第十一章 功和机械能【培优提升】—2023-2024学年人教版八年级物理下册

2023～2024学年下学期八年级物理新课标测试 第十一章 功和机械能(培优提升卷) 题号 一 二 三 四 总分 得分 限时：60分钟 满分：100分 一、选择题(共8小题，每小题4分，计32分。每小题只有一个选项是符合题意的) 1.【新课标】[环境保护]“共建卫生城市，构建美好家园”，如图所示是“雾炮车”喷洒水雾以减少扬尘的情境。假设“雾炮车”在水平路面上匀速行驶，下列说法中正确的是 ( ) A.“雾炮车”受到的重力对车做了功 B.“雾炮车”受到的支持力对车做了功 C.“雾炮车”受到的牵引力对车做了功 D.“雾炮车”受到的摩擦力没有对车做功 2.【跨学科·工程实践】电动叉车托着质量为100kg的货物，在5s内沿着水平方向行驶10m,如图甲所示；接着在10s内把货物匀速竖直提升1m,如图乙所示。下列说法正确的是(g取10N/kg) ( ) A.叉车水平行驶过程中，货物的重力做功为1×104J B.叉车提升货物过程中，克服货物的重力做功为1×103J C.叉车水平行驶过程中，叉车的重力势能转化为货物的动能 D.叉车提升货物过程中，货物的动能转化为货物的重力势能 3.【新特色】(原创)有市民在高楼天台上种西瓜，一根藤蔓长到了外墙，结的西瓜悬挂在高楼外摇摇欲坠(如图所示)，这引起了很多人的担心。下列有关说法错误的是 ( ) A.悬挂在高楼外的西瓜具有较大的重力势能 B.在西瓜坠落过程中，动能逐渐增大 C.在西瓜坠落过程中，重力势能转化为动能 D.若不计空气阻力，正在坠落的西瓜机械能增大 4.【新特色】[教材P65材料变式]甲、乙两人爬楼梯比赛，已知两人体重之比为3∶2，爬完相同楼高所用的时间之比为4∶3，则甲、乙两人爬楼梯所做功的功率之比为 ( ) A.9:8 B.8:9 C.2:1 D.1:2 5.【新课标】[学科素养·科学思维]某一物体在运动过程中动能E随时间t变化的曲线如图所示，该物体可能是 ( ) A.斜向上投掷出去的铅球E B.被运动员向下重扣的篮球 C.松手后由静止下落的乒乓球O D.离开脚后在水平地面滚动的足球 6.学科数学某建筑工地上，一台起重机将两种材料同时从地面竖直匀速起吊送至两个不同的高度，整个过程中起重机提升材料所做的功W与提升高度h的关系如图所示。由图可知(g=10N/kg) ( ) A.两种材料总质量为1.5t B.两种材料总质量为3t C.吊到40m高处的材料质量为2t D.吊到40m高处的材料质量为1.5t 7.【新课标】[学科素养·科学思维]如图甲所示，用力F将小球压至D点(弹簧始终处于弹性限度内)，再撤去力F,小球从静止开始向上运动，如图乙所示，到达C位置时小球所受弹力大小等于其重力大小，B位置是弹簧原长的位置，A位置是小球上升的最高点，整个过程不计空气阻力，则小球从D点上升过程中下列说法正确的是 ( ) A.从D到C位置过程中小球的重力势能保持不变 B.从D到B位置过程中小球的动能先增大后减小 C.从D到A位置过程中小球的机械能减小 D.小球在B位置时，弹簧的弹性势能最大 8.【新课标】[学科素养·科学思维]小梦和同学在实验室进行力学实验。在同一水平面上两次用测力计水平直线拉动同一物体，其运动的s－t图像如图所示，根据图像判断下列不正确的是 ( ) A.两次物体运动的速度：v1>v2 B.两次物体所受的拉力：F1=F2 C.2～6s内两次拉力对物体所做的功：W1>W2 D.4～8s内两次拉力对物体做功的功率：P1<P2 二、填空题(共4小题，计20分) 9.【新特色】[实验探究·分析论证](6分)如图所示的“橡皮筋动力车”，旋转扇叶，将橡皮筋拧紧。松手后，橡皮筋的_______能转化为扇叶的_______能，扇叶快速转动，小车运动起来。当扇叶停止转动，小车仍能继续向前运动，小车具有_______。 10.【跨学科·日常生活】(6分)多米诺骨牌是一种用木制、骨制或塑料制成的长方体骨牌，起源于中国北宋时期，由意大利传教士带往欧洲。