人教版物理八年级下册课课练：第11章　功和机械能 单元综合练习（含答案）

第十一章　时间:40分钟　分值:100分]
一、选择题(每题3分,共30分)
1.下列有关力做功的说法中正确的是 (　　)
A.挂钩上的衣服静止时,拉力对衣服做了功
B.用力将米袋从地面上提起来,提力对米袋做了功
C.在水平桌面上将茶杯推到一边,支持力对茶杯做了功
D.推出去的铅球在空中运动,推力对铅球做了功
2.将一本物理课本从地上捡起放到课桌上,所做的功大约是 (　　)
A.0.3 J B.3 J C.30 J D.300 J
3.如图图所示,一物块从光滑斜面上的A点由静止滑下,B点为斜面AC的中点。设物块在AB段重力做的功为W1,重力做功的功率为P1;在BC段重力做的功为W2,重力做功的功率为P2。则下列关于W1和W2、P1和P2的大小关系正确的是 (　　)
A.W1>W2,P1>P2 B.W1=W2,P1=P2
C.W1=W2,P14.如图图所示,一个质量为45 kg的人,在10 s内连续向上跳了5级台阶,已知每级台阶的高度为0.2 m,则此人在这段时间内做功的功率是(g取10 N/kg)(　　)
A.450 W B.45 W C.5 W D.4500 W
5.在一次体育课上,甲、乙两名同学进行爬竿比赛,甲从某一位置匀速爬到竿顶用时9 s,乙从同一位置匀速爬到竿顶用时10 s。若甲、乙两名同学的质量之比是5∶6,则他们爬竿的功率之比是 (　　)
A.4∶3 B.3∶4 C.27∶25 D.25∶27
6.如图图甲所示,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,0~6 s内拉力随时间变化的规律如图图图乙所示,速度随时间变化的规律如图图图丙所示,则在2~4 s内,物体克服摩擦力所做的功和功率分别为 (　　)
A.10 J　5 W B.30 J　15 W C.50 J　10 W D.80 J　20 W
7.如图图所示,将甲、乙两个质量不同的小球从相同高度由静止释放,甲球下落过程中经过P、Q两点,忽略空气阻力,下列说法中正确的是 (　　)
A.着地瞬间,两球的动能相等
B.甲球在P点和Q点的机械能相等
C.释放瞬间,两球的重力势能相等
D.从释放到着地,两球所受重力做的功相等
8.如图图所示,在一个罐子的盖和底各开两个小洞。将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中,橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定,做好后将它从不太陡的斜面滚到水平面。下列说法正确的是 (　　)
A.罐子从斜面滚下,重力势能只转化为动能
B.罐子从斜面滚下的过程中,只有动能和弹性势能的相互转化
C.因为能量之间可以相互转化,所以罐子滚下后可能再次滚上斜面
D.如图图果水平面是光滑的,则罐子会一直滚动下去
9.如图图所示,A、B两球的质量相等,A球用不可伸长的轻绳系于O点,B球用轻弹簧系于O'点,O与O'点在同一水平面上。分别将A、B两球拉到与悬点等高处,细绳和轻弹簧均处于水平位置,弹簧处于自然状态,将两球分别由静止开始释放,当两球第一次达到各自悬点的正下方时,两球仍处在同一水平面上,则两球各自第一次到达悬点正下方时(不计空气阻力) (　　)
A.A球的速度较大 B.B球的动能较大
C.两球的动能相等 D.两球的机械能相等
10.如图图所示,过山车是一项惊险刺激的游戏项目,关于过山车的机械能下列说法正确的是 (　　)
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
二、填空题(每空2分,共28分)
11.在水平地面上,用50 N的水平拉力拉着重为100 N的小车,使小车沿水平方向前进3 m,所用的时间是5 s,则拉力所做的功为　　　　J,重力所做的功为　　　　J,拉力做功的功率为_________W。
12.攀岩是一项挑战自然、超越自我的极限运动。一名攀岩者重为520 N,背着质量为8 kg的背包,用时40 min登上高为9 m的峭壁,在此过程中,攀岩者对背包做功　　　　　J;他做的总功的平均功率是　　　　　W。(g取10 N/kg)
13.高空抛物是一种非常危险的不文明行为。质量为50 g的鸡蛋从90 m的楼顶自由下落,这一过程中,重力对鸡蛋做的功为　　　　J,鸡蛋的动能增加了　　　　J,相当于质量为1 kg的石块从　　　　m高处自由下落到地面产生的动能,足以致人重伤甚至死亡。(g取10 N/kg,不计空气阻力)
14.2021年3月13日10时19分,我国在酒泉卫星发射中心用“长征四号丙”运载火箭,成功将“遥感三十一号”04组卫星发射升空,卫星进入预定轨道。火箭在加速升空过程中,动能　　　　,重力势能　　　　。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
