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2022年八年级物理下册期末总复习单元突破和期末考试模拟试卷（人教版）
专题05 功与机械能单元突破检测试卷
（答题时间90分钟，试卷满分100分）
一、选择题（本大题有10小题，每小题3分，共30分）
1.我们学过许多物理量的单位是用科学家的名字命名的，以表示科学家对科学发展所做贡献的纪念。功的国际单位是用下列哪个科学家名字来命名的 （ ）
A.焦耳 B.阿基米德 C.牛顿 D. 高斯
2.如图实例中，力对物体没有做功的是 （ ）
3.（2021湖南株洲）撑杆跳是使用撑杆做一系列动作使人体越过一定高度的田径项目，它可依次分解为如图所示几个连续的过程。身高1.9m、体重80kg的运动员，在一次撑杆跳训练中的成绩是5m，则他克服重力做的功最接近（运动员起跳前重心高约1m）（ ）
A．1600J B．2400J C．3200J D．4000J
4．（2021湖北恩施州）某物体在力F的作用下，沿力的方向移动的距离为s，力对物体所做的功W与s的对应关系如图所示，则下列结论正确的是（ ）
A．W＝s B．W＝20s C．W＝8s D．s＝
5．如图所示，是跳伞运动员在匀速下落过程中，下落的速度v、下落的路程s、重力做的功W和重力做功的功率P随时间t变化规律的图象，其中正确的是（ ）
A B C D
6.（2021湖南张家界）张家界大峡谷玻璃桥高空蹦极体验项目正式对公众开放，不考虑空气阻力，关于人在蹦极下降过程中的能量分析，下列选项中正确的是（ ）
A．弹性绳绷直前，人的重力势能减小，动能增大，机械能增大
B．弹性绳刚好绷直时，人的重力势能最小，动能最大
C．下降到最低点的过程中人的机械能守恒
D．下降到最低点时，人的重力势能最小，弹性绳的弹性势能最大
7.如图所示，一个玩具弹簧放在斜面上端，将弹簧弯曲一定程度后释放，弹簧沿斜面向下翻滚．弹簧在运动过程中，有哪些机械能发生了转化（ ）
A.只有动能和重力势能
B.只有动能和弹性势能
C.只有重力势能和弹性势能
D.动能、重力势能和弹性势能都发生了转化
8.如图所示，让钢球从斜槽上由静止滚下，钢球运动到水平面上碰到静止的木块后，能将木块撞出一段距离.
．
下列说法正确的是（不计空气阻力）（ ）
A．钢球能从斜槽上滚下是因为它具有惯性
B．木块被撞得越远，说明钢球对木块做的功越多
C．钢球在斜槽上向下滚动时，它的机械能越来越大
D．木块被撞出一段距离，说明物体的运动需要力来维持
9.为了迎接2022年北京冬奥会冰壶比赛，各地选手和爱好者积极做好备战工作。如图是某运动员训练场景。冰壶重19.1公斤。若某回合运动员想将冰壶送到与出手点相距25m的目标位置，该运动员正对目标位置，以大小为的速度将冰壶推出，此过程冰壶受到的摩擦力是自身重力的0.02倍，结果发现冰壶与出手点相距15m时停止了运动，所用时间为20s。
根据以上数据信息，判断则以下结论正确的是（ ）
A.冰壶从出手到停止这段时间内的平均速度为7.5m/s；
B.冰壶的重力为191N；
C.冰壶受到的摩擦力大小为191N；
D.冰壶从出手到停止这段时间内，摩擦力做功大小为46.154J。
10.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，全程设为匀速运动，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，则下列关系正确的是（ ）
A．W1：W2=2：1 P1：P2=6：1
B．W1：W2=2：3 P1：P2=2：1
C．W1：W2=2：1 P1：P2=3：2
D．W1：W2=2：1 P1：P2=2：3
二、填空题（每空1分，共26分）
1．小朋友在玩荡秋千时，当从最高位置向下荡的过程中，小朋友的______能转化为______能。
2.小明在超市购物时，用10N的力沿水平方向推着购物车在水平地面上前进10m，用时10s，则推力做的功等于______J，推力的功率等于______W
3.放在水平地面上的物体，质量为5kg，在30N的水平拉力作用下，沿水平方向运动了10m，所用时间为20s，那么重力做功______J，拉力的功率是______W（g=10N/kg）
4.小华和妈妈去超市购物，她们将17kg物品放在小推车中推行，小推车在某段时间内速度随时间变化的关系图像如图所示.已知小推车重130N，所受阻力是总重的0.15倍. (g取10N/kg)。10～20s内水平推力做了_______J的功；10～20s内水平推力的功率为_______W.
5.如图甲所示，水平地面上的一物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物体的速度v与时间t的关系如图乙所示，则0～3sF对物体做的功为_____J，3～6s物体受摩擦力大小为______N．6～9s F对物体做的功为_______J.
