第十章 功与机械能 章末评价卷
(时间:90分钟 满分:90分)
评价等级:
一、选择题(本题共8个小题,每小题3分,共24分。第1～6题为单项选择题。第7、8题为多项选择题,每小题至少有两项符合题目要求,全选对得3分,选对但不全得1分,选错或不选得0分)
1.在科学探索之路上,有众多科学巨人给我们留下了大量科学的探究方法和不朽的科学精神。我们用下面哪个科学家的名字作为功率的单位( )
A.牛顿 B.伽利略 C.瓦特 D.焦耳
2.汽车在高速公路上行驶,被限制最大行驶速度,用物理学的思维来解读,其目的是( )
A.限制摩擦力 B.限制惯性
C.限制势能 D.限制动能
3.载重卡车、电瓶车与自行车,若三种车辆速度相等,则动能最大的是( )
A.载重卡车 B.电瓶车
C.自行车 D.一样大
4.如图所示的场景中,力对物体做了功的是( )
A.图甲中,运动员举着杠铃保持静止,运动员对杠铃的力
B.图乙中,叉车把货物从地面提升到一定高度,叉车对货物的力
C.图丙中,离手的冰壶在水平面上滑行,冰壶受到的重力
D.图丁中,小静背着书包在水平路面上等车,小静对书包的力
5.建筑工地上的吊车,几分钟就可以把一车砖吊到楼上;如果用人来搬运这车砖,则需要很长的时间,这说明( )
A.吊车对砖做的功多 B.人对砖做的功多
C.吊车对砖做功的功率大 D.人对砖做功的功率大
6.我国现代农业已进入信息化和数字化时代,农用机械已经能通过北斗导航系统精准作业。水平匀速飞行的无人机喷洒农药的过程中( )
A.它的动能不变,重力势能减小,机械能减小
B.它的动能不变,重力势能不变,机械能不变
C.它的动能减小,重力势能不变,机械能减小
D.它的动能减小,重力势能减小,机械能减小
7.(多项选择)如图所示是跳伞运动员在匀速下落过程中,重力做的功W随下落高度h和重力做功的功率P随时间t的变化图像,其中正确的是( )
8.(多项选择)图为嫦娥六号返回舱“打水漂”式返回地球的过程。返回舱从太空加速降落至A点进入大气被大气减速“弹回”,在太空中从B点运动到C点再进入大气减速落到地面(太空中不计阻力)。下列说法正确的是( )
A.在太空中,返回舱从太空加速落到A点的过程,势能转化为动能
B.返回舱从A点运动到B点的过程,动能先减小后增大
C.返回舱从B点运动到C点的过程,机械能保持不变
D.返回舱从C点减速落到地面过程中所受大气压越来越小
二、填空题(本题共4个小题,每空2分,共14分)
9.2024年2月20日中国客机C919在新加坡航展展出,它向公众呈现了中国大飞机事业的阶段性成就。飞机在减速下降、准备着陆的过程中,其动能 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
10.如图所示为体育课中足球绕杆测试。在测试过程中,当足球在水平地面上滚动时,足球所受重力 (选填“做功”或“不做功”)。
11.物理课上,喜欢动手的小明帮助老师搬运实验器材,器材所受的重力为20 N,距离讲台的水平距离MO=1.2 m,距离讲台面的竖直高度ON=0.8 m,如图所示。小明先用 4 s 的时间在M点将器材匀速竖直搬起 0.8 m,再水平匀速直线运动4 s到达讲台的N点。小明水平移动器材时,对器材做的功为 J。整个过程中小明对器材做功的功率为 W。
12.扫地机器人在水平地面上匀速运动时,通过吸尘装置将灰尘、杂物吸入储存箱,机器人的动能将 (选填“不变”“增大”或“减小”);所受推力与速度关系图像如图所示,当推力为50 N,匀速直线运动2 s,推力做功 J;以0.5 m/s的速度匀速直线运动时,推力的功率为 W。
三、作图题(本题共1个小题,共2分)
