第11章《功和机械能》单元测试卷（培优卷）（解析版）2023-2024学年八年级物理上册同步考点解读与专题训练（人教版）

第第页第十一章《功和机械能》单元测试卷（培优卷）（解析版）（考试时间：90分钟试卷满分：100分）注意事项：1．测试范围：人教版八年级下册第11章。2．g=10N/kg。第Ⅰ卷选择题一、选择题（本题共16小题，每小题2分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）1．（2023•大庆一模）某同学走楼梯从一楼到三楼大约用时20s，则该同学克服自身重力做功的功率最接近（）A．10W B．150W C．500W D．1000W【答案】B【分析】由功率的公式可以推导出P＝，估测人的体重（质量）、楼的高度、所用时间，并代入公式计算，即可得出登楼时克服重力做功的功率。【解答】解：估测学生的质量为50kg，学生的重力：G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N，估测一层楼的高度为3m，三楼的高度：h＝3m×2＝6m，上楼时间：t＝20s，由功率的公式可得P＝＝＝150W。故选：B。2．（2023•南岗区校级模拟）如图所示，小朋友沿滑梯的斜面滑道加速下滑到水平滑道上，在水平滑道滑行一段距离后停下。以下对该情景的分析正确的是（）A．沿斜面下滑过程中，小朋友的动能增加、势能减小，机械能守恒 B．在水平滑道上滑行，是由于小朋友受到了惯性的作用 C．小朋友在水平滑道上滑行时受到了平衡力的作用 D．在整个滑行过程中，重力对小朋友做了功【答案】D【分析】（1）从动能和重力势能大小的影响因素分析；克服摩擦做功，机械能转化为内能。（2）惯性是物体本身的一种性质，不能说受惯性的作用。（3）物体保持静止或匀速直线运动状态时不受力或受平衡力作用。（4）做功的两个必要因素：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。【解答】解：A、小朋友沿斜面加速下滑过程中，质量不变，速度变大，动能变大；质量不变，高度变小，重力势能变小；下滑的过程中，要克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，故A错误；B、小朋友在水平滑道上滑行时是由于惯性，不能马上停下来，惯性不是力，不能说“受惯性作用”，故B错误；C、小朋友在水平滑道上滑行时速度发生了改变，运动状态改变，受非平衡力作用，故C错误；D、重力方向竖直向下，小朋友在斜面下滑过程中，在竖直方向上移动了距离，重力对小朋友做功，故D正确。故选：D。3．（2023•西城区一模）2023年1月1日，中国首架国产C919大型客机开启了今年首场的验证飞行。图所示是这架C919客机首场飞行时，在北京大兴国际机场安全降落的情景。关于这架C919客机的降落过程，下列说法正确的是（）A．飞机降落时，它受到的重力不做功 B．飞机降落时，它的机械能逐渐减小 C．飞机落地后继续滑行，它的运动状态保持不变 D．飞机落地后继续滑行，是因为受到惯性的作用【答案】B【分析】（1）功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。（2）机械能与质量、速度和高度有关。（3）物体不受力时运动状态不变；物体保持静止或做匀速直线运动时，运动状态不变。（4）物体保持原来的运动状态不变的性质叫惯性。【解答】解：A、飞机降落时，它受到的重力做了功，故A错误；B、飞机降落时，质量不变，高度减小、速度减小，它的机械能逐渐减小，故B正确；C、飞机落地后继续滑行，受到非平衡力的作用，它的运动状态改变，故C错误；D、飞机落地后继续滑行，是由于惯性；惯性是物体本身的一种性质，不是一种力或作用，故D错误。故选：B。4．（2022秋•柳州期末）以下是小明喝牛奶的几个片段，其中他没有对牛奶盒做功的是（）A．从地上的箱子里取一盒牛奶放到桌上 B．将牛奶盒送到嘴边喝光牛奶 C．将空牛奶盒扔向垃圾桶 D．空牛奶盒离开手后准确落入垃圾桶【答案】D【分析】做功的两个必要因素：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，二者缺一不可。【解答】解：A、从地上的箱子里取一盒牛奶放到桌上，有力作用在物体上，物体在力的方向上通过了距离，所以做了功，故A不合题意；B、将牛奶盒送到嘴边喝光牛奶，有力作用在物体上，物体在力的方向上通过了距离，所以做了功，故B不合题意；C、将空牛奶盒扔向垃圾桶，在手与牛奶盒接触的这一段距离内，有力作用在物体上，物体在力的方向上通过了距离，所以做了功，故C不合题意；D、空牛奶盒离开手后准确落入垃圾桶，是由于惯性向前运动，不再受到人施加的力，所以人对物体不做功，故D符合题意。故选：D。5．（2023春•如皋市期中）把常用的按钮式圆珠笔笔尖朝上，用力按下后放手，它会弹起很高。把它拆开后发现，它能弹起的原因是内部装有一根弹簧，如图甲所示。