06.第十一章 功和机械能 评估测试卷 （含答案）

第十一章评估测试卷
(满分:100分　时间:60分钟)
一、选择题(本大题共10小题,每小题3分,共30分。在每小题给出的四个选项中,只有一项最符合题意)
1.初中生小明的家住在11楼,乘坐电梯上楼时,电梯对他做的功大约是 (　　)
A.15 J B.150 J C.1 500 J D.15 000 J
2.小双拉着一袋土豆在水平路面上前进了一段距离,关于该过程中力对物体做功的说法,正确的是(　　)
A.土豆所受重力做了功 B.土豆所受支持力做了功
C.人的拉力做了功 D.没有力做功
3.一辆汽车在平直公路上沿直线向前行驶,途中经过一段泥泞路面,如果汽车发动机的功率始终保持不变,则汽车行驶路程s随时间t的变化关系可能是 (　　)
A B C D
4.甲、乙两辆汽车在水平公路上行驶,它们的牵引力F甲∶F乙=3∶1,速度v甲∶v乙=4∶1,车重G甲∶G乙=2∶1,则在相等时间内牵引力做的功W甲∶W乙是(　　)
A.3∶1 B.6∶1 C.12∶1 D.24∶1
5.如图所示,一个物体静止于光滑水平面上的O点,在水平恒力F作用下开始向右加速运动,且a、b之间和b、c之间的距离相等,F在ab段做的功为W1,做功的功率为P1;在bc段做的功为W2,做功的功率为P2。下列选项正确的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　 　O　　 　a　　　　b　 　　c
A.W1=W2,P1>P2 B.W1>W2,P1W2,P1>P2 D.W1=W2,P16.在粗糙程度均匀的水平地面上运动的物体,受到方向不变的水平拉力F的作用,其F-t和v-t图像分别如图甲和图乙所示。下列有关拉力做功及其功率的分析正确的是 (　　)
甲 乙
A.9~12 s内拉力做功为18 J B.0~3 s内拉力做功为9 J
C.3~6 s内拉力的功率逐渐变小 D.第4 s拉力的功率为36 W
7.(2024绥化中考)如图所示,人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行的过程中,机械能是守恒的。当卫星从远地点向近地点运动时,下列说法正确的是 (　　)
A.动能减小,重力势能增大 B.动能转化为重力势能　
C.动能增大,重力势能减小 D.卫星的速度一直在减小
8.如图所示,“长征”火箭在加速升空过程中(质量变化忽略不计) (　　)
A.惯性变大 B.机械能保持不变
C.动能增加,重力势能减小 D.动能增加,重力势能增加
9.如图所示,图甲是古代的水磨,流水冲击水轮,水轮转动从而碾谷、磨面等;图乙是现代的水电站,流水冲击水轮,带动发电机发电。下列说法错误的是 (　　)
甲 乙
A.图甲是利用了水的机械能进行工作的实例
B.图乙中的拦河大坝,起到了提高水的重力势能的效果
C.流水冲击水轮的过程中,流水速度减小,所以其动能减小
D.流水通过水轮后,其机械能增大
10.图甲是蹦床表演的情景,图乙是运动员从最高点A下落到最低点C的简化图,B点是运动员与蹦床刚开始的接触点。不考虑空气阻力,以下关于运动员的机械能判断正确的是 (　　)
甲 乙
A.从A点到C点,机械能保持不变 B.从A点到C点,机械能不断减小
C.从B点到C点,动能先增大后减小 D.从B点到C点,动能不断减小
二、填空题(本大题共5小题,每空2分,共24分)
11.小明做了一个“会跳的卡片”,如图所示,将卡片在桌面上压平后松手,发现卡片跳起来了,为了让卡片跳得更高,应将A面　　　　(选填“向上”或“向下”)放置,卡片跳起过程中将弹性势能转化为
　　　　能和　　　　　能。
12.蹦极是一种运动游戏。如图中A点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置,B点是游戏者所能到达的最低点。当游戏者离开跳台向A点运动的过程中(忽略空气阻力),其重力势能逐渐转化为　　　　能;游戏者从A点到B点的过程中,弹性绳具有的　　　　　能逐渐增加。到达B点时游戏者受到的弹力大于重力,所以游戏者在B点时　　　　(选填“是”或“不是”)处于平衡状态。