15.如图图所示,弹簧一端与小车相连,另一端固定在木板上,将弹簧由自由伸长的位置A压缩到位置B,松手后,小车由位置B开始运动,至位置C时,速度为零。由B至C的运动过程中,弹性势能的变化情况是　　　　　　　　　　(选填“减小”“先减小后增大”或“先增大后减小”),小车运动速度最大的位置在　　　　　　　　(选填“A点”“AB间的一点”或“AC间的一点”)。(水平方向不受其他阻力)
16.如图图所示,AOB是光滑轨道,A点的高度H大于B点的高度h,让小球从A点由静止开始自由滑下,沿轨道AOB到达B点后离开(不计空气阻力)。则小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是　　　　,小球到达运动轨迹最高点时　　　　(选填“有”或“没有”)动能。
三、实验探究题(共28分)
17.(10分)如图图所示是探究“物体动能大小跟哪些因素有关”的实验过程。
(1)本实验要判断小球的动能大小需要比较　　　　　　　　　　　　。
(2)要探究小球动能大小与速度的关系,应选择　　　　两图来进行比较,得出的结论是:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。通过实验发现,分别将小球的质量和下滑的高度增加一倍,其中高度增加一倍时木块滑行的距离增加更大,由此得出　　　　对动能影响更大。
(3)实验中小球在斜面上滚下的时间很短,不利于观察和比较小球的运动情况,在不改变小球在斜面上位置的情况下,为了延长小球在斜面上滚下的时间,可采用的方法是　　　　　　　　　　　　　　。
18.(6分)为了探究“重力势能的大小与哪些因素有关”,小明找到A、B、C三个体积相同的小球,让小球从高处自由落下,通过观察小球砸入沙中的深浅程度来比较重力势能的大小。其中mA=mB>mC,三次实验如图图所示。
(1)为了探究重力势能的大小与质量的关系,他应选择图甲和图　　　　进行对比实验。
(2)为了探究重力势能的大小与高度的关系,他应选择图甲和图　　　　进行对比实验。
(3)本次实验用到了多种物理研究方法,请你写出其中任意一种方法:　。
19.(12分)在探究“弹簧的弹性势能的大小与哪些因素有关”时,小明提出了如图图下猜想:
猜想一:弹簧的弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关。
猜想二:弹簧的弹性势能的大小与弹簧的材料有关。
为此,小明选用材料不同的两根弹簧A和B(长度和粗细相同)、小球、木块和一把长刻度尺,设计了如图图所示的实验装置进行探究。实验中,木块的起始位置相同,最后得出的实验数据记录如图图下表:
实验序号 使用的弹簧 被压缩后弹簧的长度/cm 木块移动的距离
1 弹簧A 5 s1
2 弹簧A 8 s2
3 弹簧B 5 s3
4 弹簧B 8 s4
(1)请将探究猜想一的方案补充完整。
①将弹簧A、小球、木块按图示方式安装好;
②压缩弹簧,使其长度为5 cm,放手后,小球被弹出,推动木块移动了一段距离s1;
③压缩弹簧,使其长度为　　　cm,放手后,小球被弹出,推动木块移动了一段距离　　　;
④比较分析实验数据　　　　　　,得出结论。
(2)弹簧将小球弹开的过程是弹簧的弹性势能转化为小球的　　　　能的过程。
(3)为了探究猜想二,可选用实验序号2和实验序号　　　　的实验数据进行比较分析。若　　　　,说明弹簧的弹性势能的大小与弹簧的材料有关。
四、计算题(共14分)
20.(6分)近年来,房车自驾游渐渐成为旅游的新趋势。这种旅游方式能让游客真正地回归自然、亲近自然,在旅途中享受自由。我国制造的某“长城”房车(如图图所示)的总质量为3×103 kg,在一段平直公路上匀速行驶了56 km,用时0.5 h,受到的阻力为车重的0.1。(g取10 N/kg)
(1)求该房车牵引力所做的功。
(2)若将该房车改装成并联混合动力型,由汽油发动机与电动机同时提供动力,其功率分别为40 kW和60 kW,该房车以72 km/h的速度匀速行驶,求此时该房车的牵引力。
21.(8分)质量为3 kg的清洁机器人(如图图甲所示)在水平地面上匀速运动时,所受水平推力与速度的关系如图图图乙所示,g取10 N/kg。在150 N的水平推力作用下,该机器人在水平地面上匀速直线运动10 s的过程中,问:
(1)所受的阻力大小为多大
(2)推力所做的功是多少 此时推力做功的功率是多少
(3)当该机器人在水平地面上以0.6 m/s的速度匀速直线运动时水平推力做功的功率是多少
参考答案
1.B　 挂钩上的衣服静止时,衣服受到了拉力的作用,但没有沿拉力的方向移动距离,不满足做功的两个必要因素,A错误;把米袋从地面上提起来,有力,且在力的方向上移动了距离,所以提力对米袋做了功,B正确;在水平桌面上将茶杯推到一边,物体没有沿力的方向移动距离,不满足做功的两个必要因素,C错误;空中运动的铅球已经不受推力的作用,虽然移动了距离,但是推力不做功,D错误。