6.（2021四川泸州）绵泸高铁内自泸段即将建成通车，据了解泸州乘高铁经内江到成都大约需要84min。其中泸州至内江约130km，按照设计速度250km/h运行，泸州到内江列车大约需要______h。内江至成都约150km，从泸州经内江到成都全程的平均速度约为______km/h。某牵引力为9×104N的动车组在一段平直轨道上匀速行驶时速度为216km/h，则该动车组的输出功率为______W。
7.（2020浙江温州）某跳伞运动员从飞机上跳下，沿竖直方向降落，一段时间后打开降落伞，最后安全着地。已知运动员和跳伞设备的总重力为700牛，跳伞过程中下降的速度与时间的关系如图甲所示。
(1)图甲中曲线OA段速度越来越大的原因是______；
(2)图乙是跳伞过程中部分阶段的情景及受力示意图，其中与图甲曲线中CD阶段对应的是______；
(3)计算运动员和跳伞设备的总重力在AB段所做的功______。
8.（2021湖北鄂州）2021年5月15日，“天问一号”火星探测器所携带的祝融号火星车成功着陆火星，实现了中国航天史无前例的突破。着陆前，祝融号与环绕器分离。分离后，环绕器飞行在距火星最近200余km、最远12000余km的大椭圆轨道上，在地球和祝融号之间提供信号中继服务，当它从距火星200余km向12000余km运行的过程中，能量的转化情况是______转化为______（均选填“动能”或“势能”）。祝融号时刻跟随火星自转，依靠太阳能进行工作，它跟随火星自转时，相对于地球是______（选填“运动”或“静止”）的。目前人类已知火星表面引力约为地球的38%，假设未来人类登上了火星，某质量为100kg的运动员站在火星的水平表面上，鞋底与火星表面的总接触面积为500cm2，则站在火星上的运动员对火星表面产生的压强为______Pa。
9．将物体A放在水平面上，在水平拉力F1作用下，以V1＝4m/s的速度向右匀速运动，在同一水平面上，物体A受到水平拉力F2作用时，以V2＝6m/s的速度向右匀速运动两次移动的距离相同，则两次拉力做功W1 W2（填“＞”、“＜”或“＝”），两次拉力的功率P1 P2（填“＞”、“＜”或“＝”）。
10．如图所示是蹦床运动，当运动员从高处下落过程中 能转化为动能，运动员与蹦床面接触的瞬时 能最大；与蹦床接触后，床面发生弹性形变，运动员的动能转化为蹦床的 势能。
三、实验探究题（共12分）
1．（6分）某同学在探究“物体的动能跟哪些因素有关”时，提出了如下猜想：
猜想一：物体动能大小与物体的质量有关
猜想二：物体动能大小与物体的运动速度有关
为了验证上述猜想，老师提供了如下器材：斜槽、刻度尺、三个钢球（质量分别为0.2kg、0.2kg、和0.3kg）、木块和长木板．
实验装置如图所示，让钢球从高为h的斜槽上由静止滚下，碰到水平面上的木块后，将木块撞出一段距离，在同样的平面上，木块被撞得越远，说明钢球的动能越大．
该同学利用上述器材和装置进行了实验，并在下表中记录了实验获得的数据．
次数 钢球质量m/kg 钢球下落高度h/cm 木块移动距离s/cm
1 0.1 10 8
2 0.1 25 19
3 0.3 20 26
4 0.2 10 15
5 0.3 10 22
6 0.3 15 30
请你完成下列任务：
（1）为了便于验证猜想一，请重新设计一个实验表格，并将上表中的相关数据全部筛选整理后填入你所设计的表中．
（2）分析重新设计的表中数据可以得到的实验结论是 ．
2.（6分）小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时，提出如下猜想：
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所在高度有关
为了验证上述猜想，他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验：如图所示，将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把铁块从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面的中心部位，记录桌腿进入沙子的深度。
按上述方案进行实验，其实验数据如下表所示。
实验
序号 铁块质量
m/g 铁块距桌面高度
H/cm 桌腿进入沙子
的深度h/cm
① 20 20 1.9
② 20 30 2.9
③ 20 40 3.8
④ 30 20 2.9
⑤ 40 20 4.1
（1）实验中通过比较______来判断物体重力势能的大小；
（2）为了验证猜想一，需选择表中______（填实验序号）三组数据进行分析；
（3）分析表中①②③的实验数据，可得出的结论是：______。
四、计算题（共24分）