小强仔细观察后发现，圆珠笔弹起的过程可以分为“A：按下后放手”到“B：弹簧弹簧恢复原长”再到“C：向上运动到达最高点”，如图乙所示。下列说法正确的是（）A．A→B，圆珠笔的速度不断增加，在B时速度最大 B．B→C，弹簧对圆珠笔仍有力的作用 C．在A状态时弹簧的弹力最大 D．在B状态时，外力消失，圆珠笔将静止不动【答案】C【分析】物体由于运动而具有的能叫动能，物体由于被举高而具有的能叫重力势能，物体由于发生弹性形变而具有的势能叫弹性势能。根据牛顿第一定律分析。【解答】解：AC、将弹簧圆珠笔的盖钮按到桌面上，此时圆珠笔具有弹性势能，圆珠笔在A点时，弹簧的形变程度最大，弹性势能最大；“A→B”阶段，弹簧的弹性形变程度变小，弹性势能变小，松手后弹性势能转化为圆珠笔的动能，开始时弹力大于重力，圆珠笔向上做加速运动，当弹力等于重力时，圆珠笔的速度最大；当圆珠笔恢复原长时，圆珠笔向上做减速运动，所以在B时速度不是最大的，故A错误、C正确；B、圆珠笔在“B→C”阶段，弹簧恢复了原长，不具有弹力，对圆珠笔没有力的作用，故B错误；D、在B状态时，圆珠笔是向上运动的，外力消失，根据牛顿第一定律可知，圆珠笔将做匀速直线运动，故D错误。故选：C。6．（2023•建昌县模拟）如图所示是弹性小球落地并反弹的频闪照片，其中甲、丙两位置距离水平地面等高，乙位置为小球弹跳的最高点，关于该过程，下列说法正确的是（）A．小球在甲位置时的机械能大于丙位置时的机械能 B．小球在甲位置时的重力势能小于丙位置时的重力势能 C．小球在甲位置时速度大小等于丙位置时速度大小 D．小球从甲位置到乙位置过程中，重力势能全部转化为动能【答案】A【分析】（1）机械能包括物体的动能和势能，小球弹跳的高度会越来越低隐含的信息是机械能逐渐减小；（2）动能大小的影响因素：质量、速度；质量越大，速度越大，动能越大；（3）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度；质量越大，高度越高，重力势能越大。【解答】解：A．由图可知，小球弹跳的高度会越来越低，说明小球的机械能逐渐减小，所以小球在甲位置时的机械能大于丙位置时的机械能，故A正确；B．小球在甲位置和丙位置时的高度相等，所以小球在甲位置时的重力势能等于丙位置时的重力势能，故B错误；C．由AB知，小球在甲位置时的机械能大于丙位置时的机械能，小球在甲位置时的重力势能等于丙位置时的重力势能，所以小球在甲位置时的动能大于丙位置时的动能，根据动能的影响因素可知，小球在甲位置时速度大于丙位置时速度，故C错误；D．小球从甲位置到乙位置过程中，动能转化为重力势能，故D错误。故选：A。7．（2023•官渡区一模）垫球是排球运动中的一项基本功，如图为垫球镜头。下列分析正确的是（）A．排球离开手后向上运动，手对排球不做功 B．击打排球的力越大，排球离手后的惯性越大 C．排球上升到最高点时受力平衡 D．排球向上运动过程中，若所受外力都消失，它将静止【答案】A【分析】（1）从做功的两个必要因素分析，分析排球在上升过程中，小阳是否对排球施加力，从而判断小阳对排球是否做功；（2）惯性是物体本身的一种基本属性，惯性大小只与物体的质量有关，质量越大，惯性越大；（3）分析排球上升到最高点时受力情况，确定是否受力平衡；（4）根据牛顿第一定律可知：一切物体在不受力的作用时，保持静止或匀速直线运动状态。【解答】解：A、排球在上升过程中，手不再给排球施加力，手对排球不做功，故A正确；B、排球离手后的惯性不变，故B错误；C、排球上升到最高点时只受重力作用，受力不平衡，故C错误；D、排球向上运动过程中，若一切外力都消失，它将保持原来速度做匀速直线运动，故D错误。故选：A。8．（2023•越秀区校级模拟）在冰壶项目中，若比赛用的冰壶其质量为19kg，冰壶底面积为0.02m2，比赛场地面积为190m2，g＝10N/kg。某次投掷时运动员用20N的水平力将冰壶从水平冰道的A点推至B点后放手，离手后冰壶继续滑行至C点停止，如图所示。以下说法正确的是（）A．冰壶的重力为19kg B．冰壶对水平冰道的压强为9500Pa C．AC段运动员对冰壶做的功为800J D．AB段冰道对冰壶的支持力有做功【答案】B【分析】（1）根据G＝mg得出冰壶的重力；（2）根据p＝＝得出冰壶对水平冰道的压强；（3）力学里所说的功包括两个必要因素：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。据此分析做功过程，并根据W＝Fs得出这次投掷过程中运动员对冰壶做的功；（4）支持力与物体运动方向一直垂直，因此支持力没有做功。【解答】解：A．冰壶的质量为19kg，其重力为G＝mg＝19kg×10N/kg＝190N，故A错误；B．冰壶对水平冰道的压强p＝＝＝＝9500Pa，故B正确；C．离手后冰壶继续滑行的过程中，运动员对冰壶的水平力不存在，没有对冰壶做功；故这次投掷过程中运动员对冰壶做的功W＝Fs＝20N×2.4m＝48J，故C错误；D．支持力与物体运动方向一直垂直，冰壶没有在支持力的方向上通过距离，因此支持力没有做功，故D错误。故选：B。9．