第十一章 机械功与机械能检测题
本检测题满分:100分,时间:45分钟
一、选择题（每题3分，共36分）
1.（2015年山东济宁）小夏推箱子经历了图3所示的过程，最终箱子被推出去后又向前滑行了一段距离。对上述过程中涉及的物理知识，分析正确的是（ ）
甲 乙 丙
图3
A.图甲：因为箱子没动，所以小夏没有对箱子施加力的作用
B.图乙：因为箱子受到的摩擦力大于推力，所以小夏没有推动箱子
C.图乙：因为小夏对箱子施加了力，所以小夏对箱子做了功
D.图丙：小夏对箱子做的功小于推力与箱子移动距离的乘积
2. 一个物体在一个大小、方向都不变的水平拉力作用下，在水平面上做匀速直线运动，在下面的选项（图1）中能正确反映此力所做的功与时间对应关系的是（ ）
A B C D
图1
3. (2015年乌鲁木齐3分)立定纵跳摸高是中学生常见的运动项目。起跳前先屈膝下蹲，然后脚掌用力蹬地，伸展身体，两臂上挥，竖直向上跳起至最高点。小刚同学在一次立定纵跳摸高中消耗的能量约为( )
A. B. C. D.
图2
4. (2015年沈阳2分)爷爷与小丽进行爬楼梯比赛，他们都从1楼上到6楼。爷爷的体重是小丽体重的2倍，爷爷所用的时间是小丽所用时间的2倍。若爷爷做功为、功率为，小丽做功为、功率为，则下列判断正确的是( )
11 41
11 41
5. 如图2所示是甲、乙两物体所做的功与做功所用时间的关系图象，由图象可知，甲、乙两物体的功率P甲与P乙相比（ ）
A.P甲＞P乙 B.P甲＝P乙
C. P甲＜P乙 D.无法确定
6. 一个质量为50 kg的人，在10 s内连续向上跳12个台阶，已知每个台阶的高度为0.2 m，则这个人在这段时间内的功率是（g取10 N/kg）（ ）
A.1 200 W B.10 W C.12 W D.120 W
7. 用滑轮组将重400 N的物体提高3 m，已知滑轮组的机械效率是80％，则总功、额外功分别为( )
A.300 J、1 500 J B.1 500 J、300 J C.1 200 J、1 500 J D.1 500 J、1 200 J
8. 甲、乙两种机械的效率分别是70％和50％，则下列说法中正确的是( )
A.使用甲机械省力
B.使用甲机械做功快
C.在相同的时间内，使用甲机械完成的功多
D.乙机械的额外功在总功中占的比例大
9. (2015年山东潍坊4分)如图所示，斜面与水平面在M点通过小圆弧相连，弹簧左端固定，原长时右端在N点。小物块从斜面上P点由静止滑下，与弹簧碰撞后又返回到P点。则( )
A.小物块从P向M运动过程中，重力势能减少
B.小物块从P向M运动过程中，机械能减少
C.小物块从P向M运动过程中，机械能不变
D.弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大
10. ( 2015年河北3分)用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，在绳自由端用大小分别为和的拉力，将相同的物体匀速提升相同的高度。若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是( )
A.大于
B.和做的功一定相等
C.甲、乙的机械效率不相等
D.绳子自由端移动的距离不相等，物体运动的时间可能相等
甲 乙
11. 小明乘超市的自动扶梯匀速上升的过程中，小明的( )
A.动能转化为势能，机械能不变 B.动能转化为势能，机械能增大
C.动能不变，势能增大，机械能增大 D.动能不变，势能不变，机械能不变
12. 体育运动中投掷的链球、铅球、铁饼和标枪都是把物体斜向上抛出的运动。不计空气阻力，这些物体从被抛出到落地的过程中( )
A.物体的动能一直增大，重力势能一直减小
B.物体的动能一直减小，重力势能一直增大
C.物体的动能先减小后增大，重力势能先增大后减小
D.物体的动能先增大后减小，重力势能先减小后增大
二、填空题（每空1分，共18分）
13. （2015年天津4分）在水平地面上，用50 N的力沿水平方向拉着重为100 N的小车前进4 m，拉力做功为________J，重力做功为_________J。
14. 一位重为700 N的乘客，背着重60 N的包站在匀速行驶的公共汽车上。当汽车驶过200 m的距离时，乘客对包所做的功为______J，汽车底板的支持力对乘客所做的功为_____J。
15. 甲、乙两人爬杆比赛，爬到顶端甲用了10 s，乙用了8 s，而甲、乙两人的体重之比是5∶6，则甲、乙两人爬杆的功率之比是________。（两人均是匀速爬杆）
16. 汽车发动机的功率80 kW，汽车以36 km/h的速度匀速行驶，牵引力大小是____N，如果车辆行驶的速度保持不变，这时路面对汽车的阻力为______N。
17. 图4所示的起重机将重为 N的货物匀速提升10 m，它的电动机做功1.25× J，起重机匀速提升货物做的有用功为________J，机械效率为________.对于实际机械，机械效率总小于100%的原因是_______.
