第11章 功和机械能 单元练习（含解析）

第11章 功和机械能 单元练习
一、单选题
1. 下列生活实例中，人对物体施加的力做功的有( )
A. 甲和乙 B. 甲和丁 C. 乙和丙 D. 丙和丁
2. 对于功的理解，下列说法正确的是( )
A. 作用在物体上的力越大，做功越多
B. 物体通过的距离越长，对物体做的功越多
C. 作用在物体上的力越大，在力的方向上移动距离越远，做功越多
D. 有力作用在物体上，这个力就一定对物体做功
3. 如图是上坡型避险车道，供刹车失灵的车辆驶离正线并安全减速。避险车道上铺有很多砂石，当失控车辆冲上避险车道( )
A. 动能增加
B. 重力势能减少
C. 机械能减少
D. 机械能不变
4. 甲乙两辆汽车功率相等，若它们在相等时间内匀速通过的路程之比是：，则( )
A. 牵引力之比为：
B. 牵引力之比为：
C. 做功之比为：
D. 做功之比为：
5. 如图，在“探究动能的大小与什么因素有关”实验中，下列说法正确的是( )
A. 斜面和水平面必须是光滑的
B. 小球静止在斜面上时没有能量
C. 木块被撞击后滑行得越远，说明小球的动能越大
D. 同一小球从不同高度滑下推动木块滑行的距离不同，说明动能与高度有关
6. 如图所示，两名运动员，甲比乙高，若他们举起相同质量的杠铃所用的时间相等，则( )
A. 甲做功较多，功率较大 B. 乙做功较多，功率较小
C. 甲做的功较多，甲、乙功率相等 D. 甲、乙做功相等，乙的功率大
7. 如图甲所示，小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧。从小球刚接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，小球的速度和弹簧的压缩量之间的关系如图乙所示，其中为曲线的最高点。不计空气阻力，弹簧在整个过程中始终发生弹性形变，则小球在压缩弹簧的过程中( )
A. 小球的动能不断减小 B. 小球的重力势能先减小后增大
C. 小球的机械能不断减小 D. 因为不计空气阻力所以小球的机械能不变
8. 为了更好的推进习总书记提出的“一带一路”发展战略，我国计划发射十八颗通信卫星，为沿线国家提供服务。如图所示，当卫星从近地点向远地点运动时，它的( )
A. 重力势能减小
B. 速度增大
C. 机械能增大
D. 动能转化为重力势能
9. 位于潮州韩江大桥桥头的腾瑞中心大厦，如图，高度为米，它是目前粤东第一高楼，是潮州韩东新城新的标志性建筑。周末，小丽想到大厦的楼顶拍摄潮州市区的全景，当她乘坐的电梯匀速上升时，下列描述正确的是( )
A. 动能减小，重力势能减小 B. 动能不变，重力势能减小
C. 动能不变，重力势能增大 D. 动能增大，重力势能不变
10. 如图所示，将同一物体分别沿光滑的斜面、以相同的速度从底部匀速拉到顶点，已知，施加的力分别为、，拉力做的功为、，拉力做功的功率分别为、，则它们的关系正确的是( )
A. ，， B. ，，
C. ，， D. ，，
11. 如图所示，水平台面由同种材料制成，粗糙程度均匀，在它上面放着质量为的木块，将木块用轻绳跨过定滑轮与质量为的钩码相连。木块在平行于台面的轻绳的拉力作用下做匀速直线运动，运动一段时间，钩码触地后立即静止，木块继续滑动一段距离停在台面上。绳重、轮与轴的摩擦均忽略不计，下列说法中正确的是取( )
A. 木块匀速运动的过程中，木块与钩码的机械能总量不变
B. 木块匀速运动的过程中，受到的滑动摩擦力是
C. 钩码触地后木块继续滑动的过程中，木块的动能越来越小
