第十一章《功和机械能》单元测试题【解析版】（人教版）

学而优教有方第十一章《功和机械能》单元测试姓名：班级：分数：（满分：100分时间：90分钟）题型选择题填空题实验题计算题综合题总计题数12832126小题分数362216206100分得分一、选择题（每题3分，共36分）（每小题只有一个选项最符合题意）1．如图所示的科学家中，其名字被命名为“功率”单位的是()A.焦耳B.牛顿C.伽利略 D.瓦特【答案】D【解析】A．焦耳是功和各种能量的基本单位；故A不符合题意；B．牛顿是力的基本单位；故B不符合题意；C．伽利略是著名的物理学家，但目前位置其名字没有被命名为物理量的单位；故C不符合题意；D．瓦特是功率的基本单位；故D符合题意。所以选D.2．如图所示的四种情形中，对力是否做功判断正确的是（）A．甲图中人提着滑板在平直的道路上匀速行走，人对滑板做了功B．乙图中人推着货车在平直的道路上匀速行走，人对货车做了功C．丙图中人用力搬石头但石头未被搬动，人对石头做了功D．丁图中足球离开脚后继续在空中飞行的过程中，人对足球做了功【答案】B【解析】A．甲图人提着滑板在平直的路面上匀速行走，人对滑板施加了力的作用，但滑板没有在力的方向上通过距离，所以人对滑板不做功，故A错误；B．乙图中人推着货车在平直的道路上匀速行走，人对货车施加了力的作用，货车在力的方向上通过距离，所以人对货车做了功，故B正确；C．丙图中人用力搬石头但石头仍保持静止，人对石头施加了力，石头没有在力的方向上通过距离，所以人对石头没有做功，故C错误；D．丁图中足球离开脚后由于惯性继续在空中飞行的过程中，足球不再受人的踢力，所以人对足球没有做功，故D错误。所以选B。3．A．F1<F2，P1>P2 B．F1>F2，P1<P2C．W1>W2，P1=P2 D．W1=W2，P1=P2【答案】D【解析】因为斜面光滑，且同一重物被匀速地从底部被拉到顶部，所以W1=W2=Gh因为W1=F1×AB,W2=F2×AC且AB>AC，所以F1<F2因为P＝EQ\F(W,t)，且W1=W2，t1=t2，所以P1=P2故D符合题意，ABC不符合题意。所以选D。第3题图第4题图4．2022年北京冬奥会赛场上，我国选手谷爱凌摘得自由式滑雪大跳台比赛的金牌。谷爱凌离开跳台后，从低处向高处跃起后下落，在此过程中（）A．动能一直减小 B．重力势能一直减小C．动能先减小后增大 D．重力势能先减小后增大【答案】C【解析】AC．谷爱凌离开跳台后，从低处运动到高处时，质量不变，速度减小，动能减小，从高处运动到低处时，质量不变，速度增大，动能增大，所以整个过程动能先减小后增大，故C符合题意，A不符合题意；故选C。5．如图所示，是一个老人和小孩攀爬同一楼梯时的情景。若需要比较攀爬楼梯过程中老人和小孩消耗的功率大小，测量的物理量有（）A．只需测量各自爬楼梯的高度B．只需测量老人的质量、小孩的质量C．需要测量老人的质量、小孩的质量，各自爬楼梯所需的时间D．需要测量老人的质量、小孩的质量，各自爬楼梯的高度和所需的时间【答案】C【解析】爬楼时，克服重力做功，需要测量老人的质量、小孩的质量，由W＝Gh＝mgh可比较做功的多少；爬完相同的楼梯，则高度相同，根据P＝EQ\F(W,t)=EQ\F(mgh,t)比较功率的大小，因此只需要测量老人的质量、小孩的质量，各自爬楼梯所需的时间即可比较老人和小孩消耗的功率大小。故选C。第5题图第6题图6．频闪照相机是研究物体运动的重要手段之一，如图所示的频闪照片记录了竖直下落的小球每隔相等时间的位置，不计空气阻力，在小球下落的过程中，下列说法正确的是（）A．小球的下落速度是越来越慢B．小球的下落速度是不变的C．小球的重力在ab段做功比在cd段多 D．小球的重力在ab段做功比在cd段慢【答案】D【解析】A．a、b、c、d是竖直下落的小球每隔相等时间的位置，但是距离越来越大，表面小球下落的越来越快，故A、B错误；C．ab段长度小于cd段，重力相同，根据W=FS，做功大小与下落距离成正比，ab段做功小于cd段，故C错误；D．ab段做功小于cd段做功，而所用时间相等，所以ab段功率小于cd段功率，故D正确。7.图所示的是神舟十三号载人飞船返回舱返回地面时的情境。打开降落伞后，若返回舱在一段时间内的运动可看作是竖直向下的匀速运动，则关于返回舱在这段时间内，下列说法正确的是（）A．返回舱的动能不变 B．返回舱的重力势能不变C．返回舱的机械能不变 D．返回舱所受重力不做功【答案】A【解析】A．因为返回舱是匀速运动，且质量未改变，所以返回舱的动能不变，故A正确；B．