第十四單元  功和機械能【過關測試】（解析版） 一、選擇題1.如圖所示為運動員做挺舉連續(xù)動作的幾個狀態(tài)圖，下列說法正確的是（   ）。A．運動員從發(fā)力到翻站過程中對杠鈴做功；B．運動員在翻站狀態(tài)下向前移動了一段距離，重力對杠鈴做功；C．運動員從上挺到站立過程中，杠鈴受到的重力等于運動員對杠鈴的支持力；D．運動員能夠站立住說明杠鈴的慣性變小【答案】A。【解析】A、運動員從發(fā)力到翻站過程中，運動員對杠鈴施加一個向上的力，杠鈴向上移動了距離，所以人對杠鈴做了功，故A正確；B、運動員在翻站狀態(tài)下向前移動了一段距離，在豎直方向上沒有移動距離，所以重力對杠鈴沒有做功，故B錯誤；C、運動員從上挺到站立過程中，杠鈴沒有做勻速直線運動，處于非平衡狀態(tài)，所以杠鈴受到的重力不等于運動員對杠鈴的支持力，故C錯誤；D、運動員能夠站立，處于平衡狀態(tài)，說明受到平衡力的作用，與杠鈴的慣性無關，且杠鈴的慣性不變，故D錯誤。故選：A。2.2019年12月27日20時45分，長征五號遙三運載火箭在中國文昌航天發(fā)射場點火升空，如圖所示。2000多秒后，火箭與實踐二十號衛(wèi)星成功分離，最后衛(wèi)星成功進入預定軌道，發(fā)射任務取得圓滿成功。關于火箭發(fā)射，下列說法中正確的是（   ）。A．火箭升空過程中，機械能減小；B．火箭與實踐二十號衛(wèi)星分離后火箭與衛(wèi)星是相對靜止的；C．火箭加速上升時，衛(wèi)星的動能一定增大，機械能一定增大；D．火箭放置在發(fā)射臺上準備發(fā)射時，發(fā)射臺對火箭做了功【答案】C。【解析】A、當火箭加速上升時，火箭的質量不變，速度增大，高度增加，則火箭的動能和重力勢能都增大，所以它的機械能也增大，故A錯誤；B、火箭與實踐二十號衛(wèi)星分離后，火箭相對于衛(wèi)星的位置發(fā)生了改變，因此火箭與衛(wèi)星是相對運動的，故B錯誤；C、當火箭加速上升時，衛(wèi)星的質量不變，速度增大，高度增加，則衛(wèi)星的動能和重力勢能都增大，所以它的機械能也增大，故C正確；D、火箭放置在發(fā)射臺上，準備發(fā)射時，發(fā)射臺對火箭有力的作用，但在力的方向上沒有移動距離，故D錯誤。故選：C。3.小利在“冰雪游樂場”沿筆直的冰滑梯滑下的過程中（如圖甲所示），研究性學習小組的同學們從他下滑一小段距離后開始計時，記錄了他從開始計時位置到沿冰滑梯斜面滑至底端的運動情況，并根據記錄畫出了小利在這段時間內通過的路程s隨時間t變化關系的圖線，發(fā)現圖線為一條過原點的直線，如圖乙所示。對于小利的這段下滑過程，下列說法中正確的是（   ）。A．小利的動能保持不變；B．小利的速度逐漸增大；C．小利減少的重力勢能全部轉化為他的動能；D．小利的機械能保持不變【答案】A。【解析】AB、根據路程s隨時間t變化關系的圖線可知，路程s與時間t成正比，說明小利做勻速直線運動，其速度大小不變，又因為小利的質量不變，所以小利的動能保持不變。故A正確，B錯誤；C、小利從開始計時位置到沿冰滑梯斜面滑至底端的過程中，質量不變，高度降低，重力勢能減小，但動能不變，所以減少的重力勢能沒有轉化為他的動能，故C錯誤；D、小利從開始計時位置到沿冰滑梯斜面滑至底端的過程中，需要克服空氣阻力和摩擦力做功，一部分機械能轉化為內能，所以小利的機械能減小，故D錯誤。故選：A。4.一物體在水平拉力的作用下沿水平面運動，其運動的路程與時間s﹣t關系如圖所示，下列判斷正確的是（   ）。A．物體5s時的速度大于2s時的速度；B．前3s物體所受的拉力大于后3s物體所受的拉力；C．前3s拉力對物體做的功大于后3s做的功；D．前3s拉力對物體做功的功率小于后3s做功的功率【答案】C。【解析】A、由s﹣t圖象可知，0～3s和3s～6s物體以不同的速度做勻速直線運動，而0～3s過程中物體通過的路程是3m，3～6s的過程中物體通過路程為1m；因為相同時間內通過的路程越多，速度越大，所以0～3s過程中的速度大于3～6s過程中的速度，即物體2s時的速度大于5s時的速度，故A不正確；B、同一物體沿同一水平面運動，則壓力大小和接觸面的粗糙程度不變，所以物體受到的摩擦力大小不變；因物體做勻速直線運動，則拉力等于摩擦力，所以0～3s（前3s）物體所受的拉力等于3～6s（后3s）物體所受的拉力，故B不正確；C、由s﹣t圖象可知，前3s通過的距離為3m，后3s通過的距離為1m，而拉力相同，由W＝Fs可知，前3s拉力做的功大于后3s拉力做的功；故C正確；D、由于前3s過程中的速度大于后3s的過程中的速度，且拉力相同，所以根據P＝Fv可知，前3s對物體做功的功率大于后3s拉力對物體做功的功率，故D不正確；故選：C。5.關于力對物體做功，下列說法正確的是（   ）。A．電燈吊掛在天花板上靜止，拉力對電燈做了功；B．從樹上下落的蘋果，重力對蘋果做了功；C．小球從斜面上向下滾動的過程中，支持力對小球做了功；D．踢出去的足球，在水平地面上滾動，在滾動過程中，踢力對足球做功【答案】B。【解析】A、電燈吊掛在天花板上靜止，電燈沒有移動距離，因此拉力對電燈沒有做功，故A錯誤。B、蘋果從樹上下落，在重力的方向上移動了距離，重力對蘋果做了功，故B正確。C、小球從斜面上向下滾動的過程中，斜面給小球的支持力向上，小球向上沒有移動距離，支持力對小球沒有做功，故C錯誤。D、踢出去的足球，在水平地面上滾動，是由于慣性，此時沒有力作用在足球上，因此踢力對足球沒有做功，故D錯誤。故選：B。6.關于如圖所示是各種現象說法正確的是（   ）。A．甲圖中，自行車運動員在爬坡過程中重力勢能增加，動能一定減小；B．乙圖中，火箭加速升空，機械能不變；C．丙圖中，跳水運動員加速下落過程中，重力勢能轉化為動能；D．丁圖中，跳傘運動員在空中勻速降落過程中動能減小【答案】C。【解析】A、自行車運動員在爬坡過程中，質量不變，高度升高，故重力勢能增加，但速度不一定變小，則動能不一定減小，故A錯誤；B、火箭加速上升，質量不變，高度增加，所以勢能增加，同時速度增大，動能增大，所以其機械能增加，故B錯誤；C、跳水運動員加速下落過程中，質量不變，高度降低，速度變大，則重力勢能減小，動能增加，所以重力勢能轉化為動能，故C正確；D、跳傘運動員在空中勻速降落過程中，質量不變，速度不變，則動能不變，故D錯誤。故選：C。7.將重為3N的物體A掛于彈簧測力計下，彈簧測力計與物體A一起豎直向上做勻速直線運動。則下列判斷正確的是（   ）。A．彈簧測力計的示數大于3N；B．物體A的重力勢能增加；C．物體A的動能增加；D．彈簧測力計對物體A的拉力不做功【答案】B。【解析】A、彈簧測力計與物體A一起豎直向上做勻速直線運動，物體處于平衡狀態(tài)，受平衡力，所以彈簧測力計的示數等于物體的重力，即等于3N．故A錯誤；B、彈簧測力計與物體A一起豎直向上做勻速直線運動，物體質量不變，高度升高，重力勢能增加。故B正確；C、彈簧測力計與物體A一起豎直向上做勻速直線運動，物體質量不變，速度不變，動能不變。故C錯誤；D、彈簧測力計與物體A一起豎直向上做勻速直線運動，彈簧測力計對物體A一個向上的拉力，物體A在拉力的方向上通過了一定距離，所以彈簧測力計對物體A的拉力做功。故D錯誤。故選：B。8.如圖所示，2020年5月，中國2020珠峰高程測量登山隊向珠峰發(fā)起沖擊，并于5月27日11時從北坡成功登頂。他們綜合運用多種傳統(tǒng)和現代測繪技術，精確測定珠峰高程。并以此方式向登山前輩致敬，紀念中國人首登珠峰60周年。關于登山隊員登山的過程，下列說法中正確的是（   ）。A．向上攀登的人，其機械能守恒；B．