【物理】常州市功和机械能单元综合练习卷(含答案解析)

【物理】常州市功和机械能单元综合练习卷（含答案解析）
一、选择题
1．如图所示，一长为L 的直杆可绕O 点转动，杆下挂一所受重力为G 的物块，刚开始直杆与竖直方向夹角为60º.为了安全下降物块，用一个始终水平向右且作用于直杆中点的拉力F ，使直杆缓慢地转动到竖直位置（可以认为杠杆每一瞬间都处于平衡状态），则下列说法正确的
A ．拉力F 的大小保持不变
B ．拉力F 和物块重力G 是一对平衡力
C ．这个过程中物块重力所做的功为12GL
D ．这个过程中直杆一直都是费力
杠杆
【答案】C
【解析】
【详解】 A ．由图知，杠杆由与竖直方向成60°角逐渐转到竖直位置时，由于拉力始终水平，所以其力臂逐渐变大；物体对杠杆拉力为阻力，转动过程中阻力臂逐渐变小；由杠杆平衡条件可知拉力F 逐渐变小，故A 错误；
B ．拉力F 和物块重力大小不等、不一条直线上，不作用在一个物体上，所以不是一对平衡力，故B 错误；
C ．杠杆由与竖直方向成60°角时，杠杆右端高度12h L =，转到竖直位置时杠杆下端高度降到L 处，所以物体下降高度1122
h L L L =-=V ，所以物体重力做功 12
W G h GL ==V ，故C 正确； D ．当杠杆转到竖直位置时，阻力臂为0，杠杆为省力杠杆，故D 错误。

2．有甲、乙两个完全相同的小球。

在同一高度以大小相等的速度，将甲球竖直向下抛出、将乙球竖直向上抛出，如图所示。

若不计空气阻力，下列说法正确的是
A．抛出时刻，甲球比乙球的动能小
B．抛出时刻，甲球比乙球的重力势能小
C．乙球上升过程中，重力势能转化为动能
D．甲球下落过程中，它的机械能保持不变
【答案】D
【解析】
【详解】
A．抛出时刻，甲乙两球的速度大小相等，又因为甲乙是两个完全相同的小球，因此甲乙两球的质量相等，所以抛出时刻甲球和乙球的动能相等；故A错误；
B．由题意可知，甲乙两球的质量相等，甲乙两个小球在同一高度抛出，所以抛出时刻甲球和乙球的重力势能相等；故B错误；
C．乙球上升过程中，速度越来越小，高度越来越高，是动能转化为重力势能；故C错误；
D．甲球下落过程中，速度越来越大，高度越来越低，是重力势能转化为动能，由于不计空气阻力，所以甲球下落过程中，它的机械能保持不变；故D正确。

3．两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动，两次物体运动的路程（s）一时间（t）图象如图，根据图象，下列判断正确的是（）
A．两次物体运动的速度：v1＜v2
B．两次物体所受的拉力：F1＞F2
C．0﹣8s两次拉力对物体做功的功率：P1＜P2
D．0﹣8s两次拉力对物体所做的功：W1＝2W2
【答案】D
【解析】
【详解】
A．由图象知道，在相同时间内，物体第一次通过的路程大于第二次通过的路程，即v1＞v2，故A错误；
B．由图象知道，两次物体都做匀速直线运动，即物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，
大小相等；又因为是同一物体，在同一水平面上运动，故对水平面的压力和接触面的粗糙程度均相同，所以，两次拉动物体时，物体受到的摩擦力相等；即两次物体所受的拉力相等，大小是F1 =F2 =f，故B错误；
CD．由图象知道，0～8s物体第一次通过的路程为0.8m，第二次通过的路程为0.4m，又知两次拉力相等，由W=Fs知道，两次拉力对物体所做的功满足：
W1 =2W2；
由
W
P
t
知道，0～8s两次拉力对物体做功的功率是：
P1＞P2，
故C错误，D正确。

