第十一章《功和机械能》单元综合测试
一、选择题(本大题共12小题)
1.2022年2月6日,中国女足时隔16年再夺亚洲杯冠军。如图是足球落地后又弹起的示意图。分析可知,足球( )
A.在B点时受力平衡
B.在A、D两点动能可能相等
C.在B点时,若所受力全部消失,足球将保持静止状态
D.在运动过程中,只存在动能和势能的相互转化
2.北京冬奥会女子冰壶循环赛中,中国女队以9∶6战胜卫冕冠军瑞典队迎得赛程首胜。如图所示是冰壶比赛的场景,下列关于这项运动的描述正确的是( )
A.冰壶在水平面上向前滑行的过程中,重力做了功
B.运动员用冰刷刷冰是为了减小摩擦
C.冰壶离手后继续向前滑行是因为受到了惯性的作用
D.冰壶对地的压力和地对冰壶的支持力是一对平衡力
3.在北京冬奥会的跳台滑雪比赛中(如图),运动员从陡坡下滑、加速、起跳,然后在落差100多米的山地上自由“飞翔”。针对从陡坡加速下滑的过程,下列说法正确的是( )
A.运动员的动能不变 B.运动员的重力势能不变
C.运动员的重力势能减小 D.运动员的动能转化为重力势能
4.第24届冬季奥运会在北京举行,如图所示为冬奥会的一些运动项目,关于这些项目中的情景,下列说法中正确的是( )
A.跳台滑雪运动员在空中下落的过程中,重力势能不变
B.冰壶运动员掷出去的冰壶能继续向前运动,是由于冰壶具有惯性
C.冰球在水平冰面滑动过程中,机械能保持不变
D.短道速滑运动员在转弯滑行的过程中,运动状态不变
5.如图所示,竖直放置的轻弹簧的底部与地面接触,距弹簧顶端A点上方一定高度处有一质量为m的小球。小球从O点由静止下落,先后经过A、B、C三个点,到达B点时小球重力与弹簧的弹力大小相等,C点是小球到达的最低点(不计空气阻力)。下列说法正确的是( )
A.到A点时,小球的动能最大
B.到B点时,小球的机械能最大
C.从A到B,小球的重力势能转化为小球的动能和弹簧的弹性势能
D.从C到A的过程中,小球的动能先减小后增大
6.荡秋千是孩子们非常喜欢的游戏活动(如图),图为荡秋千的示意图,A、C分别是荡到前后时的最高点,下列分析正确的是( )
A.架秋千时必须选择牢固的绳子,如果在B点绳子断了,小孩将竖直下落坠地而受伤
B.小孩从A点到B点,速度增大,惯性增大
C.小孩在B点受到重力和绳子的拉力,二力平衡
D.在C点如果一切外力全部消失,小孩将保持静止
7.弹簧测力计的一端固定,另一端通过细线钩住物块A。对长木板施加水平拉力F,使长木板向左做匀速运动,物块A保持静止时细线和测力计在同一水平线上,如图所示。在此过程中,下列判断中正确的是( )
A.物块A受到的摩擦力方向水平向左
B.测力计的示数等于A受到的摩擦力大小
C.拉力F的大小等于A受到的摩擦力大小
D.摩擦力对物块A做了功
8.苹果由静止开始下落,每隔0.1s记录一次苹果的位置,如图所示。关于苹果下落的过程,下列说法中正确的是( )
A.苹果的重力势能变大
B.苹果的动能转化为苹果的重力势能
C.相等的时间间隔内,苹果所受的重力做功增大
D.苹果所受的重力做功的功率不变
9.如图所示的摩天轮是武汉的一个地标建筑一“东湖之眼”,直径达49.9米,有28个座舱,游客可以通过它看到东湖的别样之美。若小明随座舱在竖直平面内匀速转动,则下列说法正确的是( )
A.以座椅为参照物,小明是运动的
B.从最高点转动到最低点的过程中, 小明的重力势能变大
C.从最高点转动到最低点的过程中,小明的动能变大
D.从最低点转动到最高点的过程中,小明的机械能变大
10.小明利用斜面分别进行了“探究阻力对物体运动的影响”(如图甲)和“探究动能大小与质量的关系”(如图乙)两个实验,下列说法错误的是( )
A.甲实验中小车滑行的距离不同,但小车刚开始下滑时具有的机械能相等
B.乙实验中小球的质量应该不同,但小球到达水平面时初始速度需要相同
C.甲、乙两个实验中,小车和小球到达水平面能继续运动是因为它们都具有惯性
D.甲、乙两个实验中,都可以用弹簧替代斜面让小车和小球速度相同完成探究实验