13.如图甲所示水平面AB段光滑,B点右侧粗糙,一轻质弹簧左端固定于竖直墙面。用小木块P压缩弹簧至A点由静止释放,木块离开弹簧后,动能随位置变化关系的大致图像如图乙所示。若换另一相同底面的小木块Q(mQ>mP)将弹簧同样压缩至A点由静止释放,弹簧形变均在弹性限度内。请在同一坐标系中画出小木块Q从离开弹簧至静止的过程中,动能随位置变化关系的大致图像。
四、简答题(本题共2个小题,每小题3分,共6分)
14.超载是指交通运输工具的实际装载量超过核定的最大容许限度。货运超载通常是指机动车运输的货物超过货运机动车的装载能力。
(1)请从能量的角度解释,为什么要对货运机动车限载。
(2)货运机动车超载会严重破坏公路设施,请解释为什么超载的货运机动车会损坏路面。
15.如图所示是车辆“避险车道”,当汽车刹车失灵时,司机驾车冲上铺上砂砾的斜坡,使失控汽车的速度相应得到减少并最终停下,避免事故的发生。请你运用所学力学知识分析这种设施能有效减小车速的两个原因。
五、实验与探究题(本题共3个小题,第16题8分,第17、18题每题10分,共28分)
16.小明在高速路上看到了许多限载限速标志,由此想探究动能与哪些因素有关,做了如图所示的实验。
(1)小球动能的大小是通过 来反映的。
(2)在探究动能与质量的关系过程中,为保证小球到达水平面的速度相同,需控制小球静止下滑时的 相同,通过比较 两次实验可以得出动能大小与质量的关系。
(3)比较甲、乙两次实验,得出的结论可以解释汽车在高速路上 (选填“超速”或“超载”)的危害。
17.小明在家和妈妈一起做饭时,一个饮料瓶不小心落到了松软的面团上,在面团上留下了较深的痕迹。于是他灵机一动,利用面团和装有水的饮料瓶,做了如图所示的实验来探究重力势能大小跟哪些因素
有关。
(1)总结实验①②③发现,该实验要探究的是物体重力势能的大小与物体 和 的关系;物体重力势能的大小可由 来体现。
(2)利用实验①②可得出结论:被举高的高度相同时,物体的 越大,它具有的重力势能越大。
(3)《民法典》中规定“禁止从建筑物中抛掷物品”,生活中更要杜绝“高空抛物”这种严重危害公共安全的行为,“高空抛物”危害性大的原因,可通过分析实验②③得出的结论来解释,请你写出该结论: 。
18.汽车在通过起伏路段的凸起路面时,经验丰富的司机往往慢速平稳通过。若快速通过会让乘客有“腾飞”的感觉,且安全隐患很大,这一现象是因为凸起路面与车之间竖直方向的相互作用力在变大吗
小明猜想:汽车通过凸起路面时的速度越大,可能路面与车之间的相互作用力越大。
为了探究这一问题,他选用小球(模拟小车)、轨道、弧面支架(模拟凸起路面)、电子秤等器材进行了如图所示的实验。
释放位置 A B C D
F/N 1.56 1.51 1.47 1.38
(1)先测小球静止时对电子秤的 (选填“压力”或“摩擦力”)来反映小球与弧面顶部相互作用力F的大小。
(2)在电子秤上安放弧面支架并调零,将小球从轨道的A点由静止释放,沿轨道经弧面运动到右侧轨道,记录小球通过弧面顶部O点时小球与弧面的作用力F,再依次将小球从高于A点的B、C、D点由静止释放,目的是逐次增大小球通过O点时的 ,各次实验F的大小记录如表,分析数据可知小明的猜想 (选填“成立”或“不成立”)。
(3)根据上述实验现象推理:若小球速度足够大,通过弧面顶部时,电子秤的示数最小将显示 kg。进一步推理:当汽车通过凸起路面顶部的速度足够大,若路面前方突发状况,结合本实验判断是否可以紧急刹车避让并说明理由: 。
六、综合应用题(本题共2个小题,每小题8分,共16分。解答时需写出必要的计算公式及过程或文字说明,若只写出计算结果将不得分)
