第十一章功和机械能 全章综合检测
一、单选题
1．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
2．对下列各物理量的估测，符合实际的是（ ）
A．拿起一个鸡蛋的力约为10N
B．一名中学生的重力约为500N
C．中学生上一层楼克服自身重力做功约300J
D．重庆的大气压约为76mmHg
3．如图所示，小球在A点由静止开始释放，向右侧摆动，B点是小球摆动的最低点，C点是小球摆动到右侧的最高点，且A、C两点到B点的竖直距离hA＞hC；在小球从A点摆动到C点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．小球的机械能总量保持不变
B．在A点小球的机械能最大
C．小球的势能始终保持减小
D．从A到B点小球的势能全部转化为动能
4．下列关于能的概念的说法中，正确的是 ( )
A．势能相同的物体，一定在同一高度
B．悬挂着的物体因为没有做功，所以没有能
C．在空中飞行的子弹能够做功，是因为它具有能
D．一个物体具有机械能，则这个物体一定既具有动能又具有势能
5．如图是足球运动员踢足球时的情景，下列说法正确的是（ ）
A．球被脚踢出去，说明只有球才受到力的作用
B．脚踢球使球飞出去，说明力是物体运动的原因
C．足球在空中飞行过程中，运动状态一定发生改变
D．空中飞行的足球，动能越来越小，势能越来越大
6．如图所示的情景中，关于力对杯子做功的描述正确的是（ ）
A． 用力推杯子，杯没动，推力对杯子做功了
B． 托着杯子长时间不动，托力对杯子做功了
C． 托着杯子水平向右移动，托力对杯子做功了
D． 托着杯子水平向上移动，托力对杯子做功了
7．小明同学对日常生活中常见的物理量进行了估测，最接近实际的是（ ）
A．某中学生步行的速度约为12m/s
B．某中学生的体重约为50N
C．两个鸡蛋大约重1N
D．一个质量为50kg的学生上一层楼克服重力做的功大约为150J
8．在下列事例中，人对物体做功的是（ ）
A．甲图中，女孩把报刊箱搬起来
B．乙图中，小和尚双手提着水桶走在水平的小路上
C．丙图中，运动员举着杠铃停留3s
D．丁图中，投出去的铅球在空中飞行
二、多选题
9．如图，用测力计水平拉动同一木块，使它分别沿甲、乙水平桌面做匀速直线运动，测力计对木块做的功W、木块移动的距离s、木块运动时间t之间的关系如图所示。以下判断中，正确的有：（ ）
A．木块对桌面的压力与桌面对木块的支持力彼此平衡
B．木块在甲桌面上比在乙桌面上运动得快
C．甲桌面比乙桌面粗糙
D．测力计对甲、乙桌面上的木块做功的功率分别为P甲、P乙，则P甲＞P乙
10．2022年2月6日，中国女足姑娘们在亚洲杯决赛中顽强拼搏，最终夺得亚洲杯冠军。如图所示，中国女足队员正在传球，踢出去的足球在空中飞行的过程中，会受到空气阻力的作用。则下列说法正确的是（ ）
A．踢出去的足球在空中上升过程中，它的机械能逐渐减小
B．踢出去的足球在空中上升到最高点时，它的机械能为0
C．踢出去的足球在空中下降过程中，它的机械能逐渐增大
D．空中运动的足球，若所受力都消失，它将做匀速直线运动
三、填空题
11．2022年北京冬奥会中，苏翊鸣从如图所示的大跳台高处滑下时，苏翊鸣的重力势能 （选填“增大”“不变”或“减小”）；以苏翊鸣为参照物，看台上的观众是 （选填“运动”或“静止”）的。
12．在国际单位制中，功率的单位是 ．另外，功率还常用 和 做单位．
13．2019年1月3日，“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面的预选着陆区。在“嫦娥四号”从距离月球一定的高度依靠大推力发动机提供的反向推力减速降落过程中，“嫦娥四号”的重力势能 （减小、增大或不变），动能 （减小、增大或不变）。
14．质量较大的喜鹊和质量较小的燕子在空中飞行，如果它们的动能相等，那么 飞得快；如果它们的重力势能相等，则 飞得高．
15．高仿真涡喷（指发动机类型）航模飞机（图甲）的表演极具观赏性。这种航模飞机需在跑道上加速滑行一段距离，平直跑道对它的支持力F支与滑行距离s的关系如图乙所示。发动机产生的推力为300N，滑行中获得的升力F升＝cv2，式中比例系数c＝7.5N·s2/m2，v是航模飞机的滑行速度，g取10N/kg。请回答下列问题。
（1）航模飞机的质量为 kg，起飞过程中发动机做的功为 J，跑道的支持力F做功 。
（2）航模飞机起飞离地时需获得的最小升力为 N，最小速度为 m/s。
四、实验题
16．在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验中，让小球从斜面上由静止开始下滑，撞击水平面上的木块，如图所示。
（1）实验中探究的动能是指 （填序号）；
A．小球在斜面上运动时的动能
B．小球即将撞击木块时的动能
C．小球撞击木块后的动能
D．木块被小球撞击后的动能
（2）让相同质量的钢球从同一斜面的不同高度由静止滚下，推动木块运动距离如图甲乙所示，可得出结论： ；
（3）本实验中，用木块被推动的距离大小来反映动能大小，依据是： 。
17．在探究“阻力对物体运动的影响”的实验中，如图中①②③所示：
（1）让小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，可使小车到达水平面时的速度相同，小车每次都滑到水平面上运动，小车在竖直方向上受到的重力和 是一对平衡力，其作用效果相互抵消，相当于小车只受阻力的作用；
（2）分析小车运动情况可知：小车受到的阻力越小，速度减小得越 。进一步推理分析得出，若小车不受任何力，将 ，说明力 （选填“是”或“不是”）维持物体运动的原因；
（3）完成上面的实验后，同学们还想探究“物体的动能与哪些因素有关”，实验过程如图中④⑤所示，让同一小车从斜面的不同高度由静止开始下滑，这是探究小车的动能和 的关系；实验中通过 （选填“小车移动的距离”、“木块移动的距离”或“木块移动的速度”）来判断其动能的大小。
五、综合题
18．2011年4月12日，英国伦敦展出了新研发的“侦探猎犬”超音速汽车，如图所示．该车功率极大，最大车速能达到1609km/h，创造了短期内无法超越的世界纪录．在一次测试中，“侦探猎犬”以400m/s的速度匀速直线行驶了2000m，受到水平方向的阻力为2×105N．问：在测试过程中，
汽车受到水平方向的牵引力是多少？
汽车牵引力所做的功和功率分别是多少？
该车的外观设计成流线型，这样做的好处是什么？
19．（1）联系生活，用所学知识回答下列问题。
①汽车在爬坡的时候司机往往要降低速度，其原理是 ；
②鞋底常常刻有花纹，其原理是 ；
③吸盘可以吸附在光滑的墙壁上，这是由于 ；
（2）下表是阳阳同学在观看一场青少年足球友谊赛时做出的一些思考，请根据表中内容从物理学角度分析，将下表空格处（①、②、③）补充完整：
提出的物理问题 运用物理知识解答
1 踢出去的足球，为什么最终会落到地面？ ①
2 大力踢球，为什么脚会痛？ ②
3 ③ 由于惯性
六、计算题
20．新能源汽车以其环保和节能的优势逐渐获得人们的青睐。某新能源汽车质量为1400kg，静止在水平地面上时，车轮与地面总接触面积为。当汽车在平直公路上以的速度匀速行驶，行驶过程中受到的阻力为1000N。求：
（1）汽车静止时对水平地面的压强；
（2）在上述行驶过程中，汽车发动机的功率。
21．骑行是青少年最喜爱的运动项目之一，如图所示是小明的山地车及相关数据，某次骑行，小明沿着平直的公路匀速行驶3km，耗时10min，（g取10N/kg）求：
（1）停放时，山地车对水平地面的压强；
（2）若在该路段骑行时受到的平均阻力为20N，小明骑行时的功率。
车架材料 碳纤维
车架材料体积V/cm3 2500
整车质量m/kg 10
车与地面接触总面积S/cm2 8
参考答案：
1．C
【详解】A．乒乓球自1至3乒乓球排开水的体积先不变，后减小，由阿基米德原理得，1到3乒乓球受到的浮力发生改变，故A错误；
B．乒乓球自1至4的过程中，乒乓球排开水的体积先不变，后减小，水的深度先不变，后减小，由得，水对杯底的压强先不变后减小，故B错误；
C．乒乓球能弹离水面后，水位下降，水的重力势能转化为动能，再对乒乓球做功，所以乒乓球能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4的过程中，乒乓球的速度先变大后减小，质量保持不变，动能先增大后减小，故D错误。
故选C。
2．B
【详解】A．一个鸡蛋的质量在左右，拿起一个鸡蛋的力在
左右，故A不符合题意；
B．中学生的质量在50kg左右，受到的重力大约为
故B符合题意；
C．中学生的体重在左右，一层楼的高度在3m左右。中学生上一层楼克服自身重力做功约为
故C不符合题意；
D．我们生活的环境气压在左右，相当于760mmHg，过高或过低的气压都不适合人类生存，故D不符合题意。
故选B。
3．B
【详解】A．如果小球没有能量损耗，那么C点的高度应该和A点的高度相同，由图可知，C点高度低于A点，则从B到C的过程中有能量损耗，机械能逐渐减小，故A错误；
B．因为小球运动时不断克服空气阻力做功，从而消耗机械能，所以开始时在A点小球的机械能最大，故B正确；
C．从B到C，小球的高度逐渐增大，因此它的重力势能逐渐增大，故C错误；
D．从A到B的过程中，小球的重力势能转化为动能和内能，故D错误。
故选B。
4．C
【详解】A.重力势能与物体的质量和高度有关，不能说势能相等的物体一定在同一高度，该选项说法错误；
B.悬挂着的物体因为没有做功，但它由于被举高而具有重力势能，该选项说法错误；
C.在空中飞行的子弹能够做功，是因为它具有能，该选项说法正确；
D.一个物体具有机械能，则这个物体不一定既具有动能又具有势能，可以是具有某种形式的能量，该选项说法错误.
故答案为C
5．C
【详解】A．由于力的作用是相互的，球被脚踢出去的同时，脚也受到球的反作用力，故A错误；
B．脚踢球，使球飞出去，说明力可以改变物体的运动状态，不能说明力是物体运动的原因，故B错误；
C．足球在空中运动过程中，受到竖直向下的重力与空气的阻力，这两个力不是平衡力，所以足球的运动状态一定发生改变，故C正确；
D．空中飞行的足球，上升时动能越来越小、势能越来越大，下降时动能越来越大、势能越来越小，故D错误。
故选C。
6．D
【详解】A．用力推杯，杯没动，人给杯子一个推力，杯子没有在推力方向上移动距离，所以人对杯子没有做功，故A不符合题意；
B．托着杯子长时间不动，手给杯子一个向上的托力，杯子没有在托力的方向上移动距离，所以手对杯子没有做功，故B不符合题意；
C．托着杯子向右移动，手给杯子一个向上的托力，杯子没有在托力的方向上移动距离，所以手对杯子没有做功，故C不符合题意；
D．托着杯子竖直向上移动，手给杯子一个向上的托力，杯子在托力的方向上移动了一段距离，所以手对杯子做功，故D符合题意。
故选D。
7．C
【详解】A．中学生正常步行的速度在1.1m/s左右，故A不符合题意；
B．中学生的质量约50kg左右，受到的重力大约为
G=mg=50kg×10N/kg=500N
故B不符合题意；
C．两个鸡蛋的质量约100g=0.1kg，受到的重力为
G=mg=0.1kg×10N/kg=1N
故C符合题意；
D．一个质量为50kg的学生体重为500N，一层楼的高度在3m左右，学生上一层楼克服重力做功
W=Gh=500N×3m=1500J
故D不符合题意。
故选C。
8．A
【详解】A．甲图中，女孩把报刊箱搬起来，女孩对报刊箱施加了力，且报刊箱在该力的方向上移动了距离，所以女孩对报刊箱做了功，故A符合题意；
B．乙图中，小和尚双手提着水桶走在水平的小路上，小和尚给水桶的力竖直向上，与水桶通过的距离垂直，所以小和尚对水桶没有做功，故B不符合题意；
C．丙图中，运动员举着杠铃停留3s，运动员对杠铃施加了力，但杠铃没有移动距离，所以运动员对杠铃没有做功，故C不符合题意；
D．丁图中，投出去的铅球在空中飞行，是因为铅球具有惯性，而此过程中人对铅球没有力的作用，所以此过程中人对铅球没有做功，故D不符合题意。
故选A。
9．BCD
【详解】A．木块对桌面的压力与桌面对木块的支持力大小相等、方向相反、作用的不同物体上，是一对相互作用力，不是平衡力，故A错误；
B．由s-t图可以看出，在相同的时间内，木块在甲桌面运动的路程更大，所以木块在甲桌面上比在乙桌面上运动得快，故B正确；
C．由W-s图可以看出，在通过相同的路程时，测力计对木块在甲桌面做的功更大，根据，测力计对木块在甲桌面上的拉力更大；因为木块做匀速直线运动，故木块受摩擦力和拉力大小相等，即木块在甲桌面上的摩擦力更大；因为摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度有关，而拉动的是同一个木块，所以压力大小一样，因此甲桌面比乙桌面粗糙，故C正确；
D．由，测力计对木块在甲桌面上的拉力更大，木块在甲桌面上运动得更快，所以测力计对甲、乙桌面上的木块做功的功率P甲＞P乙，故D正确。
故选BCD。
10．AD
【详解】A．足球在空中上升过程中，受到空气阻力向下，空气阻力做功，足球机械能逐渐减小，故A正确；
B．踢出去的足球在空中上升到最高点时，它的动能为0，机械能不为零，故B错误；
C．踢出去的足球在空中下降过程中，受到空气阻力向上，空气阻力做功，足球机械能逐渐减小，故C错误；
D．空中运动的足球，若所受力都消失，由于惯性，它将继续保持之前的运动状态不变，即做匀速直线运动，故D正确。
故选AD。
11． 减小 运动
【详解】[1]苏翊鸣从如图所示的大跳台高处滑下时，质量不变，高度降低，苏翊鸣的重力势能减小。
[2]看台上的观众与苏翊鸣的相对位置发生改变，以苏翊鸣为参照物，看台上的观众是运动。
12． 瓦 千瓦 兆瓦
【详解】物理学中，为了纪念物理学家在某一领域里都作出了突出的贡献，很多物理量都是用他们的名字而命名的．功率的单位是瓦特，简称瓦，是为了纪念意大利著名的发明家而命名，另外，功率还常用千瓦和兆瓦做单位．
13． 减小 减小
【详解】[1][2]“嫦娥四号”减速下降过程中质量不变，高度减小，速度减小，因此重力势能减小，动能减小。
14． 燕子 燕子
【分析】（1）动能与质量和速度有关，物体的速度越大，质量越大，具有的动能就越大；
（2）重力势能与质量和高度有关，质量越大，高度越高，重力势能越大．
【详解】动能与质量和速度有关，喜鹊与燕子动能相等，喜鹊的质量大，燕子的质量小，所以燕子的速度较快；
重力势能与质量和高度有关，喜鹊与燕子重力势能相等，喜鹊的质量大，燕子的质量小，所以燕子飞得高．
15． 108 9000 0J 1080 12
【详解】（1）[1][2][3]根据图乙可知，当飞机静止时，处于平衡状态，重力与支持力大小相等
G=F支0＝1080N
飞机的质量为
根据图乙可知，飞机起飞前的滑行的距离为：s＝30m，飞机发动机做的功为
W＝Fs＝300N×30m＝9000J
跑道的支持力F和飞机运动的方向垂直，不做功。
（2）[4][5]航模飞机起飞离地时需获得的最小升力
F升＝G＝1080N
此时
F升＝cv2＝7.5N·s2/m3×v2＝1080N
解得：最小速度v＝12m/s。
16． B 在质量相同时，速度越大，物体的动能越大 见详解
【详解】（1）[1]实验中运用转换法，通过木块被撞击的距离来探究小球动能大小，即小球撞击木块时的动能的大小，所以实验中探究的动能是指小球即将撞击木块时的动能，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
（2）[2]让相同质量的钢球从斜面上不同高度由静止自由滑下，则小车的质量相同，到达水平面时的速度不同，所以这是为了研究动能大小与物体速度的关系，观察甲乙两图发现，乙图中钢球在斜面的高度低一些，被钢球撞击后的木块运动的距离也要短一些，可以得到结论：在质量相同时，速度越大，物体的动能越大。
（3）[3]根据转换法可知，本实验中，用木块被推动的距离大小来反映动能大小，小车推动木块移动的距离越远，则木块克服摩擦所做的功越多，小车的动能越大。
17． 支持力 慢 做匀速直线运动 不是 速度 木块移动的距离
【详解】（1）[1]在探究“阻力对物体运动的影响”的实验中，根据控制变量法可知，必须控制小车在水平面上的初速度相同，因此让小车从同一斜面、同一高度由静止开始滑下，这样小车在进入平面时的运动速度相同，小车每次都滑到水平面上运动，小车在竖直方向上受到的重力和支持力是一对平衡力，其作用效果相互抵消，相当于小车只受阻力的作用。
（2）[2]由实验现象可知，小车在毛巾表面受到的阻力最大，运动的距离最小；小车在木板表面受到的阻力最小，运动的距离最大，由此可知，小车受到的阻力越小，速度减小得越慢，运动的距离越远。
[3][4]进一步推理分析得出，若小车不受任何力，没有力改变小车的运动状态，小车将做匀速直线运动，因此可说明力不是维持物体运动的原因。
（3）[5][6]让同一小车从斜面的不同高度滑下，那么小车到达水平面时的速度就不同，小车推动木块做功，木块移动的距离越远，做功越多，动能越大，所以根据控制变量法可得结论是：当质量一定时，物体动能的大小与物体的速度有关，故是探究动能和速度的关系。
18． 汽车受到水平方向的牵引力是2×105N 汽车牵引力所做的功和功率分别是4×108J、8×107W 该车的外观设计成流线型，这样做的好处是为了减小阻力
【详解】因为超音速汽车匀速直线行驶，受到的是平衡力，汽车受到水平方向的牵引力等于汽车受到水平方向的阻力为2×105N．根据汽车行驶的路程和牵引力的大小计算出汽车牵引力所做的功；“侦探猎犬”以400m/s的速度匀速直线行驶了2000m，可知汽车行驶所用的时间是5s，根据公式P=计算功率．
（1）因为超音速汽车匀速直线行驶，受到的是平衡力，所以F=f=2×105N；（1分）
（2）W=Fs=2×105N×2000m=4×108J （1分）
由v=得t===5s P===8×107W （1分）
（3）这样设计的好处是为了减小阻力．（1分）
19． P=Fv，当P一定时，v越小，F越大 在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦 大气压的作用 足球受竖直向下的重力 力的作用是相互的 踢出去的球为什么还能继续运动？
【详解】（1）①[1]汽车发动机的功率是一定的，根据P=Fv可知，降低速度可以增大上坡时的牵引力。所以其原理是P=Fv，当P一定时，v越小，F越大。
②[2]鞋底常常刻有花纹，可以增加接触面的粗糙程度，因此其原理是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦。
③[3]吸盘可以吸附在光滑的墙壁上，是由于外界大气压大于吸盘内气压，吸盘被压在墙壁上的。故其原理是由于大气压的作用。
（2）①[4]地球表面及附近的一切物体都受到重力的作用，而重力的方向是竖直向下的，所以踢出去的足球，最终会落到地面。
②[5]大力踢球，脚对球有力的作用，由于力的作用是相互的，球对脚产生反作用力，所以脚会疼。
③[6]球被踢出后，脚的作用力消失，但足球具有惯性，所以会保持原来的运动状态，继续向前。因此问题是踢出去的球为什么还能继续运动？
20．（1）；（2）
【详解】解：（1）汽车静止时对路面的压力
对路面的压强
（2）因为匀速行驶，牵引力
汽车行驶过程中发动机的功率
答：（1）汽车静止时对水平地面的压强为；
（2）在上述行驶过程中，汽车发动机的功率为。
21．（1）1.25×105Pa；（2）100W
【详解】解：（1）停放时，地面所受的压力
山地车对地面的压强为
（2）骑自行车克服阻力所做的功
功率为
答：（1）停放时，山地车对水平地面的压强为1.25×105Pa；
（2）小明骑行时的功率为100W。
