内容正文:
专题13 功和机械能
三年考情概览:解读近三年命题思路和内容要求,统计真题考查情况。
热点题型精析:近年热点题型真题分类精讲并点评命题规律,设置仿照题目。
近年真题精选:分类精选近年真题,把握命题趋势。
知识点易错点速记:归纳串联解题必备知识,总结易错易混点。
中考模拟探源:精选适量最新模拟题,发掘高考命题之源。
命题解读
考向
近三年考查统计
1. 功与机械能是中考物理的重要考点,功与机械能属于“能量”板块的核心内容,在各地中考中均有涉及。功、功率、机械能转化等基础概念也是支撑综合题的重要基础。
2. 功的计算、功率公式、机械能守恒等基础题常出现在选择题、填空题中,需熟练掌握公式及单位换算。
3. 综合题趋势:近年中考更注重情景分析,例如结合生活实例(如起重机做功、斜面效率)考查信息提取与逻辑推导能力,答题时需规范公式、文字说明及单位。
4. 2026年命题趋势:
(1)夯实基础:重点复习做功条件、功率计算、机械能转化与守恒,避免因概念混淆失分。
(2)强化规范:综合题需注意推导过程的因果连续性,公式与文字说明需配合,避免符号使用不当1。
(3)联系实际:关注生活场景(如交通工具效率、新能源技术)中的物理原理,提升信息处理能力。
考向一 功
2025·江苏常州第7题
2025·四川南充第6题
2025·江苏连云港第6题
2025·湖北第6题
2025·山东日照第20题
2025·贵州第17题
考向二 功率
2025·四川巴中第19题
2025·四川达州第17题
2025·江苏苏州第25题
2025·山东济南第22题
考向三 功与功率的结合
2025·甘肃第22题
2025·四川第20题
2025·四川南充第17题2025·湖南第3题
考向四 动能和势能
2025·江苏连云港第8题
2025·江苏盐城第3题
2025·广西第10题
2025·江苏无锡第17题
2025·湖北第10题
考向五 机械能及其转化
2025·山东滨州第8题
2025·四川广元第6题
2025·河北第8题
2025·湖北第8题
热点01 力是否做功的判断
【典题1】(2025·江苏连云港·中考真题)下列情景中,人对物体做功的是( )
A.司机用力推汽车,汽车不动 B.人推自行车前进
C.学生背着书包在水平路面上匀速前进 D.足球被踢后,在草地上滚动了一段距离
【答案】B
【详解】A.司机用力推汽车但汽车不动,虽然有力作用在物体上,但物体没有在力的方向上移动距离,不符合做功的条件,故A不符合题意;
B.人推自行车前进时,人对自行车施加了推力,并且自行车在推力方向上移动了距离,满足做功的两个必要条件,故B符合题意;
C.学生背着书包在水平路面上匀速前进时,虽然有力作用在书包上,但书包的移动方向与力的方向垂直(支持力竖直向上,移动方向水平),在力的方向上没有移动距离,故C不符合题意;
D.足球被踢后,在草地上滚动时,人对足球没有力的作用,由于足球具有惯性,继续运动,此时人对足球没有做功,故D不符合题意。
故选B。
【仿照题1】(2025•北京大兴区模拟)如图所示为某人推着购物车在水平地面上匀速运动的情境。下列关于做功的判断中正确的是( )
A.地面的支持力对购物车做了功 B.重力对购物车做了功
C.人的推力对购物车做了功 D.购物车对地面的压力对购物车做了功
【答案】C
【详解】A、购物车没有在地面的支持力的方向上移动距离,支持力对购物车没有做功,故A错误;
B、购物车没有在重力的方向上移动距离,重力对购物车没有做功,故B错误;
C、购物车在推力的作用下通过了距离,推力对购物车做了功,故C正确;
D、购物车对地面的压力作用在地面上,不会对购物车做功,故D错误。
故选:C。
热点02 功和功率简单计算
【典题1】(2025·山东威海·中考真题)如图所示,用150N的推力沿斜面向上将重为500N的小车从斜面(高1.2m,长5m)底端匀速推到顶端,用时20s。则推力做功为 J,有用功的功率为 W。
【答案】750 30
【详解】[1]推力做功W=Fs=150N×5m=750J。
[2]有用功W有=Gh=500N×1.2m=600J,有用功的功率。
【仿照题1】(2025·湖南株洲·三模)现有30包大米,每包质量为6kg。小明想尽快将它们搬上10m高处的库房。如图为小明可以提供的用于搬动物体的功率与被搬运物体质量之间的关系图像。
(1)由图可知他可以提供的最大功率为 W;
(2)他将大米全部搬上库房总共做功 J;
(3)为了尽可能快地将大米搬上库房,若每次下楼时间是上楼时间的一半,则他最快完成搬运任务并返回原地所用的时间为 s。
【答案】(1)50 (2)18000 (3)540
【详解】(1)由图像可知,纵轴表示小明提供的功率,在搬运质量为12kg时功率最大,最大值为50W。
(2)每包大米的重力为
将大米全部搬上库房总共做功为
(3)为了尽可能快地将大米搬上库房,即功率最大,则小明每次上楼均搬运12kg(2包)大米,则每次搬运做功为
每次搬运的时间为,则上楼所用的总时间为
每次下楼时间是上楼时间的一半,则下楼所用的总时间为。
他最快完成搬运任务并返回原地所用的时间为。
【典题2】(2024•江苏连云港中考)如图所示,一个人先后两次用同样的时间、同样大小的力,将不同质量的物体在不同的表面上分别移动相同的距离。该力在此过程中所做功的大小分别为W1、W2,功率的大小分别为P1、P2,关于它们之间的大小关系说法正确的是( )
A.W1<W2 P1<P2 B.W1>W2 P1>P2
C.W1=W2 P1=P2 D.W1<W2 P1>P2
【答案】C
【详解】因为用相同的力移动相同的距离,根据W=Fs可知它们两次做功相等,所用时间相同,根据P得到功率的大小相同。故选:C。
【仿照题2】(2025·安徽·三模)如图甲所示,甲、乙两块完全相同的木块依次放在同一水平面上,分别在拉力、的作用下以不同的速度被匀速拉动。它们运动的图像如图乙所示。则在前4s拉力、做的功 (选填“>”、“<”、“=”或“无法比较大小”)。
【答案】>
【详解】甲、乙是完全相同的木块,放在同一水平面上,所以木块对水平面的压力和接触面的粗糙程度相同,木块受到的滑动摩擦力f相同。因为木块匀速运动,所以拉力与滑动摩擦力是一对平衡力,则
由图像得甲木块运动的速度
所以前4s甲木块移动的距离
由图像得前4s乙木块运动的路程,根据功的公式W=Fs,因为,且,所以。
热点03 动能和势能
【典题1】(2025·四川德阳·中考真题)荡秋千的过程可简化为一个球的摆动过程。如图所示,用细线把一个小球悬挂起来,小球由点静止释放后,将在两点之间来回摆动(不计空气阻力),下列说法正确的是( )
A.小球在点时,动能最大
B.小球在点时,重力势能最大
C.小球从点运动到点的过程中,重力势能先增大后减小
D.小球从点运动到点的过程中,动能增大,重力势能减小
【答案】D
【详解】A.小球在、两点之间来回摆动,为右侧最高点,重力势能最大,动能最小,故A错误;
B.由图可知,为最低点,重力势能最小,故B错误;
C.小球从点运动到点的过程中,高度先减小后增大,重力势能先减小后增大,故C错误;
D.小球从点运动到点的过程中,不计空气阻力,机械能守恒,重力势能转化为动能,因此动能增大,重力势能减小,故D正确。故选 D。
【仿照题1】(2025·河南周口·三模)科技赋能乡村振兴,某农场农业科技人员正在使用无人机给农作物施肥,如图所示,无人机在某一高度正沿水平方向匀速飞行,下列说法中正确的是( )
A.动能与重力势能均不变 B.动能与重力势能均减小
C.动能不变,重力势能减小 D.动能减小,重力势能不变
【答案】B
【详解】无人机在某一高度正沿水平方向匀速飞行并施肥的过程中,无人机整体的质量减小,速度不变,动能减小;质量减小,高度不变,重力势能减小,故B正确,ACD错误。故选B。
【典题2】(2024·江苏连云港·中考真题)2024年4月25日,我国长征运载火箭成功将神舟十八号载人飞船送往预定轨道。载人飞船离开地面加速上升的过程中( )
A.动能增大,重力势能不变 B.动能增大,重力势能增大
C.动能不变,重力势能不变 D.动能不变,重力势能增大
【答案】B
【详解】火箭加速上升过程中,其携带神舟十三号飞船的质量不变、高度变大,重力势能变大;质量不变、速度变大,动能变大。故选B。
【仿照题2】(2025·湖北武汉·模拟预测)我国某科技企业发布了一款运载无人机,适用于山地、岸基、乡村运输场景及各类应急场景下的物资运输,如图为正在运输货物的运载无人机,下列说法正确的是( )
A.无人机在某一高度悬停时,无人机所受的重力和浮力大小相等
B.无人机水平匀速飞行时,货物所受的合力为零
C.无人机上升过程中,货物的重力势能可能减小
D.无人机下降过程中,货物的动能一定增大
【答案】B
【详解】A.无人机悬停时,主要是依靠四个旋翼旋转产生的升力与重力平衡,而不是浮力,一般情况下,空气浮力相对较小,在分析无人机悬停受力时通常忽略不计,故A错误;
B.无人机水平匀速飞行时,货物随无人机水平匀速飞行,处于平衡状态,货物所受的合力为零,故B正确;
C.无人机上升过程中,货物随无人机上升,质量不变,高度增加,货物的重力势能增加,故C错误;
D.无人机下降过程中,货物随无人机下降,质量不变,如果速度减小,则货物的动能减小,故D错误。
故选B。
热点04 机械能及其转化
【典题1】(2025·山东济南·中考真题)科技赋能正深刻改变着传统农业的生产方式,大大减轻了农民的负担,提高了生产效率。如图所示,一架无人机正在进行农药喷洒作业,随着农药的减少,下列情形中无人机(包括水箱和箱中农药)的机械能可能保持不变的是( )
A.水平向前匀速飞行 B.竖直向下匀速飞行
C.斜向上匀速飞行 D.斜向下匀速飞行
【答案】C
【详解】无人机正在进行农药喷洒作业,随着农药的减少,质量减小,而做匀速运动时,其动能减小。要机械能不变,则必须增大重力势能,而质量减小,则高度必须增大,才有可能增大重力势能,因而斜向上匀速飞行时,机械能可能保持不变。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
【仿照题1】(2025·安徽亳州·三模)2025年,我国将有多型可重复使用火箭实施首飞。可重复使用火箭在将人造卫星送入太空的过程中,一级火箭会利用剩余燃料落回地面,从而实现重复使用。下列说法中正确的是( )
A.火箭加速上升时,卫星的重力势能转化为动能
B.火箭加速上升时,卫星的机械能不变
C.一级火箭利用剩余燃料匀速降落时,动能不变
D.一级火箭利用剩余燃料匀速降落时,机械能减小
【答案】D
【详解】AB.火箭加速上升,卫星质量不变,速度增大、高度增大,动能和重力势能都增大,机械能增大,不是重力势能转化为动能,故AB错误;
CD.一级火箭匀速降落,速度不变,高度降低,燃料燃烧,质量变小,所以动能和重力势能都变小;机械能等于动能与势能之和,所以机械能减小,故C错误,D正确。故选D。
【典题2】(2025·江苏连云港·中考真题)2025年4月24日,搭载神舟二十号载人飞船的长征二号运载火箭成功将三名航天员送入中国空间站。关于神舟二十号飞船加速升空的过程,下列说法正确的是( )
A.动能增加,重力势能不变,机械能增加 B.动能增加,重力势能增加,机械能增加
C.动能不变,重力势能减小,机械能减小 D.动能减小,重力势能增加,机械能不变
【答案】B
【详解】飞船加速升空的过程中,质量不变,速度变快,故动能增加,高度变高,故重力势能增加,机械能是动能和势能的总和,故机械能也增加,故ACD错误,B正确。故选B。
【仿照题2】(2025·四川·模拟预测)如图所示是一款用于某校“五四”汇演航拍的新型智能无人机,在它竖直向上匀速运动的过程中( )
A.动能增大,重力势能增大,机械能增大
B.动能减小,重力势能增大,机械能不变
C.动能不变,重力势能增大,机械能增大
D.动能不变,重力势能减小,机械能减小
【答案】C
【详解】无人机在竖直向上匀速运动的过程中,质量不变,速度不变,位置变高,故动能不变,重力势能变大,动能与重力势能之和变大,即机械能变大,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
考向一 功
1.(2025·江苏常州·中考真题)机器狗能帮助人们搬运重物;不计空气阻力,下列四种情境中,机器狗对重物A做功的是( )
A.蹲着不动 B.托举重物匀速竖直上升
C.站着不动 D.承载重物匀速水平移动
【答案】B
【详解】对重物A受力分析可知,机器狗对重物A有竖直向上的支持力的作用,根据力做功的两个必要因素可知,需要在竖直方向上移动一定的距离,因此需要托举重物匀速竖直上升,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
2.(2024·四川自贡·中考真题)将地面上的一本物理课本捡起来放到课桌上,对物理课本所做的功最接近( )
A.0.02J B.0.2J C.2J D.20J
【答案】C
【详解】一本物理课本的质量m=200g=0.2kg,G=mg=0.2kg×10N/kg=2N,课桌高度约为1m,人对课本做的功W=Gh=2N×1m=2J,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
3.(2025·吉林长春·中考真题)以下情境中人对物体做功的是( )
A.推桌子未推动 B.搬石头未搬起
C.提着水桶上楼 D.举着杠铃静止
【答案】C
【详解】A.推桌子未推动,桌子没有在推力的方向上移动距离,人对桌子没有做功,故A不符合题意;
B.搬石头未搬起,石头没有在力的方向上移动距离,人对石头没有做功,故B不符合题意;
C.提着水桶上楼,水桶在手的拉力的方向上移动了距离,人对水桶做了功,故C符合题意;
D.举着杠铃静止,杠铃没有在力的方向上移动距离,人对杠铃没有做功,故D不符合题意。
故选C。
4.(2025·四川南充·中考真题)新学期,老师组织同学们进行了一场有意义的劳动——搬新书,在下列过程中,同学们对书不做功的是( )
A.甲图中将书从地面提起的过程 B.乙图中在水平路面推车的过程
C.丙图中将书搬上教学楼的过程 D.丁图中将书堆放在桌面的过程
【答案】B
【详解】A.甲图中将书从地面提起的过程中书在拉力的方向上移动了距离,同学们对书做了功,故A不符合题意;
B.乙图中在水平路面推车的过程书不受同学们的力,同学们对书不做功,故B符合题意;
