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人教版八年级物理下册第十一章功和机械能单元测试（含答案）
一、填空题
1．（2022八下·锦州期末）某国产品牌电动汽车备受人们青睐。该车及乘客总质量为1.8t。在平直公路上以60km/h的速度匀速行驶时，所受的阻力是车总重的0.1倍。此时汽车的功率为 kW，行驶10min牵引力做的功为 J，重力做的功为 J。
【答案】30；1.8×107；0
【知识点】功率计算公式的应用；功的计算及应用
【解析】【解答】车及乘客总质量为1.8t=1800kg
所受的阻力是车总重的0.1倍，所以阻力f=0.1G车=0.1m车g=0.1×1800kg×10N/kg=1800N
汽车做匀速直线运动时，受到的牵引力和阻力是平衡力，由二力平衡条件得到牵引力F=f=1800N
汽车的速度
根据
得到此时车的功率
行驶10min牵引力做的功W=Pt=30000W×10×60s=1.8×107J
汽车是在水平路面上行驶，在重力的方向上没有移动距离，所以重力做功为零。
【分析】根据质量计算重力，结合摩擦力和重力关系，计算摩擦力；利用力和速度的乘积计算功率大小；物体受力但没有移动距离，力没有做功。
2．（2022八下·沈河期末）如图所示，跳水运动员把跳板压弯，说明力可以改变物体的 ；跳板被压弯，它的弹性势能 （填“变大”、“不变”或“变小”）。
【答案】形状；变大
【知识点】势能大小的比较；力的作用效果
【解析】【解答】跳水运动员，起跳时将跳板压弯，跳板的形状发生改变，说明力可以改变物体的形状。
跳板被压弯，发生了弹性形变，形变程度变大，所以弹性势能变大。
【分析】力可以改变物体的形状；物体的形变程度越大，弹性势能越大。
3．（2022八下·沈河期末）如图所示，一座天桥隐藏在雾中不知通向何方。小亮从地面往桥上跑，他的重力势能 变大，他的动能 变小。（以上两空均填“可能”或“一定”）
【答案】一定；可能
【知识点】动能的影响因素；势能的影响因素
【解析】【解答】小亮从地面往桥上跑，他的质量不变，高度变大，重力势能一定变大。
质量不变，由于不知道速度的大小，所以无法判定动能的大小变化，所以动能可能变大、可能变小、也可能不变。
【分析】质量一定时，高度越大， 重力势能越大，速度越大，动能越大。
4．（2022八下·成都期末）排球是成都中考体考三选一考试项目，在练习时小明用力将排球竖直垫起，说明力可以改变物体的 ，排球在竖直上升过程中，其重力势能 。
【答案】运动状态；增大
【知识点】势能大小的比较；物体运动状态的变化
【解析】【解答】小明用力将排球竖直垫起，排球受力竖直向上运动，这说明力可以改变物体的运动状态。
排球在竖直上升过程中，其质量不变，高度变大，重力势能增加。
【分析】力可以改变物体的运动状态；质量一定时，高度变大，重力势能变大。
5．（2022八下·屯昌期末）小强用100N的水平推力推着重力为300N的小车，30s内在水平地面上匀速前进了15m，在此过程中小强对小车做的功为 J，重力做的功是 J，小强做功的功率为 W。
【答案】1500；0；50
【知识点】功率的计算；是否做功的判断；功的计算及应用
【解析】【解答】根据W=Fs知道小强对小车做的功是W=Fs=100N×15m=1500J
因为重力的方向竖直向下，物体没有在竖直方向上通过距离，所以重力对物体没有做功，重力做功为0J；小强对小车做功的功率是
【分析】根据力和距离的乘积，计算做功多少；功和时间的比值， 计算功率。
6．（2022八下·成都期末）图甲所示，超超在平地上用水平向右的力推木箱，推力随时间变化的图像如图乙所示，木箱速度随时间变化的图像如图丙所示，3s~6s内木箱所受摩擦力大小为 N，9s~12s内推力做功的功率大小为 W。
【答案】6；6
【知识点】功率计算公式的应用；力与图象的结合
【解析】【解答】由图丙所示，9s~12s内木箱做匀速直线，此时推力与木箱所受摩擦力是一对平衡力。由图乙知，9s~12s内木箱所受推力6N，所以木箱所受摩擦力大小为6N。3s~6s内木箱做加速运动，压力和接触面的粗糙程度不变，所受摩擦力大小不变，3s~6s内木箱所受摩擦力是6N。
9s~12s内木箱的速度为1m/s，推力做功的功率大小为
【分析】匀速直线运动时，物体受到平衡力，二力平衡时，摩擦力等于推力；根据力和速度的乘积，计算功率大小。
二、单选题
7．（2022八下·沈河期末）如图所示，运动员在进行撑杆跳高。下列有关说法中正确的是（ ）
A．图中撑杆发生了塑性形变
B．在撑杆形变最大的时候，运动员的弹性势能最大
C．撑杆对运动员也施加了力，改变了运动员的运动状态
D．脱离撑杆后，人在上升跃向横杆时，如果所受外力全部消失，人将处于静止状态
【答案】C
【知识点】势能的影响因素；物体运动状态的变化
【解析】【解答】A．杆所发生的形变，撤去外力后能恢复原来的形状，所以杆发生了弹性形变，A不符合题意；
B．在撑杆形变最大的时候，撑杆具有的弹性势能最大，撑杆的弹性势能转化为运动员的机械能，运动员没有发生弹性形变，不具有弹性势能，B不符合题意；
C．撑杆发生了弹性形变，具有弹力，撑杆对运动员也施加了力，改变了运动员的运动状态，C符合题意；
D．脱离撑杆后，人在上升跃向横杆时，人处于运动状态，如果所受外力全部消失，由牛顿第一定律可知，人将做匀速直线运动，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】力可以改变物体的形状，可以改变运动状态；物体发生的弹性形变程度越大，产生的弹性势能越大；运动的物体不受力，保持匀速直线运动。
8．（2022八下·呼和浩特期末）掷实心球是某市的中考体育加试项目之一，掷出去的实心球从a处出手后，在空中的运动轨迹如图所示，球最终停在水平地面e点处（不计空气阻力）．则实心球（ ）
A．在a处重力势能最小 B．在b处动能为零
C．在a、b、c三处机械能相等 D．在d处动能为零
【答案】C
【知识点】动能大小的比较；势能大小的比较
【解析】【解答】A．重力势能的大小与物体的质量，高度有关，由图可知，d、e两点高度最小，重力势能最小，A不符合题意；
B．球在最高点b处时，在水平方向上仍有速度，所以此时的动能不是零，B不符合题意；
C．不计空气阻力，则说明球在空中的机械能是守恒的，故在a、b、c三处的机械能相等，C符合题意；
D．球达到d点后没有静止，仍然向前滚动，所以动能不是零，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】物体的质量一定时，速度变大，动能 变大，高度变大，重力势能变大。
9．（2022八下·崂山期末）汽车是现代生活中的代步工具之一、关于汽车，下列说法中正确的是（ ）
A．车对地面的压力与车受到的重力是一对平衡力
B．使用安全带和安全气囊是为了减小惯性
C．轮胎上有凹凸不平的花纹是为了增大摩擦
D．车行驶的速度越快，具有的重力势能越大
