备战2021 中考科学 精讲精练 专题20 功和功率 机械能（教师版） 24页

专题 20 功和功率 机械能 【知识点回顾】 一、机械能 考点 1 识别动能、重力势能和弹性势能 1．动能是物体由于________而具有的能。 2．势能 ①重力势能：物体由于________而具有的能叫做重力势能。 ②弹性势能：物体由于________而具有的能叫做弹性势能。 考点 2 知道动能大小跟质量、速度的定性关系 动能的大小与物体的________及物体运动的________有关。质量相同的物体，运动的速 度越大，它的动能越________；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越________。 考点 3 知道重力势能大小跟质量、举高高度的定性关系 重力势能的大小与物体的________及物体所处的________有关。 考点 4 知道弹性势能大小跟弹性形变的定性关系 弹性势能的大小跟物体的材料以及________的大小有关，弹性形变越大，物体的弹性势 能就越________。 考点 5 举例说出动能和势能的相互转化 单摆：将摆锤拉高一定的高度后放手。摆锤在向下摆动的过程中________转化为 ________，在摆锤摆过中点后向上摆动的过程中________转化为________。 考点 6 描述机械能守恒的含义 动能和势能统称为________。动能和势能之间可以________。如果没有摩擦等阻力，那 么在势能和动能的相互转化中，机械能的________，即机械能守恒。(注意不考虑阻力) 考点 7 利用机械能守恒解释简单的现象 1．如果没有摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能总量________。 2．如果存在摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能的总量会减少。减少 的机械能转化为摩擦产生的________能。 二、机械功 考点 8 理解功的概念 1．做功的两个必要因素：________和________。 2．功是作用于物体的力和物体在力的方向上移动的________的________。 考点 9 知道功的单位 功的单位：________，简称焦，符号是 J。1焦＝1牛·米。 考点 10 运用功的公式进行简单的计算 公式：功＝力×距离，即________。 力没有做功的三种情况： ①物体受到力的作用，但没有移动距离；②物体不受外力，由于惯性做匀速直线运动； ③物体通过的距离跟它受到的力的方向垂直。 注意：物体做功的多少与物体是否做匀速直线运动、速度多大、接触面是否粗糙均无关。 三、功率 考点 11 说明功率的概念 1．定义：________内做的功叫功率。 2．意义：功率是用来描述物体________的物理量。 考点 12 知道功率的单位 功率的单位：________，简称瓦，符号是W。 1瓦＝1焦/秒 考点 13 运用功率公式进行简单的计算 功率的公式：________ P＝Fv 考点 14 从能的转化来说明功率 ________，所以做功快慢也就是能量转化的快慢。因此，功率是表示能量转化快慢的物 理量。 考点 1 1.运动 2.①被举高 ②弹性形变 考点 2 质量 速度 大 大 考点 3 质量 高度 考点 4 弹性形变 大 考点 5 重力势能 动能 动能 重力势能 考点 6 机械能 相互转化 总量保持不变 考点 7 1.保持不变 2.热 考点 8 1.作用在物体上的力 物体在力的方向上通过的距离 2.距离 乘积 考点 9 焦耳 考点 10 W＝Fs 考点 11 1.单位时间 2.做功快慢 考点 12 瓦特 考点 13 P＝W/t 考点 14 功是能量转化的量度 【例题精析】 例 1．（2020•舟山）乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出 a、b、c 三个球，若不计空气阻力，则落到水平桌面时三者的速度大小关系是（ ） A．va＞vb＞vc B．vb＞vc＞va C．va＞vc＞vb D．va＝vb＝vc 【解答】解：乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出 a、b、c 三 个球，由于高度和速度都相同，则机械能是相同的；不计空气阻力，三个小球的机械能 是守恒的，所以三个小球到达桌面时的机械能相同，由于高度相同，重力势能相同，则 动能相同，速度相同。 故选：D。 例 2．（2020•湖州）在无风的环境中雨滴的降落可简化为两个过程，先加速竖直降落，后匀 速竖直降落。雨滴（忽略质量变化）在（ ） A．加速降落过程中只受重力作用 B．加速降落过程中机械能逐渐增大 C．匀速降落过程中减少的重力势能全都转化成内能 D．匀速降落过程中机械能保持不变 【解答】解：A、加速降落过程中，雨滴受到重力和空气阻力的共同作用，故 A错误； B、加速降落过程中，由于空气阻力存在，克服空气的阻力做功，机械能转化为内能，机 械能逐渐减小，故 B错误； CD、匀速降落过程中，动能不变，重力势能减小，机械能减小；雨滴克服空气的阻力做 功，减少的重力势能全都转化成内能，故 C正确，D错误； 故选：C。 