人教版初中物理八年级下册第十一单元《功和机械能》单元测试卷（含答案解析）（标准难度）

人教版初中物理八年级下册第十一单元《功和机械能》单元测试卷（含答案解析）
考试范围：第十一单元; 考试时间：90分钟；总分：80分，
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共12小题，共36.0分）
1. 如图所示为小明同学做挺举连续动作的几个状态图，下列说法不正确的是( )
A. 小明同学从准备状态发力到上拉状态过程中对杠铃做了功
B. 小明同学从上拉状态发力到上挺状态过程中对杠铃做了功
C. 小明同学从上挺状态发力到站立状态过程中对杠铃做了功
D. 小明同学在站立状态过程中对杠铃做了功
2. 下列情景中，人对物体做了功的是( )
A. 踢出去的足球在草地上滚动
B. 搬石头没搬动
C. 提着水桶在水平路上匀速前进
D. 将物体捡起来
3. 野山鼠擅长打洞，假设山鼠打洞时受到的阻力与洞的深度成正比，即为比例常数，则野山鼠从洞深打到洞深时，需要克服阻力做的功为( )
A. B. C. D.
4. 年月日，中国女足在比落后的情况下绝地逆转，以比力克韩国队夺冠，时隔年重登亚洲之巅。如图所示为中国女足队员向空中挑球瞬间。下列说法正确的是( )
A. 球的运动方向只与脚用力的大小有关
B. 运动员在腾空阶段运动状态改变
C. 球在空中运动过程中，脚仍对球做功
D. 球运动到最高点时，如果所有力突然消失，则球继续往上做匀速直线运动
5. 体重稍大的大明和体重稍小的小明比赛登楼，比赛方法是：大明背着小明登上两层楼，记录所用的时间，然后小明背着大明登同样的两层楼，也记录所用时间。结果两人用时相等。那么这次比赛两人做功的功率相比，( )
A. 大明的较大 B. 小明的较大 C. 两人的一样大 D. 不能比较
6. 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，两次运动的图象如图所示，其对应的测力计示数分别为和，功率分别为和，则下列判断正确的是( )
A. B.
C. D.
7. 如图所示，爷爷和小红两人爬楼梯比赛，已知两人体重之比为，爬完相同楼高所用的时间之比为，则爷爷、小红两人爬楼梯的功率之比为( )
A. B. C. D.
8. 如图所示，在光滑水平台面上，一轻质弹簧左端固定，右端连接一金属小球点是弹簧保持原长时小球的位置开始时通过小球压缩弹簧到位置已知，释放小球，研究小球在水平方向上的受力和运动情况，则( )
A. 小球从点运动到点的过程中所受弹力方向向右、速度不断增大
B. 小球从点运动到点的过程中所受弹力方向向右、速度不断减小
C. 小球运动到点时将停止运动并保持静止
D. 小球在运动过程中所受弹力的方向保持不变
9. 改革开放以来，我国的航天事业得到了空前的发展，并取得了举世瞩目的成就．如图所示为我国“神舟”号飞船返回舱减速降落的情景．返回舱在此过程中．( )
A. 动能减小，重力势能减小 B. 动能增大，重力势能增大
C. 动能不变，重力势能减小 D. 动能减小，重力势能不变
10. 如图所示为冬奥会的一些运动项目，关于这些项目中的情景，下列说法中正确的是( )
A. 跳台滑雪运动员在空中下落的过程中，重力势能不变
