高一物理功和機械能專項測試題集一、測試范圍與目的本套測試題集聚焦于高一物理中"功和機械能"這一核心章節(jié)，旨在全面考察學生對功的概念、功率的計算、動能與勢能的轉化以及機械能守恒定律等基本知識點的理解與應用能力。通過不同題型的設置，檢驗學生分析物理過程、運用數學工具解決實際問題的綜合素養(yǎng)，同時培養(yǎng)其嚴謹的邏輯思維和規(guī)范的表達習慣。二、測試題（一）選擇題(每小題只有一個選項符合題意)1.關于功的概念，下列說法中正確的是（）A.力對物體做功多，說明物體的位移一定大B.物體做功越快，其功率一定越大C.摩擦力一定對物體做負功D.作用力與反作用力做功的代數和一定為零2.質量為m的物體，在水平恒力F作用下，沿粗糙水平面由靜止開始運動，經過位移s后，速度達到v。在此過程中，下列說法正確的是（）A.恒力F對物體做的功等于物體動能的增量B.摩擦力對物體做的功等于物體動能的增量C.恒力F與摩擦力的合力對物體做的功等于物體動能的增量D.物體克服摩擦力做的功等于物體動能的增量3.某同學將一籃球豎直向上拋出，籃球在上升過程中，下列說法正確的是（）A.籃球的動能增加，重力勢能減少B.籃球的動能減少，重力勢能增加C.籃球的動能不變，重力勢能增加D.籃球的動能和重力勢能都在減少4.關于功率，下列說法正確的是（）A.功率大的機器做功一定多B.功率小的機器做功一定慢C.做功時間越長，機器的功率一定越小D.做功越多，機器的功率一定越大5.下列實例中，機械能守恒的是（）A.物體沿粗糙斜面勻速下滑B.跳傘運動員在空中勻速下降C.小球在豎直平面內做勻速圓周運動D.拋出的鉛球在空中運動（不計空氣阻力）6.如圖所示，勁度系數為k的輕質彈簧一端固定在墻上，另一端與質量為m的物體相連，物體放在光滑水平面上。用水平力將物體從彈簧自然長度位置O拉到A位置，此時彈簧伸長量為x。若將物體從A位置由靜止釋放，物體將在O點附近做往復運動。不計空氣阻力，物體從A位置運動到O位置的過程中，彈簧彈力做的功和物體到達O位置時的動能分別為（）(注：此處原題應有圖，描述為：水平面上，彈簧左端固定，右端連接物塊，物塊可在水平面上滑動，A點在O點右側，為彈簧伸長狀態(tài))A.(1/2)kx2，(1/2)kx2B.-(1/2)kx2，(1/2)kx2C.(1/2)kx2，-(1/2)kx2D.-(1/2)kx2，-(1/2)kx2（二）填空題7.功是描述力對物體作用效果的物理量，它等于力的大小、位移的大小、以及力和位移夾角的余弦這三者的乘積，其表達式為W=________。國際單位制中，功的單位是________。8.質量為5kg的物體，在10N的水平拉力作用下沿水平地面勻速前進了2m，則在此過程中，拉力做的功為________J，重力做的功為________J。9.一輛汽車在平直公路上以額定功率行駛，當汽車速度增大時，其牽引力將________（選填"增大"、"減小"或"不變"）。若汽車在某一時刻的速度為v，牽引力為F，則此時汽車的功率P=________。10.物體由于運動而具有的能叫做________，其大小與物體的質量和速度有關，表達式為E_k=________。物體由于被舉高而具有的能叫做重力勢能，其大小與物體的質量、高度有關，表達式為E_p=________。（此處重力加速度用g表示）（三）實驗題11.某實驗小組利用如圖所示的裝置"驗證機械能守恒定律"。實驗中，將打點計時器固定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始下落，通過打點計時器在紙帶上打出一系列的點。(注：此處原題應有圖，為驗證機械能守恒定律的常規(guī)裝置圖：打點計時器固定在鐵架臺上端，紙帶一端系著重物，另一端穿過打點計時器)（1）本實驗中，需要直接測量的物理量有（寫出兩個）：①________________________________；②________________________________。（2）實驗中，若以重物下落的高度h為橫軸，以重物的速度平方v2為縱軸，根據實驗數據描點作圖，得到的圖線應是一條過原點的傾斜直線，其斜率k=________（用已知量和待求量符號表示，重力加速度為g）。若實驗結果符合機械能守恒定律，則該圖線的斜率理論上應等于________。（3）在實驗中，產生誤差的主要原因是________________________（寫出一條即可）。（四）計算題12.質量為2kg的物體，從離地面高5m處自由下落，不計空氣阻力。（g取10m/s2）求：（1）物體下落過程中重力做的功；（2）物體落地時的速度大?。唬?）物體落地時的動能。13.如圖所示，一個質量為m=0.5kg的小球，從半徑R=0.4m的光滑半圓軌道的最高點A由靜止釋放，小球沿軌道滑下，從最低點B水平飛出。