专题10功和机械能 （解析版）.docx

1、专题10 功和机械能考点一：功1做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上移动距离。不做功的三种情况：有力无距，如一位同学推车未动；有距无力，如足球离开脚后水平移动；力距垂直，如提着水桶水平移动。2做功公式是WFs，在国际单位制中功的单位是焦耳(焦)，符号是J。公式WFs中F和s的同体性、同向性和同时性。3功的原理：使用任何机械都不省功。考点二：功率1功率：物体做的功与所用时间的比叫做功率，它是表示做功快慢的物理量。2公式P，其单位有瓦特(W)、千瓦(kW)。还可以推导出公式PFv，由公式可知：当功率一定时，减小速度，可以增大牵引力，如汽车上坡要换低速挡等。3测功率原理是：

2、P，需测物理量有物重、上升高度、所用时间。考点三：机械能1功和能的关系(1)一个物体具有能量，可以用来做功，反过来，一个物体能够做功，它就具有能量。可用做功的多少来衡量物体具有能量的大小。(2)功是能量转化的量度，做功过程一定伴随能量转化，做了多少功，就有多少能量发生了转化。(3)具有能的物体只表示物体可以做功，但不一定“正在做功”或“已经做功”。2能：一个物体能够做功，就说这个物体具有能量(能)，它是表示物体做功本领大小的物理量，其单位与功的单位相同，也是焦(J)。3动能：物体由于运动而具有的能叫动能，其大小与质量和运动速度有关，一切运动的物体都具有动能。4重力势能：物体由于被举高而具有的能

3、叫重力势能，其大小与质量和被举的高度有关。5弹性势能：物体发生弹性形变而具有的能叫弹性势能，同一物体发生弹性形变越大，具有的弹性势能越大。6机械能：动能和势能统称为机械能。7机械能的转化：动能和势能在一定条件下可以相互转化，若只有动能和势能之间的转化(不计各种阻力)，机械能的总量不变，或者说机械能是守恒的。如考虑阻力的影响，机械能的总量减小。总机械能守恒(不计能量损失，物体质量不变）【同步练习】1. （2022四川乐山）下列四幅图中，力有对物体做功的是（） A. 推车未推动； B. 提着滑板水平前行；C. 搬石未搬起； D. 用绳子提升物体【答案】D。【解析】A推车未推动，有力但是没有距离，劳

4、而无功，故A不符合题意；B提着滑板水平前行，力与物体运动距离垂直，垂直无功，故B不符合题意；C搬石未搬起，有力但是没有距离，劳而无功，故C不符合题意；D用绳子提升物体，有力作用在物体上，并且在力的方向上移动了距离，故这个力做了功，故D符合题意。故选D。2. （2022四川自贡）小明同学用15N的水平推力推动重为100N的超市购物车。购物车自静止开始在10s内沿水平方向前进了10m。在整个过程中推力做功为_J，重力做功为_J。【答案】150；0。【解析】1推力的方向水平向前，推车水平方向移动的距离为10m，由可知，在整个过程中推力做功2当一个力作用在物体上，并使物体在力的方向上通过了一段距离，力

5、学中就说这个力对物体做了功。重力的方向为竖直向下，但推车未在竖直方向上移动距离，故重力没做功，其大小为0。3. （2022四川南充）如图所示，某工人师傅用平行于斜面向上、大小为500N的推力，把木箱从长4m的斜面底端推到顶端用时10s，整个过程木箱的平均速度为_m/s，推力的平均功率为_W。【答案】0.4；200。【解析】1木箱的平均速度2推力的平均功率。4. 2022湖南郴州）用40N水平拉力拉着重为100N的物体，在10s内由静止开始沿水平直线移动了5m。此过程中，重力对物体做的功为_J，水平拉力对物体做功的功率为_W。【答案】0；20。【解析】1做功的两个要素是：一是要有作用在物体上的力

6、；二是物体沿受力方向移动一段距离。物体受到的重力方向竖直向下，而物体是沿水平方向运动，所以重力没有做功。2物体受到的水平拉力F=40N，沿水平直线移动了5m，所以拉力对物体做的功为W=Fs=40N5m=200J拉力对物体做功的功率为。5. （2022四川德阳）如图所示，有一斜面长L=4m，高h=2.5m。刘利同学用平行于斜面向上F=150N的拉力，将200N重的物体从底端匀速拉到斜面顶端。那么刘利同学对物体做的总功为_J；物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力为_N。【答案】 600；25。【解析】1刘利同学对物体做的总功为2 刘利同学对物体做的有用功为刘利克服摩擦力做的功就是物体被匀速拉到斜