（2023•澄城县一模）如图，用大小相等的拉力F，分别沿竖直方向和水平方向拉物体，物体的运动方向始终和拉力方向保持一致。已知运动时间tab＞tcd，运动距离sab＝scd，比较（a）（b）两种情况下拉力所做的功和功率（）A．ab段做的功较多 B．ab段和cd段做的功一样多 C．ab段功率较大 D．ab段和cd段功率一样大【答案】B【分析】（1）力F大小相等，且运动距离sab＝scd，根据W＝Fs可知ab段和cd段做的功的大小关系；（2）已知运动时间tab＞tcd，且已知ab段和cd段做的功的大小关系，根据P＝可知ab段、cd段的功率大小关系。【解答】解：AB、力F大小相等，且运动距离sab＝scd，根据W＝Fs可知ab段和cd段做的功一样多，故A错误、B正确；CD、已知运动时间tab＞tcd，且ab段和cd段做的功一样多，根据P＝可知ab段功率较小，cd段功率较大，故CD错误。故选B。10．（2023•荔湾区一模）如图，一个强磁铁在铜管内沿竖直方向匀速下落（与铜管无接触且忽略空气阻力）。在此过程中，能正确描述强磁铁物理量变化的是（）A． B． C． D．【答案】D【分析】（1）机械能是动能和势能的统称；动能大小的影响因素：质量、速度，质量越大，速度越大，动能越大；重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度，质量越大，高度越高，重力势能越大；（2）匀速运动的物体运动路程与运动时间成正比；据此分析图像得出结论。【解答】解：一个强磁铁在铜管内沿竖直方向匀速下落，质量不变，速度不变，动能不变；高度下降，重力势能变小，且减小量与下落高度成正比，与下落时间成正比；A、机械能等于动能和重力势能的总和，机械能随离地高度的减小而减小，而图中表示机械能不变，故A错误；B、质量一定时，重力势能与离地高度成正比，而图中表示重力势能与离地高度成正比，故B错误；C、物体做匀速直线运动，运动路程与运动时间成正比，而图中表示物体静止，故C错误；D、物体匀速下落，重力势能与运动时间成反比，故D正确。故选：D。11．（2023•武进区校级模拟）为提高学生体质，很多城市把跳绳列入了初中体育学业水平测试项目。某初三学生1min完成了180次跳绳，以下相关估测不符合实际的是（）A．学生质量可能是50kg B．每次跳起的高度约5cm C．学生1min做功约5000J D．学生做功的功率约为35W【答案】D【分析】（1）大多数初三学生的质量约为50kg；（2）跳绳每次起跳的高度约为5cm；（3）根据W＝Gh＝mgh算出学生1min跳绳做的功，由P＝算出学生做功的功率。【解答】解：A、大多数初三学生的质量约为50kg，故A符合实际；B、跳绳每次起跳的高度约为5cm，故B符合实际；CD、学生1min跳绳180次，做的功约为：W＝Gh＝mgh＝50kg×10N/kg×5×10﹣2m×180＝4500J，5000J与4500J相差不大，故C符合实际；学生做功的功率为：P＝＝＝75W，35W与75相差较大，故D不符合实际。故选：D。12．（2022秋•金安区校级月考）工人用甲、乙两台抽水机抽水，两台抽水机的功率之比P甲：P乙＝4：3，则（）A．乙抽水机做功更快 B．甲抽水机机械效率更高 C．相同时间甲、乙抽水机做功之比为3：4 D．做功相同甲、乙抽水机用的时间之比为3：4【答案】D【分析】（1）物理学中，用功率来表示物体做功的快慢；（2）机械效率是有用功与总功的比值，与功率没有关系；（3）利用公式P＝及其变形公式进行求解。【解答】解：A、两台抽水机的功率之比P甲：P乙＝4：3，说明甲的功率大于乙的功率，说明甲抽水机做功更快，故A错误；B、机械效率是有用功与总功的比值，与功率没有关系，故B错误；C、相同时间甲、乙抽水机做功之比为：＝＝＝，故C错误；D、做功相同甲、乙抽水机用的时间之比为：＝＝＝。故选：D。13．（2023•惠山区校级二模）在探究“动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让质量相同的铁球从斜面的不同高度由静止释放，撞击同一木块，能将木块撞出一段距离，如图所示，下列说法正确的是（）A．该实验的目的是探究铁球在水平面上滚动时动能的大小与高度的关系 B．木块被撞击后滑行距离不同，但滑行时所受摩擦力相同 C．该实验中研究的动能是指木块的动能 D．用小车代替木块更便于得到实验结论【答案】B【分析】（1）该实验中研究的动能是铁球的动能实验过程要采用控制变量法，当研究动能大小与质量的关系时，要让铁球沿斜面的同一高度下落，这样保证下落速度相同；当研究动能大小与速度的关系时，应选择同一铁球，这样可以保证铁球的质量相同；（2）影响摩擦力的因素：压力和接触面的粗糙程度；（3）滚动摩擦小于滑动摩擦。【解答】解：A、实验中，让质量相同的铁球从斜面的不同高度由静止释放，使小球到达斜面底端的速度不同，是探究铁球动能的大小与速度的关系，故A错误；B、木块被撞击后滑行距离不同，但木块对水平面的压力和接触面的粗糙程度都相同，木块对滑行时所受摩擦力相同，故B正确；C、该实验中研究的动能是铁球的动能，故C错误；D、小车与接触面的摩擦属于滚动摩擦力，摩擦力较小，不容易停下来，不便于得到实验结论，故D错误。