11. 功和机械能总结复习 ----2024-2025学年人教版物理八年级下学期

人教版八年级下册物理精讲精练： 11.功和机械能总结复习 【学习目标】 1、知道功的概念及其计算； 2、知道功率的概念及其计算； 3、知道动能和势能； 4、了解机械能及其转化。 【知识点精讲】 知识点一、功 1：功 1.如果一个力作用在物体上，物体在力的方向上移动了一段距离，这个力的作用就显示出成效，力学里就说这个力做了功。 2.功的两个因素：一个是作用在物体上的力 ，另一个是在力的方向上移动的距离。 3.不做功的三种情况：①物体受到了力，但静止。②物体由于惯性运动通过了距离，但不受力。③物体受力的方向与运动的方向相互垂直，这个力也不做功。 【例题1】(2024临沂中考改编)2024年春晚舞蹈诗剧《锦鲤》的演员们,既是一群活泼的少女,又是一群嬉戏的“锦鲤”,“灵性相通”的意象直击观众心底的柔软和纯真。如图所示,在威亚的拉力作用下,整齐划一地匀速上升的演员们 (　　) A.是相对运动的 B.所受重力竖直向上 C.所受合力竖直向上 D.所受拉力做了功 解析:在威亚的拉力作用下,整齐划一地匀速上升的演员们的相对位置不变,是相对静止的,故A不符合题意;匀速上升的演员们所受重力竖直向下,故B不符合题意;演员们匀速上升,受力平衡,所受合力为0,故C不符合题意;演员们受到的拉力竖直向上,运动方向竖直向上,演员们在拉力的方向上发生移动,则所受拉力做功,故D符合题意。故选D。 2：功的计算 （1）计算公式：物理学中，功等于力与力的方向上移动的距离的乘积。即：W=Fs。 （2）符号的意义及单位：W表示功，单位是J，1J=1N·m；F表示力，单位是N；S表示距离，单位是m。 （3）计算时应注意的事项：①分清是哪个力对物体做功，即明确公式中的F。②公式中的“S”是在力F的方向上通过的距离，必须与“F”对应。③F、S的单位分别是N、m，得出的功的单位才是J。 【例题2】（2024·广东·中考真题）2024年4月30日，神舟十七号载人飞船返回舱成功着陆，如图所示。若返回舱质量为，在着陆过程中，从距地面1m高处竖直向下落地，用时0.4s。（） （1）求返回舱在这段时间内 ①平均速度； ②重力做的功； （2）若返回舱静止时与水平地面的接触面积为，求它对水平地面的压强。 【答案】（1）①2.5m/s，②；（2） 【详解】解（1）①这段时间内返回舱的平均速度 ②重力做功 （2）静止在水平地面上的返回舱对地面的压力等于返回舱的重力mg，与水平地面接触面积为，其对水平地面压强 答：（1）返回舱在这段时间内①平均速度为2.5m/s； ②重力做的功为； （2）若返回舱静止时与水平地面的接触面积为，它对水平地面的压强为。 【例题3】如图所示是正在航拍的无人机。起飞前，放在地面上要确保四脚着地；启动后，利用遥控器可控制它运动和工作。无人机的参数如下表，求：（g取10N/kg） （1）无人机从地面飞到离地20m高处，至少要多长时间？ （2）无人机从20m高处降落到地面，重力做功是多少？ （3）无人机停放在水平地面上时对地面的压强是多少？ （4）无人机的突出问题是飞行时间短，请提出一个解决问题的合理建议。 【解析】（1）由得至少要用的时间为： （2）重力做功为 （3）无人机对地面的压强为 （4）无人机飞行过程需要消耗电能来克服重力做功，所以为了减少电能的消耗，延长飞行时间，可以减小无人机的质量。或者增加电池储存的电能也可以延长飞行时间。 知识点二、功率 1.物理意义：功率是表示物体做功快慢的物理量。 2.定义：单位时间内所做的功叫做功率，用符号“P”表示。单位是瓦特（W）。 3.公式：P=W/t。式中       表示功率，单位是瓦特（W）；W表示功，单位是焦耳（J）；t表示时间，单位是秒（s）。 注意：功率表示物体做功的快慢；机械效率表示机械做功的效率。 【例题1】（2021·广东广州·中考真题）如图，吊机将重为5000N的货物从地面A处竖直匀速提升40s到达B处再水平匀速运送到C处，最后竖直放到楼项D处。货物从C到D用时50s，路程随时间变化图象如图所示，g取10N/kg。 （1）求货物的质量。 （2）求BC段吊机对货物的拉力做的功。 （3）求CD段货物所受重力做功的功率。 （4）在图中作出货物从A到B的速度随时间变化图象（仅作图，不用写出计算过程）。 【答案】（1）500kg；（2）零；（3）500W；（4）见解析 【详解】解：（1）货物的质量 （2）BC段吊机对货物的拉力竖直向上，货物没有在拉力的方向上移动距离，所以拉力没有对货物做功，BC段吊机对货物的拉力做的功是零。 （3）由图可知，货物在CD段运动的距离是5m，CD段货物所受重力做功 W=Gh=5000N×5m=25000JCD段货物所受重力做功 =500W （4）由图可知，AB段的距离 hAB=5m+15m=20mAB段的速度 =0.5m/s 货物从A到B的速度随时间变化图象 答：（1）货物的质量是500kg； （2）BC段吊机对货物的拉力做的功是零； （3）CD段货物所受重力做功的功率是500W； （4）见解析。 知识点三、动能和势能 已关注 关注 重播 分享 赞 关闭 观看更多 更多 退出全屏 切换到竖屏全屏退出全屏 初中物理园已关注 分享视频 进度条，百分之0 播放 00:00 / 05:50 05:50 全屏 倍速播放中 0.5倍 0.75倍 1.0倍 1.5倍 2.0倍 高清 流畅 您的浏览器不支持 video 标签 继续观看 八年级物理下册知识要点复习：第十一章 《功和机械能》 观看更多 转载 , 八年级物理下册知识要点复习：第十一章 《功和机械能》 初中物理园已关注 分享点赞在看 已同步到看一看写下你的评论 视频详情 1：动能 1.定义：物体由于运动而具有的能，叫做动能。 2.影响动能大小的因素：①物体的质量；②物体运动的速度。物体的质量越大，运动速度越大，物体具有的动能就越大。 2：重力势能 1.定义：物体由于被举高而具有的能，叫做重力势能。 2.影响重力势能大小的因素：①物体的质量；②物体被举高的高度。物体的质量越大，被举得越高，具有的重力势能就越大，单位是焦耳。 3：弹性势能 1.定义：物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能，单位是焦耳。 2.影响弹性势能大小的因素：物体发生弹性形变的幅度。物体的弹性形变幅度越大，弹性势能就越大。 已关注 关注 重播 分享 赞 关闭 观看更多 更多 退出全屏 切换到竖屏全屏退出全屏 初中物理园已关注 分享视频 进度条，百分之0 播放 00:00 / 03:34 03:34 全屏 倍速播放中 0.5倍 0.75倍 1.0倍 1.5倍 2.0倍 高清 流畅 您的浏览器不支持 video 标签 继续观看 八年级物理下册知识要点复习：第十一章 《功和机械能》 观看更多 转载 , 八年级物理下册知识要点复习：第十一章 《功和机械能》 初中物理园已关注 分享点赞在看 已同步到看一看写下你的评论 视频详情 4：机械能 （1）定义：动能和势能统称为机械能。 （2）单位：J （3）影响机械能大小的因素：①动能的大小；②重力势能的大小；③弹性势能的大小。 2：动能和势能的转化 1.在一定的条件下，动能和势能可以互相转化。 2.物体只受到重力作用时，动能和重力势能在转化过程中，机械能的总和不变，即，机械能守恒。 【例题1】下列有关机械能及其转化的说法正确的是（　　） A．弯弓射箭，箭的动能转化为弓的弹性势能 B．拦河大坝使上游的水位升高，提高了水的重力势能 C．蹦床运动员从高处落下，其动能转化为重力势能 D．人造卫星从近地点飞向远地点时势能减小，动能增大 【答案】B 【解析】A．弯弓射箭，弓的弹性势能转化为箭的动能，故A错误； B．拦河大坝使上游的水位升高，水量增大，提高了水的重力势能，故B正确； C．蹦床运动员从高处落下，其重力势能转化为动能，故C错误； D．人造卫星从近地点飞向远地点时，速度减小，相对高度增加，则动能减小，势能增大，故D错误。 【例题2】（2024·厦门市中考三模）2023年10月31日，神舟十六号载人飞船返回舱成功着陆。返回过程中，若返回舱在一段时间内的运动可看作是竖直向下的匀速运动，如图所示，则在这段时间内返回舱（　　） A. 只受重力作用 B. 