玩时将骨牌按一定间距排列成各种造型(如图甲)，轻轻碰倒第一张骨牌，其余的骨牌就会产生连锁反应，依次倒下(如图乙)，多米诺骨牌效应的说法被广泛用来比喻许多社会现象。 用物理学知识对多米诺骨牌效应发生过程进行分析： (1)在骨牌被依次击倒的过程中，骨牌的重心如何变化：_______。 (2)骨牌被依次击倒，从能量的角度分析，涉及不同形式的能量间的转化，请分析其中的能量转化情况：___________________________________。 11.【新课标】[劳动教育](4分)“兄弟齐心，其利断金”，在某次劳动课上，李陆同学用F1=200N的力水平向左推小车，刘湾同学用F2=100N的力作用在该小车上，要使两人作用在小车上的力的效果最大，两个力的方向须_______,在两人共同作用下，10s内小车加速前行了5m,则此10s内两人作用在小车上的力做的总功为_______J。 12.【新特色】[实验探究·设计实验](4分)小明按如图方案测量风车做功的功率。调整回形针的个数，当其总质量为m时，回形针恰好匀速上升，上升高度为h、所用时间为t,则风车的功率P=_______.；若增大风速，风车的功率会_______(选填“增大”“减小”或“不变”)。 三、实验与探究题(共2小题，计30分) 13.【跨学科·工程实践】(原创)(14分)小龙在研学时发现，强夯机(如图1所示)在打夯时，夯锤的质量越大，被提升得越高，地面被砸出的坑就越深。由此，小龙猜想，物体的重力势能可能与物体的质量和高度有关。为了验证自己的猜想是否正确，小龙和科技小组的同学们设计了如图2所示的“模拟打桩”实验，探究物体重力势能的大小与哪些因素有关。已知物体质量m甲=m乙<m丙，实验时，让物体从木桩正上方某一高度自由下落，将木桩打入沙中。 (1)物体下落过程中，重力势能转化为_______能，可以通过比较_____________________来判断物体重力势能的大小，由图2可判断：物体_______(选填“甲”“乙”或“丙”)释放前的重力势能最小； (2)通过图2中A、B两木桩被打入沙中的深度，可以得出初步结论：____________________________； (3)通过图2中_______两木桩被打入沙中的深度，可以得出初步结论：物体下落的高度一定时，质量越大，具有的重力势能越大； (4)由图2中B、C两木桩被打入沙中的深度相同，_______(选填“能”或“不能”)说明物体乙、丙释放前的重力势能相同，你的理由是___________________________________.。 14.【新课标】[学科素养·科学探究](16分)如图所示是某学习小组探究“物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图，其中mA=mB<mc,hA=hC>hB。 (1)实验中，探究的动能是指_______(填序号)；A.小球在斜面上的动能B.小球撞击木块时的动能C.小球撞击木块后的动能D.木块被小球撞击的动能 (2)实验中通过观察木块被小球撞击后_______来判断小球的动能大小，这种研究问题的物理方法叫_______。 (3)由甲、乙两图可知，使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下，是为了探究物体动能的大小与_______的关系；通过实验现象得出结论：____________________________。 (4)甲、乙两次实验中木块被撞击后滑行过程中所受摩擦力分别为f1、f2,则f1_______(选填“>”“=”或“<”)f2,该过程中A、B两球克服摩擦力做功分别为W1和W2,则W1_______(选填“>”“=”或“<”)W2； (5)实验后，同学们联想到在交通事故中，造成安全隐患的因素有汽车的“超载”与“超速”，进一步想知道，在影响物体动能大小的因素中，哪个对动能影响更大，于是利用实验器材进行了测定，得到数据如表： 实验序号 小球的质量m/g 小球自由滚下到水平面的速度v/(cm·s－1) 木块被撞后运动的距离s/cm 1 30 2 4 2 30 4 16 3 60 2 8 分析表格中对应的数据可知，_______对物体的动能影响更大； 四、计算题(18分) 15.