例 3．（2019•雅安）如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定在水平面，一小球由 A点以一定的 速度υ沿轨道滚下，经另一侧与 A等高点 B后到达最高点 C．下列分析正确是（ ） A．整个过程只有重力在对小球做功 B．小球在 A点的惯性比在 C点的惯性大 C．小球在 A点的动能比在 B点的动能大 D．小球在 A具有的机械能等于它在 C点具有的重力势能 【解答】解： A、小球受到竖直向下的重力的作用，下落中，移动了距离，小球的重力是做功的，因为 是粗糙的弧形轨道，所以受摩擦力，要克服摩擦力做功，故 A错误； B、惯性大小只与质量有关，小球在运动过程中，质量不变，其惯性不变，故 B错误； C、小球运动过程中，要克服摩擦力做功，机械能减小；小球质量不变，小球在 A、B两 点时的高度相同，其重力势能相同，因 A点的机械能大于 B点的机械能（机械能等于动 能与势能的总和），所以可知 A点的动能要大于 B点的动能，故 C正确； D、要克服摩擦力做功，机械能减小，故在 A点具有的机械能大于它在 C点具有的重力 势能，故 D错误。 故选：C。 例 4．（2018•湖州）在某次演习中，解放军在海拔 6000米的高空空投重达 8吨的新型履带 式伞兵战车，如图。空投下来的战车在后阶段可认为与降落伞一起匀速竖直掉向地面。 下列观点正确的是（ ） A．伞兵战车出机舱后在水平方向仍会向前运动，这是由于战车受到惯性的作用 B．后阶段匀速下降的过程中机械能守恒 C．空投战车后，若飞机仍在原高度水平飞行，则飞机的势能比空投前减小 D．伞兵战车从出机舱到地面的整个过程中，重力做功 4.8×107焦 【解答】解： A、伞兵战车出机舱后在水平方向仍会向前运动，这是由于战车具有惯性，惯性是一种性 质，不能说受到惯性的作用，故 A错误； B、后阶段匀速下降的过程中，动能不变，高度减小，重力势能减小，机械能减小，故 B 错误； C、空投战车后，若飞机仍在原高度水平飞行，由于飞机的质量减小了，故飞机的势能比 空投前减小，故 C正确； D、伞兵战车从出机舱到地面的整个过程中，重力做功为：W＝Gh＝mgh＝8000kg×10N/kg ×6000m＝4.8×108J，故 D错误。 故选：C。 例 5．（2018•绍兴）如图，木块以一定的速度滑过 A、B点，到 C点滑出下落至 D点，A和 B、C和 D之间的垂直距离均为 h。若空气阻力忽略不计，则对木块在运动过程中能量变 化的分析，正确的是（ ） A．D点与 A点相比，动能增加，势能减少，机械能不变 B．A点到 C点减少的重力势能大于 C点到 D点减少的重力势能 C．B点的动能可能等于 A点的动能，但一定大于 C点的动能 D．B点的动能可能等于 D点的动能，但一定大于 A点的动能 【解答】解： A、D点与 A点相比，势能减少，由于存在摩擦，机械能转化为内能，机械能减小，故 A错误； B、A和 B、C和 D之间的垂直距离均为 h，则 A点到 C点减少的重力势能等于 C点到 D点减少的重力势能，故 B错误； C、若斜面光滑，则 B的速度一定大于 A的速度，且大于 C的速度；若斜面粗糙，则 AB 段有可能匀速，但因摩擦力的存在 B的速度一定大于 C的速度，故 C正确； D、木块从 B到 C，若木块与地面有摩擦，则 C处的动能小于 B处的动能，从 C到 D， 由于忽略空气阻力，木块的重力势能减小，动能增加，故 D点动能大于 C点动能，但与 A点的动能不确定，故 D错误。 故选：C。 例 6．（2019•绍兴）某工厂发货传输分拣线示意如图，等间距排列的相同货物先被传送带匀 速运送到工作台，在工作台 AB上匀速下滑时被扫描，后滑至水平工作台 BC，最后在 C 点静止时被机械手臂取走进行分类。传送带与 AB、AB与 BC都平滑连接，AB与 BC材 料相同，且长度均为 1米，空气阻力忽略不计。 （1）若货物对 AB的压力小于对 BC的压力，则货物在 AB上减小的机械能 小于 （选 填“大于”、“等于”或“小于”）在 BC上减小的机械能。 （2）若机械手臂每隔 3秒钟取走一件货物，传送带运动的速度为 0.8米/秒，为防止货物 的碰撞与堆积，货物之 间的距离 d至少为 2.4 米。 【解答】解： （1）货物在地面上运动时和地面之间存在摩擦力，机械能转化为内能，若货物对 AB的 压力小于对 BC的压力，AB与 BC材料相同，接触面粗糙程度相同，货物和 AB的摩擦 力小于和 BC的摩擦力，且长度均为 1米，货物在 BC面上克服摩擦力做功多，机械能转 化为的内能多，机械能减少量就多，所以，则货物在 AB上减小的机械能小于在 BC上减 小的机械能。 （2）机械手臂每隔 3秒钟取走一件货物，传送带运动的速度为 0.8米/秒，所以货物之间 的距离最小为：d＝vt＝0.8m/s×3s＝2.4m。 故答案为：（1）小于；（2）2.4。 例 7．（2019•衢州）2019年衢江抽水蓄能电站开建，其工作原理如图，用电低谷时（如深夜）， 电站利用电网多余电能把水从下水库抽到上水库中储存起来；用电高峰时，再利用上水 库中的水发电。 （1）蓄能时，水被抽到上水库，此过程是将 电 能转化为水的机械能。 （2）抽水蓄能电站选址衢江黄坛口，不仅因当地水资源丰富，同时还考虑到当地地势较 陡，这样建成的电站上、下水库的高度差比较 大 ，有利于蓄能与发电。 【解答】解： （1）蓄能时，水被抽到上水库中，电能转化为水的机械能； （2）抽水蓄能电站在发电时，从能量的角度看，是将水的机械能最终转化为电能，水的 机械能越大转化获得的电能越多，所以建成的电站上、下水库的高度差应该比较大，最 初水的重力势能较大，有利于蓄能与发电。 故答案为：（1）电；（2）大。 例 8．（2020•温州）在做“探究动能大小与质量关系”的实验时，小明想：小球从相同高度 滚下，若小球材质和斜面倾角不同，到达水平位置时的速度会相同吗？ （1）图甲是用挡板控制大小不同的两个小球在斜面上起始位置的两种方案，小明实验时 选择 A方案而不能选择 B方案的原因是 B方案中两球从起始位置到水平位置的高度差 不同 。 （2）小明选择大钢球、小钢球、木球以及可调整倾角的斜面进行实验。分别让球从斜面 同一高度由静止开始释放，利用测速仪测出球到达水平位置时的速度如表所示。 10° 20° 30° 40° 50° 60° 大钢球 2.67 2.67 2.67 2.75 2.88 2.97 小钢球 2.67 2.67 2.67 2.75 2.88 2.97 木球 2.67 2.67 2.67 2.67 2.74 2.89 分析表中数据可知：要使球到达水平位置时的速度与球是钢质或木质无关，则斜面倾角 不可能是 D 。 A.15° B.25° C.35° D.45° （3）小明利用图乙装置做“探究动能大小与质量关系”的实验时，通过观察球撞击相同 塑料软片的数目来比较球的动能大小（图中未画出固定塑料软片的装置）。老师指出此装 置不适合体积不同的两个球做实验，原因是 塑料软片对不同体积的小球的阻力不同 。 【解答】解： （1）图 A中挡板水平放置，两小球从起始位置到水平位置的高度差相同，图 B中挡板 与斜面垂直放置，两小球从起始位置到水平位置的高度差不同，为来控制大小不同的两 个小球在斜面上从起始位置到水平位置的高度差相同，实验时选择 A方案而不能选择 B 方案； （2）根据表中数据可知，斜面倾角为 10°、20°、30°时，大钢球、小钢球、木球达到 水平面时的速度相同，斜面倾角为 40°、50°、60°时，大钢球、小钢球、木球达到水 平面时的速度不同，所以要使球到达水平位置时的速度与球是钢质或木质无关，则斜面 倾角不可能是 40°以上，故 D符合题意； （3）体积大的小球从塑料软片下面通过时受到的阻力大，即体积大小不同的小球从塑料 软片下面通过时受到的阻力不同，无法“探究动能大小与质量关系”。 故答案为：（1）B方案中两球从起始位置到水平位置的高度差不同；（2）D；（3）塑料软 片对不同体积的小球的阻力不同。 例 9．（2020•温州）某跳伞运动员从飞机上跳下，沿竖直方向降落，一段时间后打开降落伞， 最后安全着地。已知运动员和跳伞设备的总重力为 700牛，跳伞过程中下降的速度与时 间的关系如图甲所示。 （1）图甲中曲线OA段速度越来越大的原因是 运动员和跳伞设备的总重力大于阻力 。 （2）图乙是跳伞过程中部分阶段的情景及受力示意图，其中与图甲曲线中 CD阶段对应 的是 ③ 。 （3）计算运动员和跳伞设备的总重力在 AB段所做的功。 【解答】解： （1）由图甲可知，跳伞运动员在 AB段处于加速降落过程中，此时运动员和跳伞设备受 到的重力大于空气阻力； （2）①图中降落伞打开，运动员受到的阻力大于重力，运动员处于减速降落过程，应该 是图甲曲线中 BC阶段，故①不符合题意； ②图中运动员已经着陆，运动员的速度为 0，与图甲曲线中 CD阶段不符，故②不符合 题意； ③图中降落伞打开，运动员受到的阻力等于重力，运动员处于匀速降落过程，是图甲曲 线中 CD阶段，故③符合题意； ④图中降落伞未打开，运动员受到的阻力等于重力，运动员处于匀速降落过程，应该是 图甲曲线中 AB阶段，故④不符合题意； （3）由图甲可知，运动员在 AB段的速度为 v＝50m/s，时间为 t＝40s﹣20s＝20s， 由速度公式得，运动员在 AB段下降的高度： h＝s＝vt＝50m/s×20s＝1000m， 则运动员和跳伞设备的总重力在 AB段所做的功为： W＝Gs＝700N×1000m＝7×105J。 故答案为：（1）运动员和跳伞设备的总重力大于阻力； （2）③； （3）运动员和跳伞设备总重力在 AB段所做的功为 7×105J。 例 10．（2020•绍兴）2020年 5月 27日，中国珠峰高程测量登山队从北坡成功登顶，圆满完 成峰顶测量任务，亿万民众共同见证这一极限挑战，激起国人满腔豪情。 （1）登顶的一大难关是“第二台阶”，这段垂直高度 4米的岩壁上架着“中国梯”（图甲）， 登山队员的质量为 75千克，爬完岩壁至少需要克服重力做功多少焦耳？ （2）科学家在珠峰底部设立了多个观测点（图乙）来测量珠峰高度的目的是 多次测量 求平均值减小误差 。 （3）受到测量珠峰高度的启发，小敏用激光笔来测量校内的旗杆高度（图丙）；打开激 光笔开关，让激光对准旗杆的顶端，要测算出旗杆高度 H，需测出的数据有 AB、AC、 OB 。 