故选：B。14．（2022•沈河区校级开学）以下是初中生小雨同学对部分生活事例的解析，其中合理的是（）A．在家里客厅看电视，电视机里的声音传到耳朵需要时间约为1s B．站在水平放置的体重秤上时对秤的压力约为500N C．乘坐公交车时所戴口罩的质量约为2kg D．沿楼梯登上住宅楼5楼，克服自身重力做功约为6×104J【答案】B【分析】首先对题目中涉及的物理量有个初步的了解，对于选项中的单位，可根据需要进行相应的换算或转换，排除与生活实际相差较远的选项，找出符合生活实际的答案。【解答】解：A、声音在空气中的传播速度是v＝340m/s，则电视机到耳朵距离s＝vt＝340m/s×1s＝340m，故A错误；B、初中生小雨同学的体重大约50kg，则对秤的压力：F＝G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N，故B正确；C、一个普通外科口罩的质量约为5g，故C错误；D、沿楼梯登上教学楼5楼，克服自身重力做功约为W＝Gh＝500N×3m×4＝6000J，故D错误。故选：B。15．（2023•广陵区一模）如图所示，压在杯底的乒乓球，上浮时会弹离水面，下列说法正确的是（）A．乒乓球自1至3的过程中，受到的浮力始终不变 B．乒乓球自1至4的过程中，水对杯底的压强先不变后增大 C．乒乓球能弹离水面后上升，获得的能量源自水的重力势能 D．乒乓球自1至4的过程中，乒乓球的动能不断增大【答案】C【分析】（1）乒乓球在上浮过程中，分两个过程：一是全浸入水中的上升过程，二是露出水面到脱离水面；分析两个过程排开水的体积变化，利用阿基米德原理F浮＝ρ水V排g得出受到的浮力变化；（2）乒乓球在上浮过程中，分两个过程：一是全浸入水中的上升过程，二是露出水面到脱离水面；分析两个过程水的深度变化，利用液体压强公式p＝ρgh得出水对杯底的压强变化；（3）乒乓球脱离水面下降，水的重力势能转化为动能，再对乒乓球做功；（4）分析乒乓球自1至4过程中的受力情况，根据力与运动的关系判断其运动状态，然后根据动能的影响因素分析其动能变化。【解答】解：A、乒乓球在自1至3的上浮过程中，先是全浸入水中的上升过程，此过程排开水的体积不变，由F浮＝ρ水V排g可知受到的浮力不变；然后是露出水面到脱离水面，此过程排开水的体积变小，由F浮＝ρ水V排g可知受到的浮力变小；所以乒乓球在上浮过程中，受到的浮力先不变、后变小，故A错误；B、乒乓球自1至4的过程中，先是全浸入水中的上升过程，此过程排开水的体积不变，水的深度不变，由p＝ρgh可知水对杯底的压强不变；然后是露出水面到脱离水面，此过程排开水的体积变小，水的深度变小，由p＝ρgh可知水对杯底的压强变小；所以乒乓球在上浮过程中，水对杯底的压强先不变、后变小，故B错误；C、乒乓球弹离水面，水位下降，水的重力势能转化为动能，再对乒乓球做功，因此乒乓球弹离水面后上升，获得的能量源自水的重力势能，故C正确；D、乒乓球自1至2的过程中，浮力大于重力，做加速运动，动能不断增大；乒乓球自3至4的过程中，受到重力和空气阻力的作用，合力方向向下，做减速运动，动能不断减小，故D错误。故选：C。16．（2023•泰安模拟）如图所示，质量一定的木块放在粗糙程度不同的水平桌面上，AB＝BC，木块在水平恒力F作用下从静止开始从A运动到C，AB过程中加速运动，BC过程中匀速运动，下列说法中正确的是（）A．木块在AB段所受的摩擦力等于在BC段所受的摩擦力 B．水平拉力F在AB段做的功大于在BC段做的功 C．木块在AB段与桌面有摩擦，它的机械能逐渐减小 D．水平拉力F在AB段的功率小于在BC段的功率【答案】D【分析】A、木块在AB段做加速运动，木块受力不平衡，则木块受到的摩擦力小于水平拉力的大小；木块在BC段做匀速运动，此时木块受力平衡，则木块受到的摩擦力大小等于水平拉力的大小，由此可得出结论；B、木块在AB段和BC段运动的距离相等，拉力F是恒力，根据W＝Fs可知做功的大小关系；C、木块在AB段做加速运动，木块的动能增加，木块的势能不变，机械能等于动能与势能之和，由此可得出结论；D、木块在AB段做加速运动，在BC段做匀速运动，整个过程中速度的变化是连续的（即在BC段木块是以到达B点时的速度做匀速运动），则木块在AB段的平均速度小于BC段的速度，根据功率公式P＝＝＝Fv可比较功率的大小关系。【解答】解：A、木块在AB段做加速运动，木块受力不平衡，则木块受到的摩擦力小于水平拉力的大小，即fAB＜F；木块在BC段做匀速运动，此时木块受力平衡，则木块受到的摩擦力大小等于水平拉力的大小，即fBC＝F；因水平拉力F大小不变，所以木块在AB段受到的摩擦力小于木块在BC段的摩擦力，故A错误；B、木块在AB段和BC段运动的距离相等，拉力F是恒力，则根据W＝Fs可知，水平拉力F在AB段做的功等于在BC段做的功，故B错误；C、木块在AB段做加速运动，则木块的动能增大；木块的高度不变，质量不变，则木块的势能不变；因机械能等于动能与势能之和，所以木块在AB段的机械能逐渐增大，故C错误；D、由题知，木块在AB段做加速运动，在BC段做匀速运动，整个过程中速度的变化是连续的（即在BC段木块是以到达B点时的速度做匀速运动），所以木块在AB段的平均速度小于BC段的速度；拉力F是恒力，则根据公式P＝＝＝Fv可知，水平拉力在AB段的功率小于在BC段的功率，故D正确。