初中物理人教版八年级下册第十一章 功和机械能综合与测试单元测试课时练习

这是一份初中物理人教版八年级下册第十一章 功和机械能综合与测试单元测试课时练习，共15页。试卷主要包含了单选题，填空题，作图题，实验探究题，计算题等内容，欢迎下载使用。

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共12小题，共24.0分）
下列生活实例中，力对物体做功的有( )
A. 甲和乙B. 甲和丙C. 乙和丙D. 丙和丁
下列所示现象中，对物体做了功的是( )
A. 搬而未起
B. 提着滑板在水平路面上前行
C. 人将木箱推到斜面的顶端
D. 举着杠铃在空中不动
一个同学用50 N的水平方向的力，将一个重为5 N的球沿水平方向踢出去后，球在地上滚动了30 m停下来。在球滚动的过程中，脚对球做的功是。( )
A. 0 JB. 5 JC. 150 JD. 1500 J
一个人先后用同样大小的力 F将不同质量的物体分别在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移动相同的距离 s(如图所示)，该力在这三个过程中所做的功分别为 W1、 W2、 W3。关于它们之间的大小关系说法正确的是 ( )
A. W ​1C. W ​1=W ​2=W 3D. W ​1=W ​2下列关于功率的说法中正确的是。( )
A. 物体做功越多，功率越大
B. 所用的时间越少，功率就越大
C. 做相同的功，所用时间越多，功率就越大
D. 用相同的时间，做的功越多，则功率越大
超市进了一批洗衣粉，每箱10kg，搬运工要把它们搬到二楼的柜台上，假设他身体可以提供的功率P与他所搬运物体的质量m的关系如图所示。若要尽可能快地把这批器材搬上去，那么他每次搬运的箱子数应为( )
A. 2个B. 3个C. 4个D. 6个
四位同学一起到九龙半岛公园游玩时突发奇想，要进行一次比赛。他们商定：四人同时出发，绕公园跑一圈，功率最大者获胜。那么，最后胜出者一定是( )
A. 体重最大的同学B. 最快跑完一圈的同学
C. 速度最大的同学D. 做功最快的同学
篮球场上，运动员练习投篮，篮球划过一条漂亮的弧线落入篮筐，球的轨迹如图中虚线所示。从篮球出手到落入篮筐的过程中，篮球的重力势能 ( )
A. 一直增大
B. 一直减小
C. 先减小后增大
D. 先增大后减小
如图是“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验示意图，下列说法错误的是( )
A. 实验中的钢球A在斜面顶端具有的重力势能最大、动能最小
B. 实验中物体动能的大小是通过木块B移动的距离来反映的
C. 实验中让同一钢球分别从不同高度由静止开始滚下，钢球运动到水平面的速度相同
D. 实验中让不同的钢球从斜面同一高度由静止开始滚下，这是为了探究物体的动能与物体的质量的关系
熟透的苹果从树上落下的过程中，下列说法正确的是( )
A. 动能减小，重力势能减小B. 动能增大，重力势能增大
C. 动能增大，重力势能减小D. 动能减小，重力势能增大
如图所示，苏翊鸣在2022年2月15日的男子单板滑雪大跳台比赛中夺得冠军，成为冬奥会历史上最年轻的单板大跳台冠军以及首位赢得冬奥会单板滑雪金牌的中国运动员。下列有关苏翊鸣比赛的说法正确的是( )
A. A.向上跃起的过程中机械能守恒
B. 起跳时用力蹬地，利用了物体间力的作用是相互的
C. 从高处落下时动能转化为重力势能
D. 落地时不能立即停下来，是因为他受到惯性的作用
跳远运动的几个阶段如图所示，则运动员在 ( )
A. 助跑阶段机械能不变B. 起跳时，机械能为零
C. 经过最高点时，动能最大D. 经过最高点时，重力势能最大
第II卷（非选择题）
二、填空题（本大题共4小题，共8.0分）
随着我国经济的高速发展，城市建筑物越建越高，“高空坠物伤人”事件时有发生．原因是物体所处的高度越高，物体所具有的重力势能越 (选填“大”或“小”).当高处的物体坠落时，因重力势能转化为 能，从而带来安全隐患．
2021年3月15日，全国十多个省市出现恶劣的沙尘暴天气，迎着沙尘，脸部被沙尘打的瑟瑟发痛，原因是沙尘虽然质量较小，但飞行 ______ 大， ______ 能较大。
