专题13 功和机械能（测试）（解析版）

第页专题13功和机械能（测试）（解析版）（时间60分钟，共100分）一、选择题（每小题3分，共39分）1.如图甲所示，小明用弹簧测力计拉木块，使它先后两次沿水平木板匀速滑动相同的距离，乙图是他两次拉动同一木块得到的距离随时间变化的图象。下列说法正确的是（）。A．木块第一次做功较少；B．木块第一次的动能较大；C．木块第二次做功较快 D．木块第二次受到的摩擦力较大【答案】B。【解析】D、由木块运动的s﹣t图象可知，两条图线都是过原点的倾斜直线，说明木块两次都是做匀速直线运动，因滑动摩擦力的大小只与接触面的粗糙程度和压力的大小有关，与速度无关，所以，木块两次受到的摩擦力大小相等，故D错误；A、因木块做匀速直线运动时，处于平衡状态，受到的拉力和摩擦力大小相等，所以，木块两次受到的拉力相等，由题意可知，两木块滑动相同的距离，由W＝Fs可知，两次拉力做的功相同，故A错误；B、如下图所示：通过相同的距离，第1次所用时间较短，根据v＝可知，第一次速度较大，物体的质量不变，因第一次速度较大，所以第一次木块的动能较大，故B正确。C、因第一次木块的速度较大，由P＝＝＝Fv可知，第一次拉力做功的功率较大，即第一次做功较快，故C错误。故选：B。2.如图是世警会运动比赛的一些项目，这些项目中力对物体做功情况的叙述正确的是（）。A．气步枪比赛中，子弹离开枪口以后，枪对子弹还在做功；B．拔河比赛中，两队僵持不动的时候，运动员对绳子做了功；C．卧推比赛中，运动员把杠铃向上推起的过程中，运动员对杠铃做了功；D．定向越野比赛中，运动员背着包袱在水平地面上做匀速直线运动，运动员对包袱做了功【答案】C。【解析】A、子弹离开枪口以后，依靠惯性向前运动，不再受到枪的作用力，故枪对子弹不再做功，故A错误；B、两队僵持不动的时候，绳子受到力的作用，但没有在这个力力的方向上通过距离，所以运动员对绳子没有做功，故B错误；C、运动员把杠铃向上推起的过程中，杠铃受到竖直向上的推力，也在这个力的方向上通过了距离，所以运动员对杠铃做了功，故C正确；D、运动员背着包袱在水平地面上做匀速直线运动，人对背包的力竖直向上，而背包的运动方向与这个力的方向垂直，所以运动员对包袱没有做功，故D错误。故选：C。3.如图所示，光滑斜面AB＞AC，沿斜面AB和AC分别将同一重物从它们的底部拉到顶部所用时间相同，所需拉力分别为F1和F2，所做的功的功率分别为PA和PB．则，（）。A．F1＜F2，P1＝P2 B．F1＜F2，P1＜P2 C．F1＞F2，P1＞P2 D．F1＞F2，P1＝P2【答案】A。【解析】（1）斜面光滑说明摩擦力为0，即使用光滑的斜面没有额外功，则拉力做的功等于克服物体重力做的功；把同一物体沿斜面BA和CA分别拉到顶端A时，G、h均相同，由W＝Gh可知两次做的功相同，即W1＝W2；（2）根据图示可知，LBA＞LCA，而W1＝W2，由W＝FL可知，FBA＜FCA，即F1＜F2；（3）根据P＝可知，时间相同，做的功相同，故P1＝P2；综上所述，BCD错误，A正确。故选：A。4.如图所示，一个重为600N的物体，通过滑轮组在25N拉力作用下匀速直线运动了2m。已知物体受到的滑动摩擦力为60N，这过程中，结果错误的是（）。A．绳子自由端移动了6m；B．拉力做了150J的功；C．滑轮组的额外功为120J； D．该滑轮组的机械效率为80%【答案】C。【解析】A、由图知，n＝3，拉力端移动距离：s＝3s物＝3×2m＝6m，故A正确；B、拉力做的功（总功）：W总＝Fs＝25N×6m＝150J，故B正确；C、拉力做的有用功：W有用＝fs物＝60N×2m＝120J，使用滑轮组做的额外功：W额＝W总﹣W有用＝150J﹣120J＝30J，故C错误；D、滑轮组的机械效率：η＝＝×100%＝80%，故D正确。故选：C。5.运动员在蹦床练习中，从最高点竖直落到蹦床上直至最低点的过程中（不计空气阻力），下列说法正确的是（）。A．在此过程中运动员的重力势能一直减小，动能一直增大；B．在此过程中，运动员的机械能先不变再减小；C．最高点时，运动员速度为0，受平衡力的作用；D．运动员刚要接触蹦床的瞬间动能达到最大，蹦床开始形变后，运动员动能开始减小【答案】B。