11.将皮球从O点水平抛出,球落地后又弹起,部分运动轨迹如图所示,下列说法正确的是( )
A.皮球经过同高度的A、B两点时动能相等
B.皮球在B点时动能可能大于C点时的动能
C.皮球第一次反弹后到达最高点P时速度可能为零
D.皮球在C点时的机械能可能小于在D点时的机械能
12.2022年冬奥会中,山西运动员苏翊鸣在大跳台男子单板滑雪项目中取得金牌。如图所示,是他在空中跃起时的情景,下列说法正确的是( )
A.他的单板底部是光滑的,目的是减小压力便于运动员滑得更快
B.他在空中跃起上升过程中,动能转化为重力势能
C.他能在空中跃起,是因为受到惯性的作用
D.他静止站在地面时,他对单板的压力和单板对他的支持力是一对平衡力
二、填空题(本大题共5小题)
13.3月28日,辽宁省第三批援鄂返辽医疗队队员乘坐的包机在沈阳桃仙国际机场受到“水门礼”迎接。“过水门”仪式是由两辆消防车在飞机两侧喷射水柱,形成一个“水门”,这项民航中高级别的礼仪寓意“接风洗尘”。从消防车喷水口喷出的水在上升的过程中,动能___________,重力势能___________(以上两空均选填“增大”、“减小”或“不变”)。
14.2021年4月29日,长征五号搭载空间站天和核心舱发射成功,标志着我国空间站时代已经到来。如图所示,天和核心舱沿椭圆轨道环绕地球运行,不受空气阻力,因此机械能守恒。
(1)长征五号搭载空间站天和核心舱升空过程中,以长征五号为参照物,天和核心仓的运动状态是___________的;
(2)天和核心舱沿椭圆轨道从近地点经远地点再回到近地点的过程中,天和核心舱的动能变化情况是___________。
15.用弹簧测力计水平拉着同一木块以不同速度在水平面上做匀速直线运动,木块运动的s-t图像如图所示。弹簧测力计示数分别为F1、F2,拉力的功率分别为P1、P2,则F1______F2,P1______P2(均选填“ >”“ =”或“ <”)。
16.小华推着小车,30s内在水平地面上匀速前进了30m,则小车的速度为______m/s。如果水平推力为20N,在此过程中小华对小车做功的功率为______W;若小车重100N,在此过程中重力对小车做功为______J。
17.如图甲所示,“蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处,从几十米高处跳下的一种极限运动。某运动员做蹦极运动,所受绳子拉力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示(将蹦极过程近似为在竖直方向的运动),根据图像可知,0~t0过程中速度大小的变化情况是_________(选填字母:A.一直变大 B.一直变小 C.先变大后变小 D.先变大后不变);重力大小为_________(选填字母:A.B.C.D.)。t0时刻小球处于状态_________(选填字母:A.平衡 B.非平衡)。
三、实验题(本大题共2小题)
18.如图(a)、(b)、(c)所示,小明研究“物体的重力势能与哪些因素有关”,他将A、B、C三个小球(质量关系为)先后从光滑轨道的某一高度开始滑下(高度关系为),当小球滑至轨道底端时,推动静止的同一滑块向前滑行一段距离s。
(1)实验中,小明通过比较滑块___________的大小判断小球重力势能的大小,据此可判断小球___________的重力势能最大;
(2)分析比较图(a)与(b)中的现象及相关条件可得出:___________;
(3)分析比较图(a)与(c)中的现象及相关条件可得出:___________。
19.小夏同学在体育活动中,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;
为此小夏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)。
实验数据如下表:
实验序号 铅球代号 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 0.25