B. 短道速滑运动员在转弯滑行的过程中，运动状态不变
C. 冰壶运动员掷出去的冰壶能继续向前运动，是由于冰壶速度大
D. 冰球运动员用球杆推着冰球使其水平滑动的过程中，冰球所受重力没有做功
11. 蹦床是一项传统的奥运比赛项目。如图所示，在一次比赛中，运动员从高处下落到蹦床上又被弹起。在这个过程中，下列说法正确的是
A. 运动员从高处下落到刚接触蹦床，重力势能转化为动能
B. 运动员从刚接触蹦床到下落到最低点，蹦床的弹性势能减小
C. 运动员下落过程中机械能增大
D. 运动员上升到最高点时，重力势能为零
12. 年月日时分秒，“天舟一号”货运飞船在文昌航天发射中心由“长征七号遥二”运载火箭成功发射升空．在它们加速升空的过程中，关于火箭搭载的“天舟一号”货运飞船的能量，下列说法正确的是．( )
A. 机械能的总量不变 B. 机械能的总量变小 C. 动能不变 D. 重力势能变大
第II卷（非选择题）
二、填空题（本大题共4小题，共8.0分）
13. 一攀岩爱好者体重为，背着质量为的背包用登上高的峭壁，在此过程中，攀岩者对背包做功______，他对自己和背包在上升过程中做功的平均功率是______。取
14. 放在水平地面上的物体，质量为，在的水平拉力作用下，沿水平方向运动了，所用时间为，那么重力做功______，拉力的功率是______。
15. 在高速公路上快速行驶的汽车，遇到紧急情况刹车后不能立即停下来，是因为汽车具有______；交通规则要求汽车不能超速行驶，是因为汽车质量一定时，其行驶速度越大，______选填“动能”或“势能”越大，发生交通事故时，造成的伤害越严重。
16. 如图所示是城市清洁车在水平路面上匀速行驶清扫垃圾时的情景，该过程清洁车机械能______变大变小不变。车身上的灯起到警示的作用，它是由______超导半导体材料制成的。
三、作图题（本大题共2小题，共4.0分）
17. 如图所示，轻质弹簧竖直固定在水平桌面上，从弹簧正上方点自由释放一小球。当小球下落到点时与弹簧刚好接触，继续向下压缩弹簧至最低位置点，随即反弹上升，请画出小球从点至点其动能随运动距离变化的大致关系图象。整个过程弹簧在弹性范内
18. 如图为某城市轻轨车，请从节能角度为其设计一个停靠车站内轨道示意图，在虚线框内画出。
四、实验探究题（本大题共2小题，共8.0分）
19. 在物理学中斜面是一个很重要的模型，在生产、生活中也有着大量的应用，如盘山公路、供轮椅通过的斜坡，等等。在初中物理的学习中与斜面有关的实验也有很多：
如图甲所示利用斜面测小车的平均速度，为了提高实验测量的准确度，可以______增加减小斜面坡度，让小车从斜面顶端由静止开始滑下．
如图乙所示利用斜面研究阻力对物体运动的影响，小车从同一斜面的______相同不同高度由静止滑下，在毛巾、棉布、木板等表面上运动不同的距离后停止，小车受到的阻力越小，运动的路程越______；小明在某次实验中，发现小车滑出水平木板右端而掉落下去，无法测出滑行的距离，小明是否需要重新调试实验装置再次测量，为什么？
如图丙所示是探究“物体动能大小与哪些因素有关”实验。让质量为小球分别从斜面上不同高度静止滚下，小球撞击放在水平木板上的木块，虚线位置为木块滑动一段距离后停止的位置如图丙。则下列说法正确的是______。
A.
B.
C.