在体育考试中，小明投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示。若实心球重20 N，从最高点到落地点的过程中，球下降的高度为2.7 m，用时约0.75 s。则球下降过程中重力做功为________J，功率为________W。
嫦蛾四号探测器降落时，先悬停，选定安全地点后再着陆。如图，悬停时，反推发动机提供的推力对探测器______；水平移动过程中，该推力对探测器______(均选填“做功“或“不做功“)。
三、作图题（本大题共2小题，共4.0分）
如图所示，小球从a点释放，请标出小球重力势能最大的位置并涂黑。
如图为研究“小车动能大小与哪些因素有关”的实验装置，为了达到较好的实验效果，请在图中画出木块的初始位置，并画出小车刚开始运动时所受支持力的示意图，已知A点为斜面与水平面的交点、AB两点距离等于小车车长、C点为水平面中部某点。
四、实验探究题（本大题共2小题，共12.0分）
在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中：
①如图所示，该实验研究对象是钢球A的动能，小明通过观察木块B被撞的远近来判断物体动能的大小。B被撞得越远，A对B做的功越多，A的动能就越 ______ 。通过B被撞的远近来反映A动能大小的方法在物理学中属于 ______ 法。
②让同一钢球A分别从不同高度由静止开始滚下，高度h越高，钢球运动到水平面后，将木块B撞得越 ______ 。
③改变钢球的质量，让不同的钢球从 ______ (填“同一”或“不同”)高度由静止开始滚下，质量越大的钢球将木块B撞得越远。
④结论：通过多次实验表明，质量相同的物体运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能 ______ 。
利用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度θ的位置，然后都由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，将与静止在水平面上的木块C发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止。图中的摆长L都相同，θ1<θ2，球A、B的质量分别为mA、mB(mA(1)如图甲、乙所示，同时释放A、B，观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置，这表明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球的________无关。
(2)如图甲、乙所示，观察到B球能将木块C撞得更远，由此可得出结论：__________________________________________________________。
(3)如图乙中小球B到达竖直位置时的速度________(选填“大于”“小于”或“等于”)如图丙中小球B到达竖直位置时的速度。如图乙、丙所示，图丙中木块C滑行得更远些，由此可得出结论：______________________________________________________________。
五、计算题（本大题共4小题，共32.0分）
上海自主研发了一种氢燃料汽车，它使用氢气代替汽油。在一次测试中，汽车在水平路面受到2400 N的水平牵引力，5 min内匀速直线行驶了9000 m。求：
(1)汽车受到水平方向的阻力是多少？
(2)汽车牵引力所做的功是多少？
(3)汽车牵引力的功率是多少？
自行车骑行是生活中一种环保的出行方式。如图所示，小明骑自行车出行的途中，沿直线匀速经过一段长100m的平直路面，用时20s。该过程中前后轮与地面的总接触面积为20cm2。若小明的质量为55kg，自行车重150N，骑行时受到的阻力为总重的0.03倍。(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)求骑行时车对水平地面的压强；
(2)该压强相当于多高水柱产生的压强？
(3)求骑行过程中动力做的功及功率。
