1、第十一章 功和机械能 单元小测同步培优训练卷 一、选择题（本题共 8 小题）1海权握，国则兴，建设一支强大的海军是实现中国梦的有力保障。如图所示，飞行员驾驶“歼15”舰载机从“辽宁号”航空母舰甲板上腾空而起，加速上升。下列关于飞行员能量转化的说法正确的是（）A动能增加，重力势能减少 B动能增加，重力势能增加 C动能增加，机械能不变 D重力势能增加，机械能不变【答案】B【解析】飞机起飞加速上升的过程中，飞行员的质量不变，速度增大、高度增大，所以动能和重力势能都增大，机械能也增大。故 ACD 错误，B 正确。故选 B。2今年中考体育成绩仍然以 50 分计入总成绩，积极科学的去锻炼，明确各个项目相关
2、物理知识，有利于体育运动成绩的提高。下列说法正确的是（）A踢足球时只要脚对球施加的力大小相同，其作用效果一定相同 B推出后的铅球在空中飞行过程中，运动员对铅球做了功 C立定跳远时人能向前运动是由于一直受到地面推力的作用 D跑 1000 米的同学起跑时用力向后蹬助跑器能使他获得向前的作用力【答案】D【解析】A脚对球施加的力大小相同，其作用效果不一定相同，因为力的作用效果还与力的方向和作用点有关；故 A 错误；B铅球在空中飞行过程中，不再受运动员的推力，所以运动员对铅球没有做功；故 B 错误；C立定跳远时，人在空中向前运动是由于人具有惯性，此时人没有受到地面推力的作用，故 C 错误；D因物体间力的
3、作用是相互的，所以同学起跑时用力向后蹬助跑器能使他获得向前的作用力；故 D 正确。故选 D。3如图所示，用手匀速托着两个鸡蛋升高 1m，手对鸡蛋做的功大约是（）A0.1J B1J C10J D100J【答案】B【解析】两个鸡蛋重约为 1N，由做功公式得1N 1m=1JWFs，所以手对鸡蛋做的功大约为 1J。故选 B。4建筑工地上，起重机几分钟内就能把所需的砖送到楼顶，如果通过人力搬运则需要几个小时，两种方式相比较，可知（）A人力做功多 B起重机做功多 C人力做功快 D起重机做功快【答案】D【解析】功等于力与力的方向上距离的乘积，把砖运送到楼顶，不管是人力还是起重机，对砖做的功都一样，但是做相同
4、的功起重机用的时间少，所以起重机做功快。故选 D。5在粗糙的水平面上，用 100N 的水平推力使一个重为 500N 的物体前进了 10m，在此过程中 A推力做了 5000J 的功 B推力做了 1000J 的功 C重力做了 5000J 的功 D重力做了 1000J 的功【答案】B【解析】推力做的功 W1=Fs1=100N10m=1000J,重力做的功 W2=Gs2=500N0m=0J，故选 B 6铁路提速要解决许多具体的技术问题，其中提高机车牵引力的功率是一个重要问题已知匀速行驶时，列车所受阻力与速度的平方成正比，即 f=kv2；列车要提速，就必须研制出更大功率的机车那么当列车分别以 20m/s
5、 和 36km/h 的速度在水平轨道上匀速行驶时，机车牵引力的功率之比为 A2：1 B5：9 C16：1 D8：1【答案】D【解析】已知列车匀速行驶时所受阻力与速度平方成正比，即 f=kv2，当列车在水平轨道上匀速行驶时，牵引力和阻力是平衡力，根据二力平衡的条件得到牵引力等于阻力，即 F=f=kv2，功率公式 P=Fv=kv3，当列车分别以 20m/s和 36km/h=10m/s 的速度在水平轨道上匀速行驶时，机车牵引力的功率之比。故选 D。7（多选）如图所示的过程中，人对物体没有做功的是（）A足球被踢出后，在地面上滚动的过程中 B用力推汽车，汽车不动 C运动员在举起杠铃的过程中 D学生提着滑