【答案】C
【知识点】动能和势能的大小变化；惯性及其现象；平衡力的辨别；增大或减小摩擦的方法
【解析】【解答】A．车对地面的压力与车受到的重力，两个力的方向相同，不是一对平衡力，A不符合题意；
B．安全带和安全气囊是为了减小惯性带来的危害，惯性大小只与质量有关，质量不变，惯性不变，B不符合题意；
C．轮胎上凹凸不平的花纹是通过增大接触面的粗糙程度的方法来增大摩擦，C符合题意；
D．车的质量不变，车行驶的速度越快，动能越大，重力势能大小与速度大小无关，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反、并且在同一直线上，则这两个力二力平衡；惯性大小只与质量有关，质量不变，惯性不变；通过增大接触面的粗糙程度的方法可以增大摩擦；质量不变，速度越快，动能越大，高度不变，重力势能不变。
10．（2022八下·成都期末）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，下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙两个实验中。都需要使水平面的粗糙程度不同
B．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受到惯性力的作用
C．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不相等
D．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
【答案】D
【知识点】探究影响物体动能大小的因素；阻力对物体运动影响的探究实验
【解析】【解答】A．“探究阻力对物体运动的影响”时，要改变水平面的粗糙程度，探究出阻力逐渐减小时物体的运动情况；“探究影响动能大小的因素”实验中水平面的粗糙程度要相同，观察木块被推动距离的远近来体现动能的大小，A不符合题意；
B．甲、乙两个实验中，小车和小球到达水平面能继续向前运动是因为小球具有惯性，而不能说“受惯性作用”，B不符合题意；
C．甲实验中要使同一小车从斜面的同一高度由静止滑下，小车的质量不变，高度相同，速度相同，所以动能和重力势能相同，机械能相同，C不符合题意；
D．探究动能的大小与质量关系时，根据控制变量法，控制小球的速度相同，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】压力一定时，改变接触面的粗糙程度，可以改变摩擦力；惯性不是力；物体下落的高度相同，可以探究动能和物体质量的关系。
11．（2022八下·成都期末）神舟十四号载人飞船于2022年6月5日成功发射，三名航天员将踏上“太空出差”之旅，一起赴九天、探苍穹。以下关于飞船发射过程的分析说法正确的是（ ）
A．飞船加速升空的过程中动能转化为重力势能
B．飞船加速升空的过程中机械能增加
C．飞船加速升空的过程中重力势能转化为动能
D．飞船加速升空的过程中机械能不变
【答案】B
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【解答】AC．飞船加速升空的过程中，由于燃料的燃烧得到了大量的内能，使飞行器的高度增加，速度变大，机械能增加，故燃料的内能转化为机械能，AC不符合题意；
BD．飞船加速升空的过程中，速度增加，动能增大；高度增加，重力势能增加，故机械能增加，B符合题意，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】物体的质量一定时，加速升空时，动能和重力势能增大。
12．（2022八下·成都期末）如图所示，质量为m的小球从静止下落，落在与A点等高处、竖直放置静止的轻弹簧上，到达与B点等高处时小球重力与弹簧的弹力大小相等，图中与C点等高处是小球到达的最低点（不计空气阻力）。下列说法正确的是（ ）
A．到达A点时，小球的动能最大
B．从A到B，小球减少的重力势能等于增加的动能
C．下落过程中，小球重力势能一直减小、动能先增大后减小
D．到达C点时，小球的动能为零，受到的重力与弹簧的弹力是一对平衡力
【答案】C
【知识点】动能和势能的大小变化；机械能及其转化
【解析】【解答】小球下落过程中，高度减小，小球重力势能减小；在OA段，小球的重力势能转化为动能，动能先增大；在AB段，小球受到向下的重力大于向上的弹力，合力向下，小球做加速运动，动能逐渐增大，同时弹簧的弹性势能增加；在BC段，小球受到向上的弹力大于向下的重力，合力向上，小球做减速运动，动能逐渐减小，同时弹簧的弹性势能增加；
A．小球在B点的速度最大，小球的动能最大，A不符合题意；
B．从A到B，小球减少的重力势能等于增加的动能与弹簧弹性势能的和，B不符合题意；
C．根据以上分析可知，下落过程中，小球的高度一直降低，小球重力势能一直减小；小球的速度先增大后减小，因此小球的动能先增大后减小，不计空气阻力，小球与弹簧组成的系统机械能守恒，C符合题意；
D．到达C点时，小球的动能为零，小球受到的重力要小于弹簧的弹力，这两个力不是一对平衡力，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】质量一定时，速度变大，动能变大，高度变大，重力势能变大；形变程度变大，弹性势能变大。
13．（2022八下·泰安期末）在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让同一铁球从斜面不同高度由静止释放，撞击同一木块（如图所示），下列说法中正确的是（ ）
A．实验中通过观察木块移动的距离来比较动能大小的
B．本实验研究的是木块的动能与它的质量、速度的关系
C．在探究动能与速度的关系时，要选择两个质量不同的小球，让小球从相同的高度滚下推动木块移动
D．在探究动能与物体质量的关系时，要保持小球的质量不变，让它们分别从同一斜面的不同高度滚下推动木块移动
【答案】A
【知识点】探究影响物体动能大小的因素
【解析】【解答】A．利用转换法，木块移动的距离越远，说明小球动能越大，故实验中通过观察木块移动的距离来比较动能大小的，A符合题意；
B．本实验研究的是小球的动能与它的速度的关系，与木块无关，只是通过木块移动距离的远近来反映动能的大小，B不符合题意；
C．在探究动能与速度的关系时，要保证钢球的质量相同，改变钢球的速度，所以钢球要从不同高度滚下，C不符合题意；
D．在探究动能与物体质量的关系时，要选择两个质量不同的小球，让它们分别从同一斜面的相同高度滚下，利用控制变量法，保持速度不变，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】实验中通过观察木块移动的距离来比较动能大小的；本实验研究的是小球的动能与它的速度的关系，与木块无关；在探究动能与速度的关系时，要保证钢球的质量相同，改变钢球的速度；在探究动能与物体质量的关系时，要选择两个质量不同的小球，让它们分别从同一斜面的相同高度滚下。
