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第十章 功与机械能
一、单选题
1．小强是一名初二年级的中学生，以下是他对生活中一些有关自己的物理量的估测，最接近事实的是（ ）
A．他的正常体温约为40℃ B．他在水中游泳时受到的浮力约为50N
C．他双脚站立地面时对地压强约为1000Pa D．他从一楼走上三楼克服重力做功约为3600J
2．如图所示，一长方体木块，置于一粗糙程度均匀的水平面上。甲图中立放，乙图中平放，丙图中平放且在其上方置一重物。三种情况下，匀速拉动长方体所需的水平力分别为F甲、F乙、F丙,，木块被拉动了相同的距离，则下列关于拉力所做的功W甲、W乙、W丙的大小关系正确的是（　　）
A． B．
C． D．
3．下列情况中做功最多的是（　　）
A．将200N的一袋大米竖直向上匀速提高10m
B．将200N的木箱用10N的水平拉力使其在水平面上前进10m
C．重为400N的木箱在光滑的水平面上匀速移动10m
D．大力士用力举着800N的杠铃不动
4．如图所示是一个乒乓球抛出后的部分运动轨迹，其中a、b、c为轨迹中的三个位置，a、b在同一高度，则下列说法中正确的是（　　）
A．乒乓球在b点时的动能为零
B．乒乓球在b、c两点时的重力势能相等
C．乒乓球在a点的机械能一定大于在b点的机械能
D．在整个运动过程中，由于机械能守恒，所以a、b、c三点的机械能都相等
5．如图甲所示，小明用弹簧测力计沿水平方向拉木块，使其在水平木板上沿拉力方向匀速滑动一段距离，如图乙是他两次拉动同一木块得到的距离随时间变化的图像，下列说法正确的是（ ）
A．木块两次具有的动能一样大
B．两次拉力对木块做功一样多
C．木块第一次受到的拉力较大
D．两次拉力做功的功率一样大
6．下列关于能的叙述中，都正确的一组是（　　）
①一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能
②一个物体没有做功，它一定不具有能量
③一个物体已做过的功越多，说明这个物体具有的能越多
④运动的物体具有能，静止的物体没有能
⑤物体具有的能量越多，做的功越多
⑥物体具有的能越多，它能做的功就越多
A．①⑥ B．①②⑤ C．④⑤⑥ D．①③⑥
7．我国的“天问一号”火星探测器已在火星停泊轨道运行超过两个月，如图是其轨道示意图。“天问一号”从近地点向远地点运动的过程中，若只有动能和势能相互转化，下列说法正确的是（　　）
A．“天问一号”在向远地点运动过程中势能越来越小
B．“天问一号”在向近地点运动过程中动能越来越小
C．“天问一号”在向远地点运动过程中机械能越来越大
D．“天问一号”在向近地点运动过程中速度越来越大
8．嫦娥五号返回器用类似“打水漂”（钱学森弹道）的方式着陆地球；其着陆过程的部分轨迹简化如图所示，其中B、C两点高度相同，AB段返回器的动能________；BC段返回器的机械能________；CD段返回器的动能增加量________重力势能的减小量，以上三空正确的是（　　）
A．变大 不变 小于 B．变小 不变 小于
C．变小 不变 大于 D．变大 变大 大于
二、填空题
9．返回舱的总质量为3×103kg，表面防热材料的质量为500kg，比热容为4×103J/（kg·℃），若返回舱在大气层中下落了1000m，重力做功 J；若返回舱进入大气层后下落1000m的过程中，下落时减少的重力势能全部转化为内能且40%被防热材料吸收，则防热材料升高的温度是 ℃。（g取10N/kg）
10．体育课上，余枫同学投掷实心球时球的运动轨迹如图所示，球在空中飞行的A、B、C、D四点中， 点处的重力势能最大，球离开手后在空中飞行的过程中，该同学对球 （有/没有）做功，球落地后由于受到 最终停在了E点。
11．跳绳是一种健身运动，李强同学对此作了专门研究：跳绳者的质量，跳绳者的重心高度随时间变化的情况如图所示。根据所给条件可估算出此跳绳者在1min内克服重力做功的平均功率为 W。