【解析】A、蹦床运动员从空中加速下落到蹦床上，在蹦床上继续下落的过程中，运动员的动能先变大，然后不变，最后减小，重力势能一直减小，故A错误；B、不计空气阻力，运动员在接触蹦床前，机械能是守恒的，接触蹦床后，运动员的机械能会转化为蹦床的弹性势能，机械能会减小，故B正确；C、最高点时，运动员速度为0，但受到重力的作用，不是平衡力，故C错误；D、运动员刚要接触蹦床后，由于弹力小于重力，所以运动员的速度会变大，当弹力等于重力时，速度最大，然后弹力大于重力，速度会减小，故D错误。故选：B。6.体育运动中蕴含有丰富的物理知识，对下列运动涉及的物理知识理解或描述错误的是（）。A．张湘祥以176kg的成绩夺冠，从地面举起杠铃的过程中他对杠铃做的功约为3000J；B．体操运动员在手上涂防滑粉是为了减小摩擦；C．赛艇运动员划桨能使船前进，说明力的作用是相互的；D．弓箭离开弓后仍能继续向前飞行一段距离，是由于弓箭具有惯性【答案】B。【解析】A．从地面举起杠铃的过程中，杠铃上升的高度约为2m，他对杠铃做的功W＝Gh＝mgh＝176kg×10N/kg×2m＝3520J，约为3000J，故A正确；B．体操运动员在手上涂防滑粉，是在压力一定的情况下，增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力的，故B错误；C．赛艇运动员划桨时，船桨给水一个作用力，同时水给船桨一个力，能使船前进，说明了物体间力的作用是相互的，故C正确；D．弓箭离开弓后，由于弓箭具有惯性，会保持原来的运动状态不变，箭离能继续向前飞行一段距离，故D正确。故选：B。7.在探究“物体的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斜面上滚动时动能的大小与速度的关系；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．如果添加毛巾、棉布，利用上述实验器材还可以探究影响滑动摩擦力大小的因素；D．用小车代替木块更便于得到实验结论【答案】B。【解析】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，是探究铁球在水平面上滚动时动能的大小与速度的关系，不是斜面上动能与速度的关系，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、影响摩擦力的因素是压力和接触面的粗糙程度，如果添加毛巾、棉布，利用上述实验器材只可以探究接触面粗糙程度对滑动摩擦力大小的影响，不能探究压力对摩擦力的影响，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。8.如图所示，蹦床运动员正在比赛中，不计所有阻力。下列说法正确的是（）。A．下落过程中，只有动能和重力势能的转化；B．在运动员与蹦床接触后，只有运动员的动能转化成蹦床的弹性势能；C．在运动员与蹦床刚接触后到最低点之间某位置，运动员具有的动能最大；D．运动员运动到最低点时，蹦床的弹性势能小于最初运动员的机械能【答案】C。【解析】A、不计空气阻力，运动员与蹦床接触后，动能和重力势能还会转化为弹性势能，故A错误；B、在运动员与蹦床接触后，床面发生弹性形变，当运动员的速度减小时，高度也减小，蹦床的弹性形变增大，所以此过程中运动员的动能和重力势能会转化成蹦床的弹性势能，故B错误；C、运动员的质量不变，在运动员与蹦床刚接触后，由于蹦床的弹性形变较小，则运动员受到的弹力较小，弹力小于重力，运动员依然做加速运动；当弹力等于重力时，速度达到最大，运动员具有的动能最大；此后弹力继续增大，弹力大于运动员的重力，运动员做减速运动，动能逐渐减小；由此可知，在运动员与蹦床刚接触后到最低点之间某位置时，运动员具有的动能最大，故C正确；D、运动员运动到最低点时，高度和速度均为零，则运动员的机械能为零；不计所有阻力，运动员和蹦床组成的整体机械能守恒，即到最低点时运动员的机械能全部转化为蹦床的弹性势能，所以运动员到最低点时蹦床的弹性势能等于最初运动员的机械能，故D错误。故选：C。9.如图所示火箭搭载着人造地球卫星从发射塔腾空而起，关于此时的人造地球卫星，下列说法错误的是（）。A．动能增大，机械能增大；B．