动能不变 C. 机械能不变 D. 相对于地面是静止的 【答案】B 【解析】 【详解】A．返回舱竖直匀速下落时，受到重力和空气阻力，受力平衡，故A不符合题意； BC．返回舱竖直匀速下落时，返回舱的质量不变，速度不变，则动能不变，高度降低，则重力势能变小，机械能等于动能与重力势能之和，因此机械能变小，故B符合题意，C不符合题意； D．返回舱竖直匀速下落时，相对于地面位置在不断改变，是运动的，故D不符合题意。 故选B。 【例题3】(新科技)(2024云南中考)AI机器人逐渐改变了我们的生活,我国自主研发的某款人形机器人身高1.65 m,质量为55 kg。某次测试中该机器人用100 N竖直向上的力将箱子在2 s内匀速抬高 1 m。(g取10 N/kg)求: (1)机器人所受的重力。 (2)2 s内机器人对箱子所做的功。 (3)2 s内机器人对箱子做功的功率。 解:(1)机器人所受的重力: G=mg=55 kg×10 N/kg=550 N。 (2)2 s内机器人对箱子所做的功: W=Fs=100 N×1 m=100 J。 (3)2 s内机器人对箱子做功的功率: P===50 W。 答:(1)机器人所受的重力为550 N; (2)2 s内机器人对箱子所做的功为100 J; (3)2 s内机器人对箱子做功的功率为50 W。 【例题4】(新情境)(2024成都中考)2024年1月,“成都造”飞行汽车AE200在民航西南局的见证下首飞成功,如图。此飞行汽车最大航程可达300 km。若该飞行汽车实现通航,从成都市中心出发飞往天府国际机场,航程为68 km,仅耗时15 min,g取10 N/kg。求: (1)该飞行汽车从成都市中心到天府国际机场的平均速度。 (2)若飞行汽车载着质量为70 kg的乘客竖直匀速上升500 m,汽车对该乘客做的功。 解:(1)飞行时间t=15 min=0.25 h, 平均速度:v===272 km/h。 (2)乘客的重力: G=mg=70 kg×10 N/kg=700 N, 汽车对该乘客做的功: W=Fs=Gh=700 N×500 m=3.5×105 J。 答:(1)该飞行汽车从成都市中心到天府国际机场的平均速度是272 km/h; (2)汽车对该乘客做的功为3.5×105 J。 【教材图片专练】 人教八下图11.1-1 命题点:功的定义 1.叉车把货物从地面搬到车上。在这个过程中,需要先举高再水平移动货物。则在　　　　阶段叉车对货物做了功,　　　　　阶段没做功。  人教八下图11.2-1 命题点:功和功率的计算 2.起重机在10 s内将一块大石头沿竖直方向匀速提升了2 m,起重机提升大石头的功率是5×103 W,则起重机做的功是　　　　J,大石头所受的重力是　　　　N。  人教八下图11.3-1 命题点:水能 3.湍急的流水能推动水车,说明湍急的流水具有　　　　,水能属于 　　　　中的一种。  人教八下图11.4-2 命题点:蹦床中的能量转化 4.如图所示,运动员从最高点下落到最低点的过程中,　　　　　能转化为　　　　能;从运动员刚接触蹦床到蹦床发生最大形变,　　　　能转化为　　　　　能。  人教八下图11.4-3甲 命题点:机械能及其转化 5.滚摆下降过程中,滚摆的　　　　能转化为　　　　能。滚摆上下往复运动过程中,其每次上升所能达到的高度越来越低,滚摆在运动过程中的机械能　　　　(选填“增加”“减少”或“不变”)。  人教八下图11.4-3乙 命题点:机械能及其转化 6.如图所示,小球从A点摆动到C点的过程中,不计空气阻力,从A点到B点的过程中,动能　　　　,重力势能　　　　。  参考答案： 1.举高　水平移动 2.5×104　2.5×104　 3.动能　机械能 4.重力势　动　动　弹性势 5.重力势　动　减少 6.增大　减小 【习题精练】 1．为了纪念其在能量转化中发现守恒思想的重大贡献，用他的名字来命名功和能单位的物理学家 是 （　　） A．牛顿     B．焦耳     C．安培    D．欧姆 【答案】B． 【解析】功和能的国际单位是焦耳，简称焦，符号为J． A．牛顿是力的单位；故A错误； B．