专题12 功和机械能-2023年中考物理总复习真题探究与变式训练（全国通用）

主题二 力学专题 专题12 功和机械能（原卷版） 命题方向 考向一 功的概念和计算 考向二 功率的概念和计算 考向三 动能和势能及其影响因素 考向四 机械能及其转化 考向一 功的概念和计算 例1（2022•兰州）如图所示的情境中，对物体不做功的是（　　） A．图甲：用力搬石头，没有搬动 B．图乙：将重物从地面拉到高处 C．图丙：推车向前运动 D．图丁：挺举杠铃的过程 例2（2022•日照）物理课上，喜欢动手的小明帮助老师搬运实验器材，器材所受的重力为20N，距离讲台的水平距离OM＝1.2m，距离讲台面的竖直高度ON＝0.8m，如图所示。小明先用4s的时间在M点将器材匀速竖直搬起0.8m，再匀速直线运动5s到达讲台的N点。小明水平移动器材时，速度大小为 　　cm/s、对器材做的功为 　 　J。 例3（2022•成都）小杨同学品学兼优，全面发展，热爱劳动。周末，他从超市采购归来，手提一袋大米，站在匀速竖直上升的电梯内。 （1）若小杨及所带物品的总重为700N，在电梯上升10m的过程中，求电梯对他的支持力做的功。 （2）若这袋大米总质量为5kg，手的受力面积为2cm2，g取10N/kg，求他的手受到的压强。 1、功的概念和判定： （1）功的定义：一个力作用在物体上，使物体在 力的方向上通过一段 距离 ，这个力就对物体做了功； （2）功的单位：国际单位制中，功的单位是：焦耳，符号是J，1J= 1N·m； （3）判断力是否做功包括两个必要因素：一是力作用在物体上；二是物体在力的方向上通过的距离； （4）力学里规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积； （5）不做功的三种情况：有力无距离也叫“劳而无功”、有距离无力也叫“不劳无功”、力和距离垂直也叫“垂直无功”。 （6）功的原理：使用任何机械时，人们所做的功，都不会少于（大于或等于）不用机械时所做的功，也就是使用任何机械都不省功，这个结论叫做功的原理。 2、功的计算： （1）功的计算公式：W=FS，其中各量单位功W：J（焦耳），力F：N（牛顿）；移动距离S：m（米）；或者W=Pt； ※注意： ①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力； ②公式中的S 一定是在力的方向上通过的距离，且与力对应； ③功的单位“焦”（1牛•米=1焦）。 【变式1】（2022•罗庄区二模）2021年东京奥运会上，中国健儿留下很多温馨的面面。如图所示的四种情境中，人对物体做功的是（　　） A．举在空中不动 B．射出去的箭飞行中 C．球出手后上升的过程 D．从地上捡起铅球 【变式2】（2022•黄冈模拟）2022年3月23日，“天宫课堂”再次开课，王亚平老师进行了微重力环境下的“太空抛物”实验。她将冰墩墩抛出后，冰墩墩飞向对面的叶光富老师，如图所示，虚线OA、OB、OC分别表示三条运动轨迹，其中能正确反映冰墩墩运动轨迹的是 　 　（选填“OA”“OB”或“OC”）。冰墩墩被抛出后继续向前运动，是因为它具有 　 　，此过程中王亚平对它 （选填“做了功”或“没有做功”）。 【变式3】（2022•湛江三模）冰壶是2022年北京冬奥会运动项目之一。冰壶由花岗岩凿磨而成，质量为20kg，体积为8×10﹣3m3，与冰面接触面积200cm2。某次投掷时运动员用20N的水平力将冰壶从水平冰道的A点推至B点后放手，离手后冰壶继续滑行至C点停止，共用时10s。求： （1）冰壶离手后，运动的平均速度是多少； （2）冰壶静止在水平冰面上时对冰面的压强（g取10N/kg）； （3）这次投掷过程中运动员对冰壶做的功。 考向二 功率的概念和计算 例1（2022•泸州）如图所示，用一水平压力F将重为10N的物体压在粗糙程度相同的竖直墙壁上。当压力F为30N时，物体处于静止状态；当压力F为25N时，物体恰好匀速下滑。下列说法中正确的是（　　） A．物体处于静止状态时，受到墙壁对它竖直向下的摩擦力为10N B．若物体匀速下滑的速度为0.2m/s，则其重力做功的功率为5W C．物体在匀速下滑过程中，受到墙壁对它竖直向上的摩擦力为15N D．保持25N的压力不变，竖直向上施加20N的拉力可使物体匀速上滑 例2（2022•兰州）如图所示，物块在水平拉力F（大小未知）的作用下，在水平直线轨道上运动，其中AB＝CD＝10m。已知物块在AB段和CD段分别以2m/s和4m/s的速度匀速运动，且在AB段、CD段所受摩擦力分别为1N和2N，则该物块通过AB段和CD段所用的时间之比为 　 　，拉力F在AB段做功的功率为 　2　W。 例3（2022•济南）在泉城济南，游客乘坐画舫游船穿行其间，可以尽享“不出城郭而获山水之怡，身居闹市而有林泉之致”的