第十一章功和机械能单元同步测评2023-2024学年人教版八年级物理下册（有解析）

中小学教育资源及组卷应用平台
第十一章功和机械能单元同步测评
(满分:60 分 考试时间:60分钟)
第Ⅰ卷(选择题,共19 分)
一、选择题(1~5题为单选题，每小题2分，6~8题为多选题，每小题3分，共19分)
1.小明两次分别用时90 s、40s从一楼爬到五楼，小明的体重与前后两次上升的高度均不变，比较两次爬楼过程( )
A.用时少的做功多
B.用时少的做功功率大
C.用时多的做功多
D.用时多的做功功率大
2.如图所示，同一个物体G，分别沿光滑斜面BA、CA匀速提升，若沿斜面拉动的力分别为 ，各过程中拉力做功分别为1 则它们的大小关系正确的是( )
3高空中形成的雨滴在重力和空气阻力的共同作用下，开始下落的一段时间速度越来越大，落到地面前一段时间匀速下落。雨滴在空中下落的整个过程中( )
A.动能一直增大，机械能守恒
B.动能先增大后不变，机械能守恒
C.动能先增大后不变，机械能一直减小
D.动能先减小后不变，机械能一直减小
4.如图所示，小球从左侧斜面的P点由静止释放，在右侧斜面上能到达的最高位置是Q点，M、N是小球运动过程中先后通过的两个等高点，下列关于该过程的说法中正确的是( )
A.小球在左侧斜面向下运动的过程中，重力势能全部转化为动能
B.小球从P点向Q点运动的过程中，机械能保持不变
C.小球从P点向Q 点运动的过程中，所受支持力不做功
D.小球通过M、N两点时的速度大小相等
5.如图甲所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平拉力F的作用，其 F-t 和 v-t 图象分别如图乙、丙所示，下列说法正确的是( )
A.当t=2s时，物体处于静止状态，摩擦力是0
B. 当t=3s时,物体受到的摩擦力是7 N
C. 4~6s内,拉力 F做的功是20 J
D.2 ~4s内，物体的机械能保持不变
6.如图甲所示，小球从某高度处由静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧。从小球接触弹簧开始直至将弹簧压缩到最短的过程中，得到小球的速度v 和弹簧被压缩的长度△L之间的关系如图乙所示，其中b为曲线最高点。不计空气阻力，弹簧在整个过程中始终发生弹性形变。则下列说法不正确的是( )
A.小球在b点时重力等于弹力
B.小球接触弹簧后动能就开始减小
C.在运动过程中小球的机械能不守恒
D.小球在最低点时，速度为零，处于平衡状态
7.如图所示的是一位运动员在参加跳板跳水比赛时的分解动作，依次是压板、跳起、腾空，这几个动作之后还有下落和入水。下列判断正确的是( )
A.压板时跳板向下弯曲，说明力能改变物体的形状
B.跳板前端被压到最低时，它的弹性势能最大
C.运动员在空中向上运动，是动能转化为重力势能
D.运动员下落和入水过程中，机械能总量保持不变
8.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m 的木块，将木块用轻绳跨过定滑轮与质量为m 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，下列分析不正确的是( )
A.木块匀速运动的过程中，木块的机械能越来越大
B.木块对桌面的压力和木块的重力是一对平衡力
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的过程中，木块所受的摩擦力的大小为m g
第Ⅱ卷(非选择题，共41 分)
二、填空题(每空1分，共12 分)
9.运动员在进行蹦床比赛，在运动员离开蹦床上升过程中，蹦床对运动员 (选填“做功”或“不做功”)，此过程中，运动员的重力势能 ，机械能 。(两空均选填“增大”“减小”或“不变”)
10.用20 N 的水平推力,将重为280 N的购物车沿水平地面向前推动了5 m。在此过程中，购物车的重力做功 J,水 平 推 力 对 购 物 车 做 功 J。
11.如图甲所示，用弹簧测力计测量水平桌面上的钩码所受的重力。弹簧测力计从图示位置开始向上缓慢提升，其示数F与上升的高度h之间的关系如图乙所示。试解答下列问题。
(1)钩码所受的重力为 N。
(2)当h=4 cm时，桌面对钩码的支持力是 N。
(3)从开始提升到 h =16 cm,弹簧测力计对钩码所做的功是 。