（g取10m/s2）求：(注：此處原題應有圖，描述為：一個固定在豎直平面內的光滑半圓軌道，開口向上，A為軌道最高點，B為軌道最低點)（1）小球滑到半圓軌道最低點B時的速度大小；（2）小球在最低點B時對軌道的壓力大小。三、參考答案與解析（一）選擇題1.答案：B解析：功的大小由力、位移及二者夾角共同決定，A選項只說力對物體做功多，未明確力和夾角，無法確定位移一定大，A錯誤。功率是描述做功快慢的物理量，做功越快，功率一定越大，B正確。摩擦力方向與物體相對運動（或趨勢）方向相反，但與物體運動方向可以相同、相反或垂直，故摩擦力可以做正功、負功或不做功，C錯誤。作用力與反作用力作用在兩個不同物體上，這兩個物體的位移不一定相同，因此它們做功的代數和不一定為零，例如，將一個物體放在另一個物體上，拉動下面物體使兩者發(fā)生相對滑動時，它們之間的摩擦力對兩個物體做功的代數和不為零，D錯誤。2.答案：C解析：根據動能定理，合外力對物體做的功等于物體動能的增量。物體在水平恒力F和摩擦力f作用下運動，合力為F-f，其做的功等于物體動能的增量，C正確，A、B、D錯誤。3.答案：B解析：籃球豎直向上拋出，在上升過程中，速度逐漸減小，高度逐漸增加。因此，籃球的動能減少，重力勢能增加，B正確，A、C、D錯誤。4.答案：B解析：功率是單位時間內做的功，功率大表示做功快，但做功多少還與時間有關，A錯誤，B正確。功率由功和時間共同決定，做功時間長，若做功也多，功率不一定小，C錯誤。做功多，若時間很長，功率也不一定大，D錯誤。5.答案：D解析：機械能守恒的條件是只有重力或彈力做功。物體沿粗糙斜面勻速下滑，摩擦力做功，機械能不守恒，A錯誤。跳傘運動員勻速下降，空氣阻力做功，機械能不守恒，B錯誤。小球在豎直平面內做勻速圓周運動，動能不變，重力勢能變化，機械能不守恒，C錯誤。拋出的鉛球在空中運動，不計空氣阻力，只有重力做功，機械能守恒，D正確。6.答案：A解析：物體從A位置（彈簧伸長x）運動到O位置（彈簧原長）的過程中，彈簧彈力方向與物體運動方向相同，因此彈力做正功。根據胡克定律，彈簧彈力F=kx，是變力，其做功大小等于彈性勢能的變化量。彈簧從伸長x到原長，彈性勢能減少了(1/2)kx2，故彈力做正功(1/2)kx2。根據機械能守恒定律（只有彈力做功），減少的彈性勢能全部轉化為物體的動能，所以物體到達O位置時的動能為(1/2)kx2。A正確。（二）填空題7.答案：Fscosθ；焦耳（或J）解析：功的定義式為W=Fscosθ，其中θ為力F與位移s的夾角。功的國際單位是焦耳，符號J。8.答案：20；0解析：拉力做的功W=Fs=10N×2m=20J。重力方向豎直向下，物體在水平方向運動，位移方向與重力方向垂直，所以重力做功為0J。9.答案：減小；Fv解析：汽車以額定功率行駛時，根據P=Fv，功率P不變，當速度v增大時，牽引力F將減小。某一時刻的瞬時功率P=Fv。10.答案：動能；(1/2)mv2；mgh解析：物體由于運動而具有的能叫動能，表達式E_k=(1/2)mv2。物體由于被舉高而具有的能叫重力勢能，表達式E_p=mgh，其中h為物體相對于參考平面的高度。（三）實驗題11.（1）答案：①重物下落的高度h（或紙帶上兩點間的距離）；②對應高度h處重物的瞬時速度v（或紙帶上某點的瞬時速度）解析：驗證機械能守恒定律，即驗證mgh=(1/2)mv2，兩邊質量m可約去，故只需驗證gh=(1/2)v2。因此需要測量重物下落的高度h和該高度對應的瞬時速度v。（2）答案：2g；2g解析：由gh=(1/2)v2可得v2=2gh，所以v2-h圖像的斜率k=2g。若機械能守恒，則斜率理論上等于2g。（3）答案：空氣阻力和紙帶與打點計時器間的摩擦力（或打點計時器對紙帶的阻力）解析：實驗中，重物和紙帶會受到空氣阻力，紙帶與打點計時器間也存在摩擦力，這些阻力會對重物做功，導致機械能有損失，這是產生誤差的主要原因。（四）計算題12.解：（1）物體下落過程中重力做的功：W=mgh=2kg×10m/s2×5m=100J。（2）根據自由落體運動規(guī)律，物體落地時的速度：v2=2ghv=√(2gh)=√(2×10m/s2×5m)=√(100)m/s=10m/s。（3）物體落地時的動能：E_k=(1/2)mv2=(1/2)×2kg×(10m/s)2=100J。（或根據機械能守恒，重力做的功等于動能的增加量，初動能為0，故落地動能E_k=W=100J。）13.解：（1）小球從A點滑到B點的過程中，只有重力做功，機械能守恒。取B點所在平面為零勢能參考平面。初狀態(tài)（A點）：E_A=mg(2R)（動能為0，重力勢能為mg·2R）末狀態(tài)（B點）：E_B=(1/2)mv_B2（動能為(1/2)mv_B2，重力勢能為0）根據機械能守恒定律：E_A=E_Bmg(2R)=(1/2)mv_B2解得：v_B=√(4gR)=√(4×10m/s2×0.4m)=√(16)m/s=4m/s。（2）小球在B點時，受