12．在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中。让同一小车从斜面的不同高度由静止释放，撞击斜面底端的木块，比较木块移动的距离，这是为了探究 对动能的影响；实验中若木块质量较大，可能会导致 ，为了解决此问题，从实验操作方面提出一种改进的方法 。如图是某同学实验时的情景，请指出他操作中的错误是 。
13．一个物体能 ，我们就说它具有能量。一个物体 越多，表示这个物体的能量越大。能的单位是 。
三、实验题
14．在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让不同质量的钢球从斜面同一高度由静止开始滚下，将静止在水平面上的木块撞出一段距离，如图所示：
(1)实验中探究的“物体的动能”是指________（选填字母）；
A．钢球在斜面上的动能 B．钢球撞击木块时的动能 C．木块被撞击后的动能
(2)若水平面是光滑的， （选填“能”或“不能”）达到探究目的；
(3)让质量不同的钢球从斜面上相同的高度处分别由静止开始沿斜面滚下，比较木块被钢球推出的距离大小，这样做是为了研究动能大小与 的关系；
(4)实验表明，钢球质量越大，将木块撞得越远，对木块做功越 ，钢球的动能就越 ；
补充设问
[方案改进]若实验过程中，发现木块移动的距离较短而不易进行观察和比较，对此请你写出一条改进措施： 。
15．在探究“物体的重力势能大小与物体质量和所处高度的关系”实验时，所用器材有：若干个质量不同的重物、装有适量沙子的透明沙箱、小桌，实验装置如图所示。把小桌腿朝下放在透明的沙箱中，让重物从高处落下，撞击小桌，观察桌腿陷入沙子的深度；
(1)实验中探究的是 （选填“A．重物”、“B．小桌”或“C．沙子”）的重力势能；桌腿陷入沙子的深度越大，研究对象具有的重力势能越 ；
(2)将质量相同的重物从不同高度A、B、C三处由静止释放，且hA(3)第（2）步操作结束后，各组同学在交流中发现有的小组观察到的hA′、hB′、hC′差别不大，难以得出结论，造成这一现象的原因可能是重物 （提示：不考虑沙子的各种原因）；
(4)同学们在讨论重力势能与生活、生产的联系时，提出下列几种现象或应用，其中与本实验结论有关的是_________。
A．禁止高空抛物 B．大货车限载限速
C．上车请系好安全带 D．机翼上部总是凸起下部平滑
四、计算题
16．如图所示，我国自主研发的某款人形机器人身高1.65米，某次测试中该机器人用100牛竖直向上的力将箱子在2秒内匀速抬高1米。求：
(1)箱子所受的重力G；
(2)机器人对箱子做功的功率P。
17．如图是某厂家开发的汽车，其质量为1500kg，车轮与地面接触的总面积为0.075，该车在水平路面上匀速直线行驶13.8km，用时10min，这一过程中汽车发动机的输出功率为．（g取10N/kg）
(1)汽车静止在水平地面上时，对地面的压强是多少？
(2)汽车牵引力所做的功是多少？
(3)行驶过程中汽车受到的阻力是多少？
试卷第1页，共3页
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参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 D D A C B A D B
1．D
【详解】A. 正常情况下，人的体温在37℃左右，变化幅度很小．故不符合实际；B. 中学生的体重在600N左右，游泳时在水中接近漂浮状态，受到的浮力与重力差不多，在600N左右．故B不符合实际；C. 中学生的体重在G＝600N左右，双脚站立时与水平地面的接触面积在0.05m2左右，双脚对水平地面的压强在p＝＝1.2×104Pa.故C不符合实际；D. 中学生的体重在G＝600N左右，从一楼上到三楼上升高度在6m左右，克服重力做的功在W＝Gh＝600N×6m＝3600J左右．故D符合实际．故选D.