C.丙图中将书搬上教学楼的过程中书在手的支持力的方向上移动了距离,同学们对书做了功,故C不符合题意;
D.丁图中将书堆放在桌面的过程中书在手的力的方向上移动了距离,同学们对书做了功,故D不符合题意。
故选B。
5.(2025·湖北·中考真题)如图为我国高原装载机。它不仅能在高原完成大吨位土方装卸,其铲斗前端的铲齿还能轻松铲断坚硬的岩石。下列说法正确的是( )
A.轮胎花纹是为了增大摩擦 B.轮胎宽大是为了增大压强
C.铲齿尖锐是为了增大压力 D.铲斗举起土方越高做功越少
【答案】A
【详解】A.铲车轮胎有花纹,是为了在铲车对地面的压力一定时,增大接触面的粗糙程度,从而增大车与地面的摩擦力,故A正确;
B.铲车对地面的压力一定,轮胎较宽,增大了与地面的接触面积,减小了对地面的压强,故B错误;
C.铲车的铲齿尖锐,是为了在同样的压力作用下,通过减小受力面积,产生更大的压强,更容易铲断坚硬的岩石,故C错误;
D.铲斗举起土方越高,克服重力做功越多,故D错误。
故选A。
6.(2025·广东广州·中考真题)在如图所示的粗糙程度相同的水平冰面上,运动员用水平推力从a点推动冰壶,经过b点时松手,冰壶到达c点停止运动,由a到b和由b到c的过程中,设冰壶受到的滑动摩擦力分别为和,运动员对冰壶做的功分别为和,则( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】AB.由a到b和由b到c的过程中,水平面的粗糙程度相同,冰壶对水平面的压力等于冰壶的重力,重力相同,所以压力相同,则摩擦力相同,即,故A错误,B正确;
CD.由a到b运动员对冰壶做的功,由b到c冰壶脱离了运动员的手,运动员对冰壶不做功即,因此,故C错误,D错误。
故选B。
7.(2025·四川达州·中考真题)加强体育锻炼,增强学生体质。同学们在下列训练项目中,涉及到的相关物理知识描述正确的是( )
A.引体向上,涂抹镁粉是减小摩擦力 B.跳高,向上跳跃过程中克服重力做功
C.打篮球,投掷的篮球在最高点时合力为0N D.跑步过程中,脚对地面的压强比双脚站立时小
【答案】B
【详解】A.引体向上时涂抹镁粉是为了增大手与单杠间的摩擦系数,从而增大摩擦力,防止手滑落,故A错误;
B.跳高时向上跳跃过程中,运动员需要克服自身重力做功,将化学能转化为重力势能,故B正确;
C.投掷的篮球在最高点时仍受到重力作用,合力不为零,故C错误;
D.跑步时单脚着地,与地面的接触面积比双脚站立时小,在压力相近的情况下,压强会增大,故D错误。
故选B。
8.(2025·江苏淮安·中考真题)如图甲所示,物体在10N的水平拉力F的作用下,沿水平地面向右做直线运动。固定于地面的传感器发出的超声波遇到运动的物体被反射回传感器,传感器通过计算机显示出物体在水平方向通过的距离随时间变化的s-t图像,如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.物体做加速运动 B.0~15s内拉力做的功为300J
C.传感器相对于物体是静止的 D.物体受到的摩擦力小于10N
【答案】B
【详解】A.由图乙可知,物体通过的路程与时间成正比,根据匀速直线运动的定义,路程与时间成正比的直线运动,物体做匀速直线运动,不是加速运动。故A错误;
B.由图乙可知, 0~15s内物体运动的路程s=30m,已知拉力F=10N,根据功的计算公式 W = Fs ,可得拉力做的功W=Fs=10N×30m = 300J
故B正确;
C.传感器固定在地面上,物体沿水平地面向右运动,传感器与物体之间的位置发生了变化,因此传感器相对于物体是运动的,故C错误;
D.物体做匀速直线运动,处于平衡状态,在水平方向上受到的拉力和摩擦力是一对平衡力。根据二力平衡的条件可知摩擦力f =F=10N ,故D错误;故选B。
9.(2025·黑龙江大庆·中考真题)2025年2月7日至14日,第九届亚洲冬季运动会在黑龙江省哈尔滨市举行,其中冰壶项目深受观众喜爱,关于冰壶运动下列说法正确的是( )
A.冰壶运动员松手后冰壶继续前行是由于冰壶受到惯性
B.冰壶运动员在推动冰壶向前滑动过程中没有对冰壶做功
C.冰壶运动员快速刷冰可以通过减小摩擦来增大冰壶滑行距离
D.冰壶运动员单脚向前滑行时比双脚站立时对冰面的压强小
【答案】C
【详解】A.惯性不是力,不能说受到惯性,冰壶运动员松手后冰壶继续前行是由于冰壶具有惯性,A错误;
B.冰壶运动员在推动冰壶向前滑动过程中,运动员对冰壶有向前的推力,冰壶在推力的方向上移动了距离,运动员对冰壶做了功,故B错误;
C.冰壶运动员快速刷冰,压力不变时,减小了接触面的粗糙程度,减小了摩擦,来增大冰壶滑行距离,故C正确;
D.冰壶运动员单脚向前滑行时比双脚站立时受力面积小,压力相等,由可知,冰壶运动员单脚向前滑行时比双脚站立时对冰面的压强大,故D错误。故选C。
10.(2024·山东德州·中考真题)水平面上的物体受到水平拉力F的作用,拉力F的大小与时间t的关系如图甲所示,t=6s时,将拉力F撤掉,物体运动的速度v与时间t的关系如图乙所示,已知物体运动的v-t图像与时间轴围成的面积大小等于物体运动的路程,下列说法正确的是( )
A.0~2s内物体受到的摩擦力为0 B.2~4s内物体受到的摩擦力为6N
C.2~6s内拉力F做的功为28J D.2~7s内物体运动的路程为5m
【答案】C
【详解】A.由图乙可知,0~2s内物体静止,处于平衡状态,水平方向上受到的拉力与摩擦力是一对平衡力,大小相等,由图甲可知,0~2s内拉力为2N,则摩擦力为2N,故A错误;
B.由图乙可知,2~4s内物体做加速运动,受力不平衡,4~6s内物体做匀速直线运动,受力平衡,由图甲可知,4~6s内拉力为4N,则滑动摩擦力为4N,运动过程中接触面的粗糙程度和物体对水平面的压力大小都不变,所以2~4s内物体受到的滑动摩擦力也为4N,故B错误;
C.根据题意,2~4s内物体通过的路程为
4~6s内物体通过的路程为
则内拉力做的功为
故C正确;
D.根据题意,内物体运动的路程
故D错误。故选C。
11.(2025·黑龙江·中考真题)如图所示,举重运动员将杠铃举起的过程中,举重运动员对杠铃 (填“做功”或“没做功”);当举重运动员将杠铃高高举起后保持静止时,地面对举重运动员的支持力与举重运动员受到的重力 (填“是”或“不是”)一对平衡力。
【答案】做功 不是
【详解】[1]举重运动员将杠铃举起的过程中,有力的作用,杠铃在力的方向上移动了距离,所以运动员对杠铃做了功。
[2]举重运动员举起杠铃静止时,地面对运动员的支持力等于运动员与杠铃的总重力,要大于运动员的重力,所以地面对运动员的支持力与运动员的重力不是一对平衡力。
考向二 功率
12.(2024·青海·中考真题)如图甲所示,工作人员正在组装神舟飞船。用图乙所示的电动滑轮将质量为2吨的飞船部件在10s内匀速提升2m,电动滑轮的机械效率为80%(g取10N/kg),以下分析正确的是( )
A.电动滑轮的总功为5×104J B.飞船部件的重力为2×103N
C.绳子自由端移动的距离为2m D.电动滑轮的功率为5×104W
【答案】A
【详解】B.飞船部件的重力为,故B错误;
A.电动滑轮的有用功为,
电动滑轮的总功为,故A正确;
C.由图可知,有效绳子段数,则绳子自由端移动的距离为
故C错误;
D.电动滑轮的功率为,故D错误。故选A。
13.(2024·江苏镇江·中考真题)如图所示,某种可重复使用火箭在降落过程中,通过控制推力,沿竖直方向先从A点减速运动到B点,再从B点匀速运动到C点,且,不计运动过程中的空气阻力,忽略火箭质量的变化。则( )
A.火箭受到推力的施力物体是空气 B.AB段的推力小于BC段的推力
C.AB段重力做功的功率大于BC段 D.AB段火箭的重力势能转化为动能
【答案】C
【详解】A.火箭的运动方向是向下,火箭受到竖直向下的重力,推力的方向是向上,火箭受到推力的施力物体是火箭发动机向下喷出的气体,故A不符合题意;
B.火箭的运动方向是向下,忽略火箭质量的变化,则火箭的重力不变,AB段做减速运动,推力大于重力;BC段匀速运动,推力等于重力,所以AB段的推力大于BC段的推力,故B不符合题意;
C.AB段,火箭的质量不变,重力不变,高度变低且,重力做功相同,但AB段所用的时间小于BC段,根据可知,AB段重力做功的功率大于BC段,故C符合题意;
D.AB段,火箭的质量不变,高度变低,速度变低,重力势能变小、动能也变小,因此重力势能没有转化为动能。故D不符合题意。
故选C。
14.(2025·四川巴中·中考真题)阅读以下内容,回答问题:
某同学的体测成绩表
项目
立定跳远
长跑(1000米)
一分钟跳绳
……
成绩
230cm
250s
180个
……
(1)该同学完成这次长跑测试的平均速度为 。
(2)若该同学受到的重力是500N,每次跳绳跳离地面的平均高度为4cm,则一分钟内克服重力做功的功率为
W。
【答案】(1)4m/s (2)60
【详解】(1)该同学完成这次长跑测试的平均速度为
(2)跳绳一次克服重力做功
一分钟内克服重力做功
一分钟内克服重力做功的功率为。
15.(2025·四川达州·中考真题)“奇思妙想”小组组装了如图所示装置,测量滑动摩擦力大小。长木板B置于水平面,在水平拉力作用下向右做匀速直线运动,速度为0.15m/s,弹簧测力计的示数为2N。拉力F的功率为 W,B受到水平面的摩擦力为 N(不计绳重及绳与滑轮间摩擦、弹簧测力计始终保持竖直状态)。
【答案】0.75 3
【详解】[1]根据,拉力F的功率为
[2]弹簧测力计的示数为2N,则物体A受到的拉力为2N。物体A静止,受到的摩擦力和拉力是一对平衡力,大小相等,方向相反,所以B对A的摩擦力大小为2N,方向水平向右。根据力的相互作用,A对B的摩擦力大小为2N,方向水平向左。物体B做匀速直线运动,受力平衡,B受到水平面向左的摩擦力、来自于A的向左的摩擦力以及水平向右的拉力F,根据力的平衡条件,B受到水平面的摩擦力为。
16.(2024·江苏常州·中考真题)如图所示,工人利用动滑轮匀速提升重物,已知物重400N,施加在绳端竖直向上的拉力F为250N,在100s内将物体提升10m,不计绳重与摩擦,此过程中动滑轮的机械效率为 ,绳端拉力做功的功率为 W。
【答案】80% 50
【详解】[1]有用功W有=Gh=400N×10m=4000J
总功W总=Fs=F×2h=250N×2×10m=5000J
此过程中动滑轮的机械效率为
[2]绳端拉力做功的功率为
考向三 功与功率的结合
17.(2025·四川凉山·中考真题)甲、乙两车同时同地在水平路面上向北沿直线行驶,它们的s-t图像如图所示。已知甲车总重,若甲车0~8s内的牵引力大小恒为,则( )
A.乙车速度大小为10m/s
B.0~6s内,以甲车为参照物,乙车向北运动
C.0~6s内,甲车重力做功为
D.0~6s内,甲车牵引力功率为
【答案】D
【详解】A.由图可知,乙车速度大小为
故A错误;
B.由图可知,甲车速度大小为
甲的速度大于乙的速度,甲、乙两车同时同地在水平路面上向北沿直线行驶,0~6s内,以甲车为参照物,乙车向南运动,故B错误;
C.0~6s内,甲车的重力的方向始终竖直向下,而甲车在竖直方向没有移动,因此不做功,故C错误;
D.若甲车0~8s内的牵引力大小恒为1.6×103N,则0~6s内,甲车牵引力的功率为P甲=F甲v甲=1.6×103N×10m/s=1.6×104W
故D正确。故选D。
18.(2024·山东泰安·中考真题)如图所示,汽车通过滑轮组将物体吊起。已知汽车的质量为,牵引力为,对绳子的拉力为;物体的重力为,物体匀速上升的速度始终为,汽车受到的摩擦力为汽车重力的0.05倍,取。下列说法中( )
①滑轮组的机械效率为 ②汽车受到的摩擦力为
③汽车牵引力在4s内做的功为 ④汽车牵引力的功率为
A.只有①正确 B.只有①④正确 C.只有①②正确 D.只有③④正确
【答案】B
【详解】②汽车受到的摩擦力为
①由图可知,滑轮组有效绳子段数,则滑轮组的机械效率为
④汽车速度为
汽车牵引力的功率为
③汽车牵引力在4s内做的功为
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
19.(2024·江苏宿迁·中考真题)如图所示的小型起重机,某次吊起重为的物体,电动机的拉力为,用时,使物体上升了。则通过动滑轮( )
A.做的有用功为 B.拉力功率为
C.做的总功为 D.机械效率为
【答案】B
【详解】ACD.拉力做的有用功为
拉力做的总功为
动滑轮的机械效率为
故ACD不符合题意;
B.拉力功率为
故B符合题意。故选B。
20.(2025·四川·中考真题)小珍同学到养老中心参加志愿者活动时,用推车帮助老奶奶搬运生活用品。若她用20N的水平推力,推着推车水平移动10m,用时20s。其推力做功为 J,做功的功率为 W。
【答案】200 10
【详解】[1]推力做功
[2]做功功率
21.(2024·山东淄博·中考真题)在某次测试中,一款重为6.4×104N的超音速汽车以1260km/h的速度在水平轨道上匀速直线行驶,受到的阻力为1.8×105N,10s内汽车通过的路程是 m,牵引力做功的功率是 W,重力做功是 J。
【答案】3500 6.3×107 0
【详解】[1]已知汽车的速度为
v=1260km/h=350m/s
10s内汽车通过的路程
s=vt=350m/s×10s=3500m
[2]汽车在做匀速运动,处于平衡状态,根据二力平衡可知,牵引力等于阻力,即
F牵=f=1.8×105N
牵引力做功的功率
P=F牵v=1.8×105N×350m/s=6.3×107W
[3]重力的方向始终是竖直向下的,汽车在竖直方向没有移动距离,因此重力不做功,为0J。
22.(2024·四川绵阳·中考真题)近年来,我国通过推进高标准农田建设,建成了一大批旱涝保收、高产稳产的优质良田。若用水泵在0.2h内把的水抽到距抽水口2m高的高标准农田中,则抽这些水至少做功 J,水泵的功率至少为 W。已知,g取10N/kg。
【答案】
【详解】[1]的水质量为
则抽这些水至少做功为
[2]水泵的功率至少为
考向四 动能和势能
23.(2025·广西·中考真题)如图所示,驮着货物匀速上山过程中的智能机器狗( )
A.动能增大 B.动能减小 C.重力势能增大 D.重力势能减小
