第十一章 机械功与机械能 检测卷（含答案）

第十一章 机械功与机械能 检测卷
一、选择题(每题3分，共36分)
1．重为2 N的皮球从10 m高处下落3 m的过程中，重力所做的功为(　　)
A．6 J B．14 J C．20 J D．26 J
2．如图所示的几种情景中，人做了功的是(　　)
3．如图所示，用大小相等的拉力F，分别沿光滑的斜面和粗糙的水平面拉木箱，在力的作用下移动的距离sAB＝sCD，比较两种情况下拉力F所做的功(　　)
A．AB段做功较多 B．CD段做功较多
C．AB段与CD段做的功一样多 D．无法比较
4．如图是过山车向下“俯冲”的情景，对过山车加速下降过程中的机械能变化状况，下列分析正确的是(　　)
A．动能增大，重力势能增大 B．动能减小，重力势能增大
C．动能减小，重力势能减小 D．动能增大，重力势能减小
5．如图所示，为了在最短的时间完成地面基础建设，上百台挖掘机同时工作，其目的是增大所有挖掘机总的(　　)
A．机械效率 B．功率 C．功 D．有用功
6．如图所示是宜宾天池公园内的“摩天轮”，一游客坐在“摩天轮”中在竖直平面内做速度大小不变的圆周运动，游客从最低点向最高点运动的过程中，下列说法正确的是(　　)
A．游客的动能保持不变 B．游客的动能先增大后减小
C．游客的重力势能保持不变 D．游客的机械能保持不变
7．如图，弹簧下端悬挂一个实心小球，用手托住小球，小球静止在A点，此时弹簧处于自然长度。释放小球，小球向下运动到最低点B(不超过弹簧弹性限度)，小球从A点运动到B点的过程中，下列说法正确的是(　　)
A．小球的重力势能一直在减少，动能一直在增加
B．小球减少的重力势能全部转化为动能
C．弹簧的弹性势能不断增大
D．小球运动到B点时，重力势能最小，动能最大
8．把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到自己的鼻子附近，稳定后松手，铁锁向前摆去，如图所示。下列说法中正确的是(　　)
A．铁锁摆回时会打到鼻子
B．铁锁在摆动过程中动能与重力势能可以相互转化
C．铁锁由高处摆到低处的过程中动能转化为重力势能
D．铁锁上升的最大高度逐次降低，是由于受到重力作用
9．一个小球从A点由静止开始下落，速度越来越大，相继经过B、C两点，如图所示。若A、B两点间的距离等于B、C两点间的距离，则下列说法中不正确的是(　　)
A．小球在下落过程中动能不变
B．小球在C点的重力势能小于在B点的重力势能
C．小球所受的重力在AB段做的功等于在BC段做的功
D．小球所受的重力在AB段做功的功率小于在BC段做功的功率
10．一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(　　)
11．如图所示，用F1的力将物体B匀速提升h，F1做功为600 J，若借助滑轮组用F2的力把物体B匀速提升相同高度，F2做功为1 000 J，下列说法正确的是(　　)
A．两个过程中的拉力F1＝3F2
B．F1做功的功率比F2做功的功率小
C．滑轮组机械效率为40%
D．F2做功的距离为3h
12．如图所示，在相同时间内，用大小相同的拉力F把等质量的甲、乙两物体沿斜面AB、AC从底端拉到斜面顶端。F对物体做功的功率分别为P甲、P乙，机械效率分别为η甲、η乙，下列分析正确的是(　　)
A．P甲＞P乙，η甲＜η乙 B．P甲＜P乙，η甲＜η乙
C．P甲＜P乙，η甲＞η乙 D．P甲＞P乙，η甲＞η乙
二、填空题(每空1分，共19分)
13．子弹离开枪口后已经失去了向前的推力，仍然能够继续飞行，是因为子弹具有________，子弹在空中下落过程中，重力对它________(填“做了功”或“没有做功”)。
14．极限跳伞是一项惊险体育运动。如图所示，跳伞员从高空匀速下落过程中重力势能______，机械能________，跳伞员看到地面“迎面扑来”，则他是以__________为参照物。
15．小新遥控重为10 N的小型无人机从水平地面由静止开始经历加速、匀速、减速三个竖直上升阶段，共用时20 s，然后悬停在距地面16 m的高度，在减速上升阶段飞机的动能________(填“增大”或“减小”)，在整个上升阶段飞机的重力势能____________(填“一直增大”“先减小后增大”或“先增大后减小”)；若不计空气阻力，且无人机在匀速竖直上升的阶段速度为1.2 m/s，则在匀速上升阶段，无人机升力的功率为________W。
16．在如图所示的实验中，被压缩的弹簧一旦放松，就能将它上面的砝码举起，观察由图甲到图乙的变化过程。图甲中，弹簧被压缩得越紧，弹簧的________越大，弹性势能________，放松时对砝码做的功________。图乙中，砝码的____________能增大，这是因为弹簧的____________能减小。

17．在建筑工地上，小明同学利用如图所示的装置，用25 N的拉力使重为300 N的物体A沿着水平地面匀速运动。A在运动时受到地面的摩擦力为其所受重力的0.2倍，不计绳重及滑轮组的摩擦，则动滑轮所受重力为________N，该装置的机械效率为________。若增加物体A的重力，仍使物体A匀速运动，则该装置的机械效率将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
18．现有30包大米总质量为150 kg，小明想尽快将它们搬上10 m高处的库房。如图为小明可以提供的用于搬运物体的功率与被搬运物体质量之间的关系图象。由图可知他可以提供的最大功率为__________W；为了尽可能快地将大米搬上库房，他每次应搬______包。若每次下楼时间是上楼时间的一半，则他最快完成搬运任务并返回原地所用的时间为________s。(g取10 N/kg)
三、实验与探究题(19题6分，20题9分，21题12分，共27分)
19．现代生活中，健身已成为一种时尚，爬楼梯就是一种既方便又环保的健身方式，小明同学想测出自己爬楼的功率，可是不知道怎么做。请你利用所学的知识帮助小明设计一个实验方案。
(1)实验器材：电子秤、______________、________。
(2)实验步骤：①用电子秤测出小明的质量m；
②_____________________________________________________________；
③________________________________________________________________。
(3)利用测量数据写出爬楼功率的表达式P＝________。
(4)小明先用较慢的速度爬楼梯，测得功率为P1，然后用较快的速度爬楼梯，测得功率为P2，则P1________(填“＞”“＝”或“＜”)P2。
20．在探究动能大小与哪些因素有关的实验中：
(1)如图甲所示，小红先探究动能大小与质量的关系，如果小车速度保持不变，让小车从斜面的______(填“同一”或“不同”)高度下滑，目的是____________。通过比较_________________________________________，可以比较小车具有的动能大小。
(2)小磊认为去掉木块，利用粗糙且足够长的木板，通过比较小车在木板上运动的距离也能比较小车动能的大小，即运动的距离越远说明物体的动能越大。于是小磊通过在小车上加砝码来改变质量，得到如图乙所示的实验情形，据此他得出在速度相同的条件下，物体的动能与质量______(填“有关”或“无关”)，该结论是______(填“正确”或“错误”)的。
(3)小磊在探究“动能大小与质量的关系”时将实验装置改进成如图丙所示，利用质量不同的铁球将弹簧压缩相同程度静止释放，撞击同一木块。该实验方案是否可行？答：__________。理由是________________________。若按此方案操作，他会看到的现象是____________________。
(4)小明在“探究动能大小与质量是否有关”时采用的方案是：让同一小车，从同一斜面的不同高度由静止释放，撞击水平面上的木块，发现：木块滑行的距离不一样远。根据这一现象，能做出以下哪个判断？______。
A．动能大小与质量无关，一定与其他因素有关
B．动能大小除了与质量有关外，一定还与其他因素有关
C．不能判断物体动能大小是否与质量有关，动能大小一定与除质量外的其他因素有关
21．小马和小李设计了如图甲、乙所示两种滑轮组来提升同一重物，在讨论滑轮组机械效率时两人产生了分歧，小马认为：“甲滑轮组的动滑轮个数少，机械效率高。”小李却认为：“乙滑轮组更省力，机械效率高。”两人谁也说服不了谁，于是决定进行实验来验证自己的猜想是否正确。所用每个滑轮的重相同，绳重和摩擦忽略不计，他们在实验中得到的数据如下表所示：
(1)根据所测数据，请计算一个动滑轮的重力是________N，甲滑轮组的机械效率是________。
(2)由计算结果可以确定________的说法是正确的，这个实验说明了影响滑轮组机械效率的因素是________________，由此可知，可采用________________________的方法来提高滑轮组的机械效率。
(3)随后小马又设计了一个方案，如图丙所示，你认为和图甲装置对比，在提升同一重物时，装置丙的机械效率________(填“大于”“等于”或“小于”)装置甲的机械效率。
四、综合应用题(每题9分，共18分)
22．我们在超市购物时，常常使用购物车，已知购物车的质量为10 kg，小明用10 N的水平推力推着购物车沿水平地面运动了4 m，用时4 s，g取10 N/kg。求：
(1)购物车所受的重力。
(2)推力所做的功。
(3)推力的功率。
23．如图所示，小汽车通过滑轮组从竖直矿井中提升矿石，矿石以1 m/s的速度匀速上升8 m，已知矿石重2 700 N，动滑轮重300 N，不计绳的重力及滑轮摩擦，求该过程中：
(1)汽车拉力的大小。
(2)汽车拉力的功率。
(3)滑轮组的机械效率。
答案
一、1．A　2．C
3．C　点拨：运用公式W＝Fs进行分析。
4．D　点拨：过山车加速下降过程中质量不变，速度变大，动能增大；同时高度下降，重力势能减小，故选D。
5．B　6.A
7．C　点拨：小球下落时，弹簧不断增长，弹簧的弹性势能不断增加，故C正确。
8．B　点拨：铁锁在摆动过程中，上升时动能转化为重力势能，下降时重力势能转化为动能，动能与重力势能相互转化，故B正确。
9．A　点拨：小球从A点由静止开始下落，质量不变，速度越来越大，动能不断变大，故A错误；小球的质量不变，C点的高度小于B点的高度，故小球在C点的重力势能小于在B点的重力势能，故B正确；已知AB和BC的距离相等，根据W＝Gh可知，重力一定，通过的距离相同，重力做的功相同，故C正确；由题意知，小球在AB段的平均速度小于在BC段的平均速度，AB和BC的距离相等，在BC段所用的时间小于在AB段所用的时间，根据P＝可知，BC段功率大，故D正确。
10．D　点拨：汽车发动机的功率始终保持不变，经过泥泞路面时牵引力变大，由此可知，汽车经过泥泞路面时的速度会变小，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，故选D。
11．D　点拨：用F1的力将物体B匀速提升，F1＝G；由图可知，不计绳重与摩擦，拉力F2＝(G＋G动)，F1＜3F2，故A错误；F1做功为600 J，F2做功为1 000 J，由于不知道做功的时间，根据P＝可知，无法判断F1、F2做功的功率关系，故B错误；使用滑轮组时做的有用功是600 J，F2做的功为
1 000 J是总功，滑轮组的机械效率η＝×100%＝×100%＝60%，故C错误；由图可知，滑轮组n＝3，F2做功的距离s＝nh＝3h，故D正确。
12．A　点拨：已知AB＞AC，拉力相同，由W＝Fs可知，W1＞W2；根据W1＞W2，时间相同，则P甲＞P乙；已知甲、乙两物体的重力相同，斜面的高度相同，故由W＝Gh可知，将等质量的甲、乙两物体分别沿斜面AB、AC从底端拉到顶端所做的有用功相同，W1有用＝W2有用；由于W1＞W2，由此可得，
η甲＜η乙，故选A。
二、13．惯性；做了功
14．减小；减小；自己
15．减小；一直增大；12　点拨：升力的功率P＝Fv＝Gv＝10 N×1.2 m/s＝12 W。
16．形变；越大；越多；重力势；弹性势
17．15；80%；增大　点拨：物体A在运动时受到地面的摩擦力为其所受重力的0.2倍，则物体A受到的摩擦力f＝0.2G＝0.2×300 N＝60 N；物体A匀速运动，绳子对物体A的拉力和物体A受到的摩擦力是一对平衡力，滑轮组对物体A的拉力F拉＝f＝60 N，由图知n＝3，不计绳重与摩擦，由F＝(G动＋
F拉)可得动滑轮受到的重力G动＝nF－F拉＝3×25 N－60 N＝15 N；滑轮组的机械效率η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝80%；若增加物体A的重力，仍使物体A匀速运动，因物体A对地面的压力增大，则摩擦力增大，克服物体A与地面间摩擦力做的有用功增大，在额外功不变的情况下，有用功在总功中所占的比例增大，则机械效率将增大。
18．50；3；450　点拨：每包大米的质量为＝5 kg。要尽快完成搬运工作，则人应在最大功率状态下工作，由图象知每次应搬运质量为15 kg的物体，即3包大米。每次搬运的大米的重力G＝mg＝15 kg×10 N/ kg＝150 N，克服重力做的功W＝Gh＝150 N×10 m＝1 500 J，则每次上楼所用的时间t＝＝＝30 s，则每次下楼所用的时间是15 s，一个来回需要的时间是30 s＋15 s＝45 s，搬30包大米要10个来回，共用时45 s×10＝450 s。
三、19．(1)刻度尺；停表
(2)②用刻度尺测出一级楼梯的高度h0，数出楼梯的级数n，计算出爬楼梯的高度h＝nh0
③用停表测出爬楼梯所需的时间t
(3)　(4)＜
20．(1)同一；控制小车刚到水平面时的速度相同；小车推动木块距离的远近　(2)无关；错误　(3)不可行；没有控制铁球的速度相同；木块移动的距离相同　(4)C
21．(1)0.8；83.3%　(2)小马；动滑轮的个数；尽可能减少动滑轮的个数　
(3)等于
四、22．解：(1)购物车所受的重力G＝mg＝10 kg×10 N/kg＝100 N。
(2)推力所做的功W＝Fs＝10 N×4 m＝40 J。
(3)推力的功率P＝＝＝10 W。
23．解：(1)由图可知，n＝3，则汽车拉力的大小F＝(G矿石＋G动)＝×(2 700 N＋300 N)＝1 000 N。
(2)汽车运动的速度v＝3v石＝3×1 m/s＝3 m/s，
汽车拉力的功率P＝＝＝Fv＝1 000 N×3 m/s＝3 000 W。
(3)滑轮组的机械效率η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝90%。