故选：D。第Ⅱ卷非选择题二、填空题（本题共6小题，每空1分，共12分）17．（2023•烈山区一模）如图所示是投篮过程中篮球运动的轨迹示意图（空气阻力不能忽略），其中A、B两点距离地面等高，则篮球在A点时的动能E1和B点时的动能E2的大小关系是E1＞E2（选填“＞”“＝”或“＜”）。【答案】＞【分析】动能的大小与质量、速度有关；重力势能的大小与质量、高度有关；机械能为动能、势能的和。【解答】解：篮球运动过程中，由于受到空气阻力的作用，一部分机械能增转化为内能，使得篮球的机械能逐渐减小，所以A点的机械能大于B点的机械能；由于A、B等高，篮球的质量不变，所以A、B点篮球的重力势能相同，则A点的动能大于B点的动能，即E1＞E2。故答案为：＞。18．（2023•山阳区一模）在测量钩码所受的重力时，小吴用弹簧测力计从图甲所示位置开始竖直向上缓缓提升，弹簧测力计的示数F与弹簧测力计上升高度h之间的关系如图乙所示。则钩码的重力大小为4.5N；弹簧测力计从开始上升到高度为16cm时，弹簧测力计对钩码所做的功是0.45J。【答案】4.5；0.45【分析】（1）当缓缓提钩码离开桌面后测力计的示数不再变化，此时示数即为钩码所受重力大小；（2）当缓缓提钩码离开桌面后，拉力才对钩码做功，根据拉力的大小和钩码移动的距离，利用W＝Fs求出拉力做的功。【解答】解：（1）用测力计从图甲所示位置开始竖直向上缓缓提升，钩码离开桌面后测力计的示数不再变化，此时示数即为钩码所受重力大小；根据图乙可知，钩码所受的重力为4.5N；（2）当缓缓提升钩码离开桌面后，弹簧测力计的示数为4.5N，钩码通过的距离s＝16cm﹣6cm＝10cm＝0.1m，弹簧测力计对钩码所做的功：W＝Fs＝4.5N×0.1m＝0.45J。故答案为：4.5；0.45。19．（2023•上饶模拟）如图所示，甲运动员比乙运动员高，若他们举起相同质量的杠铃所用的时间相等，则甲运动员做的功多，甲运动员的功率大。【答案】甲；甲。【分析】做功的两个必要因素：作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离；判断在竖直方向上对物体做功的多少时，可以根据W＝Gh＝mgh来分析；判断做功的功率大小时，可利用公式来比较。【解答】解：两人举起的杠铃质量相同，由G＝mg可知两杠铃的重力相同；甲运动员比乙运动员高，所以将杠铃举起的高度h甲＞h乙，根据公式W＝Gh可知甲举起杠铃做的功比乙多；两人举起杠铃所用的时间相同，且W甲＞W乙，由公式可知甲做功的功率大。故答案为：甲；甲。20．（2023•信州区校级一模）如图为大学教授课堂演示情景，教授将一个摆球从下巴处放手，结果摆球摆回时并没有砸到他的下巴，这是因为摆球在摆动过程中部分的机械能因为和空气摩擦转化为内能而导致摆球的机械能减少，这一过程符合（选填“符合”或“不符合”）能量的转化和守恒定律，若小球摆回来到达最高点时外力全部消失，摆球将静止。【答案】符合；静止。【分析】（1）球摆动过程中，由于空气摩擦，机械能转化为内能；任何能量的转化都符合能量的转化和守恒定律；（2）根据牛顿第一定律可知，当物体不受任何外力时，将保持静止状态或匀速直线运动状态；【解答】解：（1）摆球在摆动过程中部分的机械能因为和空气摩擦转化为内能而导致摆球的机械能减少，这一过程同样符合能量的转化和守恒定律，即能的总量保持不变；（2）摆球摆动到最高点时，摆球的速度为零，如果外力全部消失，由牛顿第一定律可知摆球将静止。故答案为：符合；静止。21．（2023•顺庆区二模）如图，利用斜面将一个重500N的物体（大小可忽略）匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F＝300N，拉动的距离s＝4m，物体提升的高度h＝2m。此过程中拉力做的功是1200J，物体受到的摩擦力为50N。【答案】1200；50。【分析】（1）知道拉力的大小和斜面的长度，根据公式W＝Fs可求拉力所做的总功；（2）已知物体的重力和提升的高度，根据公式W＝Gh可求所做的有用功；用总功减去有用功得出克服摩擦力做的额外功，根据W额＝fs求出物体所受斜面的摩擦力。【解答】解：（1）拉力所做的总功：W总＝Fs＝300N×4m＝1200J，（2）所做的有用功：W有用＝Gh＝500N×2m＝1000J；克服摩擦力做的额外功：W额＝W总﹣W有＝1200J﹣1000J＝200J，由W额＝fs得，物体所受斜面的摩擦力：f＝＝＝50N。故答案为：1200；50。22．