第十章 功和机械能 同步训练 2024-2025学年北师大版（北京）（2024）物理八年级全一册

功和机械能 同步训练 一．选择题（共5小题） 1．如图所示，一足够长的轻绳一端连接重物A，另一端通过定滑轮连接物体B，物体B质量小于重物A质量。将重物A由静止释放下落至地面的过程中，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．重物A的动能保持不变 B．物体B的机械能保持不变 C．重物A的重力势能完全转化为B的重力势能 D．重物A和物体B的动能之和在变大 2．如图所示，将摆球从A点静止自由释放，经过最低点B到达C点，A、C两点等高。关于摆球，下列说法正确的是（　　） A．从A到B点动能转化为重力势能 B．在B点时重力势能最大 C．在A点时处于平衡状态 D．从A点到C点的过程中机械能守恒 3．小明对四名同学的做功情况各测量了一次，把四名同学做功W和所用时间t在坐标系中描点，得到了图中甲、乙、丙、丁四个点，这四名同学中做功功率最大的是（　　） A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 4．下列事例中，有力对物体做功的是（　　） A．小欣背着书包在水平路面上前进 B．跳水运动员从跳台跳下 C．举重运动员举起杠铃停在空中不动 D．足球被踢出后在草地上滚动 5．如图所示，摆球由A点静止释放，经过最低点O到达B点。关于摆球，下列说法中正确的是（　　） A．如果A点到B点的过程中机械能守恒，则A、B两点等高 B．在B点时处于平衡状态 C．在O点时重力势能最大 D．从A点到O点动能转化为重力势能 二．填空题（共5小题） 6．如图为一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动的v﹣t图象，汽车行驶过程中所受阻力f＝4500N恒定不变。在0～10s内汽车通过的路程为130m，则在0～10s发动机功率为 　 　W，牵引力所做的功是 　 　J。 7．已知雨滴在空中运动时所受到的阻力f＝kv2（v为运动速度，k为常数）。若有两个雨滴从同一高度落下，其质量分别为m1、m2，落到地面前均已做匀速直线运动，则匀速运动阶段两雨滴重力做功的功率之比为 　 　；整个过程中，重力做功之比为 　 　。（用题中物理量的符号表示） 8．体重500N的小明在60s内跳绳120个，每次跳离地面的高度约0.05m，则小明跳绳一次做的功为 　 　J，他在跳绳时的功率为 　 　W。小华在60s内跳绳150个，则小华跳绳的功率 　 　（选填“一定小于”“一定大于”或“可能小于”）小明跳绳的功率。 9．图为某运动员在0.5s内由支撑到起立将杠铃举起过程中拍摄的两张照片，杠铃的质量为100kg。已知照片中杠铃的实际直径是40cm，根据照片可估算出该运动员在上述过程中对杠铃做功的功率约为 　 　。 10．如图所示，将摆球从A点静止释放，经过最低点O到达B点，A、B两点等高，摆球到达B点时动能为 　 　J；摆球从A点到O点的过程中，　 　能转化为动能。整个过程中，摆球的机械能大小 　 　（选填“不变”或“减小”）。 三．简答题（共4小题） 11．五一小长假期间小明随爸爸妈妈出去游玩，发现某城市火车站的进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡。爸爸告诉小明：“这样设计可以减少能量损耗。”请你分析站台这种设计为什么能减少能量损耗。 12．沙沱水电站位于我县境内，距乌江汇入长江口250.5km，系乌江流域梯级中的第九级，乌江干流开发选定方案中的第七个梯级，坝址控制流域面积54508km2，占整个乌江流域的62%。水库正常蓄水位365m，死水位353.5m，总库容9.10亿m3，调节库容2.87亿m3，属日周调节水库。电站总装机容量1120MW（4×280MW），保证出力350MW，多年平均发电量45.89亿kW•h。通航建筑物为垂直升船机，年通过能力334.3万t。请从能量的角度说明沙沱电站大坝修建得如此高的原因。 13．为缓解城市交通压力，各地兴建了多条地铁。地铁站台设计方案如图所示，进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡。请分析地铁进站刹车时，仍继续沿斜坡向上的现象；并从能量利用的角度分析站台这种设计的优点。 14．机器人送餐以往只能在科幻电影中看到的场面，现在已成为现实。如图所示，一个机器人用手托着盘子，在水平地面上匀速行走，并使盘子一直保持同一高度不变。甲同学说机器人对盘子做了功，而乙同学却说它对盘子没有做功。请问，你支持谁的观点？为什么？ 参考答案与试题解析 一．选择题（共5小题） 1．如图所示，一足够长的轻绳一端连接重物A，另一端通过定滑轮连接物体B，物体B质量小于重物A质量。