第11章 功和机械能 能力提优测试卷 （含解析）2024-2025学年人教版八年级物理下册

第11章 功和机械能 能力提优测试卷
时间:60分钟　　满分:100分
一、填空题(本题共8小题,每空2分,共36分)
1.如图所示,这是“运油-20”沿水平方向匀速飞行并给战斗机加油的情景。在加油过程中,战斗机的动能　　　　,“运油-20”的机械能　　　　。(均选填“增大”“减小”或“不变”)
2.如图所示,一个钢球从A点沿竖直方向自由下落,速度越来越大,先后经过B、C两点,已知hAB=hBC,则在AB和BC阶段,重力做的功　　　　(选填“相同”或“不同”),在　　　　阶段中重力做功较快。
3.如图所示,甲站在以0.4 m/s的速度匀速上行的自动扶梯上,乙站在以0.6 m/s的速度匀速下行的自动扶梯上。甲、乙质量相等,则甲的动能　　　乙的动能。某时刻他们的位置如图所示,此时甲的重力势能　　　乙的重力势能,甲的机械能　　　乙的机械能。(均选填“大于”“等于”或“小于”)
4.某校为了记录运动会精彩的瞬间,摄影师用无人机进行航拍。当无人机水平飞行时,升力对无人机　　　　(选填“做功”或“不做功”);重为30 N的无人机竖直向上飞行20 m,无人机克服重力做的功为　　　　J。
5.我国自行设计的新型履带式水陆两栖坦克,如图所示,它既可像普通坦克一样在陆地上高速行驶,又能像船一样在水中航行。该坦克配备发动机的最大功率为420 kW,若在水中以最大速度18 km/h沿水平方向匀速航行0.5 h,则坦克行驶的路程为　　　　m,此时坦克受到的阻力为　　　　N。
6.科普活动中,老师为同学们表演了一个“自动爬坡”实验,惊艳了全场。该实验如下:将一个用轻质泡沫塑料做成的圆环轻轻放在斜坡上,结果发现圆环不但没有滚下,反而加速滚上了斜坡。揭秘后才发现,这是一个内部镶嵌了一个小铁块的圆环,在圆环加速滚上斜坡的过程中,圆环(不含小铁块)的重力势能　　　　;小铁块的重力势能　　　　。(均选填“增大”“减小”或“不变”)
7.如图所示,物体M与弹簧一端相连,系在绳子末端的小球从A处由静止开始释放,在最低点B处撞击物体M后反弹,并使物体M在水平地面上向右运动,物体M最远可以到达D点。图中C点是弹簧原长时的末端,不计空气阻力。从A处到B处的过程中,小球的重力势能　　　　,动能　　　　　(前两空均选填“增大”“减小”或“不变”);物体M从C点运动到D点的过程中,弹簧的弹性势能　　　　(选填“变大”“变小”或“先变大后变小”)。
8.如图所示,水平地面O点两侧的粗糙程度不同,物体一直受到沿水平方向3 N的力F的作用。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,力F在MN、OP段做功分别为WMN、WOP,功率分别为PMN、POP,则WMN　　　　WOP,PMN　　　　POP。(均选填“>”“<”或“=”)
二、选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分。每小题只有一个正确答案)
9.小孩玩回力玩具车时,要先用手压住车使轮胎紧贴地面,再把车往后拉一段距离,松手后车就会往前跑。“用手压住,往后拉”是为了获得 (　　)
A.惯性 B.动能 C.弹性势能 D.重力势能
10.某同学用20 s从一楼走到三楼,他上楼时的功率可能是 (　　)
A.1.5 W B.15 W C.150 W D.1 500 W
11.下列运动会项目中,力对物体做功情况的叙述正确的是 (　　)
A.气步枪比赛中,子弹离开枪口以后,枪对子弹还在做功
B.拔河比赛中,两队僵持不动时,运动员对绳子做了功