【答案】C
【详解】智能机器狗驮着货物匀速上山过程中,质量不变,速度不变,则动能不变;高度升高,则重力势能增大,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
24.(2025·江苏盐城·中考真题)如图所示,摆球下降的过程中,它的( )
A.重力势能减小,动能减小 B.重力势能减小,动能增大
C.重力势能增大,动能增大 D.重力势能增大,动能减小
【答案】B
【详解】摆球下降的过程中,小球的质量不变,高度变小,重力势能逐渐变小,速度变大,动能逐渐增大,故B符合题意,ACD不符合题意。故选B。
25.(2025·江苏南通·中考真题)飞行的子弹因为速度大而具有较大的动能。下列四次实验中,对比哪两次实验能说明其道理( )
A.①② B.②③ C.②④ D.③④
【答案】A
【详解】四次实验中,均通过观察小车推动小木块运动距离的远近来体现小车具有动能的大小。要说明同一物体速度越大,具有的动能越大的道理,应控制其他条件相同,只改变小车的速度进行比较。
A.实验①和②中,因同一小车从斜面上由静止下落的高度不同,到达水平面的速度不同,即质量不变,速度改变,因此可以说明动能与速度的关系,故A符合题意;
B.实验②和③中,改变小车的质量,下落的高度不变即到达水平面的速度相同,能说明动能与质量的关系,但不能说明动能与速度的关系,故B不符合题意;
CD.实验②和④、③和④中,小车的质量和到达水平面的速度均不同,没有控制变量,无法得出结论,故CD不符合题意。故选A。
26.(2025·黑龙江齐齐哈尔·中考真题)如图所示,人造地球卫星在绕地球椭圆轨道运行的过程中,当卫星从近地点向远地点运行时,下列说法正确的是( )
A.动能增大,势能增大 B.动能减小,势能增大
C.动能增大,势能减小 D.动能减小,势能减小
【答案】B
【详解】人造地球卫星在绕地球椭圆轨道运行的过程中,机械能守恒,近地点高度小于远地点,则近地点重力势能小于远地点,当卫星从近地点向远地点运行时,重力势能增大,动能转化为重力势能,动能减小,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
27.(2025·湖南长沙·中考真题)在紧急救援时,可用充氦浮空器将发电机组升至高空发电,为现场提供照明和通信。当浮空器匀速升空时,它的( )
A.动能增大 B.动能减小
C.重力势能增大 D.机械能减小
【答案】C
【详解】AB.当浮空器匀速升空时,质量不变,速度不变,动能不变,故AB不符合题意;
CD.当浮空器匀速升空时,质量不变,高度增大,重力势能增大,动能不变,机械能包括动能和势能,机械能增大,故C符合题意,D不符合题意。
故选C。
28.(2025·四川·中考真题)如图所示,在2025年春节联欢晚会上,机器人手持手绢欢快地扭秧歌。抛出的手绢在加速下落过程中( )
A.重力势能不变 B.重力势能转化为动能 C.动能减小 D.重力势能变大
【答案】B
【详解】手绢加速下落的过程中,质量不变,高度减小,重力势能减小;速度变大,动能变大。所以重力势能转化为动能,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
29.(2025·四川广元·中考真题)如图所示是电影《哪吒1》中哪吒与敖丙踢毽子的场景,下列说法正确的是( )
A.敖丙对毽子的作用力改变了毽子的运动状态
B.敖丙踢出毽子后,毽子在空中飞行,是因为敖丙在持续对毽子做功
C.毽子运动到最高点时受平衡力作用
D.毽子从低到高的运动过程中,重力势能转化成动能
【答案】A
【详解】A.敖丙将毽子踢飞,对毽子施加了力的作用,毽子的运动状态发生了改变,这说明敖丙对毽子的作用力改变了毽子的运动状态,故A正确;
B.敖丙踢出毽子后,毽子由于惯性在空中飞行,此时敖丙对毽子没有力的作用,不对毽子做功,故B错误;
C.当毽子运动到最高点时,具有水平方向的速度,受到竖直向下的重力以及向后的阻力,这两个力方向不是相反的,也不共线,不是一对平衡力,所以毽子运动到最高点时受平衡力作用,故C错误;
D.毽子从低到高的运动过程中,质量不变,速度减小,动能减小;高度变大,重力势能增大,所以此过程动能转化为重力势能,故D错误。故选A。
30.(2025·四川乐山·中考真题)为响应国家“每日体育锻炼时间不低于两小时”的要求,某校组织学生远足爬山,开展户外运动。爬山区域等高线如图所示,不考虑重力变化,队伍重力势能最大的位置是( )
A.A处 B.B处 C.C处 D.D处
【答案】D
【详解】重力势能与物体的质量和所处高度有关,学生远足爬山过程中,质量不变,高度越高,重力势能越大,由图可知,D位置高度为800m,高度最高,因此队伍重力势能最大的位置是D处。故ABC不符合题意,D符合题意。故选D。
31.(2025·湖北·中考真题)如图是我国古代水力鼓风机示意图。水轮驱动装置推动杆压缩皮橐(音tuó,口袋)送风,带动连接杆的绳拉弯竹子,随后竹子恢复原状带动皮橐张开吸气。下列说法错误的是( )
A.绳对竹子的拉力改变了竹子的形状 B.送风时竹子的弹性势能增大
C.送风时杆对皮橐不做功 D.竹子恢复过程弹力减小
【答案】C
【详解】A.水轮驱动装置推动杆压缩皮橐送风时,带动连接杆的绳拉弯竹子,力能改变物体的形状,是绳对竹子的拉力改变了竹子的形状,故A正确,不符合题意;
B.送风时竹子的弹性形变量增加,弹性势能增大,故B正确,不符合题意;
C.水轮驱动装置推动杆压缩皮橐送风时,杆压缩皮囊,杆对皮囊有压力,并且沿力的方向上通过一段距离,所以杆对皮橐做功,故C错误,符合题意;
D.竹子恢复原状过程中,弹性形变变小,弹力变小,故D正确,不符合题意。
故选C。
32.(2025·湖北武汉·中考真题)2025年5月1日,世界第一高坝——“双江口大坝”完成首次蓄水,蓄水量达到1.1亿立方米,如图所示。双江口水电站建成后大坝总高达315米,最高蓄水深度可达240米,从侧剖面来看,坝体是一个上窄下宽的梯形,坝底厚度达到1400米,坝顶厚度仅有16米。建成后的双江口水电站总装机容量为200万千瓦,年发电量可达77亿度。下列说法错误的是( )
A.大坝设计成上窄下宽的形状是因为水的深度越深,压强越大
B.最高蓄水位时,坝底受到水的压强为
C.水从高处流下的过程中,水的重力势能转化为动能
D.若水库中100t水下落240m,水的重力做功
【答案】D
【详解】A.同种液体中,液体压强随液体深度的增加而增大,故双江口大坝设计成上窄下宽的形状,故A正确,不符合题意;
B.最高蓄水位时,坝底受到水的压强为p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×240m=2.4×106Pa
故B正确,不符合题意;
C.水从高处流下的过程中,水的质量不变,速度增大,高度减小,故重力势能减小,动能增加,所以是将重力势能转化为动能,故C正确,不符合题意;
D.若水库中100t水下落240m,水的重力做功W=Gh=mgh=100×103kg×10N/kg×240m=2.4×108J
故D错误,符合题意。
故选D。
考向五 机械能及其转化
33.(2025·山东滨州·中考真题)伽利略在进行落体运动实验时,发现在h高度处沿光滑斜面释放一个小球,它必将会运动到对面一个光滑斜面的同样高度上,无论路线有多长。随着对面斜面倾斜程度的减小,小球就会运动得越来越远。实验过程中,当小球运动到如图所示的A、B、C三个位置时,机械能最大的是( )
A.A点 B.B点 C.C点 D.一样大
【答案】D
【详解】已知斜面均是光滑的,即小球不受阻力作用,小球在运动过程中只有动能和重力势能的相互转化,所以小球的机械能是守恒的,实验过程中,当小球运动到如图所示的A、B、C三个位置时,机械能一样大。故D符合题意,ABC不符合题意。故选D。
34.(2025·江苏扬州·中考真题)为防止“天降冰凌”产生危害,将除冰环从桥梁斜拉索上端由静止释放,除去斜拉索上的积冰。除冰环在下滑过程中( )
A.只受重力作用 B.速度始终不变
C.一直处于平衡状态 D.机械能不断减小
【答案】D
【详解】A.除冰环下滑时不仅受重力,还受斜拉索的支持力和摩擦力作用,故A不符合题意;
B.速度始终不变意味着做匀速直线运动,但除冰环从桥梁斜拉索上端由静止释放,从静止开始加速,速度不是一成不变的,故B不符合题意;
C.平衡状态指物体处于静止或者匀速直线运动状态,但除冰环从桥梁斜拉索上端由静止释放后速度逐渐变化,不满足平衡状态条件,故C不符合题意;
D.由于斜拉索对除冰环的摩擦力做负功或碰撞损耗,部分机械能会转化为内能,导致机械能减小,故D符合题意。故选D。
35.(2025·四川自贡·中考真题)如图,“神舟十九号”返回舱打开降落伞后,在竖直匀速下落过程中,下列有关返回舱的说法正确的是( )
A.重力势能减小 B.动能增大
C.重力势能转化为动能 D.机械能守恒
【答案】A
【详解】返回舱打开降落伞后,在竖直匀速下落过程中,质量不变,速度不变,动能不变,高度减小,重力势能减小,重力势能没有转化为动能,机械能包括动能和势能,机械能减小,机械能不守恒,故A正确,BCD错误。故选A。
36.(2025·山东淄博·中考真题)如图所示,小红在家玩“套圈”游戏,套圈从a点运动到c点的过程中(不计空气阻力)( )
A.在a点的重力势能最大
B.在c点的机械能大于在a点的机械能
C.由b点到c点的过程中,重力势能转化为动能
D.运动到b点时若所受的力全部消失,套圈将保持静止状态
【答案】C
【详解】B.套圈从a点运动到c点的过程中,由题意可知,不计空气阻力,套圈在整个过程中机械能守恒,机械能保持不变,所以a、b、c三点的机械能相等,故B不符合题意;
A.由于b点的位置最高,所以套圈在b点的重力势能最大,故A不符合题意;
C.从b点运动到c点的过程中,套圈的质量不变,高度减小,速度增大,则套圈的重力势能减小,动能增大,重力势能转化为动能,故C符合题意;
D.运动到b点的套圈在水平方向仍然具有一定的速度,若此时所受的力全部消失,由牛顿第一定律可知,套圈将沿水平方向做匀速直线运动,故D不符合题意。故选C。
37.(2025·河北·中考真题)图为河北丰宁抽水蓄能电站(目前世界装机容量最大)的示意图。用电低谷时,通过电力将水从下水库抽到上水库;用电高峰时,再由上水库放水至下水库发电。下列说法正确的是( )
A.水从下水库被抽到上水库,重力势能减小
B.物料运输车沿盘山路行驶,速度增大时,动能减小
C.放水发电时,水由上水库至下水库,水的机械能变大
D.水沿自流排水洞自动向下流动时,重力势能转化为动能
【答案】D
【详解】A.水从下水库被抽到上水库,质量不变,高度增大,重力势能增大,故A错误;
B.物料运输车沿盘山路行驶,质量不变,速度增大时,动能增大,故B错误;
C.放水发电时,水由上水库至下水库,由于水的重力势能转化为动能和内能(克服摩擦做功产生内能),然后动能转化为电能,所以水的机械能变小,故C错误;
D.水沿自流排水洞自动向下流动时,质量不变,高度减小,重力势能减小,速度增大,动能增大,重力势能转化为为动能,故D正确。故选D。
38.(2025·山东潍坊·中考真题)运动员郑钦文在巴黎奥运会上为我国赢得了首枚奥运网球单打项目金牌。某次发球,她在点将球击出,击球后网球运动的频闪照片如图所示,球触地弹起后运动的最高点为,触地过程中有一部分机械能转化成了内能,点与点等高,则( )
A.网球在点的动能为零
B.网球在点的机械能等于在点的机械能
C.网球在点的动能大于在点的动能
D.网球由点运动到点,减小的重力势能全部转化为动能
【答案】C
【详解】A.网球在a点被击出时,已经具有了向前运动的速度,而动能的大小与物体的质量和速度有关,速度不为零则动能不为零,所以网球在a点的动能不为零,故A不符合题意;
B.题目中提到网球触地过程中有一部分机械能转化成了内能,这意味着机械能会有损失。b点在网球触地前,c点在网球触地弹起后,由于触地时机械能减少,且b点与c点等高,则重力势能相同,由于b点的机械能等于动能与重力势能之和,则b点的机械能大于c点的机械能,故B不符合题意;
C.b点与c点等高,根据重力势能的影响因素质量和高度,可知网球在b点和c点的重力势能相等。又因为触地过程中机械能有损失,所以b点的机械能大于c点的机械能。根据机械能等于动能与重力势能之和,重力势能相等时,机械能大的动能也大,因此网球在b点的动能大于在c点的动能,故C符合题意;
D.网球由a点运动到c点的过程中,首先从a点到触地点,重力势能部分转化为动能,但同时会克服空气阻力做功,有一部分机械能转化为内能;触地时,又有一部分机械能转化为内能;触地弹起后到c点,动能部分转化为重力势能,同样会克服空气阻力损失部分机械能,所以减小的重力势能并没有全部转化为动能,故D不符合题意。
故选C。
39.(2025·湖北·中考真题)如图为我国海上原油加工平台“海葵一号”甲板配备的救生艇。在紧急状况下,人员可搭载救生艇从轨道上由静止释放滑入大海脱困。则救生艇( )
A.静止时不受支持力 B.下滑过程机械能增大
C.下滑过程重力势能减小 D.离开轨道后沿轨道方向做匀速直线运动
【答案】C
【详解】A.救生艇静止时,无论是在水平甲板上还是在倾斜的轨道上,都受到重力和支持力的作用。在水平甲板上,重力与支持力平衡;在倾斜轨道上,重力、支持力和轨道对救生艇的静摩擦力三力平衡,故A不符合题意;
B.救生艇下滑过程重力势能转化为动能,因为有摩擦力,所以有一部分机械能转化为内能,所以机械能减小,故B不符合题意;
C.救生艇下滑过程重力势能转化为动能,所以重力势能减小,动能增加,故C符合题意;
D.离开轨道后,救生艇在水平方向上不受力,将保持原来的水平速度做匀速直线运动。在竖直方向上,受到重力作用,因此,救生艇离开轨道后做抛物线运动,而不是沿轨道方向做匀速直线运动,故D不符合题意。故选C。
考向六 功、功率的综合计算
40.(2025·山东济南·中考真题)人体的心脏相当于一个发动机,不断地对血液施加推力,以保持体内血液的循环流动。人在不同状态下,心脏对血液的推力不同。心脏每次跳动推动血液运动的过程均可等效为如图所示的物理模型,血液在恒定推力作用下沿粗细均匀的血管做匀速直线运动。请通过计算回答:
(1)人运动时,心脏某次跳动对血液的推力产生的压强为,血管的等效横截面积为,则心脏本次跳动对血液的推力为多少?