D.无法判断
20. 如图是“研究物体的动能跟哪些因素有关的实验装置图。
若让同一钢球分别从斜槽不同的高度由静止开始滚下，高度距水平面越高，钢球运动到水平面时速度越大，木块被撞得越远，这反映出物体的动能与物体的______填“质量”或“遠度有关。
若让不同质量的钢球从斜槽同一高度由静止开始滑下，速度相同时，质量越大的钢球将木块撞得越远，这反映出物体的动能与物体的______填“质量”或“速度“有关。
若斜槽光滑，小球从斜槽顶端由静止滚到斜面底部的过程中，其机械能______填“变大”“不变”或“变小”。
本实验用木块被推动的距离来反映小球动能的大小，我们把这种研究物理问题的方法称为______。
五、计算题（本大题共3小题，共24.0分）
21. 在某建筑工地上，起重机在内把体积为的花岗岩碑石提升高．已知该花岗岩的密度为，取，通过计算回答：
这块花岗岩碑石的质量是多大？
起重机对碑石所做的功是多少？
起重机对碑石做功的功率是多少？
22. 图中某智能机器人的质量为，其轮子与水平地面接触的总面积为。在水平地面上工作时，该机器人匀速直线移动的速度为，所受阻力是机器人重力的倍。求：取
机器人对水平地面的压强；
机器人在水平地面上匀速直线移动时的牵引力；
机器人在水平地面上匀速直线移动，此过程中牵引力做的功。
23. 扫地机器人是智能家用电器的一种，正逐渐进入我们的生活。如图所示，是一款集自动清扫技术和人工智能设计于一体的地面清扫机器人，已知其质量为，它与地面的有效接触面积为。若该机器人工作时功率为，在内沿直线匀速清扫的距离为。求：
该机器人静止在水平地面上时，对地面的压强是多大？
该机器人在内所做的功是多少？
该机器人在沿直线匀速清扫过程中受到的阻力为多少？
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：
A、小明同学从准备状态发力到上拉状态过程中，小明对杠铃施加一个向上的力，杠铃向上移动了距离，所以小明对杠铃做了功，故A正确。
B、小明同学从上拉状态发力到上挺状态过程中，小明对杠铃施加一个向上的力，杠铃向上移动了距离，所以小明对杠铃做了功，故B正确。
C、小明同学从上挺状态发力到站立状态过程中，小明对杠铃施加一个向上的力，杠铃向上移动了距离，所以小明对杠铃做了功，故C正确。
D、小明同学在站立状态过程中，小明施加了力，但杠铃没移动距离，所以小明对杠铃不做功，故D错误。
故选：。
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。
掌握做功的两个必要因素，有力有距离不一定做功，力对物体做功，一定是在该力的方向上移动了距离。
2.【答案】
【解析】解：、踢出去的足球在草地上滚动，是因为足球具有惯性，此时足球不再受到人的力的作用，有距离无力，故人对足球不做功。故A不合题意；
B、用力搬石头而未动，虽然有力，但没有距离，故没有做功，故B不合题意；
C、提着水桶在水平路上匀速前进，人给水桶一个向上的力，而水桶没有在力的方向上通过距离，所以没有做功，故C不合题意；
D、将物体捡起来，人对物体施加了力的作用，物体在该力的方向上通过了距离，所以人对物体做功，故D符合题意。
故选：。
判断人做没做功的依据就是看在这个过程中，是否同时具备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了距离。
此题考查力是否做功的判断，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。
3.【答案】
【解析】解：根据题意可知，阻力与深度成正比，作出阻力与深度之间的关系图象如图所示；
根据可知图象与横轴所围成的图象表示克服阻力所做的功，则知克服摩擦力做功为：
故选：。
根据题意作出阻力与距离间的关系图象，图象与轴所围的面积表示克服阻力做的功，由几何知识求解。