将重物A由静止释放下落至地面的过程中，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．重物A的动能保持不变 B．物体B的机械能保持不变 C．重物A的重力势能完全转化为B的重力势能 D．重物A和物体B的动能之和在变大 【分析】（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、被举得高度；质量越大，高度越高，重力势能越大。 （3）只有重力做功时，机械能才守恒。 【解答】解：A、物体B质量小于重物A质量，则将重物A由静止释放下落至地面的过程中，A的速度会变大，所以其动能增加，故A错误。 B、A的速度会变大，则B的速度也变大，B的高度也变大，则B的动能和重力势能都增加，所以其机械能增大，故B错误。 C、重物A的重力势能一部分转化为自身和B的动能，一部分转化为B的重力势能，故C错误。 D、不计绳重和摩擦，这个系统中只有重力做功，所以重物A和物体B的机械能之和不变，重物A和物体B的动能之和在变大，故D正确。 故选：D。 【点评】此题考查动能和重力势能的转化，机械能守恒的条件，掌握动能和重力势能的影响因素，机械能守恒的条件，分析出整个过程中A和B的速度变化是关键。 2．如图所示，将摆球从A点静止自由释放，经过最低点B到达C点，A、C两点等高。关于摆球，下列说法正确的是（　　） A．从A到B点动能转化为重力势能 B．在B点时重力势能最大 C．在A点时处于平衡状态 D．从A点到C点的过程中机械能守恒 【分析】（1）判断是哪种能量转化成了另一种能量的标准是：减小的能量转化为增多的能量； （2）重力势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大； （3）对摆球在A点时进行受力分析，然后根据二力平衡条件判断其是否受到平衡力的作用，再根据物体受到平衡力作用时能保持平衡状态做出判断； （4）A、C两点等高，说明摆球从A点到C点的过程中机械能守恒。 【解答】解：A、摆球从A点到B点质量不变，高度降低，速度变大，则重力势能减少，动能增多，重力势能转化为动能，故A错误； B、由图可知，摆球在B点时高度最低，则重力势能最小，故B错误； C、当小球摆至A点时，摆球只受到竖直向下的重力和沿绳子向上的拉力作用，这两个力没有作用在同一直线上，不是平衡力，所以在A点时摆球受力不平衡，不是平衡状态，故C错误； D、A、C两点等高，说明摆球由A点静止释放，经过最低点B到达C点的过程中没有能量损失，即从A点到C点的过程中机械能守恒，故D正确。 故选：D。 【点评】此题考查动能和势能的转化与守恒、平衡状态的判断，掌握动能、重力势能的影响因素是解答此题的关键。 3．小明对四名同学的做功情况各测量了一次，把四名同学做功W和所用时间t在坐标系中描点，得到了图中甲、乙、丙、丁四个点，这四名同学中做功功率最大的是（　　） A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 【分析】根据图象中各点作出四位同学做功的W﹣t图象，然后取相同的时间，比较做功的多少，利用公式P＝比较做功功率的大小关系。 【解答】解：由图可知，纵坐标表示功，横坐标表示时间；分别连接坐标原点和四个点作出四位同学做功的W﹣t图象；在做功时间相同时，甲做功最多，由功率的计算公式P＝可知，甲的功率最大。 故选：A。 【点评】本题考查了功率的大小比较，关键是会利用控制变量法结合P＝进行分析。 4．下列事例中，有力对物体做功的是（　　） A．小欣背着书包在水平路面上前进 B．跳水运动员从跳台跳下 C．举重运动员举起杠铃停在空中不动 D．足球被踢出后在草地上滚动 【分析】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。 【解答】解： A、小欣背着书包在水平路面上前进，人给书包一个竖直向上的力，而书包没有在力的方向上通过的距离，所以没有做功；故A不符合题意； B、跳水运动员从跳台跳下，受重力，并且在重力方向上移动了距离，重力对跳水运动员做了功，故B符合题意； C、举重运动员举起杠铃停在空中不动，人对杠铃施加了力，杠铃没有在力的方向上移动距离，因此人对杠铃没有做功；故C不符合题意； D、足球被运动员踢出后，是因为惯性而向前运动，运动员没有对足球做功，故D不符合题意。 故选：B。 【点评】掌握做功的两个必要因素，有力有距离不一定做功，力对物体做功，一定是在该力的方向上移动了距离。 5．如图所示，摆球由A点静止释放，经过最低点O到达B点。关于摆球，下列说法中正确的是（　　） A．如果A点到B点的过程中机械能守恒，则A、B两点等高 B．在B点时处于平衡状态 C．在O点时重力势能最大 D．