返回舱的质量未变，但其高度在不断减小，所以返回舱的重力势能变小，故B错误；C．机械能等于动能和势能之和，动能不变，势能减小，所以机械能减小，故C错误；D．重力竖直向下，返回舱在重力的方向上移动了距离，所以返回舱所受重力做功，故D错误。故选A。第7题图第8题图8．在北京冬奥会自由式滑雪空中技巧女子个人项目决赛中，辽宁运动员徐梦桃勇夺冠军。如图所示，在她滑行过程中，下列说法正确的是（）A．A点时不具有机械能B．滑行到C点的机械能变大C．滑雪板底面比较光滑是为了增大滑行时与雪面的摩擦D．在B点的速度大于与它高度相同的D点的速度【答案】D【解析】B．若空气阻力不可忽略，运动员整个运动过程中机械能减小，故B错误；C．滑雪板底面比较光滑是为了减小接触面粗糙程度来减小摩擦，故C错误；D．若空气阻力不可忽略，运动员整个运动过程中机械能减小，BD两点高度相同，重力势能相同，因此动能减小，运动员的质量不变，所以在B点的速度大于与它高度相同的D点的速度，故D正确。故选D。9．如图是打网球时，某球员挥拍击球的一瞬间，网球和球拍都处于最大形变状态。关于这一瞬间，下列说法不正确的是（）A．球拍的弹性势能最大 B．球的弹性势能最大C．球的动能为零 D．球的重力势能为零【答案】D【解析】AB．网球和球拍都是最大形变时刻，网球和球拍的弹性势能都最大，故AB正确，不符合题意；C．网球和球拍都是最大形变时刻，网球的动能全部转化为弹性势能，此时的速度为0，动能为0，故C正确，不符合题意；D．由于球具有一定的高度，球具有重力势能，球还具有弹性势能，故D错误，符合题意。故选D。10.物体在同一水平面上做匀速直线运动，当物体运动路程与时间的关系图象如图甲时，受到的水平推力为F1；当物体运动的速度与时间的关系图象如图乙时，受到的水平推力为F2。两次推力的功率分别为P1、P2。则F1∶F2和P1∶P2分别为（）A．3∶5，9∶25B．3∶5，1∶1 C．3∶5，3∶5 D.1∶1，3∶5【答案】D【解析】物体在同一水平面上做匀速直线运动，物体受到平衡力作用，推力等于摩擦力。由于摩擦力的大小与压力大小和接触面粗糙程度有关，两次压力相同，接触面粗糙程度相同，故两次水平推力大小相等，即F1∶F2=1∶1，由甲、乙两图可得v1=3m/s，v2=5m/s；根据P=W/t=Fs/t=Fv可得EQ\F(P1,P2)=EQ\F(F1v1,F2v1)=EQ\F(3,5)故选D。第10题图第11题图11．如图所示情景是一种蹦极游戏。游戏者将一根极有弹性的绳子一端系在身上，另一端固定在高处，从高处跳下后就会上、下运动。图中a点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，b点是游戏者所能到达的最低点。关于游戏者离开跳台至最低点的过程中，下列说法正确的是（）A．游戏者的动能一直在增加B．游戏者减少的重力势能全部转化为自身的动能C．游戏者通过a点之后，绳子因被拉伸而具有弹性势能D．游戏者到b点时，他的动能最大【答案】C.【解析】A．游戏者从最高点到a时，重力势能转化为动能，重力势能越来越小，动能越来越大。从a点到b点的过程中，开始时弹力小于重力，速度越来越快，动能越来越大；当弹力等于重力时，速度最大；继续向下运动，弹力大于重力，游戏者做减速运动，速度越来越慢，动能越来越小，最低点时速度为零。所以整个过程中，游戏者的动能先增大后减小，最后动能为零，故A错误；B．游戏者在下落的过程中，质量不变、高度减小，重力势能减小；质量不变、速度变大，动能变大，由于绳子发生了弹性形变，具有弹性势能，所以重力势能一部分转化为动能，一部分转化为了绳子的弹性势能，故B错误；C．游戏者通过a点后，绳子逐渐被拉长，发生了弹性形变，具有弹性势能，故C正确；D．游戏者到达最低点b时，速度为零，则动能为零，故D错误。故选C。12．球竖直向上运动到最高处并下落，这过程中经过A、B两点，球在这两点的动能和重力势能如表所示，则球（）A．在A点速度比在B点的大B．在B点机械能比在A点的大C．在B点处于下降阶段D．在最高处受力平衡A点B点动能/J48重力势能/J72【答案】C【解析】A．影响动能的因素是质量和速度；影响重力势能的因素是质量和高度。由表格可知，B点的动能大于A的动能，则B点的速度大于A点的速度，故A不符合题意；B．机械能等于动能和势能之和，则在A点的机械能为11J，在B点的机械能为10J，则A点的机械能大于B点的机械能，故B不符合题意；C．因为A点的机械能大于B点的机械能，所以球在运动过程中，D．