第十一章 功和机械能 素养提升作业
一、选择题
1．“车窗抛物”扔掉的不仅是文明，还会引发事故，因为从高速行驶的车中抛出的物体具有较大的（ ）
A．质量 B．重力势能
C．动能 D．弹性势能
2．抛实心球时动作示范如图所示，将此过程中球所在位置用数字标记。其中1号位置是发力投掷的起始位置，在3号位置球恰好脱离手掌。下列说法正确的是（ ）
A．球在1号位置保持不动时，人对球做了功
B．球由2号位置运动到3号位置，人对球不做功
C．球由3号位置运动到4号位置，人对球做了功
D．球由4号位置运动到5号位置，人对球不做功
3．如图甲所示的是人造地球卫星随火箭加速上升的情景：如图乙所示的是人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行的情景，离地球最近的点叫近地点，最远的点叫远地点。下列说法中正确的是（ ）
A．图甲：在加速上升的过程中，人造地球卫星的动能转化为重力势能
B．图乙：在运行过程中，当人造地球卫星从远地点向近地点运行时，其机械能减小
C．图乙：在运行过程中，当人造地球卫星从近地点向远地点运行时，其速度减小
D．在甲、乙两图中，人造地球卫星的机械能都不变
4．如图所示为运动员在撑杆跳高的场景，下列说法正确的是（ ）
A．杆被压得越弯，产生的弹力越小 B．杆被压得越弯，杆弹性势能越大
C．杆的弹性势能跟被压弯程度无关 D．杆被压得越弯，运动员的弹性势能越大
5．中国选手包揽2021年奥运会女子蹦床项目冠、亚军。运动员从蹦床弹起后，在空中经过N、S两点，人的重力势能的数据如表所示，则N、S两点位置分布可能正确的是（ ）
N点 S点
重力势能 2400J 2000J
A． B． C． D．
6．周末，小明和小华去爬山。他们从山脚下同一地点同时出发，沿着不同路径上山（小明走的道路比较陡峭，但是路程短，小华走的道路比较平缓，但是路程长），同时到达山顶。已知，小明的质量为48kg，小华的质量为55kg。则下列说法正确的是（ ）
A．小明克服自身重力所做的功比较多 B．他们克服自身重力所做的功一样多
C．小华克服自身重力做功的功率比较大 D．小明克服自身重力做功的功率比较大
7．物体在同一水平面上做匀速直线运动，当物体运动路程与时间的关系图象如图甲时，受到的水平推力为；当物体运动的速度与时间的关系图象如图乙时，受到的水平推力为。两次推力的功率分别为、。则和分别为（ ）
A．， B．， C．， D．，
8．【多选】如图所示，一轻质弹簧竖立于水平地面，一小球自弹簧正上方某一高度处由静止开始下落，直至将弹簧压缩到最短。在这个过程中，下列说法正确的是（ ）（忽略空气阻力）
A．曲线①表示小球的机械能随小球下落高度的变化关系
B．曲线②表示小球的机械能随小球下落高度的变化关系
C．曲线③表示弹簧的机械能随小球下落高度的变化关系
D．曲线④表示弹簧的机械能随小球下落高度的变化关系
二、填空题
9．如图所示，我国的大型空中加油机正在以大小不变的速度给匀速水平飞行的歼﹣10战斗机加油。在加油过程中，接受油的战斗机动能 ；输出油的加油机重力势能 。（均选填“增大”“减小”或“不变”）
10．用一根不可伸缩的细线一端系着一定质量的小球，并将细线的另一端固定起来，制成一个可以在ACB间往复运动的单摆，如图所示。若不计空气阻力，小球从C点运动到B点的过程中， （选填“动”、“重力势”、“机械”）能减少；小球摆到B点时受 （选填“平衡力”、“非平衡力”）的作用。
11．如图，小芳设想利用升降台让球越弹越高。将球从M点竖直向下以某速度抛出，球经静止在位置a的台面反弹后，到达的最高点为N。经台面反弹后上升过程球的动能 （选填“增大”“不变”“减小”），N 比M高（选填“可能”“不可能”）。球从N点下降时，台面已升至合适的位置b并保持静止，球再次经反弹后，到达的最高点P 比N高（选填“可能”“不可能”）。
12．随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进了普通家庭，小樱的爸爸最近也购买了一辆轿车。若轿车以96kW的恒定功率启动做直线运动，运动过程中受到的阻力不变，运动的速度v与时间t的关系如图所示。则时间内，轿车发动机做功为 J，轿车运动过程中受到的阻力为 N。
三、实验题
13．已知重力势能的大小与物体的质量和高度有关。在“探究重力势能的大小与高度的关系”时，所用的实验器材有：金属球、尖腿小桌、细沙和塑料盆。实验装置如图。
（1）本实验研究的对象是 （选填“金属球”、“小桌”或“细沙”）；
（2）释放金属球时，应使金属球由“静止”开始下落。其目的是： ；
（3）将金属球分别从三个不同高度由静止释放，发现金属球释放时的位置越高，撞击小桌后，小桌的桌腿陷入细沙中越深。由此可见：质量相同时，位置越高，物体能够做的功越 ，在高处时具有的重力势能越 ；
