第十一章《功和机械能》竞赛试题精编-【竞赛】2024-2025学年初中物理竞赛能力培优精练（八年级下）

第十一章《功和机械能》 全国初中物理竞赛试题精编（八年级下） 一、单选题 1．（2023九年级下·湖南湘西·竞赛）如图所示，我国自主研制的“鲲龙”AG600M大型水陆两栖飞机，在水面加速滑行后，腾空而起，沿水平方向匀速飞行一段时间后减速下降。下列说法正确的是（　　） A．飞机腾空而起的过程中，其重力势能转化为动能 B．飞机减速下降的过程中，其重力势能增加 C．飞机沿水平方向匀速飞行时，其动能不变 D．飞机在水面加速滑行时，机械能不变 【答案】C 【详解】A．飞机腾空而起的过程中，质量不变，速度变大，动能增加，高度增大，重力势能增加，不是重力势能转化为动能，故A错误； B．飞机减速下降的过程中，质量不变，高度减小，重力势能变小，故B错误； C．飞机沿水平方向匀速飞行时，质量不变，速度不变，动能不变，故C正确； D．飞机在水面加速滑行时，质量不变，速度变大，动能增加，高度不变，重力势能不变，机械能等于动能和势能的总和，则飞机机械能变大，故D错误。 故选C。 2．（2022九年级下·福建三明·竞赛）如图1，长2m的平板车静止在光滑水平面上，平板车的最左端放着一小物块，固定在墙壁上的力传感器通过细绳拉住小物块。启动后电动机以恒定功率使平板车加速前进，速度达到最大时关闭电动机，平板车做减速运动，t=6s时停止运动，此时小物块刚好处于平板车的最右端。传感器记录的力与时间的图像如图2所示。全过程电动机共消耗电能10J。则下列说法正确的是（　　） A．第1s内物块相对于平板车向右运动 B．全过程平板车克服摩擦力做功8J C．平板车减速过程中其受到的摩擦力减小 D．平板车速度达到最大时其受到的合力为0 【答案】D 【详解】A．根据二力平衡可知，力传感器显示力的大小等于物块受到的摩擦力的大小，由图2可知，第1s内，物体受到的摩擦力由0升高到最大静摩擦力，物块尚未拉动，故A错误； B．平板车在光滑水平面，光滑水平面对平板车没有摩擦力，由图2知，物块受到的滑动摩擦力为3N，由于力的作用是相互的，平板车受到的滑动摩擦力也为3N，全过程平板车克服摩擦做功为 故B错误； C．滑动摩擦力的大小与物体间的相对速度大小无关，平板车在减速的过程中，平板车与物块之间的压力和接触面的粗糙程度不变，其滑动摩擦力大小不变，故C错误； D．平板车在运动过程中，滑动摩擦力大小不变，电动机的功率恒定，由可知，当平板车的速度达到最大值时，拉力降到与滑动摩擦力大小相等，平板车受到的合力为零，故D正确。 故选D。 3．（2007九年级·上海·竞赛）运动员用200牛力把重5牛的静止足球踢到20米远的地方，则运动员对足球做的功是（　　） A．0焦 B．400焦 C．100焦 D．都不正确 【答案】D 【详解】运动员对足球的力为200N，但足球在此力作用下移动的距离不知道，所以无法求出功；足球运动的20m是由于足球具有惯性，向前运动的，此时没有外力对它做功，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 4．（2023九年级·湖南长沙·竞赛）某中学生从一楼跑到三楼，克服重力做功最接近于（　　） A．30J B．3000J C．300J D．30000J 【答案】B 【详解】该同学的体重约G=500N，三楼的高度大约 h=2×3m=6m 克服重力做功为 故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 5．（24-25九年级上·江苏无锡·期中）如图甲所示，压力传感器能够测量出其表面受到的压力大小，与电脑连接后，放置在水平地面上，将一排球从正上方某一高度处由静止释放，落到传感器上后再竖直弹起上升，反复多次后静止在传感器上。传感器测得的弹力F的大小随时间t变化情况如图乙所示。A、B、C三点对应的时刻是t1、t2、t3，下列说法中正确的是（　　） A．t2时刻排球的重力势能最小 B．t2～t3时间内，排球的重力势能转化为动能 C．排球t1时刻的动能等于t3时刻的动能 D．整个过程中，排球的机械能守恒 【答案】A 【详解】A．t2时刻排球产生的弹力最大，则弹性形变程度最大，则重心最低，重力势能最小，故A正确； B．t2～t3时间内，弹力变小，则弹性形变程度变小，重心上升，重力势能变大，所以不是重力势能转化为动能，故B错误； CD．整个过程中，因为要克服阻力，机械能转化为内能，所以机械能减小；所以排球t1时刻的机械能大于t3时刻的机械能，t1时刻和t3时刻弹力相同，则弹性形变程度相同，则重心高度相同，则重力势能相同，所以排球t1时刻的动能不等于t3时刻的动能，故CD错误。 故选A。 6．（2021·江苏苏州·一模）如图所示，完全相同的小球以同样的速度v向右做匀速直线运动，分别通过长度相同的凹面a、凸面b，不计摩擦和空气阻力，比较两者通过的时间（　　） A．通过凹面a时间较短 B．通过凸面b时间较短 C．通过凹面a和通过凸面b的时间相同 D．