从A点到O点动能转化为重力势能 【分析】（1）A、B两点如果等高，摆球从A点到B点的过程中机械能守恒； （2）对摆球在B点时进行受力分析，然后根据二力平衡条件判断其是否受到平衡力的作用，再根据物体受到平衡力作用时能保持平衡状态做出判断； （3）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度，如果质量越大，高度越高，重力势能越大； （4）判断是哪种能量转化成了另一种能量的标准是：减小的能量转化为增多的能量。 【解答】解：A、如果A点到B点的过程中机械能守恒，摆球由A点静止释放，经过最低点O到达B点的过程中没有能量损失，那么A、B两点等高，故A正确； B、当小球摆至B点时，摆球只受到竖直向下的重力和沿绳子向上的拉力作用，这两个力没有作用在同一直线上，不是平衡力，所以在B点时摆球受力不平衡，不是平衡状态，故B错误； C、由图可知，摆球在O点时高度最低，则重力势能最小，故C错误； D、摆球从A点到O点质量不变，高度降低，速度变大，则重力势能减少，动能增多，重力势能转化为动能，故D错误。 故选：A。 【点评】此题考查动能和势能的转化与守恒、平衡状态的判断，掌握动能、重力势能的影响因素是解答此题的关键。 二．填空题（共5小题） 6．如图为一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动的v﹣t图象，汽车行驶过程中所受阻力f＝4500N恒定不变。在0～10s内汽车通过的路程为130m，则在0～10s发动机功率为 　9×104　W，牵引力所做的功是 　9×105　J。 【分析】（1）根据图像可知汽车做匀速直线运动时的速度，且汽车行驶过程中所受阻力f＝4500N恒定不变，根据二力平衡条件求出此过程中汽车受到的牵引力，根据P＝＝Fv求发动机的功率； （2）已知汽车的功率恒定不变，根据P＝求出在0～10s内牵引力所做的功。 【解答】解：（1）由图像可知，汽车做匀速直线运动时的速度为20m/s， 当汽车做匀速直线运动时，由二力平衡条件可知，此过程中汽车受到的牵引力：F＝f＝4500N， 因发动机功率恒定，则在0～10s发动机的功率：P＝＝Fv＝4500N×20m/s＝9×104W； （2）因为汽车的功率恒定， 所以，由P＝可知，在0～10s内牵引力所做的功：W＝Pt＝9×104W×10s＝9×105J。 故答案为：9×104；9×105。 【点评】本题考查了二力平衡条件、功和功率公式的应用，注意：在计算0～10s内牵引力所做的功时，不能用公式W＝Fs，原因是此时的牵引力大小是未知的。 7．已知雨滴在空中运动时所受到的阻力f＝kv2（v为运动速度，k为常数）。若有两个雨滴从同一高度落下，其质量分别为m1、m2，落到地面前均已做匀速直线运动，则匀速运动阶段两雨滴重力做功的功率之比为 　　；整个过程中，重力做功之比为 　m1：m2　。（用题中物理量的符号表示） 【分析】首先知道雨滴下落时受的重力和空气阻力是一对平衡力，即f＝mg＝kv2；再根据P＝＝＝Fv可知两雨滴的功率之比。利用W＝Gh＝mgh求得整个过程中重力做功之比。 【解答】解：因为落到地面前均已做匀速直线运动，所以雨滴受的是平衡力，雨滴受到的阻力：f＝mg＝kv2， 所以雨滴的速度：v＝， 根据P＝＝＝Fv可知两雨滴的功率之比： ＝＝＝＝＝。 整个过程中重力做功之比＝m1：m2。 故答案为：；m1：m2。 【点评】此题主要考查的是学生对平衡力和功率变形公式的理解和掌握，有一定难度。 8．体重500N的小明在60s内跳绳120个，每次跳离地面的高度约0.05m，则小明跳绳一次做的功为 　25　J，他在跳绳时的功率为 　50　W。小华在60s内跳绳150个，则小华跳绳的功率 　可能小于　（选填“一定小于”“一定大于”或“可能小于”）小明跳绳的功率。 【分析】（1）根据公式W＝Gh计算跳一次做的功； （2）根据公式求出跳绳时的功率； （3）由于不知道小华每次跳离地的高度和小华的重力，由W＝Gh可知小华做的总功可能小于小明做的总功，由P＝可知小华的功率与小明的功率关系。 【解答】解：小明跳绳一次做的功为 W＝Gh＝500N×0.05m＝25J 跳绳时的功率为 由于不知道小华每次跳离地的高度和小华的重力，由W＝Gh可知小华做的总功可能小于小明做的总功，由P＝可知小华的功率可能小于小明的功率。 故答案为：25；50；可能小于。 【点评】本题考查功率的计算及公式的应用、功的计算和公式的应用相关知识点属于基础题目。 9．图为某运动员在0.5s内由支撑到起立将杠铃举起过程中拍摄的两张照片，杠铃的质量为100kg。已知照片中杠铃的实际直径是40cm，根据照片可估算出该运动员在上述过程中对杠铃做功的功率约为 　1200W　。 【分析】已知了杠铃的质量，代入重力计算公式；可先对杠铃在竖直方向上移动的距离进行估测，然后代入功率的计算公式中进行求解即可。 【解答】解：已知m＝100kg，t＝0.5s，杠铃上升的距离：s≈1.5×40cm＝0.6m； 所以：杠铃重力G＝mg＝100kg×10N/kg＝1000N， 该运动员在上述过程中对杠铃做功的功率约为P＝＝＝1200W； 故答案为：1200W。 