1．（6分）防疫期间，小慧的爸爸驾驶一辆东风牌的厢式货车，为社区运送物资，如图所示，小慧通过查阅资料了解到：当该车满载货物时，总质量为4×103kg，发动机的牵引力为3×103N．若该车在平直公路上以20m/s的速度匀速直线行驶3600m。在此过程中，求：
（1）货车行驶所用的时间是多少？
（2）该车满载货物时，所受到的重力是多少？
（3）牵引力所做的功是多少？
2. （6分）如图是一款新研发的机器人。若机器人重为15N，与地面的接触面积是1×10﹣3m2，牵引力大小是I0N、机器人在水平地面上沿直线行走l0m，用时100s。求：
（1）机器人行走的平均速度；
（2）机器人牵引力做的功；
（3）机器人静止时对水平面的压强。
3. （6分）（2021广东广州）如图，吊机将重为5000N的货物从地面A处竖直匀速提升40s到达B处再水平匀速运送到C处，最后竖直放到楼项D处。货物从C到D用时50s，路程随时间变化图象如图所示，g取10N/kg。
（1）求货物的质量。
（2）求BC段吊机对货物的拉力做的功。
（3）求CD段货物所受重力做功的功率。
4．（6分）如图甲所示，这是一辆太阳能玩具车，该玩具车的质量为0.3kg，车轮与地面的总接触面积为20cm2。在阳光的照射下，小车从静止开始沿直线运动，运动过程中速度v与时间t的关系如图乙所示，设运动过程中玩具车的功率始终不变，受到的阻力恒为3N。求：
（1）太阳能玩具车静止在水平地面时对地面的压强；
（2）太阳能玩具车的功率；
（3）在0~5s时间内，太阳能玩具车做的功。
五、综合应用题（8分）
1. 阅读短文，回答问题：
火星探测器“天问一号”
火星是太阳系中与地球最相似的行星，有大气，温度适宜，自转周期和地球相近，物体在火星表面受到的重力约为在地球表面重力的二分之一，人类对火星的探测具有重大的科学意义。
2020年4月24日，国家航天局宣布将我国火星探测任务命名“天问”，并将首个探测器命名“天问一号”。天问一号将一次性完成“绕、落、巡”三大任务，这在世界航天史上还没有先例。
“绕”，探测器经过7个月的长途飞行，预计明年2月抵达火星附近，之后沿椭圆轨道绕火星运动，实现火星的远、近火点环绕探测。离火星最近的点叫近火点，离火星最远的点叫远火点。
“落”，使探测器着陆火星表面将是一个更艰巨的挑战，需在7分钟内，使探测器的时速降至0。我国利用探月的技术积累，通过四个阶段来减速。第一阶段气动减速，给探测器来个急刹车；第二阶段降落伞减速，速度减至342km/h；第三阶段动力减速，探测器反推发动机点火工作，速度减至3.6m/s；第四阶段着陆缓冲，将探测器悬停在空中，对火星表面观察，寻找合适的位置着陆。
“巡”，当探测器到达火星后，放出巡视车，完成对火星表面的拍摄及土壤分析等工作，为下一步探测打好基础。
人类对于未知世界的好奇与探索从没有停息过，仰望璀璨星空，我们追梦不止！
(1)探测器沿椭圆轨道绕火星运动时，不受空气阻力，只发生动能和势能的相互转化。由近火点向远火点运动时，探测器的动能______，机械能不变；
(2)探测器着陆前的降落伞减速阶段，速度减至______m/s；
(3)巡视器降落到火星表面后，巡视器对火星表面的压力和火星对巡视器的支持力______（选填“是”或“不是”）一对平衡力；
(4)在火星上重力与质量的比值为g火，探测器在火星上空悬停时其质量为m，反推发动机喷出的气体对探测器的作用力大小为______。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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2022年八年级物理下册期末总复习单元突破和期末考试模拟试卷（人教版）
专题05 功与机械能单元突破检测试卷
（答题时间90分钟，试卷满分100分）
一、选择题（本大题有10小题，每小题3分，共30分）
1.我们学过许多物理量的单位是用科学家的名字命名的，以表示科学家对科学发展所做贡献的纪念。功的国际单位是用下列哪个科学家名字来命名的 （ ）
A.焦耳 B.阿基米德 C.牛顿 D. 高斯
【答案】A
【解析】机械功、电功、热量的国际单位都是焦耳。
2.如图实例中，力对物体没有做功的是 （ ）
【答案】D
【解析】力对物体做功有两个必要条件，缺一不可。有力和力的方向上通过的距离。
3.（2021湖南株洲）撑杆跳是使用撑杆做一系列动作使人体越过一定高度的田径项目，它可依次分解为如图所示几个连续的过程。身高1.9m、体重80kg的运动员，在一次撑杆跳训练中的成绩是5m，则他克服重力做的功最接近（运动员起跳前重心高约1m）（ ）
A．1600J B．2400J C．3200J D．4000J
【答案】C
【解析】运动员撑杆跳训练中的成绩是5m，其重心升高到5m高度处；该运动员身高1.9m，重心的高度约为1m，故跳过5m的高度时，克服重力做功为
