物理八年级下册第十一章功和机械能同步训练
考试时间:90分钟;命题人:物理教研组
考生注意:
1、本卷分第I卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,满分100分,考试时间90分钟
2、答卷前,考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、班级填写在试卷规定位置上
3、答案必须写在试卷各个题目指定区域内相应的位置,如需改动,先划掉原来的答案,然后再写上新的答案;不准使用涂改液、胶带纸、修正带,不按以上要求作答的答案无效。
第I卷(选择题 30分)
一、单选题(10小题,每小题3分,共计30分)
1、如图所示,a、b为竖直向上抛出的小石块在上升过程中动能和重力势能随高度变化的两条图线(不计空气阻力),下列说法中正确的是( )
A.a图线是重力势能——高度关系图线
B.b图线是动能——高度关系图线
C.小石块在各点时的机械能均为2J
D.小石块达到的高度可大于4m
2、测量爬楼的功率,小明和小华两人团结协作准备测量小明爬楼梯的功率,以下做法正确的是( )
A.需要测量出小华的体重、爬楼的高度、爬楼的时间
B.需要测量出小明的体重、楼梯的总长度、爬楼的时间
C.小明爬楼所用的时间最好是小明自己手握秒表测量
D.测量小明爬楼的功率需要测量3次而后求平均值,这样最为准确
3、一辆汽车匀速驶上斜坡的过程中,汽车的( )
A.重力势能增大,动能减小 B.重力势能减小,动能不变
C.重力势能减小,动能增大 D.重力势能增大,动能不变
4、水平地面上有一重5N的球,小孩用20N的力踢球,球离脚后在地面上滚动了15m,那么小孩踢球过程中对球做的功是( )
A.75J B.0J C.300J D.无法确定
5、重为100N的物体A在水平拉力F的作用下,沿水平面以0.5m/s的速度作匀速直线运动,弹簧测力计的示数为4N。不计滑轮、绳子、弹簧测力计的重力,忽略绳子与滑轮间的摩擦。则( )
A.物体A受到水平面的摩擦力为5N
B.拉力F的功率为4W
C.若物体A匀速运动2s,拉力F做功为4J
D.物体A受到的支持力和物体A对水平面的压力是一对平衡力
6、甲、乙两台机器,他们的功率分别为300瓦和350瓦,则下列选项中正确的是( )
A.甲做功一定比乙做功多 B.甲做功时间一定比乙少
C.甲做功可能比乙做功多 D.甲做功可能比乙做功慢
7、引体向上是大家喜爱的体育运动之一。小金的质量为50kg,每次引体向上,人整体上升高度约为60cm,一分钟完成2次。下列说法正确的是(g取10N/kg)( )
A.小金完成一次引体向上,克服重力做功约为300J
B.小金在这一分钟内引体向上的功率约为150W
C.人体上升过程中动能转化为重力势能,机械能守恒
D.小金在上升的过程中,对杆子的拉力始终为500N
8、如图所示,在粗糙程度相同的水平面上,先用拉力F1将物体从A拉到O,再改用拉力F2将物体从O拉到C,其中LAO=LOB,用频闪相机每隔相同的时间拍下物体的位置(用虚线框表示),若拉力F1在AO段所做的功为W1,拉力F2在OB段所做的功为W2,物体在AO段受到的摩擦力为f1,在OC段受到的摩擦力为f2。下列判断正确的是( )
A.W1>W2 B.W1<W2 C.f1>f2 D.f1<f2
9、下列各个过程中,物体的重力势能转化为动能的有 ( )
A.乒乓球触地后向上弹起过程中
B.车沿斜面向上匀速行驶过程中
C.斜向上抛出的小石子在上升过程中
D.水坝上流下来的水冲击水轮机转动
10、跳绳是体育中考项目之一,小明的质量为50千克,每次跳起高度约为6厘米(人视作整体上升,如图所示),一分钟跳80次,下列说法正确的是( )
A.向上起跳过程中小明的动能持续增大
B.小明在这一分钟内跳绳的功率约为40W
C.小明跳一次克服重力做功约2J
D.下落过程中小明的重力势能不变
第Ⅱ卷(非选择题 70分)
二、填空题(6小题,每小题5分,共计30分)
1、在水平地面上,10s内用50N的力沿水平方向拉着重为100N的小车前进5m,重力做功等于______J,拉力做功的等于______J,拉力的功率为______W。
2、一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动,其v﹣t图象如图所示,在第10s时速度达到20m/s,通过的路程为120m,则该汽车在这一段路程行驶的平均速度为______m/s;