13.如图甲所示的铁块重力G=4 N,被吸附在竖直放置且足够长的磁性平板上,当它在竖直方向上拉力F=6 N的作用下向上运动时,铁块此时速度v与时间t的关系图像如图乙所示,则铁块受到的摩擦力为　　　　N;4 s内拉力F做的功是　　　　J。
　
甲 乙
14.小军从高3 m、长5 m的滑梯上端从静止开始加速向下滑动,受到的阻力恒为10 N,若他的质量为15 kg,则下滑过程中,重力对他做的功为　　　　J,他克服阻力做了　　　　J的功。(g取10 N/kg)
15.如图所示,一物体在水平向右的拉力F1作用下以3 m/s的速度在水平地面上匀速运动了10 m,拉力F1所做的功为W1,功率为P1。若该物体在水平向右的拉力F2作用下以2 m/s的速度在同一水平地面上匀速运动了10 m,拉力F2所做的功为W2,功率为P2,则W1　　　　W2,P1　　　　P2。(均选填“>”“<”或“=”)
三、实验探究题(本大题共3小题,第16小题10分,第17小题12分,第18小题8分,共30分)
16.如图所示是武警战士进行爬杆比赛的情景,小华观看后,想要测定战士爬杆的功率,他设计的实验方案如下,请你帮他补充完整。
(1)实验原理:　　　　(用公式表示)。
(2)实验器材:竹杆、电子秤、刻度尺、　　　　等。
(3)实验步骤:
①用电子秤测出武警战士的质量m,则战士以一定的速度快速爬杆所用的力F=　　　　(用测定的物理量字母表示);
②用刻度尺测出爬杆的高度h;
③用　　　　测量出时间t;
④得出武警战士爬杆的功率P=　　　　(用测定的物理量字母表示)。
17.小红猜想动能的大小可能与物体质量和运动速度有关,于是设计了如图甲、乙所示的实验,探究动能的大小与哪些因素有关。
甲 乙
(1)实验中通过观察　　　　　　　　　　　　的大小,来判断小球动能的大小。
(2)实验中为了研究动能大小与质量的关系,选择图　　　　(选填“甲”或“乙”)实验,需要控制小球撞击时的速度不变,具体的控制方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)选择图甲实验探究的是动能与　　　　的关系,理由是两球　　　　相等;得出结论:　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
18.探究“重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中,三个完全相同的木桩和三个木块从高处释放时的位置如图甲所示,已知木块A、B、C的质量关系为mA=mB甲 乙
(1)实验时,我们研究的是木块的重力势能大小,可以通过观察乙图中　 来比较。
(2)比较木块A和　　　　对木桩撞击的过程,可判断重力势能的大小和重物下落的高度有关。
(3)比较木块B和C将木桩打入沙中的深度,小明认为:物体重力势能的大小与物体的质量有关,你认为小明的观点是　　　　(选填“正确”或“错误”)的,理由是　 。
四、计算应用题(本大题共2小题,第19小题8分,第20小题8分,共16分。解答时,要求有必要的文字说明、公式和计算步骤等,只写最后结果不得分)
19.某同学用如图所示的牵引装置来锻炼关节,重物的质量为3 kg,小腿拉绳使重物在4 s内匀速上升0.5 m,若不计绳重及摩擦,g取10 N/kg。求:
(1)小腿拉重物所做的功。
(2)小腿拉重物的功率。
20.如图所示,一款新型无人驾驶电动汽车的总质量为1.5×103 kg。在性能测试中,它沿平直的公路匀速行驶,行驶过程中汽车受到的阻力为总重力的。(g取10 N/kg)求:
(1)汽车匀速行驶的速度。
(2)汽车受到的牵引力。
(3)此过程中汽车牵引力所做的功和做功的功率。
【详解答案】
1.D　解析:初中生的重力约为500 N,11楼的高度约为30 m,则电梯对小明做的功大约为W=Gh=500 N×30 m=
15 000 J。故D正确,A、B、C错误。故选D。
2.C　解析:土豆所受的重力与路面垂直,土豆所受的重力不做功,故A错误;土豆所受的支持力与路面垂直,土豆所受的支持力不做功,故B错误;人的拉力是水平方向上的,土豆通过的路程也是水平方向上的,故人的拉力做了功,故C正确,D错误。故选C。