【解答】解：（1）登山队员的重力： G＝mg＝75kg×10N/kg＝750N， 爬完岩壁做功： W＝Gh＝750N×4m＝3000J； （2）科学家在珠峰底都设立了多个观测点来测量珠峰高度的目的是多次测量求平均值减 小误差； （3）要测算出旗杆高度 H，利用相似三角形对应边的比等于相似比，则 ㌠ ㌠ ，因此 需测出的数据有 AB、AC、OB。 答：（1）爬完岩壁至少需要克服重力做功 3000J；（2）多次测量求平均值减小误差；（3） AB、AC、OB；。 【习题巩固】 一．选择题（共 15小题） 1．蹦床运动有“空中芭蕾”之称，运动时利用蹦床中的弹簧反弹让人在空中表演动作技巧。 下列对蹦床运动员的叙述正确的是（ ） A．离开蹦床后的速度是先变大后变小 B．从最高点到落到蹦床最低点速度是一直变大 C．从接触蹦床至到达最低点，只有人的动能转化为蹦床的弹性势能 D．后一次比前一次“蹦”得更高，一定是做了功 【解答】解： A、离开蹦床后，人在空中受到竖直向下的重力的作用而做减速运动，速度会变小，故 A 错误； B、从最高点下落时，重力势能转化为动能，动能变大，速度变大，接触到蹦床后，开始 蹦床竖直向上的弹力要小于重力，人做加速运动，当弹力等于重力时，速度最大，继续 下落时，弹力大于重力，人做减速运动，直到速度为 0，即人从最高点到落到蹦床最低点 时速度先变大后变小，故 B错误； C、从接触蹦床至到达最低点，人的动能和重力势能转化为蹦床的弹性势能，故 C错误； D、后一次比前一次“蹦”得更高，说明人对蹦床做了功，使得蹦床的弹性势能变大，人 的机械能变大，故 D正确。 故选：D。 2．如图，重物 P放在一长木板 OA上，将长木板绕 O端匀速缓慢转动一定角度，重物 P相 对于木板始终保持静止。匀速转动过程中，下列说法错误的是（ ） A．外力对木板做了功 B．木板对重物 P做了功 C．重物 P的机械能不断变大 D．长木板和重物的总机械能保持不变 【解答】解： A、将长木板绕 O端匀速缓慢转动一定角度，木板受到了外力的作用，且在这个力的方 向上通过了一定距离，所以，外力对木板做了功。故 A正确。 B、重物在木板的支持力作用下，沿力的方向移动了距离，木板对重物做了功；故 B 正 确； CD、重物在上升的过程中，质量不变，速度不变，动能不变；高度逐渐增加，重力势能 逐渐增加，所以机械能不断变大；同理可知，长木板的动能不变，重力势能不断变大， 长木板的机械能变大；所以长木板和重物的总机械能不断变大；故 C正确、D错误。 故选：D。 3．如图甲，木块在恒定不变的拉力 F的作用下沿斜面作匀速直线运动，随时间变化规律如 图乙所示的科学量是（ ） A．动能 B．距离 C．重力势能 D．拉力做的功 【解答】解：由图乙可知，随着时间的增大，该物理量保持不变； A、木块在恒定不变的拉力 F的作用下沿斜面作匀速直线运动，由于木块的质量和速度 均不变，所以它的动能不变，故 A符合题意； B、在上升的过程中，木块的高度增大，其重力势能变大，故 B不符合题意； C、在上升的过程中，木块运动的距离是一直增大的，故 C不符合题意； D、由题知拉力的大小不变，而木块运动的距离 s变大，根据W＝Fs可知，拉力做的功 一直变大，故 D不符合题意。 故选：A。 4．为了证明高空抛物的危害，专家进行了实验测试，从 30米的高处掉下的瓶装水可以将 5 毫米木板压碎，出现很长的裂缝。专家认为，高空抛物的效果相当于将物体本身的质量 放大。下列关于高空抛物物体下落过程中说法正确的是（ ） A．下落过程中物体的质量在增大 B．下落过程中物体的重力在增大 C．下落过程中物体的动能在增大 D．下落过程中物体的势能在增大 【解答】解：由题意可知，高空抛物现象之所以会造成危害，是因为物体被举高后具有 了重力势能，而且物体的质量越大、高度越高，重力势能越大。 当物体下落时，质量不变，重力不变，高度降低，速度增大，所以重力势能逐渐减小， 动能逐渐增大，重力势能转化为动能。 故只有选项 C 的说法是正确的。 故选：C。 5．超期服役的“天宫一号”空间站于 2018年 4月 2日在大气层坠落烧毁，走完了它辉煌的 一生。下列有关说法正确的是（ ） A．“天宫一号”坠毁时将依次通过外层、中间层、平流层和对流层 B．“天宫一号”坠落时重力势能转化为动能，且机械能守恒 C．“天宫一号”燃烧所得产物的总质量和“天宫一号”的总质量相同 D．浙江地区 4月 2日昼长夜短 【解答】解：A、“天宫一号”坠毁时，将依次通过暖层、中间层、平流层和对流层。故 A错误； B、“天宫一号”坠落时高度降低、速度增大，重力势能会转化为动能，但由于空气的摩 擦，一部分机械能会转化为内能，所以机械能不守恒，故 B错误； C、“天宫一号”燃烧的过程是与氧气发生反应的过程，所得产物的总质量要大于“天宫 一号”的总质量。故 C错误； D、在我国夏至日是 6月 21日或 22日，冬至是 12月 21日或 22日，从夏至日到冬至日， 我国浙江地区是昼短夜长，但过了冬至日，白昼逐渐变长，黑夜变短。故 D正确。 故选：D。 6．如图所示，乘客站在水平台阶上随自动扶梯匀速上楼，在此过程中蕴含着许多科学知识。 下列说法正确的是（ ） A．乘客的机械能增加 B．乘客的重力势能不变 C．扶梯台阶不对乘客做功 D．