人教版八年级下册第十一章 功和机械能综合与测试优秀课时训练

第十一章　综合能力检测卷

时间:60分钟　　 满分:100分

一、选择题(每小题3分,共30分)

1.如图所示,一位女交警推老人沿水平人行横道过马路,关于此过程力对物体做功的判断,下列说法中正确的是              (　　)

A.老人所受重力对老人做了功

B.地面对轮椅的支持力对轮椅做了功

C.女交警对轮椅的推力对轮椅做了功

D.老人对轮椅竖直向下的压力对轮椅做了功

2.直升机在加速上升的过程中(忽略燃油质量的变化),动能、重力势能和机械能的变化情况是              (　　)

A.动能增大,重力势能减小,机械能不变 B.动能增大,重力势能增大,机械能增大

C.部分动能转化为重力势能 D.部分重力势能转化为动能

3.一个人先后用同样大小的力F将不同质量的物体分别在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移动相同的距离s(如图所示),该力在这三个过程中所做的功分别为W1、W2、W3,关于它们之间的大小关系说法正确的是              (　　)

A.W1<W2<W3 B.W1<W2=W3 C.W1=W2=W3 D.W1=W2<W3

4.体育课上,亮亮和晶晶决定进行爬杆比赛,他们同时出发,同时到达相同高度的杆顶.想判断谁的功率大,还需要知道的物理量是              (　　)

A.杆的高度 B.爬杆时间 C.两人身高 D.二人的体重

5.在2019年9月29日结束的2019年女排世界杯赛上,中国女排以11战全胜的战绩夺得了她们在奥运会、世锦赛和世界杯“三大赛”上的第十个冠军,如图所示为主攻手朱婷扣球时的实际情景照片,下列有关说法正确的是              (　　)

A.朱婷在起跳后上升的过程中,克服自身重力做功

B.朱婷在起跳后上升的过程中,地面对她做功

C.球离开朱婷的手后继续往前飞行,是因为手对球做功

D.球离开朱婷的手后继续往前飞行,只有重力做功

6.一高尔夫球以二百多公里的时速水平撞击钢板.图为球撞击过程中的三个状态,其中甲是刚要撞击的时刻,乙是球的形变最大的时刻,丙是刚撞击完的时刻.已知撞击时间非常短,若忽略球的机械能损失,则              (　　)

A.球在甲、丙两个时刻的动能相等

B.球在甲时刻的动能较丙时刻的大

C.球在甲时刻的动能较丙时刻的小

D.条件不足,无法比较球在甲、丙两个时刻的动能大小

7.如图所示,斜面与水平面在M点通过小圆弧相连,弹簧左端固定,原长时右端在N点,小物块从斜面上P点由静止滑下,与弹簧碰撞后又返回

到P点,则下列说法错误的是 (　　)

A.小物块从P向M运动过程中,重力势能减小

B.小物块从P向M运动过程中,机械能减小

C.小物块从P向M运动过程中,机械能不变

D.弹簧被压缩到最短时,弹簧的弹性势能最大

8.如图所示,过山车是一项惊险刺激的游戏项目,下列关于过山车的机械能说法正确的是 (　　)

A.刚开始过山车匀速被拉升时,机械能不变

B.过山车向下俯冲时,重力势能转化为动能

C.通过环形轨道最高点时,重力势能最大,动能为0

D.过山车在运行过程中机械能守恒

9.(多选)2022年第24届冬奥会将在中国北京和张家口举行.如图所示是我国运动员在往届冬奥会上参加不同比赛项目时顽强拼搏的英姿.下列说法正确的是              (　　)

　　　　　　　　　　　　　　    甲　　　 　　乙　　　 　　丙　　 　　丁

A.甲图中:速度滑冰运动员在水平冰道上加速冲刺的过程中,其机械能增加

B.乙图中:自由式滑雪空中技巧运动员从空中下落的过程中,重力做功越来越慢

C.丙图中:花样滑冰运动员在冰面上沿曲线滑行,是由于人具有惯性

D.丁图中:运动员将冰壶推出后,人不再对冰壶做功,冰壶的机械能会逐渐减小

10.(多选)某八年级同学家住5楼.一天,他提着装有30个鸡蛋的塑料袋从1楼走到家里,在此过程中,下列估算不合理的是              (　　)

A.他提鸡蛋的力做的功约为200 J B.他提鸡蛋的力做功的功率约为3 W

C.他爬楼做的功约为7.5×103 J D.他爬楼做功的功率约为1×103 W

二、填空题(每空2分,共28分)

11.如图所示,是台球比赛中球杆击球后两球相撞的场景,此现象说明力能改变物体的　　　,台球在桌面上滚动的过程中,球杆对台球　　　(填“做功”或“不做功”). 