14．（2022八下·崂山期末）年月日时分，长征二号遥十四运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，成功将神舟十四号载人飞行器送入太空。神舟十四号加速升空的过程中（忽略燃料质量变化），它的（ ）
A．动能减小，重力势能增大，机械能减小
B．动能增大，重力势能增大，机械能增大
C．动能增大，重力势能减小，机械能不变
D．动能减小，重力势能增大，机械能不变
【答案】B
【知识点】动能和势能的大小变化；机械能及其转化
【解析】【解答】神舟十四号加速升空的过程中，神舟十四号的质量不变，速度变大，动能增大；质量不变、高度增大，重力势能增大，由于机械能等于动能与势能之和，故神舟十四号的机械能增大，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】质量不变，速度变大，动能增大；质量不变、高度增大，重力势能增大，机械能等于动能与势能之和。
15．（2022八下·芜湖期末）如图所示，小球从竖直放置的弹簧上方一定高度处由静止开始下落，从a处开始接触弹簧，压缩至c处时弹簧最短，从a至c处的过程中，小球在b处速度最大。不计空气阻力，则从a至c处的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．小球从a运动到c的过程中机械能守恒
B．小球在b点时处于平衡状态
C．小球从a运动到b的过程中机械能增加
D．小球的速度一直在减小
【答案】B
【知识点】动能和势能的大小变化；机械能及其转化
【解析】【解答】AC．小球从a运动到c的过程中，小球的机械能逐渐转化成弹簧的弹性势能，所以小球的机械能减小，AC不符合题意；
BD．小球从a运动到b的过程中，重力大于弹力，小球受到的合力向下，因此小球加速运动，已知到达b处速度最大，则在b处时合力为零，小球处于平衡状态；从b至c处的过程中，弹力大于重力，合力向上，小球减速运动，所以小球的速度先变大后变小，B符合题意，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】弹簧的形变程度越大， 弹性势能越大；静止和匀速直线运动时，受到平衡力；物体受到非平衡力，运动状态会变化。
16．（2022八下·广州期末）高山滑雪是冬奥会的一个比赛项目，在一段时间内，运动员始终以如图所示的姿态加速下滑。已知运动员在下滑过程中受到阻力作用，则在这段时间内运动员的（ ）
A．动能增加 B．机械能增加
C．重力势能增加 D．机械能不变
【答案】A
【知识点】动能和势能的大小变化；机械能及其转化
【解析】【解答】A．运动员始终以如图所示的姿态加速下滑，质量不变，速度越来越大，则动能增大，A符合题意；
BD．运动员在下滑过程中受到阻力，克服摩擦做功，则运动员的机械能减小，转化为内能，B不符合题意，D不符合题意；
C．运动员始终以如图所示的姿态加速下滑，质量不变，高度减小，重力势能减小，C不符合题意。
故答案为：A。
【分析】质量不变，速度越来越大，则动能增大；克服摩擦做功，则运动员的机械能减小，转化为内能；质量不变，高度减小，重力势能减小。
三、实验探究题
17．（2022八下·大洼期末）为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患，小谢同学设计了如图所示的探究实验：将A、B、C三个小球先后从同一装置高分别为hA、hB、hC的位置滚下（mA=mBhB），推动小木块运动一段距离后静止。请你根据生活经验和所学的物理探究方法，回答以下问题：
（1）小球从斜面滚下的过程中，它的机械能 ，（选填“变大”“变小”或“不变”）；
（2）小球滚到水平面时，撞击木块开始运动，小木块运动一段距离后静止是因为受到 的作用；
（3）在图甲和图丙实验中，A球、C球刚滚到水平面时的速度 （选填“相等”或“不相等”）；
（4）在丙图中画出木块运动过程中，木块受到的重力示意图；
（5）用来研究超载安全隐患时，我们应选择 两个图所示实验进行比较。
【答案】（1）变小
（2）摩擦阻力
（3）相等
（4）
（5）甲丙
【知识点】探究影响物体动能大小的因素；重力的方向
【解析】【解答】（1）小球从斜面滚下的过程中，克服摩擦做功，机械能减小。
（2）力是改变物体运动状态的原因，所以，小木块最终会停下来是因为受到摩擦阻力的作用。
（3）在图甲和图丙实验中，AC的高度相同，由于小球从同一高度释放，运动到水平面时，它们的速度相等。
（4）在丙图中，木块运动过程中，木块处在开始和停止的位置之间，从木块的重心沿竖直向下画出重力的示意图，如图所示：
（5）超载是指汽车的速度一定时，质量越大动能越大。所以，应选择到达水平面的速度相等，质量不同的小球进行实验，故需要选择甲、丙两图。
【分析】（1）小球从斜面滚下的过程中，克服摩擦做功，机械能减小；
（2）力是改变物体运动状态的原因；
（3）小球从同一高度释放，运动到水平面时，它们的速度相等；
（4）重力方向竖直向下；
（5）超载是指汽车的速度一定时，质量越大动能越大。
18．（2022八下·新抚期末）小明用长方体木块（各表面粗糙程度相同）、弹簧测力计、长木板、斜面、两个质量不同的钢球，进行了如图所示的两组实验。
（1）如图甲所示，把木块平放在水平长木板上，用弹簧测力计水平拉木块做 运动，读出弹簧测力计示数；依据 知识可知，弹簧测力计的拉力等于木块受到的摩擦力。再把木块立放在长木板上，重复上述实验，读出弹簧测力计的示数。
①比较两次读数，可得出结论：滑动摩擦力的大小与接触面积的大小 （填“有关”或“无关”）；
②实验中被控制的变量是接触面的粗糙程度和 ；
（2）如图乙所示，在探究动能大小与质量的关系时，用质量不同的钢球在同一斜面的同一高度由静止滚下，去撞击水平面上的木块，观察木块被撞击的距离；
①该实验研究的是 （填“钢球”或“木块”）动能的大小与质量的关系；
②比较图乙两次实验可得出结论：速度一定时，质量越大，物体的动能越 ；由此小明联想到高速公路限速牌上标明“120”和“100”字样， （填“大客车”或“小轿车”）的限速应该是100km/h。
【答案】（1）匀速直线；二力平衡；无关；压力大小
（2）钢球；大；大客车
【知识点】探究影响物体动能大小的因素；探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】（1）由于物体的摩擦力无法直接测量，实验中需要用到转换法，用弹簧测力计水平拉木块做匀速直线运动，使木块处于平衡状态，依据二力平衡知识可知，此时木块受到的弹簧测力计的拉力等于摩擦力，读出弹簧测力计示数，即木块受到的摩擦力。
比较两次实验，实验中被控制的变量是接触面的粗糙程度和木块对长木板的压力大小相等，只改变接触面积的大小，两次实验弹簧测力计的读数相等，说明木块受到的摩擦力相等，因此可得出结论：滑动摩擦力的大小与接触面积的大小无关。