(2)静息时,心脏某次跳动对血液的推力为6.6N,推动血液以的速度匀速运动0.8s,则心脏本次跳动对血液做的功为多少?
【答案】(1)8N (2)
【详解】(1)心脏本次跳动对血液的推力为
(2)血液流动路程为
则心脏本次跳动对血液做的功为
41.(2025·江苏宿迁·中考真题)如图所示,某体操运动员的质量为45kg,单脚直立于平衡木上,已知脚与平衡木接触的有效面积为,g取10N/kg,求:
(1)运动员的重力。
(2)运动员对平衡木的压强。
(3)当运动员从平衡木上跳下时,重心下降高度为1.2m,重力对她做的功。
【答案】(1)450N (2) (3)540J
【详解】(1)运动员质量为45kg,g取10N/kg,则运动员的重力
(2)运动员与平衡木接触的面积
运动员对平衡木的压力大小等于重力大小,即
运动员对平衡木的压强
(3)当运动员重心下降高度1.2m时,重力对她做的功
42.(2025·江苏盐城·中考真题)2025年1月1日,国内首辆分布式电驱动飞行汽车正式亮相,它可以在“地面行驶”与“飞行移动”之间随意切换。某次测试时汽车的总质量为,取。
(1)汽车启动前,静止在水平地面上,轮胎与地面接触的总面积为,求此时汽车对地面的压强。
(2)如图所示,汽车悬停在空中,画出此时汽车所受重力示意图。
(3)若空气阻力忽略不计,求汽车从地面匀速升高300m时升力做的功。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)汽车对地面的压强
(2)重力方向竖直向下,如下图所示:
(3)忽略空气阻力,升力与重力大小相等,方向相反,汽车从地面匀速升高300m时升力做的功为
43.(2025·山东·中考真题)为了促进低空经济高质量发展,山东省多个城市正在积极构建无人机智慧物流体系。如图所示,自重300N的无人机装载重200N的货物后停在水平地面上,与地面的总接触面积为0.01m2,无人机运送货物过程中,达到限定速度后,匀速上升100m,接近限定高度。求:
(1)无人机装载货物后对水平地面的压强;
(2)无人机匀速上升过程对货物做的功。
【答案】(1)5×104Pa (2)2×104J
【详解】(1)无人机装载货物后的总重力为G=G无人机+G货=300N+200N=500N
无人机装载货物后对水平地面的压强
(2)无人机匀速上升过程对货物做的功W=G货h=200N×100m=2×104J
44.(2025·江苏苏州·中考真题)叉车常用于货物的转运,如图所示。叉车在内将质量为的货箱匀速竖直提升,取,求此过程中:
(1)货箱的速度;
(2)叉车对货箱所做的功;
(3)叉车对货箱所做功的功率。
【答案】(1)0.3m/s (2) (3)900W
【详解】(1)货箱的速度
(2)叉车对货箱所做的功
(3)叉车对货箱所做功的功率
45.(2025·甘肃·中考真题)学校航模社团用无人机进行学科实践,已知无人机整机质量为2kg。
(1)小高想要测量操场长度,他让无人机从操场一端以2m/s的速度水平匀速直线飞行到另一端,发现用时1分30秒,请问他测得的操场长度为多少?
(2)小飞想了解无人机上升过程中的输出功率,他让无人机匀速直线上升80m,发现用时20秒,请问此过程中他测得的无人机的输出功率是多少?(空气阻力不计,g取10N/kg)
【答案】(1)180m (2)
【详解】(1)他测得的操场长度为
(2)无人机匀速直线上升,空气阻力不计,则无人机对物体的拉力与物体的重力大小相等,即
无人机匀速直线上升的速度为
则无人机的输出功率是
46.(2025·福建·中考真题)运-20是我国自主研制的重型运输机,如图。飞机获得的升力与其在平直跑道上滑行速度v的平方成正比,即,为定值(未知)。飞机在平直跑道上从静止开始加速,当速度达到时,飞机即将离地起飞,此时飞机所受升力与重力相等。升空后,飞机若以速度800km/h沿水平直线匀速飞行0.5h,其发动机在水平方向的牵引力大小为。
(1)求升空后飞机在上述0.5h内通过的路程。
(2)求升空后飞机在上述0.5h内水平方向牵引力做的功。
(3)已知飞机重力为,求飞机在跑道上滑行速度为时受到的支持力。
【答案】(1) (2) (3)
【详解】(1)飞机在0.5h内通过的路程
(2)
飞机在0.5h内水平方向牵引力做的功
(3)当速度达到时,飞机即将离地起飞,,可得
当飞机以速度滑行时
飞机在水平跑道上滑行,竖直方向上受力平衡所以
47.(2024·黑龙江牡丹江·中考真题)如图甲所示,我国自主研制的R20000-720型全球最大塔式起重机,拥有性能超强、技术先进、专利众多等特点,是塔机制造史上一次重要的突破。该塔机最大起重量为720t,最大起升高度为400m。
(1)请在图乙中画出物体沿竖直方向匀速上升过程中受力的示意图。
(2)若塔机一次将100t的物体沿竖直方向匀速提升100m,拉力做的功是多少?
(3)若塔机在(2)过程中所用时间为200s,拉力做功的功率是多少?
【答案】(1);(2);(3)
【详解】解:(1)物体沿竖直方向匀速上升,物体处于平衡状态,受到的竖直向上的拉力与竖直向下的重力大小相等,受力示意图如下图所示
(2)100t的物体的重力为
塔机匀速提起货物,拉力与物体重力大小相等,即
塔机一次将100t的物体沿竖直方向匀速提升100m,拉力做的功为
(3)塔机在(2)过程中所用时间为200s,则拉力做功的功率为
答:(1)物体沿竖直方向匀速上升过程中受力的示意图见解析;
(2)塔机一次将100t的物体沿竖直方向匀速提升100m,拉力做的功为;
(3)拉力做功的功率。
48.(2025·四川眉山·中考真题)“雪龙”号是我国最大的极地考察船,排水量约,吃水深度可达,动力系统中,主机功率。取,,求:
(1)“雪龙”号满载时受到的浮力;
(2)水面下5m深处船壁受到海水的压强;
(3)如图所示,执行科考任务的“雪龙”号在海面破冰前行,假如船以的速度做匀速直线运动,主机能提供多大的动力。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)由阿基米德原理可知,“雪龙”号满载时受到的浮力
(2)水面下5m深处船壁受到海水的压强
(3)“雪龙”号做匀速直线运动的速度为
由和得
则“雪龙”号主机提供的动力.
知识点、易错点速记
一、对公式W=Fs理解不够准确
1.对公式W=Fs的理解
同向性
公式中的s是物体在力F的方向上移动的距离。例如,某人用50N的水平推力,推动重100N的箱子,箱子在水平地面上前进10m,求重力对箱子做的功。如果按W=Gs=100N×10m=1000J计算,则计算结果是错误的,因为这个10m不是在重力方向上移动的距离,实际上重力是没有做功的。
同体性
F、s必须对应同一物体
同时性
W=Fs中的力在使物体沿着力的方向移动距离s的过程中,应始终作用在物体上,该力撤销后物体移动的距离不能计算在内。
2.对做功的两种表述
(1)力的方向与物体移动方向一致,称为力对物体做功。
(2)力的方向与物体运动方向相反,可以称为克服某个力做功。如克服重力做功:向上抛出某个物体时,重力方向向下,物体运动方向向上,对于该物体,我们一般说物体克服重力做功。
二、功和功率易混淆
1. 功率的单位W与功的符号W,前者是功率单位的符号,是正体,后者是功的符号,是斜体。不能混淆。
2.功和功率的比较
功
功率
概念
力与物体在力的方向上移动的距离乘积
功与做功所用时间之比
物理意义
表示物体做功的多少
表示物体做功的快慢
符号
W
P
计算公式
W=Fs
决定因素
力F、物体在力F方向上移动的距离s
功W、做功所用时间t
单位
焦耳(J)
瓦特(W)
联系
W=Pt
三、能与功的区别
1.“能够做功”与“做了功”的混淆
物体“能够做功”与“做了功”是两个不同的概念。“能够做功”表示物体具有做功本领,与做不做功没关系;“做了功”表示结果,是物体对另一个物体施力并经过一段距离后取得了成效。
2.能与功的区别与联系
区别
功是一个过程量,能是一个状态量
功是描述力对物体作用过程中取得的成效的物理量,是相对于一个过程而言的;能是描述一个物体做功本领的物理量,是一个状态量
具有能量的物体不一定做功,而正在做功的物体一定具有能量
联系
功是能量变化的量度
四、动能与势能
概念
特点
决定因素
共同特点
动能
物体由于运动而具有的能
一切运动的物体都具有动能
质量、速度
具有能的物体都能够做功,三种形式的能单位都是焦耳(J)
势能
重力势能
物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能
一切受到重力且位于高处的物体都具有重力势能
质量、高度
弹性势能
物体由于发生弹性形变而具有的能
一切发生弹性形变的物体都具有弹性势能
弹性形变程度、材料
中考模拟探源
1.(2025·江苏连云港·二模)如图所示,小华想搬起一块石头,下列说法正确的是( )
A.若石头没被搬起,小华对石头也做了功
B.若石头没有被搬起,石头受力是平衡的
C.若石头被搬起,说明力可以改变石头惯性的大小
D.若石头没被搬起,此时石头受到的重力和石头对地面的压力是一对平衡力
【答案】B
【详解】A.小华对石头施加了力的作用,若石头没被搬起,则石头没有在该力的方向上通过距离,所以小花对石头没有做功,故A错误;
B.石头没被搬起,处于静止状态,即平衡状态 ,此时石头受到的重力、地面的支持力、小华的力,这几个力的合力为0,即石头受力是平衡的,故B正确;
C.若石头被搬起,说明力可以改变石头的运动状态,不是改变石头惯性的大小,故C错误;
D.若石头没被搬起,此时石头受到的重力和石头对地面的压力的方向是相同的,不是平衡力,故D错误。
故选B。
2.(2025•江苏常州模拟)起重机将1000N的重物先竖直向上匀速提升3m,再悬停6s,起重机对重物做功情况是( )
A.提升过程做了功,悬停过程做了功 B.提升过程不做功,悬停过程不做功
C.提升过程不做功,悬停过程做了功 D.提升过程做了功,悬停过程不做功
【答案】D
【详解】提升过程中,重物受到提力作用,并在提力的作用下运动了一段距离,所以提力在提升过程中做了功;
在悬停过程,重物受到提力作用,但没有移动距离,所以在悬停过程不做功。故选:D。
3.(2025•四川自贡模拟)如图所示,物体A在水平拉力F的作用下,沿水平面以0.2m/s的速度匀速运动了5s,弹簧测力计的示数为8N(不计滑轮和绳子的质量及它们之间的摩擦),拉力F做功的功率为( )
A.1.6W B.3.2W C.8W D.16W
【答案】B
【详解】弹簧测力计的示数为8N,则绳端的拉力F为8N,
绳端移动的速度:v绳=2v物=2×0.2m/s=0.4m/s;
拉力做功的功率:PFv=8N×0.4m/s=3.2W;
所以ACD错误,B正确。故选:B。
4.(2025·江苏无锡·一模)小明利用斜面分别进行了“探究阻力对物体运动的影响”(如图甲)和“探究影响动能大小的因素”(如图乙)两个实验,下列说法正确的是( )
A.为了实验效果明显,甲实验中水平面要尽量粗糙,乙实验中水平面要尽量光滑
B.甲实验中,小球必须从斜面同一高度静止下滑,乙实验中,木块被撞得越远,说明小球对木块做的功多
C.甲、乙两个实验中,小球到达水平面能继续向前运动,是因为它受到惯性的作用
D.甲、乙两个实验中,小球的质量越大,其到达水平面的速度越大
【答案】B
【详解】A.实验时三次实验中水平面的粗糙程度需适当的有所差异,太过粗糙时不易观察到木块的移动距离,太过光滑时木块移动距离太远,故A错误;
B.根据控制变量法,甲实验中必须让小球从同一高度静止下滑,使小球到达水平面时具有相同的速度;乙实验中,小球撞击木块时小球对木块做功,向右滑动的过程中摩擦力对木块做功,当摩擦力做功与小球的机械能相等时木块静止,三次实验中摩擦力相等,由W=fs可知木块滑行的越远,克服摩擦力做功越多,则小球的机械能越大,故B正确;
C.惯性是物体本身的一种属性,不能说受到惯性的作用,而是小球具有惯性,故C错误;
D.小球从斜面滑下时重力势能转化为动能,影响动能大小的因素有质量和速度,影响重力势能大小的因素有质量和高度,故虽然小球质量不同,但都是小球的重力势能转化为动能,重力势能相同,则动能相同,所以到达水平面时的速度相同,故D错误。
故选B。
5.(2025•江苏盐城模拟)掷实心球是我市中考体测项目之一。不计空气阻力,投掷后的实心球在上升过程中( )
A.动能变大,重力势能变大 B.动能变小,重力势能变小
C.动能变小,重力势能变大 D.动能变大,重力势能变小
【答案】C
【详解】不计空气阻力,投掷后的实心球在上升过程中,质量不变,速度越来越慢,所以动能越来越小;高度在逐渐的增大,质量不变,所以重力势能增大。故选:C。
6.(2025·天津和平·三模)在平直的路面上,一辆重为的小车在的水平拉力F作用下向西匀速运动,1min内通过了,则小车所受阻力的大小和拉力F做功的功率分别为( )
A.150N,150W B.20N,20W C.150N,20W D.20N,150W
【答案】B
【详解】小车做匀速直线运动,受力平衡,则阻力
拉力F做功
则拉力F做功的功率
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
7.(2025·河南新乡·二模)如图甲所示,同一木块放在同一水平面上,先后两次沿水平方向拉动木块使其做匀速直线运动。两次拉动木块得到的s-t图像分别是图乙中的图线①、②。下列有关说法正确的是( )
A.①、②两次的摩擦力大小f1=f2
B.①、②两次的拉力大小关系是F1>F2
C.经过相同时间,①、②两次拉力做功的关系是W1<W2
D.①、②两次拉力做功功率的关系是P1<P2
【答案】A
【详解】AB.由图象可知,木块两次都做匀速直线运动,根据二力平衡条件可知,拉力等于滑动摩擦力,两次拉动同一木块在同一水平面上运动,木块对水平面的压力相同,接触面的粗糙程度一定,故两次木块受到的滑动摩擦力相等,即,则两次的拉力也相等,即,故A正确,B错误;
C.由图象可知,相同时间内木块第一次通过的路程较大,两次拉力的大小相等,根据可知,相同时间内拉力做功的大小关系是,故C错误;
D.由图象可知,相同时间内木块第一次通过的路程较大,则木块第一次运动的速度较大,即;两次拉力的大小相等,木块第一次运动的速度较大,公式可知,第一次拉力的功率较大,即,故D错误。故选A。
8.(2025·山东日照·一模)如图所示,将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的时间从底部匀速拉到顶点A,已知AB>AC,施加的力分别为F1、F2,拉力所做的功为W1、W2,拉力做功的功率分别为P1、P2,则下列判断中正确的是( )
A.F1<F2,W1﹦W2,P1﹦P2 B.F1>F2,W1>W2,P1>P2
C.F1<F2,W1<W2,P1<P2 D.F1<F2,W1﹦W2,P1>P2
【答案】A
【详解】同一物体的重力相同,在AB斜面的倾斜角度小于AC斜面,所以F1<F2,光滑斜面,所以不考虑阻力,即有用功等于总功,有用功相同,所以总功相同,即W1﹦W2,结合功率公式可知相同时间内做功相同,所以功率相同P1﹦P2。故A正确,BCD错误。
故选 A。