③ C 200 1 0.2
④ D 200 1 0.2
(1)本实验中,采用的研究问题的方法是______和______法;
(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______和______(填实验序号),得到的结论是:当物质量相同时,高度越高,重力势能越______(选填“大”或“小”);
(4)比较①②,可以验证猜想______(选填“一”、“二”或“三”);
(5)比较③④,得到的结论是______;
(6)经进一步实验和分析,小夏大胆给出重力势能(Ep)的表达式“Ep=mgh”,并去办公室询问了老师,得以证实,小夏高兴不已,回到教室后,根据学过的知识又算出了各小球落到沙表面的动能,其中B球的动能为______J(忽略空气阻力,g=10N/kg)。
四、计算题(本大题共3小题)
20.一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动,其v-t图像如图所示,在第10s时汽车的速度达20m/s,通过的路程为160m。假设汽车在行驶过程中所受的阻力大小不变为4000N。
(1)若汽车的牵引力用F表示、速度用v表示,发动机的功率用P表示,请你推导出F、v与P之间的关系式P=Fv,并求出该汽车功率的大小。
(2)求在0~20s内汽车发动机所做的功。
21.(1)2022年1月11日,中国科学院官方网站正式发布2021年度科技创新亮点成果,“海斗一号”全海深自主遥控潜水器(如图所示)位列其中。2021年在无缆自主(AUV)模式下,“海斗一号”打破了多项无人潜水器的世界纪录,包括最大下潜深度达到了10908米,海底连续作业时间超过8小时,近海底航行距离超过了14公里。通过计算回答:(1)当“海斗一号”下潜到10000m的深度时受到海水的压强是多少帕?(海水的密度为1.03×103kg/m3,取g=10N/kg)
(2)随着国家发展改革委员会对《济南市城市轨道交通第二期建设规划(2020–2025年)》的批复,我市地铁建设步入快车道。在济南地铁建设某工地,起重机把体积为4m3的花岗岩石料匀速提升6m高。已知该花岗岩的密度为2.5×103kg/m3,取g=10N/kg,通过计算回答:
①这块花岗岩石料受到的重力是多少牛?
②起重机对花岗岩石料所做的功是多少焦?
22.2022年2月8日,在北京首钢滑雪大跳台举行的2022年冬奥会自由式滑雪女子大跳台决赛中,中国选手谷爱凌夺得冠军。大跳台长度约160m,谷爱凌滑完全长,用时约16s。若谷爱凌和滑雪板的总质量为60kg,两个滑雪板的总面积约为0.4m2。在进行下一跳时,用升降机把谷爱凌和滑雪板从大跳台底部匀速运送到50m高的大跳台顶部。g=10N/kg。求:
(1)谷爱凌滑完大跳台的平均速度多大?
(2)谷爱凌双脚踏滑雪板站在水平雪面上时,对雪面的压强多大?
(3)每次升降机对谷爱凌和滑雪板做多少功?
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.B
2.B
3.C
4.B
5.C
6.D
7.AB
8.C
9.D
10.D
11.B
12.B
13. 减小 增大
14. 静止 先减小后增大
15. = >
16. 1 20 0
17. C D B
18. 移动的距离 C 质量相同,小球的高度越大,小球的重力势能越大 小球的高度相同,质量越大,小球的重力势能越大
19. 控制变量法 转换 铅球陷入沙中的深度 ① ③ 大 一 当质量和下落高度相同时,重力势能与物体运动的路径无关 2
20.(1);(2)
21.(1)1.03×108Pa;(2)①1.0×105N;②6×105J
22.(1)10m/s;(2)1.5×103Pa;(3)3×104J
答案第1页,共2页
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