本题考查物理知识的迁移应用，要注意明确因中是变力，故可以直接根据图象的面积求解力所做的功。
4.【答案】
【解析】解：
A、球的运动方向与脚用力的大小、方向和作用点有关，故A错误；
B、运动员在腾空阶段，其速度大小和运动方向发生改变，所以运动员的运动状态改变，故B正确；
C、球在空中运动过程中，球由于惯性向前运动，不再受到脚的作用力，所以脚对球没有做功，故C错误；
D、足球在空中的运动轨迹为抛物线，球运动到最高点时，在竖直方向上的速度为零，但其在水平方向上仍有一定速度，如果此时所有力突然消失，由牛顿第一定律可知球将沿水平方向做匀速直线运动，而不是往上做匀速直线运动，故D错误。
故选：。
力的三要素是指力的大小、方向和作用点，它们都会影响力的作用效果；
运动状态的改变包括运动快慢与运动方向的改变；
做功的两个必要条件：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上移动一段距离，二者缺一不可；
由牛顿第一定律可知，一切物体在不受外力时，总保持静止状态或匀速直线运动状态；分析足球在最高点时的速度大小，则可知其受到的所有力突然消失时的运动状态。
此题考查力是否做功的判断、力的作用效果、物体运动状态变化的判断和牛顿第一定律的应用，涉及到的知识点多，综合性较强，但总体难度不大，掌握基础知识即可正确解题。
5.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了功的计算、功率的计算，灵活的选用公式是关键，难度不大。
知道两人体重之和不变，可利用功的公式分析二人登楼做功的大小关系；
又知道两人做功时间相同，根据功率公式分析和判断他们的功率关系。
【解答】
大明背着小明登上两层楼和小明背着大明登同样的两层楼，两人体重之和不变，由可知，二人做功：
；
二人上楼所用时间相同，由可知，二人做功功率：
，故C正确，ABD错误。

6.【答案】
【解析】解：木块两次都进行匀速直线运动，拉力等于滑动摩擦力，滑动摩擦力相等，拉力相等．
从图象中可以判断出，第次的运动速度较小，根据公式，当拉力相等时，速度越大，拉力的功率越大，即．
故选C．
弹簧测力计拉动木块在水平面上匀速直线运动时，水平方向上木块受到拉力和滑动摩擦力作用，拉力和滑动摩擦力是一对平衡力．
滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关．
根据判断拉力的功率．
本题通过图象可以判断木块进行匀速直线运动，匀速直线运动的物体受到平衡力作用，根据平衡力条件判断拉力和滑动摩擦力大小关系，根据判断功率大小的变化．
7.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了功率的计算及公式的应用；本题中甲、乙两人爬楼梯，路径不同，但他们在力的方向上竖直方向上移动的距离是相同的，此类题目经常考查。
已知重力、和时间，又因为高度相同，所以可算功率。
【解答】
两人爬同一楼梯，高度相同，由功率公式可得：；
故A正确，BCD错误。
8.【答案】
【解析】
【分析】
此题考查学生对于物体运动中受力的分析和理解，注意逐项分析。
小球从运动到的过程中，弹簧恢复原状，将弹性势能转化为动能，此时小球所受弹力方向向右、速度不断增大；
小球从运动到的过程中，弹簧被拉开，球的动能转化为弹簧的弹性势能，此时小球所受弹力方向向左、速度不断减小；
小球运动到点时，由于动能转化为弹性势能，直到速度为零，因此会停止运动但不会保持静止；
小球在运动过程中所受弹力的方向先向右后向左，是变化的。
【解答】
A.小球从运动到的过程中，弹簧恢复原状，将弹性势能转化为动能，此时小球所受弹力方向向右、速度不断增大，故A正确；
B.小球从运动到的过程中，弹簧被拉开，球的动能转化为弹簧的弹性势能，此时小球所受弹力方向向左、速度不断减小，故B错误；
C.小球运动到点时，由于动能转化为弹性势能，直到速度为零，因此会停止运动，但是由于弹簧恢复原状所以不会保持静止，故C错误；