无法判断 【答案】A 【详解】在凹形滑道运动的小球，在运动到最低点的过程中，要将重力势能转化为动能，运动速度大于初速度；在下落过程中不计滑道的摩擦，机械能守恒，上升过程中动能再全部转化为重力势能，速度等于初速度；在凸形滑道运动的小球，在运动到最高点的过程中，要将动能转化为重力势能，运动速度小于初速度；在下落过程中不计滑道的摩擦，机械能守恒，重力势能再全部转化为动能，速度等于初速度；因此在凸形滑道运动物体的平均速度小于在凹形滑道运动物体的速度，由 可知，通过b滑道用的时间tb大于通过a滑道用的时间ta；故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 7．（24-25八年级上·广东深圳·期末）“测量小球运动的速度”实验中，小明让小球在水平桌面上沿直线运动，下图是根据频闪照相机拍摄的照片记录的小球运动轨迹，频闪照相机每两次闪光之间的时间间隔相等。这三段路程所对应的时间：。下列说法不正确的是（　　） A．小明三次记录为：、、，小明测得小球在段运动路程 B．小球在水平桌面上做变速运动，小球运动速度不宜过快，以免从桌面掉落时伤人 C．小球在段和段速度大小关系 D．小球在段速度 【答案】C 【详解】A． 由图知刻度尺的分度值为0.1cm， 小明三次记录为：、、，第二次的数据是错误的，去掉错误，求出平均值为 故A正确，不符合题意； B． 三段路程的平均速度不同，所以是变速运动；物体动能的大小与质量和速度有关，在质量不变时，速度越大，动能越大，能够做的功越多；小球运动时的速度不宜过快，以免小球动能过大，从桌面掉落时伤人，故B正确，不符合题意； C． 由图可得，BC段的路程为 BC段的平均速度 AD段的路程为 小球通过AD段所用的时间为 AD段的平均速度， 故C错误，符合题意； D． 由图可得，CD段的路程为 小球在CD段速度 故D正确，不符合题意。 故选C。 二、多选题 8．（18-19九年级·上海·自主招生）将小球竖直上抛，然后又落回到抛出点。小球向上过程的中点为A，取抛出点的重力势能为零。若该球在整个过程所受的空气阻力大小不变，则小球（　　） A．上升过程损失的机械能大于下降过程损失的机械能 B．上升过程损失的机械能等于下降过程损失的机械能 C．上升至A点时的动能大于势能 D．下落至A点时的动能大于势能 【答案】BC 【详解】AB．球在上升和下降的过程中，会克服空气的阻力做功，机械能转化为内能，该球在整个过程所受的空气阻力大小不变，运动的距离是相同的，所以根据W=fs可知，损失的机械能是相同的，故A不符合题意，B符合题意； C．A在中点，小球的质量不变，高度不变，所以小球在A点的重力势能为最高点重力势能的一半，小球在上升过程中，动能会转化为重力势能和内能，所以小球的机械能会大于A点重力势能的2倍，即在A点时的动能要大于重力势能，故C符合题意； D．小球在A点的重力势能为最高点重力势能的一半，在下落的过程中，小球继续克服摩擦做功，机械能继续转化为内能，机械能会继续减小，由于A点的高度不变，重力势能不变，减小的重力势能会转化为动能和内能，所以A点的动能要小于势能，故D不符合题意。 故选BC。 三、填空题 9．（2022九年级下·福建三明·竞赛）如图所示，为两个光滑的圆弧槽和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧圆弧槽A点由静止释放，最高到达右侧圆弧槽B点处，然后再次滑下（忽略空气阻力）。 (1)物体从A点滑到水平面时，重力所做的功为 ； (2)C点距离水平面的高度为 。 【答案】(1)mgH (2)2h﹣H 【详解】（1）物体从A点滑到水平面时，重力做的功为 即物体在A处具有的重力势能为 （2）物体在B处具有的重力势能为 则物体在水平面上消耗的机械能为 当物体从B处到达C处时，物体具有的重力势能为 则C点距离水平面的高度为 10．（2024九年级下·陕西渭南·竞赛）在杭州亚运会上，电子狗运铁饼博得了观众的眼球。如图，电子狗在运送铁饼的过程中，以电子狗为参照物，铁饼是 （选填“运动”或“静止”）的。运动员投掷铁饼，铁饼离开手后能继续向前飞行，是因为铁饼具有 ，最终铁饼落向地面会将地面砸出一个坑。这说明力能改变物体的 。铁饼从离开手到上升至最高点的过程中，动能 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】 静止 惯性 形状 减小 【详解】[1]铁饼相对电子狗没有位置变化，以电子狗为参照物，是静止的。 [2]铁饼离开手后，由于惯性，要保持原来的运动状态向前，所以能继续向前飞行。 [3]铁饼落地时，对地面有力的作用，而地面被砸出一个坑，说明力改变了物体的形状。 [4]铁饼熟手到上升到最高点的过程中，质量不变，速度变小，动能减小。 11．（2017九年级·山东临沂·竞赛）用已经学过的知识解决陌生的问题是以后上高中学习的基本能力。 （1）如图甲，质量为m的小球从高度为h的光滑斜面顶端由静止自由滑下，到达斜面底端的速度为v，此过程机械能守恒，关系式成立，则一个物体从高0.8m的光滑斜面顶端自有下滑到斜面底端时的速度为 m/s；（g=10m/s2） （2）如图乙，将物体以一定的初速度v0沿水平方向抛出（不计阻力），物体做平抛运动，在水平方向运动的距离x=v0t，在竖直方向下落得高度，则y与x的关系可用丙图中的图线 表示。 【答案】 4 b 【详解】（1）[1]因为质量为m的小球从高度为h的光滑斜面顶端由静止自由滑下，到达斜面底端的速度为v，过程中机械能守恒，所以 将h=0.8m，g=10m/s2代入求解得v=4m/s。 （2）[2]将物体以一定的初速度v0沿水平方向抛出（不计阻力），物体做平抛运动，在水平方向运动的距离x=v0t，运动时间为，在竖直方向下落得高度 因此，下落高度y与水平移动距离x的2次方成正比，由此可以判断曲线为b。 12．（24-25九年级上·江苏苏州·期中）如图甲所示，两个完全相同的物体a、b叠放在水平桌面上，在水平拉力的作用下，一起向右做匀速直线运动，前进了2m，则这个过程中b对a做功为 J；如图乙所示，将a、b并排放于同一桌面上，在水平推力作用下以0.4m/s的速度一起向右做匀速直线运动了5s，则对a做功为 J，a对b的推力的功率是 W。 【答案】 0 30 3 【详解】[1]如图甲，a、b叠放在水平桌面上一起向右做匀速直线运动，a、b均处于平衡状态，二者之间没有摩擦力，没有摩擦力做功，运动过程中b对a做功为0J。 [2]如图乙，和甲图相比较，由于a、b对水平面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，a、b受到的摩擦力不变，a、b匀速运动，二者受到的推力等于摩擦力 a、b运动的距离 对a做功为 [3]a、b匀速运动，二者受到的推力等于摩擦力为15N，a、b受到的摩擦力各为7.5N，由于a、b均处于平衡状态，a对b的推力为7.5N，a对b的推力的功率是 13．（23-24九年级上·福建漳州·期中）两台汽油机，甲的功率是乙的2倍，甲的效率为20%，乙的效率为25%。做功快的汽油机是 ，那么甲与乙每小时消耗油量之比为 。 【答案】 甲 5∶2 【详解】[1]功率是表示做功快慢的物理量，功率越大，做功越快。所以甲做功快。 [2]设甲的功率为，则乙的功率为，则它们工作时油料燃烧时放出能量的功率为之比 据可知，在相等的一个小时内，甲乙机器内油料燃烧的能量之比为5：2，根据可知，它们消耗的油量之比为5：2。 14．（20-21九年级上·陕西咸阳·期末）随车吊正式名为随车起重运输车，它广泛适用于市政建设、煤矿工程等基建材料与其它设备的吊装及运输。如图是一款随车吊的示意图。使用时液压杆将起重臂顶起，同时通过与钢索连接的电动机工作，可将重物吊起到需要的地方。 （1）如图所示A处为一动滑轮，液压杆顶起起重臂的过程中，该起重臂可看作一个 杠杆。 （2）当起重臂在如图位置稳定后，启动电功率为5000W的电动机将重为6000N的物体以0.5m/s的速度匀速吊起，此时滑轮组的机械效率是75%，若此过程中不计绳重和摩擦，则电动机对钢索的拉力 和电动机的效率 。 【答案】 费力 4000 80 【详解】（1）[1]由图可见，起重机钢索下的那个滑轮随着重物一起升降，是动滑轮，液压起重车的起重臂在使用时从支点向液压杆做垂线即为动力臂，从支点向重物重力的作用线做垂线，即为阻力臂，动力臂小于阻力臂，是一个费力杠杆。 （2）[2]由图知，n=2，拉力端移动距离 s=2h，滑轮组的机械效率 电动机对钢索的拉力 [3]由 可得，电动机拉力做的总功功率 电动机的机械效率 四、实验题 15．（24-25九年级上·江西南昌·期中）为探究影响动能大小的因素，设计了如图甲、乙所示的实验方案。 (1)图甲探究的是动能与 的关系，实验中通过 来比较小球动能的大小； (2)在完成甲实验的第二步操作时，木块被撞后滑出木板，为使木块不滑出木板，对甲实验的第二步操作应采取的方法是___________； A．适当降低钢球的高度 B．换用一个较重的木块 (3)实验结束后，各小组对实验提出各种改进方案： ①小明认为在“探究动能与速度关系”的实验中，可以撤走木块并使用足够长的木板，记录小球在相同表面上滑行直到静止的距离，你认为小明的实验方案是否合理 （选填“合理”或“不合理”）； ②小虎利用图丙装置做“探究动能与质量关系”实验，通过观察小球撞击上端固定的相同塑料软片，通过比较撞击的软片数目来比较小球的动能大小。此装置 （选填“适合”或“不适合”） 体积不同的小球做实验； ③小刚设计了丁图所示的装置进行实验； 若用同一小球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放，撞击同一木块，将木块撞出一段距离，可以研究小球的动能大小与 （选填“质量”、“速度”或“质量和速度”） 的关系； ④小明认为还可以通过甲、乙两图探究物体重力势能的影响因素，他的设想是 （选填“可行”或“不可行”） 的。 【答案】(1) 速度 木块移动的距离 (2)A (3) 合理 不适合 速度 可行 【详解】（1）[1]图甲中，质量相同的钢球从斜面的不同高度静止释放，到达水平面时的速度不同，所以探究的是动能与物体运动速度的关系。 [2]钢球具有的动能不同，对木块做功不同，木块移动的距离不同，所以实验中通过木块移动的距离来比较小球动能的大小。 （2）图甲实验的第二步操作，钢球在斜面上静止释放的高度更高，到达水平的速度更大，具有的动能更大，对木块做功更大，木块移动的距离更远，为了使木块不滑出木板，可适当降低钢球的高度，让钢球的动能减小。据控制变量法，不能换用另一个木块，故A符合题意，B不符合题意。 故选A。 （3）[1]可以撤走木块并使用足够长的木板，记录小球在相同表面上滑行直到静止的距离，此时压力和接触面的粗糙程度相同，摩擦力相同，通过滑行距离显示动能大小是合理的。 [2]利用图丙装置做“探究动能与质量关系”实验，通过观察小球撞击上端固定的相同塑料软片，通过比较撞击的软片数目来比较小球的动能大小。此装置不适合体积不同的小球做实验，原因是不同体积小球撞击时，使得塑料片的形变不同，动能转化为每个塑料片的弹性势能不同，不能通过比较撞击的软片数目来比较小球的动能大小。 [3]用同一小球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，故弹簧的弹性势能不相同，小球与弹簧分开后获得的初速度不同，而小球的质量相同，故可以研究小球的动能大小与速度的关系。 [4]重力势能的大小与质量和高度有关，小球的质量相同，滚下的高度不同，具有的重力势能就不同，实验过程小球的重力势能转化为动能，相同高度时，质量不同，具有的重力势能不同，实验过程小球的重力势能转化为动能，故该所以方案可行。 五、综合题 16．（24-25九年级上·江苏无锡·期中）某款喷洒车的主要结构如图所示，配置的四冲程柴油机不仅要牵引喷洒车前行，还要带动雾炮机电气箱里的发电机发电，然后发电机供电给风机、转向机、水泵和液压泵，水泵和液压泵可独立工作。机械结构上，喷雾炮筒的转轴设计在炮筒的重心； 工作时水泵通过水管将水箱中的水直接压到喷嘴处，然后被风机产生的强风喷射出去；转向机可带动喷雾炮筒左右水平旋转，液压泵撑杆可支撑并带动喷嘴上下转动，达到有效控制喷洒射程和面积的作用。 喷洒车的部分参数如下表所示，喷水最大流量：单位时间内最大喷水体积； 最大能效； 以最大射程和流量工作时，最大射程和最大流量的乘积与发电机输出功率的比值。 发电机输出电压 380V 柴油机效率 50% 最大能效 5L•m/kJ 发电机效率 80% 水箱容积 1.2×104L 喷水最大流量 120L/ min (1)喷洒车沿水平路面水平匀速前进时，所受重力对它 （选填“做功”或“不做功”）；在喷水的过程中，其动能 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；若一直以最大流量喷水，注满的一箱水最多可喷洒 min。 (2)下列关于雾炮机的说法正确的是 （填字母） 。 A．风机、转向机都是将机械能转化为电能； B．水泵和液压泵串联在电路中； C．喷水时，喷雾炮筒相当于省力杠杆。 (3)某次喷洒车以36km/h匀速行驶执行喷洒任务，柴油机以的转速运行，提供4000N牵引力的同时还实现发电机输出功率24kW，使得雾炮机以最大射程和最大流量工作，已知柴油热值为4.2×10⁷J/ kg ，求该过程中： ①柴油机每秒完成多少个做功冲程? ②该雾炮机的最大射程为多少m? 喷洒车工作5min消耗柴油多少 kg? 【答案】(1) 不做功 变小 100 (2)C (3) 25 60m，1kg 【详解】（1）[1][2]喷洒车沿水平路面水平匀速前进时，没有在重力的方向上移动距离，故重力不做功；喷洒车在水平路面匀速前进喷水的过程中，喷洒车内的水不断减少，水的质量不断减小，速度不变，动能变小。 [3]若一直以最大流量喷水，注满一箱水1.2×104L最多可喷洒的时间为 （2）A．“发电机给风机、转向机、水泵和液压泵供电”，发电机是将机械能转化为电能，风机、转向机、水泵和液压泵是将电能转化为机械能的，故A错误； B．“水泵和液压泵可独立工作”，则液压泵和水泵并联在电路中，故B错误； C．“机械结构上，喷雾炮筒的转轴设计在炮筒的重心”，喷水工作时，动力臂大于阻力臂，则喷雾炮筒相当于省力杠杆，故C正确。 故选C。 （3）[1]四冲程柴油机的飞轮转速，即飞轮每秒转50圈，由于柴油机每一个工作循环飞轮转两圈，完成四个冲程，做一次功，所以该柴油机在每秒钟内完成的100个冲程，完成25个做功冲程，对外做功25次。 [2]由题目可知最大能效的定义为：当以最大射程和流量工作时，最大射程s和单位时间喷水体积的乘积与发电机输出功率的比值，喷水最大流量，发电机输出功率为 最大能效为 则最大射程为 根据计算发电机消耗的能 根据计算洒水车牵引力做的功为 根据计算柴油昂燃烧放热总量为 根据计算消耗柴油质量为 六、计算题 17．（2023九年级下·湖南湘西·竞赛）长沙市西湖文化园为民众提供了丰富的水上娱乐项目。到了天气晴朗的时候会云集来自各行各业的赛艇运动爱好者。如图所示，单人赛艇和运动员的总质量为80kg，当运动员和赛艇静止在水面上时，赛艇底部距离水面0.4m。