D. 钩码触地后木块继续滑动，拉力对物体做功
12. 一名游客蹦极时下落过程的图象忽略空气阻力，如图所示。已知时刻，弹性绳处于自然伸直状态：时刻，游客达到最低点。则下列说法正确的是( )
A. 在时间段内，人的动能一直在增大
B. 在 时间段内，弹性绳弹性势能逐渐增大
C. 在时间段内，重力不做功
D. 在时，弹性绳弹性势能最大
二、填空题
13. 如图所示，用弹簧测力计水平匀速拉动重为的木块，使它沿水平方向在内移动了，则在这个过程中木块受到的拉力与摩擦力是一对______，重力做功为______。
14. 一架飞机在同一高度上匀速飞行，喷洒农药。在此过程中，飞机的动能______，重力势能______，飞机的机械能______填“变大”“变小”“不变”
15. 体育课上，小明抛出甲篮球，运动轨迹如图所示；小华在相同高度以相同的速度竖直向上抛出质量相同的乙篮球。不考虑空气阻力，当篮球到达最高点时，甲篮球的重力势能______填“大于”、“等于”或“小于”，下同乙篮球的重力势能；当篮球下落至同一高度时，甲篮球的动能______乙篮球的动能，甲篮球的机械能______乙篮球的机械能。
16. 如图是皮球落地后弹跳过程中，每隔相等时间曝光一次所拍摄的照片。、是同一高度的两点，则点的机械能______点的机械能，点的动能______点的动能，点的重力势能______点的重力势能选填“大于”、“小于”或“等于”。
17. 阅读短文并回答问题：
如图所示，人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行。离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点，卫星在大气层外运行，不受空气阻力，只有动能和势能的转化。请回答：
卫星运行过程中______守恒。
当卫星运动到远地点时，______最大，______最小选填“势能”或“动能”。
当卫星从近地点向远地点运动时，它的势能______、动能______，速度______选填“增大”或“减小”。
18. 交通事故中，造成安全隐患的因素有汽车的“超载”和“超速”，请你谈谈其中的原因。______
三、实验探究题
19. 如图所示是某同学“探究物体动能大小与哪些因素有关”的实验装置示意图。
要探究动能与物体的质量是否有关时，要保持______相同，就是要小钢球从静止开始从______高度滚下选填“相同”或“不同”。
在探究动能与物体的速度是否有关时，要保持______不变，让小球从______的高度滚下选填“相同”或“不同”。
实验中通过比较______，来比较小钢球具有动能的大小，这种物理研究的方法是转换法。
20. 如图甲所示，是探究小球的重力势能大小与哪些因素有关的实验装置。其中是四分之一光滑图弧轨道，是粗糙的水平面，木块初始静止在点，让小球从距水平面高处由静止释放。小球刚好能沿着过点的切线方向进入圆弧轨道，然后与木块发生碰撞，木块运动一段距离后最终停下来。小球可认为是光滑的。如图乙所示。是实验过程中的三个步骤，其中小球质量，小球由静止释放的位置距水平面的高度。
小球由静止释放到即将与木块碰撞的过程中，小球的重力势能转化为小球的______。
通过观察______来比较小球的重力势能的大小。
步骤一、步骤二中让不同小球从距水平面相同高度处由静止释放的目的是______。这样是为了探究小球的重力势能大小与______关系。
四、计算题
21. 青少年要健康地成长，需要有一个科学、适度地体育锻炼的习惯，如图是同学们在体育课上做仰卧起坐。小明做仰卧起坐，他坐起一次上半身重心上升，用时，假设他上半身的质量为，取。