D.小球在运动过程中所受弹力的方向先向右后向左，是变化的，故D错误。
故选A。
9.【答案】
【解析】返回舱减速降落的过程中，质量不变，速度变小，高度变小，则返回舱的动能减小、重力势能减小．
10.【答案】
【解析】
【分析】
此题考查多个知识点；理解影响重力势能的因素、明确运动状态改变的几种情况、理解惯性概念、理解做功的两个必要因素，可解答此题。
重力势能与质量和高度有关；质量越大、高度越高，重力势能越大。
力可以改变物体的运动状态，包括物体的运动速度大小发生变化、运动方向发生变化；
任何物体都具有惯性，惯性是物体保持原运动状态不变的性质；
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即力和距离的方向要一致；二者缺一不可。
【解答】
A、跳台滑雪运动员在空中下落的过程中，高度减小，故重力势能变小，故A错误；
B、短道速滑运动员在转弯滑行的过程中，运动方向改变，故运动状态改变，故B错误；
C、冰壶运动员掷出去的冰壶能继续向前运动，是由于冰壶具有惯性，故C错误；
D、冰球运动员用球杆推着冰球使其水平滑动的过程中，冰球所受重力方向竖直向下，距离的方向沿水平方向，力和距离的方向垂直，故重力没有做功，故D正确。
11.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查动能和势能的转化及机械能。
运动员在下落的过程中重力势能减小，动能增大；
蹦床的弹性形变越大，蹦床的弹性势能越大；
运动员在下落的过程中会受到空气阻力，摩擦生热产生内能，机械能减小；
物体的重力势能跟物体的质量和高度有关。
【解答】
A、运动员从高处下落刚接触蹦床，高度变小，质量不变，重力势能变小；速度变大，质量不变，动能变大，重力势能转化为动能，故A正确；
B.运动员从刚接触蹦床到下落到最低点，蹦床的弹性形变变大，蹦床的弹性势能变大，故B错误；
C、运动员在下落的过程中会受到空气阻力，摩擦生热产生内能，一部分机械能转化为内能，机械能减小，故C错误；
D.运动员上升到最高点的过程中动能减小，重力势能增大，在最高点时重力势能不为零，故D错误。

12.【答案】
【解析】“天舟一号”飞船在加速升空的过程中，质量不变，速度增大，动能增大；高度增大，重力势能增大；因为机械能是动能与势能的总和，所以飞船的机械能增大．
13.【答案】
【解析】解：已知背包的质量，则背包所受的重力为：，
则攀岩者对背包做的功为：；
人和背包的总重力：，
人对自己和背包做的功：；
做功的平均功率：。
故答案为：；。
已知背包的质量，根据求出背包所受的重力；再根据求出攀岩者对背包做的功；
根据题意求出人和背包的总重力，再根据求出人对自己和背包做的功，最后根据求出做功的平均功率。
本题考查了重力、功和功率的计算公式的应用，是一道简单的计算题，难度不大。
14.【答案】；
【解析】解：物体在水平方向移动，重力的方向竖直向下，物体在重力的方向上没有移动距离，所以重力不做功，即重力做功为。
拉力做的功：；
拉力做功的功率：。
故答案为：；。
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；据此确定重力是否做功，若做功，利用计算。
知道拉力大小和物体在拉力方向上移动的距离，利用求拉力所做的功；知道做功时间，再利用求拉力的功率。
本题考查功、功率的计算以及做功的条件。关键知道做功的条件是有力作用在物体上和物体在力的方向上移动距离，二者缺一不可。
15.【答案】惯性 动能
【解析】解：
刹车前，汽车是在高速行驶；刹车后，由于汽车具有惯性，它还要保持原来的运动状态，所以无法立即停下，从而造成恶性交通事故；
质量一定时，速度越大，动能越大，越不容易刹车，所以汽车速度越大动能越大，出事故时破坏越严重。
故答案为：惯性；动能。
