物理功和机械能单元测试题及答案

物理功和机械能单元测试题及答案一、选择题1．关于滚摆在运动过程中能量的分析，下列说法正确的是A．下降过程中动能不变B．最低点动能为零C．上升过程中重力势能减小D．最高点重力势能最大【答案】D【解析】滚摆下降过程中，高度变小，重力势能变小，速度增加，动能增加，故A错误；滚摆下降到最低点时，速度最大，动能最大，故B错误；滚摆上升过程中，高度增加，重力势能增大，故C错误；滚摆到达高点时，高度最大，重力势能最大，故D正确．2．下列说法中正确的是（）A．抛出手的铅球在空中向前运动的过程中，推力对铅球做了功B．提着水桶在路面上水平向前移动一段路程，手竖直向上的拉力对水桶做了功C．用手从地面竖直提起水桶，手竖直向上的拉力对水桶做了功D．用力推一辆汽车，汽车静止不动，推力在这个过程中对汽车做了功【答案】C【解析】A.抛出手的铅球在空中向前运动的过程中，已经脱离手，所以推力对它不再做功，向前运动是因为惯性，故A错误；B.提着水桶在路面上水平向前移动一段路程，手的拉力向上，而桶水平运动，所以拉力不做功，故B错误；C.用手从地面提起水桶，手的拉力向上，水桶向上运动，符合做功的条件，所以拉力做功，故C正确；D.用力推一辆汽车，汽车静止不动，距离为零，所以不做功，故D错误．选C．点睛：重点是是否做功的判断，要牢记做功的两个要素，即力和距离，且距离必须是在力的作用下通过的距离．当距离为零时，用再大的力，做功也是零．3．如图是一个光滑的轨道．某小球从轨道的O点出发，由静止开始下滑，小球始终没有离开轨道，你认为小球最远可以运动到A．a点 B．b点C．c点 D．d点【答案】C【解析】【详解】本实验中，由于轨道是光滑的，没有摩擦力，所以小球的机械能守恒。故小球从O点由静止释放，始终没有离开轨道，最远可以滚到与O点等高的c点，故选C。4．关于能量及能量之间的转化，下列说法正确的是（）A．火山具有内能，冰山不具有内能B．火箭在加速上升时，机械能保持不变C．拦河大坝使水位升高，增大了水的动能D．坠落的陨石在空中划过一道亮光时，机械能转化为内能【答案】D【解析】【分析】（1）物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和叫做内能，任何物体都具有内能；（2）物体由于运动而具有的能叫做动能，影响动能大小的因素有质量和速度；（3）物体由于被举高而具有的能叫做重力势能，影响重力势能大小的因素是质量和高度；（4）物体克服摩擦力做功时，机械能转化为内能．【详解】A.任何物体都具有内能，冰山和火山都有内能，该选项说法不正确；B.火箭加速上升时，动能增大，重力势能也增大，因此机械能是增大的，该选项说法不正确；C.拦河坝使水位升高，增大了水的重力势能，该选项说法不正确；D.陨石在空中运动出现亮光，是因为它与空气摩擦，机械能转化为内能，温度升高而燃烧的现象，该选项说法正确。故选D.5．在学习和生活中，我们要善于发现，善于思考。下列对身边物理量估测的数据，你认为符合实际的是A．八年级物理教科书重约100NB．人从一楼上到三楼做的功约3000JC．标准大气压约1×103PaD．多数人脉搏跳动100次用时约15min【答案】B【解析】【详解】A、八年级物理教科书的质量在0.2kg左右。受到的重力在左右，故A不符合实际；B、初中生的体重在500N左右，一楼到三楼的高度在6m左右，人从一楼上到三楼做的功约为左右，故B符合实际；C、标准大气压约1×105Pa，故C不符合实际；D、正常情况下，人的脉搏跳动一次的时间接近1s，跳动100次的时间在左右，故D不符合实际。故选：B。【点睛】此类型的题目要求对所学的物理量有熟悉的认知，特别是单位大小要认识清楚，能对生活中常见的物理量进行估计，要多注意理论联系实际，生活中留心积累。6．班里组织一次“比一比上楼时的功率”活动，从一楼登上五楼，比谁的功率最大。为此，需要测量一些物理量。下列物理量中必须测量的是（）①五楼到一楼的高度H；②从一楼到达五楼所用的时间T；③每个同学的体重G；④四楼到五楼楼梯的长度L。A．①②③ B．②③④ C．①③ D．②③【答案】D【解析】【详解】由功率公式得学生都是从同一栋楼中的一楼到五楼，所以H高度相同，没有必要测量高度H的大小了；学生自身重不同，爬楼用的时间不同，所以必须测出各个体重和所用时间，这样可对比出不同学生上楼时的功率大小关系了。