在最高点时，小球还受到重力作用，不处于平衡状态，故D不符合题意。故选C。二、填空题（共8小题，每空1分，共计22分）13．如图，一个箱子静止在水平地面，小聪用150N的水平拉力将箱子移动了0.4m，小聪的拉力做功为______J。待箱子静止后，小明用80N的水平推力推这个箱子没有推动，小明的推力做功_____J，此时箱子受到地面的摩擦力为_______N。【答案】60；0；80。【解析】聪的拉力做功W＝Fs＝150N×0.4m＝60J小明用80N的水平推力推这个箱子没有推动，此过程只有力没有距离，小明的推力不做功，做功为0J；此时箱子受到地面的摩擦力为静摩擦力，大小等于小明的推力80N。14．质量较小的燕子和质量较大的喜鹊在空中飞行，如果它们飞得一样快，则______的动能大；如果它们的重力势能相等，则______飞得高。【答案】喜鹊；燕子。【解析】动能与质量和速度都有关，喜鹊与燕子速度相等，喜鹊的质量大，燕子的质量小，所以喜鹊的的动能大。重力势能与质量和高度都有关，喜鹊与燕子重力势能相等，喜鹊的质量大，燕子的质量小，所以燕子飞得高。15．如图所示是撑杆跳高的过程，在撑杆起跳时，杆被压弯而具有了________能；运动员跃过最高点后开始加速下落，下落过程中其动能________。【答案】弹性势；增大。【解析】在撑杆起跳时，杆被压弯发生了弹性形变，具有了弹性势能。运动员跃过最高点后开始加速下落，下落过程中，运动员的质量不变，速度增大，动能增大。第15题图第16题图16．如图为一摆球从左侧A点摆到右侧最高点D的过程图，则机械能最大的位置是_______，动能最小的位置是______。【答案】A，D。【解析】摆球从左侧A点摆到右侧最高点D的过程图，克服空气的阻力做功，一部分机械能转为内能，所以，在该过程中，摆球的机械能逐渐减小，所以，在A点的机械能是最大的；摆球运动到D点时，摆球的质量不变，速度最小，动能最小。17．在“模拟打桩”的实验中，原来处于同一沙槽、相同深度的1、2、3、4个相同木桩，经A、B、C三个重锤从高处由静止下落撞击后，最终所处的位置如图所示。由此可知：实验中可通过观察______来比较重锤重力势能的大小，若B、C两锤下落高度相同，则______（选填“B”或“C”）锤的质量要大一些；若A锤质量大于B锤质量，可推测______（选填“A”或“B”）锤下落高度较高。【答案】木桩下陷的深度；B；B。【解析】木桩下陷的深度越深，表明重锤做功的本领越大，也说明了重锤具有的重力势能越大，所以实验中可通过观察木桩下陷的深度来比较重锤重力势能的大小。B、C相比，B下陷的较深，表明B锤的重力势能更大，如果B、C两锤刚下落时的高度相同，则B锤的质量要大一些。A、B相比，B下陷的较深，表明B锤的重力势能较大，但由于A锤的质量大于B锤的质量，所以B锤的下落高度比A高很多。第17题图第18题图18．如图所示，在一个金属罐的盖和底各开两个小洞，将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过盖和底的小洞并固定起来，使小铁块悬于罐体内，做好后将罐子从不太陡的斜面滚下，过一会儿后你将看到罐子会______（选填“向下越滚越快”或“往高处滚回”），向下滚的过程中，罐子和小铁块的动能会转化为橡皮筋的______，此时罐子的重力势能会______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。【答案】往高处滚回；弹性势能；减小。【解析】金属罐从不太陡的斜面上滚下，是从最高处滚下时，金属罐先由慢到快、后由快到慢滚到最低点，上面一段滚动主要是重力势能减小，金属罐的动能和橡皮筋的弹性势能增加；下面一段滚动主要是重力势能和金属罐的动能减小，金属罐的重力势能减小，橡皮筋的弹性势能增加；过一会儿后将看到罐子会将弹性势能转化为动能往高处滚回，金属罐在斜面上滚到最低处时，橡皮筋形变到最大程度，具有较大弹性势能，所处的位置最低，重力势能最小。19．2020年6月23日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射北斗系统第五十五颗全球组网导航卫星。（1）火箭加速上升过程中，装载在火箭上的卫星机械能_______（填“增大”、“减小”或“不变”）；（2）北斗系统是由GEO卫星、IGSO卫星和MEO卫星三种轨道卫星组成，其中GEO卫星为地球静止轨道卫星，相对于地球静止，则轨道上的GEO卫星的重力势能_____（填“变化”或“不变”）；（3）如图，卫星在大气层外沿椭圆轨道绕地球运行，从近地点经远地点再回到近地点的过程中，卫星的动能________（填“减小”“增大”“先减小后增大”或“先增大后减小”）。