3.D　解析:汽车在泥泞的路面行驶时,受到的阻力变大了,需要增大其牵引力,所以在整个行驶过程中,汽车的牵引力由小变大再变小,即经过泥泞路面时牵引力变大,经过泥泞路面后牵引力变小;汽车发动机的功率始终保持不变,由P===Fv可知,汽车经过泥泞路面时牵引力变大,速度会变小,经过泥泞路面后速度会变大,且在经过泥泞路面前后速度是相同的。故D中图像符合题意。故选D。
4.C　解析:因为两车速度之比是v甲∶v乙=4∶1,所以两车在相同时间内通过的路程之比s甲∶s乙=4∶1,甲车做的功是W甲=F甲s甲,乙车做的功是W乙=F乙s乙,又因为F甲∶F乙=3∶1,所以W甲∶W乙==12∶1。故选C。
5.D　解析:由题知,a、b之间和b、c之间的距离相等,拉力恒定,由W=Fs可知,两个过程中拉力做的功相等,即W1=W2。水平面光滑,说明物体不受摩擦力,物体在水平方向上只受到向右的拉力,物体向右做加速运动,速度在不断增大,经过相同的路程所用的时间不断减少,由P=可知,功率在变大,即P16.A　解析:A.由图乙可知,9~12 s内物体做匀速直线运动,速度v=1 m/s,则通过的路程为s=vt=1 m/s×3 s=3 m,由图甲可知,此时拉力F=6 N,则拉力对物体做功W=Fs=6 N×3 m=18 J,故A正确;B.由图乙知,物体0~3 s内速度为0,没有在拉力F的方向上移动距离,因此拉力不做功,故B错误;C.由图乙知,物体在3~6 s内速度逐渐变大,由图甲可知,3~6 s内拉力大小不变,根据P==Fv可知,拉力的功率逐渐变大,故C错误;D.由图甲可知,第4 s拉力为9 N,由图乙可知,物体在3 s时速度为0,6 s时速度为3 m/s,物体做加速直线运动,所以第4 s的速度为1 m/s,功率为P=F'v'=9 N×1 m/s=9 W,故D错误。故选A。
7.C　解析:卫星从远地点向近地点运动时,质量不变,卫星和地球的相对距离变小,高度变小,故重力势能变小,因为机械能守恒,所以重力势能转化为动能,动能变大,故C正确,A、B、D错误。故选C。
8.D　解析:火箭在加速升空时,火箭质量不变,速度增大,动能增大;火箭的质量不变,高度增加,重力势能增加;因为火箭的动能和重力势能都增加,故机械能增加;火箭的质量不变,惯性不变,故A、B、C错误,D正确。故选D。
9.D　解析:图甲利用了水的机械能,将水的机械能转化为水轮的机械能,说明水轮利用水的机械能工作,故A正确,不符合题意;图乙中的拦河大坝,使水的高度升高,起到了提高水的重力势能的效果,故B正确,不符合题意;流水冲击水轮的过程中,流水速度减小,质量不变,所以其动能减小,故C正确,不符合题意;流水通过水轮时,水轮机带动发电机发电将动能转化为电能,其机械能减小,故D错误,符合题意。故选D。
10.C　解析:不考虑空气阻力,从A点到B点,运动员的机械能守恒,即机械能保持不变;从B点到C点,蹦床的弹性形变增大,其弹性势能增大,该过程中运动员的一部分机械能转化为蹦床的弹性势能,运动员的机械能减小,所以从A点到C点运动员的机械能先不变后减小,故A、B错误。从B点到C点,开始一段时间内蹦床的弹力小于运动员的重力,合力方向向下,运动员继续向下做加速运动;当蹦床的弹力等于运动员的重力时,运动员的速度达到最大;此后,蹦床的弹性形变继续增大,向上的弹力大于运动员向下的重力,运动员所受合力方向向上,运动员向下做减速运动,到最低点时运动员的速度为零。由此可知,从B点到C点,运动员的速度先增大后减小,且运动员的质量不变,所以该过程中运动员的动能先增大后减小,故C正确,D错误。故选C。
11.向下　动　重力势　解析:由图可知,为了使卡片跳起来,要利用橡皮筋的弹性势能,由于弹性势能的大小与物体发生弹性形变的程度有关,所以只有将A面向下放置,橡皮筋的形变程度才更大,松手后才有更多的弹性势能转化为卡片的动能,卡片跳得才更高。卡片跳起过程中橡皮筋的形变程度变小,橡皮筋的弹性势能转化为卡片的动能和重力势能。
12.动　弹性势　不是　解析:游戏者从最高点到A点时,质量不变,高度减小,速度变大,重力势能减小,动能变大,重力势能转化为动能。游戏者从A点到B点的过程中,弹性绳逐渐伸长,弹性形变程度变大,弹性势能变大。到达B点时游戏者受到的弹力大于重力,合力不为零,所以游戏者在B点时不是处于平衡状态。