9.(2024·河南周口·三模)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的关系图像如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A.在0~2s内木箱所受摩擦力为2N B.在2~4s内木箱所受摩擦力为3N
C.在0~2s内推力F对木箱所做的功为2J D.在4~6s内推力F对木箱做功的功率为8W
【答案】D
【详解】A.在0~2s内,由F-t图象可知,木箱受到的推力为1N,由v-t图象可知,木箱静止,处于平衡状态,受到的摩擦力和推力是一对平衡力,所以木箱受到的摩擦力为1N,故A错误;
B.在4s~6s内,木箱做匀速直线运动,受到的摩擦力和推力是一对平衡力,所以木箱受到的滑动摩擦力为2N,在2s~4s内,由v-t图象可知,木箱做变速运动,因滑动摩擦力的大小只与接触面的粗糙程度和压力的大小有关、与速度无关,整个过程中接触面的粗糙程度和压力大小不变,所以木箱所受摩擦力不变,仍为2N,故B错误;
C.在0~2s内,木箱静止,在推力F的方向上没有移动的距离,所以推力F对木箱所做的功为0J,故C错误;
D.在4s~6s内,由F-t图象可知,木箱受到的推力为2N,由v-t图象可知,木箱以4m/s的速度做匀速直线运动,则推力F对木箱做功的功率
故D正确。故选D。
10.(2025·广东深圳·二模)中国食品加工行业凭借严格的卫生标准、先进的技术工艺和高效的仓储管理体系,实现了高质量发展。食品工厂规定使用高压水枪清洗食材时,必须避开工作人员防止误伤,这是因为高速水流具有较大的( )
A.密度 B.动能
C.重力势能 D.惯性
【答案】B
【详解】A.密度是物质的一种特性,与物体的质量、体积和流速大小无关,故A不符合题意;
B.动能的大小与物体的质量和速度有关,高速水流速度大,动能大,故B符合题意;
C.重力势能的大小与物体的质量和高度有关,高速水流高度不高,重力势能不大,故C不符合题意;
D.惯性是物体保持原来运动状态不变的性质,惯性的大小与物体的质量有关,与物体的速度无关,故D不符合题意。故选B。
11.(2025·山东青岛·二模)为了提高环境质量,经常有如图所示的喷雾车在街道上喷雾作业。喷雾车作业时保持匀速直线运动,下列说法正确的是( )
A.喷雾的目的是为了清洁地面 B.喷出的水雾是水蒸气液化形成的
C.喷雾车的动能不变 D.喷雾车的动能变小
【答案】D
【详解】A.喷雾的目的是为了降尘,故A错误;
B.喷雾车喷出的水雾,状态没有发生变化,所以水雾的形成过程中没有发生物态变化,故B错误;
CD.动能跟物体的质量和速度有关,喷雾车作业时保持匀速直线运动,速度不变,质量减小,所以动能变小,故C错误,D正确。故选D。
12.(2025·湖南长沙·三模)2025年4月30日,神舟十九号载人飞船返回舱成功着陆。距离地面10公里时,返回舱引导伞、减速伞和主伞依次展开,逐级降速至每秒1﹣2米。下列有关说法正确的是( )
A.返回舱不能立刻停止,是由于受到惯性的作用
B.返回舱在下降过程中若所受外力消失,返回舱将静止
C.返回过程中发动机需要点火,说明物体的运动需要力来维持
D.返回舱在返回过程中重力势能减小
【答案】D
【详解】A.惯性是物体保持原来运动状态不变的性质,惯性不是力,不能说“受到惯性的作用”,故A错误;
B.返回舱在下降过程中处于运动状态,根据牛顿第一定律可知,若所受外力消失,返回舱将做匀速直线运动,故B错误;
C.返回过程中发动机需要点火,说明力是改变物体运动状态的原因,物体运动不需要力来维持,故C错误;
D.返回舱在返回过程中质量不变,高度变小,所以重力势能减小,故D正确。
故选D。
13.(2025·山东泰安·二模)如图甲所示,小红和同学正在踢毽子。小红先后以大小相同的初速度分别沿竖直向上和斜向上方向将毽子踢出,如图乙所示(忽略空气阻力)。下列说法正确的是( )
A.毽子在空中上升过程中,踢力对它做功
B.踢出的毽子向上运动的过程中,毽子的惯性减小
C.毽子斜向上方上升到最高点时动能为零
D.脚踢毽子的力和毽子对脚的力大小一定相等
【答案】D
【详解】A.毽子在空中上升过程中,毽子不再受到脚对它的踢力,故此时踢力不做功,故A错误;
B.惯性只与质量有关,毽子在向上运动时,质量不变,则它的惯性就不变,故B错误;
C.毽子斜向上运动到最高点时,有水平方向上的速度,此时毽子的速度不为零,故动能就不为零,C错误;
D.脚踢毽子时,脚对毽子提供一个力,由于力的作用是相互的,毽子也会对脚提供一个力,故脚踢毽子的力和毽子对脚的力是一对相互作用力,其大小相等,故D正确。故选D。
14.(2025·湖北·模拟预测)某同学组装了如图所示的滚摆,将滚摆从最高处由静止释放,观察到滚摆上下往复运动几次后,最终静止下来。下列说法正确的是( )
A.滚摆下降时,它的动能先变大后变小
B.滚摆上升时,它的动能全部转化为重力势能
C.滚摆每次到达最低点,其动能都比上一次小
D.滚摆上下往复运动的过程中,它的机械能守恒
【答案】C
【详解】A.滚摆下降时,其质量不变,但高度降低,因此重力势能减小。同时,由于滚摆开始运动,其速度逐渐增加,所以动能逐渐增大。故A错误;
B.滚摆向上运动的过程中,质量不变,速度减小,高度增大,则重力势能增加,动能减小,是动能转化为重力势能,由于需要克服空气阻力做功,存在能量损失,因此不可能将它的动能全部转化为重力势能,故B错误;
CD.滚摆上下往复运动的过程中,由于空气阻力的存在,存在能量损失,它的机械能不守恒,在逐渐减小,因此滚摆每次到达最低点,其动能都比上一次小,故C正确,D错误。
故选C。
15.(2025·广东汕头·一模)年哈尔滨亚洲冬季运动会上,如图是自由式滑雪项目示意图,实线代表雪道,虚线是运动员运动的轨迹,运动员从点起滑,最后停在点,则运动员( )
A.在点时重力势能最大
B.从点运动到点,重力势能转化为动能
C.从点运动到点的过程中速度一直在变大
D.在点时机械能最小
【答案】D
【详解】A.由图示知,点的高度最高,整个运动过程中,运动员的质量不变,所以点时,运动员的重力势能最大,故A不符合题意;
B.从点运动到点,运动员减速上升,速度减小,则动能减小,高度增加,则重力势能增加,所以动能转化为重力势能,故B不符合题意;
C.从点到点运动员高度减小,速度增大;从点到点运动员高度增大,速度减小;从点到点运动员高度减小,速度增大,故C不符合题意;
D.在点时,运动员停止,动能为零,所以此处动能最小,高度最低,所以重力势能最小,所以在点时机械能最小,故D符合题意。
故选D。
16.(2025·安徽安庆·二模)如图所示,在2025年央视春晚节目《秧BOT》中,16台宇树科技人形机器人身披花袄、手持红绸,进行秧歌舞表演,惊艳了全球观众。其中有这样一个场景,机器人将红绸竖直向上抛出,然后再自动接住红绸,不考虑空气阻力,则红绸在离开机器人手臂向上运动的过程中,下列说法正确的是( )
A.红绸的动能增大,重力势能减小
B.红绸离开机器人手后,由于受到惯性的作用故可继续向上运动
C.红绸的重力势能增大,动能减小
D.红绸离开机器人手后向上运动的过程中,其运动状态保持不变
【答案】C
【详解】A.红绸在向上运动过程中,速度逐渐减小,高度逐渐增加,因此动能减小,重力势能增大,故A错误;
B.红绸离开机器人手后能继续向上运动是由于具有惯性,而不是受到惯性的作用,惯性是物体保持运动状态不变的性质,不是力,故B错误;
C.红绸向上运动时,速度减小导致动能减小,同时高度增加导致重力势能增大,故C正确;
D.红绸向上运动过程中,速度大小和方向都在不断变化,运动状态发生改变,故D错误。
故选C。
17.(2025·山东青岛·二模)如图所示,运动员离开蹦床竖直向上运动到一定高度又落在蹦床上,直至最低点的过程中,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.运动员弹离蹦床以后,蹦床对运动员做了功
B.在最高点运动员的速度为零,所受合力为零
C.运动员从接触蹦床到下落至最低处的过程中,动能和重力势能转化为弹性势能
D.运动员从高处下落到最低点的过程中,运动员的速度越来越快
【答案】C
【详解】A.运动员在上升过程中,没有受到蹦床的力,蹦床对运动员没有做功,故A错误;
B.运动员在最高点速度为零,但是运动员还受到重力作用,受力不平衡,故B错误;
C.运动员从接触蹦床到下落至最低处的过程中,运动员的动能与重力势能总和(机械能)减小,蹦床的机械能变大,动能和重力势能转化为弹性势能,故C正确;
D.运动员下落过程中,与蹦床接触前,运动员受到的重力不变,运动员的速度越来越大,与蹦床接触后,当运动员重力等于弹簧弹力时,运动员的速度达到最大值,然后减小,最后减小到零,故D错误。
故选C。
18.(2025·安徽淮南·三模)如图所示,一轻质弹簧一端固定在天花板上,另一端系着一个小球。将小球从弹簧原长的位置A由静止释放,其中O点位置是小球重力等于弹力的平衡位置,且。若忽略空气阻力的影响,小球恰好能在AB之间往复运动。关于此过程中,下列说法正确的是( )
A.小球在AB之间往复运动的过程中,小球的机械能守恒
B.从A向O运动的过程中,小球受到的合力大小逐渐变大
C.从B向O运动的过程中,弹簧的弹性势能转化为小球的重力势能和动能
D.从A向B运动的过程中,AO段和OB段,小球对弹簧做的功相等
【答案】C
【详解】A.因为忽略空气阻力,小球和弹簧组成的系统机械能守恒,但小球的机械能不守恒,弹簧的弹性势能会与小球的机械能相互转化,故A错误;
B.弹簧的弹力大小与形变量成正比。从A向O运动时,弹簧形变量变大,因此弹力大小逐渐变大,方向竖直向上,重力方向竖直向下,故合力逐渐变小,故B错误;
C.从B向O运动时,弹簧形变量减小,弹性势能变小,弹簧的弹力大于小球的重力,合力向上,故速度变大,动能变大,小球高度变大,重力势能变大,故从B向O运动的过程中,弹簧的弹性势能转化为小球的重力势能和动能,故C正确;
D.忽略空气阻力的影响,小球和弹簧组成的系统机械能守恒,小球在AO段和OB段,减少的重力势能相等,小球在AO段动能逐渐增加,即小球减小的重力势能一部分转化为小球的动能,另一部分对弹簧做功;小球到达B点时,速度为0,小球重力势能的减小量均用来对弹簧做功,因此AO段和OB段,小球对弹簧做的功不相等,故D错误。
故选C。
19.(2025·湖北武汉·模拟预测)雄踞武汉之东的阳逻港,已成为长江中游集装箱吞吐量最大港区,同时,该港主动对接“一带一路”,开辟了中部地区唯一对外籍船舶开放的“海上丝绸之路”。如图是一个塔吊将一个重为30t的集装箱在20s内匀速提升10m,接着水平移动50m装货到货船上,总耗时1min,已知集装箱尺寸为12m*2m*2m。下列分析正确的是( )
A.整个过程中塔吊对集装箱做的功为1.8×107J
B.塔吊水平移动集装箱过程中对集装箱做的功为1.5×106J
C.塔吊竖直提升集装箱过程中对集装箱做功的功率为1.5×105W
D.集装箱静止在水平地面上时,对水平地面的压强为1.25×103Pa
【答案】C
【详解】AB.集装箱的重力
塔吊竖直提升集装箱过程中对集装箱做的功
塔吊水平移动集装箱过程中,塔吊对集装箱的拉力竖直向上,集装箱在力的方向上没有移动距离,故塔吊水平移动集装箱过程中,塔吊对集装箱不做功,即做的功为0J,所以整个过程中塔吊对集装箱做的功为,故A、B错误;
C.塔吊竖直提升集装箱过程中对集装箱做功的功率为
故C正确;
D.集装箱静止在水平地面上时,对水平地面的压力等于集装箱的重力,即
集装箱静止在水平地面上时,对水平地面的压强
故D错误。故选C。
20.(2025·安徽合肥·模拟预测)合肥市中考体育测试将至,小明在平时跳绳训练中1min能跳180个,如果他的体重是60kg,每次跳起的高度约5cm,则小明跳绳做功的功率约是 W。
【答案】90
【详解】小明重力为
小明跳绳180个做功为
则小明跳绳做功的功率为
21.(2025·广东茂名·二模)如图所示,荡秋千的人由B点向A点下落的过程中,将 能转化为 能。若无外人推动,此人荡秋千的高度会越来越低,他的机械能总量 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】重力势 动 减小
【详解】[1][2]人由B点向A点下落,高度降低、速度增大,重力势能转化为动能。
[3]若无外人推动,荡秋千时存在空气阻力等,机械能会因克服阻力做功转化为内能,所以机械能总量减小。
22.(2025·山东枣庄·三模)嫦娥五号返回器用类似“打水漂”的方式着陆地球,如图所示为其着陆轨迹简化图,AB段返回器离地球越来越远,它的重力势能 ;BC段返回器的机械能 ;CD段返回器的机械能 。(以上三空均选填“变大”“不变”或“变小”)
【答案】变大 不变 变小
【详解】[1]重力势能的大小与物体的质量和高度有关,AB段返回器离地球越来越远,即高度增大,而返回器的质量不变,因此它的重力势能变大。
[2]BC段返回器在大气层外运动,不受空气阻力,只受到重力作用,动能与重力势能相互转化,BC段返回器的机械能总量不变。
[3]CD段返回器进入大气层,运动过程中克服空气阻力做功,一部分机械能会转化为其它形式的能,导致机械能总量减少。因此,CD段返回器的机械能变小。
23.(2025·河北唐山·三模)如图所示为蹦极运动的简化示意图,弹性绳一端系在运动员双脚上,另一端固定在跳台O点,运动员由静止开始下落。A点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置,B点时运动员受到的弹力等于重力,C点是运动员所能到达的最低点。从O点到A点,运动员的机械能 (选填“增大”“减小”或“不变”);运动员在 (选填“A”“B”或“C”)点时的动能最大。(整个过程中忽略空气阻力,弹性绳自重不计)
【答案】不变 B
【详解】[1]忽略空气阻力,O到A的过程中,弹性绳没有发生形变,重力势能只转化为动能,则运动员的机械能不变。
[2]A点处弹性绳正好处于原长,B点处运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力大小相等,则从A点到B点的过程中,重力大于弹性绳对运动员的拉力,合力的方向向下,因此运动员下落的速度越来越大,到B点速度最大,动能最大。
24.(2025·四川广安·三模)跳伞是一项极具挑战的运动,现在越来越受到人们的喜爱。在某次跳伞训练过程中,一质量为的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下,其下落速度与时间的关系如图所示,整个下落过程用时,前下落了,后匀速下落直至落地。求:取
(1)后内运动员下落的高度;
(2)整个下落过程中重力所做的功。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)由图像可知,后内运动员做匀速直线运动,速度
由可知,后内运动员下落的高度
(2)运动员受到的重力
整个下落过程中下落的高度
整个下落过程中重力所做的功
25.(2025·甘肃平凉·二模)如图是我国自主设计建造的首艘大洋钻探船“梦想”号,承载着海洋强国的梦想,2025年将驶入南海开展钻探实验任务。它是目前世界上唯一一艘具备11000m超深水钻探能力的钻探船,其满载时排水量为42600t,吃水深度约为(海水的密度取,g取。)
(1)“梦想”号满载时受到的浮力是多少?