12.如图所示,2019年1月3日“嫦娥四号”成功登陆月球背面,巡视器在月球背面留下了第一道“车辙”印迹,若巡视器是沿着斜坡轨道匀速开下着陆器的,则在下坡过程中,动能　　　(填“增大”“不变”或“减小”),重力势能　　　(填“增大”或“减小”). 

　　　　　　　　第11题图　　　　　　　　　　　　第12题图　　　　　　　　　　第13题图

13.滚摆从图中的位置1由静止释放,下降经过位置2,继续下降,再上升到达最高点3,这三个位置中:滚摆重力势能最大的是位置　　　　、动能为零的是位置　　　　、机械能最大的是位置　　　　.(填位置序号) 

14.一个重200 N的物体在大小不变的水平拉力作用下匀速前进了20 m,拉力撤销后,物体由于惯性又前进了5 m.在物体向前运动25 m的过程中拉力做的功为500 J,则水平拉力的大小为　　　　N. 

15.妈妈与小明进行爬山比赛,他们选择的起点、路径和终点都相同,假设全程做匀速运动.妈妈的体重是小明的2倍,妈妈所用的时间是小明的3倍.若妈妈克服自身重力做功为W1、功率为P1,小明克服自身重力做功为W2、功率为P2,则W1∶W2=　　　　,P1∶P2=　　　　. 

16.新能源汽车因节能、环保等优点深受广大家庭的喜爱.小明爸爸驾驶电动汽车在平直公路上匀速行驶12 km,用时10 min.已知该车的总质量为1.6×103 kg,行驶中阻力为汽车重力的,此过程中该车牵引力做功　　　　J,功率为　　　　kW.(g=10 N/kg) 

17.如图甲所示,高为h的光滑斜面上,一物块从顶端A点由静止自由滑到底端B点,若不计空气阻力,则在此过程中,物块的机械能　　　　(填“守恒”或“不守恒”);图乙所示的图像表示该物块的　　　　　(填“动能”或“重力势能”)随高度变化的规律. 

　　　　　　　　　　　　　　　　　甲　　　　　　　　　　　乙

三、实验探究题(第18小题12分,第19小题12分,共24分)

18. 某同学在探究“动能大小与哪些因素有关”的实验中,设计了如图甲所示的实验方案,并进行了如下实验操作.

步骤1:让钢球从斜面上A点由静止滚下,钢球到达水平面时速度为v1,之后撞击在水平面上放置的木块并使木块移动,记下木块移动的距离s1.

步骤2:让钢球从斜面上B点由静止滚下,钢球到达水平面时速度为v2,之后撞击在水平面上放置的木块并使木块移动,记下木块移动的距离s2.

步骤3:换用质量不同的钢球并让钢球从A点由静止滚下,之后撞击在水平面上放置的木块并使木块移动,记下木块移动的距离s3.

(1)请判断v1与v2的大小关系:vl　　　　　(填“>”“<”或“=”)v2.原因是:钢球的重力势能越大,转化为钢球的　　　　越大. 

(2)设计步骤1和步骤2的目的是探究　　　　　　　　　　　　　. 

(3)比较步骤　　　　　和步骤3可以探究动能大小和物体质量的关系. 

(4)钢球从斜面上滚下,撞到水平面上放置的木块后继续向前运动,木块滑行一段距离后停下.设木块克服摩擦力所做的功为W,钢球与木块碰撞前的动能为Ek,则Ek　　　　(填“>”“<”或“=”)W. 

(5)实验结束后,该同学拿走木块,先后将同一小球从同一斜面的不同高度处由静止释放,记录小球在相同表面上滑行的距离,如图乙所示;根据此现象,该同学得出了动能与速度有关的结论.你认为该同学的实验方案是否合理?　　　　(填“合理”或“不合理”). 

19.某同学在体育活动中,从铅球下落陷入沙中的深度情况猜想到:物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关.于是设计了如图所示的实验:用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球,其中A、C、D三球的质量为m,B球的质量为2m,让A、B两球从距沙表面高H处静止下落,C球从距沙表面高2H处静止下落,D球从距沙表面高2H处的光滑弯曲管道上端静止滑入,最后从管道下端竖直地落下(球在光滑管道中运动的能量损失不计).实验测得A、B两球陷入沙中的深度分别为h1和h2,C、D两球陷入沙中的深度均为h3,且h1<h2<h3.

(1)本实验中,铅球的重力势能大小是通过　　　　　　　　来反映的. 

(2)比较A、B两球,发现B球陷入沙中的深度更大,由此可得出结论:当下落高度一定时,　　　　　　　　　. 

(3)比较　　　　两球,发现C球陷入沙中的深度更大,由此可得出结论:当物体质量相同时,下落的高度越大,物体的重力势能越大. 

(4)比较C、D两球,发现两球运动的路径不同,但陷入沙中的深度相同,由此可得出结论:物体的重力势能与物体运动的路径　　　　(填“有关”或“无关”). 

(5)小球在陷入沙前的下落过程中,将重力势能转化为　　　　　能,陷入沙中后到小球静止过程中,将机械能转化为内能.  

四、综合应用题(第20小题6分,第21小题12分,共18分)

20.在乒乓球比赛中,我们常常会看到高抛发球的情景.不计空气阻力,请你回答下列问题:

(1)在乒乓球上升的过程中,乒乓球的能量是如何转化的?其机械能如何变化?

(2)乒乓球运动到最高点时,是否处于平衡状态?请说明理由.

21.“塔吊”是修建高层建筑时常见的起重设备,又名“塔式起重机”.某“塔吊”以恒定功率24 kW将质量2 t的重物从静止开始竖直向上提升45 s,重物的上升速度随时间变化的规律如图所示.g取10 N/kg.

(1)求t=30 s时重物所受的拉力.

(2)求整个过程重物的最大速度.

(3)若重物上升的总高度为60 m,则最后12 s拉力的平均功率为多大?

第十一章　综合能力检测卷

1.C　【解题思路】　女交警对轮椅有一个推力,轮椅在推力的方向上通过了距离,所以,推力对轮椅做了功,故C正确;A、B、D中,物体在力的方向上没有移动距离,不满足做功的条件.故选C.

2.B　【解题思路】　直升机在加速上升的过程中,其质量不变、速度增大,故动能增大;同时高度增大,重力势能增大,机械能增大;由于动能与重力势能均增大,所以不是二者之间的转化.

3.C　【解题思路】　由W=Fs得W1=W2=W3.

4.D　【解题思路】　 爬杆做功的功率P===,他们同时出发,同时到达相同高度的杆顶,说明爬杆的高度和时间都相同,因此要比较功率的大小,还要知道二人的体重.

5.A　【解题思路】　 朱婷在起跳后上升的过程中,在重力的方向上通过了距离,克服自身重力做功,故A正确;朱婷在起跳后上升的过程中,地面对她没有力的作用,地面对她不做功,故B错误;球离开朱婷的手后继续往前飞行,是因为球具有惯性,球离开朱婷的手后不再受到手的作用力,手对球不做功,故C错误;球离开朱婷的手后继续往前飞行,除重力做功外,还要受到空气阻力的作用,因此还要克服空气阻力做功,故D错误.

6.A　【解题思路】　球撞击钢板,将动能转化为球的弹性势能;撞击到球的形变最大后,球的弹性势能转化为动能,由于忽略球的机械能损失,所以撞击前与撞击后球的动能相等,故选A.

7.B　【解题思路】　小物块从P向M运动过程中,质量不变,高度降低,重力势能减小,故A正确.小物块从P到N,与弹簧碰撞后还能返回到P,说明整个运动过程能量没有损失,机械能守恒,故B错误,C正确.弹簧被压缩到最短时,弹簧的弹性形变达到最大,弹性势能最大,故D正确.

8.B　【解题思路】　过山车匀速被拉升时,动能不变,重力势能增加,机械能增加,故A错误;过山车向下俯冲时,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,故B正确;通过环形轨道最高点时,重力势能最大,但速度不为零,动能不为零,故C错误;过山车在运行过程中要克服摩擦力做功,一部分机械能转化为其他形式的能,机械能不守恒,故D错误.

9.AD　【解题思路】　速度滑冰运动员在水平冰道上加速冲刺的过程中,速度增大,动能增加,机械能增加,A正确;自由式滑雪空中技巧运动员从空中下落的过程中,速度增大,根据公式P=Fv可知,重力做功的功率增大,即重力做功越来越快,B错;惯性是物体具有保持原来运动状态的性质,花样滑冰运动员在冰面上沿曲线滑行,运动状态不断变化,不是因为具有惯性,C错;运动员将冰壶推出后,人不再对冰壶做功,冰壶由于具有惯性,向前滑行,同时受到摩擦阻力的作用,速度减小,动能减小,机械能减小,D正确.