7、面顶端所做的额外功，额外功物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力。6. （2022四川自贡）在2022年北京冬奥会自由式滑雪比赛中，我国运动员谷爱凌获得冠军，她在雪道上自由下滑的过程中，如果不计雪道阻力和空气阻力，下列说法中正确的是（）。A. 动能不变，重力势能不变，机械能不变；B. 动能增大，重力势能增大，机械能不变；C. 动能增大，重力势能减少，机械能不变；D. 动能减少，重力势能减少，机械能减少【答案】C。【解析】运动员在雪道上自由下滑时，不计雪道阻力和空气阻力，只有动能和势能的相互转化，机械能守恒。下滑过程，质量不变，速度变大，高度降低，所以动能增大，重力势能减少。故选C。7. （20

8、22四川南充）掷实心球是南充中考体育项目之一，如图所示是某同学掷出的实心球的运动轨迹，O点是实心球刚离开手的位置，A点是实心球运动到最高点的位置，B点是实心球落地前瞬间的位置，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A. 实心球离开手后受到重力和惯性力的作用；B. 实心球在最高点A时处于平衡状态；C. 实心球从O运动到B的动能先减小后增大；D. 实心球在O点的机械能大于在B点的机械能【答案】C。【解析】A实心球离开手后只受到重力作用，它能继续前进，是由于球具有惯性，而不能说是受到惯性力的作用，因为惯性不是力，故A错误；B实心球从O点运动到B点，运动的方向和速度都在发生变化，整个过程小球均处于非平衡状

9、态，因此实心球在最高点A时处于非平衡状态，故B错误；C实心球从O点运动到A点，小球的动能转化为重力势能，则动能减小；实心球从A点运动到B点，小球的重力势能转化为动能，则动能增加。因此实心球从O运动到B的动能先减小后增大，故C正确；D小球在整个运动的过程中，忽略空气阻力则只受到重力作用，则机械能守恒，因此实心球在O点的机械能等于在B点的机械能，故D错误。故选C。8. （2022山东泰安）如图所示，物理项目化学习小组在空旷的室外测试某型号无人机负重飞行能力。测试时将重的物体固定在无人机上，并控制无人机完成以的速度匀速上升、在空中悬停、以的速度匀速下降三个阶段的测试项目，同时利用系统软件记录多次测量

10、的相关信息，并做出测评报告。下列说法中（）。匀速上升阶段，物体相对于地面是运动的；匀速上升阶段，物体的机械能不变；匀速下降阶段，物体的重力势能转化为动能；物体匀速下降阶段的动能小于匀速上升阶段的动能。A. 只有正确B. 只有正确C. 只有正确D. 只有正确【答案】C。【解析】匀速上升阶段，物体相对于地面的位置发生了变化，故物体相对于地面是运动的，故符合题意；匀速上升阶段，物体的质量不变，速度不变，动能不变，高度变大，重力势能变大，故机械能变大，故不符合题意；匀速下降阶段，速度不变，动能不变，因高度变小，重力势能变小，物体的重力势能没有转化为动能，故不符合题意；根据已知条件，物体匀速上升的速度大

11、于下降的速度，故物体匀速上升时的动能大，即物体匀速下降阶段的动能小于匀速上升阶段的动能，故符合题意。故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。9. （2022山东临沂）东京奥运会上，14岁的全红婵获得女子10米跳台跳水冠军。如图所示，正在比赛中的全红婵（）。A. 起跳过程中运动状态保持不变B. 上升过程中重力势能转化为动能C. 下落过程中动能保持不变D. 入水过程中所受水的浮力逐渐增大【答案】D。【解析】A起跳过程中，是跳台的弹性势能转化为全红婵的动能，动能变大，速度变大，运动状态发生改变，故A不符合题意；B上升过程中，全红婵的质量不变，速度变小，高度变大，动能减少，重力势能增大，是动能转化为重

