2025年浙江省科学中考一轮复习：第五讲 功、功率、功能关系的转化

2025年中考一轮复习——力学 第五讲 功、功率、功能关系的转化 一、知识梳理动能大小影响因素 考点1 机械能质量（m) 速度（V) 动能 重力势能大小影响因素 机械能 质量（m) 高度（h) 重力势能 弹性势能大小影响因素 势能 形变量/形变程度 弹簧的材料、粗细 弹性势能 考点2 机械能转化模型 模型一：竖直弹簧模型、蹦极模型 质量为m的小球从O点静止下落，落在竖直放置静止的轻质弹簧上，到达B点时小球重力与弹簧的弹力大小相等，图中A点是弹簧自然伸长的原长点，C点是小球到达的最低点（不计空气阻力） 知识拓展： 1.合力方向与运动方向相同，速度增大；相反则减小； 2.机械能转化分析方法小妙招： 过程中减小的能量 增大的能量 （能量并不会凭空消失，也不会凭空创造） G F弹 阶段/点 受力分析 速度变化 能量转化 O A 只受重力 合力往下 速度(v)增大 重力势能 动能 A B F弹 G F弹<G 合力往下 速度(v)增大 重力势能 动能+弹性势能 B点 G F弹=G 合力为0 速度最大点 Vmax 动能最大点 B C F弹 G F弹>G 合力往上 速度(v)减小 重力势能+动能 弹性势能 思考： 1.在哪些阶段小球机械能守恒？ OA 2.将弹簧和小球看作一个体系，这个体系的机械能守恒吗？ 守恒 3.如果是需要考虑空气阻力，思考1和思考2的答案有什么变化？ 均不守恒 总结： 【机械能守恒的判断方法】 方法一：做功法 ①对于一个物体而言，只受到重力的作用时机械能一定守恒（只有重力对物体做功） ②对于多个物体组成系统而言，只有重力和系统内的弹力做功，系统机械能守恒 方法二：定义法 机械能守恒：物体具有的动能和势能发生相互转化，但是动能和势能的总和保持不变，我们称这个物体的机械能守恒。 只需要判断该物体的机械能有没有对外转化出去，如果只是自身动能与势能相互转化，那么自身的机械能总和不变，即机械能守恒，若有将机械能转化为其他物体的能量，则该物体机械能不守恒。 模型二：水平弹簧模型 水平面粗糙：①压缩到A点释放，速度最大点在AB之间 ②拉伸到C点释放，速度最大点在BC之间 水平面光滑：速度最大点在原长点B 滑块最后静止位置（从静止状态受力平衡角度思考） 1.若水平面不光滑，则最终可能静止在弹簧原长点、原长点左侧、原长点右侧 2.若水平面光滑，则最终只能静止在弹簧原长点 模型三：单摆模型 不计空气阻力,质量为m的小球从A点静止摆下 AB：重力势能转化成动能 BC：动能转化成重力势能 整个阶段，小球的机械能守恒 小球在B点绳子突然断开，小球会做平抛运动； 小球在C点绳子突然断开，小球会竖直下落。 模型四：抛体模型 竖直上抛与平抛运动的区别： 竖直上抛最高点速度为0 平抛运动最高点速度不为0 模型五：斜面轨道模型 考点3：功和功率 一、功 1.做功：在科学中，如果物体受到力的作用，并且在这个的方向通过了一段距离，我们就说这个力对物体做了功。 2.做功必须满足两个条件： ①有力作用在物体上。 ②物体在这个力的方向上通过了一段距离。 3.以下是三种不做功的情况：“劳”——力，“动”——距离 ①有力的作用，但是物体没有移动（距离为0）——“不动无功”，如图①所示； ②物体移动了，但是没有力作用（比如足球离开脚后继续运动）——“不劳无功”，如图②； ③有力作用，物体也移动了，但物体移动方向与力的方向垂直——“劳而无功”或“垂直无功”，如图③。 ① ② ③ 4.功的计算：功=力距离；若用W表示功、F表示力、s表示物体在F方向上通过的距离，则公式可表示为：。 5.功的单位：在国际单位制中，功的单位是焦耳，简称焦，符号为 J。1J=1N·m 6.功的实质：一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，所以能量和功的单位都是焦耳。做功的过程实质上就是能量转化的过程，物体做多少功就有多少能量转化为其他形式的能，所以功是能量转化多少的一种量度。 二、功率 1.功率（定义）：单位时间内做的功，用字母P表示。 2.功率的单位：瓦特，简称瓦，符号 W。国际单位制中，功的单位是 J，时间的单位是 s，功率的单位就是 J/s。1 W = 1 J/s，意思是 1s 内完成了1J 的功。常用的单位还有“kW”，1kW=1000W。 3.功率（意义）：用来衡量物体做功快慢的物理量。功率只表示做功的快慢，不表示做功的多少，一个力做功的多少由功率和时间两个因素决定。功率大的机械，做功不一定多；做功多的机械，功率也不一定大。 4.计算公式：，公式变形：、 5.公式推导： 6.比较功率大小的三种方法： ①在相同时间内，比较做功的大小，做功越多的物体，功率越大； ②在完成相同功的条件下，比较所用时间长短，所用时间越短的物体，功率越大； ③做功的多少和所用时间都不相同的情况下，通过计算进行比较 考点4 重力做功 1.克服某力做功：若物体移动方向与力的方向相反，我们就说这个物体克服这个力做了功；克服某力做功多少计算方式与功的计算相同。 2.物体重力做功或者是克服重力做功公式 。G为物体重力，h为物体高度的变化。 考点5 核能 1.核能: 原子核在转变过程中所释放出的能量，称为核能。核能是从原子核的内部释放出来的，它比物质在化学反应中所释放的化学能要大得多 2.获取核能两种途经 (1)核裂变-----链式反应 a.含义: 质量较大的原子核在中子轰击下分裂成两个新原子核，并释放出能量的现象 b.应用:原子弹就是运用这个原理制造的;核电站就是利用核反应堆提供能量的 (2)核聚变-----热核反应，反应需要极高的温度，且释放的能量比核裂变更多 a. 含义: 两个质量较小的原子核结合成质量较大的新原子核，同时释放能量的现象 b.应用: 氢弹就是根据核聚变的原理制造的;太阳的巨大能量就是内部核聚变产生的 3.放射性及其应用 (1)放射性:一些元素能够自发地放出穿透能力很强的射线，元素具有的这种辐射能力叫做放射性;如: α射线是带正电的高速运动的氦原子核流 β射线是带负电的高速运动的电子流。 γ射线是能量很高的电磁波。 α射线、β射线、γ射线，这几种射线穿透物质的能力不同 α射线穿透能力最弱，在空 气中只能前进几厘米 β射线穿透能力较强，能穿透几厘米厚的铝板 γ射线穿透能力最强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土 (2)放射性的应用和危害 a.放射性现象在工业、农业、医疗等领域都有广泛应用。工业上利用放射线来测量物体厚度。农业上利用放射线照射种子，使种子发生变异，培育新的优良品种;利用放射线还可以杀菌。医疗上利用γ射线治疗癌症，因为人体组织对射线的耐受能力是不同的，细胞分裂越快的组织，它对射线的耐受能力就越弱. b.过量的辐射对人体和动物的组织有破坏作用，如建造核电站通常要修建很厚的水泥防护罩，防止放射线外泄。 二、题型练习 题型一：机械能 1．（2024秋•鹿城区校级期中）在自由式滑雪比赛中，运动员的重心轨迹如图所示，图中各点中运动员的重力势能最大的是（　　） A．a点 B．b点 C．c点 D．d点 2．（2024•绍兴模拟）表中选项符合如图关系的是（　　） 选项 ① ② ③ A 地壳 地幔 地核 B 胚芽 胚 种子 C 动能 势能 机械能 D 单质 化合物 纯净物 A．A B．B C．C D．D 3．（2024•余姚市校级四模）如图，甲、乙是完全相同的小球，处于同一水平面上。甲以速度v竖直上抛，乙以与水平面成一定角度、大小也是v的速度斜向右上抛出。上述运动过程中均不计空气阻力和一切摩擦，比较达到最高点时小球具有的动能和重力势能，正确的是（　　） A．