扶梯上乘客受到重力、支持力和摩擦力的作用 【解答】解： AB、顾客的质量不变、速度不变所以动能不变，高度升高，所以重力势能增加，机械能 增大，故 A正确、B错误； C、顾客相对于站立的台阶其位置没有发生改变，故相对于其站立的台阶是静止的，但台 阶对人有向上的力，人在力的方向上通过了距离，所以扶梯台阶对乘客做了功，故 C错 误； D、乘客处于匀速直线运动状态，合力为 0，受到重力、支持力的作用，故 D错误。 故选：A。 7．如图所示，A、B 两球质量相等，A球用不可伸长的轻绳系于 O点，B球用轻弹簧系于 O′点，O与 O′点在同一水平面上。分别将 A、B球拉到与悬点等高处，细绳和轻弹簧 均处于水平，弹簧处于自然状态，将两球分别由静止开始释放，当两球第一次达到各自 悬点的正下方时，两球仍处在同一水平面上，则两球各自第一次到达悬点正下方时（不 计空气阻力）（ ） A．A球的速度较大 B．B球的动能较大 C．两球的动能相等 D．两球的机械能相等 【解答】解： ABC、两个小球质量相同，且开始时处于同一高度，因此它们具有的重力势能相等，也 就是机械能相等。当 A球摆动到最低点时，不计空气阻力，它的重力势能全部转化为动 能，即动能等于原来的重力势能；当 B球到达最低点时，小球的重力势能会转化为小球 的动能和弹簧的弹性势能，即小球的动能小于它原来的重力势能，因此 A球的动能大， 速度较大，故 A正确，而 B、C错误； D、小球 A的机械能无损耗，而小球 B的机械能部分转化为弹簧的弹性势能，因此两球 到达最低点时的机械能不相同，故 D错误。 故选：A。 8．如图所示，小晨用拴在细线下的小球在竖直平面内来回摆动做实验，A、C是小球能摆 到的最高点，B点是小球的最低点，忽略空气阻力，下列分析不正确的是（ ） A．如在 B点把绳子剪断，小球此后至落地前的运动状态都将时刻在改变，机械能不变 B．如在 D点绳子突然断了，小球不可能落到 E点，如果落到 E点左侧，则小球脱离绳 子后动能先减小后增大 C．小球在整个运动过程中受到 2个力的作用，这 2个力都对小球做功，其中小球在 B 点受到平衡力的作用 D．A、C距地面高度相同，小球在 A、C两点速度为零，但小球受到的力不平衡 【解答】解：A、如在 B点把绳子剪断，小球由于惯性继续向前运动，由于受重力作用 小球向下运动，小球进行曲线运动，小球的运动状态时刻在变，由于忽略空气阻力作用， 小球的机械能不变，选项正确。 B、小球无论是上升还是下降，由于惯性小球保持原来的运动状态，不能落到绳子断开点 的下方 E点，如果落到 E点左侧，说明小球从 B向 A运动过程中，小球脱离绳子，小球 由于惯性还在处于上升阶段，动能转化为重力势能，动能减小，速度减小，但是小球还 受到重力作用，重力改变小球的运动状态，小球在下降过程中重力势能转化为动能，速 度在增大，所以小球的速度先变小后增大，选项正确。 C、小球在整个运动过程中受到重力和拉力两个力的作用，小球在重力的作用下移动距离， 重力对小球做功，小球在拉力作用下没有移动距离，拉力对小球没有做功，选项错误。 D、A、C 距地面高度相同，重力势能相同，整个过程忽略空气阻力，机械能守恒，小球 的动能相等，小球在 A、C 两点速度为零，此时小球受到竖直向下的重力和拉绳子方向 的拉力作用，这两个力方向不是相反的，所以不是平衡力，选项正确。 故选：C。 9．如图所示是体能测试中掷出的实心球运动的情景，下列说法正确的是（ ） A．实心球从 a点运动到 b点的运动过程中，惯性越来越小 B．实心球在 b点时，受推力和重力的作用 C．实心球从 b点运动到 c点的过程中，重力势能转化为动能 D．实心球在 c点时，内能为零 【解答】解：A、惯性大小只跟物体的质量大小有关，实心球从 a点运动到 b点的运动过 程中质量不变，故惯性不变，故 A错误； B、实心球在 b点时，不再受到推力的作用，受到重力和空气阻力的作用。故 B错误； C、实心球从 b点运动到 c点的过程中，质量不变，高度降低，重力势能变小，同时速度 变大，动能变大，故重力势能转化为动能，故 C正确； D、一切物体在任何时候都有内能，所以实心球在 c点时，内能不为零，故 D错误。 故选：C。 10．在同一斜面上先后用相同大小的拉力 F，平行于斜面拉动质量为 m和 2m的物体，使它 们在斜面上移动相同的距 s，如图甲和乙所示。若拉力 F在前后两个过程中所做的功分别 为W 甲和W 乙，则W 甲和W 乙的大小关系是（ ） A．W 甲＞W 乙 B．W 甲＝W 乙 C．W 甲＜W 乙 D．无法确定 【解答】解： 在同一斜面上先后用相同大小的拉力 F，平行于斜面拉动质量为 m 和 2m 的物体，使它 们在斜面上移动相同的距 s， 拉力 F相等，物体在拉力的方向上移动的距离 s相等， 根据W＝Fs可知，拉力 F在前后两个过程中所做的功相等，即W 甲＝W 乙。 故选：B。 11．2019年 5 月 17日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭成功发射第 45颗 北斗导航卫星。如图所示是北斗卫星随火箭加速上升与沿椭圆轨道绕地球运行时的情景。 下列说法错误的是（ ） A．运载火箭加速上升过程中，重力势能变大，动能增大 B．