功和能的国际单位是焦耳，简称焦，符号为J；故B正确； C．安培是电流的国际单位；故C错误； D．欧姆是电阻的国际单位；故D错误。 2.小华把装有30个鸡蛋的塑料袋从1楼提到3楼的家里，他提鸡蛋的力做功最接近（　　） A. 9J   B. 30J   C. 90J   D. 300J 【答案】C 【解析】由题知，托起两个鸡蛋的力大约是1N，则提30个鸡蛋的力大约为F=N=15N； 每层楼的高度大约为3米，家住3楼，则小华实际爬楼的高度h=3m×2=6m； 小华提鸡蛋的力做功约为：W=Fs=15N×6m=90J。 3.如图实例中，力对物体没有做功的是 （    ） 【答案】D 【解析】力对物体做功有两个必要条件，缺一不可。有力和力的方向上通过的距离。 4.2019年4月23日，我国在青岛附近海空域举行海军建军70周年海上阅兵。护卫舰群首先接受检阅的是质量为4.0×103t的“临沂”舰。如图所示，该舰静止在海面上时所受浮力为______N；水面下5m处的舰体受到海水的压强为______Pa；它以40km/h的速度向前匀速航行时受到的阻力为1.0×106N，则航行2km的过程中动力做功______J． （ρ海水=1.03×103kg/m3，g=10N/kg） 【答案】4×107 ；5.15×104； 2×109 【解析】（1）“临沂”舰漂浮在水面上，则该舰受到的浮力： F浮=G=mg=4.0×103×103kg×10N/kg=4×107N， （2）水面下5m处的舰体受到海水的压强： p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×5m=5.15×104Pa； （3）因为船匀速行驶，所以其受到的动力： F=f=1.0×106N， 则航行2km的过程中动力做功： W=Fs=1.0×106N×2×103m=2×109J。 5.小明同学用40N的水平推力推着重100N的书箱在水平地面上前进了2m，松开手后，书箱仍向前滑行了lm，整个过程中小明做功J，书箱的重力做功J． 【答案】80；0． 【解析】知道水平推力和水平方向上移动的距离，可利用功W=Fs计算推力做的功；书箱受到重力但在重力的方向上没移动距离，重力不做功． （1）小明同学用40N的水平推力推着重100N的书箱在水平地面上前进了2m， 推力对箱子做的功： W1=Fs1=40N×2m=80J； 松开手后，书箱仍向前滑行了lm，书箱由于惯性滑行，则小刚没有做功，即W2=0J； 整个过程中小明对书箱一共做的功： W=W1+W2=80J+0J=80J； （2）书箱在水平面上运动，虽然受重力，也有距离，但在重力的方向上没有移动距离，所以重力没做功，为0J． 6．一只木箱放在水平地面上，地面上各处粗糙程度相同。对木箱施加一个方向不变的水平推力F（如图甲）；F的大小与时间t的关系、木箱的运动速度v与时间t的关系图象如图乙所示。以下说法正确的是（　　）   A．在第一个2s内木箱所受摩擦力为2N B．在第二个2s内木箱所受摩擦力为3N C．在第一个2s内推力F对木箱所做的功为2J D．在第三个2s内推力F对木箱做功的功率为8W 【答案】D 【解析】先由速度﹣时间图象判断物体的运动情况，然后根据物体的运动状态判断物体是否受平衡力作用；根据由F﹣t图象求出物体受到的拉力，然后由二力平衡的条件求出摩擦力的大小。根据W＝Fs可求功；由P＝Fv可求功率。 A、由图象可知，第一个2s内，物体没有推动，物体处于平衡状态，推力等于摩擦力，等于1N，故A错误； B、由v﹣t图象可知，在4s～6s物体做匀速直线运动，处于平衡状态，由F﹣t图象可知在4s～6s即在第三个2s内拉力F＝2N，由平衡条件可得滑动摩擦力f＝F＝2N，由v﹣t图象可知，物体在第二个2s内做匀加速运动，受到的摩擦力为滑动摩擦力，因为压力和接触面的粗糙程度不变，因此物体受到的摩擦力仍是2N，方向与推力方向相反，即向左；故B错误； C、由图象可知，第一个2s内，物体没有推动，由W＝Fs可知，推力F对木箱所做的功为0；故C错误； D、在第三个2s内推力F对木箱做功的功率为： P＝Fv＝2N×4m/s＝8W．故D正确。 7.