2．D
【详解】木块无论是平放还是侧放，因为其重力不变，所以其对接触面的压力大小相同，接触面的粗糙程度相同，变化的是接触面的大小，而摩擦力的大小与接触面的大小无关，所以这两种情况下的摩擦力相等，根据二力平衡知道
f=F甲
f=F乙
即
F甲=F乙
在木块上加放一个重物后，木块对接触面的压力变大，接触面的粗糙程度不变，所以摩擦力变大，此时的摩擦力
由以上分析知道
由知道，当被拉动了相同的距离时
故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
3．A
【详解】将200N的一袋大米竖直向上匀速提高10m，所做的功是
用10N的水平拉力使重200N的木箱在水平面上前进10m，拉力所做的功是
重为400N的木箱在光滑的水平面上匀速前进10m，没有在重力和支持力的方向上移动距离，所以重力和支持力没有做功，接触面光滑，说明木箱不受摩擦力，所以没有力对物体做功；大力士用力举着800N的杠铃不动，虽然大力士对杠铃有力的作用，但在力的方向没有移动距离，因此大力士没有对杠铃做功。
故选A。
4．C
【详解】A．由图知，乒乓球在b点时的速度不为零，动能不为零，故A错误；
B．乒乓球在b、c两点时的高度不同，重力势能不相等，故B错误；
CD．在乒乓球经过a、b、c三个位置的整个运动过程中，乒乓球克服空气阻力做功，与地面碰撞做功，机械能逐渐减小，乒乓球在a点的机械能一定大于在b点的机械能，a、b、c三点的机械能不相等，综上分析知，故C正确，D错误。
故选C。
5．B
【详解】A．由图乙知，两次物体都做匀速直线运动，第一次物体的速度较大，所以第一次物体的动能较 大，故A错误；
BC．两次匀速拉动过程中，接触面粗糙程度、受到的压力不变，摩擦力不变，根据二力平衡，木块两次受到的拉力相等，图乙中可以看出，木块两次运动的距离相等，所以木块两次所做的功相等，故B正确，C错误；
D．从图乙中可以看出第一次木块运动的速度较大，由功率的变形公式可知力F相同时第一 次速度v大，则功率大，故D错误。
故选B。
6．A
【详解】①一个物体能够做功，即具有对外对做的本领，我们就说这个物体具有能，故①正确；
②一个物体没有做功，但是它可能具有对外做功的本领，它不一定不具有能量，故②不正确；
③一个物体已做过的功越多，说明没做功之前具有的能多，这个物体做功后具有的能不一定多，故③不正确；
④运动的物体具有能，静止的物体可能有势能，故④不正确；
⑤物体具有的能量越多，对外做功的本领越大，做的功不一定越多，故⑤不正确；
⑥物体具有的能越多，对外做功的本领越大，它能做的功就越多，故⑥正确。
故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
7．D
【详解】A．“天问一号”在向远地点运动过程中高度升高，重力势能变大，故A错误；
BD．“天问一号”在向近地点运动过程中，质量不变，速度变大，动能变大，故B错误，D正确。
C．“天问一号”在向远地点运动过程中没有外力做功，机械能守恒，即机械能不变，故C错误；
故选D。
8．B
【详解】AB段，返回器的质量不变，高度变大，重力势能变大，是返回器的动能转化为重力势能，所以返回器的动能变小；BC段，由于在大气层外，没有阻力做功，机械能守恒，返回器的机械能不变；CD段，返回器的重力势能不仅转化为动能，同时由于要克服摩擦，部分重力势能转化为内能，所以CD段返回器动能增加量小于重力势能的减小量。
故选B。
9． 3×107 6
【解析】略
10． B 没有 阻力
【详解】[1]物体由于被举高而具有的能叫重力势能。重力势能大小的影响因素：质量、高度，质量越大，高度越高，重力势能越大。球在空中飞行的A、B、C、D四点中，质量不变，B点时最高，所以此时的重力势能最大。
[2]做功的两个必要因素：一是有力作用在物体上；二是物体在力的方向上移动了距离。球离开手后在空中飞行的过程中，手对球没有力的作用了，故该同学对球没有做功。
[3]力可以改变物体的运动状态，当球落地后，由于受阻力的作用，最终会停在E点。
11．162
【详解】由图像纵坐标可知，高度h=0.09m，跳绳者每跳一次克服重力所做的功
W=Gh=mgh=60kg×10N/kg×0.09m=54J
由图像横坐标可知，每跳一次用时，故1min内李强可跳绳180次；故在1min内克服重力做功的平均功率为