某人在水平地面上匀速将重为200 N的物体推动了5 m，接着再沿楼梯提上4 m高的二楼，又提着物体沿水平方向匀速走了10 m才到家。若物体与地面间的摩擦力为15 N，求他在整个过程中对物体所做的功。
电动公交车与传统燃油公交车相比，节能又环保。若电动公交车以20kW的恒定输出功率在水平路面上匀速直线行驶5min，行驶时受到地面的摩擦力为1000N，求这段时间内：
(1)电动公交车行驶的速度；
(2)电动公交车牵引力所做的功。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：
甲、推着小车前进，人对小车有推力的作用，小车在推力的方向上通过了距离，所以推力对小车做了功；
乙、用力提着滑板在水平路面上前行，此过程中，拉力与距离的方向垂直，故拉力没有做功；
丙、绳子对物体有向上的拉力，物体在拉力的方向上通过了距离，所以拉力对物体做了功；
丁、人用力搬石头但没有搬动，有力作用在石头上，但石头没有通过距离，故力对物体没有做功。
所以做了功的是甲和丙。
故选：B。
做功的两个必要条件是：一是物体受到力的作用；二是物体在这个力的方向上通过一定的距离。
该题考查了做功的必要条件，注意三种不做功的情况：一是有力没距离；二是有距离没力；三是有力有距离，但力的方向与通过距离相互垂直。
2.【答案】C
【解析】解：A、搬而未起，有力但没有移动距离，不做功。故A不合题意；
B、提着滑板在水平路面上前行，有力但在力的方向上没有移动距离，不做功。故B不合题意；
C、将木箱推到斜面顶端，施加了力，并且在力的方向上移动了距离，对木箱做了功。故C符合题意；
D、举着杠铃静止不动，有力但没有移动距离，不做功。故D不合题意。
故选：C。
做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是在力的方向上移动的距离，二者缺一不可，据此分析判断。
明确三种情况不做功：一是有力无距离(例如：推而未动)；二是有距离无力(靠惯性运动)；三是力的方向与运动方向垂直。
3.【答案】A
【解析】略
4.【答案】C
【解析】略
5.【答案】D
【解析】略
6.【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查了功率在实际生活中的应用，在P−m上找到最大功率对应的质量值，这是做功最快的。
从P−m读出最大功率，最大功率下的搬运质量，这是解决本题的关键，这个已知条件隐含在图象中，自己去挖掘。
【解答】
由P−m图象可知，搬运30kg物体时，功率最大为70W，此时做功最快。
每箱洗衣粉质量为10kg，所以每次搬30kg10kg/箱=3箱，搬运最快。故B正确，ACD错误。
故选B。
7.【答案】D
【解析】解：由功率的物理意义可知，功率大的物体，做功快；已知功率最大者获胜，所以最后胜出者一定为做功最快的同学；而体重最大或速度最大的同学做功不一定快，不一定是最后胜出者。
故选：D。
功率是反映物体做功快慢的物理量，功率大，则物体做功快；据此结合题意分析判断。
本题考查了功率的物理意义，理解功率的含义是正确解答本题的根本。
8.【答案】D
【解析】从篮球出手到落入篮筐的过程中，篮球的重力不变，高度先增大后减小，则其重力势能先增大后减小，故D正确。
9.【答案】C
【解析】解：
A、实验中的钢球A在斜面顶端时，钢球的高度最大，所以具有的重力势能最大，此时小球的速度为0，动能为0，即动能最小，故A正确；
B、实验中通过观察木块被撞击后运动的距离的大小来间接判断物体动能的大小，这种研究问题的方法是转换法，故B正确；
C、实验中让同一钢球分别从不同高度由静止开始滚下，钢球运动到水平面的速度不同，故C错误；
D、实验中让不同质量的钢球从斜面上相同的高度由静止滚下，小球撞击木块前的速度相同，质量不同，可以研究动能大小与质量的关系，故D正确。
故选：C。
此题是探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验，考查了学生对实验目的掌握，考查了影响动能的两个因素，同时考查了转换法在实验中的应用。
10.【答案】C
【解析】解：苹果从树上落下过程中，其质量不变，速度变大，故动能增大；同时其高度减小，故重力势能减小。
故选：C。
(1)动能大小的影响因素：质量、速度；质量越大，速度越大，动能越大。
(2)重力势能大小的影响因素：质量、被举的高度；质量越大，高度越高，重力势能越大。