运动员在一次划艇训练中，以4m/s的速度匀速运动了10min，水的平均阻力是赛艇和运动员总重力的0.5倍。划艇全程可视为匀速直线运动。（g取10N/kg，） (1)求运动员划艇10min运动的路程； (2)求运动员和赛艇静止在水面上时，赛艇底部受到水的压强； (3)求运动员划艇10min克服水的平均阻力所做的功。 【答案】(1)2400m (2)4000Pa (3) 【详解】（1）运动员划艇10min运动的路程为 （2）运动员和赛艇静止在水面上时，赛艇底部受到水的压强为 （3）水的平均阻力是赛艇和运动员总重力的0.5倍，即 运动员划艇10min克服水的平均阻力所做的功为 18．（24-25九年级上·重庆九龙坡·开学考试）如图甲所示，底面积为的轻质薄壁柱形容器放置在水平桌面上，密度为的长方体A放置于体积为为正方体B上，A、B浸没在水中且正方体B通过不可伸长的细线与容器底部相连。打开阀门K匀速放水，细线对B的拉力F与容器中水的深度h的关系如图乙所示，求： (1)初始时刻水对容器底部的压强； (2)正方体B的重力； (3)当水面下降到时关闭阀门K，将A从B上取下放入水中并剪断细线，待A、B静止时，剪断细线前后B克服重力做的功。 【答案】(1) (2)5N (3)0.2125J 【详解】（1）打开阀门K匀速放水，随着水位的降低，h减小，由图可知，初始时刻，水的深度为30cm，所以水对容器底部的压强为 （2）由图乙知，水的深度为28cm时，长方体A的上表面与水面相平；水深度为23cm时，A全部露出水面，正方体B的上表面刚好与液面相平，深度小于23cm后，A部分露出水面，水深28cm，A、B浸没在水中，都受浮力，将A、B看做一个整体，由力平衡知识可得     ① 水深23cm，只有B浸没在水中，受浮力，将A、B看做一个整体，由力平衡知识可得      ② 由①-②可得，A受到的浮力 根据阿基米德原理可得，A的体积为 A的重力为 B浸没时受到的浮力为 将、代入②式可得 解得 （3）由题意知，B的体积为1000cm3，那么B的边长 那么B的底面积 水深度为23cm时关闭阀门时，正方体B的下表面与容器底的高度为 由于，所以将A从B取下放入水中并间断细线后，B静止时处于漂浮状态。此时B所受的重力与浮力是一对平衡力，即 所以B排开水的体积为 B浸没在水中的深度为 当液体深度为23cm时关闭阀门，此时液体体积为 容器中水的深度为 此时B的下表面与容器底的距离为 待A、B静止后，与剪线前相比，B重心移动的距离 这个过程中克服B的重力所做的功 七、科普阅读题 19．（2022·江苏扬州·二模）阅读短文，回答问题。 混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成，这台电机既可以充当电动机驱动汽车，又可以充当发电机给蓄电池充电。混合动力汽车启动时，内燃机并不工作，蓄电池通过电机向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，向车轮输送能量，并通过电机给蓄电池充电。 （1）下列关于电动汽车说法错误的是 A．司机遇到紧急情况刹车时，人会向前倾 B．车身呈现红色是由于反射了太阳光中的红色光 C．车载GPS导航系统是用超声波来传输信息的 D．汽车在高速行驶时对路面压力比静止时小 （2）若汽车发动机以恒定功率输出，在爬坡的时候减慢车速，目的是 ； （3）一款单缸六冲程内燃机，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同，在第四冲程结束后，立即向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功。在推动活塞做功的过程中水蒸气的内能将 （选填“变大”，“不变”或“变小”），此款六冲程内燃机飞轮转速是2700r/min，则该汽油机每秒钟对外做功 次； （4）某种混合动力汽车，所用的镍氢蓄电池组的部分参数如表所示。测试人员驾驶该车在平直公路上匀速直线行驶0.25h，观察仪表盘，发现这段时间内汽车消耗燃油2kg，车速为50km/h，蓄电池组储存的电能由最大值的90%增加到最大值。燃油热值为4.6×107J/kg。汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图。则汽车发动机的牵引力做功为 J。蓄电池获得的电能为 J。经测试计算，这种汽车燃油的能量转化效率为 ； 输出电压/V 300 额定功率/kW 30 最大容量 30 质量/kg 320 （5）如表是某种型号的混合动力汽车《驾驶守则》中的部分安全距离表格 刹车前车速v（km/h） 反应距离L（m） 刹车距离s（m） 停车距离x（m） 20 5 2.5 7.5 40 10 10 20 60 15 22.5 37.5 反应距离指驾驶员从发现情况到开始刹车过程中汽车匀速行驶的距离，刹车距离指从刹车到停下过程中汽车减速行驶的距离，停车距离x为反应距离与刹车距离之和。