19.2024年4月27日,我国发布首个纯电驱拟人奔跑的全尺寸人形机器人“天工”,如图所示,其身高为163 cm,质量为43 kg,双脚与地面的接触面积为0.04 m2,某次测试中,它在“盲视”状态下,平稳登上斜面长为1 m,高为0.5 m的斜坡,g取10 N/kg。求:
(1)“天工”受到的重力的大小。
(2)“天工”双脚站立时,对水平地面的压强。
(3)“天工”从坡底登到坡顶,克服重力所做的功。
20.电动清扫车以其环保高效等优点,在卫生城市创建中大显身手。(g取10 N/kg)
(1)清扫车完成任务后,到路程为1 200 m的垃圾处理站倾倒垃圾,用时150 s,求清扫车行驶的平均速度。
(2)当质量为800 kg的清扫车以5 m/s的速度匀速直线行驶1 km时,所受阻力为车重的,则在此过程中,牵引力做功的功率为多少
(3)清扫车在水平路面匀速前进,不断“吸”入垃圾过程中,清扫车的动能如何变化 写出你判断的理由。第十章 功与机械能 章末评价卷
(时间:90分钟 满分:90分)
评价等级:
一、选择题(本题共8个小题,每小题3分,共24分。第1～6题为单项选择题。第7、8题为多项选择题,每小题至少有两项符合题目要求,全选对得3分,选对但不全得1分,选错或不选得0分)
1.在科学探索之路上,有众多科学巨人给我们留下了大量科学的探究方法和不朽的科学精神。我们用下面哪个科学家的名字作为功率的单位(C)
A.牛顿 B.伽利略 C.瓦特 D.焦耳
2.汽车在高速公路上行驶,被限制最大行驶速度,用物理学的思维来解读,其目的是(D)
A.限制摩擦力 B.限制惯性
C.限制势能 D.限制动能
3.载重卡车、电瓶车与自行车,若三种车辆速度相等,则动能最大的是(A)
A.载重卡车 B.电瓶车
C.自行车 D.一样大
4.如图所示的场景中,力对物体做了功的是(B)
A.图甲中,运动员举着杠铃保持静止,运动员对杠铃的力
B.图乙中,叉车把货物从地面提升到一定高度,叉车对货物的力
C.图丙中,离手的冰壶在水平面上滑行,冰壶受到的重力
D.图丁中,小静背着书包在水平路面上等车,小静对书包的力
5.建筑工地上的吊车,几分钟就可以把一车砖吊到楼上;如果用人来搬运这车砖,则需要很长的时间,这说明(C)
A.吊车对砖做的功多 B.人对砖做的功多
C.吊车对砖做功的功率大 D.人对砖做功的功率大
6.我国现代农业已进入信息化和数字化时代,农用机械已经能通过北斗导航系统精准作业。水平匀速飞行的无人机喷洒农药的过程中(D)
A.它的动能不变,重力势能减小,机械能减小
B.它的动能不变,重力势能不变,机械能不变
C.它的动能减小,重力势能不变,机械能减小
D.它的动能减小,重力势能减小,机械能减小
7.(多项选择)如图所示是跳伞运动员在匀速下落过程中,重力做的功W随下落高度h和重力做功的功率P随时间t的变化图像,其中正确的是(AD)
8.(多项选择)图为嫦娥六号返回舱“打水漂”式返回地球的过程。返回舱从太空加速降落至A点进入大气被大气减速“弹回”,在太空中从B点运动到C点再进入大气减速落到地面(太空中不计阻力)。下列说法正确的是(AC)
A.在太空中,返回舱从太空加速落到A点的过程,势能转化为动能
B.返回舱从A点运动到B点的过程,动能先减小后增大
C.返回舱从B点运动到C点的过程,机械能保持不变
D.返回舱从C点减速落到地面过程中所受大气压越来越小
二、填空题(本题共4个小题,每空2分,共14分)
9.2024年2月20日中国客机C919在新加坡航展展出,它向公众呈现了中国大飞机事业的阶段性成就。飞机在减速下降、准备着陆的过程中,其动能 减小 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