（2）实验中用质量不同的钢球在同一斜面的同一高度由静止滚下，钢球进入水平面时具有一定的动能，用钢球去撞击水平面上的木块，实验研究的是钢球动能的大小与质量的关系，通过观察木块被撞击的距离来反映钢球的动能大小。
比较图乙两次实验可知，用质量不同的钢球在同一斜面的同一高度由静止滚下，使两钢球速度相等，质量大的钢球将木块撞击的距离更远，说明质量大的钢球动能大，因此可以得出结论：速度一定时，质量越大，物体的动能越大。
因速度相同时，质量越大，动能越大，刹车时需要克服摩擦力做的功越多，越不容易刹车，因大客车的质量更大，故限制的速度要较小，大客车的限速应该是100km/h。
【分析】（1）测量滑动摩擦力时，测力计拉动物体匀速直线运动，根据二力平衡可以测量摩擦力；压力和接触面相同时，滑动摩擦力大小和接触面积无关；滑动摩擦力和压力大小、接触面的粗糙程度有关；
（2）探究动能的影响因素时，被研究的物体是下落的物体；当速度一定时，物体的质量越大，动能越大；当动能一定时，质量越大时，速度较小。
19．（2022八下·新会期末）小晶同学为了模拟研究汽车超速和超载带来的安全隐患，设计了如图所示的实验装置：将小车从斜面上高h处由静止释放，运动至木板上后与木块碰撞。通过改变小车释放时高度h、在小车中增加钩码和在木板上铺垫棉布的方法，得到了图中的四个实验场景。
（1）小晶通过观察木块移动的距离长短，来判断物体动能的大小，这种研究方法是 （选填“控制变量法”或“转换法”）。实验中物体的动能是指 （选填序号）。
A．小车在撞击木块前的平均动能 B．小车撞击木块时的动能
C．小车撞击木块后的动能 D．木块的动能
（2）若水平面绝对光滑，本实验将 （选填“能”或“不能”）达到探究目的。其原因是木块被撞击后将 。
（3）在用来研究超速安全隐患时，应选用场景③和 （选填“①”、“②”或“④”）进行实验；在质量相同情况下，汽车的 越大，其动能就越大，行驶时危险就越大，因此严禁汽车超速是减轻交通事故造成伤害的一个重要手段。
【答案】（1）转换法；B
（2）不能；保持匀速直线运动
（3）④；速度
【知识点】探究影响物体动能大小的因素
【解析】【解答】（1）实验探究的是动能的大小，而比较动能的大小不能直接得出，所以本实验通过观察木块移动的距离长短，来判断物体动能的大小，这利用的是转换法。
本实验是通过小车撞击木块后，通过观察木块移动的距离长短，来判断物体动能的大小，所以在实验中物体的动能指的是小车撞击木块时的动能。ACD不符合题意，B符合题意。
故答案为：B。
（2）若水平面绝对光滑，即木块不受摩擦力的作用，根据力与运动可知，木块被撞击后将保持匀速直线运动，所以本实验将不能达到探究目的。
（3）在研究超速安全隐患时，应探究小车的动能与速度的关系，所以在实验中应只改变小车运动到水平面时的速度不同，即让小车从不同的高度由静止自由滑下，同时控制小车的质量相同，由图可知，应选用场景③和④进行实验。
根据物体动能与物体速度的关系可知，在质量相同情况下，汽车的速度越大，其动能就越大，行驶时危险就越大，因此严禁汽车超速是减轻交通事故造成伤害的一个重要手段。
【分析】（1）根据物体移动的距离，反应动能的大小，是转换法的利用；下落的物体是被研究的物体；
（2）水平面上运动的物体若不受力，做匀速直线运动，不能比较动能的大小；
（3）当质量相同时，改变物体下落的高度，可以探究动能和物体速度的关系；速度越大， 动能越大。
四、计算题
20．（2022八下·呼和浩特期末）如图，为某高架桥的部分路段示意图，水平路面AB=200m、斜坡BC=120m、坡高CD=6m。搭载乘客后总重为G=0.5×105N的公交车，当它以恒定功率P1匀速通过AB段时，用时t1=20s；以恒定功率P2匀速通过BC段时，用时t2=16s。公交车在AB段和BC段行驶时受到的阻力始终是车总重的0.01倍。求：
（1）公交车通过AB段时，牵引力的功率P1；
（2）公交车通过BC段时，克服重力和阻力做的功；
（3）公交车通过BC段时，牵引力的大小。
【答案】（1）解：公交车在AB段行驶时受到的阻力f=0.01G=0.01×0.5×105N=5×102N
因为公交车匀速直线行驶，所以牵引力和阻力是平衡力，牵引力的大小F1=f=5×102N
则牵引力F1的功率
答：公交车通过AB段时，牵引力的功率P1为5×103W；
（2）解：由题知，公交车在AB段和BC段行驶时受到的阻力相等，公交车通过BC段时，克服阻力做的额外功W额外=fsBC=5×102N×120m=6×104J
克服重力做的有用功W有用=GhCD=0.5×105N×6m=3×105J
答：公交车通过BC段时，克服重力和阻力做的功分别为3×105J、6×104J；
（3）解：公交车通过BC段时牵引力做的功WBC=W有用+W额外=6×104J+3×105J=3.6×105J
牵引力
答：公交车通过BC段时，牵引力的大小为3×103N。
【知识点】功率的计算；功的计算及应用
【解析】【分析】（1）根据摩擦力和重力关系，计算摩擦力；根据力和距离的乘积计算功的大小，功和时间的比值， 计算功率；
（2）根据力和距离的乘积，计算做功多少；根据重力和高度的乘积，计算有用功；
（3）根据有用功和额外功的和计算总功，结合距离，计算拉力。
21．（2022八下·大洼期末）爸爸开满载质量为1.8×103kg的小轿车带小明去旅行，如图所示，汽车行驶过程中牵引力的功率恒为1.2×105W。汽车从启动到匀速运动之前行驶的路程为150m，汽车匀速运动过程中受到的阻力保持不变，运动的速度v与时间t的关系如图所示，则：（g=10N/kg）
（1）在10s内，牵引力做了多少功？
（2）小轿车匀速运动时，牵引力是多少？
（3）当汽车牵引力做功7.2×106J时，汽车行驶路程多少米。
【答案】（1）解：牵引力的功率恒为1.2×105W，在10s内牵引力做的功W=Pt=1.2×105W×10s=1.2×106J
答：在10s内，牵引力做功是1.2×106J；
（2）解：由图象可知，在10~15s内，汽车匀速直线运动，速度为v=30m/s，根据
可知运动过程中受到的牵引力
答：小轿车匀速运动时，牵引力是4000N；
（3）解：汽车从启动到匀速运动之前牵引力做的功W=1.2×106J
当汽车牵引力做功7.2×106J时，匀速行驶牵引力做的功W′=W总-W=7.2×106J-1.2×106J=6×106J
汽车匀速行驶路程
汽车总的路程s总=s1+s=150m+1500m=1650m
答：当汽车牵引力做功7.2×106J时，汽车行驶路程是1650m。
【知识点】功率计算公式的应用；功的计算及应用
【解析】【分析】（1）根据公式W=Pt，可求出功；
（2）根据公式P=Fv，可求出牵引力；
（3）根据公式W=Fs，可求出路程。
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人教版八年级物理下册第十一章功和机械能单元测试（含答案）