故选D。7．为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度，设置了如图甲所示的滑轮组装置。当用如图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示。（不计绳重和绳与轮之间的摩擦）。下列计算结果不正确的是A．0s～1s内，地面对物体的支持力大于10NB．1s～2s内，物体在做加速运动C．2s～3s内，拉力F的功率是100WD．2s～3s内，滑轮组的机械效率是83.33%【答案】C【解析】【详解】（1）由图乙可知,在0∼1s内,拉力F＝30N.取动滑轮和重物为研究对象,受到向下的重力G和G动,向上的支持力F支,及三根绳子向上的拉力F′作用，处于静止状态；地面对重物的支持力F支＝G−F′＝G−3F拉+G动＝100N−3×30N+G动＝G动+10N10N，故A正确；（2）由图丙可知，1s～2s内，物体在做加速运动，故B正确；（3）由图可知在2∼3s内,重物做匀速运动,v3＝2.50m/s,拉力F3＝40N，因为从动滑轮上直接引出的绳子股数（承担物重的绳子股数）n＝3，所以拉力F的作用点下降的速度v′3＝3v3＝3×2.50m/s＝7.5m/s，拉力做功功率（总功率）:P总＝F3v′3＝40N×7.5m/s＝300W，故C错误；滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%83.33%，故D正确。故选C.【点睛】由滑轮组的结构可以看出，承担物重的绳子股数n＝3，则拉力F移动的距离s＝3h．（1）已知滑轮组绳子的段数n和拉力F拉，物体静止，设滑轮组对物体的拉力F′，其关系为F拉＝（F′+G动）；地面对物体的支持力等于物体对地面的压力，等于物体的重力G减去整个滑轮组对物体的拉力F′；（2）由F-t图象得出在1～2s内的拉力F，由h-t图象得出重物上升的高度，求出拉力F的作用点下降的距离，利用W＝Fs求此时拉力做功．（3）由F-t图象得出在2～3s内的拉力F，由v-t图象得出重物上升的速度，求出拉力F的作用点下降的速度，利用P＝Fv求拉力做功功率，知道拉力F和物重G大小，以及S与h的关系，利用效率求滑轮组的机械效率．8．将重为2N的物体A挂于弹簧测力计下，测力计与物体A共同处于静止或匀速直线运动状态，已知匀速运动的速度v1＜v2＜v3．关于测力计和物体A的描述：①弹簧测力计的示数等于2N；②测力计对物体A的拉力做功的功率最大；③物体A的重力势能增加．图所示的四种情景中，同时符合以上三条描述的是A．静止 B．竖直向上匀速运动C．竖直向上匀速运动 D．水平向右匀速运动【答案】C【解析】【分析】物体处于平衡状态时，受平衡力，据此判断弹簧测力计的示数；再根据运动速度的大小，判断做功的功率；同时根据重力势能的影响因素，判断重力势能的变化．【详解】①由题意可知，物体每次都是处于静止或匀速直线运动状态，即平衡状态，因此，物体受到的是平衡力，则拉力与重力平衡，即弹簧测力计的示数都等于2N；②首先，做功必须包括力和力方向移动的距离两个要素，A选项中有力无距离，所以不做功；D选项中力与运动方向垂直，所以也不做功，因此，做功的只有BC；而BC中,v1<v2，由功率公式P=Fv可知，C选项中做功的功率最大；③选项AD中，物体的高度不变，所以重力势能不变；BC选项中物体的高度增大，所以物体A的重力势能增加。综上所述，同时符合以上三条描述的只有C.故选C.9．如图所示，悬挂的电灯处于静止状态。假如悬挂它的绳子突然断了，电灯将A．仍受平衡力B．加速下落C．匀速直线下落D．动能变势能【答案】B【解析】【分析】物体如果受到力的作用，且受到的力不平衡，物体的运动状态就会发生改变；影响动能的因素：质量和速度；影响重力势能的因素：质量和高度。【详解】悬挂的电灯处于静止状态，此时电灯受到重力和拉力的作用；若悬挂它的绳子突然断了，则电灯只受到重力的作用，会向下做加速运动，受非平衡力的作用，质量不变，速度变大，高度变小，动能变大，重力势能变小，重力势能转化为动能。故选B。【点睛】本题考查力和运动及机械能的题目，需要知道物体受到平衡力作用时，其运动状态不变，即处于静止状态或匀速直线运动状态。