（2021秋•绵阳月考）如图所示，某高度为10cm、横截面积为200cm2的长方体木块漂浮在盛水的杯内，物体浸在水中部分的高度是5cm，此时杯内水深为12cm，杯子高为14cm，横截面积为400cm2，物体的密度是0.5g/cm3；现用竖直向下的大小为10N的力F将物体按入水中直到水底，从物体刚好浸没开始到物体接触杯底的过程中，力F做了0.4J的功。【答案】见试题解答内容【分析】已知长方体木块漂浮，利用F浮＝G列出等式可求得物体的密度；对物体进行受力分析，求出F的大小，由于物体缓慢运动，所以可以认为是匀速运动，再求出物体在水中移动的距离，根据公式W＝FS可求外力做的功。【解答】解：已知长方体木块漂浮，则F浮＝G，根据F浮＝ρ液gV排，G＝mg，m＝ρV可得ρ水gV排＝ρ物gV，代入数据可得ρ物＝＝＝0.5g/cm3＝0.5×103kg/m3；木块从漂浮到完全浸没，水面升高：Δh＝＝＝0.025m，水面的高度为：0.12m+0.025m＝0.145m＞0.14m，水溢出，所以水的高度为0.14m，从物体刚好浸没开始到物体接触杯底的过程中，力F＝ρ水gSL﹣ρ木gSL＝（ρ水﹣ρ木）gSL＝（1.0×103kg/m3﹣0.5×103kg/m3）×10N/kg×200×10﹣4m2×0.1m＝10N，从物体刚好浸没开始到物体接触杯底的过程中，力F做的功：W＝Fs＝10N×（0.14m﹣0.1m）＝0.4J。故答案为：0.5；0.4。三．实验题（本题共3小题，每空1分，共19分）23．（2023•宿迁一模）利用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度θ的位置，然后都由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，将与静止在水平面上的木块C发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止。图中的摆长L都相同，01＜θ2，球A、B的质量分别为mA、mB（mA＜mB）。（1）如图甲、乙所示，同时释放A、B，观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置。这表明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球的质量无关。实验中探究的是小球（填“小球”或“木块”）的动能大小。（2）如图甲、乙所示，观察到B球能将木块C撞得更远，由此可得出结论：速度相同时，物体质量越大，动能越大。（3）图乙中小球B到达竖直位置时的速度小于（填“大于”、“小于”或“等于”）图丙中小球B到达竖直位置时的速度。（4）有同学在探究“动能大小与质量的关系”时将实验装置改进成如图丁所示，利用质量不同的铁球将弹簧压缩相同程度静止释放，撞击同一木块。该实验方案是否可行？答：不可行，理由是：木块最终移动距离相同。【答案】（1）质量；小球；（2）速度相同时，物体质量越大，动能越大；（3）小于；（4）不可行；木块最终移动距离相同。【分析】（1）比较甲、乙两图的速度和质量的关系便可得出结论；（2）木块被撞出得远，说明小球的动能大，根据动能大小和质量大小比较，得出动能和质量的关系；（3）比较乙、丙两图速度的大小，根据小球被撞得距离比较出动能的大小，从而得出结论；（4）结合控制变量法的要求，看是否合理的控制了相关变量，并改变了要研究的变量，这样才能知道是否符合实验要求。【解答】解：（1）甲、乙两图中，小球的质量不同，由题意知，摆角相同，小球同时到达竖直位置，说明小球的速度大小与小球的质量无关；（2）mA＜mB，两球的速度相同，B球能将木块C撞得更远，说明B球的动能更大，因此可得速度相同时，物体质量越大，动能越大；（3）乙、丙两图，小球的质量相同，θ1＜θ2，所以丙图小球的速度更大；图丙中木块C滑行得更远些，说明质量相同时，物体的速度越大，动能越大；（4）观察图丁的装置可知，若用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击同一木块，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，故弹簧势能相同，转化出的动能相同，因此，木块最终移动的距离相同，这样是不能完成实验目的。故答案为：（1）质量；小球；（2）速度相同时，物体质量越大，动能越大；（3）小于；（4）不可行；木块最终移动距离相同。24．（2023•浦北县校级模拟）在探究物体的动能大小跟哪些因素有关的实验中，同学们设计了如图实验。实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平方向向右运动直至停止，其中h2＞h1（不考虑空气阻力）。（1）实验中是通过观察木块移动的距离来判断钢球（选填“钢球”或“木块”）的动能大小；用来研究超速安全隐患时，我们应选择甲、乙两图所示实验来进行比较；（2）实验中钢球碰撞木块后继续向前运动一段距离，则开始时钢球的重力势能＞木块克服摩擦力所做的功（选填“＞”“＜”或“＝”）；（3）若完成了图乙操作后，在做图丙所示的实验时，木块滑出了水平木板，如果仅对丙图所示的实验进行改进，下列措施中可行的是D（填写序号）；A.