学年人教版八年级物理下册 第11章 功和机械能 单元测试题 有答案.docx
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学年人教版八年级物理下册第11章功和机械能单元测试题有答案
2019-2020学年人教版八年级物理下册第11章功和机械能单元测试题
一.选择题(共8小题,满分16分,每小题2分)
1.如图所示是桂林著名的举重运动员石智勇在奥运会上举重的情景,举重过程中经历了托起杠铃和举着杠铃保持不动两个过程。
下列关于人对杠铃是否做功的判断正确的是( )
A.两个过程中均做了功
B.两个过程中均不做功
C.托起杠铃的过程做了功,举着杠铃不动的过程不做功
D.托起杠铃的过程不做功,举着杠铃不动的过程做了功
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
3.一定质量的物体在水平拉力的作用下沿水平面做匀速直线运动,物体运动的路程(s)﹣时间(t)图象如图所示,根据图象,下列判断正确的是( )
A.物体10s时的速度等于4s时的速度
B.0~6s拉力对物体所做的功大于6~12s拉力对物体所做的功
C.0~6s物体所受的拉力大于6~12s物体所受的拉力
D.0~6s拉力对物体做功的功率小于6~12s拉力对物体做功的功率
4.如图所示,健身教练通过改变播放音乐的节奏,控制健身者运动时的( )
A.时间B.动力C.功率D.距离
5.如图所示,小球沿光滑轨道由静止从A点向D点运动的过程中(不计空气阻),下列说法错误的是( )
A.小球从A点到B点运动过程中重力势能减小
B.小球在B点的动能最大
C.小球在C点和B点的机械能相等
D.小球不能到达D点
6.高空抛物是极不文明的行为,会造成很大的伤害,因为高处的物体具有较大的( )
A.弹性势能B.重力势能C.动能D.重力
7.如图所示,弧形轨道固定在竖直平面,将小球从轨道的左边顶端静止释放,若小球停下时的高度hB与它出发时的高度hA相同,可推断在该过程中“有某一物理量是守恒的”,则该守恒量是( )
A.速度B.势能C.动能D.机械能
8.地面上一定高度的雨滴,在其匀速下落过程中,下列说法正确的是( )
A.雨滴的机械能保持不变
B.雨滴只受到重力的作用
C.雨滴的重力势能转化为动能
D.雨滴的重力势能转化为内能
二.填空题(共8小题,满分17分)
9.如图甲所示,一根粗细材料都均匀的金属棒AB置于水平地面上,现通过弹簧测力计竖直向上将棒的B端缓慢拉起,A端先相对地面静止直至被缓慢拉离地面一定高度。
在此过程中,弹簧测力计对AB棒所做的功W与B端离开地面的高度x的关系如图乙所示,请根据图象解答下列问题。
(1)该金属棒的长度l= m;
(2)在A端被拉离地面之前,弹簧测力计的示数F1= N;
(3)当B端离地高度x=1.2m时,弹簧测力计做功W0= J。
10.在医学上常用大卡(又称千卡)作为热量的单位,1大卡=1千卡=4.2×103焦耳,国产某品牌纯牛奶的铭牌上标有“100ml中含有280大卡的热量”,这些热量相当于将一个70kg的成年人竖直举高 m克服重力所做的功。
11.正常人心脏推动血液流动功率为1.5瓦,每分钟心脏做功 焦。
12.举重运动员在2s内把1200N的杠铃匀速举高了2m,在空中停留了3s。
前2s内的功率是 W;在空中停留3s所做的功 J。
13.喷洒农药的汽车在平直的公路上缓慢匀速行驶,并不断将农药洒向公路两旁的树木,在此过程中它的动能 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
14.如图所示,将一张卡片对折,在开口的一边剪两刀,然后将橡皮筋套在开口边,就做成了一个会“跳”的卡片。
将卡片反过来,用手压平在桌面上,使橡皮筋伸长,迅速松开手,会看到卡片 ,这一现象说明:
发生弹性形变的橡皮筋具有 能,对卡片做功。
卡片在上升过程中,重力势能将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
15.世乒赛中现在使用“40+”新球,新球与“40”旧球如图甲所示。
小华想比较两种球的弹性大小,做了如下一次实验:
将两球同时静止释放,比较两球落到同一桌面上弹起的高度得出弹性的大小,发现很难比较两球弹起的高度,继续观察,两球在桌面上反复弹跳,发现新球停止弹跳时,旧球还在弹跳,如图乙所示,小华就此得到旧球的弹性比新球好。