4．下列说法中正确的是（）
A．抛出手的铅球在空中向前运动的过程中，推力对铅球做了功
B．提着水桶在路面上水平向前移动一段路程，手竖直向上的拉力对水桶做了功
C．用手从地面竖直提起水桶，手竖直向上的拉力对水桶做了功
D．用力推一辆汽车，汽车静止不动，推力在这个过程中对汽车做了功
【答案】C
【解析】
A. 抛出手的铅球在空中向前运动的过程中，已经脱离手，所以推力对它不再做功，向前运动是因为惯性，故A错误；
B. 提着水桶在路面上水平向前移动一段路程，手的拉力向上，而桶水平运动，所以拉力不做功，故B错误；
C. 用手从地面提起水桶，手的拉力向上，水桶向上运动，符合做功的条件，所以拉力做功，故C正确；
D. 用力推一辆汽车，汽车静止不动，距离为零，所以不做功，故D错误．
选C．
点睛：重点是是否做功的判断，要牢记做功的两个要素，即力和距离，且距离必须是在力的作用下通过的距离．当距离为零时，用再大的力，做功也是零．
5．水平课桌桌面上的文具盒在水平方向的拉力作用下，沿拉力的方向移动一段距离，则下列判断正确的是
A．文具盒所受重力做了功
B．文具盒所受拉力做了功
C．文具盒所受支持力做了功
D．没有力对文具盒做功
【答案】B
【解析】
试题分析：由题知，文具盒在水平桌面上运动，在重力的方向上没有移动距离，所以重力不做功；在支持力的方向上没有移动距离，所以支持力不做功；在拉力的方向上移动了距
离，所以拉力做功（B正确）．
故选B．
考点：力是否做功的判断．
点评：明确三种情况不做功：一是有力无距离（例如：推而未动），二是有距离无力（靠惯性运动），三是力的方向与运动方向垂直．
6．用弹簧测力计拉着甲、乙两物体沿竖直方向运动，两次运动的s−t图象如图所示。

若甲的重力比乙小，则下列说法中正确的是
A．它们的惯性一定相等B．它们的重力势能一定都变大
C．它们的动能可能相等D．它们所受的合力可能不相等
【答案】C
【解析】
【详解】
由两次运动的s−t图象可知，甲乙都是在竖直方向上运动：且两次都做匀速直线运动，都处于平衡状态，且甲的速度大于乙的速度，但具体向上运动还是向下运动不能确定，故A．甲的重力比乙小，即其质量是不等的，所以惯性一定不相等，故错误；
B．由于甲乙都是在竖直方向上运动，但具体向上运动还是向下运动不能确定，故不能判断重力势能的大小变化，故错误；
C．由于甲的重力小于乙的重力，即甲的质量小于乙的质量，但甲的速度大于乙的速度，所以据动能大小的影响因素可知，它们的动能可能相等，故正确；
D．因为物体受到的重力和拉力为一对平衡力，所以所受合力一定都为零，故错误；
7．下列关于功率和机械效率的说法中，正确的是（）
A．功率大的机械，做功一定多
B．做功多的机械，效率一定高
C．做功快的机械，功率一定大
D．效率高的机械，功率一定大
【答案】C
【解析】
试题分析：根据功、功率、机械效率的关系分析．功率是单位时间内做的功的多少，机械效率是有用功与总功的比值．
解：A、说法错误，功率大，只能说明做功快；
B、说法错误，由于机械效率是有用功与总功的比值，故做功多，不一定机械效率就大；
C、说法正确；
D 、说法错误，机械效率高，只能说明有用功在总功中占的比例大．
故选C ．
8．体重相同的小明和小华进行搬砖比赛，他们分别将20块相同的砖从同一栋楼的一楼搬到三楼，小明两次搬完，小华三次搬完，比较他们在此过程中所做总功和功率，下列说法正确的是
A ．他们做功一样多
B ．小明做功多一些
C ．小华做功多一些
D ．小明的功率大一些 【答案】C
【解析】
【详解】
由于砖的重力相等，楼层高度相等，根据22220m /801600s v t s s m ==⨯=可知，小明和小华克服砖的重力所做的功相等；小明和小华的体重相等，楼层高度相等，小明两次搬完，小华三次搬完，所以在搬砖的过程中，小华克服自身重力所做的功多；小华所做总功比小明所做的总功多，由于无法比较小明和小华做功时间的多少，根据W P t
=
可知，无法比较小明和小华的功率大小；故C 符合题意．
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．如图所示，小明用相同滑轮组成甲、乙两装置，把同一袋沙子从地面提到二楼，用甲装置所做的总功为W 1，机械效率为η1；用乙装置所做的总功为W 2，机械效率为η2．若不计绳重与摩擦，则
A．W1 = W2，η1 =η2B．W1 = W2，η1 <η2
C．W1 < W2，η1 >η2D．W1 > W2，η1 <η2
【答案】C
【解析】
【分析】
由图可知甲是定滑轮，乙是动滑轮，利用乙滑轮做的额外功多，由“小明分别用甲、乙两滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼”可知两种情况的有用功，再根据总功等于有用功加上
额外功，可以比较出两种情况的总功大小．然后利用η=W
W
有用
总
即可比较出二者机械效率
的大小．
【详解】
（1）因为小明分别用甲、乙两滑轮把同一袋沙从一楼地面提到二楼地面，所以两种情况的有用功相同；
（2）当有用功一定时，甲中所做的总功为对一袋沙所做的功，利用机械时做的额外功越少，则总功就越少，机械效率就越高；
（3）又因为乙是动滑轮,乙中所做的总功还要加上对动滑轮所做的功,利用乙滑轮做的额外功多,则总功越多,机械效率越低。