(2)海面下9m处,船底受到海水的压强是多少?船底的面积上受到海水的压力是多少?
(3)“梦想”号试航时,在内匀速直线航行了600m,受到的阻力为,则其动力推进系统的输出功率是多少kW?
【详解】(1)“梦想”号满载时排水量为
由阿基米德原理可知“梦想”号满载时受到海水的浮力
(2)海面下9m处,船底受到海水的压强
由可知,船底的面积上受到海水的压力
(3)“梦想”号匀速直线运动,动力和阻力是平衡力,动力
其动力做的功
其动力推进系统的输出功率
26.(2025·黑龙江大庆·三模)如图所示为我国自主研发的首款四座氢内燃机飞机验证机,这架飞机翼展为13.5m,机身长度为8.2m,最大起飞质量可达1260kg。该飞机达到最大起飞质量时,在1km的高空水平匀速巡航15min飞行45km,这一过程中,前置螺旋桨提供的牵引力为1.4×103N。在上述过程中,求:(g取10N/kg)
(1)该飞机在1km高空水平匀速巡航的速度为多少?
(2)该飞机巡航过程中前置螺旋桨的牵引力所做的功和牵引力的功率分别为多少?
(3)若该飞机达到最大起飞质量从1km高空安全降落至地面,则重力所做的功为多少?(不考虑飞机质量的变化)
【详解】(1)该飞机在1km高空水平匀速巡航的速度
(2)该飞机巡航过程中前置螺旋桨的牵引力所做的功
牵引力的功率
(3)该飞机达到最大起飞质量从1km高空安全降落至地面时,重力所做的功
27.(2025·安徽滁州·三模)年后开春是给小麦喷施农药的关键期,许多大型种植户采用无人喷施如图甲所示。某型号无人机的质量为30kg,上方托着一个质量为50kg的农药桶。在从装药到田间喷施的过程中,无人机在水平方向上的飞行速度保持5m/s不变,其爬升高度h随水平飞行距离s的变化图像如图乙所示。求:
(1)无人机上升过程中克服重力所做的功;
(2)在水平飞行距离达到100m的过程中,无人机飞行时克服重力做功的功率。
【详解】(1)无人机上升过程中总质量为
上升过程中克服重力做的功为
(2)无人机水平速度v=5m/s,飞行距离s=100m,则所用时间
无人机克服重力做功的平均功率为
28.(2025·安徽·一模)如图所示是运载集装箱时的简化图。现将质量为的集装箱由A点匀速提升至B点,用时10s,再水平向左移动10秒到C点,其中AB=6m,BC=10m,g=10N/kg。通过计算求:
(1)从A到B过程中拉力做的功;
(2)从A到C过程中,拉力做功的功率。
【详解】(1)由A点匀速提升至B点过程中,集装箱处于平衡状态,集装箱受到的拉力与集装箱的重力为一对平衡力,大小相等,则拉力为
从A到B匀速提升距离为h=6m,从A到B过程中拉力做的功
(2)从A到B再到C,总用时
若忽略水平移动过程中的阻力,则拉力在水平方向不做功,总功即为竖直提升时的功
拉力做功的功率
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专题13 功和机械能
三年考情概览:解读近三年命题思路和内容要求,统计真题考查情况。
热点题型精析:近年热点题型真题分类精讲并点评命题规律,设置仿照题目。
近年真题精选:分类精选近年真题,把握命题趋势。
知识点易错点速记:归纳串联解题必备知识,总结易错易混点。
中考模拟探源:精选适量最新模拟题,发掘高考命题之源。
命题解读
考向
近三年考查统计
1. 功与机械能是中考物理的重要考点,功与机械能属于“能量”板块的核心内容,在各地中考中均有涉及。功、功率、机械能转化等基础概念也是支撑综合题的重要基础。
2. 功的计算、功率公式、机械能守恒等基础题常出现在选择题、填空题中,需熟练掌握公式及单位换算。
3. 综合题趋势:近年中考更注重情景分析,例如结合生活实例(如起重机做功、斜面效率)考查信息提取与逻辑推导能力,答题时需规范公式、文字说明及单位。
4. 2026年命题趋势:
(1)夯实基础:重点复习做功条件、功率计算、机械能转化与守恒,避免因概念混淆失分。
(2)强化规范:综合题需注意推导过程的因果连续性,公式与文字说明需配合,避免符号使用不当1。
(3)联系实际:关注生活场景(如交通工具效率、新能源技术)中的物理原理,提升信息处理能力。
考向一 功
2025·江苏常州第7题
2025·四川南充第6题
2025·江苏连云港第6题
2025·湖北第6题
2025·山东日照第20题
2025·贵州第17题
考向二 功率
2025·四川巴中第19题
2025·四川达州第17题
2025·江苏苏州第25题
2025·山东济南第22题
考向三 功与功率的结合
2025·甘肃第22题
2025·四川第20题
2025·四川南充第17题2025·湖南第3题
考向四 动能和势能
2025·江苏连云港第8题
2025·江苏盐城第3题
2025·广西第10题
2025·江苏无锡第17题
2025·湖北第10题
考向五 机械能及其转化
2025·山东滨州第8题
2025·四川广元第6题
2025·河北第8题
2025·湖北第8题
热点01 力是否做功的判断
【典题1】(2025·江苏连云港·中考真题)下列情景中,人对物体做功的是( )
A.司机用力推汽车,汽车不动 B.人推自行车前进
C.学生背着书包在水平路面上匀速前进 D.足球被踢后,在草地上滚动了一段距离
【仿照题1】(2025•北京大兴区模拟)如图所示为某人推着购物车在水平地面上匀速运动的情境。下列关于做功的判断中正确的是( )
A.地面的支持力对购物车做了功 B.重力对购物车做了功
C.人的推力对购物车做了功 D.购物车对地面的压力对购物车做了功
热点02 功和功率简单计算
【典题1】(2025·山东威海·中考真题)如图所示,用150N的推力沿斜面向上将重为500N的小车从斜面(高1.2m,长5m)底端匀速推到顶端,用时20s。则推力做功为 J,有用功的功率为 W。
【仿照题1】(2025·湖南株洲·三模)现有30包大米,每包质量为6kg。小明想尽快将它们搬上10m高处的库房。如图为小明可以提供的用于搬动物体的功率与被搬运物体质量之间的关系图像。
(1)由图可知他可以提供的最大功率为 W;
(2)他将大米全部搬上库房总共做功 J;
(3)为了尽可能快地将大米搬上库房,若每次下楼时间是上楼时间的一半,则他最快完成搬运任务并返回原地所用的时间为 s。
【典题2】(2024•江苏连云港中考)如图所示,一个人先后两次用同样的时间、同样大小的力,将不同质量的物体在不同的表面上分别移动相同的距离。该力在此过程中所做功的大小分别为W1、W2,功率的大小分别为P1、P2,关于它们之间的大小关系说法正确的是( )
A.W1<W2 P1<P2 B.W1>W2 P1>P2
C.W1=W2 P1=P2 D.W1<W2 P1>P2
【仿照题2】(2025·安徽·三模)如图甲所示,甲、乙两块完全相同的木块依次放在同一水平面上,分别在拉力、的作用下以不同的速度被匀速拉动。它们运动的图像如图乙所示。则在前4s拉力、做的功 (选填“>”、“<”、“=”或“无法比较大小”)。
热点03 动能和势能
【典题1】(2025·四川德阳·中考真题)荡秋千的过程可简化为一个球的摆动过程。如图所示,用细线把一个小球悬挂起来,小球由点静止释放后,将在两点之间来回摆动(不计空气阻力),下列说法正确的是( )
A.小球在点时,动能最大
B.小球在点时,重力势能最大
C.小球从点运动到点的过程中,重力势能先增大后减小
D.小球从点运动到点的过程中,动能增大,重力势能减小
【仿照题1】(2025·河南周口·三模)科技赋能乡村振兴,某农场农业科技人员正在使用无人机给农作物施肥,如图所示,无人机在某一高度正沿水平方向匀速飞行,下列说法中正确的是( )
A.动能与重力势能均不变 B.动能与重力势能均减小
C.动能不变,重力势能减小 D.动能减小,重力势能不变
【典题2】(2024·江苏连云港·中考真题)2024年4月25日,我国长征运载火箭成功将神舟十八号载人飞船送往预定轨道。载人飞船离开地面加速上升的过程中( )
A.动能增大,重力势能不变 B.动能增大,重力势能增大
C.动能不变,重力势能不变 D.动能不变,重力势能增大
【仿照题2】(2025·湖北武汉·模拟预测)我国某科技企业发布了一款运载无人机,适用于山地、岸基、乡村运输场景及各类应急场景下的物资运输,如图为正在运输货物的运载无人机,下列说法正确的是( )
A.无人机在某一高度悬停时,无人机所受的重力和浮力大小相等
B.无人机水平匀速飞行时,货物所受的合力为零
C.无人机上升过程中,货物的重力势能可能减小
D.无人机下降过程中,货物的动能一定增大
热点04 机械能及其转化
【典题1】(2025·山东济南·中考真题)科技赋能正深刻改变着传统农业的生产方式,大大减轻了农民的负担,提高了生产效率。如图所示,一架无人机正在进行农药喷洒作业,随着农药的减少,下列情形中无人机(包括水箱和箱中农药)的机械能可能保持不变的是( )
A.水平向前匀速飞行 B.竖直向下匀速飞行
C.斜向上匀速飞行 D.斜向下匀速飞行
【仿照题1】(2025·安徽亳州·三模)2025年,我国将有多型可重复使用火箭实施首飞。可重复使用火箭在将人造卫星送入太空的过程中,一级火箭会利用剩余燃料落回地面,从而实现重复使用。下列说法中正确的是( )
A.火箭加速上升时,卫星的重力势能转化为动能
B.火箭加速上升时,卫星的机械能不变
C.一级火箭利用剩余燃料匀速降落时,动能不变
D.一级火箭利用剩余燃料匀速降落时,机械能减小
【典题2】(2025·江苏连云港·中考真题)2025年4月24日,搭载神舟二十号载人飞船的长征二号运载火箭成功将三名航天员送入中国空间站。关于神舟二十号飞船加速升空的过程,下列说法正确的是( )
A.动能增加,重力势能不变,机械能增加 B.动能增加,重力势能增加,机械能增加
C.动能不变,重力势能减小,机械能减小 D.动能减小,重力势能增加,机械能不变
【仿照题2】(2025·四川·模拟预测)如图所示是一款用于某校“五四”汇演航拍的新型智能无人机,在它竖直向上匀速运动的过程中( )
A.动能增大,重力势能增大,机械能增大
B.动能减小,重力势能增大,机械能不变
C.动能不变,重力势能增大,机械能增大
D.动能不变,重力势能减小,机械能减小
考向一 功
1.(2025·江苏常州·中考真题)机器狗能帮助人们搬运重物;不计空气阻力,下列四种情境中,机器狗对重物A做功的是( )
A.蹲着不动 B.托举重物匀速竖直上升
C.站着不动 D.承载重物匀速水平移动
2.(2024·四川自贡·中考真题)将地面上的一本物理课本捡起来放到课桌上,对物理课本所做的功最接近( )
A.0.02J B.0.2J C.2J D.20J
3.(2025·吉林长春·中考真题)以下情境中人对物体做功的是( )
A.推桌子未推动 B.搬石头未搬起
C.提着水桶上楼 D.举着杠铃静止
4.(2025·四川南充·中考真题)新学期,老师组织同学们进行了一场有意义的劳动——搬新书,在下列过程中,同学们对书不做功的是( )
A.甲图中将书从地面提起的过程 B.乙图中在水平路面推车的过程
C.丙图中将书搬上教学楼的过程 D.丁图中将书堆放在桌面的过程
5.(2025·湖北·中考真题)如图为我国高原装载机。它不仅能在高原完成大吨位土方装卸,其铲斗前端的铲齿还能轻松铲断坚硬的岩石。下列说法正确的是( )
A.轮胎花纹是为了增大摩擦 B.轮胎宽大是为了增大压强
C.铲齿尖锐是为了增大压力 D.铲斗举起土方越高做功越少
6.(2025·广东广州·中考真题)在如图所示的粗糙程度相同的水平冰面上,运动员用水平推力从a点推动冰壶,经过b点时松手,冰壶到达c点停止运动,由a到b和由b到c的过程中,设冰壶受到的滑动摩擦力分别为和,运动员对冰壶做的功分别为和,则( )