W=Gh=mgΔh=80kg×10N/kg×(5-1)m=3200J。故ABD不符合题意；C符合题意。故选C。
4．（2021湖北恩施州）某物体在力F的作用下，沿力的方向移动的距离为s，力对物体所做的功W与s的对应关系如图所示，则下列结论正确的是（ ）
A．W＝s B．W＝20s C．W＝8s D．s＝
【答案】C
【解析】两点确定一条直线解析式，设W与s的解析式为W＝Ks，把s＝20，W＝160代入上式，可得解析式．
设W与s的关系解析式为W＝Ks（K≠0），
当s＝20时，W＝160，
把（20，160）代入上式得，
160＝20K，
解得K＝8，
∴W＝8s．
5．如图所示，是跳伞运动员在匀速下落过程中，下落的速度v、下落的路程s、重力做的功W和重力做功的功率P随时间t变化规律的图象，其中正确的是（ ）
A B C D
【答案】AD．
【解析】明确图象中的横坐标和纵坐标所代表的物理量，再根据图象的形状判断物理量间的关系或变化规律
AB、跳伞运动员匀速下落过程中，做匀速直线运动，v不随时间变化，故在图象中为平行于时间轴的直线，在s﹣t图象中，匀速直线运动为倾斜的直线；故A正确、B错误；
C、根据W=Gh=Gvt，其中重力G、速度v是一定值，重力做的功W与时间t成正比，图象为倾斜的直线，故C错误；
D、根据P=Fv=Gv，其中重力G、速度v是一定值，故功率P也为一定值，图象为平行于时间轴的直线，故D正确．
6.（2021湖南张家界）张家界大峡谷玻璃桥高空蹦极体验项目正式对公众开放，不考虑空气阻力，关于人在蹦极下降过程中的能量分析，下列选项中正确的是（ ）
A．弹性绳绷直前，人的重力势能减小，动能增大，机械能增大
B．弹性绳刚好绷直时，人的重力势能最小，动能最大
C．下降到最低点的过程中人的机械能守恒
D．下降到最低点时，人的重力势能最小，弹性绳的弹性势能最大
【答案】D
【解析】弹性绳绷直前，人在重力的作用下向下做加速运动，人的质量不变，高度变小，人的重力势能减小，人的质量不变，速度变大，动能增大，不计空气阻力，人的机械能是守恒的，保持不变，故A错误；弹性绳刚好绷直时，人继续向下运动，人的重力大于弹性绳的弹力，向下做加速运动当弹力等于人的重力时，速度最大，动能最大，故B错误；下降到最低点的过程中，人的机械能转化为弹性绳的弹性势能，所以人的机械能不守恒，故C错误；下降到最低点时，高度最小，所以人的重力势能最小，此时弹性绳发生的形变程度最大，弹性绳的弹性势能最大，故D正确。故选D。
7.如图所示，一个玩具弹簧放在斜面上端，将弹簧弯曲一定程度后释放，弹簧沿斜面向下翻滚．弹簧在运动过程中，有哪些机械能发生了转化（ ）
A.只有动能和重力势能
B.只有动能和弹性势能
C.只有重力势能和弹性势能
D.动能、重力势能和弹性势能都发生了转化
【答案】D
【解析】弹簧沿斜面向下翻滚的过程中，形变量减小，弹簧势能减小；质量不变，高度减小，重力势能减小；速度变大，动能变大，所以动能、重力势能和弹性热能都发生了变化，故选D。
8.如图所示，让钢球从斜槽上由静止滚下，钢球运动到水平面上碰到静止的木块后，能将木块撞出一段距离
．
下列说法正确的是（不计空气阻力）（ ）
A．钢球能从斜槽上滚下是因为它具有惯性
B．木块被撞得越远，说明钢球对木块做的功越多
C．钢球在斜槽上向下滚动时，它的机械能越来越大
D．木块被撞出一段距离，说明物体的运动需要力来维持
【答案】B．
【解析】A.钢球能从斜槽上滚下是因为它受到重力的作用，而不是因为它具有惯性．故A错误；
B.根据W=Fs可知，木块被撞得越远，说明钢球对木块做的功越多．故B正确；
C.钢球在斜槽上向下滚动时，不计空气阻力，但钢球还受到摩擦力作用，钢球滚下时需要克服摩擦力做功，有一部分机械能转化为内能，所以，钢球的机械能会减少．故C错误；
D.木块被撞出一段距离，是因为木块受到力的作用，其运动状态发生了变化，不能说明物体的运动需要力来维持．故D错误．故答案为：B．
9.为了迎接2022年北京冬奥会冰壶比赛，各地选手和爱好者积极做好备战工作。如图是某运动员训练场景。冰壶重19.1公斤。若某回合运动员想将冰壶送到与出手点相距25m的目标位置，该运动员正对目标位置，以大小为的速度将冰壶推出，此过程冰壶受到的摩擦力是自身重力的0.02倍，结果发现冰壶与出手点相距15m时停止了运动，所用时间为20s。
根据以上数据信息，判断则以下结论正确的是（ ）
A.冰壶从出手到停止这段时间内的平均速度为7.5m/s；
B.冰壶的重力为191N；
C.冰壶受到的摩擦力大小为191N；
D.冰壶从出手到停止这段时间内，摩擦力做功大小为46.154J。
【答案】D
【解析】（1）冰壶从出手到停止这段时间内的平均速度为
V=s/t=15m/20s=0.75m/s；
(2)冰壶的重力为
G=mg=19.1kg×9.8N/kg=187.18N；