即W1小于W2,η1大于η2.
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．根据如图所示的几个情景，下列说法正确的是（）
A．女孩搬起一个箱子，女孩对箱子做了功
B．司机费了很大的力也未能推动汽车，但司机对汽车做了功
C．吊车吊着货物水平移动一段距离，吊车对货物做了功
D．足球被踢出后在草地上滚动的过程中，运动员对足球做了功
【答案】A
【解析】
【详解】
A．女孩搬起一个箱子，女孩给箱子一个向上的力，箱子在力的方向上移动了距离，女孩对箱子做了功，故A正确。

B．司机费了很大的力也未能推动汽车，人对汽车有推力作用，但是汽车没有在力的方向上移动距离，所以人对汽车没有做功，故B错误。

C．吊车对货物施加一个竖直向上的力，吊车吊着货物水平移动一段距离，没有在力的方向上移动距离，所以吊车没对货物做功，故C错误。

D．足球被踢出后在草地上滚动的过程中，运动员对足球没有力的作用，对足球不做功，故D错误。

【点睛】
有力作用在物体上，力对物体不一定做功；物体运动了一段距离，可能没有力对物体做功；做功的两个必要因素：作用在物体上的力，物体在力的方向上通过的距离，二者缺一不可。

13．平直公路上的甲、乙两辆汽车，在相同牵引力作用下匀速行驶，如果在相同时间内通过的路程比为3 ：2，则甲与乙（）
A ．牵引力做功之比为2 ：3
B ．牵引力做功之比为3 ：2
C ．牵引力的功率之比为1 ：1
D ．汽车所受的阻力之比为3 ：2
【答案】B
【解析】
【详解】 解答：做功之比112232W
Fs W Fs ＝＝ 功率之比11122232
W P W t W P W t
＝＝＝ 牵引力相等，匀速行驶，所以阻力相等，则阻力之比为1:1．
故选B ．
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G 1和G 2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G 1=G 2，则F 1＜F 2，甲的机械效率高
B ．若G 1=G 2，则F 1＞F 2，乙的机械效率高
C ．若G 1＜G 2，则F 1＜F 2，甲、乙的机械效率相同
D ．若G 1＜G 2，则F 1＜F 2，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G 1=G 2，则有用功也相同，所以机械效率相等，故A 错误；
B. 甲图n=3,F 1=G 1,乙图n=2,F 2=G 2,若G 1=G 2,则F 1<F 2，提升相同的重物，其机械效率与绳子的绕法无关，即机械效率相同；故B 错误；
C. 甲图n=3,F 1=G 1,乙图n=2,F 2=G 2,若G 1<G 2,则F 1<F 2,若G 1<G 2，则乙图有用功多，机械效率高，故C 错误；
D. 甲图n=3,F 1=G 1,乙图n=2,F 2=G 2,若
<,则F 1<F 2;甲乙两图由于滑轮组相同,并且不计摩擦则额外功相等,若G 1<G 2，由W=Gh ，可得，则乙图有用功多，机械效率高，故D 正确；故选D.
【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．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①B．只有①②C．只有①②③D．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。

