人教版八年级下册第十一章 功和机械能11.1 功单元测试练习题

这是一份人教版八年级下册第十一章 功和机械能11.1 功单元测试练习题，共11页。试卷主要包含了选择题，填空题，实验探究题，综合题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题(每小题4分,共32分)
1.下列有关力做功的说法正确的是( )
A.把水桶从地面上提起来,人对水桶的拉力没有做功
B.推着购物车沿着水平路面匀速前进,推车的力做了功
C.茶杯静止在水平桌面上,茶杯受到的支持力做了功
D.挂钩上的毛巾静止时,毛巾受到的重力做了功
2.如图是我国大型水陆两栖飞机AG600M演练水平匀速飞行洒水时的情景。下列有关说法正确的是( )
A.飞机的动能不变 B.飞机的重力势能不变
C.飞机的机械能增大 D.飞机的重力势能减小
3.如图所示,一个大人和一个小孩一起从一楼爬到五楼(二者均克服自身的重力做功),小孩先于大人到达五楼,已知大人的体重大于小孩的体重。下列说法中正确的是( )
A.小孩做的功可能等于大人做的功 B.小孩的功率可能等于大人的功率
C.小孩做的功一定大于大人做的功 D.小孩的功率一定大于大人的功率
4.在水平地面上铺一张白纸,将皮球表面涂黑,使其分别从不同高度处自由下落,在纸上留下黑色圆斑A、B,如图所示。下列说法中正确的是( )
A.皮球下落过程中动能转化为重力势能
B.皮球落地发生形变的过程中动能转化为弹性势能
C.形成圆斑B时皮球是从更高处下落的
D.形成圆斑A时皮球接触地面后形变程度更小
5.如图所示,暑假外出旅游的小明,用30 N的水平推力推着重为50 N的行李箱,沿着水平方向做匀速直线运动,物体经过10 s运动了2 m。关于这个过程描述正确的是( )
A.行李箱受到的阻力为50 N
B.行李箱的重力做功100 J
C.小明对行李箱做功300 J
D.小明对行李箱做功的功率为6 W
6.滑板是深受青少年喜欢的一项体育运动。如图是U形滑台和运动员姿势的简化示意图。运动员在滑台A处由静止自由下滑,不计滑台摩擦和空气阻力,仅依靠滑行过程中运动员姿势的自然(不用力)变化,最有可能滑到滑台C处的是( )
7.跳水运动中蕴含着许多物理知识,如图所示,有关跳板跳水过程中能量变化的说法正确的是( )
A.运动员用力下压跳板的过程中,跳板的弹性势能减小
B.运动员被跳板向上弹起的过程中,重力势能减小
C.运动员离开跳板向上运动的过程中,动能减小
D.运动员从最高点下落的过程中,机械能增大
8.2023年5月30日,景海鹏、朱杨柱、桂海潮三名航天员乘坐神舟十六号载人飞船,成功进入中国空间站,与神舟十五号航天员乘组会师天宫。下列说法正确的是( )
A.飞船在升空过程中,只存在动能和势能的相互转化
B.漂浮在空间站中的航天员重力势能为零
C.空间站组合体在轨稳定运行过程中机械能守恒
D.空间站组合体在太空中沿椭圆轨道绕地球运行,在近地点时动能最小
二、填空题(每空2分,共22分)
9.古代守城的士兵常用质量大的滚石和檑木作为投掷杀敌、砸毁攻城器具的武器。这是因为被放置在高处的滚石和檑木具有较大的 ,当从高处坠落时将 转化为 (均选填“动能”或“重力势能”),具有很强的杀伤力和破坏性。
10.第七届世界智能大会于2023年5月18日在天津开幕,大会上展示了可穿戴的“外骨骼”机器人。参观者戴上该设备,轻松地将50 kg的物体匀速举高1 m,用时2 s,此过程中对物体做功 J,功率为 W。(g取10 N/kg)