18. 如图5所示，滑轮组的机械效率为80%，物体G1向下做匀速直线运动，如果物重G2＝
32 N，则物重G1＝_____。
图4 图5 图6
19. 如图6所示，运动员射箭时用力将弓拉开，在放开箭的瞬间，弓的____能转化为箭的____能，箭在空中向上飞行的过程中，箭的____能增大。
20. 建水电站时要让水轮机产生出较大的功率，在流量一定的条件下，需要水流有较大的流速，而河流流速一般都不很大，因此就要在河中选择合
图7
适的地方修水坝。这是利用了____能转化为______能的道理。
21. 空中加油技术大大增加了战斗机的航程，而且大大提高了战斗机的生存能力，已成为现代战争中重要的空中后勤支援力量。如图7所示是空中加油机给战斗机加油的情景，加油机在某一高度匀速飞行，为保证安全，战斗机相对于加油机应处于_______状态，在此过程中，战斗机的动能将_____。（选填“增大”“不变”或“减小”）
三、简答题（每题6分，共18分）
22. 用手压下一支内有弹簧的圆珠笔，然后迅速放手，笔将竖直向上跳起，并迅速落回桌面。请你分析这一过程中的能量转化。
23. 小明在学习开车时，师傅告诉小明，当汽车上坡时一定要慢速行驶，千万不要开快车上坡，这样很危险，小明不明白其中的道理，请你用所学知识给他解释一下。
24. （2015年海南6分）为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患，小明选用小车、斜面、木板、钩码、木块等器材进行如下的实验探究：
甲 乙 丙
（1）实验中，通过比较小车推动木块距离的远近，来判断小车动能的大小，这种常用的实验方法是____________（选填“控制变量法”或“转换法”）。
（2）为了研究汽车超速问题，实验中应选择________两个图进行比较，得到的结论是：小车的质量一定时，速度越大，则动能越大。
（3）为了研究汽车超载问题，实验中应选择乙、丙两个图进行比较，得到的结论是：______________________________________。
四、计算、探究题（每题14分，共28分）
25. “擦窗机器人”的质量为2 kg，它的“腹部”有吸盘.当擦窗机器人的真空泵将吸盘内的空气向外抽出时，它能牢牢地吸在竖直玻璃上.（g取10 N/kg）擦窗机器人以0.1 m/s的速度匀速竖直向下运动8 s，它所受重力做的功是多少？重力做功的功率是多大？
图9
26. 图10甲所示的是一台汽车起重机的示意图，起重钩的升降使用的是滑轮组，如图乙所示，滑轮组上钢丝绳的收放是由卷扬机来完成的。某次作业中，起重机将重200 kg的货物由地面起吊到5 m的高度，所用时间为20 s，钢丝绳的拉力F为800 N，求起吊过程中：（g取10 N/kg）
（1）起重机起吊货物的机械效率；
（2）卷扬机做功的功率；
（3）图丙为该起重机的铭牌，其中有一个重要的参数是“最大额定起重量”，运用你学过的物理知识，分析说明起重机设计时，该参数的确定需要考虑哪些因素？
甲 乙 丙
图10
第十一章 机械功与机械能检测题参考答案
1. D解析：力是一个物体对另一个物体的作用，图甲中小夏推箱子时，他对箱子产生了作用，即“推”这种作用，故小夏对箱子施加了力的作用，A选项错误；图乙中箱子没有被推动，所以在水平方向上箱子受力平衡，即推力和摩擦力是一对平衡力，这两个力大小相等，此时在力的方向上箱子并没有通过一定的距离，所以小夏对箱子没有做功，B、C选项错误； 丙图中箱子由于具有惯性，在不受推力的作用下依然会向前移动一段距离，所以箱子移动的距离大于小夏推力作用过程中箱子移动的距离，故小夏对箱子做的功小于推力与箱子移动距离的乘积，D选项正确。X| k | B| 1 . c|O |m
2. B 解析：根据功的计算公式W＝Fs可知，W＝F𝜐t，由于物体做匀速直线运动，F与𝜐是定值，故W与t成正比。
3. A解析：小刚同学的体重约为，跳跃的高度约是，由公式可计算出一次立定纵跳摸高中消耗的能量约为。故选A。
4. C 解析：爷爷和小丽从1楼上到6楼所提升的高度相同，爷爷做的功，小丽做的功，则＝；根据功率公式可知爷爷做功的功率为，小丽做功的功率为，则·×，故C选项正确。
5. C 解析：如题图所示，在相同时间t0内，甲物体做的功为W甲，乙物体做的功为W乙，因为W甲＜W乙，由P＝知P甲＜P乙。
6. D 解析：在向上跳的过程中，人要克服自身的重力做功，此时W＝Gh＝mgh＝50 kg×10 N/kg×12×0.2 m＝1 200 J，功率为P＝＝＝120 W。
7. B 解析：把物体提高时，W有用＝Gh＝400 N×3 m＝1 200 J。W总＝＝1 500 J，则额外功W额外＝W总－W有用＝l 500 J－1 200 J＝300 J。
8. D 解析：机械效率是有用功与总功的比值，机械效率高，只能代表有用功在总功中所占的比例大，但并不能说明有用功、额外功或总功的多少，而与做功快慢也没有直接关系，当机械效率低时，有用功在总功中所占的比例小，额外功所占的比例必然大，故选项D正确。
9. ACD解析：小物块从P向M运动过程中，质量不变，高度减小，故重力势能减少，A选项正确；小物块从斜面上P点由静止滑下，最后又返回到P
点，说明在整个运动过程中，小物块的机械能不变，B选项错误，C选项正确；弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性形变最大，弹性势能最大，D选项正确。
10. ABD 解析：由题图可知，甲滑轮组承担物重的绳子股数为2股，乙滑轮组承担物重的绳子股数为3股，不计绳重及摩擦，则，所以，故A选项正确；甲滑轮组中绳端移动的距离，乙滑轮组中绳端移动的距离=，做的功做的功，即和做的功一定相等，B选项正确；和所做的总功相等，提升重物的重力相等，提升高度相同，故提升重物所做的有用功相同，由可知，甲、乙的机械效率相等，故C选项错误；物体移动的距离相等，甲、乙滑轮组绳子自由端移动的距离分别是物体移动距离的2倍、3倍，如果物体运动的速度相同，物体运动的时间就相等，故D选项正确。
11. C 解析：小明匀速上升，速度不变，动能不变，高度增加，重力势能增加，总的机械能增大。
12. C 解析：在这些体育活动中，链球、铅球等都有一个上升过程和下降过程。上升时动能转化为重力势能，动能减小，重力势能增大；下降时重力势能转化为动能，重力势能减小，动能增大。
13.200 0 解析：拉力做的功W＝Fs＝50 N×4 m＝200 J；小车在重力的方向上没有移动距离，故重力不做功，即做功为0。
14. 0 0 解析：当汽车驶过200 m的距离时，乘客对包施加了力，但在力的方向上没有移动距离，所以做功为0；乘客在支持力的方向上也没有移动距离，所以支持力做功也为0。
15. 2∶3 解析：已知爬杆上升的高度相同和两人的体重之比，利用功的公式可求甲、乙两人爬杆做功的大小关系；又知道两人的做功时间，根据功率公式可得出他们的功率之比。即×。
16. 8 000 8 000 解析：P＝80 kW＝80 000 W，𝜐＝36 km/h＝10 m/s，因为P＝F𝜐，所以F＝＝＝8 000 N，又因为匀速，所以F＝f＝8 000 N。
17. 6× 48％ 机械不可避免做额外功（或有用功总小于总功等）
解析：本题考查了对机械效率的理解与机械效率的计算.起重机匀速提升货物做的有用功为=Gh= N×10 m= J，起重机的机械效率η===48％；由于在使用机械的过程中，不可避免地要克服机械自重和机械各部件之间的摩擦而做额外功，使有用功总小于总功，所以机械效率总小于100％.
18. 20 N 解析：设G2升高的高度为h，则G1下降的高度为2h，则由机械效率公式可得η＝×100％，代入数据解得G1＝20 N。
19. 弹性势 动 重力势 解析：运动员用力将弓拉弯，弓具有弹性势能，在放开箭的瞬间，弓的弹性势能减小，转化为箭的动能；箭在空中向上飞行的过程中，高度越来越大，重力势能增大。
20. 重力势 动 解析：水从大坝流下来，水的重力势能转化成动能，水推动水轮机发电，水的动能转化成电能，水的落差越大，转化成的电能越多。
21. 静止 增大 解析：在空中加油过程中，为保证安全，战斗机和加油机必须以相同的速度，向同一方向飞行，即处于相对静止的状态；在此过程中，因战斗机加上了油，故它的质量增大，又因其速度不变，所以战斗机的动能增大。
22. 笔向上跳起，弹性势能转化为动能，上升过程中动能转化为重力势能，下落过程中重力势能转化为动能。
23. 汽车在行驶方向上主要受牵引力F和阻力f的作用，只有牵引力F不小于阻力f时，汽车才会向前运动，根据公式P＝F𝜐可知，当功率P一定时，汽车行驶速度𝜐越大，牵引力F就会越小，反之，汽车行驶速度𝜐越小，牵引力F就会越大，因此汽车上坡时要慢速行驶，使牵引力F较大，不小于阻力f，保证汽车向前运动，这样才安全；如果汽车上坡时行驶的速度较大，汽车的牵引力F会较小，当小于阻力f时，很容易自动向后倒，非常危险。所以汽车在上坡时要尽量开得慢一些，以保证安全。 解析：根据功率的公式P＝可得，当发动机的功率一定时，行驶的速度越小则牵引力越大，而汽车上坡时需要较大的牵引力。
24. （1）转换法（2分） （2）甲、乙（2分） （3）小车的速度一定时，质量越大，则动能越大（2分）X K b1. Co m
解析：（1）小车推动同一木块使木块运动的距离越远，则小车对木块做功的本领越大，小车具有的动能就越大，所以小车动能的大小可以转换成通过比较小车推动木块使木块运动的距离的远近来判断，在实验中把判断动能大小转换成了判断做功本领大小，这种物理方法是“转换法”。（2）图甲和图乙比较，质量相同的小车，从不同高度运动到水平面时的速度不同，高度越高时滑到水平面的速度越大，木块被推得越远，这表明小车的质量一定时，速度越大，则动能越大。说明汽车在超速行驶时，具有较大的动能，带来的安全隐患大。（3）图乙和图丙比较，质量不同的小车，从同一高度运动到水平面时的速度相同，小车的质量越大时，木块被推得越远，这表明小车的速度一定时，质量越大，则动能越大。
25. 擦窗机器人8 s下降的高度
h=s=vt=0.1 m/s×8 s=0.8 m
擦窗机器人的重力
G=mg=2 kg×10 N/kg=20 N
重力做的功
W=Gh=20 N×0.8 m=16 J
重力做功的功率
P===2 W
解析：本题综合考查了压强、路程、功与功率的计算.机器人的质量已知，根据G=mg可以求得机器人的重力，根据s=vt可以求得机器人移动的距离，则根据W=Gh与P=即可求得机器人所受重力做的功及功率的大小.
26. 解：（1）根据功的公式W=Fs得，滑轮组做的有用功为：=Gh=mgh=200 kg×10 N/kg×5 m=1.0× J
拉力F做的功：=Fs=800 N×5 m×3=1.2× J
滑轮组的机械效率为：η==≈83.3%
（2）由功率公式可得，卷扬机做功的功率为：P===600 W
（3）影响因素有：起重机的质量（重力）、起重机重心位置、卷扬机提供的最大拉力、钢丝绳能承受的拉力、卷扬机的功率、起吊臂的长度、起吊臂的倾角等.
解析：本题综合考查了功率和机械效率的相关计算.（1）已知货物的质量和被吊起的高度根据＝Gh＝mgh可求出有用功的大小；滑轮组由3股绳子承担物重，则绳子自由端移动的距离s=3h，根据＝Fs可得总功的大小，然后根据η=可解得滑轮组的机械效率.(2)由功率公式P=可求得卷扬机做功的功率.(3)本问是开放性问题，回答合理正确即可.
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