(3)冰壶受到的摩擦力大小为
f=0.02G=0.02×187.18N=3.7436N；
D.冰壶从出手到停止这段时间内，摩擦力做功大小为
W=fs=3.7436N×15m=46.154J。
10.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，全程设为匀速运动，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，则下列关系正确的是（ ）
A．W1：W2=2：1 P1：P2=6：1
B．W1：W2=2：3 P1：P2=2：1
C．W1：W2=2：1 P1：P2=3：2
D．W1：W2=2：1 P1：P2=2：3
【答案】D
【解析】由题知，妈妈与小明爬山的高度相同，妈妈的体重是小明的2倍，妈妈所用的时间是小明的3倍，
由W=Gh可得，妈妈和小明克服重力做功之比：===；
由P=可得，妈妈和小明克服重力做功的功率之比：
==×=×=，故D正确。
二、填空题（每空1分，共26分）
1．小朋友在玩荡秋千时，当从最高位置向下荡的过程中，小朋友的______能转化为______能。
【答案】 (1)重力势 (2) 动
【解析】当从最高位置向下荡的过程中，高度减小，质量不变，重力势能减少；质量不变、速度增大，动能增大，重力势能转化为动能。
2.小明在超市购物时，用10N的力沿水平方向推着购物车在水平地面上前进10m，用时10s，则推力做的功等于______J，推力的功率等于______W
【答案】(1) 100 (2) 10
【解析】推力做的功W=Fs=10N×10m=100J
推力的功率
3.放在水平地面上的物体，质量为5kg，在30N的水平拉力作用下，沿水平方向运动了10m，所用时间为20s，那么重力做功______J，拉力的功率是______W（g=10N/kg）
【答案】 0 15
【解析】物体在水平方向移动，重力的方向竖直向下，物体在重力的方向上没有移动距离，所以重力不做功，即重力做功为0J。
拉力做的功W=Fs=30N×10m=300J
拉力的功率
4.小华和妈妈去超市购物，她们将17kg物品放在小推车中推行，小推车在某段时间内速度随时间变化的关系图像如图所示.已知小推车重130N，所受阻力是总重的0.15倍. (g取10N/kg)。10～20s内水平推力做了_______J的功；10～20s内水平推力的功率为_______W.
【答案】360J；36W
【解析】（1）根据速度v随时间t化的关系图像知道，在0～l0s内小车加速运动，所以水平推力大于阻力；阻力大小是F阻=1.5G=1.5×mg=1.5×17kg×10N/kg=45N；
（2）10～20s内小车匀速运动，则F推=F阻=45N，
小车的速度v=0.8m/s，所以小车运动的距离s=vt=0.8m/s×10s=8m,
水平推力做的功：W=F推s=45N×8m=360J；
（3）10～20s内水平推力的功率：P=W/t=360J/10s=36W
5.如图甲所示，水平地面上的一物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物体的速度v与时间t的关系如图乙所示，则0～3sF对物体做的功为_____J，3～6s物体受摩擦力大小为______N．6～9s F对物体做的功为_______J.
【答案】 0 4 24
【解析】由图可知，在0 3秒内，物体相对于水平地面没有发生运动，物体受到的力F＝2N，所以W＝Fs＝2N×0m＝0J；由速度 时间图象可知,6 9s内,物体做匀速直线运动,受平衡力作用,即摩擦力f＝F′＝4N，6 9s内拉力对物体所做的功W＝F′s＝4N；在3 6s内，物体做匀加速运动，由于接触面的粗糙程度和压力都不变，故摩擦力不变，为4N．
6.（2021四川泸州）绵泸高铁内自泸段即将建成通车，据了解泸州乘高铁经内江到成都大约需要84min。其中泸州至内江约130km，按照设计速度250km/h运行，泸州到内江列车大约需要______h。内江至成都约150km，从泸州经内江到成都全程的平均速度约为______km/h。某牵引力为9×104N的动车组在一段平直轨道上匀速行驶时速度为216km/h，则该动车组的输出功率为______W。
【答案】 0.52 200 5.4×106
【解析】从泸州到内江列车需要的时间
内江到成都所需时间
从泸州经内江到成都的总路程
s=s1+s2=130km+150km=280km
则全程平均速度
该动车组的输出功率
P=Fv1=9×104N×216×m/s=5.4×106W
7.（2020浙江温州）某跳伞运动员从飞机上跳下，沿竖直方向降落，一段时间后打开降落伞，最后安全着地。已知运动员和跳伞设备的总重力为700牛，跳伞过程中下降的速度与时间的关系如图甲所示。