运载火箭加速升空是利用了物体间力的作用是相互的 C．北斗卫星绕轨道运行时受到非平衡力的作用 D．北斗卫星绕轨道从近地点向远地点运动时，动能变大，机械能守恒 【解答】解：A、火箭上升过程中速度增大，动能增大，重力势能增大，机械能增大，故 A正确； B、火箭升空时向后喷出高温气体有一个向后的力，气体给火箭以反作用力，是利用了物 体间力的作用是相互的，故 B正确； C、火箭入轨后做圆周运动，运动状态不断改变，故受的力不是平衡力，故 C正确； D、入轨后的卫星从近地点向远地点运动时，高度增大，重力势能变大，速度变小，动能 变小，机械能守恒，故 D错误； 故选：D。 12．济南市中小学田径比赛中，运动员跳远运动的几个阶段如图所示，则运动员（ ） A．助跑阶段机械能不变 B．经过最高点时重力势能最大 C．经过最高点时动能最大 D．起跳时机械能为零 【解答】解：A、助跑过程中，速度越来越快，高度不变，动能增加，重力势能不变，因 此机械能增加；故 A错误； B、经过最高点时，高度最高，即重力势能最大，故 B正确； C、经过最高点时，其速度最小，所以动能最小，故 C错误； D、人起跳时，其获得了最大的初速度，且在整个过程中有机械能的损失，所以起跳时机 械能最大，故 D错误。 故选：B。 13．如图所示，图中速度υ的方向是小强同学在体育中考“原地掷实心球”项目测试中球出 手时的飞行方向。对从球出手到落地的过程，下面关于机械能的一些说法中正确的是（空 气阻力忽略不计）（ ） A．球出手时动能最大 B．球出手时势能最大 C．球落地时机械能最大 D．球的机械能保持不变 【解答】解：从球出手到落地的过程中，球先上升后下降，上升过程中，动能转化为重 力势能，最高点时，竖直方向的动能为零，重力势能最大。 下降过程中，重力势能转化为动能，重力势能减小，动能变大，当到达最低点时，速度 最大，动能最大。整个过程动能先减小后最大。重力势能先增大后减小。 不计空气摩擦，动能和重力势能的总和机械能不变。 故选：D。 14．如图所示，一轻质弹簧一端系在墙上的 O点，自由伸长到 B点，今将一小物体 m连在 弹簧上，并把弹簧压缩到 A点，然后释放，小物体能运动到 C点静止，物体与水平地面 间的摩擦力恒定，下列说法中正确的是（ ） A．物体从 A到 B动能越来越大，从 B到 C动能越来越小 B．物体从 A到 B动能越来越小，从 B到 C所受合力不变 C．物体从 A到 B动能先增大后减小，从 B到 C动能一直减小 D．物体在 B点动能最大 【解答】解：物体在竖直方向受到重力与地面的支持力平衡，水平方向受到弹簧的弹力 和滑动摩擦力。从 A到 B过程中，弹簧的弹力水平向右，摩擦力水平向左，弹簧的弹力 先大于摩擦力，后小于摩擦力，故物体先加速后减速，从 B到 C过程，物体由于惯性继 续向前运动，摩擦力方向向左，物体做减速运动；当质量一定时，速度越大动能越大， 速度越小动能越小，所以物体从 A到 B过程中，动能先增大后减小，从 B到 C过程中， 动能一直减小。故 AB错误，C正确。 物体在 B点时，不是速度最大的位置，已经进入减速阶段，所以在 B点动能不最大。故 D错误。 故选：C。 15．一个物体由 A点自由下落时，相继经过 B、C两点，如图所示，已知 AB＝BC，物体在 AB 段重力做功 W1，功率 P1；在 BC 段重力做功 W2，功率 P2，则下列关系正确的是 （ ） A．W1＝W2，P1＞P2 B．W1＝W2，P1＝P2 C．W1＝W2，P1＜P2 D．W1≠W2，P1≠P2 【解答】解：（1）物体在 AB和 BC段，距离相同，重力相同，根据W＝Gh，重力做功 相同，所以W1＝W2。 （2）物体在下落过程中，重力势能转化为动能，物体质量不变，所以 v1＜v2， 因为 AB＝BC，所以 t1＞t2， 又因为W1＝W2，根据 P ，所以 P1＜P2。 故选：C。 二．实验探究题（共 3小题） 16．为了研究动能的大小与哪些因素有关，教材中设计了“小钢球撞木块”的实验（如图所 示），让静止的小钢球从斜面滚下，观察木块被推动的距离。 （1）该实验的设计思路是采用 转换 法，用木块移动的距离来表示动能的大小； （2）该实验“物体的动能”是指物体 A （选填“A”或“B”）的动能； （3）若要研究物体动能与物体质量的关系，实验中让质量不同的物体从斜面同一高度上 静止滚下的目的是 保证物体到达水平面时的速度相同 。 【解答】解： （1）用木块移动的距离来表示动能的大小，采用的是转换法； （2）该实验研究的是小球 A动能的大小与速度和质量的关系； （3）研究物体动能与物体质量的关系时需要控制速度相同，需要让质量不同的物体从斜 面同一高度上静止滚下。 故答案为：（1）转换；（2）A；（3）保证物体到达水平面时的速度相同。 17．李老师利用如图甲所示的装置演示动能与重力势能的相互转化后，小沈想：小球在摆动 过程中的机械能的大小是否与细线的长度有关呢？为了探究此问题，她设计了以下实验 装置：将无弹性的细线上端固定在铁架台上，下端拴住小球，使小球摆动到最低点时恰 好撞击静止在水平桌面上的木块，如图乙所示。（不计细线固定端的摩擦与空气阻力） （1）小沈将长为 l的细线拉至水平状态静止时，小球具有的机械能是以 重力势 能的 形式存在； （2）释放小球后，木块被小球撞击并在水平桌面上滑动了一段距离 s后停下，写出被撞 击后木块的能量转化形式： 机械能转化为内能 。 （3）小沈多次改变拴小球的细线长度，并调整细线固定端的位置，每次均将小球拉至细 线处于水平状态时自由释放，使它摆动到相同的最低点撞击同一木块，测出木块被撞击 后运动的距离，通过比较运动距离的长短来判断小球具有的机械能大小。请你分析小沈 的实验方案是否可行？并说明理由。 不可行；小球到水平桌面的高度不同 。 【解答】解：（1）小沈将长为 l的细线拉至水平状态静止时，小球的速度为 0即动能为 0， 绳子没有形变即弹性势能为 0，有下落的高度即有重力势能，而机械能等于动能和势能之 和，所以，小球具有的机械能是以重力势能的形式存在； （2）木块被小球撞击并在水平桌面上滑动了一段距离 s的过程中，水平方向只受到摩擦 力的作用，故在此过程中木块克服摩擦力做功；所以此过程中机械能转化为内能； （3）改变拴小球的细线长度时，小球撞击同一木块后，木块运动的距离越远，克服摩擦 力做的功越多，但此时小球小落的高度也会发生变化，而重力势能的大小与高度有关， 即重力势能发生变化，不能探究小球在摆动过程中的机械能的大小是否与细线的长度有 关。 故答案为：（1）重力势；（2）机械能转化为内能；（3）不可行；小球到水平桌面的高度 不同。 18．在探究“物体的动能与质量和速度是否有关”实验中，小蔡先探究“物体的动能与质量 是否有关”，所用的器材有：一个用长木板搭成的斜面、三个质量不同的铁球、一个木块。 各器材的组装示意图如图 1所示。 （1）如图 1，每一次实验时都应将铁球从同一斜面的 同一高度 处由静止释放，通过 观察比较木块移动的距离来判断铁球动能大小。 （2）小金对小蔡的实验方案进行改进：不用木块，在木块的位置上固定一个面积较大的 挡板，在挡板前面贴上足够厚的长方体橡皮泥，如图 2所示，每次实验后都要换上另一 块相同的橡皮泥，通过观察比较 橡皮泥的形变程度 来判断铁球动能大小。此外，他 还需要调整 金属球的体积 相同。 （3）探究完成后，小蔡看到右图 3，如果小球从 A点静止释放运动到 C点时，若一切外 力消失，则小球会沿哪条．．路线继续运动，并写出你判断的依据 b；牛顿第一定律 。 【解答】解： （1）根据实验的要求可知，从同一高度由静止释放的目的是控制到达水平面速度相同， 该实验的目的是研究铁球的动能大小与质量的关系； （2）每次实验后都要换上另一块相同的橡皮泥。这样，铁球动能的大小又可以通过橡皮 泥的形变程度来间接反映； 实验时要多次试验，以便得出普遍规律。如图 2 所示，每次实验后都用同一铁球，这是 不合理的，要换成 3个体积完全相同，质量不同的其他金属球。 （3）让小球从 A点由静止释放，运动到 C点时，若一切外力全部消失，根据牛顿第一 定律则小球会沿 b路线继续运动。 故答案为：（1）同一高度；（2）橡皮泥的形变程度；金属球的体积；（3）b；牛顿第一定 律。 三．计算题（共 4小题） 19．如图所示为某款质量为 2.5千克的 4翼“无人机”。它可邇过无线电进行操控，在拍摄 调查、无人配送等方面具有广阔的前景。 （1）无人机起飞时，增大 4个旋翼的转速，使吹向下方的风量增加，它就会上升，这是 因为 力的作用是相互的 。 （2）若该机在 50秒内匀速竖直上升 100米进行空中拍摄，则此过程中无人机克服自身 重力做功多少焦？ （3）当该无人机静止在水平地面上时，与地面的接触面积为 40厘米 2，此时无人机对水 平地面的压强为多少帕？ 【解答】解： （1）增大四个旋翼的转速，使吹向下方的风量增加，无人机就会上升，这是因为力的作 用是相互的； （2）无人机的重力：G＝mg＝2.5kg×10N/kg＝25N， 克服重力做的功：W＝Gh＝25N×100m＝2500J。 （3）无人机静止在水平地面上时对地面的压力：F＝G＝25N， 则压强：p ㌳䁣 6.25×103Pa。 答：（1）力的作用是相互的； （2）无人机克服自身重力做功 2500J； （3）无人机对水平地面的压强为 6.25×103Pa。 20．一种常见的电动自行车，使用前要先对车上的蓄电池充电。骑行时，蓄电池对车上的电 动机供电，电动机为车提供动力。如表是这种品牌电动自行车的一些主要技术参数。请 回答： 最高车速 ≤30km/h 一次充电连续行驶里程 50km 蓄电池 36V/10Ah 充电时间 8h 一次充电耗电量 0.6kW•h 电动机效率 80% 整车质量 40kg 最大骑行噪声 ≤62dB （1）若质量是 60kg的人骑电动自行车在水平路面上以 6m/s的速度匀速行驶时，受到的 阻力是人与车总重的 0.02倍。求：行驶 10min，电动机对自行车做的功。 （2）若摩托车每行驶 10km耗油 0.5L，油价约 6元/升，照明用电的电费约 0.6元/千瓦时， 请通过计算说明使用电动自行车与摩托车哪种更经济。 （3）该电动自行车的一个轮胎与地面的接触面积为 0.005m2，则一个 60kg的人骑该电动 自行车在公路上行驶时对路面的压强是多少？ 【解答】解：（1）因电动车在水平的路面上匀速行驶时，处于平衡状态，受到的牵引力 和阻力是一对平衡力， 所以，电动车受到的牵引力： F＝f＝0.02G＝0.02mg＝0.02×（60kg+40kg）×10N/kg＝20N， 由 v 可得，电动车行驶距离： s＝vt＝6m/s×10×60s＝3600m， 电动机对自行车做的功： W＝Fs＝20N×3600m＝7.2×104J； （2）电动车每行驶 50km耗电的费用为 0.6kW•h×0.6元/kW•h＝0.36元， 摩托车每行驶 50km耗电的费用为 2.5L×6元/L＝15元，由此可知，每行驶 50km的路程， 电动自行车比摩托车的费用低很多。所以使用电动车更经济； （3）电动自行车行驶时，对地面的压力： F′＝G 总＝（m 车+m 人）g＝（40kg+60kg）×10N/kg＝1000N， 受力面积： S＝2×0.005m2＝0.01m2， 电动自行车行驶时对地面的压强： p 䁣 t 1×105Pa； 答：（1）行驶 10min，电动机对自行车做的功为 7.2×104J。 （2）使用电动车更经济。 （3）一个 60kg的人骑该电动自行车在公路上行驶时对路面的压强是 1×105Pa。 21．“半潜船”是一种专门从事运输大型设备的工作船舶，船身水舱中水量可以调节。装载 运输货物有两种方式，方式一：类似普通船只，货物直接放置露天甲板上，如图甲；方 式二：运载更重货物时，先调整水舱水量，让船甲板潜入水下，只露出船楼建筑，如图 乙，然后将重物移至半潜船甲板上，适当排放水舱里的水，直至半潜船上浮至预定水线。 中国“海洋石油 278号”半潜船，部分参数如下：（ρ海水取 1.0×103千克/米 3） 海洋石油 278 号 方式一最大载货/万吨 2 方式二最大载货/万吨 3 最大航速/千米/小时 25.2 发动机功率/千瓦 1.4×104 （1）该半潜船以最大航速匀速航行时，求所受阻力大小。 （2）分别以方式一和方式二来运载货物，若水舱里水量相同，则它们在各自最大载货量 的情况下，排开海水的体积差值为多少？ 【解答】解：（1）半潜船最大航行速度为 v＝25.2km/h＝7m/s，发动机功率 P＝1.4×104kW ＝1.4×107W， 由 P Fv可得，该半潜船以最大航速匀速航行时所受阻力： f＝F t 䁧 2×106N； （2）船和水舱里水的重力不变，则增大的浮力等于增加的货物重力； 当半潜船以方式一装货时，货物质量为 m1，所受浮力为：F 浮 1＝G1＝m1g+m 船g＝2×107kg ×10N/kg+m 船g＝3×108N+m 船g， 当半潜船以方式二最大载货装货时，货物质量为 m2，所受浮力为：F 浮 2＝G2＝m2g+m 船 g＝3×107kg×10N/kg+m 船g＝2×108N+m 船g。 船和货物所受浮力增大量：△F＝F 浮 1﹣F 浮 2＝3×108N﹣2×108N＝1×108N； 船和货物所排开海水的体积增大量：△V 排 浮 海水 䁣 t䁧䁣䁧 1×104m3。 答：（1）该半潜船以最大航速匀速航行时，所受阻力大小为 2×106N； （2）分别以方式一和方式二来运载货物，若水舱里水量相同，则它们在各自最大载货量 的情况下，排开海水的体积差值为 1×104m3。 22．2017年 2月 28日 5“蛟龙号”载人潜水器在西北印度洋完成中国大洋 38航次首次下潜。 这是我国首次对西北印度洋开展深潜调查。 “蛟龙号”的相关标准参数为：质量 22000kg，最大荷载 240kg，最大潜水深度 7062m， 最大航速 46.3km/h（海水密度ρ取 1.0×103kg/m3）。 （1）如某次“蛟龙号”在海水中由 3062m处下潜至最大潜水深度时，共耗时 1h40min。 ①“蛟龙号”下潜过程中受到海水的压强是 增大 （填“增大”“减小”或“保持不变”） 的。 ②此次“蛟龙号”下潜的平均速度是多少？ （2）若完成下潜任务后满载的“蛟龙号”漂浮在海面，由起重装置将其匀速竖直吊离海 面。起重装置拉力的功率随时间变化的图象如图所示，图中 P2＝2P1．求 t1时刻起重装置 对“蚊龙号”的拉力。（不考虑水的阻力） 【解答】解： （1）①“蛟龙号”下潜过程中，海水密度不变，深度增加，根据 p＝ρgh可知，“蛟龙号” 下潜过程中受到海水的压强是增大的。 ②下潜的深度：s＝h＝7062m﹣3062m＝4000m＝4km， 下潜时间 t＝1h40min＝1 h， 则此次“蛟龙号”下潜的平均速度： v 2.4km/h。 （2）由图象可知，t2时刻以后，起重装置拉力的功率不变，根据 P＝Fv可知，此时拉力 不变，则说明“蛟龙号”已经完全露出水面， 根据二力平衡条件可知，此时的拉力： F2＝G 总＝（m1+m2）g＝（22000kg+240kg）×10N/kg＝2.224×105N， t2时刻拉力的功率：P2＝F2v，t1时刻拉力的功率：P1＝F1v， 又因为 P2＝2P1，即 F2v＝2F1v， 所以，t1时刻的拉力：F1 F2 2.224×105N＝1.112×105N。 答：（1）增大； ②此次“蛟龙号”下潜的平均速度是 2.4km/h； （2）t1时刻起重装置对“蚊龙号”的拉力为 1.112×105N。 声明：试题解析著作权属菁优网所有，未经书面同意，不得复制发布 日期：2021/1/5 11:13:48；用户：初中物理 3；邮箱：nsjy68@xyh.com；学号： 28079598