当汽车以最高时速120km/h匀速行驶时，其反应距离为 m，所对应的停车距离为 m。 【答案】 C 增大牵引力 变小 30 2.5×107 1.08×107 38.9％ 30 120 【详解】（1）[1]A．司机遇到紧急情况刹车时，车速减慢，人由于惯性要保持原来的运动状态继续向前运动，所以人会向前倾，故A正确，不符合题意； B．不透明物体的颜色是由物体反射的光决定的，车身呈红色是由于反射了太阳光中的红色光，其他颜色的光被吸收，故B正确，不符合题意； C．车载GPS导航系统接受的是卫星信号，是用电磁波来传输信息的，故C错误，符合题意； D．汽车在高速行驶时车身上方空气流动速度大于车身下方空气的流动速度，车上方的气压小于车下方的气压，形成向上的压力差，所以车对路面的压力比静止时小，故 D正确，不符合题意。 故选B。 （2）[2]根据公式可知，发动机功率一定，速度越小，牵引力越大，所以在爬坡时减慢车速，目的是增大牵引力。 （3）[3]由题意可知，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，内能增大，推动活塞再次做功，内能转化为机械能，水蒸气内能减小。 [4]因为，由题可知，完成一个工作循环需要六个冲程，飞轮转3r，对外做功2次，所以飞轮转速是2700r/min时，该汽油机每秒对外做功30次。 （4）[5]由题可知，汽车行驶的路程 由图可知，车速为50km/h时，阻力f=2000N，因汽车匀速行驶时受到的阻力和牵引力是一对平衡力 则汽车发动机的牵引力做的功 [6]由表格数据可知，蓄电池储存的最大电能为，已经储存的电能 则蓄电池获得的电能 [7]燃油放出的热量 车获得的有用能量为 这种汽车燃油的能量转化效率 （5）[8]根据表中数据可知，反应距离与车速大小成正比，故有 解得，当车速为120km/h时，反应距离为30m。 根据表中数据可知，刹车距离与车速的平方成正比，故有 解得，当车速为120km/h时，刹车距离为90m。故当车速为120km/h时，停车距离为 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十一章《功和机械能》 全国初中物理竞赛试题精编（八年级下） 一、单选题 1．（2023九年级下·湖南湘西·竞赛）如图所示，我国自主研制的“鲲龙”AG600M大型水陆两栖飞机，在水面加速滑行后，腾空而起，沿水平方向匀速飞行一段时间后减速下降。下列说法正确的是（　　） A．飞机腾空而起的过程中，其重力势能转化为动能 B．飞机减速下降的过程中，其重力势能增加 C．飞机沿水平方向匀速飞行时，其动能不变 D．飞机在水面加速滑行时，机械能不变 2．（2022九年级下·福建三明·竞赛）如图1，长2m的平板车静止在光滑水平面上，平板车的最左端放着一小物块，固定在墙壁上的力传感器通过细绳拉住小物块。启动后电动机以恒定功率使平板车加速前进，速度达到最大时关闭电动机，平板车做减速运动，t=6s时停止运动，此时小物块刚好处于平板车的最右端。传感器记录的力与时间的图像如图2所示。全过程电动机共消耗电能10J。则下列说法正确的是（　　） A．第1s内物块相对于平板车向右运动 B．全过程平板车克服摩擦力做功8J C．平板车减速过程中其受到的摩擦力减小 D．平板车速度达到最大时其受到的合力为0 3．（2007九年级·上海·竞赛）运动员用200牛力把重5牛的静止足球踢到20米远的地方，则运动员对足球做的功是（　　） A．0焦 B．400焦 C．100焦 D．都不正确 5．（24-25九年级上·江苏无锡·期中）如图甲所示，压力传感器能够测量出其表面受到的压力大小，与电脑连接后，放置在水平地面上，将一排球从正上方某一高度处由静止释放，落到传感器上后再竖直弹起上升，反复多次后静止在传感器上。传感器测得的弹力F的大小随时间t变化情况如图乙所示。A、B、C三点对应的时刻是t1、t2、t3，下列说法中正确的是（　　） A．t2时刻排球的重力势能最小 B．t2～t3时间内，排球的重力势能转化为动能 C．排球t1时刻的动能等于t3时刻的动能 D．整个过程中，排球的机械能守恒 6．（2021·江苏苏州·一模）如图所示，完全相同的小球以同样的速度v向右做匀速直线运动，分别通过长度相同的凹面a、凸面b，不计摩擦和空气阻力，比较两者通过的时间（　　） A．通过凹面a时间较短 B．通过凸面b时间较短 C．通过凹面a和通过凸面b的时间相同 D．无法判断 7．（24-25八年级上·广东深圳·期末）“测量小球运动的速度”实验中，小明让小球在水平桌面上沿直线运动，下图是根据频闪照相机拍摄的照片记录的小球运动轨迹，频闪照相机每两次闪光之间的时间间隔相等。这三段路程所对应的时间：。下列说法不正确的是（　　） A．小明三次记录为：、、，小明测得小球在段运动路程 B．小球在水平桌面上做变速运动，小球运动速度不宜过快，以免从桌面掉落时伤人 C．小球在段和段速度大小关系 D．小球在段速度 二、多选题 8．（18-19九年级·上海·自主招生）将小球竖直上抛，然后又落回到抛出点。小球向上过程的中点为A，取抛出点的重力势能为零。