(1)图甲中曲线OA段速度越来越大的原因是______；
(2)图乙是跳伞过程中部分阶段的情景及受力示意图，其中与图甲曲线中CD阶段对应的是______；
(3)计算运动员和跳伞设备的总重力在AB段所做的功______。
【答案】 (1) 运动员和跳伞设备的总重力大于空气阻力 (2) ③ (3) 7×105J
【解析】(1)由图甲可知，跳伞运动员在AB段处于加速降落过程中，此时运动员和跳伞设备受到重力大于空气阻力。
(2)①图中降落伞打开，运动员受到的阻力大于重力，运动员处于减速降落过程，应该是图甲曲线中BC段，故①不符合题意；
②图中运动员已经着陆，运动员的速度为0，与图甲曲线中CD段不符，故②不符合题意；
③图中降落伞打开，运动员受到的阻力等于重力，运动员处于匀速降落过程，且运动员的速度较小，是图甲曲线中CD段，故③符合题意；
④图中降落伞未打开，运动员受到的阻力等于重力，运动员处于匀速降落过程，且运动员的速度较大，应该是图甲曲线中AB段，故④不符合题意。
故选③。
(3)由图甲可知，运动员在AB段的速度为v=50m/s，时间为t=40s-20s=20s，
则运动员在AB段下降的高度为h=s=vt=50m/s×20s=1000m
则运动员和跳伞设备的总重力在AB段所做的功为
W=Gs=700N×1000m=7×105J
8.（2021湖北鄂州）2021年5月15日，“天问一号”火星探测器所携带的祝融号火星车成功着陆火星，实现了中国航天史无前例的突破。着陆前，祝融号与环绕器分离。分离后，环绕器飞行在距火星最近200余km、最远12000余km的大椭圆轨道上，在地球和祝融号之间提供信号中继服务，当它从距火星200余km向12000余km运行的过程中，能量的转化情况是______转化为______（均选填“动能”或“势能”）。祝融号时刻跟随火星自转，依靠太阳能进行工作，它跟随火星自转时，相对于地球是______（选填“运动”或“静止”）的。目前人类已知火星表面引力约为地球的38%，假设未来人类登上了火星，某质量为100kg的运动员站在火星的水平表面上，鞋底与火星表面的总接触面积为500cm2，则站在火星上的运动员对火星表面产生的压强为______Pa。
【答案】 ① 动能 ② 势能 ③ 运动 ④ 7600
【解析】当它从距火星200余km向12000余km运行的过程中，高度变高，重力势能变大，所以是将动能转化为重力势能。
祝融号时刻跟随火星自转，依靠太阳能进行工作，它跟随火星自转时，相对于地球是位置发生变化，故相对于地球是运动的。
站在火星上的运动员对火星表面产生的压强为
故站在火星上的运动员对火星表面产生的压强为。
9．将物体A放在水平面上，在水平拉力F1作用下，以V1＝4m/s的速度向右匀速运动，在同一水平面上，物体A受到水平拉力F2作用时，以V2＝6m/s的速度向右匀速运动两次移动的距离相同，则两次拉力做功W1 W2（填“＞”、“＜”或“＝”），两次拉力的功率P1 P2（填“＞”、“＜”或“＝”）。
【答案】＝；＜
【解析】将物体A放在水平面上，在水平拉力作用下，以一定的速度向右匀速运动，在同一水平面上，压力与接触面的粗糙程度不变，摩擦力大小不变，根据二力平衡条件可知水平拉力都等于摩擦力，再根据W＝Fs可求功的大小，由P＝Fv可得功率的大小。
将物体A放在水平面上，在水平拉力作用下，以一定的速度向右匀速运动；同一物体在同一水平面上，压力的大小与接触面的粗糙程度均不变，则摩擦力大小不变，根据二力平衡条件可知，水平拉力都等于摩擦力，即F1＝F2＝f；
两次拉力相等，两次移动的距离也相同，根据W＝Fs可知，拉力做的功相等，即W1＝W2；
两次拉力相等，v1＝4m/s，v2＝6m/s，由P＝Fv可知，两次拉力的功率P1＜P2。
10．如图所示是蹦床运动，当运动员从高处下落过程中 能转化为动能，运动员与蹦床面接触的瞬时 能最大；与蹦床接触后，床面发生弹性形变，运动员的动能转化为蹦床的 势能。
【答案】重力势；动；弹性。
【解析】当运动员从高处下落过程中，质量不变、速度增大，动能增大；质量不变、高度减小，重力势能减小；该过程中重力势能转化为动能；当运动员与蹦床面接触的瞬时动能最大；与蹦床接触后，床面发生弹性形变，运动员的动能转化为蹦床的弹性势能。
三、实验探究题（共12分）
1．（6分）某同学在探究“物体的动能跟哪些因素有关”时，提出了如下猜想：
猜想一：物体动能大小与物体的质量有关
猜想二：物体动能大小与物体的运动速度有关
为了验证上述猜想，老师提供了如下器材：斜槽、刻度尺、三个钢球（质量分别为0.2kg、0.2kg、和0.3kg）、木块和长木板．
实验装置如图所示，让钢球从高为h的斜槽上由静止滚下，碰到水平面上的木块后，将木块撞出一段距离，在同样的平面上，木块被撞得越远，说明钢球的动能越大．
该同学利用上述器材和装置进行了实验，并在下表中记录了实验获得的数据．
次数 钢球质量m/kg 钢球下落高度h/cm 木块移动距离s/cm
1 0.1 10 8
2 0.1 25 19
3 0.3 20 26
4 0.2 10 15
5 0.3 10 22
6 0.3 15 30
请你完成下列任务：
（1）为了便于验证猜想一，请重新设计一个实验表格，并将上表中的相关数据全部筛选整理后填入你所设计的表中．
（2）分析重新设计的表中数据可以得到的实验结论是 ．
【答案】（1）见解析表；（2）当物体的运动速度一定时，物体的质量越大，动能就越大．
【解析】（1）物体动能大小与物体的质量和速度有关，探究物体动能大小与质量关系时，要控制物体到达水平面时的速度一定，即控制钢球在斜面上的高度相同，改变物体的质量；设计表格如下：
次数 钢球下落高度h/cm 钢球质量m/kg 木块移动距离s/cm
1 10 0.1 8
2 10 0.2 15
3 10 0.3 22
（2）由表中数据可得出结论：当物体的运动速度一定时，物体的质量越大，动能就越大．
2.（6分）小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时，提出如下猜想：
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所在高度有关
为了验证上述猜想，他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验：如图所示，将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把铁块从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面的中心部位，记录桌腿进入沙子的深度。
按上述方案进行实验，其实验数据如下表所示。
实验
序号 铁块质量
m/g 铁块距桌面高度
H/cm 桌腿进入沙子
的深度h/cm
① 20 20 1.9
② 20 30 2.9
③ 20 40 3.8
④ 30 20 2.9
⑤ 40 20 4.1
（1）实验中通过比较______来判断物体重力势能的大小；
（2）为了验证猜想一，需选择表中______（填实验序号）三组数据进行分析；
（3）分析表中①②③的实验数据，可得出的结论是：______。
【答案】桌腿进入沙子的深度 ①④⑤ 质量相同的物体，高度越大，重力势能越大
【解析】（1）通过小明设计的实验可以知道，他是通过比较桌腿进入沙子的深浅来比较重力势能的大小的。桌腿进入沙堆越深说明物体做的功越多，它原来具有的重力势能越大；
（2）根据控制变量法，要验证物体的重力势能与物体的质量有关，应控制物体的高度相同，改变物体质量的大小，故小明要完成探究，需要找数个质量不同的物体进行实验；
故①④⑤三组数据符合，所以应利用①④⑤三组数据分析得出结论。
（3）比较表中①②③的实验数据，可以发现，高度相同，③中桌腿进入沙子的深度更深，所以，③中的物体具有重力势能大，即可以得出的初步结论是：质量相同的物体，高度越大，重力势能越大。
四、计算题（共24分）
1．（6分）防疫期间，小慧的爸爸驾驶一辆东风牌的厢式货车，为社区运送物资，如图所示，小慧通过查阅资料了解到：当该车满载货物时，总质量为4×103kg，发动机的牵引力为3×103N．若该车在平直公路上以20m/s的速度匀速直线行驶3600m。在此过程中，求：
（1）货车行驶所用的时间是多少？
（2）该车满载货物时，所受到的重力是多少？
（3）牵引力所做的功是多少？
【答案】（1）货车行驶所用的时间是180s；
（2）该车满载货物时，所受到的重力是4×104N；
（3）牵引力所做的功是1.08×107J。
【解析】（1）由v＝可得，货车行驶所用的时间为：
t＝＝＝180s；
（2）当该车满载货物时，总质量为4×103kg，受到的重力为：
G＝mg＝4×103kg×10N/kg＝4×104N；
（3）牵引力所做的功为：
W＝Fs＝3×103N×3600m＝1.08×107J。
2. （6分）如图是一款新研发的机器人。若机器人重为15N，与地面的接触面积是1×10﹣3m2，牵引力大小是I0N、机器人在水平地面上沿直线行走l0m，用时100s。求：
（1）机器人行走的平均速度；
（2）机器人牵引力做的功；
（3）机器人静止时对水平面的压强。
【答案】（1）机器人行走的平均速度为0.1m/s；
（2）机器人牵引力做的功为100J；
（3）机器人静止时对水平面的压强为1.5×104Pa。
【解析】（1）机器人行走的平均速度：
v=s/t=10m/100s=0.1m/s；
（2）机器人牵引力做的功：
W=Fs=10N×10m=100J；
（3）机器人静止时对水平面的压力：
F=G=15N，
受力面积S=1×103m2，
对地面的压强：
p=F/S=1.5×104Pa。
3. （6分）（2021广东广州）如图，吊机将重为5000N的货物从地面A处竖直匀速提升40s到达B处再水平匀速运送到C处，最后竖直放到楼项D处。货物从C到D用时50s，路程随时间变化图象如图所示，g取10N/kg。
（1）求货物的质量。
（2）求BC段吊机对货物的拉力做的功。
（3）求CD段货物所受重力做功的功率。
【答案】（1）500kg；（2）零；（3）500W；
【解析】（1）货物的质量m=G/g=5000N/10N/kg=500kg
（2）BC段吊机对货物的拉力竖直向上，货物没有在拉力的方向上移动距离，所以拉力没有对货物做功，BC段吊机对货物的拉力做的功是零。
（3）由图可知，货物在CD段运动的距离是5m，CD段货物所受重力做功
W=Gh=5000N×5m=25000J
CD段货物所受重力做功
P=W/t=25000J/50s=500W
4．（6分）如图甲所示，这是一辆太阳能玩具车，该玩具车的质量为0.3kg，车轮与地面的总接触面积为20cm2。在阳光的照射下，小车从静止开始沿直线运动，运动过程中速度v与时间t的关系如图乙所示，设运动过程中玩具车的功率始终不变，受到的阻力恒为3N。求：
（1）太阳能玩具车静止在水平地面时对地面的压强；
（2）太阳能玩具车的功率；
（3）在0~5s时间内，太阳能玩具车做的功。
【答案】（1）1.47×103Pa；（2）12W；（3）60J
【解析】（1）玩具车的重力
G＝mg＝0.3kg×9.8N/kg＝2.94N
由于玩具车静止在水平面上，对水平面的压力等于车的重力，即2.94N，玩具车静止时，对水平地面产生的压强
（2）玩具车在运动过程中的功率始终不变，在t≥5s，玩具车做匀速直线运动，车所受的牵引力与阻力平衡，即牵引力为
F牵＝f＝3N
由图乙可知，玩具车运动的速度v＝4m/s，玩具车的功率
P＝F牵v＝3N×4m/s＝12W
（3）由于0≤t≤5s时，车的功率不变，玩具车所做的功
W＝Pt＝12W×5s＝60J
五、综合应用题（8分）
1. 阅读短文，回答问题：
火星探测器“天问一号”
火星是太阳系中与地球最相似的行星，有大气，温度适宜，自转周期和地球相近，物体在火星表面受到的重力约为在地球表面重力的二分之一，人类对火星的探测具有重大的科学意义。
2020年4月24日，国家航天局宣布将我国火星探测任务命名“天问”，并将首个探测器命名“天问一号”。天问一号将一次性完成“绕、落、巡”三大任务，这在世界航天史上还没有先例。
“绕”，探测器经过7个月的长途飞行，预计明年2月抵达火星附近，之后沿椭圆轨道绕火星运动，实现火星的远、近火点环绕探测。离火星最近的点叫近火点，离火星最远的点叫远火点。
“落”，使探测器着陆火星表面将是一个更艰巨的挑战，需在7分钟内，使探测器的时速降至0。我国利用探月的技术积累，通过四个阶段来减速。第一阶段气动减速，给探测器来个急刹车；第二阶段降落伞减速，速度减至342km/h；第三阶段动力减速，探测器反推发动机点火工作，速度减至3.6m/s；第四阶段着陆缓冲，将探测器悬停在空中，对火星表面观察，寻找合适的位置着陆。
“巡”，当探测器到达火星后，放出巡视车，完成对火星表面的拍摄及土壤分析等工作，为下一步探测打好基础。
人类对于未知世界的好奇与探索从没有停息过，仰望璀璨星空，我们追梦不止！
(1)探测器沿椭圆轨道绕火星运动时，不受空气阻力，只发生动能和势能的相互转化。由近火点向远火点运动时，探测器的动能______，机械能不变；
(2)探测器着陆前的降落伞减速阶段，速度减至______m/s；
(3)巡视器降落到火星表面后，巡视器对火星表面的压力和火星对巡视器的支持力______（选填“是”或“不是”）一对平衡力；
(4)在火星上重力与质量的比值为g火，探测器在火星上空悬停时其质量为m，反推发动机喷出的气体对探测器的作用力大小为______。
【答案】 (1)减小 (2)95 (3) 不是 (4)mg火
【解析】(1) 探测器由近火点向远火点运动时，不受空气阻力，只发生动能和势能的相互转化，探测器相对于火星的高度增加，重力势能变大，动能转化为重力势能，动能减小，机械能不变。
(2)由材料知，探测器着陆前的降落伞减速阶段，速度减至342km/h，合95m/s。
(3)巡视器降落到火星表面后，巡视器处于平衡状态，受力平衡，巡视器对火星表面的压力和火星对巡视器的支持力是一对相互作用力。
(4)在火星上重力与质量的比值为g火，探测器在火星上空悬停时其质量为m，探测器在火星上空悬停时受到的重力为G火=mg火
反推发动机喷出的气体对探测器的作用力与探测器受到的重力相互平衡，故气体对探测器的作用力大小为F= G火=mg火
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