和重力势能相互转化,总机械能保持不变。故A正确,B、C、D错误。易错点:误认为不计空气阻力时,重力做功会导致机械能减小,这是对机械能守恒条件理解不清。故选A。
2选择题
小华参加学校组织的冬季长跑训练,跑完800米后感觉身体发热。关于此过程中的能量转化,下列说法正确的是
- A. 化学能全部转化为内能
- B. 内能全部转化为机械能
- C. 化学能转化为内能和机械能
- D. 机械能转化为化学能
答案:C
解析:本题考查能量转化与守恒定律在生活情境中的应用。跑步时,人体消耗储存的化学能,一部分转化为身体的内能(体温升高),另一部分转化为跑步前进的机械能。选项A错误,因为化学能没有“全部”转化为内能,还有部分转化为机械能;选项B错误,内能并未“全部”转化为机械能;选项D错误,能量转化方向相反。故选C。
3选择题
在体育课上,小明同学进行引体向上练习。当他从最低点匀速上升到最高点的过程中,下列关于他体内能量变化的说法正确的是
- A. 他的动能转化为重力势能
- B. 他的重力势能转化为内能
- C. 他的内能转化为机械能
- D. 他的化学能转化为内能
答案:D
解析:本题考查能量转化,结合体育运动情境。小明匀速上升,速度不变,动能不变,因此A错误。重力势能增加,但并非由其他能量直接转化而来,B、C描述不准确。引体向上时,人体肌肉做功,消耗体内的化学能,同时身体会发热,说明化学能转化为内能和机械能(重力势能)。主要能量转化是化学能转化为内能。易错点是忽视人体做功时伴随的发热现象,以及将宏观运动(机械能)与微观内能转化混淆。故选D。
4选择题
为了备战中考体育,同学们在操场上练习跑步。下列与跑步相关的物理知识,说法正确的是
- A. 跑鞋底部的花纹是为了增大摩擦
- B. 跑步时,人对地面的压力就是人的重力
- C. 跑步过程中,人的内能一定保持不变
- D. 到达终点后不能立刻停下,是因为受到惯性的作用
答案:A
解析:本题综合考查力学与热学知识,以跑步为情境。A选项正确,鞋底花纹通过增大接触面粗糙程度来增大有益摩擦。B选项错误,压力与重力是不同性质的力,方向不一定相同,且人对地面的压力与地面对人的支持力是一对相互作用力。C选项错误,跑步时人体消耗化学能,转化为内能和机械能,内能会增加(体温升高)。D选项错误,惯性是物体本身的性质,不能说“受到”惯性的作用,应说“由于惯性”。易错点是混淆压力与重力、对内能变化理解不透、惯性表述不规范。故选A。
5填空题
在体育课上,同学们进行长跑训练时,身体会大量出汗。汗水蒸发时会从皮肤表面______热量,使人感到凉爽。蒸发是一种在任何温度下都能发生的缓慢汽化现象,其快慢与液体的温度、表面积和液面上方空气流动速度有关。长跑结束后,同学们会闻到远处食堂飘来的饭菜香味,这是______现象,说明了分子在不停地做无规则运动。
答案:吸收;扩散。
解析:第一空考查物态变化中的吸热情况。汗水蒸发是汽化过程,需要吸收热量,所以会感到凉爽。第二空考查分子热运动。闻到饭菜香味,是饭菜分子(香气分子)在空气中发生扩散的结果,属于分子热运动,而非宏观物体的机械运动。易错点:将蒸发吸热与液化放热混淆;将“闻到香味”误认为是风的机械运动。
6填空题
为保障体育课后学生能喝到温水,学校在休息区放置了一台电热水壶。水壶内装有质量为2kg的水,水温从20℃加热到50℃。已知水的比热容c水=4.2×10³ J/(kg·℃),则水吸收的热量为______J。若改用质量相同、比热容为0.84×10³ J/(kg·℃)的某种液体吸收同样的热量,该液体升高的温度是水的______倍。
答案:2.52×10⁵;5
【解析】
1. 水吸收的热量:Q吸 = c水 * m * (t - t₀) = 4.2×10³ J/(kg·℃) * 2kg * (50℃ - 20℃) = 2.52×10⁵ J。
2. 设液体升高的温度为Δt液,水升高的温度为Δt水 = 30℃。根据Q吸 = c液 * m * Δt液,得Δt液 = Q吸 / (c液 * m) = 2.52×10⁵ J / (0.84×10³ J/(kg·℃) * 2kg) = 150℃。则Δt液 / Δt水 = 150℃ / 30℃ = 5。
解析:本题考查比热容公式Q=cmΔt的直接计算与变形应用。第一问是基础计算,关键在于正确计算温差(50℃-20℃)。第二问是公式变形,利用吸收相同热量时,比热容与温度变化量成反比(c液Δt液 = c水Δt水)进行求解。易错点:① 第一问温差计算错误(如用50+20);② 第二问不理解“吸收同样的热量”这一条件,或计算时比热容单位使用错误。
7解答题
小明在进行体育锻炼时,使用如图所示的单杠做引体向上。已知小明的质量为60kg,每次引体向上身体重心上升的高度约为0.6m。在2分钟内,他连续完成了20次引体向上。(g取10N/kg)
(1)完成一次引体向上,小明需要克服自身重力做多少功?