【新课标】[劳动教育]学校为物理实验室购买了30箱物理实验器材，每箱实验器材的质量为10kg。某实验员需要把这批实验器材搬运到7m高的物理实验室。 (1)实验员至少要对实验器材做多少功？(g取=10N/kg) (2)假设他对实验器材做功的功率P取决于他每次所搬运物体的质量m,P与m的关系如图所示。若要尽可能快地把这批器材搬上去，那么他每次搬运的实验器材箱数应为多少？请简述理由。 (3)不考虑搬起、放下实验器材和下楼的时间，他搬运这批实验器材的最短时间是多少？ 【参考答案及解析】 第十一章 素养提优测试卷 1－5 CBDAA 6－8 BBD 1.C “雾炮车”在水平路面上匀速行驶，在重力方向上和支持力的方向上没有移动距离，所以“雾炮车”受到的重力和支持力对车不做功，故A、B错误；“雾炮车”受到的牵引力和地面对它的摩擦力是一对平衡力，由于“雾炮车”在水平方向上移动了距离，所以“雾炮车”受到的牵引力和摩擦力对车做了功，故C正确，D错误。 2.B 叉车水平行驶过程中，货物在重力方向上没有移动距离，重力不做功，故A错误；叉车提升货物过程中，克服货物重力做功W=Gh=mgh=100kg×10N/kg×1m=1×103J,故B正确；叉车水平行驶过程中，叉车的质量没有变化，高度也没有变化，因此叉车的重力势能没有变化，所以不是叉车的重力势能转化为货物的动能，故C错误；叉车提升货物过程中，货物匀速上升，质量不变，速度不变，动能不变，高度变大，重力势能变大，因此不是货物的动能转化为货物的重力势能，故D错误。 3.D 悬挂在高楼外的西瓜离地面较高，具有较大的重力势能；在西瓜坠落过程中，速度增大，动能增大，重力势能转化为动能，若不计空气阻力，西瓜的机械能不变。 4.A 两人爬完相同楼高，由功率公式可得， 5.A 斜向上投掷出去的铅球在整个飞行过程中，质量不变，一直在运动，动能不为零，从铅球离手到最高点过程中，速度减小，动能减小；由最高点下落过程中，速度不断增大，动能增大，故A符合题意；被运动员向下重扣的篮球，受到自身的重力作用，速度会越来越大，动能也越来越大，故B不符合题意；松手后由静止下落的乒乓球，受到自身的重力作用，速度会越来越大，动能也越来越大，故C不符合题意；离开脚后在水平地面滚动的足球，受到摩擦力的作用，速度会越变越小，最终动能变为零，故D不符合题意。 6.B 起重机提升材料所做的功为W1=300kJ=3×105J,两种材料的总重力,两种材料的总质量为,故A错误，B正确；起重机提升材料所做的功W2=600kJ－300kJ=300kJ=3×105J,吊到40m高处的材料的总重力材料质量m2=,故C、D错误。 7.B 从D到C位置过程中小球的质量不变、高度增加，重力势能增加，故A错误；从D到B位置过程中小球的质量不变，速度先增大后减小，所以小球的动能先增大后减小，故B正确；不计空气阻力，从D到B位置过程中弹簧的弹力对小球做了功，小球的机械能增大；从B到A位置过程中小球的机械能不变，所以从D到A位置过程中小球的机械能增大，故C错误；B位置是弹簧原长的位置，小球在B位置时，弹簧的弹性势能最小，故D错误。 【拓展延伸】小球在D位置时，弹簧弹性形变最大，弹力最大，弹力大于重力，两个力的合力向上；到达C位置时小球所受弹力等于重力，合力为零，此时小球的速度是最大的；之后CB段弹力小于重力，合力向下，小球做减速运动，BA段小球只受重力，合力向下，小球继续做减速运动。 