6、板在水平地面上前行【答案】ABD【解析】A踢出去的足球在地面上滚动一段距离，是因为足球具有惯性的原因，水平方向上没有受到向前力的作用，没有做功，符合题意；B用力推汽车，汽车没有移动距离，力对汽车没有做功，符合题意；C运动员在举起杠铃的过程中，给杠铃一个向上的力，向上移动了距离，运动员对杠铃做了功，不符合题意；D学生提着滑板在水平地面上匀速前进，学生给滑板的力是向上的，向上没有移动距离，学生对滑板没有做功，符合题意。故选 ABD。8（多选）如图所示，游乐场中，从高处 A 到水面 B 处有两条长度相等的光滑轨道体重不同的甲、乙两小孩沿着不同轨道同时从 A 处自由滑向 B 处，若不计空气阻力，下列说
7、法中正确的是（）A甲、乙在下滑过程中所受重力做功相等 B甲从 A 到 B，重力势能一定减小 C甲、乙在下滑过程中机械能守恒 D甲、乙到达 B 点时的动能相同【答案】BC【解析】A.甲、乙在下滑过程中的高度是相同的，根据 WGh 可知，重力不同，重力做功不相等，故 A 错误；B.甲从 A 到 B，高度减小，重力势能一定减小，故 B 正确；C.由于轨道时光滑的，不计空气阻力，故甲、乙在下滑过程中机械能守恒，故 C 正确；D.由图可知，甲、乙在 A 点时，由于重力不同，故重力势能不同，根据机械能守恒可知，他们到达 B点时的动能也是不同的，故 D 错误。故选：BC。二、填空题（本题共 10 小题）9一
8、个重 200N 的物体在大小不变的水平拉力作用下匀速前进了 25m，拉力撤销后，物体由于惯性又前进了 10m在物体向前运动 35m 的过程中拉力做的功为 700J，则水平拉力的大小为_ N，此过程中重力做的功是_ J【答案】28 0 【解析】物体在拉力作用下移动的距离=25ms，拉力所做的功700JW，由于惯性向前运动 10m 的过程中，拉力没有对物体做功，所以，拉力的大小为700J28N25mWFS，在重力的方向上没有移动距离，因此重力对物体没有做功，即做功为 0J。10在水平地面上，用 5N 水平拉力将重 20N 的物体匀速拉动 2m，则拉力对物体做功为_J，重力对物体做功为_J，运动过程
9、中物体的动能_（选填“增大”、“减小”或“不变”）。【答案】10 0 不变【解析】物体受到 5N 的水平拉力，并在水平面上匀速前进 2m，具备做功的两个条件，所以拉力做的功为：5N 2m10JWFs；重力的方向是竖直向下的，物体在水平面上匀速前进 2m，没有在重力的方向上移动距离，所以重力没做功，即重力做功为 0J；因为物体做的是匀速直线运动，速度不变，质量又不变，所以根据动能大小的影响因素可知，运动过程中物体的动能大小不变。11如图所示，是一个小球自由下落过程中拍摄的频闪照片（每相邻两辐照片拍摄的时间间隔相同）。小球在下落的前一半距离中，重力做的功为 W1，做功功率为 P1；小球在后一半距离
10、中，重力做功为 W2，做功功率为 P2，则大小关系正确的是 W1_W2，P1_ P2。【答案】=【解析】由题，小球在下落的过程中，重力 G 不变，在下落的前后一半距离中，下落高度 h相同，根据 W=Gh 可知，重力所做的功相同，即 W1=W2。在前后两段中，重力做的功相同，因为小球下落速度越来越快，前一半距离所用时间大于后一半距离所用时间，由PWt可知，后一半距离的功率大，即 P1P2。12某型号汽车发动机的额定功率为 60 kW，在水平路面上行驶时受到的阻力为 2 000 N，在额定功率下，汽车匀速行驶时的速度大小为_m/s。在同样的阻力下，如果汽车匀速行驶了 5 min，则发动机牵引力做的
11、功是_J。【答案】30 1.8107【解析】汽车匀速行驶时，牵引力与阻力是一对平衡力，即：F=f，根据 P=Fv=fv 得，匀速行驶的速度：v=Pf =360 10 W2000N=30m/s；功率一定，同样阻力下，速度相同，汽车匀速行驶了 5min 则发动机牵引力做的功：W=Fs=fvt=2000N30m/s560s=1.8107J。13冬天下雪后，我们总是喜欢滚雪球，当用力推着雪球匀速向前时，雪球越滚越大，它的动能将_；若此时撤去推力，雪球仍能继续向前运动，是因为雪球具有_。【答案】变大惯性【解析】雪球匀速向前时，雪球越滚越大，雪球的质量增大，速度不变，所以雪球动能增大。雪球原来是运动的，若