C.卧推比赛中,运动员把杠铃向上推起的过程中,运动员对杠铃做了功
D.定向越野比赛中,运动员背着包袱在水平地面上做匀速直线运动,运动员对包袱做了功
12.投掷实心球是体育中考项目之一。若不计空气阻力,实心球从离手到最后落地的过程中,下列图像正确的是 (　　)
A.①③④ B.②③④ C.①④ D.③④
13.如图所示,小球从A点自由摆动到C点的过程中,若不考虑空气阻力,以下说法正确的是 (　　)
A.小球从A点摆动到B点的过程中动能转化为重力势能
B.小球摆动到最低点B时动能为零
C.小球摆动到C点时重力势能最小
D.小球在整个过程中机械能守恒
14.蹦极是许多年轻人喜欢的一种极限运动,如图所示,蹦极者从高台A点跳下,到达B点时绳子刚好达到自由长度,C点是下落的最低点。下列关于蹦极者下落过程的描述中,不正确的是 (　　)
A.下落过程中,蹦极者的动能先增大,后减小
B.蹦极者在B点动能最大
C.蹦极者在C点绳子的弹性势能最大
D.从B点下落到C点的过程中,绳子的弹性势能一直增大
15.小明同学两次水平拉动同一木块在同一木板上做匀速直线运动,物体两次运动的s-t图像如图所示,下列判断正确的是 (　　)
A.木块第2次受到的摩擦力较大
B.木块第1次受到的拉力较大
C.第1次拉力做的功较多
D.第1次拉力做功的功率较大
16.如图所示,光滑的弧形轨道竖直固定于水平桌面上,一小球由A点以速度v沿轨道滚下,经另一侧等高点B后到达最高点C。不计空气阻力,下列关于小球滚动过程的分析正确的是 (　　)
A.整个过程只有重力对小球做功
B.小球在A、B两点具有的动能不同
C.小球从B点运动到C点的过程中,重力势能转化为动能
D.小球在A点具有的机械能大于它在C点具有的重力势能
三、实验探究题(本题共1小题,共15分)
17.小红猜想动能的大小可能与物体的质量和运动的速度有关,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。
(1)让质量相同的两个小钢球沿同一斜面分别从A处和B处由静止向下运动,然后与放在水平面上的纸盒相碰,纸盒在水平面上移动一段距离后静止,如图甲所示。由此可得出的结论:　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)让不同质量的两个小钢球沿同一斜面分别从B处由静止向下运动,然后与放在水平面上的纸盒相碰,纸盒在水平面上移动一段距离后静止,如图乙所示。让不同质量的两个小钢球从同一高度静止滚下的目的是使两球到达水平面时,具有相同的　　　　。
(3)若小球推动纸盒移动的距离越大,说明小球对纸盒　　　　越多,从而判断小球的动能越大。
(4)实验后,同学们联想到在许多交通事故中,造成安全隐患的因素有汽车的“超载”与“超速”。
①探究“超载”隐患时,应选择图　　　　　的实验进行比较。
②探究“超速”隐患时,应选择图　　　　　的实验进行比较。
四、计算题(本题共1小题,共9分)
18.如图所示,小华将重为40 N的铅球从斜面顶端由静止开始释放,进入水平地面。已知斜面长L为40 cm,高h为20 cm,与水平面成30°角。铅球进入水平地面2 s后停止运动,铅球在水平地面上所受的摩擦力为重力的。已知铅球从斜面滚下时所受重力做的功与铅球在水平地面上克服摩擦力做的功相等。求:
(1)铅球从斜面滚下时所受重力做的功。
(2)铅球在水平地面上运动的距离。
(3)铅球在水平地面上克服摩擦力做功的功率。
参考答案
一、填空题
1.增大　减小　解析:在加油过程中,战斗机的速度不变,质量增大,所以战斗机的动能增大;“运油-20”的质量减小,速度不变,高度不变,所以动能减小,重力势能减小,机械能减小。
2.相同　BC　解析:由题意可知,同一钢球,所受的重力一定,且hAB=hBC,根据W=Gh可知,在AB和BC阶段,重力做的功相同,即WAB=WBC;钢球下落时速度越来越大,根据公式v=可知,小球通过BC段的时间短,根据P=可知,BC段重力做功的功率大,即在BC段重力做功较快。
3.小于　等于　小于　解析:由题意可知,甲、乙两人的质量相同,甲的速度小于乙的速度,故甲的动能小于乙的动能。在图示位置,甲、乙两人所处的高度相同,质量相等,根据影响物体重力势能大小的因素可知,此时两人的重力势能相等。机械能等于动能与重力势能之和,故甲的机械能小于乙的机械能。
4.不做功　600　解析:功等于作用在物体上的力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。当无人机水平飞行时,没有在升力的方向上移动距离,所以升力对无人机不做功。无人机克服重力做的功W=Gh=30 N×20 m=600 J。
方法技巧　在判断或计算功时,首先要弄清研究讨论的是哪个力做功,再看物体是否在该力的方向上移动了一段距离。在计算功时,注意统一单位。使用任何机械都不能省功。
5.9 000　8.4×104　解析:根据v=可得,坦克行驶的路程s=vt=18 km/h×0.5 h=9 km=9 000 m;坦克在水中航行时,最大速度v=18 km/h=5 m/s,发动机的最大功率P=420 kW=4.2×105 W,坦克所受的牵引力F===8.4×104 N,因为坦克匀速直线航行,坦克受到的牵引力和阻力是一对平衡力,大小相等,所以,坦克受到的阻力f=F=8.4×104 N。
6.增大　减小　解析:在圆环加速滚上斜坡的过程中,圆环(不含小铁块)的质量不变,高度变大,重力势能增大;小铁块的质量不变,高度降低,重力势能减小。
7.减小　增大　变大　解析:不计空气阻力,从A处到B处的过程中,小球的重力势能全部转化为动能,因此小球的重力势能减小,动能增大;物体M从C点运动到D点的过程中,弹簧的形变程度越来越大,所以弹簧的弹性势能变大。
8.=　<　解析:由图可知,物体通过OP段和MN段的路程都为3 m,拉力都是3 N,由W=Fs可得,拉力做的功WMN=WOP;由题意可知,每经过相同时间,用虚线框记录物体的位置,设物体通过OP段所用的时间tOP=t,则通过MN段所用的时间tMN=2t,所以tMN>tOP,由P=可知,PMN二、选择题
9 10 11 12 13 14 15 16
C C C B D B D A
9.C　解析:“用手压住,往后拉”使弹簧发生形变,储存了弹性势能,松手后弹性势能转化为玩具车的动能。
10.C　解析:初中同学的质量约为50 kg,每一层楼的高度约为3 m,从一楼走到三楼,上升的高度为6 m,他上楼所做的功W=Gh=mgh=50 kg×10 N/kg×6 m=3 000 J,上楼时的功率P===150 W。
11.C　解析:子弹离开枪口以后,由于子弹具有惯性向前运动,不再受到枪的作用力,枪对子弹不再做功,故A选项错误;拔河比赛中,两队僵持不动时,绳子受到力的作用,但没有在这个力的方向上移动一段距离,所以运动员对绳子没有做功,故B选项错误;运动员把杠铃向上推起的过程中,杠铃受到竖直向上的推力,杠铃在这个力的方向上移动了一段距离,所以运动员对杠铃做了功,故C选项正确;运动员背着包袱在水平地面上做匀速直线运动,人对包袱的力竖直向上,而包袱的运动方向与这个力的方向垂直,所以运动员对包袱没有做功,故D选项错误。
12.B　解析:实心球上升的过程中,速度越来越小,动能越来越小,当上升到最高点时,速度最小,但不为0,动能最小,下落的过程中,速度越来越大,动能越来越大,故图①错误,图②正确。实心球上升的过程中,高度越来越高,重力势能越来越大,当上升到最高点时,高度最高,重力势能最大,下落的过程中,高度越来越低,最后落地,重力势能越来越小,直到为零。所以重力势能是先增大,上升到最高点时重力势能最大,后又减小,最后为零,故图③正确。由于不计空气阻力,因此实心球的机械能是守恒的,故图④正确。
13.D　解析:小球从A点摆动到B点的过程中,质量不变,高度降低,所以重力势能减小,速度增大,所以动能增大,此过程中重力势能转化为动能,故A选项错误;小球摆动到最低点时速度最大,所以动能最大,故B选项错误;小球摆动到C点时,高度最高,所以重力势能最大,故C选项错误;不考虑空气阻力,小球摆动过程中动能和重力势能相互转化,但机械能的总量保持不变,即机械能守恒,故D选项正确。
方法技巧　若不计摩擦,只有动能和势能的转化,则机械能的总和不变,即机械能守恒。如物体在光滑斜面上滑动,则没有能量的损失,机械能守恒。若存在摩擦,将有一部分机械能转化为其他形式的能,即机械能不守恒,如物体在斜面上匀速下滑,动能不变,重力势能减小,则机械能减小,说明有能量的损失,机械能不守恒。
14.B　解析:蹦极者从高台A点跳下,到达B点时绳子刚好达到自由长度,此过程中蹦极者只受到重力的作用,蹦极者加速下落。从B点到C点的过程中,蹦极者受到绳子的拉力和重力作用,开始时,拉力小于重力,蹦极者仍加速下落;当拉力等于重力时,蹦极者的速度达到最大;当拉力大于重力时,蹦极者开始做减速运动。所以蹦极者下落过程中的速度先增大后减小,蹦极者的质量不变,下落过程中他的动能先增大,后减小,故A选项正确,B选项错误。C点为蹦极者下落的最低点,此时绳子弹性形变的程度最大,弹性势能最大,故C选项正确。从B点下落到C点的过程中,绳子的弹性形变程度不断增大,所以其弹性势能一直增大,故D选项正确。
15.D　解析:木块对木板的压力不变,接触面的粗糙程度不变,所以两次运动过程中木块受到的滑动摩擦力相等,A选项错误;木块两次都做匀速直线运动, 处于平衡状态,所以木块两次受到的拉力和摩擦力大小相等,故两次受到的拉力也相等,B选项错误;因不确定物体两次运动的距离,所以无法比较两次做功的多少,C选项错误;由图可知,第1次木块运动的速度较大,而木块所受的拉力相同,根据P===Fv可知,第1次拉力做功的功率较大,D选项正确。
16.A　解析:小球在光滑的弧形轨道上滚动的过程中,小球受到竖直向下的重力的作用,小球在竖直方向上移动了一段距离,重力对小球做了功,A选项正确;小球在滚动过程中,只有重力做功,由于不计空气阻力,因此机械能守恒,且A、B两点的高度相同,重力势能相等,则动能也相同,B选项错误;小球从B点运动到C点的过程中,速度减小,高度增加,动能转化为重力势能,C选项错误;小球在C点时,速度为零,动能为零,高度最高,重力势能最大,由于在整个过程中,小球的机械能守恒,因此小球在A点具有的机械能等于它在C点具有的重力势能,故D选项错误。
三、实验探究题
17.(1)在质量一定时,物体的速度越大,动能越大
(2)速度
(3)做功
(4)①乙　②甲
四、计算题
18.解:(1)斜面的高度h=20 cm=0.2 m,铅球所受的重力G=40 N,铅球从斜面滚下时所受的重力做的功W1=Gh=40 N×0.2 m=8 J。 (3分)
(2)铅球在水平地面上克服摩擦力做的功W2=W1=8 J,铅球在水平地面上受到的阻力f=G=×40 N=4 N,根据W=Fs可得,铅球在水平地面上运动的距离s===2 m。 (3分)
(3)铅球在水平地面上克服摩擦力做功的功率P===4 W。 (3分)