8.D 在相同的时间内，实验①中物体移动的距离比实验②大，故两次物体运动的速度关系为v1>v2,故A正确；由图像可知，物体在同一水平面上做匀速直线运动，拉力与摩擦力为一对平衡力，物体对水平面的压力和接触面的粗糙程度都相同，故两次受到的滑动摩擦力大小相等，拉力大小也相等，即F1=F2,故B正确；拉力所做的功为W=Fs,在2～6s内，拉力大小相等，但实验①物体移动的距离大于实验②的，两次拉力对物体做的功W1>W2,故C正确；根据P=Fv可知4～8s内两次拉力对物体做功的功率P1>P2,故D错误。 9.【答案】：弹性势 动 惯性 【解析】：将橡皮筋拧紧，松手后橡皮筋恢复原状，橡皮筋的弹性势能转化为扇叶的动能；当扇叶停止转动，小车由于具有惯性要保持向前的运动状态，仍能继续向前运动。 10.【答案】：(1)降低 (2)重力势能转化为动能 【解析】： (1)骨牌的重心在骨牌的几何中心，在骨牌被依次击倒的过程中，骨牌的重心降低； (2)骨牌倒下时质量不变，重心降低，所以其重力势能会减小；骨牌倒下的速度增大，动能增大，重力势能转化为动能。 11.【答案】：相同 1500 【解析】：作用在同一直线上方向相同的两个力的合力，大小等于两力之和，此时两人作用在小车上的力的效果最大；两人的合力大小为F=F1+F2=200N+100N=300N,两人作用在小车上的力做的总功为W=Fs=300N×5m=1500J。 12.【答案】： 增大 【解析】：风车做功的功率；若增大风速，风车转动的速度增大，细线拉着回形针上升的速度也增大，故风车的功率会增大。 13.【答案】： (1)动 木桩被打入沙中的深度 甲 (2)当物体的质量一定时，物体的高度越高，具有的重力势能越大 (3)A、C (4)能 物体乙、丙对木桩做的功相同 【解析】： (1)物体下落过程中，重力势能转化为动能，重力势能越大，动能就越大，对木桩做功就越多，木桩被打入沙中的深度越深，所以我们可以通过木桩被打入沙中的深度来判断物体重力势能的大小；由图2知，A木桩被打入沙中最浅，说明物体甲释放前的重力势能最小； (2)在甲、乙两物体的质量相等时，乙物体释放前更高，B木桩被打入沙中更深，可以得出初步结论：在质量一定时，物体的高度越高，具有的重力势能越大； (3)图2中m甲<m丙，下落高度相同，C木桩被打入沙中的深度大，可以得出初步结论：物体下落的高度一定时，质量越大，具有的重力势能越大； (4)虽然乙和丙的质量不同、高度也不同，但图中B、C两木桩被打入沙中的深度相同，说明乙、丙两物体对木桩做的功相同，仍能说明乙、丙释放前的重力势能相同。 14.【答案】：(1)B (2)移动的距离 转换法 (3)速度 物体的质量一定时，速度越大，物体的动能越大 (4)= > (5)速度 【解析】： (1)实验中探究的是小球撞击木块时的动能大小； (2)实验中通过比较木块被小球撞击后移动的距离来判断小球的动能大小，这是转换法； (3)由甲、乙两图可知：让质量相同的小球从斜面的不同高度滚下，两球到达水平面时速度不相等，是为了探究物体的动能大小与速度的关系，可得出初步结论：当物体的质量一定时，速度越大，物体的动能越大； (4)因为在同一接触面上，压力不变时，摩擦力大小不变，故f1=f2；sA>sB,根据W=fs,可知W1>W2； (5)实验2与实验1相比，小球的质量相同，实验2的小球自由滚下到水平面的速度是实验1的2倍，实验2的木块被撞后移动的距离是实验1的4倍；实验3与实验1相比，小球自由滚下到水平面的速度相同，实验3的小球的质量是实验1的2倍，实验3的木块被撞后移动的距离为实验1的2倍。而动能的大小可由木块被撞后移动的距离来体现，由此可知，在同等条件下，速度对物体的动能影响更大。 15.【解析】： (1)实验器材的总质量m=30m0=30×10kg=300kg,则这批实验器材的总重力G=mg=300kg×10N/kg=3000N,实验员搬运实验器材至少做的功W=Gh=3000N×7m=2.1×104J； (2)由图像可知，实验员对实验器材做功的功率最大时，每次搬运的器材质量m′=30kg,则一次需要搬运箱数； (3)要求搬运时间最短，则实验员对实验器材做功的功率应最大，由图像可知最大功率P=70W,搬运实验器材的最短时间 学科网（北京）股份有限公司 $$