动能：E甲＞E乙 B．动能：E甲＝E乙 C．重力势能：E甲＞E乙 D．重力势能：E甲＝E乙 4．（2024•杭州二模）如图是物体在空中飞行过程中动能Ek随时间t变化的曲线，运动的物体可能是（　　） A．由静止下落的乒乓球 B．竖直向上垫起的排球 C．离开脚后在地上滚动的足球 D．从肩上斜向上投掷出去的铅球 5．（2024秋•拱墅区校级月考）如图所示，小球A沿着粗糙的曲面加速向下滚动的过程中，小球A的（　　） A．动能不变，重力势能不变，机械能不变 B．动能不变，重力势能变小，机械能变小 C．动能变大，重力势能变小，机械能不变 D．动能变大，重力势能变小，机械能变小 6．（2024秋•临平区期中）如图所示为单板滑雪大跳台比赛时运动员在空中运动的轨迹，其中a、c两处等高，若不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．运动员从a处到b处，重力势能转化为动能 B．运动员从b处到d处，动能逐渐减小 C．运动员在a处和c处的重力势能相等 D．运动员在b处时的动能为零 7．（2024秋•镇海区校级期中）蹦床是集艺术性和竞技性于一身的运动，深受广大青少年喜爱。图甲为蹦床运动简化示意图，O点是小蛟由静止开始自由落下的起始位置，C点是小蛟到达的最低点。从高处开始下落到弹回的整个过程中，他的运动速度随时间变化的图象如图乙所示（速度为负值，表示运动方向向上，整个过程忽略空气阻力），则下列说法正确的是（　　） A．从O点下落到A点的过程中，小蛟的机械能增大 B．整个过程中小蛟动能增大的时间段只有0～t3 C．乙图中的t2时刻对应甲图的C点 D．在t4时刻时小蛟所受的重力和跳床对他的弹力相等 8．（2024秋•长兴县校级期中）如图所示，在光滑的水平台面上，一轻质弹簧左端固定，右端连接一金属小球，O点是弹簧保持原长时小球的位置。压缩弹簧使小球至A位置，然后释放小球，小球就在AB间做往复运动（已知AO＝OB）。不计空气阻力，小球从A位置运动到B位置的过程中，下列判断正确的是（　　） A．小球在A点时，弹簧的弹性势能最小 B．小球在B点时，动能最大 C．小球在O点时，动能最大 D．小球在B点时，弹簧的弹性势能最小 9．（2024秋•鹿城区校级期中）撑杆跳高是一项运动员借助撑竿完成的运动，该运动包含如图所示四个阶段。下列各阶段运动员的机械能变化正确的是（　　） A． B． C． D． 10．（2024•杭州模拟）原长为l的橡皮筋一端固定在O点，另一端悬挂一个小钢球，将钢球从O点释放，钢球运动到A点后开始向上返回，O、A两点间距离为2l，如图所示。则能反映钢球从O点运动到A点的过程中，其动能Ek随运动距离s变化的关系图象可能是（　　） A． B． C． D． 11．（2024•上城区校级三模）如图，木块以某初速度从A滑过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，动能一定增加，势能一定减少，机械能不变 B．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 C．B点的动能可能等于A点的动能，但一定大于D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 12．（2024•余姚市模拟）第19届亚运会的男足比赛将在龙湾区奥体中心举行。图为热身赛中运动员某次踢出足球的轨迹示意图，O为踢出的瞬间，足球经过最高点A，在B点落地后，最终在C点静止。下列关于足球在不同阶段的能量变化正确的是（　　） A． B． C． D． 13．（2024•宁波模拟）篮球运球是宁波市体育中考项目之一，其中投篮时可采用打击篮板进篮的方法，如图所示。忽略空气阻力，下列关于打板进篮的说法正确的是（　　） A．篮球抛出后向上运动，打板的一瞬间，篮球的动能最大 B．篮球打板进篮筐的过程中，篮球的能量没有损失 C．篮球离开篮筐下落到地面的过程中，球的机械能不变 D．篮球在地面上越弹越低，最终静止，说明能量消失，不符合能量守恒定律 14．（2024秋•杭州校级月考）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。已知空气阻力随着物体运动速度的增大而增大，跳伞过程中下降的速度与时间的关系如图所示。 （1）OA段跳伞运动员的机械能 　 　；（填“增加”“减小”或“不变”） （2）OA段速度越来越大的原因是 　 　； （3）当t＝ 　 　s时，运动员打开降落伞。 15．（2024秋•杭州月考）下图甲中过山车从A点出发，先后经过B、C、D、E点，图乙是过山车在B、C、D、E点的动能和重力势能大小的示意图。回答下列问题： （1）过山车在B点时的重力势能　 　E点的动能。（选填“大于”“等于”“小于”） （2）在这个过程中，过山车的机械能大小是　 　（选填“变大”“不变”“变小”）的，理由是　 　。 16．（2024•钱塘区一模）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BC上减小的机械能 　 　（选填“大于”、“等于”或“小于”）在AB上减小的机械能。 （2）若机械手臂每隔4秒钟取走一件货物，传送带运动的速度为0.7米/秒，为防止货物的碰撞与堆积，货物之间的距离d至少为 　 　米。 17．（2024•上城区二模）学习能量守恒转化后，项目化学习小组利用钢球、棉线、塑料支架、定滑轮等器材制作了一辆重力小车，如图所示。使用时转动车轮，不断将棉线绕在长轴的绕线轮上，直至钢球上升到支架的最高点。然后松手，让钢球下落带动长轴转动从而驱动重力小车行驶。 【分析原理】 （1）支架上最高处的定滑轮作用为 　 　。 （2）从能量转化的角度分析，钢球能驱动小车行驶的原因是 　 　。 【装置调试】 ①调节2个前轮，重力小车能沿直线运动。 ②将钢球上升到支架的最高点，松手后小车能向前运动，但小车运动距离较短。 【项目改进】 （3）小组为了让重力小车行驶的路程更远，改进小车的方法有 　 　。（写出两种） 18．（2024•滨江区一模）小滨与同学“探究物体下落时，其重力势能和动能的变化规律”。实验时，将铁球从某一高度释放，依次经过竖直方向上A、B、C、D、E、F、G各点，记录经过各点时的离地高度、重力势能、速度和动能，实验数据如表： 高度（米） 重力势能（焦） 速度（米/秒） 动能（焦） A点 2.0 19.6 1.4 1.0 B点 1.6 15.7 3.1 4.9 C点 1.4 13.7 3.7 6.9 D点 1.2 11.8 4.2 8.8 E点 0.8 ▲ 5.0 12.7 F点 0.4 3.9 5.8 16.7 G点 0.2 2.0 6.1 18.6 ①小滨将铁球下落时的动能与速度的关系图线绘制在如图Ek﹣v图像中，分析图可知：物体的动能与其速度 　 　正比例关系（选填“成”或“不成”）。 ②根据表中数据，将表中E点的重力势能数据补充完整 　 　。 ③小江研究表中数据得出如下结论：物体下落时，重力势能减小，动能增大，动能和重力势能之和保持不变。小科同学觉得此结论与某些运动情景不符。请描述一个运动情景，说明小江的结论并不适用所有情境 　 　。 ④小金利用如图来研究动能和势能相互转化，图中两个相同的光滑弧形槽，一个为凸形，一个为凹形，A、B两个相同的钢球分别进入两弧形槽的速度都为v，运动到槽的末端速度也都为v，A小球通过凸形槽的时间为t1，B小球通过凹形槽的时间t2，则时间较长的是：　 　（选填“t1”或“t2”）。 19．