一、填空题
1．（2022八下·锦州期末）某国产品牌电动汽车备受人们青睐。该车及乘客总质量为1.8t。在平直公路上以60km/h的速度匀速行驶时，所受的阻力是车总重的0.1倍。此时汽车的功率为 kW，行驶10min牵引力做的功为 J，重力做的功为 J。
2．（2022八下·沈河期末）如图所示，跳水运动员把跳板压弯，说明力可以改变物体的 ；跳板被压弯，它的弹性势能 （填“变大”、“不变”或“变小”）。
3．（2022八下·沈河期末）如图所示，一座天桥隐藏在雾中不知通向何方。小亮从地面往桥上跑，他的重力势能 变大，他的动能 变小。（以上两空均填“可能”或“一定”）
4．（2022八下·成都期末）排球是成都中考体考三选一考试项目，在练习时小明用力将排球竖直垫起，说明力可以改变物体的 ，排球在竖直上升过程中，其重力势能 。
5．（2022八下·屯昌期末）小强用100N的水平推力推着重力为300N的小车，30s内在水平地面上匀速前进了15m，在此过程中小强对小车做的功为 J，重力做的功是 J，小强做功的功率为 W。
6．（2022八下·成都期末）图甲所示，超超在平地上用水平向右的力推木箱，推力随时间变化的图像如图乙所示，木箱速度随时间变化的图像如图丙所示，3s~6s内木箱所受摩擦力大小为 N，9s~12s内推力做功的功率大小为 W。
二、单选题
7．（2022八下·沈河期末）如图所示，运动员在进行撑杆跳高。下列有关说法中正确的是（ ）
A．图中撑杆发生了塑性形变
B．在撑杆形变最大的时候，运动员的弹性势能最大
C．撑杆对运动员也施加了力，改变了运动员的运动状态
D．脱离撑杆后，人在上升跃向横杆时，如果所受外力全部消失，人将处于静止状态
8．（2022八下·呼和浩特期末）掷实心球是某市的中考体育加试项目之一，掷出去的实心球从a处出手后，在空中的运动轨迹如图所示，球最终停在水平地面e点处（不计空气阻力）．则实心球（ ）
A．在a处重力势能最小 B．在b处动能为零
C．在a、b、c三处机械能相等 D．在d处动能为零
9．（2022八下·崂山期末）汽车是现代生活中的代步工具之一、关于汽车，下列说法中正确的是（ ）
A．车对地面的压力与车受到的重力是一对平衡力
B．使用安全带和安全气囊是为了减小惯性
C．轮胎上有凹凸不平的花纹是为了增大摩擦
D．车行驶的速度越快，具有的重力势能越大
10．（2022八下·成都期末）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，下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙两个实验中。都需要使水平面的粗糙程度不同
B．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受到惯性力的作用
C．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不相等
D．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
11．（2022八下·成都期末）神舟十四号载人飞船于2022年6月5日成功发射，三名航天员将踏上“太空出差”之旅，一起赴九天、探苍穹。以下关于飞船发射过程的分析说法正确的是（ ）
A．飞船加速升空的过程中动能转化为重力势能
B．飞船加速升空的过程中机械能增加
C．飞船加速升空的过程中重力势能转化为动能
D．飞船加速升空的过程中机械能不变
12．（2022八下·成都期末）如图所示，质量为m的小球从静止下落，落在与A点等高处、竖直放置静止的轻弹簧上，到达与B点等高处时小球重力与弹簧的弹力大小相等，图中与C点等高处是小球到达的最低点（不计空气阻力）。下列说法正确的是（ ）
A．到达A点时，小球的动能最大
B．从A到B，小球减少的重力势能等于增加的动能
C．下落过程中，小球重力势能一直减小、动能先增大后减小
D．到达C点时，小球的动能为零，受到的重力与弹簧的弹力是一对平衡力
13．（2022八下·泰安期末）在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让同一铁球从斜面不同高度由静止释放，撞击同一木块（如图所示），下列说法中正确的是（ ）
A．实验中通过观察木块移动的距离来比较动能大小的
B．本实验研究的是木块的动能与它的质量、速度的关系
C．在探究动能与速度的关系时，要选择两个质量不同的小球，让小球从相同的高度滚下推动木块移动
D．在探究动能与物体质量的关系时，要保持小球的质量不变，让它们分别从同一斜面的不同高度滚下推动木块移动
14．（2022八下·崂山期末）年月日时分，长征二号遥十四运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，成功将神舟十四号载人飞行器送入太空。神舟十四号加速升空的过程中（忽略燃料质量变化），它的（ ）
A．动能减小，重力势能增大，机械能减小
B．动能增大，重力势能增大，机械能增大
C．动能增大，重力势能减小，机械能不变
D．动能减小，重力势能增大，机械能不变
15．（2022八下·芜湖期末）如图所示，小球从竖直放置的弹簧上方一定高度处由静止开始下落，从a处开始接触弹簧，压缩至c处时弹簧最短，从a至c处的过程中，小球在b处速度最大。不计空气阻力，则从a至c处的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．小球从a运动到c的过程中机械能守恒
B．小球在b点时处于平衡状态
C．小球从a运动到b的过程中机械能增加
D．小球的速度一直在减小
16．（2022八下·广州期末）高山滑雪是冬奥会的一个比赛项目，在一段时间内，运动员始终以如图所示的姿态加速下滑。已知运动员在下滑过程中受到阻力作用，则在这段时间内运动员的（ ）
A．动能增加 B．机械能增加
C．重力势能增加 D．机械能不变
三、实验探究题
17．（2022八下·大洼期末）为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患，小谢同学设计了如图所示的探究实验：将A、B、C三个小球先后从同一装置高分别为hA、hB、hC的位置滚下（mA=mBhB），推动小木块运动一段距离后静止。请你根据生活经验和所学的物理探究方法，回答以下问题：
（1）小球从斜面滚下的过程中，它的机械能 ，（选填“变大”“变小”或“不变”）；
（2）小球滚到水平面时，撞击木块开始运动，小木块运动一段距离后静止是因为受到 的作用；
（3）在图甲和图丙实验中，A球、C球刚滚到水平面时的速度 （选填“相等”或“不相等”）；
（4）在丙图中画出木块运动过程中，木块受到的重力示意图；
（5）用来研究超载安全隐患时，我们应选择 两个图所示实验进行比较。
