第十章 功与机械能 单元练习题——2024-2025学年八年级全一册物理沪科版

第十章 功与机械能 一、单选题 1．下列关于功和功率说法，正确的是（　　） A．物体所做功等于力与物体移动距离的乘积 B．做功时间短的机械，功率较大 C．功率大的机械一定比功率小的机械做功快 D．功率大的机械做功一定多 2．如图所示，滑雪运动员从最高处的A点由静止开始下滑到最低处B点的过程，下列说法中正确的是（　　） ​ A．滑雪运动员在A点时没有动能，只有重力势能 B．滑雪运动员在A点时只有动能，没有重力势能 C．滑雪运动员从A点到B点的过程中，机械能不变 D．滑雪运动员从A点到B点的过程中，动能转化为重力势能 3．2016年8月16日，我国用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星（简称“量子卫星”）“墨子号”发射升空，如图所示，火箭在加速上升的过程中（　　） A．动能不变，重力势能增加，机械能增加 B．动能增加，重力势能不变，机械能增加 C．动能增加，重力势能增加，机械能增加 D．动能不变，重力势能不变，机械能不变 4．如图所示，从A点沿水平桌面自由滚落的小球运动轨迹如虚线所示，C、F两处等高，D为球与水平地面的接触点，下列说法不正确的是（　　） A．小球在C点的重力势能等于在F点的重力势能 B．小球在C点的动能大于在F点的动能 C．小球从E点到F点的过程中，机械能不变 D．小球从D点离开地面到达E点的过程中，动能转化为重力势能 5．巡航导弹是导弹的一种，具有突防能力强，难以拦截的有点。图示为某巡航导弹的飞行路线图，发射升空段，发动机点火，导弹以极快的速度穿出大气层升至高空；俯冲加速段，发动机处于关闭状态，导弹向下俯冲，会被加速到极高的速度；巡航阶段，主发动机的推力与阻力平衡，弹翼的力与重力平衡，可以实现远距离“巡航状态”，最后精确打击目标。下列关于巡航导弹的说法正确的是（　　） A．O点到E点的过程中，机械能不变 B．E点到F点的过程中，机械能不变 C．G点到H点的过程中，机械能不变 D．I点到J点的过程中， 不消耗导弹携带的燃料 6．“爱物理，爱生活”，对于生活中物理现象的正确认知是科学素养的体现。下列说法正确的是（　　） A．此时考场中的大气压约为1000Pa B．小明背着重30N的书包水平前进200m，对书包做功6000J C．一个鸡蛋漂浮在盐水中时所受的浮力为1N D．行驶的客车窗帘往外飘，是因为车外空气流速大，压强小 7．登楼梯比赛中，小明同学从一楼登上五楼用了12s，则他登楼的功率最接近于（　　） A．5W B．50W C．500W D．5000W 8．打羽毛球时，羽毛球离拍后的飞行轨迹如图中曲线所示。下列有关说法正确的是：（　　） A．羽毛球上升过程中，动能增大，重力势能减小 B．羽毛球下落过程中，动能减小，重力势能减小 C．羽毛球到达最高点B处时，动能为零 D．羽毛球飞行的整个过程中，机械能减小 9．关于能的概念，下列说法正确的是 (　　) A．悬挂的吊灯静止不动时，因为没有做功，所以它不具有能 B．动能相等的物体一定具有相等的速度 C．正在斜面上滚下的小球既有动能也有重力势能 D．弹簧只能具有弹性势能，而不会有动能和重力势能 10．根据如图所示的几个情景，下列说法正确的是（　　） A． 足球被踢出后在草地上滚动的过程中，运动员对足球做了功 B． 司机费了很大的力也未能推动汽车，但司机对汽车做了功 C． 女孩搬起一个箱子，女孩对箱子做了功 D． 学生背着书包在水平路面上行走，学生对书包做了功 二、填空题 11．如图是“天宫一号”运行轨道的示意图，若飞船沿椭圆轨道绕地球运行的过程中机械能守恒，则它从远地点向近地点运行的过程中将　 　能转化成　 　能，在远地点时速度最　 　（选填“大”或“小”）。 