（2024秋•台州期中）某同学在观看台球比赛时发现：有时运动的白球去撞击一个静止的球后，白球会立即静止在碰撞时的位置，而被撞的球似乎接替了白球，沿白球原来的运动方向，以几乎相同的速度向前运动。该同学想：白球碰撞后立即静止，被撞的球是以白球撞前相同大小的速度运动出去的吗？ 通过了解和初步实验，他发现只有当体积和质量均相同的两球，而且球心在同一直线上相碰时，才可能出现上述现象。为进一步探究，他设计了下述实验方案，将一个两端翘起、中间水平的轨道固定在水平桌面上，取两个相同的台球A、B，将B球静置于轨道的水平部分，A球置于轨道左端斜面上某处，测出该点到水平桌面的高度h1，如图所示，释放A球，撞击后，A球静止，B球向前运动并冲上轨道右端斜而能到达的最高点，测出该点的高度h2。通过比较h2与h1的大小关系即可作出判断。 （1）B球由静止变为运动是因为B球在碰撞中获得了 　 　能。 （2）vA表示碰撞前瞬间A球运动速度，vB表示B球被撞后开始运动的速度。若h2＝h1，则vB　 　vA（选填“＞”、“＝”或“＜”）。 （3）实际实验中，测出的h2总小于h1，若导致这一现象的原因轨道不光滑，那么在阻力不可避免的情况下，你认为该同学的设计是否还有价值？说出你的理由。 　 　。 题型一：功和功率 20．（2024秋•拱墅区校级月考）篮球是同学们喜欢的运动，其中也蕴含了许多科学知识。请回答下面小题。在距地为h的高度，小明先后两次用不同的力拍打篮球使其落在地面，第一次用较小的力，第二次用较大的力。在两次下落过程中，篮球重力做功分别为W1和W2，重力做功的功率分别为P1和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 21．（2024秋•杭州期中）如图所示，小科在相同时间内，用相同大小的力，将不同质量的物体在不同的水平面上分别移动相同的距离。在此过程中，该力所做功的大小分别为W1、W2，功率的大小分别为P1、P2，下列说法正确的是（　　） A．W1＝W2 P1＝P2 B．W1＞W2 P1＞P2 C．W1＝W2 P1＜P2 D．W1＜W2 P1＝P2 22．（2024秋•上城区期中）王小鹏同学听到考试预备铃响了，考室还在四楼呀！一口气从一楼跑到四楼考室，所用时间为30秒。他上楼过程克服自身重力做功的功率最接近（　　） A．1500W B．150W C．15W D．1.5W 23．（2024秋•滨江区校级月考）如图所示，质量为50kg的晓明同学在做仰卧起坐运动。若他上半身的质量为全身质量的五分之三，他在1min中内做了50个仰卧起坐，每次上半身重心上升的距离均为0.3m，则他在1min内克服重力做的总功W和相应的功率P约为（　　） A．W＝4500J，P＝75W B．W＝4500J，P＝7.5W C．W＝3600J，P＝60W D．W＝360J，P＝6W 24．（2024•嘉兴模拟）如图，高度为L、横截面积为S的物块漂浮在盛水的杯内，杯内水的高度恰好为L。已知杯子的横截面积为2S，水的密度为ρ，物块的密度是水的一半。现用外力将物块缓慢刚好按下水面，则外力所做的功至少是（　　） A． B． C． D． 25．（2023秋•临平区校级期末）如图所示，将同一物体分别沿光滑的斜面AC、BC以相同的速度从底部匀速拉到顶点C，已知AC＞BC，施加的力分别为FA、FB，拉力做功的功率分别为PA、PB，则下列判断中正确的是（　　） A．FA＞FB，PA＜PB B．FA＞FB，PA＞PB C．FA＜FB，PA＜PB D．FA＜FB，PA＞PB 26．（2023秋•义乌市校级期末）在两个等长、等高但材质不同的斜面上，用平行于斜面且大小相等的拉力F分别将质量为2m和3m的A、B两物体从斜面底部匀速拉到顶端，如图所示。此过程中，甲、乙两斜面上的拉力F所做的功分别为W甲、W乙，拉力F所做的额外功分别为W额甲、W额乙。则（　　） A．W甲＜W乙，W额甲＞W额乙 B．W甲＝W乙，W额甲＞W额乙 C．W甲＝W乙，W额甲＝W额乙 D．W甲＝W乙，W额甲＜W额乙 27．（2024秋•拱墅区校级月考）如图是小明在做俯卧撑和引体向上时的锻炼场景： （1）图甲中小明静止时地面对双手的支持力为F1，图乙中小明静止悬挂在单杠上时，单杠对他的作用力为F2，则F1　 　F2。 （2）如图乙，小明的质量为60kg，做一次引体向上需克服重力做功 　 　J，如果小明1min完成10个引体向上，则他的功率是 　 　W。（g取10N/kg） 28．（2024秋•淳安县期中）某新型太阳能汽车，动力由安装在车顶的电池板收集的太阳能提供。汽车（包括乘务人员）的质量为1.5t。汽车在水平的路面上匀速直线行驶时所受的阻力为车重的0.02倍。汽车在水平路面上以恒定功率做直线运动时，其速度和时间的关系如图所示。 （1）汽车在水平路面上匀速直线行驶过程中产生的牵引力为 　 　N。 （2）汽车在水平路面上匀速直线运动时，牵引力做功的功率为多少？ （3）图像中0～20秒，汽车牵引力做了多少功？ 29．（2024秋•杭州期中）如图所示，小科骑着电动平衡车，在水平路面上沿直线匀速行驶。若小科的质量为60kg，电动平衡车的质量是20kg，行驶时电动平衡车受到的阻力为车总重的0.05倍，求： （1）电动平衡车行驶时所受的阻力。 （2）若小科在10分钟内，行驶了3千米，求电动平衡车牵引力做的功。 （3）当电动平衡车以100W的恒定功率匀速行驶时，求电动平衡车行驶的速度。 30．（2024•诸暨市二模）如图所示为我国生产的一款水陆两栖观光车，它既能在陆地上行驶，又能像船一样在水中航行。该车总质量是12吨，空载静止在水平地面上时，四个车轮与地面接触的总面积为0.2米2。 （1）该车空载静止在水平地面上时，它对水平地面的压强是 　 　帕？ （2）在水中向前航行时（如图），该车受到的浮力 　 　重力。（选填“大于”、“等于”或“小于”） （3）该车在水中以36千米/时的速度匀速直线航行5分钟，此时发动机输出功率为180千瓦，观光车航行过程中受到的阻力是多少牛？ 31．（2024•浙江模拟）如图1甲所示，一块质量分布均匀、宽为0.25m的长木板平放在水平桌面上，对长木板施加一个大小为10N，方向水平向右的力F，使木板沿着与桌子边缘平行的方向缓慢向右做匀速直线运动，直到木板的长度伸出桌面时停止运动，此过程中木板对桌面的压强p与木板被推动的距离x的关系图像如图1乙所示。求： （1）此过程中，力F所做的功与木板被推动的距离x的关系图2中大致是 　 　。 （2）长木板所受的重力。 （3）当x＝0.3m时，木板对桌面的压强。（计算结果精确至0.1Pa） 32．（2023•南湖区一模）筒车是一种以水流作动力，用来取水的机械，如图所示。若接水槽离取水处高4m，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水4kg，筒车旋转一周所用时间为60s。（接水槽离倒水处的高度忽略不计，g取10N/kg） （1）若筒车质量为100kg，与地面的接触面积1m2枯水季节时，筒车对地面的压强多少帕； （2）若该筒车工作旋转一周，对进入接水槽的水所做的功为多少焦耳； （3）若流水对筒车所做的功转化效率为80%，则流水冲击筒车的功率为多少瓦。 33．（2023•金华模拟）如图所示，小刚沿着斜坡进行晨跑。已知小刚体重为500N，他用50s的时间跑完长为200m、高为10m的斜坡。这过程中，求： （1）小刚的平均速度为多少？ （2）小刚克服重力做的功为多少？ （3）小刚克服重力做功的功率为多少？ 题型三：核能 34．（2024•浙江模拟）江南造船厂在2023年底正式发布了全球首型、世界最大的核动力集装箱船船型设计。该船获得核能的途径是（　　） A．轻核裂变 B．轻核聚变 C．重核聚变 D．重核裂变 35．（2023秋•临平区校级期末）核电站是利用核反应堆提供能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电的。甲是核电站的原理示意图，乙是两种核反应示意图。下列说法不正确的是（　　） A．日本福岛核污染水是C中流出的水 B．核电站核反应堆利用的是A所示的核反应 C．核反应后有核废料，因此它是化学变化 D．根据核电站原理图，能量转化顺序是核能→内能→机械能→电能 36．（2024•湖州二模）东方超环（EAST），俗称“人造小太阳”，成功实现稳态高约束模式等离子体运行403s，对加快实现可控核聚变具有重要意义。下面应用中核能的开发方法与东方超环一样的是（　　） A．氢弹 B．原子弹 C．核动力潜艇 D．核电站 37．（2024春•婺城区校级期中）中科院的全超导的“人造太阳”—托克马克核聚变试验装置的调试运行成功，使我国在该领域的研究处于世界前列。氘和氚是核聚变的原料（氘、氚原子核内都只有1个质子，但含不同数目的中子），聚变发生后，氘、氚原子核转变为氦原子核（氦原子核内有2个质子）。根据以上叙述，下列说法正确的是（　　） A．核聚变中原子不变，没有变成新的原子 B．氘原子和氚原子属于不同种元素 C．氘原子和氚原子属于同种元素的两种不同原子 D．氘原子和氚原子相对原子质量相同 38．（2023秋•拱墅区校级期末）原子弹与核电站的根本区别是（　　） A．原子弹利用核裂变，核电站利用核聚变 B．原子弹利用核聚变，核电站利用核裂变 C．原子弹对裂变的链式反应不加控制，核电站控制裂变的链式反应速率 D．原子弹对聚变的链式反应不加控制，核电站控制聚变的链式反应速率 三、课后练习 1．（2024秋•拱墅区校级月考）如图，同一物体分别由静止开始沿三个光滑斜面从A点滑下。在到达斜面底部时的动能大小为（　　） A．B处动能大 B．C处动能大 C．D处动能大 D．B、C、D处动能一样大 2．（2024秋•温州期中）某同学通过斜面实验认识能量、运动和力的关系（如图，A、B两点等高）。忽略摩擦及空气阻力，小滑块由静止滑下，下列说法正确的是（　　） A．小滑块下滑过程中机械能总量减小 B．小滑块上升过程中重力势能转化为动能 C．小滑块从A点静止滑下，能上升到高于B点的高度 D．小滑块起始位置越高，到达斜面底端速度越大 3．（2024•舟山模拟）把金属小球放在O处，静止滚下，然后让它沿轨道滚下先后通过轨道上b、c，再通过b，最终恰好落在d处停下如图。观察小球滚动的全过程，下列图像中有关能量随小球位置变化的大致趋势正确的是（　　） A． B． C． D． 4．（2024•嘉善县一模）我国探月工程“嫦娥五号”返回器采用“打水漂”的方式返回，返回轨道如图所示。通过多次进入大气层成功降低速度，避免了返回器燃烧破损的风险。下列说法错误的是（　　） A．进入大气层前，返回舱机械能减小 B．进入大气层时，返回舱会与大气摩擦产生内能 C．跳出大气层时，返回舱的部分动能转化为势能 D．第二次进入大气层时返回舱的动能比第一次进入时小 5．（2024•滨江区二模）跳台滑雪是一项深受许多人喜爱的体育运动。如图是跳台滑雪区和某运动员的运动轨迹简化示意图，运动员从A点出发，最终在E点停下。下列说法正确的是（　　） A．运动员的滑雪板长而宽，可以减小运动员落地时对雪地的压力 B．从A到B的过程中，运动员的动能变大，惯性大小也变大 C．从B点到C点的过程中，重力势能转化为动能 D．若忽略空气阻力，C点到D点（着陆前）过程中，运动员和滑雪板的总机械能守恒 6．（2024•温州二模）跳水运动中蕴含着许多物理知识，如图所示，运动员站立在跳台上的A点，然后保持直立姿势从跳台上竖直向上弹跳后腾空，至最高点后自由下落，至C点落入水中。若不计空气阻力，运动员从离开跳台到落水前的过程中，下列关于其动能、势能和机械能的大小分别随时间变化的曲线中，正确的是（　　） A．①③④ B．②③④ C．①④ D．③④ 7．（2023秋•海曙区校级期末）某运动员做蹦极运动，如图甲所示，从高处O点开始下落，A点是弹性绳的自由长度，在B点运动员所受的弹力恰好等于重力，C点是第一次下落到达的最低点，运动员所受弹性绳弹力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示（蹦极过程视为竖直方向的运动）。下列判断正确的是（　　） A．从A点到B点过程中运动员加速下落 B．从B点到C点过程中运动员匀速下落 C．t0时刻运动员刚好位于B点 D．运动员重力大小等于F0 8．（2024秋•杭州月考）半径为r和R（r＜R）的光滑半圆形槽，其圆心均在同一水平面上，如图所示，质量相等的a、b两小球分别自半圆形槽左边缘的最高点静止释放。关于两小球运动过程中说法正确的是（　　） A．a小球能到达半圆形槽右边缘最高点，b小球则不能 B．b小球能到达半圆形槽右边缘最高点，a小球则不能 C．a、b两边小球都能到达半圆形槽右边缘最高点 D．a、b两边小球都不能到达半圆形槽右边缘最高点 9．（2023秋•黄岩区期末）近日，全球首座第四代核电站，华能石岛湾高温气冷堆示范工程正式投入商业运行，标志着我国第四代核电技术已达世界领先水平，以下关于核电站的说法正确的是（　　） A．核电站发生的能量转化是：核能→机械能→内能→电能 B．核反应堆是核电站的“心脏”，里面发生的是核聚变 C．核电站反应堆中发生的链式反应是可以控制的 D．核电站反应堆产生的核废料对环境没有污染 10．（2023秋•绍兴期末）利用核能发电是人们和平利用核能的一个重要方向。下面有关核电站的说法正确的是（　　） A．核反应堆是利用核聚变原理工作的 B．汽轮机将机械能转化为内能 C．发电机将机械能转化为电能 D．核电站发电和原子弹爆炸时发生的链式反应，都是不加控制的 11．（2024秋•拱墅区校级月考）如图所示，放在水平桌面上的匀质长直木板长度L为40厘米，质量为2千克，它的右端与桌面相齐，与桌面间的摩擦力为4牛。若在木板左端用一水平推力F将其匀速推下桌子，水平推力至少要做功（　　） A．L.6焦 B．0.8焦 C．0.6焦 D．0.4焦 12．（2024•杭州模拟）如图所示，在粗糙程度相同的水平面上，先用拉力F1将物体从A拉到O，再改用拉力F2将物体从O拉到C，其中LAO＝LOB，用频闪相机每隔相同的时间拍下物体的位置（用虚线框表示），若拉力F1在AO段所做的功为W1，拉力F2在OB段所做的功为W2，物体在AO段受到的摩擦力为f1，在OC段受到的摩擦力为f2。下列判断正确的是（　　） A．W1＞W2 B．W1＜W2 C．f1＞f2 D．f1＜f2 13．（2024•宁波自主招生）如图所示，容器的质量为m，若从容器的底部通过小孔向容器内注入质量为M的水，需要做功为W。现将小孔打开，水自然会从小孔流出，与此同时提升容器，使容器内的水面相对地面始终保持原有高度，当容器内的水全部流走时，需要做的功为（　　） A．（M+m）gH+W B．（M+m）gH C．（M﹣m）gH+W D．（M+m）gH﹣W 14．（2023秋•杭州期末）妈妈与小明进行爬山比赛，他们选择的起点、路径和终点都相同，全程设为匀速运动，妈妈的体重是小明的2倍，妈妈所用的时间是小明的3倍，若妈妈克服重力做功为W1、功率为P1，小明克服自身重力做功为W2、功率为P2，则下列关系正确的是（　　） A．W1：W2＝1：1 B．W1：W2＝2：3 C．P1：P2＝1：1 D．P1：P2＝2：3 15．（2024•西湖区一模）彩虹滑道是近年来新兴的游玩项目，如图甲所示，游客只需坐在橡皮圈上，就能随橡皮圈一起快速滑下。 （1）图甲中的游客在彩虹滑道上下滑的过程中，速度越来越快，则橡皮圈与滑道之间的摩擦力将 　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 （2）图乙是该游乐项目的简化模型，AB段表示彩虹滑道，BC段表示水平的人工草皮减速带，起点A与人工草皮减速带之间的高度差为h，载人橡皮圈（包括橡皮圈和人）的总质量为m。载人橡皮圈从起点A下滑至彩虹滑道底部后，会在水平的人工草皮减速带上减速，直至停下。若该载人橡皮圈下滑时重力势能转化为动能的效率为η，在水平减速带上受到的摩擦力为f，则水平减速带的长度至少为 　 　（用字母表示）。 16．（2024•台州三模）研究人员对某型号的电动自行车进行了测试，他骑车在平直的路面上由静止开始运动，获得如图所示的速度v和牵引力F随时间t变化的关系图象。 （1）行驶过程中，0～2秒内电动自行车受到的摩擦力为 　 　N。 （2）电动自行车匀速行驶时牵引力做功的功率为 　 　W。 17．（2024•衢州一模）如图是一款爬绳机，这款爬绳机可以不消耗人的体能，轻松攀爬、下降，可用于消防救援、矿井救援及桥梁检测维修等等。爬绳机的质量为10kg，静止在水平地面上时与地面的接触面积为0.1m2。在某次爬升中，将一个质量为70kg的工人从地面匀速提升12m高，用时1min。（g取10N/kg）求： （1）爬绳机上升的速度为多少m/s？ （2）爬绳机静止在水平地面上时，对地面的压强大小。 （3）爬绳机对工人做功的功率大小。 18．（2022•宁波模拟）一个密度为ρ，底面积为S、高为h的圆柱体，浮于圆筒形容器中，如图所示。圆筒内部横截面积为4S，筒内液体密度为ρ2。现向筒内缓慢地注入，密度为ρ1（已知ρ1＜ρ）的液体，注入的液体与筒内液体互不相溶而浮于上层直至把圆柱体刚好全部淹没。求： （I）下层液体的液面下降的高度Δx。 （2）该过程，浮力对圆柱体做的功W。 参考答案与试题解析 二、题型练习 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 A B C D D C D C C D B 题号 12 13 20 21 22 23 24 25 26 34 35 答案 A C D A B A D C B D C 题号 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 答案 A C C D D D A D B A C 题号 47 48 49 50 51 52 答案 C C B B D D 一．试题（共56小题） 1．【解答】解：在自由式滑雪比赛中，运动员的质量不变，由图可知，a点高度最大，所以图中各点中运动员的重力势能最大的是a点。 故选：A。 2．【解答】解：A.地球由外向内分为：地壳、地幔、地核，从属关系错误，故A错误； B.种子包括皮和胚，胚包含胚芽、胚根和胚轴，从属关系正确，故B正确； C.机械能包括动能和势能，动能与势能为并列关系，故C错误； D.纯净物包括单质和化合物，单质和化合物为并列关系，故D错误； 故选：B。 3．【解答】解：开始时，甲、乙是完全相同的小球，质量相同，速度相同，则动能大小相同；高度为0，所以两个个小球的重力势能都为0； 甲、乙小球都到达最高点时，小球的质量不变，甲小球在最高点时的速度为0，小球的动能全部转化为重力势能；乙小球在最高点时在水平方向上具有一定的速度，具有一定的动能，所以此时乙小球的重力势能小于甲小球的重力势能，乙小球的动能大于甲小球的动能，故C正确。 故选：C。 4．【解答】解：分析图象可知，动能先减小再增大。 A、由静止下落的乒乓球质量不变，速度不断变大，故其动能始终在增大，故A不合题意； B、竖直向上垫起的排球，排球质量不变，速度先减小后增大，所以动能先减小后增大，但排球运动到最高点时速度为0，动能为0，故B不合题意； C、离开脚后在地上滚动的足球，足球滚动的越来越慢，动能越来越小，故C不合题意； D、斜向上投掷出去的铅球在整个飞行过程中，质量不变，一直在运动，动能不为零（处于最高点时竖直方向速度为0，但水平方向仍然有速度，因此动能不为0）。 从出手到最高点过程中速度减小，此过程动能减小；在下落的过程中，速度不断增大，到达地面最大，此过程动能增大。整个过程动能先减小再增大。故D符合题意； 故选：D。 5．【解答】解： 小球A沿着粗糙的曲面加速向下滚动的过程中，小球的质量不变，高度变小，则重力势能变小，同时速度变大，则动能变大。 由于小球A在滚动的过程中受摩擦力的作用，小球克服摩擦力做功，所以一部分机械能会转化为内能，故机械能变小。 故选：D。 6．【解答】解：A．运动员从a处到b处，高度增大，重力势能增大，速度减小，是动能转化为重力势能，故A错误； B．运动员从b处到d处，是下降过程，高度减小，重力势能减小，重力势能转化为动能，动能逐渐增大，故B错误； C．运动员在a处和c处的高度相同，质量相等，故重力势能相等，故C正确； D．运动员在b处时具有水平方向速度，动能不为零，故D错误。 故选：C。 7．【解答】解：A、从O点下落到A点的过程中，由于忽略空气阻力，小蛟的重力势能全部转化为动能，机械能不变，故A错误； B、根据图像小蛟整个过程中速度增大的时间段为0～t2，t3～t4，动能的影响因素是质量与速度，所以动能增大的时间段为0～t2，t3～t4，故B错误； C、乙图中的t4时刻对应甲图的C点，故C错误； D、在t4时刻时小蛟所受的重力和蹦床对他的弹力相等，故D正确。 故选：D。 8．【解答】解：A、小球在A点时，弹簧被压缩最大，所以弹性势能最大，故A错误； B、小球在B点时，弹簧被拉伸，小球的动能转化为弹簧的弹性势能，所以此时动能为零，故B错误； C、O点是弹簧保持原长时小球的位置，所以小球在O点时，弹簧的弹性势能为零，小球的动能最大，故C正确； D、小球在B点时，弹簧拉伸程度最大，所以弹性势能最大，故D错误。 故选：C。 9．【解答】解：A.加速助跑，质量不变，速度加快，动能增大，高度不变，重力势能不变，其机械能即动能和势能之和增大，故A错误； B.撑杆起跳，质量不变，速度减小，动能变小，高度变大，重力势能变大，其机械能即动能和势能之和稍微变小（有能量损失），故B错误； C.脱杆上升，质量不变，速度减小，动能变小，高度变大，重力势能不变，其机械能即动能和势能之和稍微变小（有能量损失），故C正确； D.下落收尾，质量不变，速度加快，动能增大，高度变小，重力势能变小，其机械能即动能和势能之和稍微变小（有能量损失），故D错误； 故选：C。 10．【解答】解：橡皮筋长为l，小球从初始状态下降至l过程中，重力势能转化为动能，小球做加速运动，动能逐渐变大； 小球从l继续下降至2l过程中，受到橡皮筋向上的拉力作用；当拉力小于重力时，合力向下，小球仍加速，动能仍然增大；当拉力大于重力时，合力向上，小球做减速运动，动能逐渐减小，最后变为零； 对照选项中的图象可知，只有D选项符合题意。 故选：D。 11．【解答】解：A、D点与A点相比，高度减小，则重力势能减少，由于接触面可能存在摩擦，则部分机械能可能会转化为内能，机械能可能减小，忽略空气阻力，D点的动能大于A点的动能，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正确； C、木块以一定的速度滑过AB点，若AB是粗糙的，木块可能进行匀速直线运动，若BC之间是光滑的，则木块的速度不变，所以B点、C点的动能可能等于A点的动能，忽略空气阻力，D点的动能大于A点的动能，故C错误； D、木块从B到C，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：B。 12．【解答】解：AB、足球在踢出的瞬间速度最大，所以动能最大，从O点上升到A点时，动能转化为重力势能，因此动能变小，但不会为零；下落时，重力势能转化为动能，动能再次增大；到达B点时，具有一定动能，但小球O点时的动能；从B点到C点，足球速度越来越小，动能越来越小，最终变为零，故A正确、B错误； CD、由于空气阻力和摩擦阻力的作用，足球在运动时机械能在不断减小，故CD错误。 故选：A。 13．【解答】解：A、篮球抛出后向上运动的过程中，动能转化为重力势能，因此到达最高点时，篮球的速度最小，动能最小，故A错误； B、篮球打板进篮筐的过程中，篮球对篮板做了功，其部分机械能转化为内能，所以有能量损失，故B错误； C、不计空气阻力时，篮球离开篮筐下落到地面的过程中，球的机械能不变，故C正确； D、篮球在地面上越弹越低，最终静止，是篮球对外做功，机械能逐渐转化为内能，但整个过程中，仍符合能量守恒定律，故D错误。 故选：C。 14．【解答】解：（1）OA段跳伞运用过程中需要克服阻力做功，有能量的损失，则机械能会变小。 （2）OA段开始时，速度较小，降落伞受到的阻力小，此时运动员和跳伞设备的总重力大于阻力，因此会向下做加速运动，速度会越来越大。 （3）已知正常情况下空气阻力大小随迎风面积和速度的增大而增大，所以运动员打开降落伞之后，会做减速运动，故在40s时，运动员打开降落伞。 故答案为：（1）减小；（2）运动员和跳伞设备的总重力大于阻力；（3）40。 15．【解答】解：（1）根据图乙可知，B点重力势能的条形图高度与E点动能的条形图高度相等，即二者大小相等； （2）B点的重力势能等于E点的动能，但是B点的动能不为零，而E点的重力势能为零，过山车的机械能等于动能与重力势能之和，则B点的机械能大于E点的机械能，即它的机械能变小。 故答案为：（1）等于；（2）变小；B点的重力势能等于E点的动能，但是B点的动能不为零，而E点的重力势能为零，过山车的机械能等于动能与重力势能之和，则B点的机械能大于E点的机械能，即它的机械能变小。 16．【解答】解： （1）货物在工作台上运动时和工作台之间存在摩擦力，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4秒钟取走一件货物，传送带运动的速度为0.7米/秒，所以货物之间的距离最小为：d＝vt＝0.7m/s×4s＝2.8m。 故答案为：（1）大于；（2）2.8。 17．【解答】解：（1）由定滑轮的特点可知，在该装置中，定滑轮的作用为改变力的方向； （2）从能量转化的角度分析，钢球能驱动小车行驶是因为钢球的重力势能转化为小车的动能； （3）让重力小车行驶的路程更远，改进小车的方法有①增加钢球重力；②增加支架高度。 故答案为：（1）改变力的方向：（2）钢球的重力势能转化为小车的动能；（3）增加钢球重力；增加支架高度。 18．【解答】解：①由图Ek﹣v图像可知，物体的动能与其速度图线不是一条过原点的斜线，故物体的动能与其速度不成正比例关系； ②由表中数据可知，重力势能与动能之和不变为20.6J，故E点的重力势能为20.6J﹣12.7J＝7.9J； ③跳伞运动员下落过程，需考虑空气阻力，小球下落过程一部分重力势能需克服阻力做功，动能和重力势能之和变小； ④在凸形滑道运动的物体，在运动到最高点的过程中，要将动能转化为重力势能，运动速度小于初速度；在下落过程中不计滑道的摩擦，机械能守恒，重力势能再全部转化为动能，速度等于初速度； 在凹形滑道运动的物体，在运动到最低点的过程中，要将重力势能转化为动能，运动速度大于初速度；在下落过程中不计滑道的摩擦，机械能守恒，动能再全部转化为重力势能，速度等于初速度；因此在凸形滑道运动物体的平均速度小于在凹形润道运动物体的速度，由可知，通过A滑道用的时间t1大于通过B滑道用的时间t2。 故答案为：①不成；②7.9J；③跳伞运动员下落过程，需考虑空气阻力，下落过程一部分重力势能需克服阻力做功，动能和重力势能之和变小；④t1＞t2。 19．【解答】解：（1）B球由静止变为运动是因为B球在碰撞中获得了动能。 （2）白球从A处滚下到达B处，它的重力势能转化为动能；黑球从B点到达右侧的最高点，那么它的动能转化为重力势能。如果h2＝h1，那么白球的重力势能等于黑球的重力势能，即白球到达B点时的动能与B球开始运动时的动能相等，那么vB＝vA。 （3）我认为该同学的设计有价值，理由：在阻力无法避免的情况下，用光滑程度不同的轨道多次实验，轨道越光滑，h2越接近h1，即可推理得出：当无阻力时，h2＝h1，即可判断vB＝vA。 故答案为：（1）动；（2）＝；（3）在阻力无法避免的情况下，用光滑程度不同的轨道多次实验，轨道越光滑，h2越接近h1，即可推理得出：当无阻力时，h2＝h1，即可判断vB＝vA。 20．【解答】解：篮球的重力不变，两次情况下下落的高度相同；由W＝Gh可知，两次重力所做的功相等，即W1＝W2； 第二次用较大的力，则篮球到达地面时所用的时间短，做功相同，根据P可知，第二次的功率大，即P1＜P2。 故选：D。 21．【解答】解：由题可知，先后两次同样大小的力，将不同质量的物体在不同的水平面上分别移动相同的距离，根据W＝Fs可知它们做功相等；又因为两次所用时间相同，根据P得到功率的大小相同。 故选：A。 22．【解答】解：王小鹏同学的体重约为500N，一层楼高约为3m，从一楼跑到四楼上升了三层楼的高度为9m，所用时间为30s， 则克服自己重力做功的功率约为：P150W。 故选：B。 23．【解答】解：晓明上半身重力：Gmg50kg×10N/kg＝300N， 每仰卧起坐，克服重力做的功：W0＝Gh＝300N×0.3m＝90J， 则他在1min内克服重力做的总功：W＝50×W0＝50×90J＝4500J， 他在1min内克服重力做功的功率：P75W，故A正确。 故选：A。 24．【解答】解：物块的密度是水的一半，根据漂浮的条件知，物体一半深度浸入； 按下水面时，假设物体下降的高度为h，则液面上升的高度为h； 物体下降的体积等于液面升高的体积，则Sh＝（h）×（2S﹣S）； 解得h； 增大的最大浮力为F浮＝ρ液gV排＝ρSg； 做功W＝FF浮。 故选：D。 25．【解答】解：（1）斜面AC倾斜角度小于斜面BC，所以物体沿AC运动时拉力较小，即：FA＜FB； （2）斜面光滑说明摩擦力为0，不需要做额外功，由使用任何机械都不省功可知，拉力在两斜面上做功相同，即：WA＝WB； 因为从底部匀速拉到顶点A物体的速度相同，所以物体沿BC运动时用时较少， 则根据公式P可知，拉力沿BC运动时拉力做功的功率较大，即PA＜PB。 故选：C。 26．【解答】解：由题知，两斜面等长，将A、B两物体从斜面底部匀速拉到顶端，则s相等，拉力均为F， 根据W＝Fs可知，甲、乙两斜面上的拉力F所做的功（即总功）：W甲＝W乙； 由题知，两斜面等高，且m甲＜m乙，根据W有＝Gh＝mgh可知，有用功W甲有＜W乙有， 因为W额＝W总﹣W有，所以W额甲＞W额乙。 故选：B。 27．【解答】解：（1）图甲中小明静止时地面对双手的支持力为F1，此时地面对双手的支持力与双脚的支持力的总和等于小明自身的重力大小，因此F1＜G； 图乙中小明静止悬挂在单杠上时，单杠对他的作用力F2等于小明自身的重力，即F2＝G，因此F1＜F2； （2）小明的重力：G＝mg＝60kg×10N/kg＝600N， 由图乙可知，小明做引体向上时，上升的高度h＝0.7m，因此做一次引体向上需克服重力做功：W＝Gh＝600N×0.7m＝420J； 小明1min完成10个引体向上，克服重力做的总功：W总＝10W＝10×420J＝4200J， 则他的功率：P70W。 故答案为：（1）＜；（2）420；70。 28．【解答】解：（1）汽车的重力：G＝mg＝1.5×103kg×10N/kg＝1.5×104N， 汽车在水平路面上匀速直线行驶过程中产生的牵引力等于阻力，即F＝f＝0.02G＝0.02×1.5×104N＝300N； （2）由图可知汽车在水平路面上匀速直线运动时速度为v＝15m/s，故牵引力做功的功率：PFv＝300N×15m/s＝4500W； （3）汽车牵引力做功：W＝Pt＝4500W×20s＝90000J。 答：（1）300； （2）汽车在水平路面上匀速直线运动时，牵引力做功的功率为4500W； （3）图像中0～20秒，汽车牵引力做功为90000J。 29．【解答】解：（1）电动平衡车行驶时所受的阻力： f＝0.05G总＝0.05×m总g＝0.05×（20kg+60kg）×10N/kg＝40N； （2）因平衡车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，牵引力的大小： F＝f＝40N， 电动平衡车牵引力做的功W＝Fs＝40N×3×1000m＝1.2×105J； （3）由PFv可得，电动平衡车行驶的速度： V2.5m/s。 答：（1）电动平衡车行驶时所受的阻力为40N。 （2）电动平衡车牵引力做的功为1.2×105J。 （3）电动平衡车行驶的速度为2.5m/s。 30．【解答】解：（1）该车空载静止在水平地面上时，重力G＝mg＝12×103kg×10N/kg＝1.2×105N， 它对水平地面的压力F＝G＝1.2×105N， 它对水平地面的压强p6×105Pa； （2）该车在水中航行时，处于漂浮，重力和浮力是一对平衡力，车受到的浮力等于重力。 （3）该车在水中以36km/h＝10m/s时的速度匀速直线航行时处于平衡状态，车受到的牵引力、阻力是一对平衡力，车受到的阻力f＝F1.8×104N。 答：（1）6×105； （2）等于； （3）观光车航行过程中受到的阻力是1.8×104牛。 31．【解答】（1）力F保持不变，根据W＝Fs可知，木板沿着与桌子边缘平行的方向缓慢向右做匀速直线运动时，力F所做的功与木板被推动的距离x成正比，故图2中能大致反映力F所做的功与木板被推动的距离x的关系的图像是A； （2）由图乙可知，木板伸出桌面的长度为0.3m﹣0.1m＝0.2m， 则木板的长度为0.2m×8＝1.6m， 木板的面积为S＝1.6m×0.25m＝0.4m2， 木板伸出桌面前对桌面的压强为p＝30Pa， 则木板受到的重力为：G＝F＝pS＝30Pa×0.4m2＝12N； （3）由于木板伸出长度不足木板长度的一半，所以运动过程中，木板对桌面的压力保持不变，当x＝0.3m时，木板伸出长度为木板长度的，此时木板与桌面的接触面积为：S′＝（1）SS， 根据p可知，在压力一定时，压强与受力面积成反比， 所以此时木板对桌面的压强为：p′p30Pa≈34.2Pa。 答：（1）A；（2）长木板所受的重力为12N；（3）当x＝0.3m时，木板对桌面的压强为34.2Pa。 32．【解答】解：（1）车对地面的压力：F＝G＝mg＝100kg×10N/kg＝1000N， 对地面的压强：p1000Pa； （2）若该筒车工作旋转一周，水槽的水重力：G总＝m总g＝12×4kg×10N/kg＝480N， 若该筒车工作旋转一周，对进入接水槽的水所做的功：W总＝G总h＝480N×4m＝1920J； （3）流水冲击筒车的功：W2400J， 流水冲击筒车的功率：P40W。 答：（1）若筒车质量为100kg，与地面的接触面积1m2枯水季节时，筒车对地面的压强是1000Pa； （2）若该筒车工作旋转一周，对进入接水槽的水所做的功为1920J； （3）若流水对筒车所做的功转化效率为80%，则流水冲击筒车的功率为40W。 33．【解答】解：（1）∵s＝200m，t＝50s，∴V4m/s。 （2）∵G＝500N，h＝10m，∴W＝Gh＝500N×10m＝5×103J。 （3）P100W。 答：（1）小刚的平均速度是4m/s；（2）小刚克服重力做的功是5×103J；（3）小刚克服重力做功的功率是100W。 34．【解答】解：核动力集装箱船内是通过重核裂变来获取能量的。 故选：D。 35．【解答】解：A、日本福岛核污染水是核反应堆冷却过程中产生的具有放射性元素的水，也即是C中流出的水，故A说法正确； B、核反应堆是通过可控的核裂变反应释放核能的设备；A是裂变反应，B是聚变反应，故B说法正确； C、核反应中有新原子核产生，而化学反应是原子的重新组合，在反应前后元素种类和原子个数是保持不变的，因此不属于化学变化，故C说法不正确； D、核电站发电过程：核能先转化为水的内能，水受热以后温度上升会产生大量的水蒸气，水蒸气会推动蒸汽轮机转动，将内能转化为机械能，蒸汽轮机又带动发电机转动，最后发电机将机械能转化为电能，故D说法正确。 故选：C。 36．【解答】解：东方超环是全超导托卡马克核聚变试验装置，被称为“人造太阳”，氢弹利用的是核聚变，原子弹、核动力潜艇、核电站都是利用的核裂变。 故选：A。 37．【解答】解：A、核聚变中，生成了新的原子，故A错误； B、质子数相同元素种类相同，氘原子和氚原子质子数相同，属于同种元素，故B错误； C、氘、氚原子核内都只有1个质子，但含有不同数目的中子，因此氘原子和氚原子是氢的两种同位素，故C正确； D、质子数与中子数相同，相对原子质量相同，氘原子和氚原子中子数不同，质子数相同，所以相对原子质量一定不同，故D错误。 故选：C。 38．【解答】解：原子弹是核裂变不加控制，在极短的时间内释放出巨大的能量的武器，而用人工控制链式反应的速度和平利用核能，是核电站的原理。 故选：C。 三、课后练习 1．【解答】解：光滑斜面说明没有摩擦力，物体在从斜面上滑下时，只存在动能和重力势能的相互转化，机械能是守恒的； 物体从同一高度沿不同斜面由静止滑下，最初的重力势能是相等的，滑到底端时转化为相同的动能，即B、C、D处动能一样大。 故选：D。 2．【解答】解：A、忽略空气阻力，小滑块下滑过程中机械能总量不变，故A错误； B、小滑块上升过程中动能转化为重力势能，故B错误； C、忽略空气阻力，小滑块下滑过程中机械能总量不变，小滑块从A点静止滑下，因为A和B点的高度相同，故小滑块能上升到B点的高度，但不能高于B点，故C错误； D、小滑块起始位置越高，到达斜面底端时，重力势能转变成动能越大，故速度越大，故D正确。 故选：D。 3．【解答】解：把金属小球放在O处，静止滚下，然后让它沿轨道滚下先后通过轨道上b、c，再通过b，最终恰好落在d处停下，d处的高度比O处小，说明机械能减小了； AB、根据质量不变，重力势能与高度有关，高度越高，重力势能越大，故O点重力势能最大，其次是c点，d点比c点低，重力势能比c点小，b点的高度最低，重力势能为0，而c到d过程重力势能增大，但d点重力势能不为0，小于O点，故AB错误； CD、从O到b过程中速度逐渐增大，动能增大，b到c再到b，由于摩擦力阻力的存在，第二次到经过b点的动能比第一次小，且在c点的速度不为0，动能不为0，故C错误，D正确。 故选：D。 4．【解答】解：A、进入大气层前，返回器不受任何阻力，所以机械能守恒，故A错误； B、进入大气层时，返回舱需要克服空气阻力做功，会有一部分机械能转化为内能，故B正确； C、跳出大气层时，返回舱的质量不变，速度变小，高度变大，则其动能减少，重力势能增多，所以部分动能转化为势能，故C正确； D、动能和势能统称为机械能。第二次进入大气层时，返回舱的机械能小于第一次，而重力势能相等，所以第二次进入大气层时返回舱的动能比第一次进入时小，故D正确。 故选：A。 5．【解答】解：A、运动员的滑雪板长而宽，是在压力一定时，通过增大受力面积来减小对雪地的压强，故A错误； B、从A到B的过程中，运动员加速下滑，动能变大，惯性与质量有关，与速度无关，因而大小不变，故B错误； C．从B点到C点的过程中，高度升高，重力势能变大，而速度减小，故动能转化为重力势能，故C错误； D．若忽略空气阻力，C点到D点（着陆前）过程中，机械能转化且不受阻力，运动员和滑雪板的总机械能守恒，故D正确。 故选：D。 6．【解答】解：①②运动员上升的过程中，速度越来越小，动能越来越小，当上升到最高点时，速度最小，动能最小，下落的过程中，速度越来越大，动能越来越大。所以动能是先减小，上升到最高点速度最小，动能最小，后又增大，当上升到最高点时，速度最小，但不为零，动能不为零，故图①错误，图②正确； ③小球上升的过程中，高度越来越大，重力势能越来越大，当上升到最高点时，高度最高，重力势能最大，下落的过程中，高度越来越小，最后落地，重力势能越来越小，直到为零。所以重力势能是先增大，上升到最高点重力势能最大，后又减小，最后为零。故图③正确； ④由于此时不计空气阻力，所以机械能是守恒的，故机械能不变，图④正确。 故选B。 7．【解答】解：A、由题知，在B点运动员所受弹力恰好等于重力，运动员从A点到B点过程中，由于重力大于弹力，所以人的运动速度增大，向下做加速运动，故A正确； B、从B点到C点过程中，绳子的长度越来越长，弹性越来越大，弹力大于重力，运动员做减速运动，故B错误； C、由图乙可知，t0时刻弹力最大，则绳子的弹性形变是最大的，所以运动员应达到了最低点C，此时速度为零，动能最小为零，故C错误； D、由图乙可知，最后绳的弹力几乎不变，说明此时运动员已经静止下来，此时弹力与重力平衡，由图象可知，运动员的重力小于F0，故D错误。 故选：A。 8．【解答】解： 由于半圆形槽是光滑的，小球在运动的过程中机械能守恒；圆槽两侧的高度相同，小球在运动的过程中机械能守恒，所以左右两侧的小球都能到达半圆形槽右边缘最高点，故ABD，C正确。 故选：C。 9．【解答】解：A、核电站的能量转化过程是；核能→内能→机械能→电能，故A错误； B、核反应堆是核电站的“心脏”，里面发生的是核裂变，故B错误； C、核电站反应堆中发生的链式反应是可以控制的，故C正确； D、核电站反应堆产生的核废料对环境有核废料和核泄漏，有污染，故D错误。 故选：C。 10．【解答】解：A、D、核能分为裂变和聚变两种，裂变分为两种：可控链式反应和不可控链式反应，前者主要应用在核反应堆中，后者应用在原子弹中，聚变主要应用在氢弹上，故A、D错误； B、C、核电站发电过程：核能先转化为水的内能，水受热以后温度上升会产生大量的水蒸气，水蒸气会推动蒸汽轮机转动，将内能转化为机械能，蒸汽轮机又带动发电机转动，最后发电机将机械能转化为电能，故B错误，C正确。 故选：C。 11．【解答】解： 因为匀速推动，在推动的过程中，压力和接触面的粗糙程度不变，滑动摩擦力不变，推力不变； 推力：F＝f＝4N， 因当重心到达桌子的边缘时，木板将翻转，所以推力作用的距离： sL40cm＝20cm＝0.2m， 推力做功：W＝Fs＝4N×0.2m＝0.8J。 故选：B。 12．【解答】解： CD、由于物体对水平面的压力大小不变（等于物体的重力），各段的粗糙程度相同，所以物体运动时受到摩擦力的大小相同，即f1＝f2，故CD错误； AB、由图可知，在AO段物体在相同时间内运动的距离相同，说明物体做匀速直线运动，根据二力平衡条件可知拉力F1＝f； 在OC段物体在相同时间内运动的距离增大，说明物体做加速直线运动，则拉力F2＞f＝F1， 因F2＞F1，sAO＝sOB，根据W＝Fs可知拉力做的功：W1＜W2，故A错误，B正确。 故选：B。 13．【解答】解：对容器及其内部的水来说，是等效的：先是小孔不打开，将容器提高H，此时容器及其内部整个系统增加的机械能为（M+m）gH，其后，再打开小孔，水自然会从小孔流完，水的机械能减少了W，所以相对于原状态，机械能增加了（M+m）gH﹣W．这就是“现将小孔打开，水自然会从小孔流出，与此同时提升容器，使容器内的水面相对地面始终保持原有高度，当容器内的水全部流走时，需要做的功。 或这样理解： 当容器内的水全部流走时，需要做的功包括：容器增加的重力势能mgH，水增加的重力势能。 水增加的重力势能为MgH﹣W， 所以需要做的功为W′＝mgH+MgH﹣W＝（M+m）gH﹣W，选项D正确。 故选：D。 14．【解答】解： 由题可知，妈妈与小明爬山的高度相同，妈妈的体重是小明的2倍，妈妈所用的时间是小明的3倍， AB、由W＝Gh可得，妈妈和小明克服重力做功之比： ，故AB错误； CD、由P可得，妈妈和小明克服重力做功的功率之比： ，故C错误，D正确。 故选：D。 15．【解答】解：（1）摩擦力大小的影响因素：压力大小和接触面的粗糙程度，当游客加速下滑的过程中，气垫与滑道之间的压力和接触面的粗糙程度不变，摩擦力大小不变； （2）载人橡皮圈的重力势能：W＝Gh＝mgh 载人橡皮圈的动能W动＝Wη＝mghη； 载人橡皮圈在水平减速带滑行的长度：。 故答案为：不变；。 16．【解答】解：（1）由速度﹣时间图象可知，电动自行车的运动特点是先加速、后匀速；由牵引力﹣时间图象可知，在7～12s牵引力大小F＝35N，因为在7～12s匀速运动，摩擦力f＝F＝35N；摩擦力的大小与接触面积的粗糙程度和压力大小有关，这两个条件不变，摩擦力不变，故0～2s电动自行车受到的摩擦力与7～12s的摩擦力相同，都为35N； （2）由速度﹣时间图象可知，电动自行车匀速行驶时速度v＝6m/s，匀速行驶时牵引力做功的功率PFv＝35N×6m/s＝210W。 故答案为：（1）35；（2）210。 17．【解答】解：（1）爬绳机上升的高度h＝12m，所用时间t＝1min＝60s， 爬绳机上升的速度：v0.2m/s； （2）爬绳机静止在水平地面上时，对地面的压力： F压＝G＝mg＝10kg×10N/kg＝100N， 爬绳机静止在水平地面上时与地面的接触面积为0.1m2，则爬绳机对地面的压强： p1000Pa； （3）爬绳机对工人的作用力：F＝G人＝mg＝70kg×10N/kg＝700N， 由于工人与爬绳机相对静止，故工人上升的速度等于爬绳机的速度，则爬绳机对工人做功的功率： PFv＝700N×0.2m/s＝140W。 答：（1）爬绳机上升的速度为0.2m/s； （2）爬绳机静止在水平地面上时，对地面的压强为1000Pa； （3）爬绳机对工人做功的功率为140W。 18．【解答】解：（1）注入液体前，物体漂浮，重力等于浮力，G＝F， 设此时物体下表面到液面的距离为a，则有ρgSh＝ρ2gSa； 得出a； ① 注入液体后，物体的重力仍等于浮力， 设此时，物体下表面到原液体（密度为ρ2）上表面距离为b， 则后注入液体的上表面到原液体上表面的距离为h﹣b， 则有G＝F浮1+F浮2，即，ρgSh＝ρ1gS（h﹣b）+ρ2gSb， 得出b； ② 又圆筒内部横截面积为4S，物体上升的体积等于液面下降的体积，则则液面下降高度为物体上升的高度的； ③ 由①②③得，下层液体液面下降的高度Δx；④ （2）物体的重力G＝ρgsh； ⑤ 物体上升的高度为Δh＝a﹣b﹣Δx；⑥ 浮力对圆柱体做的功等于克服物体重力做的功，W＝GΔh 由①﹣⑥得Wh2Sg； 故答案为：（I）下层液体的液面下降的高度Δx； （2）该过程，浮力对圆柱体做的功Wh2Sg； 第1页（共1页） 学科网（北京）股份有限公司 $$