求：小明上半身上升一次克服重力做的功；
小明上半身上升一次克服重力做功的功率。
22. 无人机已被广泛运用在民用领域，发挥了重大作用。如图，一无人机下方悬挂着重力为牛的摄像机，在秒内沿竖直方向匀速上升了米，求：
无人机对摄像机所做的功；
无人机对摄像机做的功率。
23. 高速公路已广泛应用收费系统，这种系统是对过往车辆无需停车即能实现收费的电子系统。现有一辆总质量为的汽车以某一速度驶入通道，汽车在如图所示位置开始减速行驶，经后运动至收费岛图中阴影区域左侧边界，然后以的速度匀速通过收费岛，其中减速过程中汽车行驶的路程为，匀速行驶过程中的路程为。不计车长，匀速行驶时所受的阻力为车重的倍。求：
汽车减速行驶过程中的平均速度；
汽车匀速行驶过程中牵引力的大小；
汽车匀速通过收费岛的过程中牵引力做功的功率。
五、综合题
24. 如图所示，在竖直平面内用轻质细线悬挂一个小球，将小球拉至点，使细线处于拉直状态，若不计摩擦和空气阻力，然后让小球以初速度从点开始运动，当小球刚好摆到与点等高的点时：
从能量转化的角度分析小球在点时速度的大小。
若小球摆到点时细线恰好断了，请分析小球将沿着图示哪个方向的轨迹运动？
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：
甲、箱子在推力的作用下向前运动了一段距离，有力作用在箱子上，箱子在力的方向上通过了距离，所以做了功；
乙、提着小桶在水平路上前行，人给小桶一个向上的力，小桶向上没有移动距离，人对小桶没有做功；
丙、用尽全力搬石头，但未搬动，有力作用在物体上，但没有移动距离，所以不做功；
丁、物体在绳子的作用下沿力的方向升高一段距离，力对物体做了功；
综上分析，甲和丁实例中，人对物体施加的力做了功。
故选：。
2.【答案】
【解析】解：、根据可知，力做功的多少与作用在物体上力的大小和物体在该力的方向上通过的距离有关，所以，作用在物体上的力越大或者物体通过的距离越大，做的功都不一定多，故AB错误；
C、根据可知，作用在物体上的力越大，在力的方向上移动距离越远，做功越多，故C正确；
D、有力作用在物体上，如果物体没有在该力的方向上通过距离，这个力就对物体不做功，故D错误。
故选：。
3.【答案】
【解析】解：失控车辆冲上避险车道时，其质量不变，速度减小，则动能减少；同时其高度增大，重力势能增大；由于避险车道上铺有很多砂石，摩擦力较大，失控车辆要克服摩擦做功，有一部分动能会转化为内能，因此机械能减少。
故选：。
4.【答案】
【解析】解：、由题意可知，两辆行驶汽车的功率相同，行驶的时间相等，通过的路程之比：：，
由的变形式可知，两辆汽车做的功相等，即：：，故CD错误；
、由可得，两辆汽车的牵引力之比：
，故A错误、B正确。
故选：。
5.【答案】
【解析】解：、若是水平面光滑，则木块被撞击后会做匀速直线运动，无法根据木块移动的距离判定小球动能的大小，故A错误；
B、小球静止在斜面上时有一定的高度，具有重力势能，故B错误；
C、根据转换法可知，木块被撞击后滑行得越远，说明小球的动能越大，故C正确；
D、同一小球从不同高度滑下，小球到达水平面时的速度不同，推动木块滑行的距离不同，说明动能与速度有关，故D错误。
故选：。
6.【答案】
【解析】解：两人举起的杠铃质量相同，则杠铃重相同，
甲比乙高，则举起的高度：，
由可知，举起杠铃做的功：，
因为举起杠铃用的时间相同，
所以根据知，做功的功率：。
综上分析可知：选项A正确，BCD错误。
故选：。
7.【答案】