12.如图所示，水平地面 O 点两侧粗糙程度不同，物体一直受到沿水平方向 3 N 的力 F。物体经过M点开始计时，每经过相同时间，用虚线框记录物体的位置。物体在 MO段做匀速直线运动。则物体在 MN 段受到的摩擦力 OQ段受到的摩擦力，F在MN段做功的功率 在 OP段做功的功率。(均选填“大于”“小于”或“等于”)
13.我国独立自主研制的火星探测器“天问一号”沿椭圆轨道绕火星运动时，不考虑空气阻力，只有动能和势能的相互转化，由近火点向远火点运动时，探测器的动能 ，机械能 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
三、实验探究题(每空1分，共14 分)
14.为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患，小明选用小车、斜面、木板、钩码、木块等器材进行如下的实验探究。
(1)实验中，通过比较小车推动木块距离的远近，来判断小车动能的大小，这种常用的实验方法是 (选填“控制变量法”或“转换法”)。
(2)为了研究汽车超速问题，实验中应选择 两个图进行比较，得到的结论是 。
(3)为了研究汽车超载问题，实验中应选择乙、丙两个图进行比较，得到的结论是 。
15.某实验小组在“探究影响动能大小的因素”实验中，准备的器材有质量分别为m、2m的两个钢球，木块和斜面等。实验过程如图所示。
(1)本实验是通过 来反映钢球动能大小的。
(2)为了探究物体动能大小与质量的关系，应选择 两图进行实验分析。
(3)实验中为了探究动能大小与速度的关系，应让质量相同的钢球，从同一斜面的 (选填“相同高度”或“不同高度”)由静止滚下。实验现象表明：当质量一定时，钢球速度越大，动能越 。
(4)实验装置中，如果水平面光滑，能否完成本实验的探究内容 并说明理由。
。
16.观察下面的实验装置，回答下列问题。
(1)如图甲所示，在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让质量不同的钢球从斜面上同一高度由静止滚下，撞击同一木块。本实验探究的是钢球动能的大小与 的关系，物体动能的大小是通过 来反映的。
(2)如图乙所示的是研究“牛顿第一定律”的实验装置，实验中让同一小车从同一斜面上相同的高度由静止滚下，在粗糙程度不同的平面上运动，通过观察可以得出：平面越光滑，小车受到阻力越小，运动距离越 。进一步推理得出：在理想情况下，运动的物体如果不受力，将在水平面上做 运动。
(3)这两个实验中，斜面的作用是 。
四、计算应用题(第17 题7 分,第18 题8 分,共15 分)
17. “天问一号”火星探测器是中国人民的骄傲，因为它是我国首次登陆火星的探测器。着陆火星的“祝融号”，质量为240 kg，在牵引力的驱使下，30 min匀速运动了100m,假设“祝融号”在火星上受到的阻力是其在火星上所受重力的0.06倍，已知 火星表面大气密度是地球表面大气密度的0.01倍,g取10 N/kg。求:
(1)“祝融号”所受的阻力。
(2)在这段时间内牵引力做的功。
(3)同一物体在地球大气中受到的浮力与它在火星大气中受到的浮力之比。
18.“一方有难，八方支援”，如图所示，一辆满载医疗物资的货车正在驶往武汉。已知这辆货车所受的重力为 当货车在水平路面匀速运动时，所受阻力为重力的五分之一，货车牵引力功率为92 kW,请你计算汽车运动100 s时:
(1)货车所受的阻力有多大
(2)牵引力做了多少功
(3)货车通过的距离多长
1.答案：B 解析：由题知小明的体重与前后两次上升的高度均不变，因此由W=Gh可知，两次所做的功相同，故A、C错误；两次所做的功相同，由 可知，用时少的做功功率大，用时多的做功功率小，故B 正确,D错误。
2. 答案:B 解析:根据W =Fs,斜面 BA 的倾斜角度小于 CA，所以物体沿 BA运动时拉力较小，即 故 CD错误；由于斜面光滑，则说明摩擦力为0，没有做额外功，则两次拉力做的功都等于克服物体重力做的功；两次分别把同一物体提升到相同的高度，根据W=Fs=Gh可知克服物体重力做的功相同，所以拉力做功也相同，即 故A错误，B正确。
3.答案：B 解析：雨滴在下落过程中，其质量不变，由题知，雨滴的速度先增大后不变，故雨滴的动能先增大后不变；雨滴在下落过程中，要克服空气阻力做功，其机械能会一直变小，故C正确，ABD错误。
