第十一章 功和机械能（单元自测能力提升）-2025-2026学年人教版物理新教材八年级下册章节复习自测卷

第十一章 功和机械能 单元自测•能力提升 建议用时：100分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 1、 单项选择题（本大题共12小题，每小题2分，共24分。在给出的四个备选项中，只有一个选项符合题目要求。） 1．如图所示，小红在游乐园玩“套圈”游戏，在套圈从点运动到点的过程中（不计空气阻力），下列说法错误的是（　　） A．套圈在点的重力势能最大 B．套圈在点的机械能等于在点的机械能 C．套圈由点到点的过程中，重力势能转化为动能 D．套圈运动到点时若所受的力全部消失，它将保持静止状态 【答案】D 【详解】A．重力势能大小与物体质量和高度有关，套圈质量不变，b点是运动过程中高度最高的位置，因此套圈在b点的重力势能最大，故A正确，不符合题意； B．不计空气阻力，套圈运动过程中机械能守恒，全程机械能大小保持不变，因此套圈在c点的机械能等于在a点的机械能，故B正确，不符合题意； C．套圈由b点到c点的过程中，质量不变，高度减小、速度增大，因此重力势能减小、动能增大，重力势能转化为动能，故C正确，不符合题意； D．套圈运动到b点时，在水平方向仍具有一定的速度，不是静止状态；根据牛顿第一定律，若此时所受的力全部消失，套圈将保持匀速直线运动，不会保持静止，故D错误，符合题意。 故选D。 2．一定质量的物体在水平拉力的作用下沿同一水平面做直线运动，其路程随时间变化图像如图所示，下列正确的是（    ） A．物体20s时的速度大于8s时的速度 B．0~12s物体所受的拉力大于12~24s物体所受的拉力 C．0~12s拉力做的功小于12~24s拉力做的功 D．0~12s拉力做功的功率大于12~24s拉力做功的功率 【答案】D 【详解】A．从图像上看，和物体以不同的速度做匀速直线运动，而的 速度 即物体20s时的速度小于8s时的速度，故A错误； B．由图像可知，物体在和均做匀速直线运动，拉力等于摩擦力，同一物体对水平面压力相等，接触面的粗糙程度不变，故物体受到的摩擦力相等，所以物体所受的拉力等于物体所受的拉力，故B错误； C．由AB知，物体所受的拉力等于物体所受的拉力，物体通过的路程大于通过的路程，由可知，拉力做的功大于拉力做的功，故C错误； D．拉力做的功大于拉力做的功，而两段时间相同，根据可得，拉力做功的功率大于拉力做功的功率，故D正确。 故选D。 3．同学们一起踢毽子，如图所示，毽子被从A点踢起，到达最高点B点后开始下落，下落过程经过C点，且C点与A点等高。下列说法正确的是（   ） A．同学们踢毽子的过程，对毽子有力的作用，但没有做功 B．毽子在空中运动的过程中其机械能不断减小 C．毽子到达最高点B时动能为0 D．毽子在A点的动能等于在C点的动能 【答案】B 【详解】A．同学们踢毽子的过程，对毽子施加了力，且毽子在力的方向上有移动距离，因此毽子做了功，故A错误； B．毽子在空中运动时，受到空气阻力，需要克服空气阻力做功，存在能量损失，所以机械能不断减小，故B正确； C．毽子到达最高点B时，虽然竖直方向速度为0，但在水平方向还有速度，故其动能不为0，故C错误； D．毽子从A点运动到C点的过程中，由于要克服空气阻力做功，机械能减少，A点和C点高度相同，质量不变，所以重力势能相等，机械能等于动能与势能之和，那么在A点的机械能大于在C点的机械能，所以毽子在A点的动能大于在C点的动能，故D错误。 故选B。 4．在水平地面上铺一张纸，将两个完全相同的皮球表面涂黑，使其分别从不同高度自由落下，在纸上留下如图所示的黑色圆斑A、B，下列说法正确的是（　　） A．刚接触纸面时A球速度大 B．刚接触纸面时两球动能相同 C．初始时刻，A球重力势能比B球大 D．初始时刻，B球位置比A球高 【答案】D 【详解】皮球从高处落下时，重力势能转化为动能，接触纸面时的动能越大，皮球的形变程度就越大，在纸上留下的圆斑也就越大。 AB．B球的圆斑更大，说明它接触纸面时的动能更大，速度也更大，故AB错误； CD．两球完全相同，B球的圆斑更大，说明它初始的重力势能更大，重力势能越大，初始位置就越高，因此B球位置比A球高，故C错误，D正确。 故选D。 5．跳绳测试，1min跳绳不低于160次可得满分。质量为50kg的小明，每次跳起高度约6cm。要想获得满分，他跳绳的功率至少是（g取10N/kg）（    ） A．0.8W B．8W C．80W D．800W 【答案】C 【详解】要获得满分，一分钟内做的总功至少为 则跳绳的功率至少为 故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 6．如图所示，某种可重复使用火箭在降落过程中，通过控制推力，沿竖直方向先从点匀速运动到点，再从点运动到点时速度减小至0，且，不计运动过程中的空气阻力，忽略火箭质量的变化。则（　　） A．AB段火箭的重力势能不变 B．BC段火箭的机械能不变 C．AB段火箭重力所做的功大于BC段 D．AB段火箭重力做功的功率大于BC段 【答案】D 【详解】A．AB段火箭匀速下降，高度降低，质量不变，所以重力势能减小，不是不变，故A不符合题意； B．BC段火箭速度减小，动能减小，高度降低，重力势能也减小。 机械能 = 动能 + 势能，因此机械能减小，故B不符合题意； C．重力做功公式为 。已知 AB=BC，火箭质量不变，所以重力 G 不变，下落高度 h 相同，因此 AB 段和 BC 段重力做功相等，故C不符合题意； D．AB 段匀速运动，BC 段减速运动，且 AB=BC。  AB 段速度v不变，BC段速度从v减到0，故 AB 段运动时间，两段重力做功 W 相等，功率公式为，时间越短，功率越大。因此，AB 段重力做功的功率大于 BC 段，故D符合题意。 故选 D。 7．