12、力势能，故B不符合题意；C下落过程中，质量不变，速度变大，动能增大，故C不符合题意；D入水过程中，排开水的体积变大，据阿基米德原理知，受到的浮力变大，故D符合题意。故选D。10. （2022四川德阳）2022年2月，我国成功举办了第24届冬奥会。图甲是2022年北京冬奥会会徽：它以汉字冬为灵感来源，运用中国书法艺术形态来展现出滑雪运动员的英姿。图乙是中国滑雪运动员谷爱凌在U形场地比赛的图片，关于比赛过程中的能量变化，其中叙述正确的是（）。A. 谷爱凌在U形场地滑行向上冲击到最高点时，动能将达到最大；B. 谷爱凌从U形场地空中的高点开始下落过程中机械能逐渐增大；C. 谷爱凌在U形场地出发点加速下

13、滑的过程中动能越来越小；D. 谷爱凌从U形场地出发点加速下滑的过程中重力势能越来越小【答案】D。【解析】A谷爱凌在U形场地滑行向上冲击到最高点的过程中，动能转化为重力势能，所以在最高点时，动能最小，故A错误；B谷爱凌从U形场地空中的高点开始下落过程中需克服空气阻力做功，机械能逐渐减小，故B错误；C谷爱凌在U形场地出发点加速下滑的过程中，速度越来越大，质量不变，所以动能越来越大，故C错误；D谷爱凌从U形场地出发点加速下滑的过程中，高度越来越低，质量不变，所以重力势能越来越小，故D正确。故选D。11. （2022四川凉山） 如图所示，小明在做模拟“蹦极”的小实验，一根橡皮筋一端系一个小球，另一端固

14、定在A点，B点是橡皮筋不系小球自然下垂时下端所在的位置，C点是小球从A点自由释放后所能达到的最低点，不考虑空气阻力，关于小球从A点到C点运动过程的说法，正确的是（）。A. 小球从A点下落到B点的过程中，重力势能转化为动能；B. 小球从A点下落到B点的过程中，受到重力和弹力的作用；C. 小球从B点下落到C点的过程中，速度一直减小；D. 小球在B点时受到平衡力作用【答案】A。【解析】AB小球从A点下落到B点的过程中，小球只受到重力的作用，小球做加速运动，小球高度下降，所以在这一阶段，小球的重力势能转化为小球的动能，故A正确，B错误；C小球从B点下落到C点的过程中，弹力逐渐变大，但还是小于重力，合外

15、力向下，小球做加速运动，直到BC之间某一点时，重力等于弹力，过了这一点，弹力大于重力，合外力向上，小球才做减速运动，所以小球从B点下落到C点的过程中，小球先加速后减速，故C错误；D小球在B点时仅受到重力，物体做加速运动，没有受到平衡力的作用，故D错误。故选A。12. （2022四川眉山） 同学们在体育课进行实心球投掷训练，如图所示AB表示实心球离开手之前的运动轨迹，BCD表示实心球离开手之后的运动轨迹，空气阻力忽略不计。下列分析正确的是（）。A. 实心球从BC过程中，动能逐渐减小；B. 实心球到达最高点C时，它将处于静止状态；C. 实心球从BCD过程中，没有力对它做功；D. 实心球从AB过程中

16、，说明力可以改变物体的形状【答案】A。【解析】A实心球从BC过程中，位置越来越高，速度越来越小，动能转化为重力势能，动能减小，故A正确；B实心球做的是弧线运动，到达最高点C时，仍具有向右的速度，并没有处于静止状态，故B错误；C实心球从BCD过程中，高度不断变化，重力对它做了功，故C错误；D实心球从AB过程中，受到重力的作用，改变了实心球的运动状态，故D错误。故选A。13. （2022江苏苏州） 手机具有录音和显示波形的功能。某乒乓球爱好者将一乒乓球从一定高度由静止释放，利用手机记录下乒乓球碰撞台面发出的声音，其波形随时间的变化如图所示。下列说法正确的是（）。A. 每次发声的时间间隔相等；B.

17、整个过程中乒乓球的机械能不变；C. 乒乓球每次弹起时的动能依次减小；D. 乒乓球每次与台面碰撞的最大形变程度相同【答案】C。【解析】A由图可知，第1次碰撞的时间是1.12s，第2次碰撞的时间是1.58s，第3次碰撞的时间是2.00s，第4次碰撞的时间是2.40s，第5次碰撞的时间是2.78s，第1、2次时间间隔为0.4s，第2、3次时间间隔为0.42s，第3、4次时间间隔为0.4s，第4、5次时间间隔为0.38s，每次发声的时间间隔不相等，故A错误；BC整个过程中乒乓球和空气摩擦，并且与台面碰撞，它的机械能减小，所以每次弹起时的动能减小，故B错误，C正确；D由于乒乓球的机械能减小，乒乓球每次与