换质量更大的木块B.降低钢球开始的高度C.换质量大于2m的钢球D.换质量小于m的钢球（4）小明在实际操作的过程中，发现钢球从斜面上滚下时，运动的方向难控制，有时撞不到木块，有时撞歪了，请你为小明提供一种改进的实验方案：将斜面换成斜槽。（5）小明还利用丁图来研究动能和势能相互转化，图中两个相同的光滑弧形槽，一个为凸形，一个为凹形，A、B两个相同的钢球分别进入两弧形槽的速度都为v，运动到槽的末端速度也都为v，A小球通过凸形槽的时间为t1，B小球通过凹形槽的时间t2，则时间较长的是t1（选填“t1”或“t2”）。【答案】（1）木块移动的距离；钢球；甲、乙；（2）＞；（3）D；（4）将斜面换成斜槽；（5）t1【分析】（1）（3）小球动能的大小是通过小球对外做功的多少来体现，实验中通过观察木块被小球推开的距离反映做功的多少，用到了转换法；动能大小的影响因素：质量和速度。质量一定时，速度越大，动能越大；速度一定时，质量越大，动能越大；（2）钢球碰撞后继续运动，钢球的一部分动能转化为木块的动能，木块运动过程中，动能转化为内能；（4）小球撞击木块后，小球偏离了原来的轨道，说明球在撞击木块时偏离了方向，要让球滑下时方向不偏可以让球在凹形槽中运动；（5）没有能量损失时，动能与势能是相互转化的，在转化过程中机械能守恒。【解答】解：（1）物体动能的大小无法直接测量，所以通过小球对木块做功的多少来体现小球动能的多少，即通过木块被推动的距离来判断小球动能的大小，所用方法为转换法；超速是指汽车的质量一定，速度越大，动能越大，所以应选择质量相等、速度不同的小球进行实验，据此可知应甲、乙两图进行比较；（2）钢球滚下时，钢球的重力势能转化为钢球的动能，钢球碰撞后继续运动，钢球的一部分动能转化为木块的动能，木块运动过程中，动能转化为内能，所以钢球的动能大于木块克服摩擦力所做的功，钢球的动能是由钢球的重力势能转化而来的，故大于木块的动能；（3）若完成了图乙操作后，在做图丙所示的实验时，木块滑出了水平木板，说明钢球的动能太大，此时不能改变钢球的速度，所以可以适当降低钢球的质量，故选D；（4）小球撞击木块后，小球偏离了原来的轨道，说明小球在撞击木块时偏离了原来的运动方向，要让小球不偏离原来的轨道，可以让小球在凹形槽中运动；（5）在凸形滑道运动的物体，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；在凹形滑道运动的物体，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，动能再全部转化为重力势能，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t＝可知，通过A滑道用的时间t1大于通过B滑道用的时间为t2。故答案为：（1）木块移动的距离；钢球；甲、乙；（2）＞；（3）D；（4）将斜面换成斜槽；（5）t1。25．（2023•武进区校级模拟）在探究“重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，已知重物A、B、C的底面积相同，质量关系为：mA＝mB＜mC。三个完全相同的木桩和三个从不同高度处释放时的重物位置如图甲所示，木桩被打击后陷入沙中的情形如图乙所示，重物B、C将木桩打入沙中的深度相同。（1）让重物自由下落打击在木桩上，通过观察木桩陷入沙中的深度判断重物（选填“重物”“木桩”）的重力势能大小，这种研究方法是转换法（选填“控制变量法”或“转换法”）。（2）比较A、B两个重物将木桩打入沙中的深度，可判断重力势能的大小和高度的关系，得出的结论是：在质量一定时，物体的高度越高，重力势能越大。（3）结合（2）中的实验结论，通过比较B和C两个重物将木桩打入沙中的深度，我们能（选填“能”或“不能”）得出物体的重力势能与其质量有关的结论。【答案】（1）重物；转换法；（2）A、B；质量；高；（3）能。【分析】（1）实验研究的是重物的重力势能大小；（2）重力势能的大小与物体的高度和质量有关，观察图象中的相同点和不同点，根据控制变量法得出结论；（3）根据图象分析B、C的相同点和不同点，利用控制变量法分析。【解答】解：（1）让重物自由下落打击在木桩上，通过观察木桩陷入沙中的深度判断重物的重力势能大小，运用了转换法；（2）由图可知：A、B的质量是相同的，物块B的高度大于A的高度，B撞击木桩的深度大于A撞击木桩的深度，所以结论为：物体的质量一定时，物体的高度越大，具有的重力势能就越大；（3）木桩陷入沙中的深度相同，则重力势能是相同的，B和C的质量不同，所以能得出结论。故答案为：（1）重物；转换法；（2）A、B；质量；高；（3）能。四．计算与解答题（本题共5小题，共37分）26．（2023•商河县一模）我国生产的无人机世界领先，应用领域广泛。图甲为某型号无人机，它的铭牌如表所示。【型号】YU﹣2【动力】电动【质量】1100g【最大上升速度】4m/s（1）无人机在空中悬停时受到的升力是多大？