2. B　3.C
4.B　 在向上跳的过程中,人要克服自身的重力做功,此时有W=Gh=mgh=45 kg×10 N/kg×5×0.2 m=450 J,根据功率的计算公式,得P===45 W。
5.D　 两人都从同一位置爬到竿顶,所以上升的高度相等,根据W=Gh得,两人做功之比W甲∶W乙=G甲∶G乙=m甲∶m乙=5∶6;根据P=得,P甲∶P乙=×=×=25∶27。
6.B　 由图乙可知,在2~4 s内,拉力F=3 N,由图丙可知,在2~4 s内,物体做匀速直线运动,v=5.0 m/s,此时摩擦力与拉力是一对平衡力,大小相等,f=F=3 N,由v=可得,物体运动的距离:s=vt=5.0 m/s×2 s=10 m,物体克服摩擦力所做的功:W=fs=3 N×10 m=30 J;功率:P=Fv=3 N×5.0 m/s=15 W。
7.B　
8.C　 罐子从不太陡的斜面上滚下,罐子的高度减小,重力势能减小,速度变大,动能变大,同时橡皮筋发生弹性形变,弹性势能变大,在运动过程中,由于存在摩擦力,一部分机械能会被消耗,即重力势能转化为动能、弹性势能、其他形式能,故A、B错误;罐子滚下后,由于橡皮筋具有弹性势能,橡皮筋的弹性势能会转化为罐子的动能,使罐子后退,所以罐子可能滚上斜面,C正确;水平面光滑,罐子在水平面上滚动时,罐子的动能会转化为橡皮筋的弹性势能,所以不会一直滚下去,D错误。
9.A　 两个小球的质量相等,且开始时处于同一高度,因此它们具有的重力势能相等,也就是机械能相等。当A球摆动到最低点时,不计空气阻力,它的重力势能全部转化为动能,即动能等于原来的重力势能;当B球到达最低点时,小球的重力势能转化为小球的动能和弹簧的弹性势能,即B球的动能小于它原来的重力势能,因此两球各自第一次到达悬点正下方时,A球的动能较大,速度较大,A正确,B、C错误;A球的机械能守恒,而B球的机械能部分转化为弹簧的弹性势能,因此两球各自第一次到达悬点正下方时的机械能不相等,D错误。
10.B　 刚开始过山车匀速被拉升时,质量不变,速度不变,高度增加,动能不变,重力势能变大,而机械能等于动能与重力势能之和,所以机械能变大,A错误;过山车向下俯冲时,质量不变,高度降低,速度变大,所以重力势能变小,动能变大,重力势能转化为动能,B正确;通过环形轨道最高点时,高度最大,重力势能最大,但此时其在水平方向上速度不为零,此时动能不为零,C错误;过山车在运行过程中需要克服空气阻力和摩擦阻力做功,会有一部分机械能转化为其他形式的能,所以机械能变小,即机械能不守恒,D错误。
11.150　0　30
12.720　2.25
背包受到的重力:G=mg=8 kg×10 N/kg=80 N,对背包做的功:W=Gh=80 N×9 m=720 J。他做的总功:W总=(G人+G)h=(520 N+80 N)×9 m=5400 J,他做功的平均功率:P===2.25 W。
13.45　45　4.5
鸡蛋的质量m1=50 g=0.05 kg,
则鸡蛋从楼顶落下时,重力对鸡蛋做的功:
W1=m1 gh1=0.05×10 N/kg×90 m=45 J。
鸡蛋自由下落,重力对鸡蛋做的功全部转化为它的动能,鸡蛋增加的动能:ΔE=W1=45 J;
由W=mgh可得,石块所处的高度:
h2===4.5 m。
14.变大　变大　15.先减小后增大　A点　
16.c　有
17.(1)木块移动的距离
(2)乙、丙　在质量相同时,速度越大,动能越大　速度
(3)减小斜面的倾角
18.(1)丙　(2)乙　(3)控制变量法(或转换法)
19.(1)③8　s2　④s1和s2　(2)动　(3)4　s2≠s4
20.(1)房车的重力:
G=mg=3×103 kg×10 N/kg=3×104 N,
在一段平直公路上匀速行驶时,房车受力平衡,牵引力等于阻力,
则F牵=f=0.1G=0.1×3×104 N=3×103 N,
该房车牵引力所做的功:
W=F牵s=3×103 N×56×103 m=1.68×108 J。
(2)此时的总功率:P=40 kW+60 kW=100 kW=105 W,
房车此时的速度:v'=72 km/h=20 m/s,
根据P===Fv可知此时该房车的牵引力:F牵'===5000 N。
21.(1)机器人在水平地面上做匀速直线运动,处于平衡状态,受到的推力和阻力是平衡力,所以,机器人所受的阻力:f=F=150 N。
(2)由图象可知,在150 N的水平推力作用下,机器人运动的速度:v=0.5 m/s,
移动的路程:s=vt=0.5 m/s×10 s=5 m,
推力做的功:W=Fs=150 N×5 m=750 J;
推力做功的功率:P===75 W。
(3)由图象可知,该机器人在水平地面上以0.6 m/s的速度匀速直线运动时的推力为F'=300 N,由P===Fv可得,水平推力做功的功率:P'=F'v'=300 N×0.6 m/s=180 W。