小城推着自行车匀速通过水平道路上的斑马线，在此过程中，下列各力对自行车做功的是（    ） A．自行车受到的重力 B．地面对自行车的支持力 C．小城对自行车的推力 D．小城受到地面的摩擦力 【答案】C 【详解】A．自行车受到的重力方向竖直向下，自行车运动的距离是水平方向，力与距离垂直，在重力的方向上没有距离，自行车受到的重力对自行车没有做功，故A不符合题意； B．自行车在水平道路上运动，地面对自行车的支持力竖直向上，自行车运动的距离是水平方向，力与距离垂直，在支持力的方向上没有距离，地面对自行车的支持力对自行车没有做功，故B不符合题意； C．小城对自行车的推力向前，自行车向前运动一段距离，自行车在推力的方向上有距离通过，小城对自行车的推力对自行车做了功，故C符合题意； D．小城受到地面的摩擦力，受力物体是小城，这个力没有作用在自行车上，小城受到地面的摩擦力没有对自行车做功，故D不符合题意。 故选C。 8．如图所示，在跳台滑雪项目中，滑雪运动员沿斜坡从A点由静止自由滑下，到达高台终点B点。关于运动员后续运动路径的说法，合理的是（    ） A．沿曲线a运动 B．沿曲线b运动 C．沿曲线c运动 D．直接从B点竖直向下运动 【答案】C 【详解】滑雪运动员从A点由静止自由滑下时，由于重力作用获得沿斜坡向下的速度。到达B点后，由于惯性会保持原来的运动方向继续向前运动，同时受到重力作用向下偏转。轨迹c符合这种既有水平方向运动又有向下偏转的曲线运动特征，轨迹c的最高高度低于初始高度，说明在运动过程中机械能由于摩擦阻力的原因会减小，符合实际；轨迹a和b的最高位置分别等于和高于初始高度，这不符合能量守恒定律，不符合实际，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 9．国产大型客机C919质量较大，五代战机歼-20质量较小，如果它们同时在空中飞行，且动能相等，那么（    ） A．战机比客机飞得快 B．客机比战机飞得快 C．战机与客机飞得一样快 D．两者速度大小无法比较 【答案】A 【详解】动能的大小与物体的质量和速度有关，由题意可知，客机C919和战机歼-20的动能相等，由于战机歼-20的质量小于客机C919，则战机歼-20的速度大于客机C919。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 10．在2024年中考体能测试中，某同学选择跳绳。他在0.5min内跳了80次，每次跳离地面的高度为4cm。设他每跳一次所用的时间相等，则他跳绳时的功率最接近（　　） A．5W B．50W C．500W D．5000W 【答案】B 【详解】由生活常识可知，初中生的重力约 每次跳离地面的高度为 该同学跳绳做的总功为 总时间为 则跳绳时的功率为，最接近50W。 故选B。 11．如图甲所示，木块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做匀速直线运动，两次拉动同一木块得到的s-t图像分别是图乙中的图线①、②。两次对应的弹簧测力计示数分别为、，两次拉力的功率分别为、，则（　　） A．   B．   C．   D．   【答案】A 【详解】由图乙可知，两次木块都做匀速直线运动，物体处于平衡状态，拉力等于滑动摩擦力；同一个木块对水平面的压力一定，接触面的粗糙程度相同，所以两次木块受到的滑动摩擦力大小相等，则两次测力计的拉力也相等，即，由乙图像可知，第①次木块运动的速度v较大，且两次拉力的大小相等，由公式可知，第①次拉力的功率较大，即，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 12．如图甲，是猎鹰重型火箭降落回收的过程，通过控制推力，沿竖直方向先从A点减速运动到B点，再从B点匀速运动到C点，且，如图乙。忽略火箭质量的变化。则（    ） A．火箭的机械能在段减小，段不变 B．火箭在段时，只有重力对火箭做了功 C．段重力做功的功率大于段 D．段火箭的重力势能转化为动能 【答案】C 【详解】AD．火箭在AB段做减速下降，质量不变，速度减小，动能减小，高度减小，重力势能减小，机械能减小，故不是火箭的重力势能转化为动能。火箭在BC段匀速下降，质量不变，速度不变，动能不变，高度减小，重力势能减小，机械能减小。故AD不符合题意； B．火箭在段时，重力和阻力均对火箭做了功，故B不符合题意； C．由于，根据知火箭在AB段重力做功等于火箭在BC段重力做功，AB段做减速运动,速度越来越慢, 火箭在BC段做匀速运动,所以AB段的时间要小于BC段的时间，根据公式可知，AB段的功率大于BC段的功率, 故C符合题意。 故选C。 第Ⅱ卷 非选择题 2、 填空题（本大题共12个小题，每空1分，共31分） 13．如图所示是一种智能装卸机器人，它能够代替人工进行货物装卸。该机器人在10s内将质量为800kg的货物沿竖直方向匀速提升。取，货物所受的重力为__________N，机器人提升货物的功率为__________W。 【答案】 【详解】[1]已知货物质量m=800kg ， g=10N/kg ，根据重力公式可得货物所受的重力 [2]货物匀速提升，机器人的拉力 ，提升高度h=2m ，时间t=10s 。机器人提升货物所做的功 机器人提升货物的功率 14．举重运动员在2s内把1200N的杠铃匀速举高了2m，在空中停留了3s．前2s内的功率是________W；整个过程的平均功率是________W。 【答案】 1200 480 【详解】[1]他对杠铃做的功为 则前2s内的功率 [2]在空中停留3s内，杠铃在力的方向上没有移动距离，所以运动员做功为0， 整个过程的平均功率为 15．如图所示是自来水厂给居民楼供水的示意图，若水塔的水压恒定， a层水龙头打开时水的流速为0.2kg/s，从水龙头流出的水落到下方40cm处的水槽中，打开a层水龙头2min，水的重力做功_______J，重力做功的功率为_______W。（g取10N/kg） 【答案】 96 0.8 【详解】[1]打开a层水龙头2min流出水的质量 这些水所受重力 水下落的高度 水的重力做功 [2]重力做功的功率为 16．如图所示，相同的木板竖直放置在水平地面上，轻轻碰倒第一块木板就会产生连锁反应，使其余木板依次倒下。木板在倒下时，其重力势能将______，并转化为______能；由于能量的传递以及每块站立的木板都具有重力势能，则被撞击木板的机械能将依次______。 【答案】 减小 动 增大 【详解】[1][2]木板倒下时重心会降低，即高度降低，木板质量不变，所以其重力势能会减小；木板的重力势能减小后会使得木板倒下速度增大，所以木板的重力势能转化为了动能。 [3]根据能量守恒定律，第二块木板之后，由于能量的传递，使第二块木板的机械能大于第一块木板，依次类推，后一张木板的机械能会大于前一张木板，即被撞击木板的机械能将依次变大。 17．学业水平体育测试立定跳远项目中，体重为500N的某同学从最高点到落地点的过程中，重心下降的最大高度为0.3m，不考虑空气阻力，则此过程重力做的功为________J，重力势能转化为________能，机械能________（选填“不变”“增大”或“减小”）。 【答案】 150 动 不变 【详解】[1]重力做的功为； [2][3]该同学从最高点到落地点的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，重力势能转化为动能；不计空气阻力，只受重力的情况下，机械能守恒，即机械能大小不变。 18．起重机用时将的货物从地面竖直吊升了，然后用时吊着货物水平移动了。起重机前对货物做功______；整个过程中，起重机对货物做功的功率为______。（取） 【答案】 3000 100 【详解】[1]货物的重力为 起重机前将货物从地面竖直吊升了3m，对货物做功 [2]后20s，货物水平移动，起重机对货物做功为0，则起重机对货物做的总功为 整个过程中，起重机对货物做功的功率为 19．为了检验佛山新研发的ASF材料的反弹效果，如图所示，从高处释放铅球，在铅球下落至碰到ASF材料前，铅球的动能________。从铅球碰到ASF材料至到达最低点的过程中，ASF材料的弹性势能________。铅球的反弹高度小于释放高度，整个过程中，能量的总量________（均选填“变大”“变小”或“不变”） 【答案】 变大 变大 不变 【详解】[1]在铅球下落至碰到ASF材料前，铅球的质量不变，速度变大，动能变大。 [2]从铅球碰到ASF材料至到达最低点的过程中，ASF材料的弹性形变程度变大，所以，它的弹性势能变大。 [3]根据能量守恒定律可知，铅球的反弹高度小于释放高度，整个过程中，能量的总量不变。 20．如图（a）所示，使用滑轮提升重力为10牛的物体A，物体A运动的s-t图像如图（b）所示。由图像可知物体A上升时的速度为________米/秒；在此过程中，物体A的动能________（选填“增大”、“不变”或“减小”）；若不计摩擦和滑轮重力，力F的功率为________W。 【答案】 0.2 不变 2 【详解】[1]物体上升过程中的s-t图像如图（b），则8s内物体A上升的高度为1.6m，则物体A上升速度为 [2]由图（b）可知，物体A上升的高度与时间成正比，则物体A是匀速上升，速度不变，质量不变，则物体A的动能不变。 [3]由图（a）图可知，滑轮是动滑轮，本质是动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆，若不计摩擦和滑轮重力，能省一半力，则拉力 拉力的速度 根据 得到拉力F的功率 21．如图所示，某气象卫星在大气层外沿椭圆轨道绕地球运行，当它从近地点向远地点运动时，____增大，____减小；______转化为_____。（均选填“重力势能”或“动能”），总机械能_____（变大、不变、变小） 【答案】 重力势能 动能 动能 重力势能 不变 【详解】[1][2][3][4]当卫星从近地点向远地点运动时，卫星的质量不变，距离地面的高度越来越大，速度越来越慢，重力势能增大，动能减小，动能转化为重力势能。 [5]当卫星在大气层外运动，不受空气阻力作用，只有动能和势能的相互转化，因此卫星的机械能守恒，即机械能不变。 22．如图是我国神舟十七号航天员乘坐返回舱返回地面的示意图，当返回舱即将着陆时，返回舱底部的反推发动机向_______（选填“上”或“下”）喷气，从而进一步减速，使返回舱安全着陆，返回舱在整个着陆过程中机械能________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 【答案】 下 减小 【详解】[1]当返回舱即将着陆时，返回舱底部的反推发动机向下喷气，由于物体间力的作用是相互的，则气体给反推发动机一个向上的力，使得返回舱受到一个背向地球的推力使返回舱安全着陆。 [2]当返回舱减速下降时，返回舱的重力势能减小，动能减小，所以机械能减小。 23．为了让更多的人领略泰山风光，泰山文旅投运了登山助力机器人。登山助力机器人的质量为1.8kg，由一根背带牵引，可挎在人的腰间，绑在大腿与膝盖上，爬山时可模仿人体膝关节铰链结构，在抬腿瞬间提供精准助力，轻松应对登山时的发力需求。登山助力机器人的重力为________N。一位质量为60kg的爬山者戴着该机器人攀登泰山，3h内爬升了1500m，若在这个过程中爬山者未打开该机器人的电源，则他克服重力做的总功为________________J；若他打开了电源，该机器人提供了603kJ的能量用来爬山，则爬山者爬山的实际功率为________W。（g取） 【答案】 18 30 【详解】[1][2][3]机器人的重力；爬山者和机器人的总重力，爬山者克服重力做的功；根据题意可知，爬山者实际做的功，爬山者的实际功率。 24．小龙背着质量为25kg的实验器材从实验楼的一楼上到三楼，又沿着走廊水平走了5m到达实验室。每层楼高3m，小龙对实验器材做功________J。若在上楼的过程中小龙总共做功4500J，则小龙自身的重力为________N。（g取10N/kg） 【答案】 1500 500 【详解】[1]从一楼到三楼，上升高度；实验器材的重力；对实验器材做的功。 [2]小龙对自身做的功 ；由，得小龙的重力。 三、解答题（本题共8小题，共45分。） 25．（本题6分）【探究名称】探究凸起路面与车之间竖直方向的相互作用力的大小变化。 【问题】汽车在通过起伏路段的凸起路面时，经验丰富的司机往往慢速平稳通过。若快速通过，则会让乘客有“腾飞”的感觉，且安全隐患很大。据此，小明猜想：汽车通过凸起路面时的速度越大，路面与车之间的相互作用力越大。 【证据】为了探究这一问题，他选用小球（模拟小车）、轨道、弧面支架（模拟凸起路面）、电子秤等器材进行了下图所示的实验： (1)通过小球对电子秤的___________（选填“压力”或“摩擦力”）来反映小球与弧面顶部相互作用力F的大小。他将小球置于水平放置的电子秤上时，示数为0.17kg。则力___________N（g取10N/kg）。 (2)在秤上安放弧面支架并调零，将小球从轨道的A点由静止释放，使其沿轨道经弧面运动到右侧轨道，记录小球通过弧面顶部O点时小球与弧面的作用力F，再依次将小球从高于A点的B、C、D点由静止释放，目的是逐次增大小球通过O点时的___________，各次实验F的大小记录如下表所示： 释放位置 A B C D F/N 1.56 1.51 1.47 1.38 【解释】分析数据可知，小明的猜想________________（选填“成立”或“不成立”）。 【交流】根据上述实验现象推理：若小球速度足够大，通过弧面顶部时，电子秤的示数将显示___________kg。进一步推理：当汽车通过凸起路面顶部的速度足够大时，若路面前方突发状况，则___________（选填“可以”或“不可以”）紧急刹车避让。理由是_________________________________________。 【答案】(1) 压力 1.7 (2) 速度 不成立 0 不可以 压力减小为0，摩擦力减小为0，不能改变汽车的运动状态 【详解】（1）[1][2]电子秤显示了上方压力的大小引起的示数变化，通过小球对电子秤的压力来反映小球与弧面顶部相互作用力F的大小。将小球置于水平放置的电子秤上时，示数为0.17kg，压力等于物体受到的重力，即。 （2）[1]依次将小球从高于A点的B、C、D点由静止释放，由于小球释放的位置升高，其到达O点时的速度逐渐增大。 [2]由表中数据可知，小球释放的位置越高，通过O点时的速度越大，对应的电子秤示数越小，说明压力越小，因此小明的猜想不成立。 [3][4][5]根据实验可知，速度越大，路面与车之间的相互作用力越小，当速度足够大时，相互作用力减小为0，即压力为0，电子秤的示数将显示0kg。当汽车通过凸起路面顶部的速度足够大时，压力减小为0，摩擦力减小为0，不能改变汽车的运动状态。所以，若路面前方突发状况，则不可以紧急刹车避让。 26．（本题7分）小萌同学利用图甲装置探究“物体的弹性势能的大小与弹性形变程度的关系”。将弹簧和金属球（球上有一个直小孔）套在铁架台的金属杆AB（足够长）上面，每次使小球压缩弹簧后松手。 (1)压缩的弹簧可以将小球向上弹起，说明发生________________________的物体具有弹性势能。 (2)实验时每次将弹簧压缩____________（选填“相同”或“不同”）的长度，分析比较_________________（选填“小球第一次弹起的高度”“小球最终静止时的高度”或“任意某一次弹起的高度”），从而比较弹簧的弹性势能大小。 (3)使小球压缩弹簧后松手，小球离开弹簧后继续向上运动，达到最高点H时，弹性势能转化为____________能。小萌记录到某段时间内小球的高度随时间变化的情况如图乙所示。在整个过程中，小球在、、三个时刻的动能最大的是____________时刻。 (4)下表中数据是小萌同学的实验记录。分析数据后发现弹簧的弹性势能E与压缩量x____________（选填“成”或“不成”）正比。表格中第5次实验小球上升的高度应为____________cm。 实验次序 弹簧压缩量x/cm 上升的高度h/cm 1 1.00 1.50 2 2.00 6.00 3 3.00 13.50 4 4.00 24.00 5 5.00 【答案】(1)弹性形变 (2) 不同 小球第一次弹起的高度 (3) 重力势 (4) 不成 37.50 【详解】（1）压缩的弹簧可以将小球向上弹起，说明发生弹性形变的物体具有弹性势能。 （2）[1][2]弹簧压缩程度不同，具有的弹性势能不同，在此过程中通过小球上升高度反映弹簧弹性势能的大小。小球离开弹簧后可以继续向上运动，但是小球每一次反弹的高度逐渐变小，因此实验时每次将弹簧压缩不同的长度，分析比较小球第一次弹起的高度，从而比较弹性势能的大小。 （3）[1][2]小球离开弹簧后继续向上运动，达到最高点H时，弹性势能转化为重力势能；小球离开弹簧后可以继续向上运动，但是小球每一次反弹的高度逐渐变小，是因为有空气阻力等，在此过程中小球的机械能不守恒；在整个过程中小球的机械能不断减小，而这三个时刻小球的重力势能相等，所以动能最大的时刻是时刻。   （4）[1][2]由表中数据可知：当压缩量由变为时，压缩量变为2倍，而反映弹簧弹性势能大小的小球的高度从变成了，是原来的4倍，所以弹簧的弹性势能E与压缩量x不成正比。进一步分析可知，E应该与压缩量x的平方成正比。表格中第5次实验中压缩量由变为，压缩量变为5倍，所以反映弹簧弹性势能大小的小球的高度应是原来的25倍，小球上升的高度应为。 27．（本题6分）生活中要严禁高空抛物，为什么呢？小明根据生活经验提出了如下猜想： 猜想一：高空抛出的物体的重力势能与物体的质量有关，质量越大，重力势能越大，危害越大。 猜想二：高空抛出的物体的重力势能与物体的高度有关，高度越大，重力势能越大，危害越大。 为了验证上述猜想，小明计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验。如图1所示，将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把铁块从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面的中心部位，记录桌腿进入沙子的深度。按上述方案进行实验，实验数据如下表所示。 序号 铁块的质量 铁块下落位置距桌面的高度 桌腿进入沙子的深度 ① 1 0.1 0.03 ② 1 0.2 0.06 ③ 1 0.3 0.09 ④ 2 0.1 0.06 ⑤ 3 0.1 0.09 (1)本实验中研究的是________（选填“小方桌”“沙子”或“重物”）的重力势能；实验中通过比较________来判断物体重力势能的大小； (2)为了验证猜想一需选择表中________（填实验序号）三组数据进行分析； (3)分析表中①②③的实验数据，可得出结论：质量相同，高度越大，物体重力势能________； (4)结合本实验所学知识，分析如图3所示水电站的水坝，发电机安装在________（选填“C”或“D”）位置较为合理。 【答案】(1) 重物 桌腿进入沙子的深度 (2)①④⑤ (3)越大 (4)D 【详解】（1）[1]根据题意可知，实验的目的是研究重物的重力势能与质量和高度的关系，实验用到转换法，小方桌和沙子是实验的辅助工具，用于反映重物的重力势能大小。 [2]桌腿进入沙子的越深，说明重物的重力势能越大，所以实验中通过比较桌腿进入沙子的深度来判断物体重力势能的大小。 （2）猜想1验证高空抛出的物体的重力势能与物体的质量有关，根据控制变量法，需要选择高度相同但质量不同的数据进行比较，因此，选择实验序号①、④、⑤的数据进行分析，这三组数据的高度都是0.1m，但质量分别为1kg、2kg和3kg。 （3）表中①②③的实验数据中，铁块的质量都是1kg，但高度分别为0.1m、0.2m和0.3m，桌腿进入沙子的深度分别为0.03m、0.06m和0.09m，由此可以得出，质量相同，高度越高，物体重力势能越大。 （4）水电站的工作时将水的机械能转化为电能。根据本实验得出的结论 “质量相同时，高度越大，重力势能越大”，D点位置更低，水距离D点的高度更高，当水的质量相同时，高度越高，水的重力势能越大，能转化的电能也就越多，所以发电机安装在D位置较为合理。 28．（本题6分）如图所示是某小组“探究影响动能大小的因素”的实验装置图。木块的碰撞面上粘贴海绵片，木块上、下表面粗糙程度不同（上表面更粗糙）。钢球的质量mA=mB<mC，图示高度hA=hC>hB。让钢球从斜面上滑下，撞击水平木板上静止的木块。 (1)木块的碰撞面上粘贴海绵片的作用是可使钢球与木块碰撞后____________。 (2)实验中，探究的动能是指_______。 A．钢球即将撞击木块前的动能 B．木块被钢球撞击时的动能 (3)由甲、乙两次实验，得出实验结论：___________________________________。 (4)甲、丙两次实验，让不同质量的钢球从同一斜面同一高度由静止开始滚下，目的是_________________。 (5)某同学在做丙实验时发现小木块被撞后滑出木板，如何改进呢？三位同学对丙实验展开了讨论： 小明建议换用表面粗糙程度相同但长度更长的木板重新做对比实验。 小华建议换用木块上表面作为与木板的接触面重新做对比实验。 小红建议换用质量比前两次较小的钢球重新做对比实验。 上述建议中有_______个人的建议是可行的。 (6)甲、乙两次实验中木块克服摩擦力做功分别为W1和W2，则W1_______W2。 【答案】(1)一起运动 (2)A (3)当物体质量一定时，速度越大，物体动能越大 (4)控制钢球到达水平面的速度相同 (5)2 (6)＞ 【详解】（1）实验中在木块的碰撞面上粘贴海绵片，可使钢球与木块在碰撞后一起运动。因为海绵片有一定的缓冲、粘连作用，能让钢球和木块碰撞后结合在一起，减小能量的损失。 （2）实验中探究的是钢球即将撞击木块前的动能，通过木块移动的距离反映钢球的动能大小，故选 A。 （3）甲、乙中钢球质量相同（mA=mB），甲的高度更高（hA>hB），钢球到达水平面的速度更大，木块移动距离更远（），因此结论：当物体质量一定时，速度越大，物体动能越大。 （4）甲、丙中钢球从同一斜面同一高度滑下，目的是使钢球到达水平面时的速度相同，控制速度变量，探究动能与质量的关系。 （5）小明：换更长的木板，可避免木块滑出，可行； 小华：实验中，要使钢球推动相同的木块，比较木块移动的距离，才能比较出钢球动能的大小，这是控制变量的要求，故不可行； 小红：换质量更小的钢球，动能减小，木块移动距离减小，可避免滑出，可行。 因此2 个人的建议可行。 （6）甲中钢球动能更大，木块移动距离更远（），且接触面粗糙程度相同，摩擦力f相同；由可知，​。 29．（本题5分）我国在无人机的研发和生产技术处于世界领先。如图所示无人机机身总质量为1.5kg，某次快递员操作该无人机用时10s将质量为1kg的重物匀速提升2层楼的高度，每层楼的高度为3米。求： (1)无人机在此过程中，机翼提供的升力所做的功； (2)此过程升力做功的功率。 【答案】(1)150J (2)15W 【详解】（1）无人机和重物的总质量为 无人机和重物的总重力为 因为无人机是匀速提升重物，所以无人机处于平衡状态，机翼提供的升力等于总重力，即 无人机提升的高度为 升力所做的功为 （2）升力做功的功率为 30．