10．如图所示的四幅图片是生活和生产中的场景，对其能量变化的描述，正确的是A．货物被举高后内能增加了B．列车进站速度减小后内能增加C．握力计被握扁后其弹性势能减小D．飞机升空后高度增加内能变大【答案】B【解析】【详解】A、货物被举高后，重力势能增加了，但内能不会改变，故A错误；B、列车速度减小，质量不变，所以列车的动能减小，在刹车减速过程中，克服摩擦做功，机械能转化为内能，内能增加，故B正确；C、握力计发生形变后弹性势能增加，故C错误；D、飞机升空后，高度增大，所以其重力势能增加，但内能不会改变，故D错误．故选B．【点睛】注意分清楚内能与机械能是完全不同的两种形式的能，内能是分子动能与分子势能的和，而机械能是宏观物体的动能与势能的和，两种形式的能之间没有关系．11．如图甲所示，是建设罗泊湾大桥时使用的起吊装置（图中未画出）的钢缆绳拉着实心圆柱体A在距江面某一高度处沿竖直方向匀速下降的情景．A在下降到江底之前，始终保持0.1m/s的速度不变．如图乙所示是A下降到江底之前钢缆绳对A的拉力F随时间t变化的图像（江水的密度为ρ=1.0×103kg/m3,g取10N/kg）．则A．A从开始下降直到江面的过程中，钢缆绳对A做的功为5×104JB．A下降过程中重力的功率为5×103WC．A的密度为1.6×103kg/m3D．当A下降到水平的江底，卸下钢缆绳后，A对江底的压强为5×103Pa【答案】D【解析】【详解】A．由图乙可知，A从开始下降直到江面的过程中，下降高度h=vt=0.1m/s×20s=2m，钢缆绳对A做的功W=Fs=3×104N×2m=6×104J，故A错误．B．A下降过程中重力的功率，故B错误．C．A全部浸没在水中所受浮力，根据阿基米德原理可得，物体的体积，故A的密度，故C错误．D．由图乙可知，A物体从开始浸入江水中至完全浸没所用时间t’=30s-20s=10s，A物体的高度h’=vt’=0.1m/s×10s=1m，圆柱体A的底面积，当A下降到水平的江底，卸下钢缆绳后，A对江底的压力，则A对江底的压强，故D正确．【点睛】本题是力学综合计算题，具有一定的难度，读懂图，能从图像中找出有用的信息并加以应用是关键．12．如图所示，在粗糙程度相同的水平面上，手推木块向右压缩轻质弹簧至图甲所示位置，松手后，木块最终停止在图乙所示位置。下列说法正确的是（）A．弹簧被压缩过程中，长度变短，弹簧的弹性势能减小B．木块被弹簧弹离后的瞬间，如果它受到的力全部消失，木块将立即停止不动C．木块从被弹簧弹离至停止前的过程中，速度减小，縻擦力不变D．图乙中，木块受到的支持力和木块对水平面的压力是一对平衡力【答案】C【解析】【详解】A．弹簧被压缩过程中，长度变短，形变变大，所以弹簧的弹性势能增大，故A错误；B．木块被弹簧弹离的瞬间具有一定的速度，如果它受到的力全部消失，由牛顿第一定律可知，木块将做匀速直线运动；故B错误；C．木块从被弹簧弹离至最终静止的过程中，木块对水平地面的压力和接触面的粗糙程度没有变，所以摩擦力的大小是不变的，故C正确；D．木块受到的支持力和木块对水平面的压力作用在不同物体上，是相互作用力，不是一对平衡力，故D错误。13．如图所示的装置中,物体A重100N,物体B重10N,在物体B的作用下,物体A在水平面，上做匀速直线运动，如果在物体A上加一个水平向左的拉力F,拉力的功率为30W，使物体B匀速上升3m所用的时间为（不计滑轮与轴之间的摩擦，不计绳重）A．1sB．2sC．3sD．4s【答案】B【解析】分析：（1）物体A在物体B的作用下向右做匀速直线运动，A受到的摩擦力和挂钩的拉力是一对平衡力，可求出摩擦力。（2）拉动A向左运动，A受到水平向左的拉力F和水平向右的摩擦力、挂钩的拉力三力平衡，可求出拉力。（3）利用滑轮组距离关系，B移动的距离是A移动距离的3倍，求出A移动的距离，则拉力所做的功为，再利用求出做功时间。解答：不计滑轮与轴之间的摩擦、不计绳重和滑轮重，物体A在物体B的作用下向右做匀速直线运动时，。拉动A向左运动时，A受到向右的拉力不变，摩擦力的方向向右，此时受力如图：；，则，因此拉力F做功：，所用时间为。故选：B。【点睛】此题注意分析滑轮组的绳子段数，确定所使用的公式，做好受力分析是解题关键。14．