12、此时撤去推力，雪球由于惯性要保持原来的运动状态，所以仍能继续向前运动。14如图所示，将钢锯条固定在桌面边缘，将棋子放在钢锯条的右端，然后用手将锯条的右端压下一段距离，松手后，棋子会被弹起一定的高度，此过程中，钢锯条的弹性势能转化为棋子的_势能，增加钢锯条被下压的距离，发现棋子被弹起的高度增加，实验表明，物体的_越大，它的弹性势能越大。【答案】重力弹性形变【解析】松手后，棋子会被弹起一定的高度，钢锯条的弹性势能减小，棋子的重力势能增大，钢锯条的弹性势能转化为棋子的重力势能。增加钢锯条被下压的距离，钢锯条形变更大，棋子被弹起的高度增加，表明物体的弹性形变程度越大，它的弹性势能越大。15在中考体育考
13、试中，小刚投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示若不考虑空气阻力，则实心球从离开手后到达最高点的过程中，球受_个力的作用，球的机械能_（选填“增大”、“减小”或“不变”），在最高点时，球的动能_（选填“大于”或“等于”）零 【答案】一不变大于【解析】不考虑空气阻力，实心球离开手后，手的作用力消失，实心球靠惯性向前飞行，此过程中只受到竖直向下的重力；离开手后的实心球斜向上方运动过程中动能转化为重力势能；从最高点向下运动的过程中重力势能转化为动能如果不考虑空气阻力，球的机械能总量保持不变；球在最高点时，仍有向前的速度，所以动能大于零 16如图，悬挂的小球在 ACB 三点之间摆动，C 是最低点。则动能
14、最大的位置在_点；摆动的小球最终会在 C 点停下来，其能量的转化过程是机械能转化为_能。【答案】C 内【解析】小球摆动到 C 点时，质量不变，速度最大，动能最大；摆动的小球最终会在 C 点停下来，由于受到空气阻力的作用，克服空气阻力做功，机械能转化为内能。17如图所示，小杨跳横箱时，踏板将小杨“送”上横箱，这说明力能改变物体的_；跃起的过程中，小杨的重力势能_（选填“增加”、“减小”或“不变”）；越过跳箱后，小杨受到_作用落到地面。【答案】运动状态增加重力【解析】起跑后，小杨用力蹬踏板，同时踏板也给小杨一个大小相等的反作用力，因踏板“送”晓明向前冲，这说明力能改变物体的运动状态；跃起的过程中，
15、小杨的质量不变，高度不断增大，重力势能增大；小杨在空中运动时受到重力作用，重力的方向竖直向下，因此小杨由于受到重力的作用，最终落到地面。18在学校秋季运动会跳绳比赛中，小明同学 1min 跳了 180 次，若他的质量为 50kg，每次跳起的高度为 4cm，那么，他跳一次所做的功为 _J，跳绳时的功率为_W。在实心球比赛中，小芳同学用 60N 的力投出的实心球在空中画了一条优美的弧线若实心球重为 20N，小芳投出了 6 m 的距离，球最高点距地面 2.5m，则球在空中飞行的过程中，小芳对球所做的功为_J【答案】20 60 0 【解析】每次跳绳做功：W=Gh=mgh=50kg10N/kg0.04m
16、=20J，跳绳 180 次所做的总功：W 总=W180=20J180=3600J；跳绳时的功率：3600J=60W60sWPt总；做功包含两个必要因素：作用在物体上的力和力的方向上通过的距离；而球在空中飞行的过程中，不再受小芳的力，故小芳对球所做的功为 0J。三、实验探究题（本题共 3 小题）19一天，小军、小丽和小华在商场里面买学习用品，小军乘自动扶梯从一楼来到二楼，小丽想测量自动扶梯对小军做功的功率。（1）除了磅秤外，测量所需要的器材还有：_和_；（2）小丽设计的测量步骤如下，其中多余的是_；A测出小军的质量 B测出自动扶梯的总长度 C测出一楼到二楼的竖直高度 D测出小军乘自动扶梯从一楼来