【解析】解：
A、根据图像可知，小球的速度先变大后变小，由于小球的质量不变，所以动能先变大后变小，故A错误；
B、小球在下落过程中，质量不变，高度变小，重力势能变小，故B错误；
、小球接触弹簧后，小球的一部分机械能转化为弹簧的弹性势能，所以小球的机械能不断减少，故C正确，D错误。
故选：。
8.【答案】
【解析】解：卫星从近地点向远地点运动过程中，速度变小，高度变大，则动能变小，重力势能变大，动能转化为重力势能；在太空中卫星运动时不受阻力的作用，所以此过程中机械能守恒，故D正确，ABC错误。
故选：。
9.【答案】
【解析】解：当电梯匀速上升时，她的质量不变，速度不变，故动能不变，同时高度升高，故重力势能增大。
故选：。
10.【答案】
【解析】解：
由图知，斜面的倾斜角度小于斜面，且分别拉动同一物体，所以物体沿运动时拉力较小，即：；
斜面光滑说明摩擦力为，即使用光滑的斜面没有做额外功，所以拉力在两斜面上做功都等于克服物体重力做的功，由可知，拉力做的功相同，即：；
从底部匀速拉到顶点物体的速度相同，且，根据公式可知，物体沿运动时拉力的功率较小，即。
故选：。
11.【答案】
【解析】解：、木块在水平台上匀速运动的过程中，动能不变，重力势能不变，但钩码的重力势能变小，木块与钩码的机械能总量变小，故A错误；
B、在钩码的拉力作用下，木块沿桌面做匀速运动，此时木块受平衡力，水平方向的拉力与摩擦力是一对平衡力，大小相等，则，故B错误；
C、钩码触地后木块继续滑动的过程中，木块的速度越来越小，所以木块的动能越来越小，故C正确；
D、钩码触地后木块继续滑动的过程中，钩码不再拉动木块，对木块没有拉力的作用，拉力不再做功，故D错误。
故选：。
12.【答案】
【解析】解：
A、由题意可知，在时游客的速度达到最大值，时间段内，游客向下运动速度变小，所以动能变小；故A错误；
B、在时间段内，弹性绳的伸长量变大，则弹性绳的弹性势能变大；故B正确；
C、在时间段内，游客是向下运动的，在重力的方向上通过了距离，所以重力做了功；故C错误；
D、在时，游客的速度为，此时游客到达最低点，此时弹性绳的伸长量是最大的，弹性势能最大；故D错误。
故选：。
13.【答案】平衡力
【解析】解：
因为木块匀速运动，处于平衡状态，所以木块受到的拉力和摩擦力是一对平衡力；
重力的方向竖直向下，物体水平运动，物体在重力的方向上没有移动距离，重力不做功，即做功为。
故答案为：平衡力；。
14.【答案】变小 变小 变小
【解析】解：飞机在喷洒农药的过程中，在空中某一高度匀速飞行，飞机的质量减小，速度不变，动能变小；高度不变，飞机的重力势能变小；飞机在喷洒农药时，没有发生弹性形变，不具有弹性势能，所以机械能动能重力势能，机械能变小。
故答案为：变小；变小；变小；
15.【答案】小于 等于 等于
【解析】解：不考虑空气阻力，当篮球到达最高点时，甲乙的机械能相等，由于乙篮球在最高点的动能为，甲篮球在最高点有水平速度，动能不为，即乙的动能小于甲，所以甲篮球的重力势能小于乙篮球的重力势能。
不考虑空气阻力，当篮球下落至同一高度时，两个篮球的机械能相等，重力势能相等，所以甲篮球的动能等于乙篮球的动能。
故答案为：小于；等于；等于。
16.【答案】大于 大于 等于
【解析】解：由图可知，皮球落地后，每次弹起的高度都会降低，说明此过程中机械能不守恒，由于摩擦力做功使皮球的机械能减小，则皮球在、、三点的机械能分别用、、表示，则有；
A、是同一高度的两点，重力势能的大小跟物体的质量和所处的高度有关，皮球在、两点时质量相等、高度相同，则具有的重力势能相同；