【答案】（1）增大；（2）不变；（3）先减小后增大.【解析】（1）火箭加速上升过程中，装载在火箭上的卫星质量不变，速度增大，故其动能增大；同时质量不变，高度增大，其重力势能增大，机械能包括动能和势能，所以其机械能增大。（2）GEO卫星为地球静止轨道卫星，相对于地球静止，该卫星和地球之间的距离是不变的，它的质量不变，该卫星的重力势能不变。（3）卫星从近地点向远地点运行的过程中，质量不变，高度增大，重力势能增大，由于太空没有阻力，在运动的过程中机械能不变，因此其动能减小，从远地点到近地点运行的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，由于太空没有阻力，在运动的过程中机械能不变，因此其动能增大，所以从近地点经远地点再回到近地点的过程中，卫星的动能先减小后增大。20.如图是2022北京冬奥会的滑雪大跳台，运动员从起点下滑，过程中先后经过M、S两点，她在这两点的动能和重力势能如图所示，则运动员：（1）在M点的动能为______J；（2）在M、S两点相比，速度______，重力势能______，机械能______（均选填“M点大”、“S点大”、“一样大”）【答案】（1）5000；（2）S点大；M点大；M点大.【解析】（1）由图可知，M点的动能为5000J.（2）在M、S两点相比，因为S点的动能大，质量相同，S点速度大；重力势能M点大，机械能等于动能与重力势能的总和，由图可知，机械能是M点大。三、实验探究题（3小题，每空1分，共16分）21．引体向上是同学们经常做的一项健身运动，如图所示，该运动的规范动作是两手正握单杠，由悬垂开始，上提时，下颚须超过杠面；下放时，两臂放直，不能曲臂。这样上拉下放，重复动作，达到锻炼臂力和腹肌的目的。课外活动时，小华同学连续做了15个规范的引体向上，小组的同学们设计了如下表格，并测量一些物理量估测小华同学做引体向上时的功率。（1）所需要的测量器材有体重计、秒表和______；（2）请在表格a处填上合适的物理量、符号及单位：_____（不需要填写数据）；人的质量m/kg完成15个的时间t/sa功率P/W（3）写出计算小华同学做引体向上时功率的表达式：P＝_____（利用以上测量的物理量符号表示）；（4）如果两位同学完成15个规范动作的时间都是1min，则两位同学的功率______（选填“一定”或“不一定”）相等，理由是：_________。【答案】（1）刻度尺；（2）高度h/m；（3）EQ\F(15mgh,t)；（4）不一定，见解析。【解析】（1）根据功率的公式可得P=W/t=Gh/t=mgh/t因此，需要的测量器材有除体重计、秒表外，还应有刻度尺测量每次引体向上重心上升的高度h。（2）由功率的测量原理公式p=EQ\F(mgh,t)和表中数据可知，表格a处应该填每次引体向上重心上升的高度h/m。（3）由于测量的是完成15个引体向上做的功和时间，因此小华同学做引体向上时功率的表达式为P=EQ\F(15mgh,t)（4）如果两位同学完成15个规范动作的时间都是1min，则两位同学的功率不一定相等，理由是：若两同学的质量（体重）不同，高度不同（每次引体向上重心上升的高度h不同）；由公式P=EQ\F(15mgh,t)可知，两位同学的功率不一定相等。22．如图1所示是“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验，将小钢球从高度为h的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一木块在水平面向前移动一段距离S后停下。先后完成甲、乙、丙所示的三组实验。（1）小钢球在滚下斜面的过程中，其动能大小是通过________（选填“高度h”或“距离S”）大小来反映的，这种研究方法叫做________法；（2）设计甲和乙两组实验的目的是为了探究动能的大小与________的关系，其结论是________；（3）分析比较________两组实验可得，物体速度相同时，质量越大，动能越大；（4）综合上述可知，图2是某一高速公路上的限速标志牌，根据探究结果，标志牌上与小轿车对应的圆圈中的数字应该______（选填“大于”、“小于”或“等于”）100。【答案】（1）距离s；转换；（2）速度；物体质量相同时，速度越大，动能越大；（3）甲、丙；（4）大于.