12．如图所示，这是北京冬奥会上的智能服务机器人，由内置电动机向机器人提供300N的水平动力，机器人在水平地面上匀速直线运动5m的过程中，水平动力做的功为　 　J；该过程中，机器人所受的重力对机器人　 　（选填“做了功”或“不做功”）。 13．蓝球运动轨迹如图1所示。蓝球在运动过程中经过M、N两点，其动能和重力势能的参数如图2所示。 （1）通过数据计算可得，小球在M点时的机械能为　 　J； （2）蓝球在M点时离地高度　 　小球在N点时的离地高度；在M点时的速度　 　N点时的速度（前两空选填“大于”、“等于”或“小于”）； （3）在整个运动过程中，小球的机械能　 　（选填“守恒”或“不守恒”）。 14．高空抛物现象被称为“悬在城市上空的痛”．据报道：一个50g的鸡蛋从18楼抛下来就可以砸破行人的头骨，从25楼抛下可使人当场死亡．由此可知，鸡蛋的重力势能与 　 　有关，下落过程是将重力势能转化为 　 　 15．如图所示，物体A在水平拉力F的作用下，沿水平面以0.4m/s的速度运动了2s，弹簧测力计的示数为5N，此过程中，物体A运动的距离是 　 　m，拉力F做功为 　 　J，拉力F的功率是 　 　W。 16．如图所示，小陈在进行弹硬币的小游戏。向上弹起的硬币在上升过程中(忽略空气阻力)重力势能越来越　 　，下降过程中动能越来越　 　 (前两个空均选填“大”或“小”)，硬币在空中运动的过程中，硬币的机械能　 　 (选填“变大”“不变”或“变小”)。 17．在探究“汽车的速度”的实验中，甲、乙两辆相同的汽车在同一水平地面上做直线运动的s-t图像如图所示．由图可知，甲车的动能　 　（选填“大于”、“小于”或“等于”）乙车的动能；经过相同的时间，甲、乙两车牵引力做的功之比为　 　．（空气阻力忽略不计） 18．把常用的按钮式圆珠笔笔尖朝上用力按下后放手，它会弹起，拆开后发现，它能弹起的原因是内部装有一根弹簧，如图所示。从松手到笔离开桌面的过程中，笔的动能　 　（增大/减小/先增大后减小）；从离开桌面到最高点的过程中，笔的动能　 　（增大/减小/先增大后减小）。 三、实验探究题 19．小明在探究物体动能的大小与哪些因素有关的实验中，提出了2个猜想。猜想1：物体动能的大小与物体的质量有关；猜想2：物体动能的大小与物体的速度有关。 为了验证猜想，小明设计了如图所示的实验。光滑斜轨道与水平直轨道平滑连接，将体积相同、质量为m和2m的两个小球分别从斜轨道上高度为2h、h处由静止释放。3次实验中，小球进入水平直轨道推动纸盒一起在水平面上运动了一段距离后停下，分别测出小球与纸盒一起运动的最大距离，由此判断出小球撞击纸盒时的动能大小。 （1）该实验中，“物体的动能”中“物体”指的是　 　（选填“小球”或“纸盒”）； （2）图甲、乙所示的2次实验中，小球都从相同高度处由静止释放，是为了使2次实验中小球运动到斜轨道底端时的　 　相同； （3）对比图　 　和图丙所示的2次实验，可以验证小明的猜想　 　（选填“1”或“2”）是正确的。 20．风车是利用风力做功的装置，小明制作了一架小风车，他想粗略测定风车在一定风速下做功的功率，实验装置如图所示： （1）观察实验装置，小明是通过测量细线对　 　做功的功率来测定风车做功的功率； （2）除了图中的实验器材，还必需的测量工具有：天平、刻度尺和　 　； （3）实验时，逐渐增加挂在细线下的回形针数量，直到细线恰好缓慢匀速提升回形针为止。若测得回形针匀速上升的高度h、所用的时间t、回形针的总质量m，则风车做功的功率表达式P=　 　（表达式中的物理量均用符号表示）； （4）然后小明还测出风车在不同的风速下做功的功率，测得的功率越大，说明做功越　 　（选填：“多”或“快”）； （5）风车做功过程中，回形针获得了重力势能和　 　能；如果选用较粗重的线做实验，则与选用较细的线相比，测得风车的功率值偏　 　（选填“大”或“小”）。 