11.如图所示,用不可伸长的轻质细线和轻质弹簧分别吊着两个完全相同的小球A和B,现将小球拉起使细线和弹簧都在同一水平方向上,且两球高度相同,此时弹簧处于自然状态。然后由静止自由释放两球,到最低点时两球仍在同一高度上。此时A球的速度 (选填“大于”“小于”或“等于”)B球的速度,你判断的理由是 。(不计空气阻力)
12.甲、乙两个物体的位置如图1所示,分别在F甲和F乙的作用下沿竖直方向向上做匀速直线运动,速度分别为v甲和v乙。
(1)在图1所示的位置,甲、乙两个物体的重力势能 (选填“可能”或“不可能”)相同,你的依据是 。
(2)F甲和F乙对两物体所做的功W随时间t变化的图象均如图2所示,由此可以推断v甲 (选填“>”“=”或“<”)v乙;当t=2 s时,甲物体上升的距离与乙物体上升的距离之比为 。
三、实验探究题(13题8分,14题13分,共21分)
13.小明通过下面的实验,研究“动能的大小与物体运动的速度是否有关”的问题。质量相同的小球,从斜面上不同高度处自由滚下,小球到达水平面时的速度是 的。(选填“相同”或“不同”)
实验1 将小球从斜面顶端自由滚下(图甲),观察到木块被撞出了一段距离。
实验2 将小球从斜面中间自由滚下(图乙),观察到木块被撞出的距离比实验1的距离 (选填“短”“长”或“相等”)。
由上述实验现象,我们可以得出结论:同一物体, ,动能越大。
实验3 将小球从一光滑斜槽轨道(OAB)O点自由滚下(图丙),依次经过A、B两点到达C点(忽略空气阻力),设A、B两点的机械能分别为EA和EB,则EA EB(选填“>”“=”或“<”)。当小球从B点做斜抛运动到达最高点C时,假设小球所受的外力全部消失,则小球将 。
A.沿a轨迹运动 B.沿b轨迹运动
C.沿c轨迹运动 D.保持静止
14.王瑞同学在体育活动中,从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发,并产生了如下猜想。
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。
为此他设计了如图所示的实验:用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球分别从距离沙坑表面某高度处静止释放,其中D球从光滑弯曲管道上端静止滑入,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)。实验数据如表:
(1)本实验中,采用的研究问题的方法是 和 。
(2)本实验中,铅球的重力势能大小是通过 来反映的。
(3)为验证猜想二,应比较 (填实验序号),得到的结论:当物体质量相等时, 。
(4)比较③④,得到的结论是 。
(5)经进一步实验和分析,王瑞同学大胆给出重力势能(Ep)的表达式“Ep=mgh”,并去办公室询问了老师,得以证实,王瑞同学高兴不已。回到教室后,他根据学过的知识又算出了各铅球落到沙坑表面时的动能,其中B球的动能为 J。(忽略空气阻力,g取10 N/kg)
四、综合题(15题8分,16题9分,17题8分,共25分)
15.水磨是中国古代劳动人民智慧的结晶,它是利用水力作为动力,把米、麦、豆等粮食加工成粉、浆的一种机器。其工作原理如图甲所示。
甲
乙
(1)水磨之所以能够加工粮食是因为高山河流的水蕴含有大量的 能,当其从高处流到低处时, 做功,将 能转化为 能,从而推动水磨转动,加工粮食。
(2)为了发展乡村特色旅游,村民们想建一座仿古水磨坊。对比乙图A、B两处适宜的选址中,哪处更适合建水磨坊?你的理由是什么?