（g取10N/kg）（2）无人机以最大速度匀速上升100m，空气阻力忽略不计，升力对无人机做功的功率是多大？（3）某次飞行时，无人机的飞行路线如图乙所示，无人机先从A点匀速上升到B点，后水平匀速飞行到C点，从A到C的过程中，无人机受到的竖直升力对无人机所做的功是多少？【答案】（1）无人机在空中悬停时受到的升力是11N；（2）空气阻力忽略不计，升力对无人机做功的功率是44W；（3）无人机受到的竖直升力对无人机所做的功是3300J。【分析】（1）悬停是静止状态，无人机受到升力与重力相平衡，两者具有等值的特点；（2）无人机以匀速上升时，升力与重力是一对平衡力，两者具有等值的特点，再根据P＝Fv，可求得无人机以最大速度匀速上升时升力做功的功率；（3）升力的方向为竖直向上，故水平匀速飞行到C点过程中，升力和运动方向垂直，升力不做功，根据W＝FhAB得出从A到C的过程中，无人机受到的竖直升力对无人机所做的功。【解答】解：（1）当无人机在空中悬停时，处于平衡状态，升力F＝G＝mg＝1100×10﹣3kg×10N/kg＝11N；（2）当无人机以最大速度匀速上升时，由于空气阻力忽略不计，所以，升力F＝G＝4N，升力对无人机做功的功率为P＝Fv＝11N×4m/s＝44W；（3）升力的方向为竖直向上，故水平匀速飞行到C点过程中，升力和运动方向垂直，升力不做功，故从A到C的过程中，无人机受到的竖直升力对无人机所做的功W＝FhAB＝11N×300m＝3300J。答：（1）无人机在空中悬停时受到的升力是11N；（2）空气阻力忽略不计，升力对无人机做功的功率是44W；（3）无人机受到的竖直升力对无人机所做的功是3300J。27．（2023•南宁二模）太阳能是理想清洁能源之一，一辆太阳能玩具小车在3N的牵引力作用下匀速行驶了20m，用时40s。求：（1）玩具小车行驶的速度；（2）玩具小车牵引力所做的功；（3）玩具小车牵引力做功的功率。【答案】（1）玩具小车行驶的速度是0.5m/s；（2）玩具小车牵引力所做的功60J；（3）玩具小车牵引力做功的功率是1.5W。【分析】（1）利用速度计算公式求得玩具小车行驶的速度；（2）利用W＝Fs求得玩具小车牵引力所做的功；（3）利用P＝求得玩具小车牵引力做功的功率。【解答】解：（1）玩具小车行驶的速度为v＝＝0.5m/s；（2）玩具小车牵引力所做的功为W＝Fs＝3N×20m＝60J；（3）玩具小车牵引力做功的功率为P＝。答：（1）玩具小车行驶的速度是0.5m/s；（2）玩具小车牵引力所做的功60J；（3）玩具小车牵引力做功的功率是1.5W。28．（2023•岱岳区一模）某次跳伞训练中，体重为500N的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下，其速度与时间的关系如图所示，经15s下落210m后，开始做匀速直线运动直至最终落地，整个过程用时30s，若运动员双脚与地面的接触面积为500cm2，若不计降落伞的重力，求在这个过程中：（1）运动员站在地面上时对地面的压强；（2）运动员整个下落过程的平均速度；（3）匀速下降时运动员所受重力做功的功率。【答案】（1）运动员站在地面上时对地面的压强为1×104Pa；（2）运动员整个下落过程的平均速度为10m/s；（3）匀速下降时运动员所受重力做功的功率为3×103W。【分析】（1）运动员站在水平地面上时对地面的压力大小等于运动员的重力，根据p＝求运动员站在地面上时对地面的压强；（2）根据图像中速度的变化情况，分析运动员的运动状态，然后求出匀速运动时通过的路程，最后求出总路程，再根据速度公式求运动员下落的平均速度；（2）已知匀速下降时的速度，利用P＝＝＝Gv可求得重力做功的功率。【解答】解：（1）运动员站在水平地面上时对地面的压力：F压＝G＝500N，运动员站在地面上时对地面的压强：p＝＝＝1×104Pa；（2）由题可知，运动员在0～15s下落的路程为s前＝210m，由图像可知，15s后运动员以6m/s的速度做匀速直线运动，则运动员在15～30s通过的路程为s后＝vt后＝6m/s×（30s﹣15s）＝90m，运动员通过的总路程为：s＝s前+s后＝210m+90m＝300m，整个过程用时30s，则整个过程中运动员下落的平均速度：v平均＝＝＝10m/s；（2）运动员匀速下降时的速度v＝6m/s，则匀速下降时重力做功的功率：P＝＝＝Gv＝500N×6m/s＝3×103W。答：（1）运动员站在地面上时对地面的压强为1×104Pa；（2）运动员整个下落过程的平均速度为10m/s；（3）匀速下降时运动员所受重力做功的功率为3×103W。29．（2021秋•六盘水期末）阅读下列材料，回答问题。2021年4月21日，印度尼西亚“南伽拉”402号潜艇在巴厘岛附近海域训练。由于潜艇老旧，艇身破裂沉入海底，应印度尼西亚请求，我国派出“深海勇士号”和“探索二号”船协同作业，成功回收了重达700kg的救生筏。对于这些打捞上来的物品，我国科学家们迅速地进行清洗、整理，对于相关勘查数据、水下图片、视频以及打