A. B.
C. D.
7.(2025·四川达州·中考真题)加强体育锻炼,增强学生体质。同学们在下列训练项目中,涉及到的相关物理知识描述正确的是( )
A.引体向上,涂抹镁粉是减小摩擦力 B.跳高,向上跳跃过程中克服重力做功
C.打篮球,投掷的篮球在最高点时合力为0N D.跑步过程中,脚对地面的压强比双脚站立时小
8.(2025·江苏淮安·中考真题)如图甲所示,物体在10N的水平拉力F的作用下,沿水平地面向右做直线运动。固定于地面的传感器发出的超声波遇到运动的物体被反射回传感器,传感器通过计算机显示出物体在水平方向通过的距离随时间变化的s-t图像,如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.物体做加速运动 B.0~15s内拉力做的功为300J
C.传感器相对于物体是静止的 D.物体受到的摩擦力小于10N
9.(2025·黑龙江大庆·中考真题)2025年2月7日至14日,第九届亚洲冬季运动会在黑龙江省哈尔滨市举行,其中冰壶项目深受观众喜爱,关于冰壶运动下列说法正确的是( )
A.冰壶运动员松手后冰壶继续前行是由于冰壶受到惯性
B.冰壶运动员在推动冰壶向前滑动过程中没有对冰壶做功
C.冰壶运动员快速刷冰可以通过减小摩擦来增大冰壶滑行距离
D.冰壶运动员单脚向前滑行时比双脚站立时对冰面的压强小
10.(2024·山东德州·中考真题)水平面上的物体受到水平拉力F的作用,拉力F的大小与时间t的关系如图甲所示,t=6s时,将拉力F撤掉,物体运动的速度v与时间t的关系如图乙所示,已知物体运动的v-t图像与时间轴围成的面积大小等于物体运动的路程,下列说法正确的是( )
A.0~2s内物体受到的摩擦力为0 B.2~4s内物体受到的摩擦力为6N
C.2~6s内拉力F做的功为28J D.2~7s内物体运动的路程为5m
11.(2025·黑龙江·中考真题)如图所示,举重运动员将杠铃举起的过程中,举重运动员对杠铃 (填“做功”或“没做功”);当举重运动员将杠铃高高举起后保持静止时,地面对举重运动员的支持力与举重运动员受到的重力 (填“是”或“不是”)一对平衡力。
考向二 功率
12.(2024·青海·中考真题)如图甲所示,工作人员正在组装神舟飞船。用图乙所示的电动滑轮将质量为2吨的飞船部件在10s内匀速提升2m,电动滑轮的机械效率为80%(g取10N/kg),以下分析正确的是( )
A.电动滑轮的总功为5×104J B.飞船部件的重力为2×103N
C.绳子自由端移动的距离为2m D.电动滑轮的功率为5×104W
13.(2024·江苏镇江·中考真题)如图所示,某种可重复使用火箭在降落过程中,通过控制推力,沿竖直方向先从A点减速运动到B点,再从B点匀速运动到C点,且,不计运动过程中的空气阻力,忽略火箭质量的变化。则( )
A.火箭受到推力的施力物体是空气 B.AB段的推力小于BC段的推力
C.AB段重力做功的功率大于BC段 D.AB段火箭的重力势能转化为动能
14.(2025·四川巴中·中考真题)阅读以下内容,回答问题:
某同学的体测成绩表
项目
立定跳远
长跑(1000米)
一分钟跳绳
……
成绩
230cm
250s
180个
……
(1)该同学完成这次长跑测试的平均速度为 。
(2)若该同学受到的重力是500N,每次跳绳跳离地面的平均高度为4cm,则一分钟内克服重力做功的功率为
W。
15.(2025·四川达州·中考真题)“奇思妙想”小组组装了如图所示装置,测量滑动摩擦力大小。长木板B置于水平面,在水平拉力作用下向右做匀速直线运动,速度为0.15m/s,弹簧测力计的示数为2N。拉力F的功率为 W,B受到水平面的摩擦力为 N(不计绳重及绳与滑轮间摩擦、弹簧测力计始终保持竖直状态)。
16.(2024·江苏常州·中考真题)如图所示,工人利用动滑轮匀速提升重物,已知物重400N,施加在绳端竖直向上的拉力F为250N,在100s内将物体提升10m,不计绳重与摩擦,此过程中动滑轮的机械效率为 ,绳端拉力做功的功率为 W。
考向三 功与功率的结合
17.(2025·四川凉山·中考真题)甲、乙两车同时同地在水平路面上向北沿直线行驶,它们的s-t图像如图所示。已知甲车总重,若甲车0~8s内的牵引力大小恒为,则( )
A.乙车速度大小为10m/s
B.0~6s内,以甲车为参照物,乙车向北运动
C.0~6s内,甲车重力做功为
D.0~6s内,甲车牵引力功率为
18.(2024·山东泰安·中考真题)如图所示,汽车通过滑轮组将物体吊起。已知汽车的质量为,牵引力为,对绳子的拉力为;物体的重力为,物体匀速上升的速度始终为,汽车受到的摩擦力为汽车重力的0.05倍,取。下列说法中( )
①滑轮组的机械效率为 ②汽车受到的摩擦力为
③汽车牵引力在4s内做的功为 ④汽车牵引力的功率为
A.只有①正确 B.只有①④正确 C.只有①②正确 D.只有③④正确
19.(2024·江苏宿迁·中考真题)如图所示的小型起重机,某次吊起重为的物体,电动机的拉力为,用时,使物体上升了。则通过动滑轮( )
A.做的有用功为 B.拉力功率为
C.做的总功为 D.机械效率为
20.(2025·四川·中考真题)小珍同学到养老中心参加志愿者活动时,用推车帮助老奶奶搬运生活用品。若她用20N的水平推力,推着推车水平移动10m,用时20s。其推力做功为 J,做功的功率为 W。
21.(2024·山东淄博·中考真题)在某次测试中,一款重为6.4×104N的超音速汽车以1260km/h的速度在水平轨道上匀速直线行驶,受到的阻力为1.8×105N,10s内汽车通过的路程是 m,牵引力做功的功率是 W,重力做功是 J。
22.(2024·四川绵阳·中考真题)近年来,我国通过推进高标准农田建设,建成了一大批旱涝保收、高产稳产的优质良田。若用水泵在0.2h内把的水抽到距抽水口2m高的高标准农田中,则抽这些水至少做功 J,水泵的功率至少为 W。已知,g取10N/kg。
考向四 动能和势能
23.(2025·广西·中考真题)如图所示,驮着货物匀速上山过程中的智能机器狗( )
A.动能增大 B.动能减小 C.重力势能增大 D.重力势能减小
24.(2025·江苏盐城·中考真题)如图所示,摆球下降的过程中,它的( )
A.重力势能减小,动能减小 B.重力势能减小,动能增大
C.重力势能增大,动能增大 D.重力势能增大,动能减小
25.(2025·江苏南通·中考真题)飞行的子弹因为速度大而具有较大的动能。下列四次实验中,对比哪两次实验能说明其道理( )
A.①② B.②③ C.②④ D.③④
26.(2025·黑龙江齐齐哈尔·中考真题)如图所示,人造地球卫星在绕地球椭圆轨道运行的过程中,当卫星从近地点向远地点运行时,下列说法正确的是( )
A.动能增大,势能增大 B.动能减小,势能增大
C.动能增大,势能减小 D.动能减小,势能减小
27.(2025·湖南长沙·中考真题)在紧急救援时,可用充氦浮空器将发电机组升至高空发电,为现场提供照明和通信。当浮空器匀速升空时,它的( )
A.动能增大 B.动能减小
C.重力势能增大 D.机械能减小
28.(2025·四川·中考真题)如图所示,在2025年春节联欢晚会上,机器人手持手绢欢快地扭秧歌。抛出的手绢在加速下落过程中( )
A.重力势能不变 B.重力势能转化为动能
C.动能减小 D.重力势能变大
29.(2025·四川广元·中考真题)如图所示是电影《哪吒1》中哪吒与敖丙踢毽子的场景,下列说法正确的是( )
A.敖丙对毽子的作用力改变了毽子的运动状态
B.敖丙踢出毽子后,毽子在空中飞行,是因为敖丙在持续对毽子做功
C.毽子运动到最高点时受平衡力作用
D.毽子从低到高的运动过程中,重力势能转化成动能
30.(2025·四川乐山·中考真题)为响应国家“每日体育锻炼时间不低于两小时”的要求,某校组织学生远足爬山,开展户外运动。爬山区域等高线如图所示,不考虑重力变化,队伍重力势能最大的位置是( )
A.A处 B.B处 C.C处 D.D处
31.(2025·湖北·中考真题)如图是我国古代水力鼓风机示意图。水轮驱动装置推动杆压缩皮橐(音tuó,口袋)送风,带动连接杆的绳拉弯竹子,随后竹子恢复原状带动皮橐张开吸气。下列说法错误的是( )
A.绳对竹子的拉力改变了竹子的形状 B.送风时竹子的弹性势能增大
C.送风时杆对皮橐不做功 D.竹子恢复过程弹力减小
32.(2025·湖北武汉·中考真题)2025年5月1日,世界第一高坝——“双江口大坝”完成首次蓄水,蓄水量达到1.1亿立方米,如图所示。双江口水电站建成后大坝总高达315米,最高蓄水深度可达240米,从侧剖面来看,坝体是一个上窄下宽的梯形,坝底厚度达到1400米,坝顶厚度仅有16米。建成后的双江口水电站总装机容量为200万千瓦,年发电量可达77亿度。下列说法错误的是( )
A.大坝设计成上窄下宽的形状是因为水的深度越深,压强越大
B.最高蓄水位时,坝底受到水的压强为
C.水从高处流下的过程中,水的重力势能转化为动能
D.若水库中100t水下落240m,水的重力做功
考向五 机械能及其转化
33.(2025·山东滨州·中考真题)伽利略在进行落体运动实验时,发现在h高度处沿光滑斜面释放一个小球,它必将会运动到对面一个光滑斜面的同样高度上,无论路线有多长。随着对面斜面倾斜程度的减小,小球就会运动得越来越远。实验过程中,当小球运动到如图所示的A、B、C三个位置时,机械能最大的是( )
A.A点 B.B点 C.C点 D.一样大
34.(2025·江苏扬州·中考真题)为防止“天降冰凌”产生危害,将除冰环从桥梁斜拉索上端由静止释放,除去斜拉索上的积冰。除冰环在下滑过程中( )
A.只受重力作用 B.速度始终不变
C.一直处于平衡状态 D.机械能不断减小
35.(2025·四川自贡·中考真题)如图,“神舟十九号”返回舱打开降落伞后,在竖直匀速下落过程中,下列有关返回舱的说法正确的是( )
A.重力势能减小 B.动能增大
C.重力势能转化为动能 D.机械能守恒
36.(2025·山东淄博·中考真题)如图所示,小红在家玩“套圈”游戏,套圈从a点运动到c点的过程中(不计空气阻力)( )
A.在a点的重力势能最大
B.在c点的机械能大于在a点的机械能
C.由b点到c点的过程中,重力势能转化为动能
D.运动到b点时若所受的力全部消失,套圈将保持静止状态
37.(2025·河北·中考真题)图为河北丰宁抽水蓄能电站(目前世界装机容量最大)的示意图。用电低谷时,通过电力将水从下水库抽到上水库;用电高峰时,再由上水库放水至下水库发电。下列说法正确的是( )
A.水从下水库被抽到上水库,重力势能减小
B.物料运输车沿盘山路行驶,速度增大时,动能减小
C.放水发电时,水由上水库至下水库,水的机械能变大
D.水沿自流排水洞自动向下流动时,重力势能转化为动能
38.(2025·山东潍坊·中考真题)运动员郑钦文在巴黎奥运会上为我国赢得了首枚奥运网球单打项目金牌。某次发球,她在点将球击出,击球后网球运动的频闪照片如图所示,球触地弹起后运动的最高点为,触地过程中有一部分机械能转化成了内能,点与点等高,则( )
A.网球在点的动能为零
B.网球在点的机械能等于在点的机械能
C.网球在点的动能大于在点的动能
D.网球由点运动到点,减小的重力势能全部转化为动能
39.(2025·湖北·中考真题)如图为我国海上原油加工平台“海葵一号”甲板配备的救生艇。在紧急状况下,人员可搭载救生艇从轨道上由静止释放滑入大海脱困。则救生艇( )
A.静止时不受支持力 B.下滑过程机械能增大
C.下滑过程重力势能减小 D.离开轨道后沿轨道方向做匀速直线运动
考向六 功、功率的综合计算
40.(2025·山东济南·中考真题)人体的心脏相当于一个发动机,不断地对血液施加推力,以保持体内血液的循环流动。人在不同状态下,心脏对血液的推力不同。心脏每次跳动推动血液运动的过程均可等效为如图所示的物理模型,血液在恒定推力作用下沿粗细均匀的血管做匀速直线运动。请通过计算回答:
(1)人运动时,心脏某次跳动对血液的推力产生的压强为,血管的等效横截面积为,则心脏本次跳动对血液的推力为多少?
(2)静息时,心脏某次跳动对血液的推力为6.6N,推动血液以的速度匀速运动0.8s,则心脏本次跳动对血液做的功为多少?
41.(2025·江苏宿迁·中考真题)如图所示,某体操运动员的质量为45kg,单脚直立于平衡木上,已知脚与平衡木接触的有效面积为,g取10N/kg,求:
(1)运动员的重力。
(2)运动员对平衡木的压强。
(3)当运动员从平衡木上跳下时,重心下降高度为1.2m,重力对她做的功。
42.(2025·江苏盐城·中考真题)2025年1月1日,国内首辆分布式电驱动飞行汽车正式亮相,它可以在“地面行驶”与“飞行移动”之间随意切换。某次测试时汽车的总质量为,取。
(1)汽车启动前,静止在水平地面上,轮胎与地面接触的总面积为,求此时汽车对地面的压强。
(2)如图所示,汽车悬停在空中,画出此时汽车所受重力示意图。
(3)若空气阻力忽略不计,求汽车从地面匀速升高300m时升力做的功。
43.(2025·山东·中考真题)为了促进低空经济高质量发展,山东省多个城市正在积极构建无人机智慧物流体系。如图所示,自重300N的无人机装载重200N的货物后停在水平地面上,与地面的总接触面积为0.01m2,无人机运送货物过程中,达到限定速度后,匀速上升100m,接近限定高度。求:
(1)无人机装载货物后对水平地面的压强;
(2)无人机匀速上升过程对货物做的功。
44.(2025·江苏苏州·中考真题)叉车常用于货物的转运,如图所示。叉车在内将质量为的货箱匀速竖直提升,取,求此过程中:
(1)货箱的速度;
(2)叉车对货箱所做的功;
(3)叉车对货箱所做功的功率。
45.(2025·甘肃·中考真题)学校航模社团用无人机进行学科实践,已知无人机整机质量为2kg。
(1)小高想要测量操场长度,他让无人机从操场一端以2m/s的速度水平匀速直线飞行到另一端,发现用时1分30秒,请问他测得的操场长度为多少?
(2)小飞想了解无人机上升过程中的输出功率,他让无人机匀速直线上升80m,发现用时20秒,请问此过程中他测得的无人机的输出功率是多少?(空气阻力不计,g取10N/kg)
46.(2025·福建·中考真题)运-20是我国自主研制的重型运输机,如图。飞机获得的升力与其在平直跑道上滑行速度v的平方成正比,即,为定值(未知)。飞机在平直跑道上从静止开始加速,当速度达到时,飞机即将离地起飞,此时飞机所受升力与重力相等。升空后,飞机若以速度800km/h沿水平直线匀速飞行0.5h,其发动机在水平方向的牵引力大小为。
(1)求升空后飞机在上述0.5h内通过的路程。
(2)求升空后飞机在上述0.5h内水平方向牵引力做的功。
(3)已知飞机重力为,求飞机在跑道上滑行速度为时受到的支持力。
47.(2024·黑龙江牡丹江·中考真题)如图甲所示,我国自主研制的R20000-720型全球最大塔式起重机,拥有性能超强、技术先进、专利众多等特点,是塔机制造史上一次重要的突破。该塔机最大起重量为720t,最大起升高度为400m。
(1)请在图乙中画出物体沿竖直方向匀速上升过程中受力的示意图。
(2)若塔机一次将100t的物体沿竖直方向匀速提升100m,拉力做的功是多少?
(3)若塔机在(2)过程中所用时间为200s,拉力做功的功率是多少?