重力势能增大，机械能增大；C．动能和重力势能的总和变大；D．动能的改变量等于重力势能的改变量【答案】D。【解析】火箭升空时，卫星的质量不变，速度增大，所以其动能增大；同时高度增大，则卫星的重力势能增大；因为卫星的动能增大，重力势能增大，而机械能等于动能与势能的总和，所以卫星的机械能增大，该过程中动能没有转化为重力势能，动能的改变量不等于重力势能的改变量，故ABC正确，D错误。故选：D。10.如图所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞，将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，做好后将它从不太陡的斜面滚下，观察到罐子在斜面和水平面上来回滚动，直至停下来。下列说法正确的是（）。A．罐子在斜面和水平面上来回滚动的过程中，机械能总量不变；B．罐子在水平面上滚动时，动能全部转化为橡皮筋的弹性势能；C．罐子滚动过程中第一次速度为零时，橡皮筋的弹性势能最大；D．罐子向前滚出一段距离又滚回，这是由于罐子具有惯性【答案】C。【解析】AB、铁罐在不太陡的斜面上滚下，是从最高处滚下时，铁罐先由慢到快，这一段滚动主要是重力势能减小，铁罐的动能和橡皮筋的弹性势能增加；在水平面上铁罐做减速运动时，即由快到慢，这一段滚动主要是铁罐的动能减小，橡皮筋的弹性势能增加，即将动能转化为弹性势能；同时在水平面上反向滚动时，其弹性势能转化为动能，故水平面上滚动时，主要是动能和弹性势能的转化，故AB错误；CD、若斜面和水平面是光滑的，铁罐滚到水平面上后继续向前运动，动能会转化为弹性势能，其动能减小、速度减小；当速度减小为0时，橡皮筋的弹性势能最大，此时铁罐会在水平面上反向滚动，并滚回到斜面上，故C正确，D错误。故选：C。11.如图所示是小球在地面弹跳的频闪照片，下列分析图片后得到的结论正确的是（）。A．小球从接触地面到离开地面时，弹性势能先变小后变大；B．小球跳动到C点和D点时的速度相同；C．小球在跳动过程中会发热；D．小球的弹起的高度逐渐减小，是因为重力势能不断转化为动能的结果【答案】C。【解析】A、小球刚接触地面到最低点时，小球的形变变大，弹性势能变大，小球从最低点到离开地面时，小球的弹性形变减小，弹性势能先变大后变小，故A错误；BCD、小球在运动的过程中，由于克服摩擦做功，机械能转化为内能，机械能减小，小球的温度升高，内能变大；由于机械能减小，所以小球弹起的高度会变小；由于CD两点的重力势能相同，D的机械能小于C的机械能，故小球跳动到C点和D点时的动能是不同的，即速度不同，故BD错误，C正确。故选：C。12.嫦娥四号于2018年12月8日成功发射，进入奔月轨道。大约经过110小时的飞行，于12月12日16时45分，顺利完成“太空刹车”，被月球捕获，进入环月轨道。如图所示，嫦娥四号在环月轨道运动时与人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行相似，关于嫦娥四号在环月运动时，下面说法不正确的是（）。A．嫦娥四号进入环月轨道后，飞行过程中受到平衡力的作用；B．从远月点向近月点运动时，重力势能减小；C．从近月点向远月点运动时，速度变慢；D．嫦娥四号关闭发动绕月运动，从近月点向远月运动过程中，机械能不变【答案】A。【解析】A、嫦娥四号进入环月轨道后，飞行过程中速度和方向发生了改变，所以不是受到平衡力的作用，故A错误；B、嫦娥四号从远月点向近月点运动时，相对于月球的高度降低，所以重力势能减小，故B正确；C、嫦娥四号从近月点向远月点运动时，相对于月球的高度增加，重力势能变大，则其动能转化为势能，其速度变慢，故C正确；D、嫦娥四号关闭发动绕月运动，从近月点向远月运动过程中，由于没有空气阻力，只有动能与势能之间的转化，所以机械能不变，故D正确。故选：A。13.如图所示，在光滑的水平台面上，一轻质弹簧左端固定，右端连接一金属小球，O点是弹簧保持原长时小球的位置，开始时通过小球压缩弹簧到A位置（已知AO＝OB），释放小球，小球开始往复运动，研究小球的受力、运动及能量情况，下列说法错误的是（）。A．小球从A运动到O的过程中所受弹力方向向右、速度不断增大；B．小球在O运动速度最大，弹性势能最小；C．