又因为机械能是指物体的动能和势能的总和，点的机械能大于点的机械能，点的势能等于点的势能，所以皮球在点的动能大于在点的动能。
故答案为：大于；大于；等于。
17.【答案】机械能 重力势能 动能 增大 减小 减小
【解析】解：卫星在大气层外运动，不受空气阻力作用，只有动能和势能的转化，因此卫星运行过程中机械能守恒。
卫星运动到远地点时，距离最远，速度最小，所以势能最大，动能最小。
当卫星从近地点向远地点运动过程中，卫星的高度增大，重力势能增大，速度减小，动能减小，速度减小。
故答案为：机械能。势能；动能。增大；减小；减小。
18.【答案】在车轮一定即受力面积一定时，超载会增大压力，从而增大对地面的压强，造成损毁路面；超载和超速会增大车辆质量和速度，使汽车动能增大，刹车时车不容易停下来，从而造成交通事故
【解析】解：在车轮一定即受力面积一定时，超载会增大压力，从而增大对地面的压强，造成损毁路面；
超载和超速会增大车辆质量和速度，使汽车惯性和动能增大，刹车时车不容易停下来，从而造成交通事故。
故答案为：在车轮一定即受力面积一定时，超载会增大压力，从而增大对地面的压强，造成损毁路面；超载和超速会增大车辆质量和速度，使汽车惯性和动能增大，刹车时车不容易停下来，从而造成交通事故。
19.【答案】速度 相同 质量 不同 木块移动的距离
【解析】解：若要探究动能的大小与质量的关系，需控制小球的速度相同，质量不同。所以应选质量不相同的两个小球，使两球在斜面的相同高度滚下来；
若要探究动能的大小与速度的关系，需控制小球的质量相同，速度不同。所以应选质量相同的两个小球，使两球在斜面的不同高度滚下来；
实验中通过比较木块被撞击移动的距离来反映钢球动能的大小，采用的是转换法。
故答案为：速度；相同；质量；不同；木块移动的距离。
20.【答案】动能 木块被小球推动的距离 使小球到达水平面的速度相同 质量
【解析】解：小球由静止释放到即将与木块碰撞的过程中，小球的重力势能转化为小球的动能；
该实验通过木块移动的距离大小反映小球重力势能的大小，利用了转换法。
比较步骤一、步骤二可以看出小球释放的高度相同，目的是使小球到达水平面的速度相同，小球的质量不同，木块移动的距离不同，所以这两次实验是探究小球的重力势能大小与小球质量的关系。
故答案为：动能；木块被小球推动的距离；使小球到达水平面的速度相同；质量。
21.【答案】解：已知小明上半身的质量为，则重力为：，
则小明上半身上升一次克服重力做的功为：；
小明上半身上升一次克服重力做功的功率为：。
答：小明上半身上升一次克服重力做的功为；
小明上半身上升一次克服重力做功的功率为。
22.【答案】解：摄像机随无人机一起匀速上升，则摄像机受力平衡，
所以无人机对摄像机的拉力：，
则无人机对摄像机所做的功为：
；
无人机对摄像机做的功率为：
。
答：无人机对摄像机所做的功为；
无人机对摄像机做的功率为。
23.【答案】解：汽车减速行驶过程中的平均速度，
汽车受到的重力：，
匀速行驶时的牵引力：，
牵引力做功的功率：。
答：汽车减速行驶过程中的平均速度为；
汽车匀速行驶过程中牵引力的大小为；
汽车匀速通过收费岛的过程中牵引力做功的功率。
24.【答案】解：
不计空气阻力，小球在运动的过程中，机械能守恒，小球刚好摆到与点等高的点时，机械能守恒，重力势能相等，动能也必定相等，故速度大小与点相等；
小球将沿轨迹运动。因为小球摆到点时，细线恰好断了，小球由于惯性将沿原来方向继续运动，同时，小球只受重力作用，在竖直向下的非平衡力作用下，小球必然要做曲线运动而下落，故路线是。
故答案为：小球在点时速度大小为；。