48.(2025·四川眉山·中考真题)“雪龙”号是我国最大的极地考察船,排水量约,吃水深度可达,动力系统中,主机功率。取,,求:
(1)“雪龙”号满载时受到的浮力;
(2)水面下5m深处船壁受到海水的压强;
(3)如图所示,执行科考任务的“雪龙”号在海面破冰前行,假如船以的速度做匀速直线运动,主机能提供多大的动力。
知识点、易错点速记
一、对公式W=Fs理解不够准确
1.对公式W=Fs的理解
同向性
公式中的s是物体在力F的方向上移动的距离。例如,某人用50N的水平推力,推动重100N的箱子,箱子在水平地面上前进10m,求重力对箱子做的功。如果按W=Gs=100N×10m=1000J计算,则计算结果是错误的,因为这个10m不是在重力方向上移动的距离,实际上重力是没有做功的。
同体性
F、s必须对应同一物体
同时性
W=Fs中的力在使物体沿着力的方向移动距离s的过程中,应始终作用在物体上,该力撤销后物体移动的距离不能计算在内。
2.对做功的两种表述
(1)力的方向与物体移动方向一致,称为力对物体做功。
(2)力的方向与物体运动方向相反,可以称为克服某个力做功。如克服重力做功:向上抛出某个物体时,重力方向向下,物体运动方向向上,对于该物体,我们一般说物体克服重力做功。
二、功和功率易混淆
1. 功率的单位W与功的符号W,前者是功率单位的符号,是正体,后者是功的符号,是斜体。不能混淆。
2.功和功率的比较
功
功率
概念
力与物体在力的方向上移动的距离乘积
功与做功所用时间之比
物理意义
表示物体做功的多少
表示物体做功的快慢
符号
W
P
计算公式
W=Fs
决定因素
力F、物体在力F方向上移动的距离s
功W、做功所用时间t
单位
焦耳(J)
瓦特(W)
联系
W=Pt
三、能与功的区别
1.“能够做功”与“做了功”的混淆
物体“能够做功”与“做了功”是两个不同的概念。“能够做功”表示物体具有做功本领,与做不做功没关系;“做了功”表示结果,是物体对另一个物体施力并经过一段距离后取得了成效。
2.能与功的区别与联系
区别
功是一个过程量,能是一个状态量
功是描述力对物体作用过程中取得的成效的物理量,是相对于一个过程而言的;能是描述一个物体做功本领的物理量,是一个状态量
具有能量的物体不一定做功,而正在做功的物体一定具有能量
联系
功是能量变化的量度
四、动能与势能
概念
特点
决定因素
共同特点
动能
物体由于运动而具有的能
一切运动的物体都具有动能
质量、速度
具有能的物体都能够做功,三种形式的能单位都是焦耳(J)
势能
重力势能
物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能
一切受到重力且位于高处的物体都具有重力势能
质量、高度
弹性势能
物体由于发生弹性形变而具有的能
一切发生弹性形变的物体都具有弹性势能
弹性形变程度、材料
中考模拟探源
1.(2025·江苏连云港·二模)如图所示,小华想搬起一块石头,下列说法正确的是( )
A.若石头没被搬起,小华对石头也做了功
B.若石头没有被搬起,石头受力是平衡的
C.若石头被搬起,说明力可以改变石头惯性的大小
D.若石头没被搬起,此时石头受到的重力和石头对地面的压力是一对平衡力
2.(2025•江苏常州模拟)起重机将1000N的重物先竖直向上匀速提升3m,再悬停6s,起重机对重物做功情况是( )
A.提升过程做了功,悬停过程做了功 B.提升过程不做功,悬停过程不做功
C.提升过程不做功,悬停过程做了功 D.提升过程做了功,悬停过程不做功
3.(2025•四川自贡模拟)如图所示,物体A在水平拉力F的作用下,沿水平面以0.2m/s的速度匀速运动了5s,弹簧测力计的示数为8N(不计滑轮和绳子的质量及它们之间的摩擦),拉力F做功的功率为( )
A.1.6W B.3.2W C.8W D.16W
4.(2025·江苏无锡·一模)小明利用斜面分别进行了“探究阻力对物体运动的影响”(如图甲)和“探究影响动能大小的因素”(如图乙)两个实验,下列说法正确的是( )
A.为了实验效果明显,甲实验中水平面要尽量粗糙,乙实验中水平面要尽量光滑
B.甲实验中,小球必须从斜面同一高度静止下滑,乙实验中,木块被撞得越远,说明小球对木块做的功多
C.甲、乙两个实验中,小球到达水平面能继续向前运动,是因为它受到惯性的作用
D.甲、乙两个实验中,小球的质量越大,其到达水平面的速度越大
5.(2025•江苏盐城模拟)掷实心球是我市中考体测项目之一。不计空气阻力,投掷后的实心球在上升过程中( )
A.动能变大,重力势能变大 B.动能变小,重力势能变小
C.动能变小,重力势能变大 D.动能变大,重力势能变小
6.(2025·天津和平·三模)在平直的路面上,一辆重为的小车在的水平拉力F作用下向西匀速运动,1min内通过了,则小车所受阻力的大小和拉力F做功的功率分别为( )
A.150N,150W B.20N,20W C.150N,20W D.20N,150W
7.(2025·河南新乡·二模)如图甲所示,同一木块放在同一水平面上,先后两次沿水平方向拉动木块使其做匀速直线运动。两次拉动木块得到的s-t图像分别是图乙中的图线①、②。下列有关说法正确的是( )
A.①、②两次的摩擦力大小f1=f2
B.①、②两次的拉力大小关系是F1>F2
C.经过相同时间,①、②两次拉力做功的关系是W1<W2
D.①、②两次拉力做功功率的关系是P1<P2
8.(2025·山东日照·一模)如图所示,将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的时间从底部匀速拉到顶点A,已知AB>AC,施加的力分别为F1、F2,拉力所做的功为W1、W2,拉力做功的功率分别为P1、P2,则下列判断中正确的是( )
A.F1<F2,W1﹦W2,P1﹦P2 B.F1>F2,W1>W2,P1>P2
C.F1<F2,W1<W2,P1<P2 D.F1<F2,W1﹦W2,P1>P2
9.(2024·河南周口·三模)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的关系图像如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A.在0~2s内木箱所受摩擦力为2N B.在2~4s内木箱所受摩擦力为3N
C.在0~2s内推力F对木箱所做的功为2J D.在4~6s内推力F对木箱做功的功率为8W
10.(2025·广东深圳·二模)中国食品加工行业凭借严格的卫生标准、先进的技术工艺和高效的仓储管理体系,实现了高质量发展。食品工厂规定使用高压水枪清洗食材时,必须避开工作人员防止误伤,这是因为高速水流具有较大的( )
A.密度 B.动能 C.重力势能 D.惯性
11.(2025·山东青岛·二模)为了提高环境质量,经常有如图所示的喷雾车在街道上喷雾作业。喷雾车作业时保持匀速直线运动,下列说法正确的是( )
A.喷雾的目的是为了清洁地面 B.喷出的水雾是水蒸气液化形成的
C.喷雾车的动能不变 D.喷雾车的动能变小
12.(2025·湖南长沙·三模)2025年4月30日,神舟十九号载人飞船返回舱成功着陆。距离地面10公里时,返回舱引导伞、减速伞和主伞依次展开,逐级降速至每秒1﹣2米。下列有关说法正确的是( )
A.返回舱不能立刻停止,是由于受到惯性的作用
B.返回舱在下降过程中若所受外力消失,返回舱将静止
C.返回过程中发动机需要点火,说明物体的运动需要力来维持
D.返回舱在返回过程中重力势能减小
13.(2025·山东泰安·二模)如图甲所示,小红和同学正在踢毽子。小红先后以大小相同的初速度分别沿竖直向上和斜向上方向将毽子踢出,如图乙所示(忽略空气阻力)。下列说法正确的是( )
A.毽子在空中上升过程中,踢力对它做功
B.踢出的毽子向上运动的过程中,毽子的惯性减小
C.毽子斜向上方上升到最高点时动能为零
D.脚踢毽子的力和毽子对脚的力大小一定相等
14.(2025·湖北·模拟预测)某同学组装了如图所示的滚摆,将滚摆从最高处由静止释放,观察到滚摆上下往复运动几次后,最终静止下来。下列说法正确的是( )
A.滚摆下降时,它的动能先变大后变小
B.滚摆上升时,它的动能全部转化为重力势能
C.滚摆每次到达最低点,其动能都比上一次小
D.滚摆上下往复运动的过程中,它的机械能守恒
15.(2025·广东汕头·一模)年哈尔滨亚洲冬季运动会上,如图是自由式滑雪项目示意图,实线代表雪道,虚线是运动员运动的轨迹,运动员从点起滑,最后停在点,则运动员( )
A.在点时重力势能最大
B.从点运动到点,重力势能转化为动能
C.从点运动到点的过程中速度一直在变大
D.在点时机械能最小
16.(2025·安徽安庆·二模)如图所示,在2025年央视春晚节目《秧BOT》中,16台宇树科技人形机器人身披花袄、手持红绸,进行秧歌舞表演,惊艳了全球观众。其中有这样一个场景,机器人将红绸竖直向上抛出,然后再自动接住红绸,不考虑空气阻力,则红绸在离开机器人手臂向上运动的过程中,下列说法正确的是( )
A.红绸的动能增大,重力势能减小
B.红绸离开机器人手后,由于受到惯性的作用故可继续向上运动
C.红绸的重力势能增大,动能减小
D.红绸离开机器人手后向上运动的过程中,其运动状态保持不变
17.(2025·山东青岛·二模)如图所示,运动员离开蹦床竖直向上运动到一定高度又落在蹦床上,直至最低点的过程中,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.运动员弹离蹦床以后,蹦床对运动员做了功
B.在最高点运动员的速度为零,所受合力为零
C.运动员从接触蹦床到下落至最低处的过程中,动能和重力势能转化为弹性势能
D.运动员从高处下落到最低点的过程中,运动员的速度越来越快
18.(2025·安徽淮南·三模)如图所示,一轻质弹簧一端固定在天花板上,另一端系着一个小球。将小球从弹簧原长的位置A由静止释放,其中O点位置是小球重力等于弹力的平衡位置,且。若忽略空气阻力的影响,小球恰好能在AB之间往复运动。关于此过程中,下列说法正确的是( )
A.小球在AB之间往复运动的过程中,小球的机械能守恒
B.从A向O运动的过程中,小球受到的合力大小逐渐变大
C.从B向O运动的过程中,弹簧的弹性势能转化为小球的重力势能和动能
D.从A向B运动的过程中,AO段和OB段,小球对弹簧做的功相等
19.(2025·湖北武汉·模拟预测)雄踞武汉之东的阳逻港,已成为长江中游集装箱吞吐量最大港区,同时,该港主动对接“一带一路”,开辟了中部地区唯一对外籍船舶开放的“海上丝绸之路”。如图是一个塔吊将一个重为30t的集装箱在20s内匀速提升10m,接着水平移动50m装货到货船上,总耗时1min,已知集装箱尺寸为12m*2m*2m。下列分析正确的是( )
A.整个过程中塔吊对集装箱做的功为1.8×107J
B.塔吊水平移动集装箱过程中对集装箱做的功为1.5×106J
C.塔吊竖直提升集装箱过程中对集装箱做功的功率为1.5×105W
D.集装箱静止在水平地面上时,对水平地面的压强为1.25×103Pa
20.(2025·安徽合肥·模拟预测)合肥市中考体育测试将至,小明在平时跳绳训练中1min能跳180个,如果他的体重是60kg,每次跳起的高度约5cm,则小明跳绳做功的功率约是 W。
21.(2025·广东茂名·二模)如图所示,荡秋千的人由B点向A点下落的过程中,将 能转化为 能。若无外人推动,此人荡秋千的高度会越来越低,他的机械能总量 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
22.(2025·山东枣庄·三模)嫦娥五号返回器用类似“打水漂”的方式着陆地球,如图所示为其着陆轨迹简化图,AB段返回器离地球越来越远,它的重力势能 ;BC段返回器的机械能 ;CD段返回器的机械能 。(以上三空均选填“变大”“不变”或“变小”)
23.(2025·河北唐山·三模)如图所示为蹦极运动的简化示意图,弹性绳一端系在运动员双脚上,另一端固定在跳台O点,运动员由静止开始下落。A点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置,B点时运动员受到的弹力等于重力,C点是运动员所能到达的最低点。从O点到A点,运动员的机械能 (选填“增大”“减小”或“不变”);运动员在 (选填“A”“B”或“C”)点时的动能最大。(整个过程中忽略空气阻力,弹性绳自重不计)
24.(2025·四川广安·三模)跳伞是一项极具挑战的运动,现在越来越受到人们的喜爱。在某次跳伞训练过程中,一质量为的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下,其下落速度与时间的关系如图所示,整个下落过程用时,前下落了,后匀速下落直至落地。求:取
(1)后内运动员下落的高度;
(2)整个下落过程中重力所做的功。
25.(2025·甘肃平凉·二模)如图是我国自主设计建造的首艘大洋钻探船“梦想”号,承载着海洋强国的梦想,2025年将驶入南海开展钻探实验任务。它是目前世界上唯一一艘具备11000m超深水钻探能力的钻探船,其满载时排水量为42600t,吃水深度约为(海水的密度取,g取。)
(1)“梦想”号满载时受到的浮力是多少?
(2)海面下9m处,船底受到海水的压强是多少?船底的面积上受到海水的压力是多少?
(3)“梦想”号试航时,在内匀速直线航行了600m,受到的阻力为,则其动力推进系统的输出功率是多少kW?
26.(2025·黑龙江大庆·三模)如图所示为我国自主研发的首款四座氢内燃机飞机验证机,这架飞机翼展为13.5m,机身长度为8.2m,最大起飞质量可达1260kg。该飞机达到最大起飞质量时,在1km的高空水平匀速巡航15min飞行45km,这一过程中,前置螺旋桨提供的牵引力为1.4×103N。在上述过程中,求:(g取10N/kg)
(1)该飞机在1km高空水平匀速巡航的速度为多少?
(2)该飞机巡航过程中前置螺旋桨的牵引力所做的功和牵引力的功率分别为多少?
(3)若该飞机达到最大起飞质量从1km高空安全降落至地面,则重力所做的功为多少?(不考虑飞机质量的变化)
27.(2025·安徽滁州·三模)年后开春是给小麦喷施农药的关键期,许多大型种植户采用无人喷施如图甲所示。某型号无人机的质量为30kg,上方托着一个质量为50kg的农药桶。在从装药到田间喷施的过程中,无人机在水平方向上的飞行速度保持5m/s不变,其爬升高度h随水平飞行距离s的变化图像如图乙所示。求:
(1)无人机上升过程中克服重力所做的功;
(2)在水平飞行距离达到100m的过程中,无人机飞行时克服重力做功的功率。
28.(2025·安徽·一模)如图所示是运载集装箱时的简化图。现将质量为的集装箱由A点匀速提升至B点,用时10s,再水平向左移动10秒到C点,其中AB=6m,BC=10m,g=10N/kg。通过计算求:
(1)从A到B过程中拉力做的功;
(2)从A到C过程中,拉力做功的功率。
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