16.如图是引体向上的示意图,小伶同学在30 s内做了12个规范的引体向上。已知小伶的质量为60 kg,每个引体向上他能将自身重心提高0.4 m。求:(g取10 N/kg)
(1)小伶的重力;
(2)小伶做12个引体向上所做的功;
(3)整个过程中的平均功率。
17.如图是当今世界上最新研发的“侦探猎犬”超音速汽车,最大车速能达到1.6×103 km/h,它创造了短期内无法超越的世界纪录。在某次测试中,该超音速汽车以1.26×103 km/h的速度在水平轨道上匀速直线行驶时,汽车受到水平方向的阻力为1.8×105 N,求在这次测试中:
(1)汽车受到水平方向的牵引力;
(2)汽车牵引力的功率。
答案全解全析
1.B 把水桶从地面上提起来,用力推着购物车前进,物体在力的方向上通过了一定的距离,拉力和推力做了功;茶杯静止在水平桌面上,挂钩上的毛巾静止时,物体在力的方向上没有通过距离,支持力和重力没有做功。
2.D 飞机在水平匀速飞行洒水时,其质量减小,速度大小不变,高度不变,所以飞机的动能减小,重力势能减小,机械能减小。
特别提醒 正在洒水的飞机、洒水车、喷洒农药的无人机、道路清扫车等,它们在工作时其本身的质量发生变化,进而会使动能、势能和机械能发生变化。
3.B 小孩的体重比大人的体重小,两人都爬到五楼时,上升的高度相同,所以,由W=Gh可知,小孩做的功一定小于大人做的功,故A、C错误;因为小孩做的功较少,且小孩用的时间较短,所以由P=Wt可知,小孩的功率可能等于、小于,也可能大于大人的功率,故B正确,D错误。
4.B 球在下落的过程中,高度减小,重力势能减小,速度变大,动能变大,重力势能转化为动能,故A错误;当球接触地面时,球的动能转化为球的弹性势能,故B正确;球的动能越大,转化成的弹性势能越大,则小球的形变越大,在地面上形成的圆斑越大,所以形成圆斑A时皮球是从更高处下落的,故C、D错误。
5.D 因为行李箱沿着水平方向做匀速直线运动,所以行李箱受到的阻力f=F=30 N,故A错误;行李箱没有在重力方向上移动距离,所以行李箱的重力不做功,故B错误;小明对行李箱做的功W=Fs=30 N×2 m=60 J,故C错误;小明对行李箱做功的功率P=Wt=60J10s=6 W,故D正确。
6.B 若运动员站立着从A开始滑行,到达U形滑台另一侧最高位置B点时,若是站立着,则此时重力势能等于在A点的重力势能,动能为零,所以运动员不会继续向前滑行,就不会到达C点,若是全蹲着,则此时重力势能小于在A点的重力势能,则在A点的部分重力势能转化为动能,所以运动员会继续向前滑行,就可能会到达C点,故A错误,B正确;若运动员全蹲着从A开始滑行,到达U形滑台另一侧最高位置B点时,也应该是全蹲着,故C、D错误。
7.C 运动员用力下压跳板的过程中,跳板的弹性形变程度变大,弹性势能增大,故A错误;运动员被跳板向上弹起的过程中,运动员的质量不变,高度变大,重力势能增大,故B错误;运动员离开跳板向上运动的过程中,质量不变,速度变小,动能减小,故C正确;运动员从最高点下落的过程中,由于受到空气阻力的作用,机械能减小,故D错误。
8.C 飞船在升空过程中,由于需要克服空气阻力做功,所以并不是只存在动能和势能的相互转化,故A错误;漂浮在空间站中的航天员具有一定的高度,重力势能不为零,故B错误;空间站组合体在轨运行过程中,由于周围是真空环境,不会受到空气阻力,只存在机械能的相互转化,所以机械能守恒,故C正确;飞船由远地点到近地点的过程中,高度变小,重力势能变小,速度变快,动能变大,到达近地点时,动能最大,重力势能最小,故D错误。
9.重力势能 重力势能 动能
解析 质量较大的滚石和檑木被放置在高处具有较大的重力势能,当从高处坠落时,其重力势能减小,动能增大,重力势能转化为动能,具有很强的杀伤力和破坏性。
10.500 250