本题考查了动能和重力势能的大小变化，知道动能、重力势能大小的影响因素是解题的关键。
11.【答案】B
【解析】解：A、苏翊鸣向上跃起的过程中，要克服空气阻力做功，所以机械能不守恒，故A错误；
B、苏翊鸣用力向后蹬地，给地一个向后的力，由于物体间力的作用是相互的，地会给身体一个向上的力，故B正确；
C、从高处落下时，质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大，是重力势能转化为动能，故C错误；
D、从高处落下时动能转化为重力势能，是因为他具有惯性，会仍然向前运动，惯性是一种性质，不能说受到惯性的作用，故D错误。
故选：B。
(1)苏翊鸣在空中时受到空气阻力的作用；
(2)物体间力的作用是相互的；
(3)重力势能的大小与质量、高度有关，动能的大小与质量和速度有关；
(4)任何物体都有惯性。
本题考查了机械能守恒的条件、影响动能和势能的因素、惯性、力的相互性，难度不大。
12.【答案】D
【解析】略
13.【答案】大；动
【解析】
【分析】
动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大；重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大；动能和势能可以相互转化。
本题考查了重力的概念及动能和势能相互转化。在判断动能和势能相互转化时，要先分析每种形式能的变化情况，若是动能和势能相互转化，一定是一种形式的能变小，另一种形式的能变大。
【解答】
解：物体从高空落下的过程中，高度越来越小，所以重力势能越来越小，速度越来越快，所以动能越来越大，故物体落下的过程中重力势能转化为动能。
故答案为：大；动。

14.【答案】速度 动
【解析】解：迎着沙尘，脸部被沙尘打的瑟瑟发痛，原因是沙尘虽然质量较小，但飞行的速度较大，具有的动能较大。
故答案为：速度；动。
动能的大小与质量和速度有关。
本题考查了影响动能大小的因素，属于基础知识。
15.【答案】54；72
【解析】略
16.【答案】不做功 不做功
【解析】解：由文中信息可知，悬停时，在反推发动机提供的推力的方向没移动了距离，所以对探测器不做功；沿水平方向移动“避障”的过程中，探测器移动的方向与上述推力的方向垂直，所以对探测器不做功。
故答案为：不做功；不做功。
做功的两个必要因素：作用在物体上的力；物体在力的方向上通过的距离；二者缺一不可。
本题考查了力是否做功的判断，是一道基础题。
17.【答案】解：小球从a点释放，在运动过程中由于小球受到空气阻力的作用，所以小球运动到d点的高度比a点低；在质量不变时，小球在a点的高度最大，其重力势能最大，如下图所示：

【解析】(1)重力势能的大小与物体的质量有关、物体的高度有关；
(2)由于空气摩擦的作用，机械能是有损失的，即一部分机械能转化为内能。
知道重力势能和机械能大小影响因素是解决该题的关键。
18.【答案】解：小车向下滑动时，受到竖直向下的重力、垂直于斜面的支持力和沿斜面向上摩擦力的共同作用，如图：
。
【解析】小车向下滑动时，受到重力、支持力和摩擦力的共同作用。
画力的示意图，就是用一条带箭头线段表示出力的三要素，所以要先正确分析力的大小、方向和作用点，再根据力的示意图的要求作出力的示意图。
19.【答案】大 转换 远 同一 越大
【解析】解：①实验中通过比较小球A推动木块B距离的远近，来比较小球A具有的动能的大小，B被撞得越远，A对B做的功越多，A的动能就越大，该在物理学中属于转换法；
②让同一钢球A分别从不同高度由静止开始滚下，高度h越高，钢球运动到水平面后的速度就越大，动能越大，将木块B撞得越远；
③探究动能大小与质量的关系时，需要改变钢球的质量，控制速度相同，让不同的钢球从同一高度由静止开始滚下，质量越大的钢球将木块B撞得越远；
④实验表明，质量相同的物体运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越大。
故答案为：①大；转换；②远；③同一；④越大。
①实验把物体具有动能的大小转换为木块被撞击后运动的距离，距离越远表明小球的动能越大；
②③④动能大小跟质量、速度有关，质量一定时，速度越大，动能越大；速度一定时，质量越大，动能越大；根据控制变量法分析。
解决多因素问题时常利用控制变量法进行分析，对于动能的大小研究常采用转换法进行分析。
20.【答案】(1)质量
(2)动能大小与质量有关
(3)小于；动能大小与速度有关
【解析】略
21.【答案】解：(1)因为汽车做匀速直线运动，它受到的牵引力和阻力是一对平衡力，
所以f=F=2400N；
(2)汽车牵引力所做的功：
W=Fs=2400N×9000m=2.16×107J，
(3)汽车牵引力做功功率：
P=Wt=2.16×107J5×60s=7.2×104W。
答：
(1)汽车受到水平方向的阻力是2400N；
(2)汽车牵引力所做的功是2.16×107J；
(3)汽车牵引力功率是7.2×104W。
【解析】略
22.【答案】解：(1)小明的重力为：G小明=mg=55kg×10N/kg=550N，
小明和自行车对地面的压力为：F=G小明+G自行车=550N+150N=700N，
自行车前后轮与地面的总接触面积为：S=20cm2=2×10−3m2；
骑行时自行车对地面的压强为：p=FS=700N2×10−3m2=3.5×105Pa；
(2)根据液体压强公式p=ρ液gh可知：h=pρ水g=3.5×105Pa1×103kg/m3×10N/kg=35m；
(3)骑行时自行车受到的阻力为：f=0.03(G小明+G自行车)=0.03×700N=21N，
由于自行车在做匀速直线运动，所以自行车受到的牵引力与阻力为一对平衡力，即：F=f=21N，
所以骑行过程中动力做的功为：W=Fs=21N×100m=2100J，
骑行过程中动力做的功的功率为：P=Wt=2100J20s=105w。
故答案为：(1)求骑行时车对水平地面的压强为3.5×105Pa；
(2)该压强相当于35m高水柱产生的压强；
(3)骑行过程中动力做的功为2100J，功率为105w。
【解析】(1)小明和自行车对水平地面的压力等于他们的重力；由压强公式p=FS可以求出自行车对地面的压强；
(2)根据液体压强公式p=ρ液gh进行计算；
(3)自行车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，二力大小相等，根据W=Fs求出此过程中动力做的功；再根据功率公式P=Wt求出功率。
本题主要考查了压强公式、液体压强公式以及做功公式和功率公式的应用，难度不大。
23.【答案】解：第一个过程：因人在水平地面上推动物体匀速运动，根据二力平衡条件可知，此时的推力大小等于摩擦力，即F1=f=15 N。
由W=Fs可知，人在水平地面上匀速推动物体的过程中所做的功为
W1=F1s1=15 N×5 m=75 J
第二个过程：将物体匀速提升4米的过程中，同样根据二力平衡条件可知，人对物体向上的拉力大小等于物体所受的重力，即F2=G=200 N。
由W=Fs可知，人在匀速将物体提升4米的过程中所做的功为
W2=F2s2=200 N×4 m=800 J
第三个过程：人上楼后提着物体沿水平方向匀速走了10米，同第二个过程一样，人对物体的拉力F3=G=200 N，方向竖直向上，而此过程中物体移动的方向是水平的。因为F3垂直于s3，故在此过程中人对物体没有做功，即W3=0。
在整个过程中共做功：W总=W1+W2+W3=875 J。

【解析】人在整个过程中既有沿水平方向推着物体运动，又有沿水平方向提着物体走动，还包括将物体提上二楼。因此要求人所做的功，应将整个过程分解为三个过程分别来考虑，最后再求出共做了多少功。
24.【答案】解：(1)电动公交车以20kW的恒定输出功率在水平路面上匀速直线行驶时，处于平衡状态，所受F=f=1000N，
根据P=Wt=Fst=Fv可知电动公交车行驶的速度v=PF=20×103W1000N=20m/s；
(2)电动公交车牵引力所做的功W=Pt=20×103W×5×60s=6×106J。
答：(1)电动公交车行驶的速度为20m/s；
(2)电动公交车牵引力所做的功为6×106J。
【解析】(1)电动公交车以20kW的恒定输出功率在水平路面上匀速直线行驶时，处于平衡状态，根据F=f得出所受牵引力，根据P=Wt=Fst=Fv可知电动公交车行驶的速度；
(2)根据P=Wt的变形式W=Pt得出电动公交车牵引力所做的功。
本题考查速度、功的有关计算，属于对基础知识的考查，难度不大。