18．（2022八下·新抚期末）小明用长方体木块（各表面粗糙程度相同）、弹簧测力计、长木板、斜面、两个质量不同的钢球，进行了如图所示的两组实验。
（1）如图甲所示，把木块平放在水平长木板上，用弹簧测力计水平拉木块做 运动，读出弹簧测力计示数；依据 知识可知，弹簧测力计的拉力等于木块受到的摩擦力。再把木块立放在长木板上，重复上述实验，读出弹簧测力计的示数。
①比较两次读数，可得出结论：滑动摩擦力的大小与接触面积的大小 （填“有关”或“无关”）；
②实验中被控制的变量是接触面的粗糙程度和 ；
（2）如图乙所示，在探究动能大小与质量的关系时，用质量不同的钢球在同一斜面的同一高度由静止滚下，去撞击水平面上的木块，观察木块被撞击的距离；
①该实验研究的是 （填“钢球”或“木块”）动能的大小与质量的关系；
②比较图乙两次实验可得出结论：速度一定时，质量越大，物体的动能越 ；由此小明联想到高速公路限速牌上标明“120”和“100”字样， （填“大客车”或“小轿车”）的限速应该是100km/h。
19．（2022八下·新会期末）小晶同学为了模拟研究汽车超速和超载带来的安全隐患，设计了如图所示的实验装置：将小车从斜面上高h处由静止释放，运动至木板上后与木块碰撞。通过改变小车释放时高度h、在小车中增加钩码和在木板上铺垫棉布的方法，得到了图中的四个实验场景。
（1）小晶通过观察木块移动的距离长短，来判断物体动能的大小，这种研究方法是 （选填“控制变量法”或“转换法”）。实验中物体的动能是指 （选填序号）。
A．小车在撞击木块前的平均动能 B．小车撞击木块时的动能
C．小车撞击木块后的动能 D．木块的动能
（2）若水平面绝对光滑，本实验将 （选填“能”或“不能”）达到探究目的。其原因是木块被撞击后将 。
（3）在用来研究超速安全隐患时，应选用场景③和 （选填“①”、“②”或“④”）进行实验；在质量相同情况下，汽车的 越大，其动能就越大，行驶时危险就越大，因此严禁汽车超速是减轻交通事故造成伤害的一个重要手段。
四、计算题
20．（2022八下·呼和浩特期末）如图，为某高架桥的部分路段示意图，水平路面AB=200m、斜坡BC=120m、坡高CD=6m。搭载乘客后总重为G=0.5×105N的公交车，当它以恒定功率P1匀速通过AB段时，用时t1=20s；以恒定功率P2匀速通过BC段时，用时t2=16s。公交车在AB段和BC段行驶时受到的阻力始终是车总重的0.01倍。求：
（1）公交车通过AB段时，牵引力的功率P1；
（2）公交车通过BC段时，克服重力和阻力做的功；
（3）公交车通过BC段时，牵引力的大小。
21．（2022八下·大洼期末）爸爸开满载质量为1.8×103kg的小轿车带小明去旅行，如图所示，汽车行驶过程中牵引力的功率恒为1.2×105W。汽车从启动到匀速运动之前行驶的路程为150m，汽车匀速运动过程中受到的阻力保持不变，运动的速度v与时间t的关系如图所示，则：（g=10N/kg）
（1）在10s内，牵引力做了多少功？
（2）小轿车匀速运动时，牵引力是多少？
（3）当汽车牵引力做功7.2×106J时，汽车行驶路程多少米。
答案解析部分
1．【答案】30；1.8×107；0
【知识点】功率计算公式的应用；功的计算及应用
【解析】【解答】车及乘客总质量为1.8t=1800kg
所受的阻力是车总重的0.1倍，所以阻力f=0.1G车=0.1m车g=0.1×1800kg×10N/kg=1800N
汽车做匀速直线运动时，受到的牵引力和阻力是平衡力，由二力平衡条件得到牵引力F=f=1800N
汽车的速度
根据
得到此时车的功率
行驶10min牵引力做的功W=Pt=30000W×10×60s=1.8×107J
汽车是在水平路面上行驶，在重力的方向上没有移动距离，所以重力做功为零。
【分析】根据质量计算重力，结合摩擦力和重力关系，计算摩擦力；利用力和速度的乘积计算功率大小；物体受力但没有移动距离，力没有做功。
2．【答案】形状；变大
【知识点】势能大小的比较；力的作用效果
【解析】【解答】跳水运动员，起跳时将跳板压弯，跳板的形状发生改变，说明力可以改变物体的形状。
跳板被压弯，发生了弹性形变，形变程度变大，所以弹性势能变大。
【分析】力可以改变物体的形状；物体的形变程度越大，弹性势能越大。
3．【答案】一定；可能
【知识点】动能的影响因素；势能的影响因素
【解析】【解答】小亮从地面往桥上跑，他的质量不变，高度变大，重力势能一定变大。
质量不变，由于不知道速度的大小，所以无法判定动能的大小变化，所以动能可能变大、可能变小、也可能不变。
【分析】质量一定时，高度越大， 重力势能越大，速度越大，动能越大。
4．【答案】运动状态；增大
【知识点】势能大小的比较；物体运动状态的变化
【解析】【解答】小明用力将排球竖直垫起，排球受力竖直向上运动，这说明力可以改变物体的运动状态。
排球在竖直上升过程中，其质量不变，高度变大，重力势能增加。
【分析】力可以改变物体的运动状态；质量一定时，高度变大，重力势能变大。
5．【答案】1500；0；50
【知识点】功率的计算；是否做功的判断；功的计算及应用
【解析】【解答】根据W=Fs知道小强对小车做的功是W=Fs=100N×15m=1500J
因为重力的方向竖直向下，物体没有在竖直方向上通过距离，所以重力对物体没有做功，重力做功为0J；小强对小车做功的功率是
【分析】根据力和距离的乘积，计算做功多少；功和时间的比值， 计算功率。
6．【答案】6；6
【知识点】功率计算公式的应用；力与图象的结合
【解析】【解答】由图丙所示，9s~12s内木箱做匀速直线，此时推力与木箱所受摩擦力是一对平衡力。由图乙知，9s~12s内木箱所受推力6N，所以木箱所受摩擦力大小为6N。3s~6s内木箱做加速运动，压力和接触面的粗糙程度不变，所受摩擦力大小不变，3s~6s内木箱所受摩擦力是6N。
9s~12s内木箱的速度为1m/s，推力做功的功率大小为
【分析】匀速直线运动时，物体受到平衡力，二力平衡时，摩擦力等于推力；根据力和速度的乘积，计算功率大小。
7．【答案】C
【知识点】势能的影响因素；物体运动状态的变化
【解析】【解答】A．杆所发生的形变，撤去外力后能恢复原来的形状，所以杆发生了弹性形变，A不符合题意；
B．在撑杆形变最大的时候，撑杆具有的弹性势能最大，撑杆的弹性势能转化为运动员的机械能，运动员没有发生弹性形变，不具有弹性势能，B不符合题意；
C．撑杆发生了弹性形变，具有弹力，撑杆对运动员也施加了力，改变了运动员的运动状态，C符合题意；
D．脱离撑杆后，人在上升跃向横杆时，人处于运动状态，如果所受外力全部消失，由牛顿第一定律可知，人将做匀速直线运动，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】力可以改变物体的形状，可以改变运动状态；物体发生的弹性形变程度越大，产生的弹性势能越大；运动的物体不受力，保持匀速直线运动。
8．【答案】C
【知识点】动能大小的比较；势能大小的比较
【解析】【解答】A．重力势能的大小与物体的质量，高度有关，由图可知，d、e两点高度最小，重力势能最小，A不符合题意；
B．球在最高点b处时，在水平方向上仍有速度，所以此时的动能不是零，B不符合题意；
C．不计空气阻力，则说明球在空中的机械能是守恒的，故在a、b、c三处的机械能相等，C符合题意；
D．球达到d点后没有静止，仍然向前滚动，所以动能不是零，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】物体的质量一定时，速度变大，动能 变大，高度变大，重力势能变大。
9．【答案】C
【知识点】动能和势能的大小变化；惯性及其现象；平衡力的辨别；增大或减小摩擦的方法
【解析】【解答】A．车对地面的压力与车受到的重力，两个力的方向相同，不是一对平衡力，A不符合题意；
B．安全带和安全气囊是为了减小惯性带来的危害，惯性大小只与质量有关，质量不变，惯性不变，B不符合题意；
C．轮胎上凹凸不平的花纹是通过增大接触面的粗糙程度的方法来增大摩擦，C符合题意；
D．车的质量不变，车行驶的速度越快，动能越大，重力势能大小与速度大小无关，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反、并且在同一直线上，则这两个力二力平衡；惯性大小只与质量有关，质量不变，惯性不变；通过增大接触面的粗糙程度的方法可以增大摩擦；质量不变，速度越快，动能越大，高度不变，重力势能不变。
10．【答案】D
【知识点】探究影响物体动能大小的因素；阻力对物体运动影响的探究实验
【解析】【解答】A．“探究阻力对物体运动的影响”时，要改变水平面的粗糙程度，探究出阻力逐渐减小时物体的运动情况；“探究影响动能大小的因素”实验中水平面的粗糙程度要相同，观察木块被推动距离的远近来体现动能的大小，A不符合题意；
B．甲、乙两个实验中，小车和小球到达水平面能继续向前运动是因为小球具有惯性，而不能说“受惯性作用”，B不符合题意；
C．甲实验中要使同一小车从斜面的同一高度由静止滑下，小车的质量不变，高度相同，速度相同，所以动能和重力势能相同，机械能相同，C不符合题意；
D．探究动能的大小与质量关系时，根据控制变量法，控制小球的速度相同，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】压力一定时，改变接触面的粗糙程度，可以改变摩擦力；惯性不是力；物体下落的高度相同，可以探究动能和物体质量的关系。
11．【答案】B
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【解答】AC．飞船加速升空的过程中，由于燃料的燃烧得到了大量的内能，使飞行器的高度增加，速度变大，机械能增加，故燃料的内能转化为机械能，AC不符合题意；
BD．飞船加速升空的过程中，速度增加，动能增大；高度增加，重力势能增加，故机械能增加，B符合题意，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】物体的质量一定时，加速升空时，动能和重力势能增大。
12．【答案】C
【知识点】动能和势能的大小变化；机械能及其转化
【解析】【解答】小球下落过程中，高度减小，小球重力势能减小；在OA段，小球的重力势能转化为动能，动能先增大；在AB段，小球受到向下的重力大于向上的弹力，合力向下，小球做加速运动，动能逐渐增大，同时弹簧的弹性势能增加；在BC段，小球受到向上的弹力大于向下的重力，合力向上，小球做减速运动，动能逐渐减小，同时弹簧的弹性势能增加；
A．小球在B点的速度最大，小球的动能最大，A不符合题意；
B．从A到B，小球减少的重力势能等于增加的动能与弹簧弹性势能的和，B不符合题意；
C．根据以上分析可知，下落过程中，小球的高度一直降低，小球重力势能一直减小；小球的速度先增大后减小，因此小球的动能先增大后减小，不计空气阻力，小球与弹簧组成的系统机械能守恒，C符合题意；
D．到达C点时，小球的动能为零，小球受到的重力要小于弹簧的弹力，这两个力不是一对平衡力，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】质量一定时，速度变大，动能变大，高度变大，重力势能变大；形变程度变大，弹性势能变大。
13．【答案】A
【知识点】探究影响物体动能大小的因素
【解析】【解答】A．利用转换法，木块移动的距离越远，说明小球动能越大，故实验中通过观察木块移动的距离来比较动能大小的，A符合题意；
B．本实验研究的是小球的动能与它的速度的关系，与木块无关，只是通过木块移动距离的远近来反映动能的大小，B不符合题意；
C．在探究动能与速度的关系时，要保证钢球的质量相同，改变钢球的速度，所以钢球要从不同高度滚下，C不符合题意；
D．在探究动能与物体质量的关系时，要选择两个质量不同的小球，让它们分别从同一斜面的相同高度滚下，利用控制变量法，保持速度不变，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】实验中通过观察木块移动的距离来比较动能大小的；本实验研究的是小球的动能与它的速度的关系，与木块无关；在探究动能与速度的关系时，要保证钢球的质量相同，改变钢球的速度；在探究动能与物体质量的关系时，要选择两个质量不同的小球，让它们分别从同一斜面的相同高度滚下。
14．【答案】B
【知识点】动能和势能的大小变化；机械能及其转化
【解析】【解答】神舟十四号加速升空的过程中，神舟十四号的质量不变，速度变大，动能增大；质量不变、高度增大，重力势能增大，由于机械能等于动能与势能之和，故神舟十四号的机械能增大，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】质量不变，速度变大，动能增大；质量不变、高度增大，重力势能增大，机械能等于动能与势能之和。
15．【答案】B
【知识点】动能和势能的大小变化；机械能及其转化
【解析】【解答】AC．小球从a运动到c的过程中，小球的机械能逐渐转化成弹簧的弹性势能，所以小球的机械能减小，AC不符合题意；
BD．小球从a运动到b的过程中，重力大于弹力，小球受到的合力向下，因此小球加速运动，已知到达b处速度最大，则在b处时合力为零，小球处于平衡状态；从b至c处的过程中，弹力大于重力，合力向上，小球减速运动，所以小球的速度先变大后变小，B符合题意，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】弹簧的形变程度越大， 弹性势能越大；静止和匀速直线运动时，受到平衡力；物体受到非平衡力，运动状态会变化。
16．【答案】A
【知识点】动能和势能的大小变化；机械能及其转化
【解析】【解答】A．运动员始终以如图所示的姿态加速下滑，质量不变，速度越来越大，则动能增大，A符合题意；
BD．运动员在下滑过程中受到阻力，克服摩擦做功，则运动员的机械能减小，转化为内能，B不符合题意，D不符合题意；
C．运动员始终以如图所示的姿态加速下滑，质量不变，高度减小，重力势能减小，C不符合题意。
故答案为：A。
【分析】质量不变，速度越来越大，则动能增大；克服摩擦做功，则运动员的机械能减小，转化为内能；质量不变，高度减小，重力势能减小。
17．【答案】（1）变小
（2）摩擦阻力
（3）相等
（4）
（5）甲丙
【知识点】探究影响物体动能大小的因素；重力的方向
【解析】【解答】（1）小球从斜面滚下的过程中，克服摩擦做功，机械能减小。
（2）力是改变物体运动状态的原因，所以，小木块最终会停下来是因为受到摩擦阻力的作用。
（3）在图甲和图丙实验中，AC的高度相同，由于小球从同一高度释放，运动到水平面时，它们的速度相等。
（4）在丙图中，木块运动过程中，木块处在开始和停止的位置之间，从木块的重心沿竖直向下画出重力的示意图，如图所示：
（5）超载是指汽车的速度一定时，质量越大动能越大。所以，应选择到达水平面的速度相等，质量不同的小球进行实验，故需要选择甲、丙两图。
【分析】（1）小球从斜面滚下的过程中，克服摩擦做功，机械能减小；
（2）力是改变物体运动状态的原因；
（3）小球从同一高度释放，运动到水平面时，它们的速度相等；
（4）重力方向竖直向下；
（5）超载是指汽车的速度一定时，质量越大动能越大。
18．【答案】（1）匀速直线；二力平衡；无关；压力大小
（2）钢球；大；大客车
【知识点】探究影响物体动能大小的因素；探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】（1）由于物体的摩擦力无法直接测量，实验中需要用到转换法，用弹簧测力计水平拉木块做匀速直线运动，使木块处于平衡状态，依据二力平衡知识可知，此时木块受到的弹簧测力计的拉力等于摩擦力，读出弹簧测力计示数，即木块受到的摩擦力。
比较两次实验，实验中被控制的变量是接触面的粗糙程度和木块对长木板的压力大小相等，只改变接触面积的大小，两次实验弹簧测力计的读数相等，说明木块受到的摩擦力相等，因此可得出结论：滑动摩擦力的大小与接触面积的大小无关。
（2）实验中用质量不同的钢球在同一斜面的同一高度由静止滚下，钢球进入水平面时具有一定的动能，用钢球去撞击水平面上的木块，实验研究的是钢球动能的大小与质量的关系，通过观察木块被撞击的距离来反映钢球的动能大小。
比较图乙两次实验可知，用质量不同的钢球在同一斜面的同一高度由静止滚下，使两钢球速度相等，质量大的钢球将木块撞击的距离更远，说明质量大的钢球动能大，因此可以得出结论：速度一定时，质量越大，物体的动能越大。
因速度相同时，质量越大，动能越大，刹车时需要克服摩擦力做的功越多，越不容易刹车，因大客车的质量更大，故限制的速度要较小，大客车的限速应该是100km/h。
【分析】（1）测量滑动摩擦力时，测力计拉动物体匀速直线运动，根据二力平衡可以测量摩擦力；压力和接触面相同时，滑动摩擦力大小和接触面积无关；滑动摩擦力和压力大小、接触面的粗糙程度有关；
（2）探究动能的影响因素时，被研究的物体是下落的物体；当速度一定时，物体的质量越大，动能越大；当动能一定时，质量越大时，速度较小。
19．【答案】（1）转换法；B
（2）不能；保持匀速直线运动
（3）④；速度
【知识点】探究影响物体动能大小的因素
【解析】【解答】（1）实验探究的是动能的大小，而比较动能的大小不能直接得出，所以本实验通过观察木块移动的距离长短，来判断物体动能的大小，这利用的是转换法。
本实验是通过小车撞击木块后，通过观察木块移动的距离长短，来判断物体动能的大小，所以在实验中物体的动能指的是小车撞击木块时的动能。ACD不符合题意，B符合题意。
故答案为：B。
（2）若水平面绝对光滑，即木块不受摩擦力的作用，根据力与运动可知，木块被撞击后将保持匀速直线运动，所以本实验将不能达到探究目的。
（3）在研究超速安全隐患时，应探究小车的动能与速度的关系，所以在实验中应只改变小车运动到水平面时的速度不同，即让小车从不同的高度由静止自由滑下，同时控制小车的质量相同，由图可知，应选用场景③和④进行实验。
根据物体动能与物体速度的关系可知，在质量相同情况下，汽车的速度越大，其动能就越大，行驶时危险就越大，因此严禁汽车超速是减轻交通事故造成伤害的一个重要手段。
【分析】（1）根据物体移动的距离，反应动能的大小，是转换法的利用；下落的物体是被研究的物体；
（2）水平面上运动的物体若不受力，做匀速直线运动，不能比较动能的大小；
（3）当质量相同时，改变物体下落的高度，可以探究动能和物体速度的关系；速度越大， 动能越大。
20．【答案】（1）解：公交车在AB段行驶时受到的阻力f=0.01G=0.01×0.5×105N=5×102N
因为公交车匀速直线行驶，所以牵引力和阻力是平衡力，牵引力的大小F1=f=5×102N
则牵引力F1的功率
答：公交车通过AB段时，牵引力的功率P1为5×103W；
（2）解：由题知，公交车在AB段和BC段行驶时受到的阻力相等，公交车通过BC段时，克服阻力做的额外功W额外=fsBC=5×102N×120m=6×104J
克服重力做的有用功W有用=GhCD=0.5×105N×6m=3×105J
答：公交车通过BC段时，克服重力和阻力做的功分别为3×105J、6×104J；
（3）解：公交车通过BC段时牵引力做的功WBC=W有用+W额外=6×104J+3×105J=3.6×105J
牵引力
答：公交车通过BC段时，牵引力的大小为3×103N。
【知识点】功率的计算；功的计算及应用
【解析】【分析】（1）根据摩擦力和重力关系，计算摩擦力；根据力和距离的乘积计算功的大小，功和时间的比值， 计算功率；
（2）根据力和距离的乘积，计算做功多少；根据重力和高度的乘积，计算有用功；
（3）根据有用功和额外功的和计算总功，结合距离，计算拉力。
21．【答案】（1）解：牵引力的功率恒为1.2×105W，在10s内牵引力做的功W=Pt=1.2×105W×10s=1.2×106J
答：在10s内，牵引力做功是1.2×106J；
（2）解：由图象可知，在10~15s内，汽车匀速直线运动，速度为v=30m/s，根据
可知运动过程中受到的牵引力
答：小轿车匀速运动时，牵引力是4000N；
（3）解：汽车从启动到匀速运动之前牵引力做的功W=1.2×106J
当汽车牵引力做功7.2×106J时，匀速行驶牵引力做的功W′=W总-W=7.2×106J-1.2×106J=6×106J
汽车匀速行驶路程
汽车总的路程s总=s1+s=150m+1500m=1650m
答：当汽车牵引力做功7.2×106J时，汽车行驶路程是1650m。
【知识点】功率计算公式的应用；功的计算及应用
【解析】【分析】（1）根据公式W=Pt，可求出功；
（2）根据公式P=Fv，可求出牵引力；
（3）根据公式W=Fs，可求出路程。
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