13.2　4.8　解析:由图乙可知,铁块在竖直方向上运动时,速度保持不变,因此铁块做匀速直线运动,受到平衡力的作用。铁块在竖直方向上受到竖直向下的重力G、竖直向下的摩擦力f和竖直向上的拉力F,根据平衡力的特点,故铁块受到摩擦力大小f=F-G=6 N-4 N=2 N。根据v=可得,铁块在4 s内升高的距离s=vt=0.2 m/s×4 s=
0.8 m,因此拉力F做的功W=Fs=6 N×0.8 m=4.8 J。
14.450　50　解析:小军的重力:G=mg=15 kg×10 N/kg=150 N,重力对他做的功:W=Gh=150 N×3 m=450 J;小军克服阻力所做的功:W'=fs=10 N×5 m=50 J。
15.=　>　解析:由题可知,同一物体先后以不同的速度在同一水平地面上匀速运动,则物体对水平地面的压力不变,接触面的粗糙程度不变,因此两次物体受到的滑动摩擦力不变;又因为物体在水平地面上匀速运动,根据二力平衡条件可知,水平拉力F和滑动摩擦力f是一对平衡力,大小相等,即F1=F2=f;物体运动的距离都为10 m,且F1=F2,由W=Fs可知W1=W2;由题意可知v1>v2,且F1=F2,由P===Fv可知,P1>P2。
16.(1)P=　(2)秒表
(3)①mg　③秒表　④
解析:(1)进行爬杆比赛时,要克服战士的重力做功,要测定战士爬杆的功率需要测出爬杆时做的功和所用的时间来进行计算,则测量战士克服重力做功的功率的实验原理为P=。(2)根据功的定义W=Fs=mgh可知,测战士爬杆做的功,需用电子秤测战士的质量,用刻度尺测战士上升的高度,根据功率的定义P=可知需要用秒表测所用时间,因此还需要的测量工具为秒表。(3)①战士匀速爬杆时的动力与战士受到的重力是一对平衡力,这两个力的大小相等,则战士爬杆所用的力F=G=mg;③用秒表测出战士爬杆所用的时间t;④由功率的定义式可知,武警战士爬杆的功率为P===。
17.(1)木块被推动的距离
(2)乙　让小球从同一高度由静止滚下
(3)速度　质量　小球的质量相同时,小球的速度越大,动能越大
解析:(1)实验中把小球动能的大小转化成观察木块被推动距离的大小,木块被推动的距离越大,小球对木块做的功越多,表明小球的动能越大。(2)实验中为了研究动能大小与质量的关系,根据控制变量法,需要控制小球的速度一定,改变小球的质量,故应选择图乙实验。小球到达水平面时的速度与小球下落的高度和下落时的速度有关。让小球从同一斜面、同一高度由静止滚下可以控制小球到达水平面时的速度相同。(3)图甲中两个小球的质量相同,让小球从斜面的不同高度滚下,改变的是小球到达水平面的运动速度,木块被推动的距离不同,探究的是动能与运动速度的关系;实验可得出的结论是小球的质量相同时,小球的速度越大,动能越大。
18.(1)木桩陷入沙中的深度　(2)B
(3)错误　木块B和C下落的高度没有保持相同
解析:(1)实验中让木块从高处自由下落打击在木桩上,通过观察木桩陷入沙中的深度判断木块的重力势能大小。
(2)由图可知,木块A、B的质量相同,木块B的高度大于A的高度,B撞击木桩后木桩陷入沙中的深度大于A撞击木桩后木桩陷入沙中的深度,则可得结论:重力势能的大小和重物下落的高度有关。(3)要探究物体重力势能的大小与物体质量的关系,需要控制物体下落的高度相同,由图可知,木块B、C的质量不同,下落的高度也不同,所以小明的结论是错误的。
19.解:(1)小腿拉重物所做的功:
W=Gh=mgh=3 kg×10 N/kg×0.5 m=15 J。
(2)小腿拉重物的功率:
P===3.75 W。
答:(1)小腿拉重物所做的功为15 J;
(2)小腿拉重物的功率为3.75 W。
20.解:(1)汽车匀速行驶的路程:
s=5.4 km-3.6 km=1.8 km=1.8×103 m,
汽车匀速行驶的速度:
v===10 m/s。
(2)汽车匀速行驶,受力平衡,汽车受到的牵引力:
F牵引=f=G=mg=×1.5×103 kg×10 N/kg=1.5×103 N。
(3)此过程中汽车牵引力做功:
W=Fs=1.5×103 N×1.8×103 m=2.7×106 J,
此过程中汽车牵引力做功的功率:
P===1.5×104 W。
答:(1)汽车匀速行驶的速度为10 m/s;
(2)汽车受到的牵引力为1.5×103 N;
(3)此过程中汽车牵引力所做的功为2.7×106 J,做功的功率为1.5×104 W。