17、到二楼所用的时间 E算出自动扶梯对小军做功的功率（3）扶梯停运后，体重相同的小军和小华都从商场的一楼爬上三楼，小军慢慢走上去，小华很快跑上去。比较他们上楼所做的功，W 小军_W 小华；比较他们上楼的功率，P 小军_P 小华。（均选填“”“”或“”）【答案】刻度尺秒表 B 【解析】（1）自动扶梯对小军同学做功的功率 P=Wt=Ght=mght，其中 m 为小军的质量，h为一楼来到二楼的竖直高度，t 为上楼所用的时间。所以除需要用磅秤测量小军的质量 m 外，还需用刻度尺测量一楼到二楼的竖直高度 h，用秒表测量上楼所用的时间 t；（2）实验需要测量：小军的质量 m、用刻度尺测量一楼到二楼的竖直高度
18、h，用秒表测量上楼所用的时间 t，然后计算做功功率，不需要测量自动扶梯的总长度，因此多余的实验步骤是 B；（3）根据题意可知，他们体重和上楼的高度相同，由 W=Gh 可知，W 小军=W 小华；小华所用的时间短，由 P=Wt可知，P 小军 P 小华。20在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让 a、b 两个小球分别从同一斜面上由静止滚下，小球撞击放在水平木板上的同一木块，使木块滑动，虚线位置为木块滑动一段距离后停止的位置。（1）小球进入水平面时的动能是由_ 转化来的。实验时通过_来比较动能大小。（2）根据甲图和乙图所示实验得到的结论，可以用来解释汽车_（选填“超载”或“超速”）带来的安
19、全隐患。（3）小球撞击木块的过程中，对木块_（选填“做功”或“不做功”），木块最终会停下来的主要原因是_。（4）根据乙图和丙图所示实验，_（选填“能”或“不能”）比较出 a、b 两个小球哪个到达水平面时动能更大。【答案】重力势能被撞击的木块在水平面上移动距离的大小超速做功受到阻力的作用能【解析】（1）根据题意知道，小球从高处滚下，是重力势能转化为动能。物理学中，能够做功的多少表示具有能量的大小，实验中小球能够做功是体现在推动小木块运动，推动的距离越远，表示小球能够做的功越多，小球具有的动能就越大，所以，通过观察小木块被推动的距离的大小，来判断小球动能的大小。（2）比较甲、乙两图知道，使用同一个
20、小球放置在不同的高度，控制了质量一定，改变了速度，所以甲、乙两图可以探究动能大小与速度的关系，得出的结论是：当物体质量一定时，物体速度越大，动能越大；由此可以用来解释汽车超速带来的安全隐患。（3）小球撞击木块的过程中，对木块施加了力，且木块在小球的推动下移动了距离，所以对木块做功。由于木块运动过程中受到阻力的作用，所以，木块最终会停下来；在此过程中木块通过做功方式把动能转化为内能。（4）根据乙图和丙图所示实验，能比较出 a、b 两个到达水平面时动能更大，判断的理由是通过观察小木块被推动的距离的大小，来判断小球动能的大小，由于 b 球推动木块运动的距离的大，说明 b 球动能大。21小夏同学在体育
21、活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发，进行了如下研究：（猜想与假设）猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关 猜想二：物体的重力势能与物体的下落高度有关 猜想三：物体的重力势能与物体的运动路径有关（设计实验与进行实验）为此小夏设计了如图所示的实验：（1）用大小、形状相同的 A、B、C、D 四个铅球分别从距离沙表面某高度处_释放，其中 D 球从光滑弯曲管道上端滑入，最后从管道下端竖直落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计）。（2）记录所需的实验数据如下表：实验次数 铅球代号 铅球质量/g 下落高度/m 陷入沙的深度 A 200 0.5 0.1 B 400 0.5 0.25 C 200 1