若该球在整个过程所受的空气阻力大小不变，则小球（　　） A．上升过程损失的机械能大于下降过程损失的机械能 B．上升过程损失的机械能等于下降过程损失的机械能 C．上升至A点时的动能大于势能 D．下落至A点时的动能大于势能 三、填空题 9．（2022九年级下·福建三明·竞赛）如图所示，为两个光滑的圆弧槽和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧圆弧槽A点由静止释放，最高到达右侧圆弧槽B点处，然后再次滑下（忽略空气阻力）。 (1)物体从A点滑到水平面时，重力所做的功为 ； (2)C点距离水平面的高度为 。 10．（2024九年级下·陕西渭南·竞赛）在杭州亚运会上，电子狗运铁饼博得了观众的眼球。如图，电子狗在运送铁饼的过程中，以电子狗为参照物，铁饼是 （选填“运动”或“静止”）的。运动员投掷铁饼，铁饼离开手后能继续向前飞行，是因为铁饼具有 ，最终铁饼落向地面会将地面砸出一个坑。这说明力能改变物体的 。铁饼从离开手到上升至最高点的过程中，动能 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 11．（2017九年级·山东临沂·竞赛）用已经学过的知识解决陌生的问题是以后上高中学习的基本能力。 （1）如图甲，质量为m的小球从高度为h的光滑斜面顶端由静止自由滑下，到达斜面底端的速度为v，此过程机械能守恒，关系式成立，则一个物体从高0.8m的光滑斜面顶端自有下滑到斜面底端时的速度为 m/s；（g=10m/s2） （2）如图乙，将物体以一定的初速度v0沿水平方向抛出（不计阻力），物体做平抛运动，在水平方向运动的距离x=v0t，在竖直方向下落得高度，则y与x的关系可用丙图中的图线 表示。 12．（24-25九年级上·江苏苏州·期中）如图甲所示，两个完全相同的物体a、b叠放在水平桌面上，在水平拉力的作用下，一起向右做匀速直线运动，前进了2m，则这个过程中b对a做功为 J；如图乙所示，将a、b并排放于同一桌面上，在水平推力作用下以0.4m/s的速度一起向右做匀速直线运动了5s，则对a做功为 J，a对b的推力的功率是 W。 13．（23-24九年级上·福建漳州·期中）两台汽油机，甲的功率是乙的2倍，甲的效率为20%，乙的效率为25%。做功快的汽油机是 ，那么甲与乙每小时消耗油量之比为 。 14．（20-21九年级上·陕西咸阳·期末）随车吊正式名为随车起重运输车，它广泛适用于市政建设、煤矿工程等基建材料与其它设备的吊装及运输。如图是一款随车吊的示意图。使用时液压杆将起重臂顶起，同时通过与钢索连接的电动机工作，可将重物吊起到需要的地方。 （1）如图所示A处为一动滑轮，液压杆顶起起重臂的过程中，该起重臂可看作一个 杠杆。 （2）当起重臂在如图位置稳定后，启动电功率为5000W的电动机将重为6000N的物体以0.5m/s的速度匀速吊起，此时滑轮组的机械效率是75%，若此过程中不计绳重和摩擦，则电动机对钢索的拉力 和电动机的效率 。 四、实验题 15．（24-25九年级上·江西南昌·期中）为探究影响动能大小的因素，设计了如图甲、乙所示的实验方案。 (1)图甲探究的是动能与 的关系，实验中通过 来比较小球动能的大小； (2)在完成甲实验的第二步操作时，木块被撞后滑出木板，为使木块不滑出木板，对甲实验的第二步操作应采取的方法是___________； A．适当降低钢球的高度 B．换用一个较重的木块 (3)实验结束后，各小组对实验提出各种改进方案： ①小明认为在“探究动能与速度关系”的实验中，可以撤走木块并使用足够长的木板，记录小球在相同表面上滑行直到静止的距离，你认为小明的实验方案是否合理 （选填“合理”或“不合理”）； ②小虎利用图丙装置做“探究动能与质量关系”实验，通过观察小球撞击上端固定的相同塑料软片，通过比较撞击的软片数目来比较小球的动能大小。此装置 （选填“适合”或“不适合”） 体积不同的小球做实验； ③小刚设计了丁图所示的装置进行实验； 若用同一小球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放，撞击同一木块，将木块撞出一段距离，可以研究小球的动能大小与 （选填“质量”、“速度”或“质量和速度”） 的关系； ④小明认为还可以通过甲、乙两图探究物体重力势能的影响因素，他的设想是 （选填“可行”或“不可行”） 的。 五、综合题 16．（24-25九年级上·江苏无锡·期中）某款喷洒车的主要结构如图所示，配置的四冲程柴油机不仅要牵引喷洒车前行，还要带动雾炮机电气箱里的发电机发电，然后发电机供电给风机、转向机、水泵和液压泵，水泵和液压泵可独立工作。机械结构上，喷雾炮筒的转轴设计在炮筒的重心； 工作时水泵通过水管将水箱中的水直接压到喷嘴处，然后被风机产生的强风喷射出去；转向机可带动喷雾炮筒左右水平旋转，液压泵撑杆可支撑并带动喷嘴上下转动，达到有效控制喷洒射程和面积的作用。 喷洒车的部分参数如下表所示，喷水最大流量：单位时间内最大喷水体积； 最大能效； 以最大射程和流量工作时，最大射程和最大流量的乘积与发电机输出功率的比值。 