10.CD　【解题思路】　两个鸡蛋的重力约为1 N,每层楼高约为 3 m,则他提鸡蛋的力所做的功约为W=Fs=15 N×12 m=180 J,A选项估算合理.从1楼走到5楼的时间大约为1 min,功率约为3 W,B选项估算合理.他爬楼时克服自身重力所做的功约为W'=Gh=500 N×12 m=6 000 J,C选项估算不合理.克服重力做功的功率约为100 W,D选项估算不合理.

11.【参考答案】　运动状态　不做功

【解题思路】　球杆击球后,台球由静止变为运动,说明力可以改变物体的运动状态.台球被击后,在桌面上滚动,这个过程中球杆对台球不做功.

12.【参考答案】　不变　减小

【解题思路】　巡视器是沿着斜坡轨道匀速开下着陆器的,则在下坡过程中,巡视器的质量不变,速度不变,故动能不变;同时巡视器的高度不断减小,故重力势能不断减小.

13.【参考答案】　1　1和3　1

14.【参考答案】　25

【解题思路】　由题意知,物体在水平拉力作用下匀速前进了20 m,拉力做功500 J,由W=Fs得拉力的大小F===25 N.

15.【参考答案】　2∶1　2∶3

【解题思路】　爬山时,克服重力做的功为W=Gh,由题知,h相同,W与G成正比,G1∶G2=2∶1,则W1∶W2=2∶1,功率P=,由题知t1∶t2=3∶1,代入公式得P1∶P2=2∶3.

16.【参考答案】　9.6×106　16

【解题思路】　电动汽车的总重力为G=mg=1.6×103 kg×10 N/kg=1.6×104 N.电动汽车做匀速直线运动时,牵引力和阻力大小相等,牵引力F=f=0.05×1.6×104 N=800 N,此过程中该车牵引力做功W=Fs=800 N×12 000 m=9.6×106 J,功率为P===16 000 W=16 kW.

17.【参考答案】　守恒　重力势能

18.【参考答案】　(1)>　动能　(2)动能与速度的关系　(3)1　(4)>　(5)合理

【解题思路】　(2)在步骤1和步骤2中,钢球的质量相同,到达水平面时的速度不同,因此是为了探究动能与速度的关系.

(3)步骤1和步骤3中的钢球在斜面上的初始位置相同,钢球到达水平面时的速度相同,但钢球的质量不同,可探究动能与质量的关系.

(4)钢球撞到木块后推动木块运动时,钢球也向前继续运动,则钢球的动能最终转化为木块克服摩擦力所做的功和钢球克服摩擦力所做的功,则Ek>W.

(5)相同的表面对小球的阻力是相同的,通过观察小球滑行的距离大小可以判断出小球动能的大小,可以得出动能与速度的关系,该实验方案合理.

19.【参考答案】　(1)铅球陷入沙中的深度　(2)质量越大,重力势能越大　(3)A、C　(4)无关　(5)动

20.【参考答案】　(1)在乒乓球上升的过程中,乒乓球的动能转化为重力势能,机械能不变;

(2)乒乓球运动到最高点时,处于非平衡状态,因为乒乓球此时只受重力的作用,所以处于非平衡状态.

21.解:(1)由题图像可知,在15 s~45 s阶段重物竖直向上做匀速直线运动,根据二力平衡条件可知,拉力与重力是一对平衡力,大小相等,所以t=30 s时,重物所受拉力F=G=mg=2×103 kg×10 N/kg=2×104 N.

(2)由题意知,0~45 s内,拉力的功率恒定不变,P=24 kW=2.4×104 W,由P===Fv得,整个过程重物的最大速度(即匀速运动时的速度)vm===1.2 m/s.

(3)由题知,整个过程中重物上升的总高度为60 m,则全程“塔吊”对重物做功W全=Gh=2×104 N×60 m=1.2×106 J,前45 s“塔吊”对重物做的功W1=Pt1=2.4×104 W×45 s=1.08×106 J,最后12 s拉力做的功W2=W全-W1=1.2×106 J-1.08×106 J=1.2×105 J,则最后12 s拉力的平均功率P'===1×104 W.