(2)在这2分钟内,小明做引体向上的平均功率是多少?
(3)小明发现,如果他用更快的速度完成同样次数的引体向上,会感觉更累。从物理学角度解释,为什么速度更快会感觉更累?
答案:(1)小明的重力 G=mg=60kg×10N/kg=600N。
克服重力做功 W=Gh=600N×0.6m=360J。
(2)2分钟内做的总功 W总=20×360J=7200J。
t=2min=120s。
平均功率 P=W总/t=7200J/120s=60W。
(3)引体向上做的功(克服重力做功)基本相同。根据功率公式P=W/t,完成相同功,用时更短(速度更快),则功率P更大。功率大,表示单位时间内消耗的能量(或做功)更多,因此身体需要输出更大的瞬时功率,会感觉更累。
解析:本题以体育运动引体向上为情境,考查功和功率的计算及概念理解。
(1)易错点:部分同学可能忘记计算重力,直接用质量乘以高度。必须先计算重力G=mg,再计算功W=Gh。
(2)易错点:时间单位未换算。2分钟需换算为120秒再代入公式计算功率。平均功率是总功除以总时间。
(3)易错点:不能从功率角度解释感觉累的原因。感觉累是因为身体输出功率大,单位时间内消耗能量多,而非做功多(因为总功相同)。
8解答题
在一次健康体能测试中,小华需要测量自己跑步时的功率。他设计了一个简易方案:用秒表记录自己从一楼跑到三楼所用的时间。已知每层楼高3m,小华的体重为50kg,他从一楼跑到三楼用时10s。(g取10N/kg)
(1)小华从一楼跑到三楼,上升的高度是多少?
(2)在此过程中,小华克服自身重力做了多少功?
(3)小华跑步上楼的平均功率是多少?
(4)如果小华背着一个重5N的书包以同样的速度上楼,他的平均功率会如何变化?请简要说明理由。
答案:(1)从一楼到三楼,上升了2层楼的高度,h=2×3m=6m。
(2)小华的重力 G=mg=50kg×10N/kg=500N。
克服重力做功 W=Gh=500N×6m=3000J。
(3)平均功率 P=W/t=3000J/10s=300W。
(4)平均功率会变大。
理由:背着书包上楼,需要克服的总重力(人+书包)变大,上升相同高度h,做的总功W总=G总h会增加。由于上楼速度相同,所用时间t相同,根据功率公式P=W总/t,总功W总增加,时间t不变,所以平均功率P变大。
解析:本题以健康体能测试跑步上楼为情境,考查功和功率的计算及影响因素分析。
(1)易错点:误认为从一楼到三楼上升了3层楼的高度。实际上,楼层间距数为楼层数减一,即从一楼到三楼上升了2层楼的高度。
(2)易错点:重力计算错误或功的公式记忆不清。必须先计算重力,再用W=Gh计算功。
(3)易错点:时间单位或计算过程出错。注意代入正确数值计算。
(4)易错点:只考虑书包重力做功,忘记总重力(人+书包)增加导致总功增加。关键点是功率P=W/t,时间t相同,总功W变大,因此功率P变大。