16．在排球比赛中，小明把排球竖直向上抛出，排球在运动中动能E随时间t变化的图象最接近的是（）
A．B．C．D．
【答案】A
【解析】
影响动能大小的因素是：质量与速度．质量越大，速度越大，动能越大；影响重力势能大小的因素是：质量与被举得高度，质量越大，高度越高，重力势能越大．小明把排球竖直向上抛出，在排球向上运动的过程中，高度变大，速度减小，动能转化为重力势能，到达最高点时速度为零，动能为零；然后排球在重力的作用向下运动，高度减小，速度变大，重力势能转化为动能，所以，排球在运动中动能先变小至零，然后再变大，故A图符合题意，故选A．
点睛：本题考查的是影响动能、重力势能的因素，注意利用控制变量法判断动能、重力势能的变化即可．
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．如图所示，在斜面上将一个重9N 的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为5N ，斜面长3m ，高1m 。

则下列说法中不正确．．．
的是：
A ．该过程中做的有用功为9J
B ．这个斜面的机械效率为60%
C ．物体所受到的摩擦力是5N
D ．减小斜面与物体间的摩擦可以提高斜面的机械效率
【答案】C
【解析】
【分析】
（1）根据公式W=Gh 求拉力做的有用功；
（2）根据W=Fs 求拉力F 对物体做的总功，斜面的机械效率等于有用功与总功之比；
（3）克服摩擦力所做的额外功等于总功减去有用功，利用W额=fs求摩擦力；
（4）提高斜面的机械效率的方法：减小摩擦力、增大斜面的倾斜程度。

【详解】
A、拉力做的有用功：W有用=Gh=9N×1m=9J，故A正确，不符合题意；
B、拉力F对物体做的总功：W总=Fs=5N×3m=15J，斜面的机械效率，故B正确，不符合题意；
C、克服摩擦力所做的额外功：W额=W总-W有=15J-9J=6J，由W额=fs得摩擦力
，故C错误，符合题意；
D、减小斜面与物体间的摩擦，可以减小额外功，有用功不变，总功减小，有用功与总功的比值变大，可以提高斜面的机械效率，故D正确，不符合题意。

故选C。

【点睛】
本题考查斜面的机械效率的计算，明确有用功和总功、额外功之间的关系以及额外功为克服摩擦力所做的功是解决本题的关键。

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，下列表示木块的重力势能E p，木块所受浮力大小F、木块下表面处水的压强p1和容器对桌面的压强p2随时间变化的关系图线中，可能正确的是（）
A．B．C．D．
【答案】B
【解析】
【详解】
A．当容器内的水流出后，木块的质量不变，高度减小，则木块的重力势能减小，当水不再流出时，木块的重力势能不变，即木块的重力势能先变小后不变，故A错误；
B．根据图示可知，当水位在一定高度时，木块处于漂浮状态，即浮力等于重力；当水位下降到一定高度时，木块对容器底有压力，浮力小于重力；由于木块的重力不变，则木块受到浮力先不变后减小；故B正确；
C．根据图示可知，在容器内水流出的过程中，并且当水位在一定高度时，木块下表面处水的深度不变，由p＝ρgh可知，木块下表面处的压强不变，即木块下表面受到水的压强不
变；故C错误；
D．因为液体压强随深度的增加而增大，控制阀门，使容器中相同时间内流出的水量相
等，因此相同时间内，容器对桌面减小的压力相同，由
F
p
S
可得，容器对桌面的压强p2
随时间均匀减小，故D错误．
20．如图，在同样的水平面上，两人分别去推静止在水平面上重100N的同一课桌．小芳用10N的水平推力，课桌沿水平面以2m/s做匀速直线运动；小明用20N的水平推力，课桌在水平面上也做直线运动．则下列说法正确的是
A．小芳推课桌时，推力做功的功率为20W
B．小明推课桌时，课桌所受的摩擦力大小为20N
C．小芳推课桌时，课桌受到的摩擦力大小为100N
D．小明推课桌时，课桌沿水平面也以2m/s做匀速直线运动
【答案】A
【解析】
小芳用10N的水平推力，课桌沿水平面以2m/s做匀速直线运动，则小芳推课桌时，推力做功的功率P=Fv=10N×2m/s=20W，故A正确．
根据小芳用10N的水平推力，课桌沿水平面以2m/s做匀速直线运动可知，课桌处于平衡状态，受平衡力的作用，课桌所受摩擦力的大小和推力相等，即f=F=10N；小明推课桌时，课桌对地面的压力和接触面粗糙程度不变，摩擦力大小不变，仍为10N，故B错误．小芳推课桌时，课桌受到的摩擦力大小与推力是一对平衡力，大小相等，摩擦力为10N，故C错误．
小明推课桌时，推力大于摩擦力，课桌做加速运动，故D错误．
答案为A．。