四、计算题 21．张家界风景区内的“百龙天梯”是世界上最高、载重量最大、运行速度最快的全景户外观光电梯。该电梯运行高度约为330m，从地面向上运行到最高点的过程中，电梯速度与时间的关系图象如图所示。游客小明质量为60kg，每只脚与电梯水平地板的接触面积约为250cm2，g取10N/kg。 求： （1）“百龙天梯”向上运行时全程的平均速度； （2）当电梯匀速运行时，双脚站立的小明对电梯的压强； （3）向上匀速运行的过程中，电梯对小明做的功。 22．5G无人配送车可以实现非接触“安心送”，在很多大城市已经大显身手。如图甲所示为一辆5G无人配送车满载送货的情景，此次配送车运动的路程与时间图像如图乙所示，已知配送车满载质量为420kg，轮胎着地总面积为240cm2，在水平路面上匀速行驶时受到的阻力为200N。求： （1）前5min配送车的速度； （2）满载时配送车对地面的压强； （3）本次配送中牵引力所做的功。 23．爸爸开车带小明去老龙湾旅游。满载时人和车的总质量为1.5×103kg，车轮与地面的总接触面积为0.04m2，汽车牵引力的功率保持9×104W不变；某路段上汽车做直线运动，若运动过程中受到的阻力不变，汽车运动的速度v与时间t的关系如图所示，g取10N/kg，求： （1）在10~15s内，汽车牵引力做的功； （2）运动过程中汽车受到的阻力； （3）满载时汽车对水平地面的压强。 24．已知物体动能的表达式为 ，重力势能的表达式为 ，如图所示，高为h＝0.8m的光滑斜面AB与均匀粗糙的水平面相连，将质量为m＝200g的物体在A点由静止开始下滑，经过B点进入水平面，最后静止在水平面的C点。已知物体在水平面上滑行时所受摩擦力为其重力的0.2倍，物体在水平面上滑行时克服摩擦力所做的功等于其动能的减小值，请计算： （1）物体在A点时具有的重力势能是多少？ （2）物体到达B点时的速度是多少？ （3）物体在水平面上滑行时受到的摩擦力是多少？ （4）物体在水平面上滑行的距离是多少？ 答案解析部分 1．【答案】C 2．【答案】A 【解析】【解答】解：A、滑雪运动员在A点时，只具有高度没有运动，所以他具有重力势能，没有动能，故A正确； B、运动员在A点，没有运动所以不具有动能，故B错误； C、滑雪运动员从A点到B点的过程中，由于滑板与雪之间的摩擦，一部分机械能转克服摩擦对外做功，转化为内能，所以机械能减小，故C错误； D、滑雪运动员从A点到B点的过程中，A点的势能最大，在向B点滑动过程中，高度降低，速度变大，所以重力势能转化为动能，故D错误． 故选A． 【分析】动能是指物体运动而具有的能，势能是指物体被举高而具有的能，根据能的定义和能量之间转换来确定正确选项． 3．【答案】C 【解析】【解答】解：火箭在加速上升的过程中，速度变快，动能变大；高度增加，重力势能变大；动能和势能统称为机械能，所以机械能变大． 故选：C． 【分析】动能大小的影响因素：质量、速度；重力势能大小的影响因素：质量、高度；动能和势能合称为机械能． 4．【答案】C 5．【答案】C 6．【答案】D 7．【答案】C 【解析】【解答】解： 由生活常识可知，初三某同学的重力大约为500N，一层楼高度约为3m，上五楼的高度为3m×4=12m，用时12s， W=Gh=500N×12m=6000J， P= = =500W． 故选C． 【分析】先估测小明的体重和一层楼的高度，算出登五楼提升自己的高度，利用功的公式W=Fs和功率的公式P= 联立求解． 8．