向上攀登的人，需要克服重力做功；C．攀登相同的高度，人做功的快慢相同；D．向上攀登，氣壓減小，水的沸點升高【答案】B。【解析】A、向上攀登的人，速度基本不變，動能不變，但高度增加，重力勢能變大，所以其機械能變大，機械能不守恒，故A錯誤；B、向上攀登的人，需要克服自身的重力做功，即在重力的方向上向上移動距離，故B正確；C、攀登相同的高度，人做的功不一定相同，所用的時間不一定相同，根據P可知，做功的快慢可能不同，故C錯誤；D、向上攀登，氣壓減小，水的沸點會降低，故D錯誤。故選：B。9.如圖所示，游樂場中，從高處A到水面B處有兩條長度相等的光滑軌道。體重不同的甲、乙兩小孩沿著不同軌道同時從A處自由滑向B處，若不計空氣阻力，下列說法中不正確的是（   ）。A．甲、乙在下滑過程中所受重力做功不相等；B．甲從 A 到 B，重力勢能一定減小；C．甲、乙在下滑過程中機械能守恒；D．甲、乙到達 B 點時的動能相同【答案】D。【解析】A、甲、乙從A處自由滑向B處，下降的高度是相同的，但兩小孩的重力不同，根據W＝Gh可知，重力做功不相等，故A正確；B、甲從 A 到 B，其質量不變，高度減小，重力勢能一定減小，故B正確；C、由于軌道是光滑的，且不計空氣阻力，所以甲、乙在下滑過程中機械能守恒，故C正確；D、由圖可知，甲、乙在A點時，高度相同，由于重力不同，則二人的重力勢能不同，根據機械能守恒可知，他們到達B點時的動能也是不同的，故D錯誤。故選：D。10.如圖所示，置于水平桌面上的物體A重50N，物體B重30N，動滑輪重10N，物體B在勻速下降了40cm的過程中，拉動物體A在水平桌面上勻速移動了一段距離，忽略繩重及滑輪軸上的摩擦，則下列說法正確的是（   ）。A．物體A移動了20cm；B．繩子拉力對物體A做的功是8J；C．物體A與桌面的滑動摩擦力為30N；D．若對物體A施加一個水平向左的力F，使物體B可以勻速上升，則力F的大小為40N【答案】D。【解析】A、由圖可知，有兩段繩子拉著動滑輪，則拉力移動的距離為物體上升高度的2倍，物體B下降了40cm，則A移動的距離為2×40cm＝80cm，故A錯誤；B、物體B重30N，動滑輪重10N，忽略繩重及滑輪軸上的摩擦，則拉動A的力的大小為F（GB+G動）（30N+10N）＝20N；繩子拉力對物體A做的功為：W＝Fs＝20N×0.8m＝16J，故B錯誤；C、物體A在水平方向上做勻速直線運動，在水平方向上受到向左的摩擦力和向右的拉力，這兩個力是一對平衡力，大小相等，所以摩擦力為f＝F＝20N，故C錯誤；D、用一水平向左的力F拉動物體A，則A在水平方向上受到三個力的作用：向左的拉力F、向右的物體B的拉力和向右的摩擦力，則拉力：F＝f+F′＝20N+20N＝40N，故D正確。故選：D。二、填空題11.在測量鉤碼所受的重力時，小吳用彈簧測力計從圖甲所示位置開始豎直向上緩緩提升，彈簧測力計的示數F與彈簧測力計上升高度h之間的關系如圖乙所示。則鉤碼的重力大小為　   　N；彈簧測力計從開始上升到高度為16cm時，彈簧測力計對鉤碼所做的功是　   　J。【答案】4.5；0.45。【解析】（1）用測力計從圖甲所示位置開始豎直向上緩緩提升，鉤碼離開桌面后測力計的示數不再變化，此時示數即為鉤碼所受重力大小；根據圖乙可知，鉤碼所受的重力為4.5N；（2）當緩緩提升鉤碼離開桌面后，彈簧測力計的示數為4.5N，鉤碼通過的距離為16cm﹣6cm＝10cm＝0.1m，彈簧測力計的拉力對鉤碼做功：W＝Fs＝4.5N×0.1m＝0.45J。故答案為：4.5；0.45。12.俗話說：樹高千丈，落葉歸根。樹葉從空中勻速下降過程中，其動能　   　，重力勢能　   　。（選填“增大”“減小”或“不變”）【答案】不變；減小。【解析】樹葉從空中勻速下降過程中，質量不變，速度不變，所以動能不變；同時高度降低，所以其重力勢能減小。故答案為：不變；減小。13.如圖是雜技演員演出時的過程示意圖。男演員從甲處用力向上起跳，落下后踩在翹翹板的a端，能把站在b端的女演員彈上乙處。由于存在阻力，故男演員離開跳臺時的機械能一定　 　乙女演員的勢能（選填：大于/等于/小于）。【答案】大于。【解析】由于存在阻力，克服阻力做功，機械能轉化為內能，機械能不斷減小，所以男演員離開跳臺時的機械能一定大于乙處女演員的勢能。故答案為：大于。14.蹦床運動被喻為“空中芭蕾”。運動員從高點靜止下落至再次回到高點，會經歷幾個過程：①高點下落至接觸床面②接觸床面到下落至最低點③最低點反彈至離開床面④離開床面至再次回到高點。若不計空氣阻力，整個過程中運動員的機械能　 　（選填“守恒”或“不守恒”）。整個過程中，運動員動能最大在　 　過程中。【答案】不守恒；②③。【解析】①運動員從高點下落至接觸床面過程中，運動員的質量不變，速度增加，高度下降，因此重力勢能轉化為動能。不計空氣阻力，重力勢能轉化為動能，所以剛接觸床面時的動能較大，但未達到最大；②運動員從接觸床面到下落至最低點的過程中，繃床發(fā)生彈性形變，運動員的動能先增大，當彈力與重力相等時，動能達到最大，然后動能減小，逐漸轉化為彈性勢能；③運動員從最低點反彈至離開床面的過程中，繃床恢復原狀，將彈性勢能轉化為運動員的動能；當彈力與重力相等時，動能達到最大，然后動能減小，逐漸轉化為重力勢能；④運動員離開床面至再次回到高點過程中，高度增加，速度減小，所以將動能轉化為重力勢能。雖然不計空氣阻力，但運動員下落時從接觸蹦床到蹦床發(fā)生最大形變過程中對蹦床做功，機械能轉化為蹦床的內能，所以運動員機械能總量減少，也就是機械能不守恒。故答案為：不守恒；②③。15.在升國旗時，人站在地面上向下拉繩子，就可以使國旗上升，這是因為在旗桿頂上安裝了一個　 　滑輪。若國旗的質量是360g，人勻速升旗時，施加的實際拉力為4N，要求出該裝置的機械效率，則　 　（填“需要”或“不需要”）知道旗桿的高度，若旗桿的高度是12m，則此次升旗的過程中，人做的額外功為　 J。（g＝10N/kg）【答案】定；不需要；4.8。【解析】（1）旗桿頂部滑輪的軸不動，是一個定滑輪，它能改變動力的方向，但不能省力；（2）使用定滑輪時，s＝h，因為η＝＝＝，所以，要求出該裝置的機械效率，只需知道國旗的重力和人的拉力即可，不需要知道旗桿的高度。（3）總功：W總＝Fs＝4N×12m＝48J，有用功：W有用＝Gh＝mgh＝0.36kg×10N/kg×12m＝43.2J，則額外功：W額＝W總﹣W有用＝48J﹣43.2J＝4.8J。故答案為：定；不需要；4.8。16.第12屆珠海航展2018年11月6日開幕。如圖所示為中國殲10B矢量推進驗證機首次公開表演普加喬夫眼鏡蛇機動等高難度機動動作。戰(zhàn)機加速向上運動時戰(zhàn)機的勢能　 　，機械能　  　。【答案】增大；增大。【解析】當飛行員駕駛飛機加速向上運動時，飛機的質量不變、速度增大，所以飛機的動能增大；同時飛機的高度增大，所以飛機的重力勢能增大；而動能與勢能之和等于機械能，所以其機械能增大。故答案為：增大；增大。17.如圖1所示，水平地面上有一長方體木箱，小林用水平推力F把木箱向前推動，此過程中，推力F和木箱前進的速度v的大小隨時間t的變化情況分別如圖2甲、乙所示。在第2s時刻，木箱受到的摩擦力f＝　 　N，在0～1s內，推力對木箱所做的功 　J。【答案】20；0。【解析】（1）由乙圖可知，在3～5s內木箱做勻速直線運動，處于平衡狀態(tài)，由力的平衡條件可知，木箱受到的滑動摩擦力f＝F；由甲圖可知，在3～5s內推力F＝20N，則木箱受到的滑動摩擦力f＝F＝20N；由圖乙可知，木箱在1～3s內做加速運動，受到的摩擦力為滑動摩擦力，滑動摩擦力與推力大小無關，接觸面的粗糙程度、物體間的壓力均不變，木箱受到的滑動摩擦力不變，則1～3s內木箱受到的摩擦力大小仍為20N。（2）木箱在0～1s內沒有動，因此，在0～1s內，推力對木箱所做的功為0J；故答案為：20；0。三、實驗題18.小貝利用如圖24所示的裝置探究“物體的動能大小與哪些因素有關”。他將小球A、B分別拉到與豎直方向成一定角度θ的位置，然后都由靜止釋放，當小球擺動到豎直位置時，會與靜止在水平軌道上的木塊C發(fā)生碰撞，碰撞后木塊都會在水平軌道上滑行一定距離后停止。實驗裝置中小球A、B的質量分別為mA、mB且mA＜mB；擺長為L且均相同；擺線與豎直方向的夾角為θ且θ1＜θ2。（1）在開始探究前，小貝將小球A、B同時拉到與豎直方向成相同角度的位置，然后由靜止同時釋放，觀察到它們始終并排擺動且同時到達豎直位置。這表明兩小球在擺動過程中的任一時刻的速度大小均　   　（選填“相同”或“不同”），且與小球的質量無關。（2）小貝通過如圖的甲、乙所示的探究過程，他觀察到B球能將木塊C撞得更遠，經過思考可得出結論：小球的動能大小與　   　有關；通過如圖乙、丙所示的探究發(fā)現圖丙中木塊C滑行得更遠些，由此可得出結論：　   　。【答案】（1）相同；（2）質量；動能的大小與速度有關。【解析】（1）兩球由靜止同時釋放，觀察到它們始終并排擺動且同時到達豎直位置，這說明兩球的運動速度是相同的，與質量無關；（2）由B球能將木塊C撞得更遠，說明B球的動能大，由于B球的質量大于A球的質量，故小球的動能與質量有關；圖乙、丙的角度不同，角度越大，撞擊C時的速度越大，C移動的距離不同，說明動能的大小與速度有關故答案為：（1）相同；（2）質量；動能的大小與速度有關。四、計算題19.一邊長為10cm 的正方體木塊，從距離水平地面3m 的高處由靜止釋放，空氣阻力忽略不，用壓力傳感器記錄了從木塊撞擊地面開始到最后完全靜止時的壓力變化情況，并根據記錄的數據繪制了壓力隨時間變化的關系圖象，如圖2所示。求：（1）木塊的密度；（2）木塊下落過程中，重力對木塊所做的功；（3）木塊對地面的最大壓強。【解析】（1）根據壓力隨時間變化的關系圖象可知，木塊靜止時對水平地面的壓力F＝6N，則木塊的重力G＝F＝6N，木塊的質量：m＝＝＝0.6kg，正方體木塊的體積：V＝10cm×10cm×10cm＝1000cm3＝1×10﹣3m3，木塊的密度：ρ＝＝＝0.6×103kg/m3。（2）木塊下落過程中，重力所做的功：W＝Gh＝6N×3m＝18J；（3）由圖象可知，木塊撞擊地面時的最大壓力F最大＝36N，正方體木塊的底面積：S＝10cm×10cm＝100cm2＝1×10﹣2m2，則木塊對地面的最大壓強：p最大＝＝＝3.6×103Pa；答：（1）正方體木塊的密度為0.6×103kg/m3；（2）木塊下落過程中，重力所做的功為18J；（3）木塊對地面的最大壓強為3.6×103Pa。20.全國體操錦標賽中。選手李明在比賽時的助跑距離約30m，用時約3s，助跳板到馬面的高度差約1.3m，李明體重約50kg。g＝10N/kg，求：（1）李明所受重力；（2）李明助跑的平均速度；（3）李明起跳騰空環(huán)節(jié)克服重力做功。【解析】（1）李明所受重力：G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N；（2）李明助跑的平均速度：v＝＝＝10m/s；（3）李明起跳騰空環(huán)節(jié)克服重力做功：W＝Gh＝500N×1.3m＝650J。答：（1）李明所受重力為500N；（2）李明助跑的平均速度為10m/s；（3）李明起跳騰空環(huán)節(jié)克服重力做功為650J。 
 

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