发电机输出电压 380V 柴油机效率 50% 最大能效 5L•m/kJ 发电机效率 80% 水箱容积 1.2×104L 喷水最大流量 120L/ min (1)喷洒车沿水平路面水平匀速前进时，所受重力对它 （选填“做功”或“不做功”）；在喷水的过程中，其动能 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；若一直以最大流量喷水，注满的一箱水最多可喷洒 min。 (2)下列关于雾炮机的说法正确的是 （填字母） 。 A．风机、转向机都是将机械能转化为电能； B．水泵和液压泵串联在电路中； C．喷水时，喷雾炮筒相当于省力杠杆。 (3)某次喷洒车以36km/h匀速行驶执行喷洒任务，柴油机以的转速运行，提供4000N牵引力的同时还实现发电机输出功率24kW，使得雾炮机以最大射程和最大流量工作，已知柴油热值为4.2×10⁷J/ kg ，求该过程中： ①柴油机每秒完成多少个做功冲程? ②该雾炮机的最大射程为多少m? 喷洒车工作5min消耗柴油多少 kg? 六、计算题 17．（2023九年级下·湖南湘西·竞赛）长沙市西湖文化园为民众提供了丰富的水上娱乐项目。到了天气晴朗的时候会云集来自各行各业的赛艇运动爱好者。如图所示，单人赛艇和运动员的总质量为80kg，当运动员和赛艇静止在水面上时，赛艇底部距离水面0.4m。运动员在一次划艇训练中，以4m/s的速度匀速运动了10min，水的平均阻力是赛艇和运动员总重力的0.5倍。划艇全程可视为匀速直线运动。（g取10N/kg，） (1)求运动员划艇10min运动的路程； (2)求运动员和赛艇静止在水面上时，赛艇底部受到水的压强； (3)求运动员划艇10min克服水的平均阻力所做的功。 18．（24-25九年级上·重庆九龙坡·开学考试）如图甲所示，底面积为的轻质薄壁柱形容器放置在水平桌面上，密度为的长方体A放置于体积为为正方体B上，A、B浸没在水中且正方体B通过不可伸长的细线与容器底部相连。打开阀门K匀速放水，细线对B的拉力F与容器中水的深度h的关系如图乙所示，求： (1)初始时刻水对容器底部的压强； (2)正方体B的重力； (3)当水面下降到时关闭阀门K，将A从B上取下放入水中并剪断细线，待A、B静止时，剪断细线前后B克服重力做的功。 七、科普阅读题 19．（2022·江苏扬州·二模）阅读短文，回答问题。 混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成，这台电机既可以充当电动机驱动汽车，又可以充当发电机给蓄电池充电。混合动力汽车启动时，内燃机并不工作，蓄电池通过电机向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，向车轮输送能量，并通过电机给蓄电池充电。 （1）下列关于电动汽车说法错误的是 A．司机遇到紧急情况刹车时，人会向前倾 B．车身呈现红色是由于反射了太阳光中的红色光 C．车载GPS导航系统是用超声波来传输信息的 D．汽车在高速行驶时对路面压力比静止时小 （2）若汽车发动机以恒定功率输出，在爬坡的时候减慢车速，目的是 ； （3）一款单缸六冲程内燃机，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同，在第四冲程结束后，立即向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功。在推动活塞做功的过程中水蒸气的内能将 （选填“变大”，“不变”或“变小”），此款六冲程内燃机飞轮转速是2700r/min，则该汽油机每秒钟对外做功 次； （4）某种混合动力汽车，所用的镍氢蓄电池组的部分参数如表所示。测试人员驾驶该车在平直公路上匀速直线行驶0.25h，观察仪表盘，发现这段时间内汽车消耗燃油2kg，车速为50km/h，蓄电池组储存的电能由最大值的90%增加到最大值。燃油热值为4.6×107J/kg。汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图。则汽车发动机的牵引力做功为 J。蓄电池获得的电能为 J。经测试计算，这种汽车燃油的能量转化效率为 ； 输出电压/V 300 额定功率/kW 30 最大容量 30 质量/kg 320 （5）如表是某种型号的混合动力汽车《驾驶守则》中的部分安全距离表格 刹车前车速v（km/h） 反应距离L（m） 刹车距离s（m） 停车距离x（m） 20 5 2.5 7.5 40 10 10 20 60 15 22.5 37.5 反应距离指驾驶员从发现情况到开始刹车过程中汽车匀速行驶的距离，刹车距离指从刹车到停下过程中汽车减速行驶的距离，停车距离x为反应距离与刹车距离之和。当汽车以最高时速120km/h匀速行驶时，其反应距离为 m，所对应的停车距离为 m。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$