18、台面碰撞转化的弹性势能减小，乒乓球每次与台面碰撞的最大形变程度不同，故D错误。故选C。14. （2022湖南邵阳） 我国现代农业已进人信息化和数字化时代，农用机械已能通过北斗导航系统实行精准作业，它们是利用_（选填“超声波”或“电磁波”）来传递信息的。如图，水平匀速飞行的无人机正在喷洒农药，在此过程中，它具有的机械能_（选填“变大”、“变小”或“不变”）。【答案】 电磁波；变小。【解析】1 电磁波的传播不需要介质，电磁波可以在固体、液体、气体中传播，也可以在真空中传播；广播、电视、移动通信、卫星导航系统都是用电磁波传递信息的。2 无人机正在喷洒农药，质量逐渐变小，速度不变，动能变小；高度不变，

19、重力势能减小，机械能为动能和势能和，机械能会减小。15. （2022四川遂宁）某兴趣小组通过自主探究得知“在一定范围内，弹簧的弹力大小与弹簧的伸长量成正比”。原长为10cm的弹簧（质量不计）上端固定在天花板上，下端系一重为20N的小球，静止时小球位于A处，弹簧长度变为11cm，再用力F将小球竖直向下拉到B处，弹簧长度为11.5cm（未超过弹性限度），然后由静止释放，在释放瞬间小球受到的合力大小为_N，小球从B处第一次回到A处过程中，小球的动能_（选填“增大”、“减小”、“先增大后减小”或“先减小后增大”）。【答案】10；增大。【解析】1原长为10cm的弹簧（质量不计）上端固定在天花板上，下端系

20、一重为20N的小球，静止时小球位于A处，弹簧长度变为11cm，此时弹簧的伸长量为11cm-10cm=1cm因在一定范围内，弹簧的弹力大小与弹簧的伸长量成正比。由此可得，在一定范围内，弹簧每伸长1cm，弹簧的弹力大小增加20N。当用力F将小球竖直向下拉到B处，弹簧长度为11.5cm，此时弹簧的伸长量为11.5cm-10cm=1.5cm那么弹簧的弹力大小为FB=1.520N=30N在B处由静止释放，在释放瞬间小球受到竖直向下的重力和竖直向上的弹簧的弹力的作用，则合力大小为F合=FB-G=30N-20N=10N2由力与运动的关系可知，当合力方向与运动方向相同时，物体做加速运动。在B处时，受到的合力方

21、上竖直向上，大小为10N，在A处时，弹簧的弹力大小等于重力，合力为0。则小球从B处第一次回到A处过程中，合力的方向一直是竖直向上的，运动的方向也是竖直向上的，故小球做加速运动。由于小球的质量不变，速度变大，所以小球的动能增大。16. （2022湖北宜昌）小明和小红在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验中，让钢球从斜槽上一定高度的位置滚下，在水平面上运动，碰上木块C并将C推动一段距离，通过推动距离的大小来判断动能大小。（1）实验中探究的动能是指（ ）；A钢球撞击木块时的动能B钢球撞击木块后的动能C木块被钢球撞击后的动能（2）如图甲、乙为小明两次实验的示意图，钢球A、B的质量mAmB，高度hAh

22、B，距离sAsB。他得出“物体的质量越大，动能越大”的结论，他的实验方法_（选填“正确”或“错误”），理由是_；（3）小红让钢球A分别从同一斜面的不同高度由静止自由滚下，撞击木块，这是为了探究物体动能与_的关系。【答案】A；错误；没有控制钢球的速度一样；速度。【解析】（1）1一个物体能量的多少，可由它对外做功的多少来确定，本实验研究钢球动能的大小是通过钢球撞击木块时对木块做功，通过木块被推移的距离远近来反映做功的多少，所以本实验探究的是钢球在撞击木块时的动能大小，故A符合题意，BC不符合题意。故选A。（2）23在研究物体的动能与物体的质量的关系时，要控制物体运动的速度相同，甲乙两次实验中，钢球

23、在斜面上的高度不同，从斜面上滚下来碰撞木块的速度不同，因此他的实验方法是错误的。（3）4小红让同一钢球A从同一斜面的不同高度由静止滚下，钢球的质量相同，而钢球的速度不同，则本次实验是为了研究物体动能的大小与物体运动的速度大小关系。17. （2022重庆A）“共建卫生城市，构建美好家园”，如图所示是“雾炮车”喷洒水雾以减少扬尘的情段。某次喷酒完后，该车在的牵引力作用下，匀速通过200m的平直道路用时20s。求：（1）此过程中该车的速度；（2）此过程中该车牵引力的功率。【答案】（1）10m/s；（2）4104W。【解析】（1）由题意可知，根据公式可得此过程车的速度为（2）根据公式P=Fv可得，该车