（4）若将金属球分别从三个不同高度由静止释放，撞击小桌后，发现每次小桌的桌腿都全部陷入细沙中。在不更换器材的条件下，应采取的改进措施是 。
14．“十次事故九次快”说明汽车超速会带来危害，汽车“多拉快跑”更是追尾事故中的罪魁祸首，超速与超载严重危害了道路交通安全。
小明通过实验探究货车超速与超载在追尾事故中的危害，用到的器材有：小车（模拟货车）、木块（模拟被追尾车辆）、砝码若干、坡度固定的斜面。将小车从如图甲所示的A处自由释放，小车在水平面上运动一段距离s0后停止，s0可视为刹车后运动的距离。将木块静置于小车右侧所在的位置B处，表明符合核载量并在限速内的货车不会对前车追尾。
请回答下列问题：
（1）探究货车超速的危害：如图乙所示，木块置于B处，小车由斜面顶端释放，撞击木块并与木块共同运动一段距离s1，这表明货车超速 （选填“会”或“不会”）产生追尾的危害。本实验可用木块运动的 反映追尾的危害程度；
（2）探究货车超载的危害：如图丙所示，木块置于B处，将砝码固定在小车上，仍从A处释放小车，观察小车的运动情况。逐次增加砝码个数重复实验，发现小车在水平面上运动的距离几乎都为s0，均未与木块撞击。小明猜想：小车每次到达斜面底端时，虽其动能随 的逐次增大而增大，但仍未追尾，原因可能是小车此时 还不够大；
（3）由（2）问中的实验看出小车超载几乎不会追尾前车，但生活中货车超载引起的追尾事故却频频发生。请你在上述实验的基础上再设计一步实验操作（木块仍置于B处），证明货车追尾前车会因超载带来危害；
①操作： ；
②请你对可能产生的现象进行合理预设，并指出仅因超载造成追尾的危害程度在实验结果中是如何体现的？ 。
四、计算题
15．广东海湾隧道的全线贯通主要是“大国重器”盾构机的功劳，如图所示。某次作业中，功率为的起重机将质量为的盾构机部件从33m深的竖井匀速吊起，用时330s，g取10N/kg。求：
（1）该部件受到的重力；
（2）该部件上升的速度；
（3）此次作业起重机做的功。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】从高速行驶的车中抛出的物品，由于惯性和车具有相同的速度，故具有很大的动能，能够把路人砸伤，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
2．D
【详解】做功的两个必要条件是：一是物体要受力的作用，二是物体要在力的方向上通过一定的距离。
A．球在1号位置保持不动时，球在力的方向上没有通过一定的距离。人对球不做功。故A错误；
B．球由2号位置运动到3号位置，球受到人手的力的作用，并在力的方向上通过了一定的距离，所以人对球做功。故B错误；
C．球由3号位置运动到4号位置，球脱离了人的手，不受到手的力的作用，所以人对球不做功。故C错误；
D．球由4号位置运动到5号位置，球在运动过程中，不受到手的力的作用，所以人对球不做功。故D正确。
故选D。
3．C
【详解】A．卫星加速上升过程中，其质量不变，速度增大，则动能增大；同时高度增大，重力势能增大；因卫星的动能与重力势能都增大，所以不是动能转化为重力势能，且卫星的机械能增大，故A错误；
BC．太空中是真空，卫星沿椭圆轨道绕地球运行过程中，不受空气阻力，机械能守恒，只有动能和势能的相互转化；从近地点向远地点运行时，质量不变，高度变大，重力势能增大，速度减小，动能减小，故B错误，C正确；
D．图甲中卫星的机械能增加，图乙中卫星的机械能不变，故D错误。
故选C。
4．B
【详解】运动员在撑杆跳高时，杆被压的越弯，证明形变量越大，故此时杆的弹性势能越大，转化为运动员的动能越大。杆被压得越弯，产生的弹力越大，故ACD错误，B正确。
故选B。
5．C
【详解】重力势能的大小与物体的质量和所处的高度有关，质量越大，高度越高，重力势能越大。运动员从蹦床弹起后，在空中经过N、S两点时质量一定，由表中数据可得N点的重力势能大于S点的重力势能，所以运动员在N点的高度大于在S点的高度，故ABD错误，C正确。
故选C。
6．C
【详解】AB．小明的质量为45kg，小华的质量为60kg，根据可知，小明的重力小于小华的重力；升高的高度相同，根据可知，小华克服自身重力所做的功比较多，故AB错误；
CD．用时相同，小华克服自身重力所做的功比较多，根据可知，小华克服自身重力做功的功率比较大，故C正确，D错误。
故选C。
7．D
【详解】物体在同一水平面上做匀速直线运动，物体受到平衡力作用，推力等于摩擦力。由于摩擦力的大小与压力大小和接触面粗糙程度有关，两次压力相同，接触面粗糙程度相同，故两次水平推力大小相等，即F1∶F2=1∶1，由甲乙两图可得v1=3m/s，v2=5m/s；根据
可得
故选D。
8．AD
【详解】AB．因为整个过程中忽略阻力，在小球没有碰到弹簧之前，小球的重力势能转化为小球的动能，此时机械能不变，但是当小球碰到弹簧后，小球的机械能转化成弹簧的弹性势能，小球的机械能开始减小，所以小球的机械能先不变后减小，曲线①表示小球的机械能随小球下落高度的变化关系，故A正确，B错误；
CD．小球没有接触到弹簧时，弹簧的弹性势能为0，小球接触弹簧至弹簧压缩最低点的过程中弹簧的形变量越来越大，弹性势能也越来越大，所以弹簧的弹性势能先为0后增大，曲线④表示弹簧的机械能随小球下落高度的变化关系，故C错误，D正确。
故选AD。
9． 增大 减小
【详解】[1] 加油过程中，接受油的战斗机仍以原来的高度和速度做匀速飞行，由于接受油的战斗机的油量增加，质量增大，所以它的动能增大。
[2] 由于加油机给歼8飞机输送油料，所以加油机的质量减小，其飞行速度和高度不变，所以加油机的动能、重力势能均减小。
10． 动 非平衡力
【详解】[1]若不计空气阻力，小球从C点运动到B点的过程中，质量不变，速度减小，动能减小，高度增大，重力势能增大，机械能不变。
[2]不计空气阻力，小球摆到B点时受到拉力和重力的作用，这两个力不在同一直线上，故此时小球所受的力是非平衡力。
11． 减小 可能 不可能
【详解】[1]球经台面反弹后上升的过程中，质量不变，速度变小，高度升高，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。
[2]球以一定速度从M点抛出，下降过程，重力势能转化为动能，动能增大；球接触台面的过程，动能转化为弹性势能及内能；反弹过程，弹性势能转化为动能，但此时的动能比接触台面时的动能小；上升过程，动能转化为重力势能，到达M点时，重力势能与下降时相同，动能一定比下降时的小，但不一定为0，那么球仍可向上升，直到速度为0，所以N可能比M高。
[3]小球从N点下降时，初速度为0，与台面接触的过程，有部分机械能转化内能，则再次上升过程，速度为0时，高度小于N点。
12．
【详解】[1]由题知，轿车以96kW的恒定功率做直线运动，时间内轿车发动机做的功
[2]由图像可知，轿车匀速直线运动的速度 ，由 可得，轿车匀速运动时受到的牵引力
轿车匀速直线运动时阻力和牵引力是一对平衡力，所以轿车匀速运动时受到的阻力
由题知，运动过程中受到的阻力不变，所以，轿车在运动过程中受到的阻力均为。
13． 金属球 使小球的初始动能为零 多 大 适当降低三次释放金属球的高度
【详解】（1）[1]该实验通过判断桌腿陷入细沙的深度来判断金属球重力势能的大小，故本实验研究的对象是金属球。
（2）[2]释放金属球时，应使金属球由“静止”开始下落，静止时，金属球的速度为零，而金属球的动能与质量、速度有关，质量不变，速度为零，动能为零，故其目的是使小球的初始动能为零。
（3）[3][4]将金属球分别从三个不同高度由静止释放，发现金属球释放时的位置越高，高度越高，金属球的重力势能就越大，撞击小桌后，小桌的桌腿陷入细沙中越深；反之，高度越低，金属球的重力势能就越小，撞击小桌后，小桌的桌腿陷入细沙中就越浅。由此可见：质量相同时，位置越高，物体能够做的功越多，在高处时具有的重力势能越大。
（4）[5]若将金属球分别从三个不同高度由静止释放，撞击小桌后，发现每次小桌的桌腿都全部陷入细沙中，由此可见，高度相对小的金属球在高处具有的重力势能也很大，因此，可以把释放金属球的高度降低一点，以达到更好的实验效果。故在不更换器材的条件下，应采取的改进措施是，适当降低三次释放金属球的高度。
14． 会 距离 质量 速度 见详解 见详解
【详解】（1）[1]小车由斜面顶端释放，撞击木块并与木块共同运动一段距离s1，说明速度越大的物体具有动能越大，动能过大的货车会造成追尾事故。
[2]危害程度不能直观体现，只能运用转换法，用木块被撞击的距离间接体现。
（2）[3]逐次增加砝码个数重复实验，增加砝码质量越大，造成小车的动能越大。
[4]影响动能的因素除了质量，还有速度，所以考虑可能是速度还不够大。
（3）[5]将装有砝码的小车放在斜面顶端释放，观察木块被撞击后运动的距离。
[6]若木块运动的距离比乙图中木块运动的距离更远，则木块两次运动距离之差即可体现仅因超载带来的危害程度。
15．（1）；（2）；（3）
【详解】解：（1）该部件受到的重力为
（2）该部件上升的速度为
（3）此次作业起重机做的功为
答：（1）该部件受到的重力为；
（2）该部件上升的速度为；
（3）此次作业起重机做的功为。
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