22、0.2 D 200 1 0.2 本实验中，铅球的重力势能大小是通过_来反映的，这种研究问题的方法是_。（实验结论）（3）为验证猜想二，应比较_（填实验序号），得到的结论是：当物体质量相同时，_。（4）比较，得到的结论是_。（拓展应用）经进一步实验和分析，小夏大胆给出重力势能（Ep）的表达式“Epmgh”，并去办公室询问了老师，得以证实，小夏高兴不已，回到教室后，根据学过的知识又算出了各小球落到沙表面的动能，其中 B 球的动能为_J。（忽略空气阻力，g 取 10 N/kg）【答案】静止铅球陷入沙中的深度转换法物体所处的高度越高，重力势能越大物体的重力势能与物体运动的路径无关 2 【解析】（1）由
23、控制变量法可知，用大小、形状相同的 A、B、C、D 四个铅球分别从距离沙表面某高度处静止释放；（2）本实验中，铅球的重力势能大小是通过球陷入沙面的深度来反映；球陷入沙面的深度越深，说明它的重力势能越大，用到转换法；（3）研究物体的重力势能与物体的下落高度的关系，控制小球的质量相同，下落的高度不同，需要比较 A、C 两球；两球质量相等、运动路径相同，下落高度不同，C 球下落的高度高，发现 C 球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当质量相同时，物体所处的高度越高，重力势能越大；（4）比较两球，两球的质量相同，下落高度也相同，两球的运动路径不同，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论
24、：物体的重力势能与物体运动的路径无关；忽略空气阻力，小球落到沙表面的动能等于开始下落时的重力势能，B 球的动能为 Ek=Epmgh=0.4kg10N/kg0.5m=2J。四、计算题（本题共 2 小题）22某工地上，一架起重机将质量为 2t 的货物以 1m/s 的速度匀速提升 10m 后又水平匀速移动 5m，求：（1）在整个过程中，起重机对货物做的功；（2）在货物上升的过程中，起重机对货物做功的功率。（g 取 10N/kg）【答案】（1）2105J；（2）20000W。【解析】（1）货物的重力 G=mg=2000kg10N/kg=20000N 所以在整个过程中，起重机对货物做的功为 W=Gh=2
25、0000N10m=2105J 起重机对货物做的功 2105J。（2）起重机对货物做功的功率 P=Fv=Gv=20000N1m/s=20000W 起重机对货物做功的功率 20000W。23跳伞是一项极具挑战的运动，现在越来越受到人们的喜爱在某次跳伞训练过程中，一体重为 500N 的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下，其速度与时间的关系如图所示，经 15s 下落 210m 后，开始做匀速直线运动直至落地，整个过程用时 30s，求在这个过程中：（1）运动员下落的总路程；（2）整个下降过程重力做的功；（3）匀速下降时重力做功的功率【答案】（1）300m；（2）1.5510J；（3）3310 W.【解析】（1）由题可知,运动员在 015s 下落的路程为s前=210m，由图象可知，15s 后运动员以 6m/s 的速度做匀速直线运动，则运动员在 1530s 通过的路程为：S后=vt后=6m/s15s=90m；运动员通过的总路程为：s=ss后前=210m+90m=300m；（2）运动员下落的高度为：h=s=300m；重力做的功：W=Gh=500N300m=1.5510 J；（3）匀速下降时，重力做功的功率：P=Fv=Gv=500N6m/s=3310 W。