已知小汽车的总质量为1500kg，该车以30m/s的速度作水平匀速直线运动，行驶180s，汽车在行驶过程中受到的阻力为车重的0.16倍（g=10N/kg）则结论正确的是（    ） A.小车行驶的距离为540m． B.在此过程中汽车的牵引力为240N C. 在此过程中汽车的牵引力做功为1.296×106J D.汽车的功率为7.2×104W 【答案】D 【解析】本题考点是速度公式及其应用；功、功率的计算．. （1）已知速度与行驶时间，由速度公式可以求出小车的路程． （2）小车做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡条件可以求出牵引力，然后由功率公式求出功率． （1）由v=可知，小车行驶的距离： s=vt=30m/s×180s=5400m （2）小车做匀速直线运动，处于平衡状态， 由平衡条件得： F=f=0.16mg=0.16×1500kg×10N/kg=2400N （3）牵引力做的功： W=Fs=1.296×107J （4）牵引力的功率： P===72000W 8.如图所示，水平木板上有甲、乙两个木块，甲的质量大于乙的质量。两木块下表面的粗糙程度相同。甲、乙分别在水平拉力F1和F2的作用下，以相同速度匀速直线运动了相同时间，下列说法中正确的是（    ）。 A. F1大于F2             B.F1比F2做功多      C.F2比F1的功率大     D.甲的重力做功较多 【答案】AB 【解析】本题考查滑动摩擦力大小的决定因素、功和功率。滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度有关，甲对桌面的压力大于乙对桌面的压力，甲的摩擦力大于，因为匀速运动，拉力与摩擦力大小相等，所以A正确；因为速度相同，时间相同，运动距离相同，根据公式W=Fs，F1大于F2，则F1做的功多，所以B正确；根据P=W/t，时间相同时，F1做功多,故F1的功率大于F2的功率，C错误；重力与运动方向垂直，重力不做功，D错误。 9．关于课本中的力学实验，下列说法错误的是（　　） A．“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验，可用小车代替木块 B．“探究二力平衡的条件”实验，将小车转动一定角度是为了探究小车处于平衡状态时二力是否在同一条直线上 C．“探究阻力对物体运动的影响”实验，小车受到阻力越小，小车速度减小得越慢 D．“探究动能的大小与哪些因素有关”实验，木块被小车推得越远，说明小车动能越大 【答案】A 【解析】A．探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中，若用小车代替木块，变滑动为滚动，减小了摩擦力，从而对测量摩擦力大小带来了困难，A错误； B．“探究二力平衡的条件”实验，将小车转动一定角度，小车在水平方向上受到两个力不在同一直线上，是为了探究小车处于平衡状态时二力是否在同一条直线上，B正确； C．由实验现象可以看出：小车受的阻力越小，小车运动的路程越远，速度减小得越慢，C正确； D．“探究动能的大小与哪些因素有关”实验，根据转换法，木块被小车推得越远，说明小车动能越大，D正确。 10.下列物体具有动能的是（　　） A．静止不动的课桌  B．挂在树上的椰子 C．拉长了的橡皮筋  D．正在行驶的汽车 【答案】D． 【解析】本题考点是动能和势能的概念．机械能包括动能和势能；物体由于运动而具有的能量叫动能；物体由于高度而具有的能量叫重力势能；物体发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能． A．物体由于运动而具有的能量叫动能；静止的课桌不具有动能；故A错误； B．物体由于运动而具有的能量叫动能；挂在树上的椰子是静止的，不具有动能；故B错误； C．物体由于运动而具有的能量叫动能；拉长的橡皮筋不具有动能，具有弹性势能；故C错误； D．物体由于运动而具有的能量叫动能；正在行驶的汽车具有动能；故D正确． 11．