如图所示，小球沿轨道由静止从A处运动到D处的过程中，忽略空气阻力和摩擦力，仅有动能和势能互相转化．则A．小球在A处的动能等于在D处的动能B．小球在A处的动能大于在D处的动能C．小球在B处的机械能小于在C处的机械能D．小球在B处的机械能等于在C处的机械能【答案】D【解析】【详解】AB．根据题意，小球在运动的过程中仅有动能和势能互相转化，所以小球在重力势能较大的地方其动能肯定较小．观察图象，发现小球在A处比在D处所处的高度较高，具有的重力势能较大，所以小球在A处具有的动能较小，故A、B选项都不正确．CD．根据题意“小球沿轨道由静止从A处运动到D处的过程中，忽略空气阻力和摩擦力，仅有动能和势能互相转化”，所以在整个过程中没有能量的损耗，动能和势能的总和即机械能是不会减少的，小球在各处的机械能都是相等的，故D正确，C不正确．15．如图所示，物体浸没在水中，工人用200N的拉力F在10s内将重为400N的物体匀速提升2m，物体没有露出水面，此时滑轮组的机械效率是80%，不计绳重和摩擦，g=10N/kg，则下列说法中正确的是（）A．物体露出水面前，工人匀速提升重物时拉力的功率为40WB．物体在水中受到的浮力为320NC．物体的体积为8×10-3m3D．物体露出水面后，此滑轮组提升该物体的机械效率将小于80%【答案】C【解析】【详解】A．由图知，n=2，拉力端移动的距离：s=2h=2×2m=4m，拉力端移动的速度：v=s/t=4m/10s=0.4m/s，拉力的功率：P=Fv=200N×0.4m/s=80W，故A错；B．滑轮组的机械效率：η=W有用/W总=（G−F浮）h/Fs=（G−F浮）h/F×2h=G−F浮/2F=400N−F浮/2×200N=80%，解得：F浮=80N，故B错；C．由F浮=ρ水V排g得物体的体积：V=V排=F浮/ρ水g=80N/1×103kg/m3×10N/kg=8×10-3m3，故C正确；D．物体露出水面后，没有了浮力，相当于增加了提升物体的重，增大了有用功，不计绳重和摩擦，额外功不变，有用功和总功的比值变大，此滑轮组提升该物体的机械效率将大于80%，故D错。16．用弹簧测力计沿水平方向两次拉着同一物体在同一水平面上运动，两次运动的s﹣t图象如图所示.．其对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，功率分别为P1、P2，则它们的关系正确的是（）A．F1＞F2P1＞P2 B．F1＜F2P1＜P2C．F1=F2P1＜P2 D．F1=F2P1＞P2【答案】D【解析】【详解】由图像知道，木块两次都进行匀速直线运动，所以拉力等于滑动摩擦力，又因为两次拉着同一物体在同一水平面上运动，所以滑动摩擦力相等，即两次弹簧测力计示数F1=F2；由图象知道，第②次的运动速度v较小，由P=Fv知道，在当拉力相等时，速度越大，拉力的功率越大，所以，P1＞P2，故选D．17．射箭时，拉开的弓弦能将箭射出，箭离开弓弦后还能继续飞行，小明根据这一现象得出了以下结论：①弓弦对箭施加的力改变了箭的运动状态：②弓弦的弹性势能转化为箭的动能；③箭由于惯性作用仍能继续飞行；④在空中飞行的箭若不受任何力作用，将处于静止状态，其中说法正确的是（）A．只有① B．只有①② C．只有①②③ D．①②③④都正确【答案】B【解析】【详解】①弓弦对箭施加的力使箭由静止变为运动，改变了箭的运动状态，故①正确；②箭射出时，弓弦的弹性形变程度变小，弹性势能减小；箭由静止变为运动，动能增大；所以，弓弦的弹性势能转化为箭的动能，故②正确；③射出去的箭离开弓以后能够继续向前运动，是箭由于惯性仍然保持原来的运动状态；惯性是物体保持原来运动状态不变的性质，不是力，不能说由于惯性作用，故③错误；④在空中飞行的箭若不受任何力作用，将保持原来的运动状态，继续做匀速直线运动，故④错误；综上分析可知，只有①②正确；故应选B。18．如图所示，底端装有电子阀门的圆柱形容器放在水平桌面上，容器中装有适量的水，一木块漂浮在水面上，控制阀门，使容器中相同时间内流出的水量相等，下列表示木块的重力势能Ep，木块所受浮力大小F、木块下表面处水的压强p1和容器对桌面的压强p2随时间变化的关系图线中，可能正确的是（）A． B． C． D．【答案】B【解析】【详解】A．当容器内的水流出后，木块的质量不