若汽车在行驶过程中所受阻力不变,大小为f=4000N,那么在0~10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功是______J;若发动机的转化效率为80%,则使发动机做这么多功需要燃烧的汽油质量为______kg。(已知汽油的热值大约为5×107J/kg)
3、极限跳伞是一项惊险体育运动。如图,跳伞员从高空匀速下落过程中机械能______(选填“增大”、“减小”或“不变”),跳伞员看到地面“迎面扑来”,则他是以______为参照物。
4、如图所示,小钢球沿光滑的线路由A经B和C到D,已知弧AB=BC=CD,A、B、C、D在同一水平面上,则球经过AB时速度______ (变大/变小/不变/先变大后变小/先变小后变大),通过AB、BC、CD面的时间t1、t2、t3由小到大的顺序为______
5、如图甲所示,物体在水平拉力F的作用下由静止沿粗糙水平面向右运动,0﹣6s内拉力随时间变化的规律如图乙,速度随时间变化的规律如图丙,则在2﹣4s内,物体克服摩擦力所做的功为 ___________J,第5s时物体受到的摩擦力为 ___________N。
6、如图所示是玩弹弓的情景。经验表明,橡皮筋拉得越长,同样的“子弹”射得越______,这说明橡皮筋的弹性势能与其______有关;若橡皮筋被拉的长度相同,而用的“子弹”不同,则质量大的“子弹”射出的距离较______,原因是质量大的“子弹”射出时______小。在此过程中,橡皮筋对“子弹”做的功______,(选填“相同”或“不相同”)。
三、计算题(4小题,每小题10分,共计40分)
1、随着我国经济的不断增长,国防力量也在加强,我国第一艘航空母舰“辽宁号”已正式服役,如图所示,下表所示是某航母的主要参数;(取g=10N/kg)
主要参数
航母总质量(包括舰载飞机) 6×107kg
每架舰载飞机的质量 5150kg
每架舰载飞机与甲板的总接触面积 5000cm2
航母正常航行速度 54km/h
航母以正常航行速度行驶时所受阻力 3.6×108N
求:
(1)求每架舰载飞机对甲板的压强?
(2)求航母所受的总重力和浮力的大小?
(3)若航母以正常航行速度匀速从甲地开往乙地,行驶了540km,求此过程中航母牵引力做功的功率?
2、如图所示,物体 A 重 500N,某人用 F=400N的平行于斜面的拉力使物体沿斜面向上做直线运动,其路程随时间变化的图像如图乙所示。
(1)物体运动的速度多大?
(2)8s内人对物体做了多少功?功率多大?
3、港珠澳大桥被誉为现代七大奇迹之一,其中长约5600m的沉管隧道通过引桥与人工岛路面相连,引桥长1000m,竖直高度为40m,简化图如图所示。重5×104N的汽车在沉管隧道中以90km/h的速度匀速行驶,所受阻力为其重力的0.05倍。从引桥最低端开始汽车功率增大到90kW匀速行驶,耗时45s到达人工岛路面,求:
(1)汽车完全通过沉管隧道需要________s?
(2)汽车在沉管隧道中行驶时牵引力做了多少J的功_______?功率为多少?(________)
(3)汽车在引桥上所受阻力的大小。(________)
4、一辆质量为5000kg小轿车,以108km/h的速度在一条水平直线的公路上匀速行驶了20min,已知在这段路程中汽车发动机的功率是15kW,求:
(1)汽车通过这段路程中,重力做功为多少?
(2)汽车发动机在这期间所做的功是多少?
(3)汽车受到的牵引力的大小?
-参考答案-
一、单选题
1、C
【解析】
【详解】
AB.由题知,a图线表示能量随高度的增加逐渐变小,b图线表示能量随高度的增加逐渐变大;石块在上升过程中,质量不变,速度减小,其动能减小,所以上升过程中动能随高度的增加逐渐变小,则a图线是动能随高度变化的图线;上升过程中,质量不变,高度增大,其重力势能增大,所以上升过程中重力势能随高度的增加逐渐变大,所以b图线是重力势能随高度变化的图线,故AB错误;
C.由于不计空气阻力,则小石块的机械能保持不变,机械能等于动能和势能之和,结合图像可知整个过程中各点的机械能均为2J,故C正确;
D.由图可知当高度为4m时,动能为0,重力势能最大,所以小石块达到的高度等于4m,故D错误。
故选C。
2、C
【解析】
【详解】
AB.爬楼要克服自身重力做功,且做功功率为
所以,实验时需要测量是被测量者的体重(质量m)、楼高h、爬楼所用时间t,故A B错误;
C.小明自己手握秒表测量,便于掌握开始和结束的时间,计时较准确,故C正确;
D.若不断地爬楼3次,由于受到体力的影响,爬楼的时间会越来越长,爬楼的功率会越来越小,最终求得的值将比通常情况下的功率值偏小,故D错误。
故选C。
3、D
【解析】
【详解】
汽车匀速上坡说明速度不变,且质量不变,所以动能不变,上坡时汽车所处的高度在升高,且质量不变,所以重力势能增大,综上所述,故D符合题意。
故选D。
4、D
【解析】
【详解】
由W=Fs可知,脚对球的力为20N,但不知道在该力的方向上球通过距离,球滚动15m的过程中有一段是沿力的方向的距离,同时还有一段是由于惯性而运动的距离,所以题中虽然知道力,但由于不知道沿力的方向的具体距离而无法计算功,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
5、B
【解析】
【详解】
A.对A进行受力分析,其受到了向左的拉力和向右的摩擦力,向左总拉力为8N,那么向右的摩擦力为8N,故A不符合题意;
B.拉力F的功率
故B符合题意;
C.若物体A匀速运动2s,拉力F做功为
故C不符合题意;
D.物体A受到的支持力和物体A对水平面的压力是两个物体间的作用力与反作用力,故是相互作用力,故D不符合题意。
故选B。
6、C
【解析】
【详解】
A.做功的多少由功率和时间共同决定,故A错误;
B.做功相同时,甲功率小些,由 得,甲做功用时一定比乙长,故B错误;
C.甲每秒做功300J,乙每秒做功350J,根据
可知,若
甲做功可能比乙做功多,故C正确;
D.功率表示物体做功的快慢,甲的功率小,甲做功一定比乙做功慢,故D错误。
故选C。
7、A
【解析】
【详解】
A.由小金的质量是50kg,小金的重力
小金完成一次引体向上克服重力所做的功
故A正确;
B.小金在这一分钟内引体向上做功的功率
故B错误;
C.机械能守恒的条件是只有动能和势能的相互转化,小金在做引体向上时,由于存在阻力,除了动能和势能之外还有其他能的转化,所以机械能不守恒,故C错误;
D.小金在上升过程中不是做匀速直线运动,所以小金受力不平衡,即小金受到杆子的拉力大小会改变,由于小金受到杆子的拉力与小金对杆子的拉力是一对相互作用力,由此可知,小金对杆子的作用力的大小会改变,故D错误。
故选A。
8、B
【解析】
【详解】
CD.由于物体对水平面的压力大小不变(等于物体的重力),各段的粗糙程度相同,所以物体运动时受到摩擦力的大小相同,即f1=f2,故CD错误;
AB.由图可知,在AO段物体在相同时间内运动的距离相同,说明物体做匀速直线运动,根据二力平衡条件可知拉力F1=f;在OC段物体在相同时间内运动的距离增大,说明物体做加速直线运动,则拉力F2>f=F1,因F2>F1,sAO=sOB,根据W=Fs可知拉力做的功:W1<W2,故A错误,B正确。
故选B。
9、D
【解析】
【详解】
A.乒乓球向上弹起,则重力势能变大,速度变小,则动能变小,动能转化为重力势能,故A不符合题意;
B.车沿斜面向上匀速行驶,则重力势能变大,速度不变,则动能不变,故B不符合题意;
C.斜向上抛出的小石子在上升的过程中,则则重力势能变大,速度变小,则动能变小,动能转化为重力势能,故C不符合题意;
D.水向下运动时,高度变低,所以重力势能减小,速度变大,则动能变大,就是重力势能转化为动能,故D符合题意。
故选D。
10、B
【解析】
【详解】
A.向上起跳过程中,质量不变,速度减小,小明的动能减小,故A错误;
BC.小明的重力为
G=mg=50kg×10N/kg=500N
小明跳一次克服重力做功
W=Gh=500N×0.06m=30J
小明在这一分钟做的总功
W总=80×W=80×30J=2400J
小明在这一分钟内跳绳的功率
故故B正确,C错误;
D.下落过程中小明的质量不变,高度降低,所以重力势能变小,故D错误。
故选B。
二、填空题
1、0 250 25
【详解】
[1]如果一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了一段距离,就说这个力对物体做了功。重力的方向是竖直向下的,而小车在水平方向上前进,小车没有在重力方向上移动距离,所以重力不做功,即重力做功为0。
[2]由题意可知,拉力,小车沿力的方向移动的距离,故拉力做的功
[3]由题意可知,小车在拉力的作用下,10s内前进了5m,即,故拉力做功的功率
2、12 8×105J 0.02kg
【详解】
[1]根据题意知道,在0~10s内汽车通过的路程s1=120m,故在0~10s内汽车的平均速度
[2]由图知道,10s后汽车做匀速直线运动,速度v=20m/s,由二力平衡条件知道,此时牵引力
F=f=4000N
故汽车的功率为
由于汽车的功率不变,所以在0-10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功
W=Pt=8×104W×10s=8×105J
[3] 由知道,需要燃烧的汽油质量
3、减小 自己
【详解】
[1] 跳伞员从高空匀速下落过程中,高度降低,重力势能减小,速度不变,故动能不变,故机械能减小。
[2] 跳伞员看到地面迎面而来,认为地面是运动的,因为相对于他自己而言,地面是运动的,且不断靠近,故跳伞运动员是以他自己为参照物。
4、先变大后变小 t1<t2<t3
【详解】
[1]因为接触面光滑,A、B、C、D在同一水平面上,说明机械能守恒,球经过AB时,先运动滑到低处,高度降低,重力势能转化为动能,速度增大,然后运动到高处,高度增大,动能转化为重力势能,速度减小,所以速度先变大后变小。
[2]因为接触面光滑,A、B、C、D在同一水平面上,说明机械能守恒,所以ABCD四点的速度相同,并且AB=BC=CD,而在AB内的平均速度比A点的速度大、在BC内的速度等于A点的速度、在CD内的平均速度小于A点的速度,由可知速度大的时间短,故
t1<t2<t3
5、30 3
【详解】
[1]由图乙可知,在2~4s内,拉力
由图丙可知,在2~4s内,物体做匀速运动,且
此时滑动摩擦力与拉力是一对平衡力,大小相等,所以
由速度公式可得,在2~4s内物体运动的距离
则在2~4s内物体克服摩擦力所做的功
[2]由图丙可知,在4~6s内,物体做减速运动,受到滑动摩擦力的作用,物体对接触面的压力大小和接触面的粗糙程度均未变,故滑动摩擦力的大小不变,则第5s时物体受到的摩擦力为3N。
6、远 橡皮筋伸长的长度 近 速度 相同
【详解】
[1][2]橡皮筋弹性势能的大小是通过子弹射出的距离来反映的。经验表明,橡皮筋拉得越长,同样的“子弹”射得越远,这说明橡皮筋的弹性势能与橡皮筋伸长的长度有关。
[3][4]当“子弹”射出时,“子弹”具有的动能是橡皮筋的弹性势能转化来的,橡皮筋被拉的长度相同,说明橡皮筋的弹性势能相同,转化成子弹的动能也相同。影响动能的因素是质量和速度,在动能相同时,“子弹”的质量越大,其运动的速度就越小,射出的距离较小。
[5]在此过程中,橡皮筋被拉的长度相同,弹力相同,所以橡皮筋对“子弹”做的功相同。
三、计算题
1、(1)1.03×105Pa;(2)6×108N;6×108N;(3)5.4×109W
【详解】
解:(1)舰载飞机对甲板的压力等于舰载飞机的重力,即
舰载飞机对甲板的压强
(2)航母总重力
航母漂浮在水面上,由漂浮条件可知,航母受到的浮力为
(3)航母在匀速行驶,根据二力平衡可得
牵引力的功率
答:(1)每架舰载飞机对甲板的压强为1.03×105Pa;
(2)航母的总重力为6×108N,受到的浮力为6×108N;
(3)航母行驶过程中牵引力的功率为5.4×109W。
2、(1)1.5m/s;(2)4800J,600W
【详解】
解:(1)由图像乙可以判断出物体A 做匀速直线运动,当 t=8s时,s=12m,物体的速度为
(2)由图像可知,8s 内物体通过的路程 12m,人对物体做的功
W=Fs=400N×12m=4800J
人对物体做功的功率
答:(1)物体运动速度 1.5m/s;
(2)8s内人做功4800焦耳,功率600W。
3、224 1.4×107J 6.25×104W 2050N
【详解】
(1)沉管隧道中汽车速度为
v1=90km/h=25m/s
则汽车完全通过沉管隧道需要的时间
(2)汽车所受阻力大小为
f=0.05G=0.05×5×104N=2500N
因为汽车做匀速直线运动,所以,汽车所受牵引力为
F=f=2500N
则汽车在沉管隧道中行驶时牵引力做的功
W1=Fs1=2500N×5600m=1.4×107J
由 知道,功率
(3)汽车在引桥上行驶时功率为
P=90kW=9×104W
由 知道,牵引力所做的功为
W牵=Pt=9×104W×45s=4.05×106J
重力做功为
W重=Gh=5×104N×40m=2×106J
阻力做功为
W2=W牵-W重=4.05×106J-2×106J=2.05×106J
汽车所受阻力大小为
答:(1)汽车完全通过沉管隧道需要224s;
(2)汽车在沉管隧道中行驶时牵引力所做的功1.4×107J;功率是6.25×104W;
(3)汽车在引桥上所受阻力大小为2050N。
4、(1);(2);(3)500N
【详解】
解:(1)因为重力的方向是竖直向下的,而物体没有向下运动,故重力没有对车做功,即做的功为0J。
(2)汽车发动机做的功为
(3)汽车通过的路为
汽车受到的牵引力的大小为
答:(1)重力做的功为0J;
(2)汽车发动机做的功为1.8×107J;
(3)汽车受到的牵引力为500N。