某汽车在平直公路上由于行驶速度过快，   能大，危害性就大，为防止意外，汽车不能超速行驶。乘客必须使用安全带，一旦发生碰撞，车身就停止运动，而乘客身体由于   会继续向前运动造成伤害。 【答案】动；惯性。 【解析】（1）汽车在平直公路上由于行驶速度过快，质量不变，速度很大，动能很大，危害性很大，所以要控制车速。（2）汽车在行驶过程中，乘客和汽车一起运动，一旦发生碰撞，车身就停止运动，而乘客身由于惯性保持原来的运动状态会继续向前运动，容易造成伤害，所以乘客必须要系好安全带。 12.我国运动员吴敏霞与施廷懋在女子双人三米板跳水比赛中，勇夺金牌，她们在下落过程中，重力势能变，动能变． 【答案】小；大 【解析】动能的大小与物体的质量、速度有关；重力势能的大小与物体的质量、高度有关．跳水运动员下落过程中，质量不变，高度减小，所以重力势能变小；同时其速度变大，所以动能变大． 13.过山车是一项惊险刺激的游戏项目，下列关于过山车的机械能说法正确的是（　　）  A．刚开始过山车匀速被拉升时，机械能不变 B．过山车向下俯冲时，重力势能转化为动能 C．通过环形轨道最高点时，重力势能最大，动能为0 D．过山车在运行过程中机械能守恒 【答案】B 【解析】（1）重力势能的大小和物体的质量以及所处位置的高度有关，判断重力势能是否改变，看它的质量和高度是否变化就可以了；动能的大小和物体的质量以及运动的速度快慢有关，判断动能的大小看它的质量和运动快慢是否变化就可以了。 （2）判断是哪种能量转化成了另一种能量的标准是：减小的转化为增多的。 （3）不计空气阻力时，机械能没有转化为内能，机械能守恒。 A．刚开始过山车匀速被拉升时，质量不变，速度不变，高度增加，故动能不变，重力势能变大，而机械能等于动能与重力势能之和，所以机械能变大，故A错误； B．过山车向下俯冲时，质量不变，高度降低、速度变大，所以重力势能变小，动能变大，重力势能转化为动能，故B正确； C．通过环形轨道最高点时，高度最大，重力势能最大，但此时其在水平方向上速度不为零，此时动能不为零，故C错误； D．过山车在运行过程中需要克服空气阻力和摩擦阻力做功，会有一部分机械能转化为内能，所以机械能变小，即机械能不守恒，故D错误。 14.人造地球卫星在大气层外环绕地球运行（不受空气阻力），当它从远地点向近地点运动时（　　） A．动能减小，势能增大，机械能不变 B．动能减小，势能减小，机械能减小 C．动能增大，势能减小，机械能不变 D．动能增大，势能减小，机械能减小 【答案】C 【解析】（1）在太空中，卫星绕地球运动时，没有阻力作用，没有克服摩擦做功，机械能守恒。 （2）势能大小的影响因素：质量、被举的高度。质量越大，高度越高，势能越大。 （3）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。 卫星在大气层外运动，不受空气阻力作用，只有动能和势能的转化，因此机械能守恒。卫星在远地点时势能最大，当它从远地点向近地点运动时，势能转化为动能，所以势能减小、动能增大，速度增大。 15.从桌面掉到地上的乒乓球会自动弹起，球在上升过程中  能转化为能，由于球与空气有摩擦，上升过程中球的机械能   ． 【答案】动；重力势；减小 【解析】（1）动能大小的影响因素：质量、速度．质量越大，速度越大，动能越大． （2）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度．质量越大，高度越高，重力势能越大． （3）机械能等于动能和势能之和；克服摩擦做功，机械能转化为内能；不计阻力，机械能守恒． 乒乓球在上升的过程中，质量不变，速度减小，动能减小；高度增高，重力势能增大，是动能转化为重力势能如果不能忽略空气阻力，乒乓球上升的过程中克服空气阻力做功，机械能转化为内能，机械能减小． 16.货运飞船“天舟一号”与空间站“天空二号”成功对接后，以“天宫二号”为参照物，“天舟一号”处 于  状态．由于外太空存在少量空气，“天空二号”运行时受到阻力，机械能  （选填“变大”、“变小”或“不变”）． 【答案】静止；变小． 【解析】判断物体是运动的还是静止的，要看它和参照物之间的位置关系，如果位置变化了，说明该物体是运动的，否则是静止的；影响动能的因素是质量和速度，影响重力势能的因素是质量和高度，动能和重力势能合称机械能． （1）“货运飞船“天舟一号”与空间站“天空二号”成功对接后，它们之间的位置保持不变，因此以“天宫二号”为参照物，“天舟一号”处于静止状态； （2）由于“天空二号”运行时受到阻力，要克服摩擦做功，有一部分机械能转化为内能，所以机械能变小． 17.如图是探究“物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图，其中，mA=mB＜mC， hA=hC＞hB。                  图1   图2                                                                                       （1）实验中，探究的动能是指_____（填序号） A．小球在斜面上的动能     B．小球撞击木块时的动能 C．小球撞击木块后的动能   D．木块被小球撞击的动能 （2）使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下，是为了研究动能大小与_____的关系。 （3）在做了探究“物体动能大小与哪些因素有关”的实验后，有些同学对“质量不同的小球从同一光滑斜面问一高度由静止开始滚下，刚到达底部时的速度大小相等”有疑感，小明设计了如图所示的实验：让质量不同的小球A、C同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下，观察和比较两球相对运动情况，若C球相对于A球_____（选填“运动”或“静止”），就可以说明任一时刻两球的速度大小相等。 表面 毛巾 棉布 木板 摩擦力 最大 较大 最小 小车运动距离 最近 较远 最远 （4）完成实验后，同学们还联想到以前学习牛顿第一定律时，也用到了斜面：让同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，在三个不同的表面上能滑行的距离不同（如上表），小车在这三个表面上滑行的过程中克服摩擦力做功_____（选填“相等”或“不相等”） 【答案】（1）B；（2）速度；（3）静止；（4）相等。 【解析】（1）据题意可知，实验中探究小球动能，即小球撞击木块时的动能的大小；故选B； （2）实验表明动能的大小与物体的速度和质量有关；使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下，则小球到达水平面时的速度不同，所以，这是为了研究动能大小与物体速度的关系； （3）让质量不同的小球A、C同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下，观察和比较两球相对运动情况，若任一时刻两球的速度大小相等，即以任何一个小球为参照物，另一个小球都是静止的，所以若C球相对于A球静止，就可以说明任一时刻两球的速度大小相等。 （5）让小车从同一高度由静止下滑，根据决定重力势能大小的因素可知，最初小车的重力势能相同，下滑到水平面时的动能也相同，在不同的材料表面上运动时，最终停下来后，动能全部转为内能，克服摩擦力做了多少功就有多少动能转化为内能，所以，在三个表面克服摩擦力做功相等。 18．一辆重为2×104N的电动汽车，以恒定功率50kW在平直的公路上匀速行驶3km，用时3min。已知汽车在行驶中所受阻力为车重的0.1倍，汽车轮胎与地面接触的总面积为0.5m2．求： （1）汽车对地面的压强； （2）汽车的牵引力所做的功； （3）汽车发动机的机械效率（计算结果保留一位小数）。 【答案】（1）汽车对地面的压强为4×104Pa； （2）汽车的牵引力所做的功为6×106J； （3）汽车发动机的机械效率为66.7%。 【解析】（1）因水平面上物体的压力和自身的重力相等， 所以，汽车对地面的压强： p＝＝＝＝4×104Pa； （2）因电动汽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，汽车的牵引力： F′＝F阻＝0.1G＝0.1×2×104N＝2×103N， 则汽车的牵引力所做的功： W机械＝F′s＝2×103N×3×103m＝6×106J； （3）由P＝可得，电动汽车消耗的电能： W电＝Pt＝50×103W×3×60s＝9×106J， 汽车发动机的机械效率： η＝×100%＝×100%≈66.7%。 19．我们在超市购物时，常常使用购物车，已知购物车的质量为10kg，小明用10N的水平推力推着购物车沿水平地面运动了4m，用时4s，求： （1）购物车的重力；（2）推力所做的功；（3）推力的功率。 【答案】（1）购物车的重力为100N；（2）推力所做的功为40J；（3）推力的功率为10W。 【解析】（1）购物车的重力为： G=mg=10kg×10N/kg=100N （2）推力所做的功为 （3）推力的功率为 P=W/t=40J/4s=10W 20.如图所示是正在建造中的我国自主设计的首艘科考破冰船“雪龙2号”，它将助力我国极地科考工作。该船设计空载排水量为8000t，满载排水量为14000t，能在厚冰层上连续破冰。（排水量为轮船在水中排开水的质量，g取10N/kg）。 （1）空载时该船受到的重力为多少N？ （2）假设破冰船在1.5m厚的冰层海域以7.2km/h的速度匀速直线破冰时所受的阻力为2×107N，则此时破冰船推进功率为多大？ 【答案】（1）空载时该船受到的重力为8×107N； （2）假设破冰船在1.5m厚的冰层海域以7.2km/h的速度匀速直线破冰时所受的阻力为2×107N，则此时破冰船推进功率为4×107W。 【解析】根据G=mg算出空载时排开水的重力；根据阿基米德原理求出空载时该船受到的重力；利用二力平衡条件求出牵引力，然后利用P=Fv计算功率。 （1）船空载时排水量： m=8000t=8×106kg； 排开水的重力： G=mg=8×106kg×10N/kg=8×107N； 根据阿基米德原理F浮=G排=8×107N， 因为漂浮，所以空载时该船受到的重力： G=F浮=8×107N； （2）v=7.2km/h=2m/s； 匀速行驶时，牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等， 即F=f=2×107N， 推进功率： P=Fv=2×107N×2m/s=4×107W。 21.（2022·福建）如图是一款能自动浮沉的潜水玩具，正方体潜水器内装有智能电磁铁，将它放入装有水的圆柱形薄壁容器中，容器放置在水平铁板上，不计容器的重力。潜水器启动后通过传感器测出其底部与铁板间的距离l，自动调节电磁铁电流大小，改变潜水器与铁板间的吸引力F的大小。闭合开关前，潜水器处于漂浮状态。闭合开关，潜水器启动后先匀速下沉，完全浸入水中后，变为加速下沉直至容器底部，下沉全过程F随l变化的关系保持不变，水深变化的影响忽略不计。已知潜水器的边长为10cm，重为5N，容器的底面积为1000cm2，水深为25cm。求： （1）潜水器漂浮时受到的浮力； （2）下沉全过程潜水器重力所做的功； （3）潜水器沉底静止后容器对铁板的压强。 【答案】（1）5N；（2）1J；（3）2700Pa 【解析】 【详解】解：（1）潜水器处于漂浮状态时，潜水器受到的浮力 （2）潜水器的底面积 由 能够得出，漂浮时浸入水中的深度 潜水器下降的距离 潜水器的重力所做的功 （3）潜水器匀速下沉时，随的变化关系式为 解得 依题意，潜水器浸没后加速下沉，随的变化关系不变 即 潜水器沉底静止时，，受到的吸力，潜水器漂浮时，潜水器受到的重力等于它排开水的重力，因此潜水器和水的总重等于容器中只装25cm深的水重，容器的底面积 潜水器和水的总重 潜水器沉底静止时，容器对铁板的压力 由得，容器对铁板的压强 答：（1）潜水器漂浮时受到的浮力为5N； （2）下沉全过程潜水器重力所做的功1J； （3）潜水器沉底静止后容器对铁板的压强为2700Pa。 精讲精练第 1 页 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $$