第十一章 功和机械能 能力提升检测-2025-2026学年人教版物理八年级下册

**基本信息** 《功和机械能》单元能力提升测试卷（24题80分，80分钟），以科技前沿（嫦娥六号、歼-35A）、社会热点（高空抛物）、文化传承（筒车）为情境，覆盖功、功率、机械能转化等核心知识，适配单元复习，注重物理观念与科学探究能力考查。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|9题18分|功的判断、功率概念、动能势能转化|第7题结合力的三要素考查运动状态，体现科学推理| |填空题|6题12分|功率物理意义、机械能变化|第13题以歼-35A为情境，关联力与运动及机械能守恒| |实验探究题|4题25分|动能影响因素、平抛距离影响因素|第19题结合高空抛物热点，通过木桩陷深转换打击力，培养科学探究| |综合应用题|3题21分|功与功率计算、机械效率|第24题引用《天工开物》筒车，融合文化传承与能量转化计算|

第十一章《功和机械能》能力提升测试卷 日 答题卡 姓 名： 准考证号： 贴条形码区 注意事项 1,答题前，考生先将自已的姓名，准考证号填写清楚，并认真核准 考生禁填： 缺考标记 口 条形码上的姓名、准考证号，在规定位置贴好条形码。 违纪标记 口 2.选择题必须用2B铅笔填涂；非选择题必须用0.5m黑色签字笔 以上标志由监考人员用2B铅笔填涂 答题，不得用铅笔或圆珠笔答题；字体工整、笔迹清晰。 3. 请按题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出区域书写的答案 选择题填涂样例： 无效：在草稿纸、试题卷上答题无效。 正确填涂■ 4. 保持卡面清洁，不要折叠、不要弄破。 错误填涂[必][][/] 一、选择题：本题共9小题，每小题2分，共18分。在每小题给出的四个选项中，第1-6题只有一项 符合题目要求，第7-9题有多项符合题目要求，全部选对的得2分，选对但不全的得1分，有选错的得 0分。 1.A][B][C][D] 4.[A][B][C][D] 7.[A][B][C][D] 2[A][B][C][D] 5A][B][C][D] 8.[A][B][C][D] 3.[A][B][C][D] 6.[A][B][C][D] 9.[A][B][C][D] 二、 填空题：本题共6小题，每空1分，共12分。 10 请在各题目的答题区域内作答，超出黑色矩形边框限定区域的答案无效： 三、作图题：本题共2小题，每小题2分，共4分。 16 17. 机械能 重心 0 时间 77777777777 乙 四、实验题：本大题共4小题，共25分。 18.(1) (2) (3) 19.(1) (2) (3) (4) (5) 请在各题目的答题区域内作答，超出黑色矩形边框限定区域的答案无效！ 20. (1) (2) (3) (4) (5) 产方 (6) (7) 21.(1) (2) (3) (4) 五、综合应用题（本题共3小题，共21分） 22. 23. 24.(1) (2) (3) 请在各题目的答题区域内作答，超出黑色矩形边框限定区域的答案无效！ 第十一章《功和机械能》能力提升测试卷 （本试卷共24题，80分，建议考试时间为80分钟） 注意事项 1. 答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2. 答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3. 考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、选择题 （本题共9小题，每小题2分，共18分。在每小题给出的四个选项中，第1-6题只有一项符合题目要求，第7-9题有多项符合题目要求，全部选对的得2分，选对但不全的得1分，有选错的得0分） 1．如图所示的情景中，人对物体做了功的是（　　） A．用力搬石头但没有搬动 B．提着滑板在水平路面上前进 C．拉着小车向前运动 D．足球在空中飞行 2．关于功和功率的说法中正确的是 A．力对物体做功越多，功率就越大 B．有力作用在物体上，力一定对物体做功 C．物体受到的作用力越大，力对物体做功就越多 D．在光滑水平面上由于惯性做匀速直线运动的物体，没有力做功 3．一只垒球以某一速度飞向木栅栏，会被木栅栏弹回来，而一辆汽车以相同的速度撞向这一栅栏， 木栅栏就会被汽车撞坏， 这是因为汽车 （　　）。 A．具有较大的势能 B．具有较大的动能 C．具有较大的弹性 D．具有较大的功率 4．踢毽子是人们喜爱的一项体育活动， 脚将毽子踢出后， 下列说法正确的是 A．毽子飞行的过程中受到重力和脚对它的踢力 B．毽子向上运动的过程中， 重力势能增加， 机械能增加 C．毽子能继续向上运动是由于毽子具有惯性 D．由于惯性，毽子下落过程中会越来越快 5．如图所示，在飞船加速飞离地球的发射过程中，下列说法中正确的是（　　） A．飞船的动能增大，重力势能减小 B．飞船的动能减小，重力势能增大 C．飞船的重力势能增大，机械能减小 D．飞船的重力势能增大，机械能增大 6．下列生活实例中，对图片描述正确的有 A．甲：不计阻力及能量损耗，网球从刚被击打到球拍形变最大的过程中，网球机械能守恒 B．乙：铁锁来回摆动最终停下，在铁锁下降过程中，重力势能全部转化为动能 C．丙：人造地球卫星由于不受空气阻力，只有动能和势能的相互转化 D．丁：运动员从高处落下，动能转化为重力势能 7．在水平桌面上滑行的木块，水平方向只受两个力的作用，这两个力的三要素都相同，则（　　） A．木块的运动状态一定发生改变 B．木块可能保持匀速直线运动 C．木块的动能可能减小 D．木块的机械能一定增大 8． 中考体育测试场上出现的不同项目运动场景，如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．垫排球：排球项目中，排球上升过程中若考虑空气阻力，排球的重力势能转化为动能，机械能不变 B．立定跳远：同学在立定跳远时，没有助跑过程，所以不是利用惯性来完成跳远 C．1min跳绳：跳绳时，人在下降的过程中，重力做了功 D． 50m跑：跑步过程中的男生受到地面给他的摩擦力向前 9． 如图所示，小明将小球从轨道A点由静止释放（A、D两点等高），小球通过B点和C点。下列关于小球运动过程中的描述不正确的是（小球和轨道间存在摩擦）（　　） A．小球在A点时的重力势能比在C点时的重力势能大 B．小球从B点到C点的过程速度变小，动能变大 C．小球在B点时的重力势能最小 D．小球从A点到B点是动能转化为重力势能 二、填空题（本题共6小题，每空1分，共12分） 10．功率是表示物体　 　的物理量，某机器的功率为50瓦，其物理意义是该机器　 　。 11．小区安全，人人有责。图是小区行车限速标志牌，表示行车速度不要超过5　 　（填写单位）。严禁高空抛物！重物下落过程中　 　（填机械能转化情况）。 12．如图是我国探月工程“嫦娥六号”探测器，其返回舱在距离地面一定高度时，需要打开降落伞减速，以便安全着陆，在返回舱减速下降的过程中，探测器的动能　 　，机械能　 　（均选填“增大”“减小”或“不变”）。 13．我国自主研制的战斗机歼-35A在航展上飞行表演的画面如图所示。战斗机向后喷出高温气体，获得向前的推力，从而加速前进，这表明力可以改变物体的　 　；此时它的机械能　 　（选填“守恒”或“不守恒”）； 14．如图，某同学拿着实心球静止站立在水平地面上，当该同学将实心球投出后，双脚站立在水平地面上保持静止，他对地面的压强与投出实心球之前相比　 　（选填“变大”“变小”或“不变”）。实心球下落过程中，重力势能转化为　 　能。（忽略空气阻力） 15．如图甲所示的铁块重力，被吸附在竖直放置且足够长的磁性平板上，当它在竖直向上的拉力的作用下向上运动时，铁块此时的运动速度v与时间t的关系图像如图乙所示。铁块受到的摩擦力为　 　 N，4s内拉力F做的功为　 　 J。 三、作图题（本题共2小题，每小题2分，共4分） 16. 汽车静止在水面路面上，请在图中画出汽车所受重力和支持力F支的示意图。 17.如题图甲所示，小球沿光滑的圆弧轨道AB滑下，滑上与海平面齐平的粗糙水平轨道MN，最终停在C点，在题图乙中画出小球从O点运动到C点的过程中的“机械能--时间”的大致图像。 四、实验探究题（本题共4小题，共25分） 18．（3分）某班级课外活动，从一楼登上三楼，看谁的功率大。测算过程中涉及以下物理量：①一楼地面到三楼地面的高度h；②从一楼到达三楼所用的时间t；③上楼同学的重力G；④一楼到三楼楼梯的总长度L。 （1）若小明想测出自己准确的上楼功率，他必须要测的物理量是　 　（填序号）； （2）请写出小明计算自己上楼时功率的表达式P=　 　（用题中字母表示）； （3）若要比较谁的功率大，必须要测的物理量是　 　（填序号）。 19.（8分）高空抛物被称为“悬在城市上空的痛”，其强大的打击力对人们的生命安全构成了严重威胁。《中华人民共和国民法典》已明确规定，禁止从建筑物中抛掷物品．小明想知道高空抛物对地面打击力的大小与哪些因素有关。 他猜想：高空抛物对地面打击力的大小与物体的质量和抛出时离地面的高度有关。 小明用实验来探究高空抛物造成危害的因素。他认为小球从高处自由落下砸到木桩上能对木桩做功，使木桩陷入沙土中．然后设计了如图所示的实验（，）。 （1）实验中根据　 　来判断小球对木桩打击力的大小。 （2）小球由高处自由下落的过程中，重力势能转化为　 　。通过观察、两小球的实验可知，当高度相同时，小球对木桩打击力的大小与　 　有关。 （3）通过观察　 　两小球的实验可知，当小球质量相同时，小球落下时离木桩的高度越高，对木桩的打击力越　 　。 （4）小明还想探究小球打击力的大小与运动轨迹是否有关，于是找来一根光滑管道，把小球从与小球高度相同的管道顶端释放，发现木桩陷入沙土的深度与小球作用的深度相同，由此判断小球对木桩打击力的大小与小球的运动轨迹　 　（选填“有关”或“无关”）。 （5）与同学讨论之后，小明还发现：同一重物从同一高度由静止自由下落对水平地面产生的打击力，比被竖直向下推出下落时对同一水平地面产生的打击力小，这是为什么呢？请你说明其中的道理。 20．（10分）在“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让质量不同的铁球从斜面的同一高度处由静止释放，撞击同一纸盒，能将纸盒推出一段距离，如图所示，请回答下列问题： （1）实验中所探究物体的动能是指　 　选填“铁球”或“纸盒”的动能。该实验是通过观察　 　来比较动能的大小。 （2）让质量不同的铁球从斜面的同一高度处由静止释放，是控制　 　不变时，探究动能大小与　 　的关系。 （3）有同学将实验装置改进成如图丁所示，用铁球将同一弹簧压缩后释放，撞击同一纸盒，将纸盒撞出一段距离进行比较。该装置不可以探究动能大小与　 　选填“质量”或“速度”的关系，理由是　 　。 （4）甲、丁两组实验分别是利用重力势能和　 　能来转化成动能的。 （5）画出图丁中压缩的弹簧对小球弹力的示意图。 （6）小明认为通过甲、乙两次实验也可探究重力势能与高度关系，他的想法　 　（选填“可行”或“不可行”）； （7）图丁中，若将两个质量不同的小球（mA＞mB）分别压缩同一弹簧至相同长度并由静止释放，同一纸盒受撞击后移动的距离sA　 　sB（不考虑碰撞时能量损失，选填“＞”、“＜”或“＝”）。 21．（4分）小明在玩“水枪”玩具时，发现“水枪”水平放置，如果推动活塞的速度越快，水枪离地面的高度越高，水就会射得越远，据此，他提出了如下猜想：在空中水平抛出的物体，落地的水平距离与抛出的初速度及抛出点离地面的高度有关，为验证猜想，小明找来了如图所示装置进行实验。 （1）让小球从斜槽上自由滚下，是为了使小球到达水平槽时具有一定的　 　； （2）保持斜槽倾斜程度不变，分别让同一小球从A、B、C位置由静止自由滚下，分别测出小球落地的水平距离sA、sB、sC，发现sA>sB>sC。这表明：空中水平抛出的物体，落地的水平距离与　 　有关； （3）逐步降低抛出点离地面的高度，分别为h1、h2、h3，每次都让同一小球从斜槽上A处由静止自由滚下，分别测出小球落地的水平距离s1、s2、s3，发现s1>s2>s3。这表明：空中水平抛出的物体，落地的水平距离与　 　有关； （4）若在水平槽铺上毛巾，使抛出点离地面的高度为h3，让同一小球从斜槽上A处由静止自由滚下，测出小球落地的水平距离为s4，根据上述实验的结果，应该有s4　 　s3（选填“>”、“<”或“=”）。 五、综合应用题（本题共3小题，共21分） 22．（7分）如图所示，体育课中，小宇同学正在测试自己的仰卧起坐的成绩。小宇同学质量为55kg，她上半身（肚脐以上）质量约为全身质量的60%；若一分钟内她做了40个仰卧起坐，每次上半身重心上升的高度均为0.3m，这一分钟小宇共消耗4400J能量。（g取10N/kg）求： （1）小宇完成1次仰卧起坐，克服重力所做的功； （2）这段时间内她克服重力做功的功率； 23．（8分）一辆质量为1500kg的汽车在水平路面上匀速行驶。已知汽车轮胎与地面接触的总面积为 600cm2，行驶过程中受到的阻力恒为400 N。 （1）计算汽车静止在水平地面上时，轮胎对地面的压强是多少？（取g=10N/kg） （2）若汽车以72km/h的速度匀速行驶，此时发动机的输出功率是多少？ 24．（6分）《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代农业机械，其中这样写道：“凡河滨有制筒车者，堰陂障流，绕丁车下，激轮使转，挽水入筒，一一倾于视内，流入亩中。昼夜不息，百亩无忧。”该段文字描述了筒车这样一种以水流作动力，用来取水的机械。如题图所示，若接水槽离取水处的高度为4m， 水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水4 kg， 筒车旋转一周所用时间为60 s。(接水槽离倒水处的高度忽略不计，g取10N/kg) 功的计算：总功为W=Fs，总功包括两部分，有用功和额外功，其中有用功就本题目来说是克服重力做功即W有=Gh，额外功的计算包括总功和有用功的差，也可以根据功的定义W=Fs计算，机械效率：η=。 （1）筒车的工作原理是将水的　 　能转化为水的　 　能。 （2）该筒车旋转一周取水的质量为　 　kg， 对进入接水槽的水所做的功为　 　J （3）若水流冲击筒车的功率为40W， 则筒车旋转一周，水流对筒车做的功为　 　 J，筒车取水的机械效率为　 　. 第 1 页 共 19 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十一章《功和机械能》能力提升测试卷 （本试卷共24题，80分，建议考试时间为80分钟） 注意事项 1. 答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2. 答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3. 考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、选择题 （本题共9小题，每小题2分，共18分。在每小题给出的四个选项中，第1-6题只有一项符合题目要求，第7-9题有多项符合题目要求，全部选对的得2分，选对但不全的得1分，有选错的得0分） 1．如图所示的情景中，人对物体做了功的是（　　） A．用力搬石头但没有搬动 B．提着滑板在水平路面上前进 C．拉着小车向前运动 D．足球在空中飞行 【答案】C 【解析】 A．用力搬石头，石头保持静止未发生位移，虽然施加了作用力，但物体没有在力的方向上移动距离，不满足做功条件，因此没有做功，故A错误； B．手提滑板水平前行，拉力方向竖直向上，物体运动方向为水平方向，力与运动方向相互垂直，力没有对物体做功，故B错误； C．水平拉动小车时，拉力方向与小车运动方向一致，物体在拉力的作用下移动了一段距离，满足做功的全部条件，拉力正常做功，故C正确； D．足球离开脚后在空中飞行，不再受到人施加的作用力，依靠惯性向前运动，所以人对足球不做功，故D错误。 故选：C。 2．关于功和功率的说法中正确的是 A．力对物体做功越多，功率就越大 B．有力作用在物体上，力一定对物体做功 C．物体受到的作用力越大，力对物体做功就越多 D．在光滑水平面上由于惯性做匀速直线运动的物体，没有力做功 【答案】D 【解析】A、功率是表征做功快慢的物理量，A错误 B、 有力作用在物体上，且物体沿着力的方向发生位移，力一定对物体做功 ，B错误 C、 物体受到的作用力越大，且物体沿着力的方向上移动的距离越大，力对物体做功就越多 ，C错误 D、 在光滑水平面上由于惯性做匀速直线运动的物体，没有力做功 ，D正确 综上选D 3．一只垒球以某一速度飞向木栅栏，会被木栅栏弹回来，而一辆汽车以相同的速度撞向这一栅栏， 木栅栏就会被汽车撞坏， 这是因为汽车 （　　）。 A．具有较大的势能 B．具有较大的动能 C．具有较大的弹性 D．具有较大的功率 【答案】B 【解析】垒球和汽车的速度相同，由于汽车的质量很大，具有的动能很大，在撞向木栅栏时，做功更多，危害大，B符合题意。 故答案为：B. 4．踢毽子是人们喜爱的一项体育活动， 脚将毽子踢出后， 下列说法正确的是 A．毽子飞行的过程中受到重力和脚对它的踢力 B．毽子向上运动的过程中， 重力势能增加， 机械能增加 C．毽子能继续向上运动是由于毽子具有惯性 D．由于惯性，毽子下落过程中会越来越快 【答案】C 【解析】A.毽子离开脚后不再受脚对它的踢力，A不符合题意； B.毽子向上运动的过程中，高度变大，重力势能增加，克服空气阻力，机械能减小，B不符合题意； C.毽子能继续向上运动，是由于毽子具有惯性，继续保持运动状态，C符合题意； D.由于受到重力，受力不平衡，毽子下落过程中越来越快，D不符合题意。 故答案为：C。 5．如图所示，在飞船加速飞离地球的发射过程中，下列说法中正确的是（　　） A．飞船的动能增大，重力势能减小 B．飞船的动能减小，重力势能增大 C．飞船的重力势能增大，机械能减小 D．飞船的重力势能增大，机械能增大 【答案】D 【解析】在神舟十八号载人飞船加速上升阶段，飞船的质量保持不变，但其运动速度逐渐增大，导致动能增加；同时，飞船的高度不断上升，使其重力势能也随之增大。由于机械能是动能和重力势能的总和，因此飞船的机械能整体呈现增大趋势。综上所述，选项A、B、C的表述均不正确，只有选项D符合实际情况。 故选D。 6．下列生活实例中，对图片描述正确的有 A．甲：不计阻力及能量损耗，网球从刚被击打到球拍形变最大的过程中，网球机械能守恒 B．乙：铁锁来回摆动最终停下，在铁锁下降过程中，重力势能全部转化为动能 C．丙：人造地球卫星由于不受空气阻力，只有动能和势能的相互转化 D．丁：运动员从高处落下，动能转化为重力势能 【答案】C 【解析】A.网球从刚被击打到球拍形变最大过程中，弹性势能增大，所以网球机械能减小，故A错误 B.铁锁来回摆动最终停下，在铁锁下降过程中，要克服空气阻力，重力势能不能全部转化为动能，故B错误 C.人造地球卫星由于不受空气阻力，只有动能和势能的相互转化，故C正确 D.运动员从高处落下，重力势能转化为动能，故D错误 故选择C 7．在水平桌面上滑行的木块，水平方向只受两个力的作用，这两个力的三要素都相同，则（　　） A．木块的运动状态一定发生改变 B．木块可能保持匀速直线运动 C．木块的动能可能减小 D．木块的机械能一定增大 【答案】AC 【解析】力的三要素为大小、方向和作用点 A、大小、方向、作用点都相同，所以此时物体不处于平衡状态，其运动状态发生改变，A正确、B错误 C、力的方向和运动方向相反时，动能减小，C正确 D、木块的机械能为动能和势能之和，动能可能减小，所以机械能可能减小，D错误 综上选AC 8． 中考体育测试场上出现的不同项目运动场景，如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．垫排球：排球项目中，排球上升过程中若考虑空气阻力，排球的重力势能转化为动能，机械能不变 B．立定跳远：同学在立定跳远时，没有助跑过程，所以不是利用惯性来完成跳远 C．1min跳绳：跳绳时，人在下降的过程中，重力做了功 D． 50m跑：跑步过程中的男生受到地面给他的摩擦力向前 【答案】CD 【解析】A. 垫排球：排球项目中，排球上升过程中若考虑空气阻力，克服空气阻力做功，排球的机械能转化为内能，机械能减小，故A错误； B. 立定跳远：同学在立定跳远时，人由于惯性会保持原来运动状态不变，所以是利用惯性来完成跳远的，B错误； C. 1min跳绳：跳绳时，人在下降的过程中，人在重力的方向上移动了距离，所以重力做了功，故C正确； D. 50m跑：跑步时，人向后蹬地，由于物体间力的作用是相互的，男生会受到地面向前的摩擦力，故D正确。 故选CD。 9． 如图所示，小明将小球从轨道A点由静止释放（A、D两点等高），小球通过B点和C点。下列关于小球运动过程中的描述不正确的是（小球和轨道间存在摩擦）（　　） A．小球在A点时的重力势能比在C点时的重力势能大 B．小球从B点到C点的过程速度变小，动能变大 C．小球在B点时的重力势能最小 D．小球从A点到B点是动能转化为重力势能 【答案】BD 【解析】 解：A．小球在A点处高度大于C点处高度，故小球在A点时的重力势能比在C点时的重力势能大，故A正确； B．小球从B点到C点的过程高度增大，动能转化为重力势能，速度变小，动能变小，故B错误； C．小球在B点高度最小，重力势能最小，故C正确； D．小球从A点到B点往下落，高度逐渐减小，速度逐渐增大，重力势能转化为动能，故D错误。 故选：BD。 二、填空题（本题共6小题，每空1分，共12分） 10．功率是表示物体　 　的物理量，某机器的功率为50瓦，其物理意义是该机器　 　。 【答案】做功快慢；每秒做功50焦 【解析】第1空：功率是表示物体做功快慢的物理量。 第2空：某机器的功率为50瓦，其物理意义是该机器每秒做功50焦耳。 故答案为：做功快慢；每秒做功50焦耳。 11．小区安全，人人有责。图是小区行车限速标志牌，表示行车速度不要超过5　 　（填写单位）。严禁高空抛物！重物下落过程中　 　（填机械能转化情况）。 【答案】km/h；重力势能转化为动能 【解析】 在交通场景中，车辆行驶速度的常用单位为“千米/时（km/h）”，小区行车限速标志牌表示行车速度不要超过5千米/时，因此此处应填“千米/时”。 高空抛物是由于物体在下落过程中，重力势能转换为动能。 12．如图是我国探月工程“嫦娥六号”探测器，其返回舱在距离地面一定高度时，需要打开降落伞减速，以便安全着陆，在返回舱减速下降的过程中，探测器的动能　 　，机械能　 　（均选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】减小；减小 【解析】返回舱在减速下降阶段时，其质量保持不变。随着运动速度的逐渐降低，同时高度不断下降，导致机械能（动能与势能之和）整体呈现减小趋势。 13．我国自主研制的战斗机歼-35A在航展上飞行表演的画面如图所示。战斗机向后喷出高温气体，获得向前的推力，从而加速前进，这表明力可以改变物体的　 　；此时它的机械能　 　（选填“守恒”或“不守恒”）； 【答案】运动状态；不守恒 【解析】战斗机向后喷出高温气体，获得向前的推力，从而加速前进，这表明力可以改变物体的运动状态； 战斗机在加速前进时，质量不变，速度增大，高度基本不变，战斗机的动能增大，重力势能不变，机械能增大，所以它的机械能不守恒； 14．如图，某同学拿着实心球静止站立在水平地面上，当该同学将实心球投出后，双脚站立在水平地面上保持静止，他对地面的压强与投出实心球之前相比　 　（选填“变大”“变小”或“不变”）。实心球下落过程中，重力势能转化为　 　能。（忽略空气阻力） 【答案】变小；动 【解析】（1）投掷后，该同学与地面的受力面积不变，但是压力变小，因此对地面的压强也变小； （2）实心球下落过程中，高度减小，质量不变，重力势能减小，而速度增大，那么动能增大，因此重力势能转化为动能。 15．如图甲所示的铁块重力，被吸附在竖直放置且足够长的磁性平板上，当它在竖直向上的拉力的作用下向上运动时，铁块此时的运动速度v与时间t的关系图像如图乙所示。铁块受到的摩擦力为　 　 N，4s内拉力F做的功为　 　 J。 【答案】2；4.8 【解析】（1）由乙图可见，铁块在竖直方向上运动时，速度保持不变，因此铁块做匀速直线运动，铁块受到平衡力的作用。在竖直方向上受到竖直向下的重力G、竖直向下的摩擦力f和竖直向上的拉力F，根据平衡力的特点，故铁块受到摩擦力大小f=F-G=6N-4N=2N。 （2）铁块在4s内升高的距离s=vt=0.2m/s×4s=0.8m，因此拉力F做的功W=Fs=6N×0.8m=4.8J。 三、作图题（本题共2小题，每小题2分，共4分） 16. 汽车静止在水面路面上，请在图中画出汽车所受重力和支持力F支的示意图。 【答案】 【解析】 汽车静止在水平面上，所以重力等于支持力，重力竖直向下，所以支持力竖直向上 17.如题图甲所示，小球沿光滑的圆弧轨道AB滑下，滑上与海平面齐平的粗糙水平轨道MN，最终停在C点，在题图乙中画出小球从O点运动到C点的过程中的“机械能--时间”的大致图像。 【答案】 【解析】 小球沿光滑的圆弧轨道AB滑下，滑上与海平面齐平的粗糙水平轨道MN ，所以在光滑的轨道上小球的机械能保持不变，重力势能转化为动能，动能在粗糙水平轨道逐渐变为内能耗散，据此作图如上。 四、实验探究题（本题共4小题，共25分） 18．（3分）某班级课外活动，从一楼登上三楼，看谁的功率大。测算过程中涉及以下物理量：①一楼地面到三楼地面的高度h；②从一楼到达三楼所用的时间t；③上楼同学的重力G；④一楼到三楼楼梯的总长度L。 （1）若小明想测出自己准确的上楼功率，他必须要测的物理量是　 　（填序号）； （2）请写出小明计算自己上楼时功率的表达式P=　 　（用题中字母表示）； （3）若要比较谁的功率大，必须要测的物理量是　 　（填序号）。 【答案】①②③；；②③ 【解析】（1）（2）做功的本质：人从一楼登上三楼，是在克服自身的重力做功。根据功的计算公式，克服自身的重力做功 （其中是同学的重力，是竖直上升的高度）。 功率的定义：功率是表示做功快慢的物理量，计算公式为 。将功的公式代入，得出只需比较谁功率大，必须测量 （3）大家上楼高度h相同，h可约去，只需比较Gt大小； 因此只需测人的重力G、上楼时间t，即②③。上楼功率的表达式为 。 19.（8分）高空抛物被称为“悬在城市上空的痛”，其强大的打击力对人们的生命安全构成了严重威胁。《中华人民共和国民法典》已明确规定，禁止从建筑物中抛掷物品．小明想知道高空抛物对地面打击力的大小与哪些因素有关。 他猜想：高空抛物对地面打击力的大小与物体的质量和抛出时离地面的高度有关。 小明用实验来探究高空抛物造成危害的因素。他认为小球从高处自由落下砸到木桩上能对木桩做功，使木桩陷入沙土中．然后设计了如图所示的实验（，）。 （1）实验中根据　 　来判断小球对木桩打击力的大小。 （2）小球由高处自由下落的过程中，重力势能转化为　 　。通过观察、两小球的实验可知，当高度相同时，小球对木桩打击力的大小与　 　有关。 （3）通过观察　 　两小球的实验可知，当小球质量相同时，小球落下时离木桩的高度越高，对木桩的打击力越　 　。 （4）小明还想探究小球打击力的大小与运动轨迹是否有关，于是找来一根光滑管道，把小球从与小球高度相同的管道顶端释放，发现木桩陷入沙土的深度与小球作用的深度相同，由此判断小球对木桩打击力的大小与小球的运动轨迹　 　（选填“有关”或“无关”）。 （5）与同学讨论之后，小明还发现：同一重物从同一高度由静止自由下落对水平地面产生的打击力，比被竖直向下推出下落时对同一水平地面产生的打击力小，这是为什么呢？请你说明其中的道理。 【答案】（1）木桩陷入沙土的深度 （2）动能；质量 （3）B、C；大 （4）无关 （5）当物体被竖直向下推出时，除了重力势能外还具有初始动能。根据机械能守恒定律，这种情况下物体落地时的总机械能大于自由下落时的机械能，因此被推出的物体对地面产生的打击力比自由下落的物体更大。 【解析】（1）实验中通过观察木桩陷入沙土的深度来间接判断小球对木桩的打击力大小，这种研究方法称为转换法。 （2）第1空，小球下落过程中，质量保持不变，高度降低，速度增加，其重力势能转化为动能。 第2空，对比A、B两球实验数据可见：在相同下落高度和路径条件下，质量更大的B球使木桩陷入更深，这表明当高度相同时，打击力大小与物体质量相关。 （3）第1空，第2空，分析B、C两球实验发现：在相同质量和路径情况下，下落高度更大的C球使木桩陷入更深，说明C球具有更大的重力势能，由此可得结论：质量相同时，下落高度越高，对木桩的打击力越大。 （4）对比C、D两球实验数据可知：在相同质量和下落高度条件下，虽然运动路径不同，但木桩陷入深度相同，这说明重力势能与运动路径无关。 （5）当物体被竖直向下推出时，除了重力势能外还具有初始动能。根据机械能守恒定律，这种情况下物体落地时的总机械能大于自由下落时的机械能，因此被推出的物体对地面产生的打击力比自由下落的物体更大。 (6)物体形状会影响高空抛物的打击效果，主要原因包括： 不同形状物体受到的空气阻力不同（如蓬松物体阻力较大，下落速度较慢）； 根据压强公式，相同压力下，接触面积较小的物体（如锥形底部）会产生更大压强。因此物体形状会影响对地面的打击效果。 故答案为：（1）木桩陷入沙土的深度；（2）动能；物体的质量；（3）C、D；大；（4）无关；（5）见解析； 20．（10分）在“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让质量不同的铁球从斜面的同一高度处由静止释放，撞击同一纸盒，能将纸盒推出一段距离，如图所示，请回答下列问题： （1）实验中所探究物体的动能是指　 　选填“铁球”或“纸盒”的动能。该实验是通过观察　 　来比较动能的大小。 （2）让质量不同的铁球从斜面的同一高度处由静止释放，是控制　 　不变时，探究动能大小与　 　的关系。 （3）有同学将实验装置改进成如图丁所示，用铁球将同一弹簧压缩后释放，撞击同一纸盒，将纸盒撞出一段距离进行比较。该装置不可以探究动能大小与　 　选填“质量”或“速度”的关系，理由是　 　。 （4）甲、丁两组实验分别是利用重力势能和　 　能来转化成动能的。 （5）画出图丁中压缩的弹簧对小球弹力的示意图。 （6）小明认为通过甲、乙两次实验也可探究重力势能与高度关系，他的想法　 　（选填“可行”或“不可行”）； （7）图丁中，若将两个质量不同的小球（mA＞mB）分别压缩同一弹簧至相同长度并由静止释放，同一纸盒受撞击后移动的距离sA　 　sB（不考虑碰撞时能量损失，选填“＞”、“＜”或“＝”）。 【答案】（1）铁球；纸盒移动的距离 （2）速度；质量 （3）质量；不能控制铁球的速度相同 （4）弹性势 （5） （6）可行 （7）= 【解析】（1） 实验中所探究物体的动能是指 铁球的动能， 该实验是通过观察纸盒移动的距离比较动能大小 综上第1空为铁球；第2空为纸盒移动的距离 （2） 让质量不同的铁球从斜面的同一高度处由静止释放，是控制速度不变时，探究动能大小与质量的关系 综上第1空为速度；第2空为质量 （3） 有同学将实验装置改进成如图丁所示，用铁球将同一弹簧压缩后释放，撞击同一纸盒，将纸盒撞出一段距离进行比较。由于不能控制球的初始速度相同，所以该装置不可以探究动能大小与质量的关系 综上第1空为质量；第2空为不能控制铁球的速度相同 （4） 甲、丁两组实验分别是利用重力势能和弹性势能转化动能 综上 第1空为弹性势 （5）弹簧受到压缩，弹力与物体运动方向相反，据此作图 （6）重力势能与高度成正比。实验中通过改变小球释放高度来改变初始重力势能，这些势能最终转化为动能，因此该实验方案合理。 （7）当不同质量小球将同弹簧压缩相同程度时，弹簧储存的弹性势能相同。释放后这些势能全部转化为小球动能，因此尽管质量不同，但最终木块获得的动能相同，移动距离相同。这说明动能与质量无关的结论是错误的，实际是因为实验设计没有控制好变量（应保证不同质量小球获得不同速度）。 21．（4分）小明在玩“水枪”玩具时，发现“水枪”水平放置，如果推动活塞的速度越快，水枪离地面的高度越高，水就会射得越远，据此，他提出了如下猜想：在空中水平抛出的物体，落地的水平距离与抛出的初速度及抛出点离地面的高度有关，为验证猜想，小明找来了如图所示装置进行实验。 （1）让小球从斜槽上自由滚下，是为了使小球到达水平槽时具有一定的　 　； （2）保持斜槽倾斜程度不变，分别让同一小球从A、B、C位置由静止自由滚下，分别测出小球落地的水平距离sA、sB、sC，发现sA>sB>sC。这表明：空中水平抛出的物体，落地的水平距离与　 　有关； （3）逐步降低抛出点离地面的高度，分别为h1、h2、h3，每次都让同一小球从斜槽上A处由静止自由滚下，分别测出小球落地的水平距离s1、s2、s3，发现s1>s2>s3。这表明：空中水平抛出的物体，落地的水平距离与　 　有关； （4）若在水平槽铺上毛巾，使抛出点离地面的高度为h3，让同一小球从斜槽上A处由静止自由滚下，测出小球落地的水平距离为s4，根据上述实验的结果，应该有s4　 　s3（选填“>”、“<”或“=”）。 【答案】（1）速度 （2）速度 （3）距落地点的高度 （4）< 【解析】（1）让小球从斜槽上自由滚下，小球重力势能转化为小球的动能，使小球具有一定的速度。 （2） 保持斜槽倾斜程度不变，分别让同一小球从A、B、C位置由静止自由滚下， 变量为小球下落高度，实质为小球的下落速度不同，所以这表明：空中水平抛出的物体，落地的水平距离与速度有关，速度越大，则平抛的距离越远。 （3）逐步降低抛出点离地面的高度，发现s1>s2>s3。表明：相同情况下，距落地点的高度越大，落地点的水平距离越远。 （4）若在水平槽铺上毛巾，毛巾摩擦力大，小球的速度减小，因此，小球落地的水平距离变小，即s4<s3。 五、综合应用题（本题共3小题，共21分） 22．（7分）如图所示，体育课中，小宇同学正在测试自己的仰卧起坐的成绩。小宇同学质量为55kg，她上半身（肚脐以上）质量约为全身质量的60%；若一分钟内她做了40个仰卧起坐，每次上半身重心上升的高度均为0.3m，这一分钟小宇共消耗4400J能量。（g取10N/kg）求： （1）小宇完成1次仰卧起坐，克服重力所做的功； （2）这段时间内她克服重力做功的功率； 【答案】解：解：（1）小宇所受的重力 仰卧起坐1次克服自身重力做功 （2）1min内完成40个仰卧起坐，克服重力所做的功 克服重力做功的功率 （1）小宇完成1次仰卧起坐，克服重力所做的功为99J； （2）这段时间内她克服重力做功的功率为66W； 23．（8分）一辆质量为1500kg的汽车在水平路面上匀速行驶。已知汽车轮胎与地面接触的总面积为 600cm2，行驶过程中受到的阻力恒为400 N。 （1）计算汽车静止在水平地面上时，轮胎对地面的压强是多少？（取g=10N/kg） （2）若汽车以72km/h的速度匀速行驶，此时发动机的输出功率是多少？ 【答案】（1）解：汽车静止时，轮胎对地面的压力等于其重力，即 此时轮胎对地面的压强是。 （2）解：汽车匀速行驶时，牵引力等于阻力，即，汽车的速度，此时发动机的输出功率是。 【解析】（1）汽车静止时，轮胎对地面的压力等于其重力，即，根据压强公式计算可知轮胎对地面的压强； （2）汽车匀速行驶时，牵引力等于阻力，汽车的速度为v，结合功率公式P=Fv计算可知发动机的输出功率。 （1）汽车静止时，轮胎对地面的压力等于其重力，即 此时轮胎对地面的压强是 （2）汽车匀速行驶时，牵引力等于阻力，即 汽车的速度 此时发动机的输出功率是 24．（6分）《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代农业机械，其中这样写道：“凡河滨有制筒车者，堰陂障流，绕丁车下，激轮使转，挽水入筒，一一倾于视内，流入亩中。昼夜不息，百亩无忧。”该段文字描述了筒车这样一种以水流作动力，用来取水的机械。如题图所示，若接水槽离取水处的高度为4m， 水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水4 kg， 筒车旋转一周所用时间为60 s。(接水槽离倒水处的高度忽略不计，g取10N/kg) 功的计算：总功为W=Fs，总功包括两部分，有用功和额外功，其中有用功就本题目来说是克服重力做功即W有=Gh，额外功的计算包括总功和有用功的差，也可以根据功的定义W=Fs计算，机械效率：η=。 （1）筒车的工作原理是将水的　 　能转化为水的　 　能。 （2）该筒车旋转一周取水的质量为　 　kg， 对进入接水槽的水所做的功为　 　J （3）若水流冲击筒车的功率为40W， 则筒车旋转一周，水流对筒车做的功为　 　 J，筒车取水的机械效率为　 　. 【答案】（1）动；重力势 （2）48；1920 （3）2400；80% 【解析】（1） 筒车的工作原理是将水的动能转化为水的重力势能。 综上 第1空、动； 第2空、重力势； （2） 一个取水筒每次可取水4 kg ，共有12桶，所以质量为48kg，根据重力势能G=mg可知，水的重力为480N，根据重力做功可知W=480N×4m=1920J； 综上 第1空、 48；第2空、1920； （3） 筒车旋转一周时间为60s，根据W=Pt计算水流做功W=Pt=40W×60s=2400J，根据效率公式η=。 第 1 页 共 19 页 学科网（北京）股份有限公司 $■11■ 第十一章《功和机械能》能力提升测试卷 答题卡 姓 名： 准考证号： 贴条形码区 注意事项 1. 答题前，考生先将自己的姓名，准考证号填写清楚，并认真核准 考生禁填： 缺考标记 条形码上的姓名、准考证号，在规定位置贴好条形码。 违纪标记 ✉ 2.选择题必须用2B铅笔填涂；非选择题必须用0.5mm黑色签字笔 以上标志由监考人员用2B铅笔填涂 答题，不得用铅笔或圆珠笔答题；字体工整、笔迹清晰。 3. 请按题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出区域书写的答案 选择题填涂样例： 无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。 正确填涂■ 错误填涂 ][W][/] 4 保持卡面洁洁.不要折桑、不要弄破 一、 选择题：本题共9小题，每小题2分，共18分。在每小题给出的四个选项中，第16题只有一项 符合题目要求，第7-9题有多项符合题目要求，全部选对的得2分，选对但不全的得1分，有选错的得 0分。 1.A][B][C][D] 4,A][B][C][D] 7.[A][B][C][D] 2-.[A][B][C][D] 5A][B][C][D] 8.[A][B][C][D] 3.[A][B][C][D] 6.[A][B][C][D] 9.IA][B][C][D] 二、填空题：本题共6小题，每空1分，共12分。 10 11 2 请在各题目的答题区域内作答，超出黑色矩形边框限定区域的答案无效！ 三、 作图题：本题共2小题，每小题2分，共4分。 16. 17. 机械能 。重心 时间 77777777777 乙 四、实验题：本大题共4小题，共25分。 18.(1) (2) (3) 19.(1) (2) (3) (4) (5) 请挂套惫蹈修衡题，作您答超超巢墨免形格隄宸感磐羹窦效！ 请在各题目的答题区域内作答，超出黑色矩形边框限定区域的答案无效！ 20. (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 21.(1) (2) (3) (4) 五、综合应用题（本题共3小题，共21分） 22. ■ 23. 24.(1) (2) (3) 请在各题目的答题区域内作答，超出黑色矩形边框限定区域的答案无效！