4.答案：C 解析：由题图可知，小球从P 点由静止释放，能到达最右侧的Q点，Q 点的高度要小于P点的高度，则小球在Q点的重力势能要小于在P 点的重力势能，小球的速度为零，动能为零，则小球在 Q 点的机械能要小于在P点的机械能，这说明小球在运动的过程中，机械能变小了；小球在左侧斜面向下运动的过程中，质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大，因为机械能逐渐变小，所以重力势能没有全部转化为动能，故A、B错误。小球从 P点向 Q点运动的过程中，没有在支持力的方向上通过距离，所以支持力不做功，故C正确。小球通过M、N两点时，高度相同，质量不变，则重力势能相同，由于机械能逐渐变小，则 M点的机械能要大于 N点的机械能，所以 M 点的动能要大于 N 点的动能，即 M 点的速度大于N点的速度，故 D错误。
5.答案：C 解析：由图丙可知，前2 s物体速度为零，处于静止状态，合力为零，则水平方向受到的摩擦力和拉力是一对平衡力，由图乙可知，此时物体所受拉力为3 N,则摩擦力也为3 N,故A错误;t=3s时,由图乙可知物体受到的拉力为7 N，由图丙可知物体正在做加速运动，此时摩擦力与拉力不平衡，物体受到的摩擦力一定不等于7 N，故B错误；由图丙可知，4 ~6s内，物体做匀速直线运动，速度为v=2m/s，则4~6s内通过的距离为s=vt=2m /s×2s=4m,由图乙可知,4~6s时拉力为F=5 N,所做的功为 W=Fs=5 N×4m=20J,故C正确;由图丙可知,2~4 s内物体正在做加速运动，其质量不变，高度不变，速度变大，则重力势能不变，动能变大，所以物体的机械能变大，故D错误。
6.答案：BD 解析：小球从a到b的过程中，受竖直向上的弹力，竖直向下的重力，重力大于弹力，合力向下，小球速度越来越大，随弹簧压缩量的增大，弹力越来越大，当小球到达b点时，弹力与重力相等，合力为零，故A 正确；在小球向下运动的过程中，受竖直向上的弹力、竖直向下的重力，开始的一段时间内，重力大于弹力，合力向下，小球做加速运动，其速度增大，随弹簧压缩量的增大，弹力越来越大，当弹力与重力相等时，合力为零，小球继续向下运动，弹力大于重力，合力向上，小球做减速运动，速度减小直至为0，所以小球的动能不是一直减小，故B错误；在整个过程中，弹簧的形变程度逐渐变大，弹簧的弹性势能增大，弹簧的弹性势能是由小球的机械能转化而来的，因此小球的机械能逐渐减小，故 C正确；小球在最低点时，将弹簧压缩至最短，即弹簧的压缩量最大，小球的速度为0，此时，小球受到的弹力大于其重力，所以小球处于非平衡状态，故D错误。
7.答案：ABC 解析：压板时跳板向下弯曲，跳板的形状发生了变化，说明力能改变物体的形状，故A 正确；跳板前端被压到最低时，跳板的弹性形变达到最大，因此具有的弹性势能最大，故 B 正确；运动员上升过程中，质量不变，速度减小，动能减小，高度增大，重力势能增大，所以该过程中动能转化为重力势能，故 C正确；运动员下落和入水过程中，克服空气阻力和水的阻力做功，一部分机械能转化为内能，机械能总量减小，故D错误。
8.答案：AB 解析：木块匀速运动的过程中，木块的质量不变，速度和高度也不变，则木块的动能和重力势能都不变，因此木块的机械能不变，故 A错误；木块对桌面的压力和木块的重力，二力的方向相同，且作用在两个物体上，所以不是一对平衡力，故B错误；最初木块受到绳子的拉力做匀速直线运动，说明木块还要受到水平向左的摩擦力，钩码触地后木块由于惯性会继续向右滑动，木块受到的拉力消失，在摩擦力的作用下，木块的速度减小，所以木块的动能越来越小，故 C正确；最初木块受到绳子的拉力做匀速直线运动，木块在水平方向上受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，所以摩擦力. 钩码触地后木块继续向右滑动，由于压力和接触面的粗糙程度都没有发生改变，因此木块所受摩擦力大小仍然是m g，故 D正确。
9.答案：不做功 增大 减小 解析：运动员离开蹦床后，由于惯性继续向上运动，此过程中蹦床对运动员没有力的作用，则蹦床对运动员不做功；运动员上升过程中，运动员的质量不变，高度变大，其重力势能增大；运动员上升过程中，克服空气摩擦做功，一部分机械能会转化为内能，所以运动员的机械能会减小。
10. 答案:0100 解析：购物车在水平地面上移动5m，没有在重力的方向上移动距离，所以重力不做功，即重力做功为0 J；推力对购物车做功 W =Fs =20 N×5 m=100J。
11. 答案:(1)4.5 (2)1.5 (3)0.45 J
解析：(1)钩码离开桌面后弹簧测力计的示数不再变化，此时示数即为钩码所受重力大小，故钩码所受的重力为4.5 N。
(2)弹簧的伸长量与拉力成正比，由图象知，当h=6 cm时,弹簧测力计的示数为4.5 N,则 0.75 N/cm,即弹簧每伸长1cm所需拉力为0.75 N,则当h=4 cm时,弹簧测力计的示数是0.75 N/cm×4 cm=3 N，此时弹簧测力计受重力、拉力、支持力的作用，支持力等于重力减去拉力，即4.5 N-3 N=1.5 N。
(3)由图象知,钩码移动的距离为s=16cm-6cm=10 cm=0.1m ,弹簧测力计对钩码所做的功为 W=Fs=4.5 N×0.1m=0.45 J。
12.答案：大于 小于 解析：物体在 MO 段做匀速直线运动，摩擦力与拉力是一对平衡力，大小相等，所以MN段受到的摩擦力为3 N。由题图可知，在相同的时间内，OQ 段的路程大于MN段，故物体在OQ段做的是加速运动，说明此时受到的摩擦力要小于MN段的摩擦力,即小于3 N。根据P =Fv可知,F在MN段做功的功率小于在OP段做功的功率。
13.答案：变小 不变 解析：探测器由近火点向远火点运动时，不受空气阻力，只发生动能和势能的相互转化，机械能是守恒的，机械能保持不变；探测器相对于火星的高度增加，质量不变，重力势能变大，动能转化为重力势能，动能变小。
14.答案:(1)转换法 (2)甲、乙 小车的质量一定时，速度越大，动能越大 (3)小车的速度一定时，质量越大，动能越大
解析：(1)实验中是通过观察木块被推动距离的远近，比较小车对木块做功的多少，从而判断小车动能的大小，这是转换法的应用。
(2)超速是指汽车的质量一定，速度越大，动能越大。实验中应选择甲、乙两个图进行比较，得到的结论是小车的质量一定时，速度越大，动能越大。
(3)为了研究汽车超载问题，实验中应选择乙、丙两个图进行比较，得到的结论是小车的速度一定时，质量越大，动能越大。
15.答案:(1)木块移动的距离 (2)乙、丙 (3)不同高度 大 (4)不能，木块将做匀速直线运动，无法停下来
解析：(1)该实验中钢球动能的大小是通过木块被撞后移动距离的远近体现的，木块被撞得越远，说明钢球的动能越大，这里采用了转换法的思想。
(2)为了探究物体动能大小与质量的关系，实验中采用的是控制变量法，需要控制速度相同，质量不同，即使质量不同的钢球从相同斜面的相同高度由静止自由滚下，故选用乙、丙两图进行对比。
(3)实验中为了探究动能大小与速度的关系，应控制质量相同，速度不同，即应让质量相同的钢球，从同一斜面的不同高度由静止滚下；实验现象表明：当质量一定时，钢球速度越大，推动木块移动的距离越远，动能越大。
(4)水平面是光滑的，则木块在水平方向上受力为0，竖直方向上受到平衡力作用，根据牛顿第一定律，运动的物体在没有受到力的作用时，将一直做匀速直线运动，故无法通过木块移动的距离来判断动能的大小。
16.答案：(1)质量 木块被撞击后运动的距离 (2)远匀速直线 (3)让物体获得一定的速度
解析：(1)图甲中让质量不同的钢球从斜面上同一高度由静止滚下，到达斜面底部的速度相同，相同因素是钢球的速度，不同因素是钢球的质量，因此该实验的目的是研究钢球动能的大小与质量的关系，通过观察木块被撞击后运动距离的长短来间接判断物体动能的大小。
(2)图乙让同一小车从同一斜面上相同的高度由静止滑下，在粗糙程度不同的平面上运动，小车的质量和到达斜面底部的速度都相同，平面的粗糙程度不同，因此该实验的目的是研究运动的小车在水平面移动的距离与所受阻力的关系，实验中，接触面越光滑，小车所受摩擦力越小，小车运动得越远，所以如果运动的物体不受阻力作用，将一直保持匀速直线运动状态。
(3)这两个实验中，斜面的作用是让物体从斜面滑下获得一定的速度。
17. 答案:(1)54.72N (2)5472 J (3)5 000 : 19
解析：(1)“祝融号”在火星上的重力 m×0.38g=240kg×0.38×10 N/kg=912 N,所受的阻力
(2)“祝融号”做匀速直线运动，受到平衡力的作用，故牵引力F=f=54.72 N,牵引力做的功 W = Fs =54.72 N×100 m=5472 J。
(3)火星表面大气密度是地球表面大气密度的0.01倍，即 物体在地球大气中受到的浮力 在火星大气中受到的浮力 故同一物体在地球大气中受到的浮力与它在火星大气中受到的浮力之比为
18. 答案:(1)2×10 N (2)9.2×10 J (3)460m解析：(1)由题意可得，货车所受的阻力.
(2)货车牵引力的功率P=92kW=92000 W,100 s内牵引力做的功 W=Pt=92 000 W×100 s=9.2×10 J。
(3)因为货车在水平路面匀速运动，在水平方向上货车受到的牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等，所以货车受到的牵引力F=f=2×10 N,由 W =Fs得货车通过的距离