小球运动的最大速度在OB之间某个点C，小球的动能最大；D．小球在运动过程中运动状态始终发生改变【答案】C。【解析】A、小球从A运动到O的过程中，弹簧恢复原状，将弹性势能转化为动能，此时小球所受弹力方向向右、速度不断增大，故A正确；BC、小球到O点时，弹簧恢复原长，没有弹性形变，故没有弹性势能，在从A到O的过程中，弹性势能全部转化为动能，故在O点时动能最大，速度最大。小球从O运动到B的过程中，弹簧被拉开，球的动能转化为弹簧的弹性势能，故小球的动能不断变小。故B正确，故C错误；D、小球在运动过程中速度大小不断变化，故运动状态始终发生改变，故D正确。故选：C。二、填空题（每空2分，共28分）14.如图所示，是篮球在空中飞行的一段轨迹（忽略空气阻力）；（1）从A到B的运动过程中，球的运动状态（选填“有”或“没有”）改变；（2）球在上升的过程中，势能和动能是如何转化的？答：；球在A点机械能球在B点机械能（选填“＞”“＝”或“＜”）；（3）若在最高点，球所受的力全部消失，则球将处于状态。【答案】（1）有；（2）动能转化为重力势能；＝；（3）匀速直线运动。【解析】（1）从A到B的运动过程中，球的运动方向和速度都发生了变化，所以球的运动状态发生了改变；（2）球在上升的过程中，速度减小，动能减小，高度增加，重力势能增加，即该过程中动能转化为重力势能；忽略空气阻力，球的机械能守恒，所以球在A点的机械能等于球在B点的机械能；（3）球在最高点时，竖直方向上的速度为0，在水平方向上有一定的速度，若球所受的力全部消失，根据牛顿第一定律可知，球将处于将做匀速直线运动。故答案为：（1）有；（2）动能转化为重力势能；＝；（3）匀速直线运动。15.如图，小明把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到自己的鼻子附近，稳定后松手，铁锁向前摆去，如图所示，若不计空气阻力，铁锁摆回时（选填“一定会”、“一定不会”或“可能会”）打到他的鼻子。A点是锁摆到左边的最高处，若此时剪断细线，锁将会（选填“保持静止状态”、“沿水平方向向左做匀速直线运动”、“沿竖直方向向下运动”或“沿绳子AO方向运动”）。【答案】一定不会；沿竖直方向向下运动。【解析】铁锁在摆动过程，不计与空气摩擦，机械能守恒；鼻子和铁锁的初始高度相同，整个过程中铁锁的机械能不变，所以铁锁摆回时重力势能不变，故铁锁摆回时不会打到鼻子；A点是锁摆到左边的最高处，若此时剪断细线，由于锁受到重力的作用，重力的方向是竖直向下的，则锁沿竖直方向向下运动。故答案为：一定不会；沿竖直方向向下运动。16.如图所示，是甲、乙两车一起在同一平直公路上同时同向行驶的照片。（1）则（选填“甲”或“乙”）车可看作在做匀速直线运动，两车到达750m处所用时间相差s；（2）如果两车的行驶速度相同，质量大的，大，行驶的危险性就大，因此，在同样的道路上，交通管理部门会对不同车型设定不同的最高行驶速度。【答案】（1）甲；5；（2）动能。【解析】（1）由图知，在相同时间内甲车通过的路程相同，说明甲车在做匀速直线运动；在相同时间内乙车通过的路程在变大，说明乙车在做变速直线运动；甲车做匀速直线运动，甲车在10s内通过的路程s＝300m，则甲车的速度：v甲=s甲车到达750m处所用时间为t甲=s由图知，乙车到达750m处所用时间为30s，故两车到达750m处所用时间相差30s﹣25s＝5s；（2）对不同车型设定不同的最高行驶速度，是因为如果车的行驶速度相同，质量大的车，其动能越大，能够对外做的功越多，行驶的危险性就越大。故答案为：（1）甲；5；（2）动能。17.蹦床运动被喻为“空中芭蕾”。运动员从高点静止下落至再次回到高点，会经历几个过程：①高点下落至接触床面②接触床面到下落至最低点③最低点反弹至离开床面④离开床面至再次回到高点。若不计空气阻力，整个过程中运动员的机械能（选填“守恒”或“不守恒”）。整个过程中，运动员动能最大在过程中。【答案】不守恒；②③。【解析】①运动员从高点下落至接触床面过程中，运动员的质量不变，速度增加，高度下降，因此重力势能转化为动能。