10.如图所示为体育课中足球绕杆测试。在测试过程中,当足球在水平地面上滚动时,足球所受重力 不做功 (选填“做功”或“不做功”)。
11.物理课上,喜欢动手的小明帮助老师搬运实验器材,器材所受的重力为20 N,距离讲台的水平距离MO=1.2 m,距离讲台面的竖直高度ON=0.8 m,如图所示。小明先用 4 s 的时间在M点将器材匀速竖直搬起 0.8 m,再水平匀速直线运动4 s到达讲台的N点。小明水平移动器材时,对器材做的功为 0 J。整个过程中小明对器材做功的功率为 2 W。
12.扫地机器人在水平地面上匀速运动时,通过吸尘装置将灰尘、杂物吸入储存箱,机器人的动能将 增大 (选填“不变”“增大”或“减小”);所受推力与速度关系图像如图所示,当推力为50 N,匀速直线运动2 s,推力做功 30 J;以0.5 m/s的速度匀速直线运动时,推力的功率为 75 W。
三、作图题(本题共1个小题,共2分)
13.如图甲所示水平面AB段光滑,B点右侧粗糙,一轻质弹簧左端固定于竖直墙面。用小木块P压缩弹簧至A点由静止释放,木块离开弹簧后,动能随位置变化关系的大致图像如图乙所示。若换另一相同底面的小木块Q(mQ>mP)将弹簧同样压缩至A点由静止释放,弹簧形变均在弹性限度内。请在同一坐标系中画出小木块Q从离开弹簧至静止的过程中,动能随位置变化关系的大致图像。
答案:如图所示
四、简答题(本题共2个小题,每小题3分,共6分)
14.超载是指交通运输工具的实际装载量超过核定的最大容许限度。货运超载通常是指机动车运输的货物超过货运机动车的装载能力。
(1)请从能量的角度解释,为什么要对货运机动车限载。
(2)货运机动车超载会严重破坏公路设施,请解释为什么超载的货运机动车会损坏路面。
答案:(1)动能的大小与质量和速度有关,速度一定时,质量越大,动能就越大,发生车祸时做功就越多,损坏就越严重,所以要对货运机动车限载。
(2)压强大小跟压力大小和受力面积大小有关,超载的货运机动车对路面的压力增大,在受力面积一定时,增大了对路面的压强,会超过路面的承载限值,所以超载的货运机动车会损坏路面。
15.如图所示是车辆“避险车道”,当汽车刹车失灵时,司机驾车冲上铺上砂砾的斜坡,使失控汽车的速度相应得到减少并最终停下,避免事故的发生。请你运用所学力学知识分析这种设施能有效减小车速的两个原因。
答案:高速公路上的汽车速度大,动能大,刹车失灵车辆冲向高处的大斜坡时,将动能转化成重力势能,帮助车辆停下来;斜坡上铺砂砾,增大了接触面的粗糙程度,增大了摩擦力,帮助车辆停下来。
五、实验与探究题(本题共3个小题,第16题8分,第17、18题每题10分,共28分)
16.小明在高速路上看到了许多限载限速标志,由此想探究动能与哪些因素有关,做了如图所示的实验。
(1)小球动能的大小是通过 木块移动距离的远近 来反映的。
(2)在探究动能与质量的关系过程中,为保证小球到达水平面的速度相同,需控制小球静止下滑时的 高度 相同,通过比较 甲、丙 两次实验可以得出动能大小与质量的关系。
(3)比较甲、乙两次实验,得出的结论可以解释汽车在高速路上 超速 (选填“超速”或“超载”)的危害。
17.小明在家和妈妈一起做饭时,一个饮料瓶不小心落到了松软的面团上,在面团上留下了较深的痕迹。于是他灵机一动,利用面团和装有水的饮料瓶,做了如图所示的实验来探究重力势能大小跟哪些因素
有关。
(1)总结实验①②③发现,该实验要探究的是物体重力势能的大小与物体 质量 和 被举高的高度 的关系;物体重力势能的大小可由 瓶子陷进面团的深度 来体现。
(2)利用实验①②可得出结论:被举高的高度相同时,物体的 质量 越大,它具有的重力势能越大。