解析 对物体做的功W=Gh=mgh=50 kg×10 N/kg×1 m=500 J,功率P=Wt=500J2s=250 W。
11.见解析
解析 两球质量相同,在同一高度,重力势能相同。小球A下落过程中,其重力势能全部转化为动能,小球B下落过程中重力势能转化为小球的动能和弹簧的弹性势能,故最低点时小球A的动能大于小球B的动能,小球A的速度大于小球B的速度。
12.(1)不可能 甲、乙两个物体在F甲和F乙的作用下沿竖直方向向上做匀速直线运动,则F甲=G甲,F乙=G乙,又因为F甲 3∶2
解析 (1)见答案;(2)根据图2可知,在相同的时间内,甲、乙所做的功是相同的,由于F甲v乙;速度之比v甲v乙=WF甲tWF乙t=F乙F甲=15N10N=32;当t=2 s时,甲物体上升的距离与乙物体上升的距离之比s甲∶s乙=v甲t∶v乙t=v甲∶v乙=3∶2。
13.不同 短 速度越大 = A
解析 由甲、乙两图可知,使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下,小球到达水平面时的速度不同;观察到木块在实验2被撞出的距离比实验1的距离短,可得物体质量相同时,速度越大,动能越大;实验过程不存在能的损耗,则EA=EB;小球在最高点的速度水平向右,假设小球此时所受的外力全部消失,则小球将沿a轨迹做匀速直线运动。
14.(1)控制变量法 转换法 (2)铅球陷入沙中的深度 (3)①③ 高度越高,重力势能越大 (4)物体的重力势能与物体运动的路径无关 (5)2
解析 (1)(2)研究重力势能与某个因素的关系时,需控制另一个因素不变,所以该实验中用到了控制变量法;本实验中,铅球的重力势能大小通过铅球陷入沙中的深度来反映,这就是我们常说的转换法;(3)为了验证猜想二,应控制铅球的质量相同,高度不同;结合图示和表格信息可知,应比较①和③两次实验;A、C两球质量相同,下落高度不同,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,高度越高,重力势能越大;(4)比较③④可知,C、D两球的质量相同,下落高度相同,运动路径不同,发现两球陷入沙中的深度相同,由此可得出的结论是物体的重力势能与物体运动的路径无关;(5)铅球在下落到沙坑表面的过程中,忽略空气阻力,铅球的重力势能完全转化为动能,则根据Ep=mgh可得,B球落到沙坑表面时的动能:E动=Ep=mgh=0.4 kg×10 N/kg×0.5 m=2 J。
15.(1)机械 重力 重力势 动 (2)见解析
解析 (1)高山河流位置较高,蕴含有大量的机械能,当水从高处流到低处时,重力做功,将重力势能转化为动能,从而推动水磨转动,加工粮食;(2)B处与A处相比,地势较低,与上游的水位差更大,相同质量的水下落时,重力势能转化成的动能更多,推动水磨做功更多;所以,从能量利用角度来看,应选择如图乙所示的B处建造水磨坊。
16.解析 (1)小伶的重力G=mg=60 kg×10 N/kg=600 N;(2)小伶每一次引体向上所做的功W=Gh=600 N×0.4 m=240 J;小伶做12个引体向上所做的总功W总=240 J×12=2 880 J;(3)小伶做功的平均功率:P=W总t=2880J30s=96 W。
17.解析 (1)超音速汽车在水平轨道上匀速直线行驶时,处于平衡状态,受到平衡力作用,因此汽车在水平方向上受到的阻力和牵引力是一对平衡力,大小相等,则汽车受到水平方向的牵引力为F=f=1.8×105 N;(2)汽车的速度为v=1.26×103 km/h=350 m/s,汽车牵引力的功率为P=Wt=Fst=Fv=1.8×105 N×350 m/s=6.3×107 W。实验
序号
铅球
编号
铅球质
量/g
下落高
度/m
陷入沙中
的深度/m
①
A
200
0.5
0.1
②
B
400
0.5
0.18
③
C
200
1
0.2
④
D
200
1
0.2