（本题5分）一辆配送车的质量为500kg，在水平路面匀速直线行驶时受到的阻力是车重的0.02倍。下图所示的是配送车某次运动的速度与时间的关系图像。求：（g取10N/kg） (1)水平路面对配送车的支持力。 (2)配送车匀速行驶10min，牵引力做的功。 (3)配送车匀速行驶时牵引力做功的功率。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）配送车的质量，。 配送车的重力：； 因为配送车在水平路面上行驶，所以水平路面对配送车的支持力与配送车的重力是一对平衡力，大小相等。 。 （2）配送车在水平路面匀速直线行驶，受到的牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等。 配送车受到的阻力：； 所以，配送车的牵引力：； 由图像可知，配送车匀速行驶的速度，行驶时间。 配送车行驶的距离：； 牵引力做的功：。 （3）配送车匀速行驶时牵引力做功的功率：。 31．（本题5分）周末小雨在家通过举哑铃来锻炼身体。小雨的质量为50kg，他双脚站立在水平地面上，两鞋底与地面的受力面积为。单臂举起2kg哑铃，每次举起的高度为0.4m，所用时间为2s。（g取）求： (1)小雨的重力。 (2)小雨举着哑铃静止不动时，他对水平地面的压强。 (3)匀速举起哑铃一次，克服哑铃的重力做功的功率。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）小雨的重力由重力公式计算：。 （2）举哑铃静止时，对地面的压力为小雨与哑铃的总重力：，其中哑铃重力 ，故 。受力面积 。压强 。 （3）克服哑铃重力做功：；功率 。 32．（本题5分）某型号汽车在平直公路上以的功率匀速行驶，所受阻力恒为2000N，求： (1)汽车匀速行驶10min，牵引力做的功是多少？ (2)汽车行驶的速度是多少m/s？ 【答案】(1)3×107J (2)25 【详解】（1）汽车匀速行驶时，受力平衡，汽车受到的牵引力和阻力是一对平衡力，牵引力大小等于阻力大小，则牵引力 由得，牵引力做的功是 （2）由得，汽车行驶的速度是 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十一章 功和机械能 单元自测•能力提升 建议用时：100分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 1、 单项选择题（本大题共12小题，每小题2分，共24分。在给出的四个备选项中，只有一个选项符合题目要求。） 1．如图所示，小红在游乐园玩“套圈”游戏，在套圈从点运动到点的过程中（不计空气阻力），下列说法错误的是（　　） A．套圈在点的重力势能最大 B．套圈在点的机械能等于在点的机械能 C．套圈由点到点的过程中，重力势能转化为动能 D．套圈运动到点时若所受的力全部消失，它将保持静止状态 2．一定质量的物体在水平拉力的作用下沿同一水平面做直线运动，其路程随时间变化图像如图所示，下列正确的是（    ） A．物体20s时的速度大于8s时的速度 B．0~12s物体所受的拉力大于12~24s物体所受的拉力 C．0~12s拉力做的功小于12~24s拉力做的功 D．0~12s拉力做功的功率大于12~24s拉力做功的功率 3．同学们一起踢毽子，如图所示，毽子被从A点踢起，到达最高点B点后开始下落，下落过程经过C点，且C点与A点等高。下列说法正确的是（   ） A．同学们踢毽子的过程，对毽子有力的作用，但没有做功 B．毽子在空中运动的过程中其机械能不断减小 C．毽子到达最高点B时动能为0 D．毽子在A点的动能等于在C点的动能 4．在水平地面上铺一张纸，将两个完全相同的皮球表面涂黑，使其分别从不同高度自由落下，在纸上留下如图所示的黑色圆斑A、B，下列说法正确的是（　　） A．刚接触纸面时A球速度大 B．刚接触纸面时两球动能相同 C．初始时刻，A球重力势能比B球大 D．初始时刻，B球位置比A球高 5．跳绳测试，1min跳绳不低于160次可得满分。质量为50kg的小明，每次跳起高度约6cm。要想获得满分，他跳绳的功率至少是（g取10N/kg）（    ） A．0.8W B．8W C．80W D．800W 6．如图所示，某种可重复使用火箭在降落过程中，通过控制推力，沿竖直方向先从点匀速运动到点，再从点运动到点时速度减小至0，且，不计运动过程中的空气阻力，忽略火箭质量的变化。则（　　） A．AB段火箭的重力势能不变 B．BC段火箭的机械能不变 C．AB段火箭重力所做的功大于BC段 D．AB段火箭重力做功的功率大于BC段 7．小城推着自行车匀速通过水平道路上的斑马线，在此过程中，下列各力对自行车做功的是（    ） A．自行车受到的重力 B．地面对自行车的支持力 C．小城对自行车的推力 D．小城受到地面的摩擦力 8．如图所示，在跳台滑雪项目中，滑雪运动员沿斜坡从A点由静止自由滑下，到达高台终点B点。关于运动员后续运动路径的说法，合理的是（    ） A．沿曲线a运动 B．沿曲线b运动 C．沿曲线c运动 D．直接从B点竖直向下运动 9．国产大型客机C919质量较大，五代战机歼-20质量较小，如果它们同时在空中飞行，且动能相等，那么（    ） A．战机比客机飞得快 B．客机比战机飞得快 C．战机与客机飞得一样快 D．两者速度大小无法比较 10．在2024年中考体能测试中，某同学选择跳绳。他在0.5min内跳了80次，每次跳离地面的高度为4cm。设他每跳一次所用的时间相等，则他跳绳时的功率最接近（　　） A．5W B．50W C．500W D．5000W 11．如图甲所示，木块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做匀速直线运动，两次拉动同一木块得到的s-t图像分别是图乙中的图线①、②。两次对应的弹簧测力计示数分别为、，两次拉力的功率分别为、，则（　　） A．   B．   C．   D．   12．如图甲，是猎鹰重型火箭降落回收的过程，通过控制推力，沿竖直方向先从A点减速运动到B点，再从B点匀速运动到C点，且，如图乙。忽略火箭质量的变化。则（    ） A．火箭的机械能在段减小，段不变 B．火箭在段时，只有重力对火箭做了功 C．段重力做功的功率大于段 D．段火箭的重力势能转化为动能 第Ⅱ卷 非选择题 2、 填空题（本大题共12个小题，每空1分，共31分） 13．如图所示是一种智能装卸机器人，它能够代替人工进行货物装卸。该机器人在10s内将质量为800kg的货物沿竖直方向匀速提升。取，货物所受的重力为__________N，机器人提升货物的功率为__________W。 14．举重运动员在2s内把1200N的杠铃匀速举高了2m，在空中停留了3s．前2s内的功率是________W；整个过程的平均功率是________W。 15．如图所示是自来水厂给居民楼供水的示意图，若水塔的水压恒定， a层水龙头打开时水的流速为0.2kg/s，从水龙头流出的水落到下方40cm处的水槽中，打开a层水龙头2min，水的重力做功_______J，重力做功的功率为_______W。（g取10N/kg） 16．如图所示，相同的木板竖直放置在水平地面上，轻轻碰倒第一块木板就会产生连锁反应，使其余木板依次倒下。木板在倒下时，其重力势能将______，并转化为______能；由于能量的传递以及每块站立的木板都具有重力势能，则被撞击木板的机械能将依次______。 17．学业水平体育测试立定跳远项目中，体重为500N的某同学从最高点到落地点的过程中，重心下降的最大高度为0.3m，不考虑空气阻力，则此过程重力做的功为________J，重力势能转化为________能，机械能________（选填“不变”“增大”或“减小”）。 18．起重机用时将的货物从地面竖直吊升了，然后用时吊着货物水平移动了。起重机前对货物做功______；整个过程中，起重机对货物做功的功率为______。（取） 19．为了检验佛山新研发的ASF材料的反弹效果，如图所示，从高处释放铅球，在铅球下落至碰到ASF材料前，铅球的动能________。从铅球碰到ASF材料至到达最低点的过程中，ASF材料的弹性势能________。铅球的反弹高度小于释放高度，整个过程中，能量的总量________（均选填“变大”“变小”或“不变”） 20．如图（a）所示，使用滑轮提升重力为10牛的物体A，物体A运动的s-t图像如图（b）所示。由图像可知物体A上升时的速度为________米/秒；在此过程中，物体A的动能________（选填“增大”、“不变”或“减小”）；若不计摩擦和滑轮重力，力F的功率为________W。 21．如图所示，某气象卫星在大气层外沿椭圆轨道绕地球运行，当它从近地点向远地点运动时，____增大，____减小；______转化为_____。（均选填“重力势能”或“动能”），总机械能_____（变大、不变、变小） 22．如图是我国神舟十七号航天员乘坐返回舱返回地面的示意图，当返回舱即将着陆时，返回舱底部的反推发动机向_______（选填“上”或“下”）喷气，从而进一步减速，使返回舱安全着陆，返回舱在整个着陆过程中机械能________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 23．为了让更多的人领略泰山风光，泰山文旅投运了登山助力机器人。登山助力机器人的质量为1.8kg，由一根背带牵引，可挎在人的腰间，绑在大腿与膝盖上，爬山时可模仿人体膝关节铰链结构，在抬腿瞬间提供精准助力，轻松应对登山时的发力需求。登山助力机器人的重力为________N。一位质量为60kg的爬山者戴着该机器人攀登泰山，3h内爬升了1500m，若在这个过程中爬山者未打开该机器人的电源，则他克服重力做的总功为________________J；若他打开了电源，该机器人提供了603kJ的能量用来爬山，则爬山者爬山的实际功率为________W。（g取） 24．小龙背着质量为25kg的实验器材从实验楼的一楼上到三楼，又沿着走廊水平走了5m到达实验室。每层楼高3m，小龙对实验器材做功________J。若在上楼的过程中小龙总共做功4500J，则小龙自身的重力为________N。（g取10N/kg） 三、解答题（本题共8小题，共45分。） 25．（本题6分）【探究名称】探究凸起路面与车之间竖直方向的相互作用力的大小变化。 【问题】汽车在通过起伏路段的凸起路面时，经验丰富的司机往往慢速平稳通过。若快速通过，则会让乘客有“腾飞”的感觉，且安全隐患很大。据此，小明猜想：汽车通过凸起路面时的速度越大，路面与车之间的相互作用力越大。 【证据】为了探究这一问题，他选用小球（模拟小车）、轨道、弧面支架（模拟凸起路面）、电子秤等器材进行了下图所示的实验： (1)通过小球对电子秤的___________（选填“压力”或“摩擦力”）来反映小球与弧面顶部相互作用力F的大小。他将小球置于水平放置的电子秤上时，示数为0.17kg。则力___________N（g取10N/kg）。 (2)在秤上安放弧面支架并调零，将小球从轨道的A点由静止释放，使其沿轨道经弧面运动到右侧轨道，记录小球通过弧面顶部O点时小球与弧面的作用力F，再依次将小球从高于A点的B、C、D点由静止释放，目的是逐次增大小球通过O点时的___________，各次实验F的大小记录如下表所示： 释放位置 A B C D F/N 1.56 1.51 1.47 1.38 【解释】分析数据可知，小明的猜想________________（选填“成立”或“不成立”）。 【交流】根据上述实验现象推理：若小球速度足够大，通过弧面顶部时，电子秤的示数将显示___________kg。进一步推理：当汽车通过凸起路面顶部的速度足够大时，若路面前方突发状况，则___________（选填“可以”或“不可以”）紧急刹车避让。理由是_________________________________________。 26．（本题7分）小萌同学利用图甲装置探究“物体的弹性势能的大小与弹性形变程度的关系”。将弹簧和金属球（球上有一个直小孔）套在铁架台的金属杆AB（足够长）上面，每次使小球压缩弹簧后松手。 (1)压缩的弹簧可以将小球向上弹起，说明发生________________________的物体具有弹性势能。 (2)实验时每次将弹簧压缩____________（选填“相同”或“不同”）的长度，分析比较_________________（选填“小球第一次弹起的高度”“小球最终静止时的高度”或“任意某一次弹起的高度”），从而比较弹簧的弹性势能大小。 (3)使小球压缩弹簧后松手，小球离开弹簧后继续向上运动，达到最高点H时，弹性势能转化为____________能。小萌记录到某段时间内小球的高度随时间变化的情况如图乙所示。在整个过程中，小球在、、三个时刻的动能最大的是____________时刻。 (4)下表中数据是小萌同学的实验记录。分析数据后发现弹簧的弹性势能E与压缩量x____________（选填“成”或“不成”）正比。表格中第5次实验小球上升的高度应为____________cm。 实验次序 弹簧压缩量x/cm 上升的高度h/cm 1 1.00 1.50 2 2.00 6.00 3 3.00 13.50 4 4.00 24.00 5 5.00 27．（本题6分）生活中要严禁高空抛物，为什么呢？小明根据生活经验提出了如下猜想： 猜想一：高空抛出的物体的重力势能与物体的质量有关，质量越大，重力势能越大，危害越大。 猜想二：高空抛出的物体的重力势能与物体的高度有关，高度越大，重力势能越大，危害越大。 为了验证上述猜想，小明计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验。如图1所示，将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把铁块从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面的中心部位，记录桌腿进入沙子的深度。按上述方案进行实验，实验数据如下表所示。 序号 铁块的质量 铁块下落位置距桌面的高度 桌腿进入沙子的深度 ① 1 0.1 0.03 ② 1 0.2 0.06 ③ 1 0.3 0.09 ④ 2 0.1 0.06 ⑤ 3 0.1 0.09 (1)本实验中研究的是________（选填“小方桌”“沙子”或“重物”）的重力势能；实验中通过比较________来判断物体重力势能的大小； (2)为了验证猜想一需选择表中________（填实验序号）三组数据进行分析； (3)分析表中①②③的实验数据，可得出结论：质量相同，高度越大，物体重力势能________； (4)结合本实验所学知识，分析如图3所示水电站的水坝，发电机安装在________（选填“C”或“D”）位置较为合理。 28．（本题6分）如图所示是某小组“探究影响动能大小的因素”的实验装置图。木块的碰撞面上粘贴海绵片，木块上、下表面粗糙程度不同（上表面更粗糙）。钢球的质量mA=mB<mC，图示高度hA=hC>hB。让钢球从斜面上滑下，撞击水平木板上静止的木块。 (1)木块的碰撞面上粘贴海绵片的作用是可使钢球与木块碰撞后____________。 (2)实验中，探究的动能是指_______。 A．钢球即将撞击木块前的动能 B．木块被钢球撞击时的动能 (3)由甲、乙两次实验，得出实验结论：___________________________________。 (4)甲、丙两次实验，让不同质量的钢球从同一斜面同一高度由静止开始滚下，目的是_________________。 (5)某同学在做丙实验时发现小木块被撞后滑出木板，如何改进呢？三位同学对丙实验展开了讨论： 小明建议换用表面粗糙程度相同但长度更长的木板重新做对比实验。 小华建议换用木块上表面作为与木板的接触面重新做对比实验。 小红建议换用质量比前两次较小的钢球重新做对比实验。 上述建议中有_______个人的建议是可行的。 (6)甲、乙两次实验中木块克服摩擦力做功分别为W1和W2，则W1_______W2。 29．（本题5分）我国在无人机的研发和生产技术处于世界领先。如图所示无人机机身总质量为1.5kg，某次快递员操作该无人机用时10s将质量为1kg的重物匀速提升2层楼的高度，每层楼的高度为3米。求： (1)无人机在此过程中，机翼提供的升力所做的功； (2)此过程升力做功的功率。 30．（本题5分）一辆配送车的质量为500kg，在水平路面匀速直线行驶时受到的阻力是车重的0.02倍。下图所示的是配送车某次运动的速度与时间的关系图像。求：（g取10N/kg） (1)水平路面对配送车的支持力。 (2)配送车匀速行驶10min，牵引力做的功。 (3)配送车匀速行驶时牵引力做功的功率。 31．（本题5分）周末小雨在家通过举哑铃来锻炼身体。小雨的质量为50kg，他双脚站立在水平地面上，两鞋底与地面的受力面积为。单臂举起2kg哑铃，每次举起的高度为0.4m，所用时间为2s。（g取）求： (1)小雨的重力。 (2)小雨举着哑铃静止不动时，他对水平地面的压强。 (3)匀速举起哑铃一次，克服哑铃的重力做功的功率。 32．（本题5分）某型号汽车在平直公路上以的功率匀速行驶，所受阻力恒为2000N，求： (1)汽车匀速行驶10min，牵引力做的功是多少？ (2)汽车行驶的速度是多少m/s？ 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $