功和机械能单元检测试题(含答案)

功和机械能单元检测试题（含答案）

一、选择题

1．下列实例中，有力对物体做功的是

A．跳水运动员从跳台跳下

B．小球在光滑水平面上滚动

C．背着书包在水平路面上前进

D．举重运动员举起杠铃停在空中

【答案】A

【解析】

【分析】

做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是在力的方向上移动的距离，二者缺一不可，据此分析判断．

【详解】

A．跳水运动员从跳台跳下，受重力的作用，并且在重力的方向移动了距离，重力对人做功，故A符合题意．

B．小球在光滑水平面上滚动，依靠的是小球的惯性，小球水平方向上虽然移动了距离，但是水平方向上没有力的作用，没有力做功，故B不符合题意．

C．背着书包在水平路面上前进，人给书包一个向上的力，书包向上没有移动距离，该力对书包没有做功，故C不符合题意．

D．举重运动员举起杠铃停在空中，有力作用在物体上，但是没有移动距离，该力对杠铃没有做功，故D不符合题意．

故选A．

2．在校园足球比赛中，队员把足球踢出后，足球在水平地面上向前减速运动，如图所示．以下关于足球在水平地面上运动的这一过程中说法正确的是

A．足球所受的重力做了功B．脚一直对足球做功

C．足球受到非平衡力作用D．地面的支持力对足球做了功

【答案】C

【解析】

【详解】

A、重力时竖直向下的，球在地面上移动的距离是水平方向，即力与距离垂直，重力不做功，故A错误；

B、球离开运动员的脚以后，以后不再受运动员的作用力，故脚对球不再做功，故B错误；

C 、由于足球的运动速度越来越慢，运动速度发生了变化，故受到的是非平衡力，故C 正确；

D 、支持力是竖直向上的，球在地面上的运动是水平方向，即力与距离垂直，支持力不做功，故D 错误；

故选C ．

3．如图所示，定滑轮重4N ，动滑轮重0.5N ，在拉力F 的作用下，1s 内将重为4N 的物体A 沿竖直方向匀速提高了10cm ．如果不计绳重和摩擦．则以下计算结果正确的是

A ．绳子自由端移动速度为0.3m/s

B ．拉力F 的大小为4N

C ．拉力F 的功率为0.45W

D ．滑轮组的机械效率为75%

【答案】C

【解析】

【详解】

由图知道，承担物重的绳子的有效股数是：n =2，

A ．绳端移动的距离是：

s =2h =2×0.1m=0.2m ，

绳子自由端移动的速度是：

0.2m 0.2m/s 1s

s v t === ， 故A 错误；

B ．不计绳重和摩擦，则拉力()()11=4N 0.5N 2.25N 2

F G G n =

+?+=动， 故B 错误；

C ．拉力做的总功：W 总 =Fs =2.25N×0.2m=0.45J ，拉力F 的功率： 0.45J 0.45W 1s

W P t ===总 ， 故C 正确；

D ．拉力做的有用功W 有 =Gh =4N×0.1m=0.4J ，滑轮组的机械效率是： 0.4J 100%100%0.45J

W W η=?=?有总≈88.9%， 故D 错误。

4．如图，小明分别用甲、乙两滑轮把同一沙桶从1楼地面缓慢地提到2楼地面，用甲滑轮所做的功为W 1，机械效率为1η；用乙滑轮所做的总功率为W 2，机械效率为2η，若不计绳重与摩擦，则（ ）

A ．W 1＜W 2，η1＞η2 B. W 1=W 2，η1＜η2

C ．W 1＞W 2 , 1η＜2η

D ．W 1=W 2 , 1η=2η

【答案】A

【解析】因为用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面，所以两种情况的有用功相同；根据η ＝W W 有

总可知：当有用功一定时，利用机械时做的额外功越少，则总功越

少，机械效率越高。而乙滑轮是动滑轮,所以利用乙滑轮做的额外功多,则总功越多,机械效率越低。即W 1η2.故选C.

5．如图所示的三种场景中，拉力F 1、F 2、F 3大小相等，在拉力的作用下物体移动的距离也相等．若拉力所做的功分别记为W 1、W 2、W 3，下列关于它们大小关系的判断中正确的是

A ．W 1＝W 2＝W 3

B ．W 1＜W 2＜W 3

C ．W 1＝W 2＜W 3

D ．W 2＜W 1＜W 3

【答案】C

【解析】

【详解】 定滑轮的特点是不省力，也不省距离，拉力移动的距离等于物体移动距离为s ，拉力做的功是：

W 1=F 1s ；

直接拉物体时，拉力移动的距离也等于物体移动距离为s ，拉力做的功是：

W 2=F 2s ；

动滑轮的特点是可以省一半力，但是费距离，拉力移动距离为2s ，拉力做的功是：

W 3=F 32s ；

又因为拉力F 1、F 2、F 3大小相等，综上分析知道：

W 1=W 2=Fs ＜W 3=2Fs ，

6．如图小红同学正在做“引体向上”。她先两手握住单杠，两脚离地，两臂及身体自然下垂伸直，然后缓缓曲肘，将身体向上拉起，直到下巴超过横杠。这个过程中，小红做的功最接近的是

A．2 000 J B．200 J

C．20 J D．2 J

【答案】B

【解析】

小红同学正在做“引体向上”，两臂将身体向上拉起，中学生的体重大约是G=500N，由题图可知，上升的高度大约是胳膊的长度0.4m，即h=0.4m，所以小红做的功最接近

W=Gh=500N×0.4m=200J，故B符合实际为答案。

7．如图所示,用滑轮组提升重物时,重200N的物体在5s内匀速上升了1m.已知拉绳子的力F为120N,如果不计绳重及摩擦,则提升重物的过程中

A．绳子自由端被拉下3m B．拉力F做的功为200J

C．滑轮组的机械效率是83.3% D．拉力F的功率是40W

【答案】C

【解析】

【详解】

A、物重由两段绳子承担，因此，当物体提升1m时，绳子的自由端应被拉下2m，故A错误；

B、拉力为120N，绳子的自由端应被拉下2m，则拉力做功为：

，故B错误；

C、滑轮组的机械效率，故C正确；

D、拉力F的功率，故D错误．

故选C．

【点睛】

涉及机械效率的问题时，关键是要清楚总功、有用功、额外功都在哪，特别要清楚额外功是对谁做的功，弄清楚这些功后，求效率和功率就显得简单了。

8．掉在水平地面上的弹性小球会跳起，而且弹跳的高度会越来越低．如图所示是小球弹跳的频闪照片，小球在1、2位置的高度一样，则小球在位置1、2时的

A．动能相同，机械能也相同

B．动能相同，2位置的机械能较小

C．机械能相同，2位置的动能较小

D．2位置的动能较小，机械能也较小

【答案】D

【解析】

【详解】

（1）小球在1、2位置的高度相同，所以重力势能相同；由于与空气摩擦等，小球机械能逐渐减小，所以在1处的机械能大，2处的机械能小；

（2）小球在1、2位置的高度相同，所以重力势能相同，但在2处的机械能小，所以2位置的动能小．

故选D．

【点睛】

对于这类题目要抓住题目的隐含信息，小球弹跳的高度会越来越低，就是明显告诉小球的机械能越来越小，由于高度相同，所以重力势能相同，所以动能在同样的高度时，动能会越来越小．

9．跳伞运动员跳出飞机后,立即打开降落伞,下落过程中所受空气阻力随速度的增大而增大,直至与重力等大。在整个下落过程中，运动员和降落伞的（）

A．重力势能不断减少,动能不断增加，机械能不变

B．重力势能不断减少,动能不断增加,机械能减少

C．重力势能不断减少,动能先增加然后保持不变,机械能减少

D．重力势能不断减少,动能先增加后减少,机械能不变

【答案】C

【解析】分析：动能的影响因素是物体的质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大；重力势能的影响因素是物体的质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大；

动能和势能总称为机械能。

解答：由于运动员在空中飞速下落，质量没发生变化，速度先逐渐增大后保持不变，故动能先增大后保持不变；在下落过程中，高度降低，所以重力势能减小，机械能等于动能和重力势能之和，所以机械能也是减小。

故选：C。

【点睛】该题考查了动能和重力势能大小的影响因素，机械能的变化可以从动能和势能的变化来判断，也可以从机械能和其它形式的能之间是否有转化进行判断。

10．下面说法中正确的是

A．从P=W/t可知，功率跟功成正比，所以只要做功多，功率就大

B．功率跟时间成反比，所以只要时间短，功率就大

C．甲每小时做的功比乙每小时做的功多，甲的功率比乙的功率大

D．功率大的机器比功率小的机器做功多

【答案】C

【解析】

【详解】

AB、从公式可知功率的大小与做功的多少和做功的时间有关，大小等于做的功与时间的比，故A、B错误，

C、甲每小时做的功比乙每小时做的功多，根据知知，甲的功率比乙的功率大，故C 正确；

D、根据知，做功多少与功率与做功时间都有关系，只知道功率，不能说做的功就多，故D错误；

故选C．

11．如图甲所示，是建设罗泊湾大桥时使用的起吊装置（图中未画出）的钢缆绳拉着实心圆柱体A在距江面某一高度处沿竖直方向匀速下降的情景．A在下降到江底之前，始终保持0.1m/s的速度不变．如图乙所示是A下降到江底之前钢缆绳对A的拉力F随时间t变化的图像（江水的密度为ρ=1.0×103kg/m3 ,g取10N/kg）．则

A．A从开始下降直到江面的过程中，钢缆绳对A做的功为5×104J

B．A下降过程中重力的功率为5×103W

C．A的密度为1.6×103kg/m3

D．当A下降到水平的江底，卸下钢缆绳后，A对江底的压强为5×103 Pa

【答案】D

【解析】

【详解】

A ．由图乙可知，A 从开始下降直到江面的过程中，下降高度

h =vt =0.1m/s×20s=2m ，

钢缆绳对A 做的功

W =Fs =3×104N×2m=6×104J ，

故A 错误．

B ．A 下降过程中重力的功率

43310N 0.1m/s 310W W Fs P Gv t t

=

===??=?， 故B 错误． C ．A 全部浸没在水中所受浮力

444310N 110N 210N F G F =-=?-?=?浮拉，

根据阿基米德原理F gV ρ=浮水排可得，

物体的体积

4333210N 2m 1.010kg/m 10N/kg

F V g ρ?===??浮水， 故A 的密度

4333310N 1.510kg/m 10N/kg 2m

m G V gV ρ?====??， 故C 错误．

D ．由图乙可知，A 物体从开始浸入江水中至完全浸没所用时间

t ’=30s-20s=10s ，

A 物体的高度

h ’=vt ’=0.1m/s×10s=1m ，

圆柱体A 的底面积

3

22m 2m 1m

V S h ='==， 当A 下降到水平的江底，卸下钢缆绳后，A 对江底的压力

444G 310N 210N 110N F F =-=?-?=?压浮，

则A 对江底的压强

432110N 510Pa 2m

F p S ?===?压， 故D 正确．

【点睛】

本题是力学综合计算题，具有一定的难度，读懂图，能从图像中找出有用的信息并加以应用是关键．

12．下列事件中，力对物体做了功的是（）

A．用力推汽车，没有推动

B．将重物从一楼扛到二楼

C．举重运动员举着杠铃保持不动

D．提着水桶在水平路面上匀速前行

【答案】B

【解析】用力推汽车，没有推动，对汽车有力的作用，但汽车没有移动距离，所以不做功，故A不合题意；将重物从一楼扛到二楼，重物在提力的方向上移动了距离，做了功，故B符合题意；举重运动员举着杠铃站着不动，有力但没有移动距离，不做功，故C不合题意；提着水桶在水平路面上匀速前行，力与距离的方向互相垂直，所以不做功．故D不合题意；故应选B。

13．如图，用滑轮组提升重物时，重800N的物体在10s内匀速上升了1m．已知拉绳子的力F为500N，则提升重物的过程中

A．绳子自由端被拉下3m B．做的有用功是800J

C．拉力F的功率是80W D．滑轮组的机械效率是60%

【答案】B

【解析】

【详解】

有用功是采用任何方法都必须做的功，是我们想要达到的目的，

有用功是W有=800N×1m=800J，

拉力F的功率是P=W/t=（500N×2m）/10s=100W，

重物由二根绳承担，移动距离是2m，滑轮组的机械效率是，η=W有/W总

=800J/1000J=80%．选项B正确

14．如图所示，规格完全相同的滑轮，用相同的绳子绕成甲、乙两个滑轮组，分别提起重为G1和G2的两个物体，不计摩擦与绳重，比较它们的省力情况和机械效率，下列说法正确的是

A．若G1=G2，则F1＜F2，甲的机械效率高 B．若G1=G2，则F1＞F2，乙的机械效率高C．若G1＜G2，则F1＜F2，甲、乙的机械效率相同 D．若G1＜G2，则F1＜F2，乙的机械效率高

【答案】D

【解析】

【详解】

A. 由于滑轮组相同,并且不计摩擦则额外功相等,若G1=G2，则有用功也相同，所以机械效率相等，故A错误；

B. 甲图n=3,F1=G1,乙图n=2,F2=G2,若G1=G2,则F1

C. 甲图n=3,F1=G1,乙图n=2,F2=G2,若G1

D. 甲图n=3,F1=G1,乙图n=2,F2=G2,若<,则F1

【点睛】

要判断甲、乙两图的绳子段数来比较省力情况，由于滑轮组相同，并且不计摩擦则额外功相同通过比较有用功的大小可比较机械效率的高低．

15．用弹簧测力计沿水平方向两次拉着同一物体在同一水平面上运动，两次运动的s﹣t图象如图所示.．其对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，功率分别为P1、P2，则它们的关系正确的是（）

A．F1＞F2 P1＞P2B．F1＜F2 P1＜P2

C．F1=F2 P1＜P2D．F1=F2 P1＞P2

【答案】D

【解析】

【详解】

由图像知道，木块两次都进行匀速直线运动，所以拉力等于滑动摩擦力，又因为两次拉着

同一物体在同一水平面上运动，所以滑动摩擦力相等，即两次弹簧测力计示数F 1=F 2；由图象知道，第②次的运动速度v 较小，由P =Fv 知道，在当拉力相等时，速度越大，拉力的功率越大，所以，P 1＞P 2，故选D ．

16．射箭时，拉开的弓弦能将箭射出，箭离开弓弦后还能继续飞行，小明根据这一现象得出了以下结论：①弓弦对箭施加的力改变了箭的运动状态：②弓弦的弹性势能转化为箭的动能； ③箭由于惯性作用仍能继续飞行；④在空中飞行的箭若不受任何力作用，将处于静止状态，其中说法正确的是（ ）

A ．只有①

B ．只有①②

C ．只有①②③

D ．①②③④都正确

【答案】B

【解析】

【详解】

①弓弦对箭施加的力使箭由静止变为运动，改变了箭的运动状态，故①正确； ②箭射出时，弓弦的弹性形变程度变小，弹性势能减小；箭由静止变为运动，动能增大；所以，弓弦的弹性势能转化为箭的动能，故②正确；

③射出去的箭离开弓以后能够继续向前运动，是箭由于惯性仍然保持原来的运动状态；惯性是物体保持原来运动状态不变的性质，不是力，不能说由于惯性作用，故③错误； ④在空中飞行的箭若不受任何力作用，将保持原来的运动状态，继续做匀速直线运动，故④错误；

综上分析可知，只有①②正确；故应选B 。

17．某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9km ，用时5min45s ，消耗燃油

1.5kg ，已知汽车的牵引力是2000N ，燃油的热值为4.6×107J/kg ，假设燃油完全燃烧．通过计算可知，下列结果正确的是（ ）

①汽车行驶速度是20km/h ②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×107J

③汽车牵引力做功的功率是30kW ④汽车发动机的效率是20%

A ．只有①和②

B ．只有②和③

C ．只有①和④

D ．只有②和④

【答案】D

【解析】

①汽车行驶速度是： 6.9km 72km/h=20m/s 345h 3600

s v t =

==，故①错误； ②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是： 771.5kg 4.610J/kg 6.910J Q mq ==??=?放，故②正确；

③匀速行驶时汽车受到的牵引力与阻力是平衡力，所以汽车牵引力做功的功率是： 200020m/s=40000W=40kW P Fv N ==?，故③错误；

④汽车发动机的做的功为：

372000N 6.910m 1.3810J W Fs ==??=?，

汽车发动机的效率是：

771.3810J 100%=20%6.910J

W Q η?==??放，故④正确．. 故选D ．

点睛：综合考查了速度、热值、功、功率、效率的计算，综合性较强，需要注意的是：各个公式应用时，单位要统一，一般都使用主单位，特别是热值公式应用时，有时要用到体积，有进要用到质量，要统一单位后再计算．

18．运动员从高空竖直向下跳伞，人（包括装备）的质量为90kg.只考虑人受到重力和空气阻力，下落时的速度一时间图线如图所示，g =10N/kg.从第10s 到第30这个过程中，人（包括装备）

A ．动能一直在变大

B ．重力势能先变大后不变

C ．机械能一直在变小

D ．重力势能一直在转化为动能

【答案】C

【解析】

【详解】 A ．动能大小的影响因素有速度和质量，在整个过程中，质量不变，速度先变大再不变再变小，因此动能也是先变大再不变再变小，故A 选项错误，不符合题意；

B ．重力势能大小的影响因素有质量和高度，在整个过程中，质量不变，高度逐渐变小，因此重力势能减小，故B 选项错误，不符合题意；

C ．在下落过程中，阻力做功导致机械能转化为内能，因此机械能减小，故C 选项正确，符合题意；

D ．由图像可知，有两段速度不变的过程，在这两段过程中，动能不变，不存在重力势能转化为动能的情况，故D 选项错误，不符合题意。

19．如图所示，底端装有电子阀门的圆柱形容器放在水平桌面上，容器中装有适量的水，一木块漂浮在水面上，控制阀门，使容器中相同时间内流出的水量相等．下列表示木块下表面处水的压强p 1、容器对桌面的压强p 2、木块的重力势能E p 和木块所受的浮力大小F 随时间t 变化的关系图象中，可能正确的是（ ）

A ．

B ．

C ．

D ．

【答案】D

【解析】

【分析】

压强和浮力

【详解】

AB ．压强p 2随时间都是线性减小的，故AB 错；

C ．由于木块的高度在不断减小，所以木块的重力势能也是先不断减小的，故C 错；

D ．由于木块是漂浮的，在木块没有接触底面之前浮力是不变的，当接触底面以后，浮力是越来越小的，故D 正确．

20．如图所示，水平地面上放着一只重1000N 的木箱，用100N 的水平推力，将木箱沿力的方向，匀速向前推动1m ，则有（ ）

A ．重力所做的功是1000J

B ．推力所做的功是1000J

C ．摩擦力所做的功是100J

D ．推力所做的功是100J

【答案】D

【解析】

A 、由题意可知，木箱没有在重力的方向上通过距离，根据做功的两个必要条件可知，重力做功为0J ．故A 错误；

BD 、推力做功：1001100W Fs N m J ==?=．故B 错误，D 正确．

C 、因为物体在水平面上做匀速直线运动，所以摩擦力f=F=100N ，方向与F 相反，由于木箱沿力F 的方向移动，物体移动的距离与摩擦力的方向相反，则1001100W fs N m J '==?-=-（），故C 错误．

故选D ．

【点睛】此题考查功的计算，力是否做功的判断，关键是掌握做功的两个必要条件．注意水平方向运动的物体，重力是不做功的．