(3)《民法典》中规定“禁止从建筑物中抛掷物品”,生活中更要杜绝“高空抛物”这种严重危害公共安全的行为,“高空抛物”危害性大的原因,可通过分析实验②③得出的结论来解释,请你写出该结论: 在质量一定时,物体被举得越高,重力势能越大 。
18.汽车在通过起伏路段的凸起路面时,经验丰富的司机往往慢速平稳通过。若快速通过会让乘客有“腾飞”的感觉,且安全隐患很大,这一现象是因为凸起路面与车之间竖直方向的相互作用力在变大吗
小明猜想:汽车通过凸起路面时的速度越大,可能路面与车之间的相互作用力越大。
为了探究这一问题,他选用小球(模拟小车)、轨道、弧面支架(模拟凸起路面)、电子秤等器材进行了如图所示的实验。
释放位置 A B C D
F/N 1.56 1.51 1.47 1.38
(1)先测小球静止时对电子秤的 压力 (选填“压力”或“摩擦力”)来反映小球与弧面顶部相互作用力F的大小。
(2)在电子秤上安放弧面支架并调零,将小球从轨道的A点由静止释放,沿轨道经弧面运动到右侧轨道,记录小球通过弧面顶部O点时小球与弧面的作用力F,再依次将小球从高于A点的B、C、D点由静止释放,目的是逐次增大小球通过O点时的 速度 ,各次实验F的大小记录如表,分析数据可知小明的猜想 不成立 (选填“成立”或“不成立”)。
(3)根据上述实验现象推理:若小球速度足够大,通过弧面顶部时,电子秤的示数最小将显示 0 kg。进一步推理:当汽车通过凸起路面顶部的速度足够大,若路面前方突发状况,结合本实验判断是否可以紧急刹车避让并说明理由: 不可以,理由:压力减小为0,摩擦力减小为0,不能改变汽车的运动状态 。
六、综合应用题(本题共2个小题,每小题8分,共16分。解答时需写出必要的计算公式及过程或文字说明,若只写出计算结果将不得分)
19.2024年4月27日,我国发布首个纯电驱拟人奔跑的全尺寸人形机器人“天工”,如图所示,其身高为163 cm,质量为43 kg,双脚与地面的接触面积为0.04 m2,某次测试中,它在“盲视”状态下,平稳登上斜面长为1 m,高为0.5 m的斜坡,g取10 N/kg。求:
(1)“天工”受到的重力的大小。
(2)“天工”双脚站立时,对水平地面的压强。
(3)“天工”从坡底登到坡顶,克服重力所做的功。
解析:(1)“天工”受到的重力
G=mg=43 kg×10 N/kg=430 N。
(2)“天工”站立时对水平地面的压力F=G=430 N,
“天工”站立时对水平地面的压强
p===10 750 Pa。
(3)“天工”从坡底登到坡顶,克服重力所做的功
W=Gh=430 N×0.5 m=215 J。
答案:(1)430 N (2)10 750 Pa (3)215 J
20.电动清扫车以其环保高效等优点,在卫生城市创建中大显身手。(g取10 N/kg)
(1)清扫车完成任务后,到路程为1 200 m的垃圾处理站倾倒垃圾,用时150 s,求清扫车行驶的平均速度。
(2)当质量为800 kg的清扫车以5 m/s的速度匀速直线行驶1 km时,所受阻力为车重的,则在此过程中,牵引力做功的功率为多少
(3)清扫车在水平路面匀速前进,不断“吸”入垃圾过程中,清扫车的动能如何变化 写出你判断的理由。
解析:(1)清扫车行驶的平均速度
v===8 m/s。
(2)清扫车的重力G=mg=800 kg×10 N/kg=8 000 N,
由于清扫车做匀速直线运动,所以牵引力和阻力是一对平衡力,即F牵=f=G=×8 000 N=400 N,
牵引力做功的功率
P===F牵v=400 N×5 m/s=2000 W。
(3)动能增大;清扫车在水平路面匀速前进,速度不变,不断“吸”入垃圾过程中,质量增加,故动能增大。
答案:(1)8 m/s (2)2 000 W (3)见解析