(1)将两球同时静止释放时,应该控制 相同。
(2)乒乓球弹跳过程中,它的机械能逐渐 (增大/减小/不变)。
(3)请你分析小华得到的结论是否恰当,并说明理由:
。
16.如图所示。
当松开小车上拧紧的橡皮筋时,橡皮筋的 (动能/重力势能/弹性势能)转化为小风扇的 (动能/重力势能/弹性势能);小风扇转动向右吹风,使小车向左运动,这是因为 。
三.实验探究题(共4小题,满分44分)
17.如图所示,在“测量利用斜面提升物体所做的功”的实验中,用弹簧测力计沿斜面匀速拉动重为G的小车至h高度处,记录了如下三次实验数据。
根据表格中的数据可知:
实验
序号
小车的重力
G/N
斜面的高度
h/cm
沿斜面向上的
拉力F/N
斜面的长度
s/cm
1
10
20
5.5
100
2
10
40
7.0
100
3
10
60
8.5
100
(1)在第一次实验中,拉力做功为 J。
(2)比较三次实验数据,使用斜面时, (能/不能)省力。
(3)比较三次实验数据,使用斜面时, (能/不能)省功。
18.小波同学和大家一样是一名要参加中考的初三学生,他了解到要中考体育跳绳需要达到一分钟180个才能满分,于是在某个阳光明媚的上午,小波在学校操场上进行了测试。
同时,“好奇心”物理兴趣小组的同学们也来测量小波同学跳绳的功率。
(1)根据你所掌握的知识,要达到实验目的,兴趣小组需要选择的实验器材有:
, 和
秒表。
(2)兴趣小组同学根据小波跳绳情况制作了一张图,如图,假设小波跳绳整个过程是匀速的。
通过计算,可以判断出这次跳绳小波 (“能“或“不能“)获得满分。
(3)称的小波同学体重约为60Kg,请你通过图,大致估算出整个过程小波做的功为 J;他跳绳的功率约为 W.(g取10N/Kg)
(4)从实际角度分析,你认为小波同学此次跳绳的实际功率应该比计算出的功率 (“偏大”“偏小”或“相等”)。
写出一条你认为的原因:
。
(合理即可)
19.如图所示是实验室的一些实验装置,图中的小车、木板、木块、斜面均相同,且h1>h2。
(1)本实验的研究对象是 ;
(2)要探究动能大小与速度的关系,应选择 两图进行探究,两次实验中木块滑动过程中克服摩擦力做功 (选填“相等”或“不相等”);
(3)在研究动能与质量的关系时,作图d实验时,木块被撞后滑出木板,为了完成实验,你应对图(d)实验做的改进是 。
(4)实验中,根据木块移动的距离来判断小车动能的大小,下列实验中用到的研究方法与此相同的有 。
(多选题)
A.探究杠杆的平衡条件时进行了多次实验
B.在“空气压缩引火仪“实验中,通过棉花燃烧反映筒内空气内能变化
C.研究电流时,用水流类比电流
D.根据木桩陷入沙槽的深度判断物体重力势能的大小
20.在探究“动能和重力势能相互转化”的实验中,采用如图所示的实验装置。
用细线把一个质量为m的小球悬挂起来,将小球从位置B拉到位置A,由静止释放小球,观察小球从A→B→C的过程中的高度和速度的变化,并测出了小球在A、B、C三个位置时动能和重力势能的值,从而分析这一过程中动能和重力势能之间的转化,数据如表所示。
运动过程或位置
A
A→B
B
B→C
C
动能Ek(J)
0
增加
4.98
减少
0
重力势能EP(J)
5.00
减少
0
增加
4.97
(1)小球在图中的C位置,受到 个力的作用。
(2)从实验中可以看出,小球从A→B的过程中速度不断 ,高度不断降低,这个过程中是 能逐渐转化为 能;在能量转化的过程中,机械能在逐渐减少,这主要是小球由于受到 造成的。
(3)在实验中,如果换用质量为2m的小球,其他条件不变。
那么,小球到达B位置时的机械能 质量为m的小球到达B位置时的机械能(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
四.计算题(共2小题,满分23分)
21.体重为500N的同学用一根绳子通过甲图所示的滑轮组,能够提起最重物体为A,此时绳子达到最大承受力(若物体再增重绳子将断裂),滑轮组的机械效率为80%,该同学脚与地面的总接触面积为4×10﹣2m2,不计绳重和摩擦,水的密度=1×103kg/m3,g=10N/kg。
求:
(1)如甲图所示,将物体A匀速提高2m,对物体做的有用功为800J,则A的重力是多少?
(2)在
(1)中提升物体A时,人对地面的压强是多少?
(3)该同学仍用这根绳子和滑轮,组成如乙图所示的滑轮组,利用它从水中缓慢匀速提起一个边长为0.5m的正方体B(不计水的阻力),当提到如图位置时,绳子达到最大承受力,从B开始露出水面到图示位置,用时2s,此时该同学拉力的功率为75W,正方体B受到的浮力是多少?
22.物体由于运动而具有的能叫作动能,动能可用Ex表示,物体的动能Ex与物体的质量m、速度υ的关系为Ek=1/2mv2;物体由于被举高而具有的能叫作重力势能,势能可用Ep表示,物体的重力势能Ep与物体的质量m、高度h的关系为Ep=mgh.如图所示,一质量为2kg的小球从距离斜面底端0.2m处由静止沿斜面下滑到底端。
求:
(1)小球下滑前具有的机械能是多少?
(2)若不计摩擦和空气等阻力,小球在下滑的过程中通过重力做功将小球具有的重力势能全部转化为动能,则小球到达斜面低部时的速度为多少?
参考答案与试题解析
一.选择题(共8小题,满分16分,每小题2分)
1.解:
举重运动员托起杠铃过程中,对杠铃施加了力,同时在力的方向上移动了距离,对杠铃做了功;举着杠铃站着不动,有力但没有移动距离,没有做功,故ABD错误,C正确。
故选:
C。
2.解:
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.解:
A、从图象上看,0~6s和6s~12s物体以不同的速度做匀速直线运动,而0~6s过程中通过的路程是3m,6~12s的过程中通过路程为1m,因为相同时间内通过的路程越多,速度越大,因此0~6s过程中的速度大于6~12s的过程中的速度,即4s时的速度大于10s时的速度,故A错误;
BC、由图象可知,物体做匀速直线运动,拉力等于摩擦力,同一物体对水平面压力相等,接触面的粗糙程度不变,故物体受到的摩擦力相等,所以0~6s物体所受的拉力等于6﹣12s物体所受的拉力;
从图中可以看出,0~6s过程中通过的距离为3m;6~12s的过程中通过的距离为1m;而拉力相同,由W=Fs可知,0至6s内拉力对物体做的功大于6s至12s内拉力对物体做的功;故B正确,C错误;
D、由于0~6s过程中的速度大于6~12s的过程中的速度,且拉力相同,根据P=Fv可知,0﹣6s拉力对物体做功的功率大于6﹣12s拉力对物体做功的功率,故D错误。
故选:
B。
4.解:
功率反映的是物体做功的快慢,等于功和时间的比值;健身教练通过改变音乐的节奏来控制健身者的运动量,从而改变健身者的做功快慢,即功率的大小。
故选:
C。
5.解:
A、小球在A时,高度最高,重力势能最大,到B的过程中,高度减小,重力势能减小,故A正确。
B、小球从A点运动到B点时,速度不断增大,B点高度最小,速度最大,动能最大,故B正确;
C、因为轨道是光滑的,不存在摩擦,不计空气阻力,所以机械能守恒,小球在C点和B点的机械能相等,故C正确;
D、因为轨道是光滑的,不存在摩擦,不计空气阻力,所以机械能守恒,故小球能到达D点,故D错误。
故选:
D。
6.解:
由题意可知,高空抛物现象只所以会造成危害,是因为物体被举高后具有了重力势能,而且物体的质量越大、高度越高,重力势能越大。
因此,高空抛物会造成很大的危害。
故选:
B。
7.解:
小球停下时的高度hB与它出发时的高度hA相同,可推断在该过程中没有能量损耗,即机械能是守恒的。
故选:
D。
8.解:
A、雨滴下落过程中,雨滴质量不变,速度不变,动能不变;雨滴高度减小,重力势能变小;机械能等于动能与势能的和,所以机械能变小,故A错误。
B、因为雨滴匀速下落,受力平衡,除了受到重力外,还受到空气的阻力,故B错误;
C、雨滴匀速下落过程中重力势能减小,动能不变,因此不存在重力势能和动能之间的转化,故C错误;
D、雨滴下落过程中,克服空气的摩擦做功,机械能转化为内能,由于动能不变,故雨滴的重力势能转化为内能,故D正确。
故选:
D。
二.填空题(共8小题,满分17分)
9.解:
(1)由于拉力始终竖直向上,由杠杆的平衡条件可知,拉力不变(动力臂与阻力臂之比不变)。
由图乙可知,x从0m到1.0m的过程中,B端缓慢抬起,
当x=1.0m时,A端恰好离地,所以该金属棒的长度l=1.0m;
(2)根据图乙可知,当W=3.0J时,x=1.0m,由W=Fh可得,F1=
=
=3N;
(3)因金属棒的重心位于中点,
所以,由杠杆的平衡条件可得:
G=F1l/(1/2)l=2F1=2×3N=6N,
x从1.0m到1.2m的过程中,弹簧测力计做的功:
△W=G△h=6N×(1.2m﹣1.0m)=1.2J,
所以,当B端离地高度x=1.2m时,弹簧测力计做功:
W0=W+△W=3J+1.2J=4.2J。
故答案为:
(1)1.0;
(2)3;(3)4.2。
10.解:
280大卡=280×4.2×103J=1.176×106J,
由题意知,克服人的重力做功W=Q=1.176×106J,
由W=mgh得,可将人举高的高度:
h=
=
=1714.3m。
故答案为:
1714.3。
11.解:
t=1min=60s,
由P=
可得每分钟心脏做的功:
W=Pt=1.5W×60s=90J。
故答案为:
90。
12.解:
前2s内运动员对杠铃的举力:
F=G=1200N,
杠铃在2s内升高的距离:
s=2m,
运动员对杠铃做功:
W=Fs=1200N×2m=2400J,
前2s内的功率是:
P=
=
=1200W。
在空中停留3s,运动员对杠铃做功:
W'=Fs'=1200N×0m=0J。
故答案为:
1200;0。
13.解:
喷洒农药的汽车在平直的马路上匀速行驶,速度和高度是没有发生改变的,但是在洒农药的过程中,车的总质量逐渐的减少;在速度不变时,质量减少,说明动能在变小。
故答案为:
变小。
14.解:
“橡皮筋伸长”说明橡皮筋发生弹性形变,发生弹性形变的物体要恢复原状,就会对使它发生形变的物体施加力的作用,所以橡皮筋对硬卡片施力,使它跳起。
橡皮筋发生了弹性形变,所以它具有了弹性势能。
卡片在上升过程中,质量不变,高度升高,所以重力势能将增大。
故答案为:
跳起;弹性势;增大。
15.解:
(1)要比较两种球的弹性大小,在将两球同时静止释放时,应该控制高度相同;
(2)球在运动的过程中,会受到空气阻力的作用,球克服阻力做功,其机械能会减小;
(3)仅从一次实验不能得出普遍结论,所以小华得到的结论不恰当,应进行多次实验才能得出普遍结论。
故答案为:
(1)高度;
(2)减小;(3)不恰当,没有多次实验。
16.解:
拧紧的橡皮筋发生了弹性形变,具有弹性势能。
橡皮筋在松开的过程中带动小风扇转动,将橡皮筋的弹性势能转化为小风扇的动能。
小风扇转动给空气一个向后的力,由于力的作用是相互的,同时空气给小风扇一个向前的力推动小车向前运动。
故答案为:
弹性势能;动能;力的作用是相互的(或力可以改变物体的运动状态)。
三.实验探究题(共4小题,满分44分)
17.解:
(1)由表中第一次实验数据,在第一次实验中,拉力做功为:
W=Fs=5.5N×1m=5.5J;
(2)比较三次实验数据,物体的重力相同,小车的重力都为10N,但拉力都小于重力,故使用斜面时,能省力;
(3)第1次实验中,克服重力做的有用功:
W′=Gh=10N×0.2m=2J;
使用斜面做的功W=5.5J,因W′<W,同理第2、3次实验也有类似的结论,故比较三次实验数据,使用斜面时,不能省功。
故答案为:
(1)5.5;
(2)能;(3)不能。
18.解:
(1)测量跳绳的功率就是测量克服自身重力的平均功率,
由P=
=
=
可知,需要的实验器材有:
测量小波质量m的台秤、测量重心上升高度h的刻度尺和测量时间的秒表;
(2)由图可知,跳一次绳的时间为0.4s,
则1min跳绳的次数n=
=150个<180个,
所以,这次跳绳小波不能获得满分;
(3)由图可知,跳一次绳重心上升的高度h=4cm=0.04m,
则跳一次绳克服重力所做的功:
W1=Gh=mgh=60kg×10N/kg×0.04m=24J,
整个过程小波做的功:
W总=150×24J=3600J,
他跳绳的功率:
P=
=
=60W;
(4)由于四肢的运动要消耗能量,身体肌肉的收缩和拉伸要消耗能量,心脏推动血液循环要消耗能量,人体向外散热要消耗能量等,
所以,小波同学此次跳绳的实际功率应该比计算出的功率偏大。
故答案为:
(1)台秤、刻度尺;
(2)不能;(3)3600;60;(3)偏大;四肢的运动要消耗能量。
19.解:
(1)研究动能与速度的关系时,采用控制变量法保证质量相同,所以使用质量相同的小球从斜面的不同高度滚下,ac两图符合题意;
本实验研究的是小球,该实验是通过观察木块被撞击后移动的距离来比较小球动能的大小的,观察对象是木块;
(2)探究“动能大小与速度的关系”应控制质量相同,故应选择ac进行实验;有图象可知,小车的质量越大,通过木块移动的距离越远,故结论为:
速度一定时,物体质量越大,其具有的动能越大;
木块滑动时,由于压力的大小和接触面的粗糙程度不变,故受到的摩擦力不变,则f1=f2;由于运动的距离不同,所以克服摩擦力所做的功是不同的;
(3)木块被撞后滑出木板,说明动能较大,可以通过用质量较小的砝码放在小车上来减小小车的动能;
(4)实验中,根据木块移动的距离来判断小车动能的大小,采用的是转换法;
A.探究杠杆的平衡条件时,需要多次改变动力、动力臂、阻力、阻力臂的大小,观察动力与动力臂的乘积与阻力与阻力臂的乘积之间的关系,是归纳法;
B.在“空气压缩引火仪”实验中,通过棉花燃烧反映筒内空气内能变化,采用的是转换法;
C.研究电流时,用水流类比电流,采用的是类比法;
D.根据木桩陷入沙槽的深度判断物体重力势能的大小采用的是转换法;故选BD。
故答案为:
(1)小车;
(2)ac;不相等;(3)用质量较小的砝码放在小车上;(4)BD。
20.解:
(1)小球在图中的C位置,受到重力、细绳对它的拉力,共两个力的作用。
(2)小球从A→B的过程中速度不断增加,高度不断降低,这个过程中是重力势能逐渐转化为动能;
在能量转化的过程中,由于受到空气阻力的作用,机械能在逐渐减少。
(3)在实验中,如果换用质量为2m的小球,其他条件不变,那么,由于小球的质量与重力势能都与质量有关,小球开始时的重力势能大,所以到达B位置时的动能也大,即小球到达B位置时的机械能大于质量为1m的小球到达B位置时的机械能。
故答案为:
(1)2;
(2)增加;重力势;动;空气阻力;(3)大于。
四.计算题(共2小题,满分23分)
21.解:
(1)物体的重力GA=
=
=400N;
(2)由η=
=80%得拉力做的总功:
W总=
=
=1000J,
由甲图可知,n=2,则绳端移动的距离:
s=2h=2×2m=4m,
由W总=Fs可得绳端的拉力(由题知绳子达到最大承受力):
F=
=
=250N,
人对地面的压力:
F压=G人﹣F=500N﹣250N=250N,
人对地面产生的压强:
p=
=
=6250Pa;
(3)W额=W总﹣W有=1000J﹣800J=200J,
由W额=G动h可得,G动=
=
=100N,
则绳子承受的最大拉力:
Fmax=
(GA+G动)=
(400N+100N)=250N,
由P=Fv可得,v=
=
=0.3m/s;
根据图乙可知,n′=3,因此物体上升的速度:
v物=
v=
×0.3m/s=0.1m/s,
则物体2s内上升的高度:
h′=v物t=0.1m/s×2s=0.2m;
物体B排开水的体积:
V排=Sh′=(0.5m)2×(0.5m﹣0.2m)=0.075m3,
正方体B受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.075m3=750N。
答:
(1)物体A的重力是400N;
(2)人对地面的压强是6250Pa;
(3)正方体B受到的浮力为750N。
22.解:
(1)小球在斜面顶端的重力势能:
Ep=mgh=2kg×10N/kg×0.2m=4J;
(2)小球与接触面的摩擦力忽略不计,其重力势能全部转化为动能,
则Ep=Ek=
mv2,即4J=
×2kg×v2
解得v=2m/s;
答:
(1)小球在斜面顶端的重力势能为4J;
(2)小球刚到达斜面底端的速度为2m/s。
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