12． 速度 见解析 增大小车下滑的高度 没有控制木块的位置相同
【详解】[1]让同一小车从斜面的不同高度由静止释放，小车到达水平面时的初速度不同，所以探究的是速度对动能的影响。
[2]若木块的质量较大，对水平面的压力较大，滑动摩擦力较大，木块在水平面上移动的距离较小，实验现象不明显。
[3]为了解决此问题，可以让小车从更高的位置滑下或者增大小车的质量，使小车具有更大的动能，增大小车对木块做的功，使木块获得更大的机械能，延长在水平面上移动的距离；也可以通过减小水平面的粗糙程度，减小木块与水平面间的摩擦力，从而延长在木块水平面上移动的距离。
[4]由图可知，两图中木块的位置不同，没有控制变量，所以操作错误之处是：没有控制木块的位置相同。
13． 做功 能做的功 焦耳
【详解】由能量的定义可知，一个物体能做功，我们就说它具有能量，简称能。一个物体能做的功越多，表示这个物体的能量越大，能的单位是焦耳，简称焦。
14．(1)B
(2)不能
(3)质量大小
(4) 多 大 增大钢球在斜面上释放的高度
【详解】（1）实验中钢球撞击木块，对木块做功，说明钢球具有能量，此时钢球正在运动，因此物体的动能指的是小球的动能。
（2）实验中是通过比较木块移动的距离来钢球具有动能的大小，若水平面是光滑的，木块将一直做匀速直线运动，无法比较距离的大小，因此不能完成实验探究。
（3）让质量不同的钢球从斜面上相同的高度处分别由静止开始沿斜面滚下，此时钢球的速度相同，质量不同，因此探究的是钢球动能的大小与质量之间的关系。
（4）[1][2]实验表明，钢球质量越大，将木块撞得越远，即钢球对木块做的功越多，钢球具有的动能越大。
[3]木块移动的距离较短，一是木块受到的摩擦力较大，或钢球具有的动能小，根据动能的影响因素可知，可以增加钢球的速度，即增大钢球在斜面上释放的高度或减小木块的质量，即减小木块与水平面的摩擦。
15．(1) A 大
(2) 所处高度 物体质量一定时，所处高度越大，重力势能越大
(3)所处高度相差较小
(4)A
【详解】（1）[1]让重物从高处落下，撞击小桌，观察桌腿陷入沙子的深度，用桌腿陷入沙子的深度来反映重物的重力势能的大小，所以实验中探究的是重物的重力势能，故选填A。
[2]由于重物的重力势能大小不能直接判断，所以该实验应用转化法，用桌腿陷入沙子的深度来反映重物的重力势能的大小，党会桌腿陷入沙子的深度越大，说明重物对外做功本领越大，故研究对象具有的重力势能越大。
（2）[1]质量相同的重物从不同高度A、B、C三处由静止释放，且且hA[2]实验时，发现质量相同的重物从不同高度落下，高度越高，观察到桌腿陷入沙子的深度，能够对外做功越多，说明它的重力势能越大，故观察到桌腿陷入沙子的深度分别为hA′、hB′、hC′，且hA′（3）由实验结论可知，重物越重，被举起越高，重力势能越大，所以实验结束后，各组同学在交流中发现有的小组观察到的hA′、hB′、hC′差别不大，即重力势能差别不大，由于重物的质量相同，所以造成这一现象的原因可能是重物所处高度相差较小。
（4）A．由于高空的物体重力势能较大，对外做功本领越强，越危险，所以禁止高空抛物，故A符合题意；
B．由于货车的速度一定，质量越大，动能越大，对外做功本领越强，越危险，所以货车设定最大承载质量，故B不符合题意；
C．由于一切物体都具有惯性，所以急刹车时，车上人员由于惯性容易撞伤，所以上车需要系好安全带，故C不符合题意；
D．由于流体流速快的位置，压强小，所以飞机机翼的上表面弯曲，下表面比较平，则飞机机翼上方压强小，在机翼上下压强差的作用下，易于起飞，故D不符合题意。
故选A。
16．(1)100N
(2)50W
【详解】（1）用100牛的力将箱子匀速向上抬高，此时箱子处于平衡状态，箱子受到的重力和向上的提力是一对平衡力大小相等，则箱子所受的重力为
（2）机器人对箱子做的功为
机器人对箱子做功的功率为
17．(1)
(2)
(3)
【详解】（1）（1）该汽车静止在水平路面上时，对地面的压力
对地面的压强
（2）由得，汽车牵引力所做的功
（3）由得，汽车受到的牵引力
汽车匀速直线运动时，牵引力和阻力是一对平衡力，则阻力
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