【点评】此题考查了重力和功率的计算，在求解中还要能对长度做出估测，难度适中。 10．如图所示，将摆球从A点静止释放，经过最低点O到达B点，A、B两点等高，摆球到达B点时动能为 　0　J；摆球从A点到O点的过程中，　重力势　能转化为动能。整个过程中，摆球的机械能大小 　不变　（选填“不变”或“减小”）。 【分析】A、B两点等高，说明摆球从A点到B点的过程中机械能守恒；判断是哪种能量转化成了另一种能量的标准是：减小的转化为增多的。结合动能和重力势能的影响因素分析解答。 【解答】解：A、B两点等高，说明摆球由A点静止释放，经过最低点O到达B点的过程中没有能量损失，即从A点到B点的过程中机械能守恒，则A点的动能等于B点的动能，摆球在A点静止，动能为0J，所以摆球到达B点时动能为0J； 摆球从A点到O点的过程中，质量不变，高度降低，速度变大，则重力势能减少，动能增多，重力势能转化为动能。 故答案为：0；重力势；不变。 【点评】此题考查动能和重力势能的转化与守恒，掌握动能、重力势能的影响因素是解答此题的关键。 三．简答题（共4小题） 11．五一小长假期间小明随爸爸妈妈出去游玩，发现某城市火车站的进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡。爸爸告诉小明：“这样设计可以减少能量损耗。”请你分析站台这种设计为什么能减少能量损耗。 【分析】（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、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。 【解答】答：车进站时的部分动能转化为重力势能，减少因刹车损耗的机械能；车出站时储存的重力势能又转化为动能，起到节能作用。 【点评】在做能量的转化这种题时，我们要注意分析哪种能量增加了，哪种能量减少，因为总是减少的这种能量转化为增加的那种能量。 12．沙沱水电站位于我县境内，距乌江汇入长江口250.5km，系乌江流域梯级中的第九级，乌江干流开发选定方案中的第七个梯级，坝址控制流域面积54508km2，占整个乌江流域的62%。水库正常蓄水位365m，死水位353.5m，总库容9.10亿m3，调节库容2.87亿m3，属日周调节水库。电站总装机容量1120MW（4×280MW），保证出力350MW，多年平均发电量45.89亿kW•h。通航建筑物为垂直升船机，年通过能力334.3万t。请从能量的角度说明沙沱电站大坝修建得如此高的原因。 【分析】蓄水提高水位，说明水具有的重力势能更大，可用于转化的动能更大，可转化为更多的电能。 【解答】答：大坝修建得越高，所蓄水的质量越大、水位越高，具有的重力势能越大，在流下时，能转化成更多的动能，进而转化成更多的电能。 【点评】本题考查水能的利用，从增大重力势能和动能的角度可做出判断，难度不大。 13．为缓解城市交通压力，各地兴建了多条地铁。地铁站台设计方案如图所示，进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡。请分析地铁进站刹车时，仍继续沿斜坡向上的现象；并从能量利用的角度分析站台这种设计的优点。 【分析】（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、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。 （3）在能量转化中是减小的能转化为增大的能。 【解答】答：车进站时的部分动能转化为重力势能，减少因刹车损耗的机械能；车出站时储存的重力势能又转化为动能，起到节能作用。 【点评】在做能量的转化这种题时，我们要注意分析哪种能量增加了，哪种能量减少，因为总是减少的这种能量转化为增加的那种能量。 14．机器人送餐以往只能在科幻电影中看到的场面，现在已成为现实。如图所示，一个机器人用手托着盘子，在水平地面上匀速行走，并使盘子一直保持同一高度不变。甲同学说机器人对盘子做了功，而乙同学却说它对盘子没有做功。请问，你支持谁的观点？为什么？ 【分析】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。 【解答】答：支持乙同学的观点；机器人沿水平方向做匀速直线运动，手托托盘力方向竖直向上，沿力的方向通过的距离为0，故不做功。 【点评】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。 声明：试题解析著作权属所有，未经书面同意，不得复制发布日期：2024/11/19 21:00:12；用户：耿雷；邮箱：13851372384；学号：59917209 第1页（共1页） 学科网（北京）股份有限公司 $$