24、牵引力的功率为P=Fv=4103N10m/s=4104W答（1）此过程中该车的速度为10m/s；（2）此过程中该车牵引力的功率为4104W。18. （2022安徽省）在一次跳伞表演中，运动员在的时间内竖直向下匀速降落了。若运动员和降落伞作为整体受到的重力为，求这个整体在该过程中：（1）所受阻力的大小；（2）所受重力做功的功率。【答案】（1）1000N；（2）6000W。【解析】（1）有题可知，运动员在做匀速直线运动，故受到的阻力与重力是一对平衡力，故阻力为（2）重力做的功为所受重力做功的功率为答：（1）所受阻力的大小1000N；（2）所受重力做功的功率为6000W。19. （2022山东泰安）

25、电动车是人们便捷出行的交通工具。某人骑着电动车在水平路面上沿直线行驶了，已知他和电动车的总重力为，轮胎和地面的总接触面积为。假定骑行过程中电动车的牵引力恒为，在此骑行过程中，求：（1）牵引力做的功；（2）电动车对水平路面压强。【答案】（1）；（2）。【解析】（1）由题意可知，电动车的牵引力恒为，这个过程行驶了，则可知牵引力做的功，牵引力做的功为。（2）由题意可知，他和电动车的总重力为，则他和电动车对地面的压力为，轮胎和地面的总接触面积为则电动车对水平路面的压强电动车对水平路面的压强为。答：（1）牵引力做的功为；（2）电动车对水平路面的压强为。20. （2022湖北十堰）小明携带质量为10kg的

26、行李箱乘坐高速列车从十堰到汉口。列车经过的部分站点时刻表如下：站次站名到达时间开车时间运行时间运行里程1十堰东122702襄阳东1327133160min180km3汉口1511100min460km请你根据以上信息，解决下列问题：（g取10N/kg）（1）行李箱底部与水平行李架的接触面积约为0.2m2，求行李箱对行李架的压强；（2）从十堰东站到襄阳东站运行的速度为多少km/h？（3）若列车在襄阳东站至汉口站区间内匀速直线行驶，牵引力恒为3105N，电能转化成机械能的效率为70%，求列车在此区间运行过程中消耗的总功率。【答案】（1）500Pa；（2）180km/h；（3）2107W。【解析】（

27、1）行李箱对行李架的压强（2）十堰东站到襄阳东站运行的时间t=1327-1227=1h十堰东站到襄阳东站运行的速度（3）襄阳东站至汉口站区间内匀速直线行驶的速度电能转化成机械能的效率；可得列车消耗的总功率。答：（1）行李箱对行李架的压强是500Pa；（2）从十堰东站到襄阳东站运行的速度为180km/h；（3）列车在此区间运行过程中消耗的总功率2107W。21. （2022贵州黔东南）据新华社报道，5月31日上午，贵阳至黄平高速公路全线通车。贵黄高速的通车，将极大地方便沿线群众出行，提升贵阳市、黔南州、黔东南州至长江三角洲、长株潭城市群通道运输能力，对完善全省高速公路网络、推动沿线资源开发、振兴

28、乡村经济提供强有力的交通支撑。贵黄高速主线全长120.6公里，设计时速100公里。周末，小明与他爸爸从黄平开着小汽车到贵阳游玩，人和车的总质量为1.5t，四轮与地面接触总面积为200cm2。若小汽车在行驶过程中受到的阻力是人和车总重力的0.04倍（取g=10N/kg），求：（1）因车发生故障，当车停在水平应急道上（人未下车）时，车对水平地面的压强；（2）若该车在某平直路段以72km/h的速度匀速行驶了25s，此过程小汽车牵引力的功率。【答案】（1）；（2）。【解析】（1）汽车和人的总质量汽车和人对地面的压力等于人和车的总重力汽车静止时对地面的压强（2）车在某平直路段匀速行驶，牵引力等于摩擦阻力此过程小汽车牵引力的功 汽车牵引力做功的功率 。答：（1）汽车静止在水平地面时对地面的压强为7.5x10 Pa；（2）此过程中汽车牵引力所做的功。