【解析】（1）小钢球从斜面滚下过程中，其动能大小是通过小木块移动距离S的大小来反映的，小木块移动距离越大，说明小钢球的动能越大；这种研究方法叫做转换法。（2）分析比较甲和乙两组实验可知，小球的质量相同，而小球在斜面上释放时的高度不同，甲图中小球释放时的高度大，到达水平面时的速度大，所以是为了探究动能的大小与速度的关系；甲图中小球的速度大，推动木块滑行的距离远，故可得出结论：物体质量相同时，速度越大，动能越大。（3）探究动能大小与质量的关系，保持速度相同，钢球的质量不同，故分析比较甲、丙两组实验可得出物体的动能与质量的关系。（4）物体质量越大，动能越大，所以汽车质量越大越不容易刹车，造成事故；不同车型的汽车应限制不同的车速，由图知大客车的限制速度为100km/h，小轿车质量小于大客车，所以小轿车的限制速度大于100km/h。23．热爱劳动的津津，在家学做天津特色菜“贴饽饽熬鱼”时，一个饮料瓶不小心落到了松软的玉米面团上，在面团上留下较深的痕迹。于是他灵机一动，利用玉米面团和装有水的饮料瓶，做了如图所示的实验，探究“重力势能大小跟哪些因素有关”。甲乙丙（1）实验通过观察________，判断重力势能的大小。本实验中主要采用的实验方法有________（选填“类比法”或“控制变量法”）和转换法；（2）实验甲与乙是在研究重力势能与___________是否有关；（3）《民法典》中规定“禁止从建筑物中抛掷物品”，生活中更要杜绝“高空抛物”这种严重危害公共安全的行为，“高空抛物”危害性大的原因，可通过分析实验________得出的结论来解释，请你写出该结论______。【答案】（1）面团的凹陷程度；控制变量法；（2）质量；（3）乙、丙；质量相同的物体，位置越高，重力势能越大。【解析】（1）重力势能是不易直接观察的，所以该题中我们通过观察面团的凹陷程度反映重力势能的大小。面团下陷的越深，重力势能越大；本实验中主要采用的实验方法有控制变量法和转换法。（2）由实验甲乙可知，瓶子下落的高度相同，而瓶子和水的总质量不同，故可探究重力势能大小与质量是否有关。（3）由实验乙、丙中可知，瓶子和水的质量相同，而瓶子下落的高度不同，面团的凹陷程度不同，故可知“高空抛物”危害性大的原因是：质量相同的物体，位置越高，重力势能越大。四、计算题（24题10分，25题10分，共20分）24.如图甲所示，有一正方体物块，在拉力F的作用下在水平面上做直线运动。拉力随时间变化、速度随时间变化图象分别如图乙、丙所示，已知物块在2～4s的运动距离为2m。求：（1）在2～4s物块受到的摩擦力；（2）在前6s内，拉力F做的功。【答案】（1）6N；（2）42J。【解析】（1）由图象可知物块在4～6s做匀速直线运动，摩擦力f与拉力F大小相等，即f=F=6N物块运动过程压力和接触面粗糙程度不变，摩擦力不变，所以2～4s物块受到的摩擦力f＇=f=6N（2）0～2s物块处于静止状态拉力不做功，已知物块在2～4s运动的距离2m，所以2～4s拉力F做的功W=Fs=9N×2m=18J物块在4～6s内运动的距离s=vt=2m/s×2s=4m4～6s拉力F做的功W＇=F＇s＇=6N×4m=24J前6s拉力F做的功W