牛顿第一定律告诉我们，一切物体都有保持运动状态不变的性质，叫做惯性。造成汽车无法立即停下的原因，就是因为物体具有惯性；
影响动能大小的因素是质量和速度；质量越大，速度越大，动能越大。
本题考查了惯性、动能大小的影响因素，属于基础性题目。
16.【答案】变大 半导体
【解析】解：城市清洁车在水平路面上匀速行驶清扫垃圾时，其速度和高度虽然没有变化，但质量不断变大，所以该过程中清洁车的动能和重力势能都变大，而动能和势能统称为机械能，故其机械能变大。
车身上的灯起到警示的作用，它由半导体材料制成。
故答案为：变大；半导体。
影响动能的影响因素是物体的质量和物体运动的速度，影响重力势能的因素是物体的质量和物体的高度，其中动能和势能统称为机械能。在分析各个能量的变化时，根据各自的影响因素进行分析。
灯由半导体材料制成。
明确影响动能的因素、知道半导体材料的某些应用解答此题的关键。
17.【答案】解：将小球从点下落直至点的过程分成两段：
一段是从点到点，在此阶段，小球质量不变，速度不断变大，动能不断增大；
一段从点到点，在此阶段，小球受到竖直向下的重力、竖直向上的弹力的作用，其所受重力始终不变，但所受弹力逐渐增大，首先是重力大于弹力，合力方向竖直向下，小球向下做加速运动，动能增大；当弹力大于重力时，合力方向竖直向上，小球做减速运动，动能减小，到达点时，小球速度为，动能为，据此可画出其动能随运动距离变化的大致关系图象，如图所示：

【解析】将小球从点下落直至点的过程分成两段，对小球分别进行受力分析，根据两个力的合成判断小球的运动状态并结合影响动能的大小因素解答。
此题考查与与图象的结合，关键是采取分割思想，将小球从点下落直至点的过程分成两段，对小球分别进行受力分析。
18.【答案】解：火车质量大，速度大，具有很大的动能。火车进站时，可使其爬坡，将动能转化为重力势能，可尽快停下来；在出站时，火车下坡，再将重力势能转化为动能，使火车短时间内提速。故火车站台可设计成高出地面的形状。如图所示。

【解析】火车质量大，速度大，具有很大的动能，可借助动能与重力势能的转化设计停靠车站，使其合理利用机械能的转化。
合理地利用动能与重力势能的转化，从而避免能量的消耗，是解答本题的关键。
19.【答案】减小 相同 远
【解析】解：在利用斜面测平均速度时，斜面的坡度越小，小车运动速度越慢，运动时间越长，便于计时，实验测量的准确度越高，故应减小斜面坡度；
根据控制变量法可知相同条件下，小车所受阻力越小，速度减小的越慢，所以小车从同一斜面的相同高度由静止滑下使小车达到水平面的速度相同，在毛巾、棉布、木板等表面上运动不同的距离后停止，小车受到的阻力越小，运动的路程越远；
实验是通过小车滑行的距离来反映阻力的大小的，这是转换法，小车滑出水平木板右端而掉落下去，无法测出滑行的距离，所以小明需要重新调试实验装置再次测量；
动能大小与质量和速度有关，质量越大，速度越大，物体所具有的动能越大；实验是通过木块移动的距离来反映动能的大小的，两次木块放置的位置不一样，但动能的大小是通过木块移动的距离来反映的，所以需比较木块移动的距离，
比较可知小球的质量相同，滚下的高度不同，则达到水平面的速度不同，高度越高，速度越大，动能越大，木块移动的距离越远，故C正确。
故答案为：减小；相同；远；实验是通过小车滑行的距离来反映阻力的大小的，这是转换法，小车滑出水平木板右端而掉落下去，无法测出滑行的距离，所以小明需要重新调试实验装置再次测量；。
如果斜面坡度太大，物体运动时间太短，不容易计时；
根据控制变量法可知相同条件下，小车所受阻力越小，速度减小的越慢，运动的路程越远；
实验是通过小车滑行的距离来反映阻力的大小的，这是转换法，小车滑出水平木板右端而掉落下去，无法测出滑行的距离，所以小明需要重新调试实验装置再次测量；
动能大小与质量和速度有关，质量越大，速度越大，物体所具有的动能越大；
两次木块放置的位置不一样，但动能的大小是通过木块移动的距离来反映的，所以需比较木块移动的距离。