【答案】D 【解析】【解答】 A、羽毛球上升过程中，质量不变，速度减小，动能减小，位置变高，重力势能增大，故A错误； B、羽毛球下落过程中，质量不变，速度变大，动能增大，位置变低，重力势能减小，故B错误； C、羽毛球到达最高点B处时，水平方向有速度，动能不为零，故C错误； D、羽毛球飞行的整个过程中，克服阻力做功，机械能减小，故D正确。 故选：D。 【分析】 动能的大小与质量和速度有关；重力势能的大小与质量和高度有关；克服阻力作用，机械能减小。 9．【答案】C 【解析】【解答】A、悬挂着的物体，虽然没有做功，但它由于被举高而具有重力势能，该选项说法错误； B、动能与物体的质量和速度有关，不能说动能相等速度一定相等，该选项说法错误； C、从斜面上滚下的小球，是运动的因此具有动能，有高度因此具有重力势能，该选项说法正确； D、弹簧如果是运动的就具有动能，如果被举高就具有重力势能，该选项说法错误． 故选C． 【分析】（1）一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能量，但是具有能量的物体不一定做功； （2）运动的物体具有动能，被举高的物体具有重力势能，发生弹性形变的物体具有的能量是弹性势能． 10．【答案】C 【解析】【解答】A．足球被踢出后在草地上能继续滚动是由于惯性，此过程中运动员对足球没有力不再做功，A不符合题意； B．司机费了很大的力也未能推动汽车，虽然有力但没有距离，所以司机对汽车没有做功，B不符合题意； C．女孩搬起一个箱子，女孩对箱子有力，且沿力的方向通过了一段距离，所以女孩对箱子做了功，C符合题意； D．学生背着书包在水平路面上行走，学生对书包有向上的力，但向上并没有移动距离，所以学生对书包没有做功。D不符合题意。 故答案为：C 【分析】功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过的距离。 11．【答案】重力势；动；小 12．【答案】1500；不做功 【解析】【解答】（1）水平动力做功：W=Fs=300N×5m=1500J； （2）机器人受到的重力竖直向下，但是它没有在这个方向上通过距离，因此重力对机器人不做功。 【分析】（1）根据W=Fs计算动力做的功； （2）做功的要素：①作用在物体上的力；②物体在力的方向上通过的距离。 13．【答案】320；小于；小于；不守恒 【解析】【解答】（1）由图2中M点的重力势能为240J，占机械能的比值为75%，则M点的机械能为 ；同理可知篮球在N点时的动能为200J，占机械能40%，所以机械能为； （2）由图2可知，篮球在M点时的重力势能为240J，在N点时的重力势能为；所以 M点时的重力势能小于N点时的重力势能，蓝球在M点时离地高度小于小球在N点时的离地高度。 机械能为重力势能和动能之和，即篮球在M点时的动能为；篮球在N点时的动能为200J，所以篮球在M点时的动能小于在N点时的动能，所以篮球在M点时的速度小于N点时的速度。 （3）由于篮球在M点的机械能320J小于篮球在N点的机械能500J，所以篮球的机械能不守恒。 综上 第1空、 320； 第2空、小于； 第3空、小于； 第4空、不守恒。 【分析】1、机械能：机械能为动能和重力势能之和，当质量不变时，动能和速度成正比，速度不变时，动能和质量成正比；当质量不变时，重力势能和高度成正比，高度不变时，重力势能和质量成正比； 2、功的计算：总功为W=Fs，机械效率：η= 。 14．【答案】高度；动能 【解析】【解答】解：根据鸡蛋从18楼抛下来就可以砸破行人的头骨，从25楼抛下可使人当场死亡，可知高度越高，造成的后果越严重，说明高度越高鸡蛋具有的重力势能就越大，从而得出重力势能与高度有关；鸡蛋下落过程中，质量不变，高度减小，因此重力势能减小，同时速度增大，因此动能增加，增加的动能是由重力势能转化来的，即鸡蛋下落过程是将重力势能转化为动能；故答案为：高度；动能． 【分析】要分析鸡蛋的重力势能与什么因素有关，分析创设的情景，18楼与25楼相比，高度不同，从而可得出结论；分析下落过程重力势能的转化，需要用到能量转化的相关知识，思考哪个量减小了，哪个量增大了，得出能量是如何转化的． 15．【答案】0.8；8；4 【解析】【解答】物体A运动的距离是 弹簧测力计的示数即为拉力的大小，F=5N，动滑轮上有2股绳，所以绳自由端移动的距离是 所以拉力F做功为 拉力F的功率是 【分析】根据速度和时间的乘积，计算路程；利用动滑轮可以省力一半；根据力和距离的乘积，计算做功多少；功和时间的比值， 计算功率。 16．【答案】大；大；不变 【解析】【解答】硬币在上升过程中(忽略空气阻力)，质量不变，高度增加，重力势能越来越大； 硬币在下降过程中，质量不变，速度变大，动能越来越大； 忽略空气阻力，硬币在空中运动的过程中，只有动能和势能之间相互转化，硬币的机械能不变。 【分析】重力势能影响因素：质量和高度； 动能影响因素：质量和速度； 只有动能和势能之间相互转化，物体的机械能守恒，保持不变。 17．【答案】小于；1：4 18．【答案】先增大后减小；减小 19．【答案】（1）小球 （2）速度大小 （3）甲；2 20．【答案】回形针；停表；；快；动；小 21．【答案】（1）解：由题意可知，该电梯运行高度h＝330m， 由图乙可知，电梯运行的总时间t＝120s， “百龙天梯”向上运行时全程的平均速度： v＝ ＝ ＝2.75m/s； 答：“百龙天梯”向上运行时全程的平均速度为2.75m/s； （2）当电梯匀速运行时，双脚站立的小明对电梯的压力： F＝G＝mg＝60kg×10N/kg＝600N， 受力面积： S＝2×250cm2＝500cm2＝0.05m2， 对电梯的压强： p＝ ＝ ＝1.2×104Pa； 答：当电梯匀速运行时，双脚站立的小明对电梯的压强为1.2×104Pa； （3）由图乙可知，向上匀速运行的速度v′＝3m/s，运行的时间t′＝100s， 电梯运行的高度： h′＝v′t′＝3m/s×100s＝300m， 电梯对小明做的功： W＝Gh′＝600N×300m＝1.8×105J。 答：向上匀速运行的过程中，电梯对小明做的功为1.8×105J。 【解析】【分析】（1）由题意可知该电梯运行高度，根据图象读出电梯运行的总时间，根据v＝ 求出全程的平均速度；（2）当电梯匀速运行时，双脚站立的小明对电梯的压力和自身的重力相等，受力面积等于2只脚与电梯水平地板的接触面积之和，根据p＝ 求出对电梯的压强；（3）向上匀速运行的过程中，电梯对小明做的功等于克服小明自身重力所做的功，根据图象读出匀速运行的时间和速度，根据s＝vt求出运行的高度，根据W＝Gh求出电梯对小明做的功。 22．【答案】（1）2m/s；（2）；（3） 23．【答案】（1）；（2）；（3） 24．【答案】（1）解：物体在A点时具有的重力势能为 答：物体在A点时具有的重力势能是1.6J （2）解：由于机械能守恒，所以 即 可得物体到达B点时的速度 答：物体到达B点时的速度是4m/s； （3）解：根据 由题意知： 答：物体在水平面上滑行时受到的摩擦力是0.4N； （4）解：根据题意 即 解得 答：物体在水平面上滑行的距离是4m。 【解析】【分析】（1）求解外力做功，利用外力大小乘以位移在力的方向上移动的距离即可，即W=Fs； （2）物体的重力势能转化为动能，结合动能的表达式求解物体的速度； （3）结合物体受到的阻力与重力的关系求解阻力； （4）最终，物体的动能全部转化为内能，结合摩擦力大小求解物体移动的距离。 1 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