不计空气阻力，重力势能转化为动能，所以刚接触床面时的动能较大，但未达到最大；②运动员从接触床面到下落至最低点的过程中，绷床发生弹性形变，运动员的动能先增大，当弹力与重力相等时，动能达到最大，然后动能减小，逐渐转化为弹性势能；③运动员从最低点反弹至离开床面的过程中，绷床恢复原状，将弹性势能转化为运动员的动能；当弹力与重力相等时，动能达到最大，然后动能减小，逐渐转化为重力势能；④运动员离开床面至再次回到高点过程中，高度增加，速度减小，所以将动能转化为重力势能。虽然不计空气阻力，但运动员下落时从接触蹦床到蹦床发生最大形变过程中对蹦床做功，机械能转化为蹦床的内能，所以运动员机械能总量减少，也就是机械能不守恒。故答案为：不守恒；②③。18.升国旗时，人站在地面上向下拉绳子，就可以使国旗上升，这是因为在旗杆顶上安装了一个滑轮。若国旗的质量是360g，人匀速升旗时，施加的实际拉力为4N，要求出该装置的机械效率，则（填“需要”或“不需要”）知道旗杆的高度，若旗杆的高度是12m，则此次升旗的过程中，人做的额外功为J。（g＝10N/kg）【答案】定；不需要；4.8。【解析】（1）旗杆顶部滑轮的轴不动，是一个定滑轮，它能改变动力的方向，但不能省力；（2）使用定滑轮时，s＝h，因为η＝＝＝，所以，要求出该装置的机械效率，只需知道国旗的重力和人的拉力即可，不需要知道旗杆的高度。（3）总功：W总＝Fs＝4N×12m＝48J，有用功：W有用＝Gh＝mgh＝0.36kg×10N/kg×12m＝43.2J，则额外功：W额＝W总﹣W有用＝48J﹣43.2J＝4.8J。故答案为：定；不需要；4.8。三．实验探究题（共20小题）19.（12分）如图所示，在探究物体动能的大小与哪些因素有关时，让两辆小车分别从同一斜面相同高度由静止释放，撞击水平木板上同一木块。（1）甲、乙两图探究的是小车的动能与的关系，实验中是通过观察来比较动能的大小。（2）若要探究动能与另一个因素的关系时，应让同一辆小车从（选填“相同”或“不同”）的高度静止释放。（3）在图甲装置基础上，去掉木块，添加毛巾、棉布可以完成探究“阻力对物体运动的影响”的实验，为了便于推理，以下放在水平面上的材料顺序最合理的是。A．木板、棉布、毛巾B．木板、毛巾、棉布C．毛巾、棉布、木板D．毛巾、木板、棉布（4）要研究滑动摩擦力与压力的关系，选用图乙实验中的水平长木板、木块（方便拉动）和砝码，还需要添加的器材是。实验中利用原理知道摩擦力大小。【答案】（1）质量；木块移动的距离；（2）不同；（3）C；（4）弹簧测力计；二力平衡。【解析】（1）由图知，两质量不相同小车分别从同一斜面同高度由静止滑下，小车的质量不同，初速度相同，所以可探究动能与小车的质量的关系；实验中通过小车推动木块移动的距离来反映动能的大小；（2）探究动能大小与速度的关系时，应控制质量相同，速度不同，故应使相同的小车从斜面的不同高度滑下；（3）在探究“阻力对物体运动的影响”的实验中，平面越光滑，小球运动的距离越长，说明小球受到的阻力越小，速度减小得越慢，所以水平面材料放置顺序应该是由粗糙到光滑，故C符合要求。（4）要研究滑动摩擦力与压力的关系，实验中摩擦力的大小是通过当木块匀速运动时拉力的大小体现出来，所以实验中需要用弹簧测力计拉着木块做匀速直线运动，根据二力平衡的原理知，摩擦力大小与拉力大小相等。故答案为：（1）质量；木块移动的距离；（2）不同；（3）C；（4）弹簧测力计；二力平衡。20．（8分）某同学在探究“动能大小与哪些因素有关”的实验中，进行了以下两个步骤：步骤1：让钢球从斜面A点由静止开始下滑，到达水平面时速度为v1，撞击木块并使木块移动，记下木块移动的距离S1；步骤2：让同一钢球从斜面B点由静止开始下滑，到达水平面时速度为v2，撞击木块并使木块移动，记下木块移动的距离S2；（1）步骤一的目的是研究（选填“铁球”或“木块”）的动能大小与速度的关系，通过观察可以判断其动能的大小；（2）小球从斜面上滑下后，碰撞到斜面底端水平放置的木块后继续向前运动，木块在水平木板上滑行一段距离后停下，如图所示，设碰撞后木块获得的动能为E0，木块克服摩擦力所做的功为W，则E0W（选填“＞”、“＜”或“＝”）；（3）在两次实验中，木块移动过程中受到的摩擦力分别为f甲、f乙，则f甲f乙（选填“＞”、“＜”或“＝”）。【答案】（1）钢球；木块移动距离；（2）＝；（3）＝。【解析】（1）让钢球从斜面A点由静止开始下滑，钢球具有一定的速度，具有