不同考查阻力对物体运动影响以及探究动能的大小与哪些因素有关实验中控制变量法、转换法的应用，是一道综合题，但难度不大。
20.【答案】速度；质量；不变；转换法
【解析】解：
同一钢球从不同的高度滚下，位置高的滚到斜面底端的速度就大，把木块推得越远说明运动的木块做功多，动能大，说明了物体的动能与物体的速度有关，由此得出结论：在质量一定时，钢球的速度越大，动能就越大；
让质量不同的钢球从同一高度滚下，小球到达斜面底端时的速度就是一定的，质量大的把木块推的远，说明了动能的大小和质量有关，在速度一定时，质量越大，动能也就越大。
因为是光滑的斜面，没有摩擦，所以在斜面上滑下的小球没有能量的损耗，在能量转化过程中能量是守恒的；
探究物体动能大小与哪些因素有关时，物体动能的大小无法直接体验，所以通过小球对木块外做功的多少来体现小球动能的多少，即通过木块被推动的距离来判断小球动能的大小，所用方法为转换法。
故答案为：速度；质量；不变；转换法。
动能的决定因素有两个：质量和速度；让同一钢球从不同的高度滚下，是采用控制变量法，控制质量一定而速度不同，从斜面越高的位置滚下，钢球到达斜面底端的速度就越大；质量一定时，速度越大，动能就越大；
钢球的质量越大，木块推得越远，说明在钢球速度相同的情况下，钢球的质量越大，动能就越大；
因为是光滑的斜面，没有摩擦，所以在斜面上滑下的小球没有能量的损耗，在能量转化过程中能量是守恒的，重力势能全部转化为动能；
探究物体动能大小与哪些因素有关的实验中，小球动能的大小是通过小球对外做功的多少来体现，实验中通过观察木块被小球推开的距离反映做功的多少，用到了转换法。
明确本实验中研究动能大小的决定因素时运用了控制变量法，反映动能多少时运用了转换法。
21.【答案】因为，所以花岗岩碑石的质量：
起重机对碑石所做的功：
起重机对碑石做功的功率：

【解析】略
22.【答案】解：机器人的重力：，
在水平地面上工作时，机器人对水平地面的压力：，
机器人对水平地面的压强：；
机器人在水平地面受到的阻力，
机器人匀速直线运动时，机器人在水平方向上受力平衡，则机器人的牵引力；
此过程中牵引力做的功：。
答：机器人对水平地面的压强为；
机器人在水平地面上匀速直线移动时的牵引力为；
机器人在水平地面上匀速直线移动，此过程中牵引力做的功为。
【解析】利用计算出机器人的重力；在水平地面上工作时，机器人对水平地面的压力大小等于机器人自身的重力大小；利用计算出机器人对水平地面的压强；
根据题意求出机器人在水平地面受到的阻力；机器人匀速直线运动时，机器人的牵引力大小等于受到的阻力大小；
利用计算出此过程中牵引力做的功。
本题考查重力公式、二力平衡条件的应用、压强公式以及功的计算公式的应用，是一道力学综合题，难度不大。
23.【答案】解：该机器人静止在水平地面上时，对地面的压力，
对地面的压强；
由可得，该机器人在内所做的功；
由可得，该机器人在沿直线匀速清扫过程中的牵引力，
因该机器人在沿直线匀速清扫过程中处于平衡状态，受到的阻力和牵引力是一对平衡力，
所以，在此过程中受到的阻力。
答：该机器人静止在水平地面上时，对地面的压强是；
该机器人在内所做的功是；
该机器人在沿直线匀速清扫过程中受到的阻力为。
【解析】机器人静止在水平地面上时，对地面的压力和自身的重力相等，根据求出其大小，又知道其与地面的有效接触面积即等于受力面积，根据求出对地面的压强；
知道机器人工作时的功率和时间，根据求出在内所做的功；
知道牵引力做的功和该机器人在沿直线匀速清扫过程中前进的距离，根据求出牵引力的大小，该机器人在沿直线匀速清扫过程中处于平衡状态，受到的阻力和牵引力是一对平衡力，二力的大小相等。
本题考查了压强定义式和功率公式的灵活应用，以及二力平衡条件的应用，关键是知道水平面上物体的压力和自身的重力相等。
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