第十一章 功和机械能（高效培优·重难点训练）物理新教材人教版八年级下册

第十一章 功和机械能 【题型1 力是否做功的判断】 1 【题型2 功的简单计算】 2 【题型3 功的估算】 3 【题型4 功和功率的大小比较】 4 【题型5 功率的计算】 4 【题型6 功率的推导式P＝Fv】 5 【题型7 功率的比值计算】 6 【题型8 功率的估测】 6 【题型9 功、功率的图像问题】 7 【题型10 功率的测量实验】 8 【题型11 探究影响物体动能大小的因素】 9 【题型12 探究影响物体重力势能大小的因素】 9 【题型13 弹性势能的影响因素】 11 【题型14 机械能的概念】 12 【题型15 动能和重力势能的相互转化】 13 【题型16 动能和弹性势能的相互转化】 15 【题型17 机械能的守恒】 16 【题型1 力是否做功的判断】 1．如图所示的情境中，关于力对物体做功的叙述，不正确的是（　　） A．图甲中，举重运动员举着杠铃不动，运动员对杠铃没做功 B．图乙中，人推汽车但没有推动，人的推力对汽车做功了 C．图丙中，起重机吊着重物上升，钢绳竖直向上的拉力对重物做功了 D．图丁中，足球在水平地面上滚动，足球受到的重力对足球没做功 【答案】B 【解答】解：A．举重运动员举着杠铃不动，没有在支持力的方向上移动距离，运动员的支持力没有做功，故A不符合题意； B．人推汽车但没有推动，人给汽车一个力的作用，但没有在力的方向上移动距离，人对汽车没有做功，故B符合题意； C．起重机吊着重物上升，钢绳给重物一个向上的拉力，重物向上移动了距离，钢绳的拉力对重物做了功，故C不符合题意； D．足球的重力竖直向下，足球在水平地面上滚动，没有向下运动，重力对足球没有做功，故D不符合题意。 故选：B。 2．人用水平推力推着购物车在水平地面上匀速前进，关于力对物体是否做功，下列判断中正确的是（　　） A．重力对购物车做了功 B．地面对购物车的支持力对购物车做了功 C．购物车对人的推力对购物车做了功 D．人对购物车的推力对车做了功 【答案】D 【解答】解：A、由题知，购物车在水平地面上运动，在重力的方向上（竖直向下）购物车没有移动距离，所以重力不做功，故A错误； B、购物车在水平地面上运动，在支持力的方向上（竖直向上）购物车没有移动距离，所以支持力不做功，故B错误； C、购物车对人的推力的施力物体是购物车，购物车没有对自己做功的本领，故C错误； D、人用水平推力推着购物车在水平地面上匀速前进，购物车在水平推力的方向上移动了距离，所以推力对购物车做了功，故D正确。 故选：D。 3．6月5日是世界环境日，同学们进行大扫除，大威端着一盆水在水平地面上匀速行走，他不小心将水盆撞到站在门口的小明身上，水洒了出来。请回答： （1）大威在水平地面行走过程中对这盆水 　不做功　 （选填“做功”或“不做功”）； （2）水会洒向 　小明　 （选填“大威”或“小明”），原因是 　碰撞时盆静止而水由于惯性继续向前运动　 。 【答案】（1）不做功。 （2）小明；碰撞时盆静止而水由于惯性继续向前运动。 【解答】解：（1）大威在水平地面行走过程中对这盆水不做功，因为力的方向向上，距离方向向前，水在力的方向上没有移动距离。 （2）他不小心将水盆撞到站在门口的小明身上，水洒了出来。水会洒向小明，因为碰撞时盆静止而水由于惯性继续向前运动。 故答案为：（1）不做功。 （2）小明；碰撞时盆静止而水由于惯性继续向前运动。 【题型2 功的简单计算】 4．如图所示，长方体木块在大小不变的拉力F作用下，在水平面上做匀速直线运动，能正确反映拉力F所做的功与时间对应关系的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解答】解： 物体在拉力F作用下，在水平面上做匀速直线运动速，则在时间t内拉力做功：W＝Fs＝Fvt； 可见，力所做的功与时间成正比；而只有B选项能说明力所做的功与时间成正比。 故选：B。 5．如图所示，某次比赛中，运动员推着冰壶从A点运动6m到达B点时轻轻松手，随后冰壶沿冰道运动30m停在O点。若运动员对冰壶的水平推力为9N，冰壶运动中受到水平方向的阻力，大小恒定为1.5N。从A点到O点冰壶沿直线运动，此过程中（　　） A．推力对冰壶做功为270J B．推力对冰壶做功为324J C．冰壶克服阻力做功为54J D．冰壶克服阻力做功为45J 【答案】C 【解答】解：由题知，冰壶在AB段才受推力的作用，运动员的推力对冰壶做的功为：W＝Fs＝9N×6.0m＝54J； 从A点到O点冰壶沿直线运动，此过程中冰壶克服阻力做功为：W'＝fs'＝1.5N×（6.0m+24.0m+6.0m）＝54J。 故选：C。 6．质量为50kg的雪橇上装载了350kg的货物，一匹马拉着雪橇沿着平直的路面匀速前进，将货物运到了3000m外的货场。如果雪橇行进中受到的摩擦力是600N，则货物重力所做的功是 　0　 J，马的水平拉力所做功是 　1.8×106 J。 【答案】0；1.8×106。 【解答】解：由题意可知在货物的重力方向上没有移动距离，所以重力没有总功，即重力做功为0。 马拉着货物匀速前进，处于平衡状态，在水平方向上，马的拉力大小等于货物受到摩擦力的大小，则马的拉力为F＝f＝600N； 将货物运到了s＝3000m外的货场，则马在水平方向上做的功为W＝Fs＝600N×3000m＝1.8×106J。 故答案为：0；1.8×106。 7．如图甲所示，水平地面上的一物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物体速度v与时间t的关系如图乙所示。第4秒末时，物体受到的摩擦力是 　4　 N；6～9秒内，推力F做功是 　24　 J。 【答案】4；24。 【解答】解：（1）由图乙的v﹣t图像可知，物体在0～3s速度为0，处于静止状态，根据力与运动的关系可知，此时物体受到的摩擦力与推力是一对平衡力，物体与水平地面的摩擦力是静摩擦力，由图乙的F﹣t图像可知，在0～3s时，物体受到的摩擦力f＝F1＝2N； 3～6s物体速度不断增加，即物体处于加速状态，根据力与运动的关系可知，此时物体受到的摩擦力小于推力，物体与水平地面的摩擦力是滑动摩擦力，由图乙的F﹣t图像可知，在3～6s时，物体受到的摩擦力f2＜F2＝6N； 6～9s物体速度保持不变，v＝2m/s，处于匀速直线运动状态，根据力与运动的关系可知，此时物体受到的摩擦力等于推力，物体与水平地面的摩擦力是滑动摩擦力，由图乙的F﹣t图像可知，在6～9s时，物体受到的摩擦力f3＝F3＝4N； 根据影响滑动摩擦力的大小可知，3～6s和6～9s时，物体对水平地面的压力大小、与水平地面接触面的粗糙程度均不变所以物体在3～6s时受到地面的摩擦力与以物体在6～9s时受到地面的摩擦力相等，即f2＝f3＝4N，所以第4秒末时，物体受到的摩擦力f2＝4N； （2）物体在6～9s时运动的路程s＝vt＝2m/s×3s＝6m， 6～9s推力所做的功W＝Fs＝4N×6m＝24J。 故答案为：4；24。 8．如图甲所示，是一款无人智能四轮配送车，某次配送过程0～8min的速度与时间图像如图乙所示，配送车在第5min时刚好到达0～8min行驶总路程的中点。已知配送车匀速行驶过程所受阻力为车总重的0.1倍。配送车总重为2×103N，单个轮子与地面的接触面积为1×10﹣2m2。求： （1）配送车的总质量是多少？ （2）配送车对水平地面的压强是多少？ （3）5～8min匀速行驶过程中配送车牵引力所做的功是多少？ 【解答】解：（1）已知配送车总重为2×103N，由G＝mg得，配送车的总质量为：； （2）配送车对水平地面的压力F＝G＝2×103N； 已知配送车单个轮子与地面的接触面积为1×10﹣2m2，则地面的受力面积为S＝4×1×10﹣2m2＝4×10﹣2m2； 配送车对水平地面的压强为； （3）配送车匀速行驶过程所受阻力为车总重的0.1倍，则配送车匀速行驶过程所受阻力f＝0.1G＝0.1×2×103N＝200N； 因为配送车匀速行驶，所以受到的牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，即F牵＝f＝200N； 由图乙可知，5～8min匀速行驶过程中配送车的速度为10m/s，则5～8min匀速行驶过程中配送车行驶的路程为s＝vt＝10m/s×3×60s＝1800m； 5～8min配送车牵引力所做的功。 答：（1）配送车的总质量是200kg； （2）配送车对水平地面的压强是5×104Pa； （3）5～8min匀速行驶过程中配送车牵引力所做的功是3.6×105J。 9．随着我国经济的不断增长，国防力量也在加强，我国第一艘航空母舰“辽宁号”已于2012年交付使用。请根据该航母的主要参数值完成以下计算：（取ρ海水＝1.0×103kg/m3、g＝10N/kg） 满载吃水深度 10.0m 正常航行速度 54km/h 满载时排水量 7×104t 正常航行速度行驶时，发动机功率 5×106kW 飞行甲板长度 300m 舰宽 70m （1）该航母满载时所受浮力是多大？ （2）该航母以正常航行速度从基地抵达任务海域耗时10h，这期间发动机做功多少？ 【解答】解：（1）已知航母满载时排水量m＝7×104t＝7×107kg，则航母满载时排开水的总重力：G＝mg＝7×107kg×10N/kg＝7×108N， 由阿基米德原理可知，航母受到的浮力为：F浮＝G＝7×108N； （2）已知航母航行的时间t＝10h＝10×3600s＝36000s，航母正常航行速度行驶时，发动机功率P＝5×106kW＝5×109W，则这期间发动机做功W＝Pt＝5×109W×36000s＝1.8×1014J。 答：（1）航母满载时所受浮力为7×108N； （2）这期间发动机所做的功为1.8×1014J。 【题型3 功的估算】 10．2024年2月27日，“空中的士”首飞成功，深圳至珠海仅需20分钟。如图所示，“空中的士”的起飞重量2000千克，可载5人，巡航速度可达200km/h，核心模组100%国产化。根据相关信息得出的结论正确的是（　　） A．本次深圳至珠海航行距离约为400km B．“空中的士”能起飞是因为它受到了空气的浮力 C．“空中的士”加速升空时受到的升力等于重力 D．满载时上升100m对所有乘客做功约为3×105J 【答案】D 【解答】解：A、已知，“空中的士”的巡航速度v＝200km/h，深圳至珠海所需时间t＝20minh，所以深圳至珠海的距离s＝vt＝200km/hh≈66.7km，故A错误； B、“空中的士”能起飞是因为高速旋转的机翼对空气有向下的推力，根据物体间力的作用是相互的，因此“空中的士”受到空气向上的推力，故而“空中的士”能起飞，故B错误； C、“空中的士”加速升空时，受力不平衡，升力大于重力，故C错误； D、成年人的重力约为600N，上升的高度h＝100m，所以满载时上升100m对所有乘客做功W＝Gh＝5×600N×100m＝3×105J，故D正确。 故选：D。 11．青少年在安静思考问题时，心脏推动血液流动的功率约为1.5W，则你在考试的90min内，心脏做功约为 　8100　 J，用这些功可以让一个质量为50kg的物体匀速升高 　16.5　 m。 【答案】8100；16.5 【解答】解：（1）时间t＝90min＝5400s；根据功率公式P，变形后得：W＝Pt＝1.5W×5400s＝8100J； （2）对物体的拉力F＝G＝mg＝50kg×9.8N/kg＝490N；根据功的公式W＝Fs变形后可得：物体升高高度为s16.5m； 故答案为：8100；16.5。 【题型4 功和功率的大小比较】 12．两个班的物理课代表甲同学和乙同学，将相同的物理作业本从一楼搬到三楼，他们所用时间分别为40s和30s。关于两同学对作业本做功的情况，下列说法中正确的是（　　） A．甲同学做功较多 B．乙同学做功较多 C．甲同学做功的功率较大 D．乙同学做功的功率较大 【答案】D 【解答】解：由 W＝Gh可知：因作业本重力相同，且从一楼到三楼的高度相同，则 W甲＝W乙，故A、B错误； 由 可知：因 W甲＝W乙，且 t甲＝40s，t乙＝30s，t甲＞t乙，则 P甲＜P乙，故C错误、D正确。 故选：D。 13．为方便旅客搬运行李，机场配备了行李手推车（如图所示）。某次旅行中，小阳和小明在水平方向上用相同大小的力分别推着手推车前进了相同的距离，用时分别为t1、t2，且t1＞t2。则（　　） A．小阳对手推车做的功多 B．两人对手推车做的功相同 C．小阳对手推车做功的功率大 D．两人对手推车做功的功率相同 【答案】B 【解答】解：由题知，小阳和小明在用的推力F相等，手推车在推力的方向上前进的距离相同， 根据W＝Fs可知，两人对手推车做的功相同， 小阳所用的时间t1大于小明所用的时间t2， 根据P可知，小明对手推车做功的功率大。综上分析可知，选项ACD错误，B正确。 故选：B。 14．用测力计沿水平方向两次拉着同一物体在同一水平面上运动，两次运动的s﹣t图象如图所示，其对应的测力计示数分别为F1和F2，功率分别为P1和P2，则F1　＝　 F2，P1　＞　 P2（填“＞”“＜”“＝”）。 【答案】＝；＞ 【解答】解：由图象知， 前后两次物体通过的路程与时间都成正比，也就是物体都做匀速直线运动，所以两次的拉力都等于摩擦力，摩擦力不变，拉力不变。因此F1＝F2； 由图象知，在相同时间内，①经过的路程大，所以①的速度大于②的速度，根据公式PFv知，拉力相同，P1＞P2。 故答案为：＝；＞。 【题型5 功率的计算】 15．如图1所示，在8N的水平拉力F作用下木板A在水平地面上水平向右运动的过程中，v﹣t图像如图2所示，物体B相对于地面静止，此时弹簧测力计的读数为3N，则（　　） A．物体B受到的摩擦力是静摩擦力，大小是3N B．A受到地面的摩擦力大小为5N，方向是水平向左 C．若将拉力F增大到10N，地面对A物体的摩擦力为7N D．拉力对木板A做功的功率为20W 【答案】B 【解答】解：A、由图2可知A在水平面上直线运动的速度保持4m/s不变，故A水平向右做匀速直线运动，则B相对于A水平向左做匀速直线运动，故B受到的摩擦力为滑动摩擦力； 此时B在水平方向上受到的弹簧测力计向左的拉力和A对B向右的摩擦力作用，处于平衡状态， 根据力的平衡条件可知，B受到的摩擦力：fB＝F示＝3N，故A错误； B、A在水平方向上受到向右的拉力、B对A向左的摩擦力作用和地面对A的摩擦力作用，处于平衡状态， 已知F＝8N，B对A向左的摩擦力与A对B向右的摩擦力是一对相互作用力，大小相等，故fA＝fB＝3N， 根据力的平衡条件可得：f地+fA＝F，即： 地面对A的摩擦力：f地＝F﹣fA＝8N﹣3N＝5N，方向水平向左，B正确； C、当拉力增大时，由于地面和A的接触面的粗糙程度、A对地面的压力不变，所以地面对A物体的摩擦力不变，仍为5N，故C错误； D、拉力对木板A做功的功率：PFv＝8N×4m/s＝32W，故D错误。 故选：B。 16．如图所示，A、B两个长方体物块叠放在水平桌面上，用F＝20N的水平向右的推力作用在B物块上，使A、B一起向右做匀速直线运动，经过3s，两物块一起移动了60cm。下列分析正确的是（　　） A．B对A的摩擦力大小是20N，方向向右 B．A对B的摩擦力大小是20N，方向向右 C．地面对物块B的摩擦力大小是40N，方向向左 D．推力F的功率为4W 【答案】D 【解答】解：AB、由题知，A、B一起向右做匀速直线运动，此时A、B之间没有位置变化，即处于相对静止，故A、B间没有摩擦力的作用，即A、B的摩擦力大小为0N，故AB错误； C、将A、B看作一个整体，在水平方向上，地面对物块B的摩擦力与水平向右的推力平衡， 根据力的平衡条件可知，地面对物块B的摩擦力的大小等于推力的大小，即为20N，方向向左，故C错误； D、推力F的功率：P4W。 故选：D。 17．如图是某无人机投送快递的情景。该无人机先用5s的时间将1kg的快递沿竖直方向匀速提升到20m高处，再用5s的时间使快递沿水平方向匀速移动30m送到七楼的窗口。则在竖直提升过程中无人机对快递做功的功率为 　40　 W；在水平运动过程中，无人机对快递做功为 　0　 J。（不计空气阻力，g取10N/kg） 【答案】40；0 【解答】解：在竖直提升过程中无人机对快递做的功： W＝Gh＝mgh＝1kg×10N/kg×20m＝200J， 无人机对快递做功的功率：P40W； 无人机对快递的力竖直向上，在水平运动过程中，快递没有在竖直向上的方向上移动距离， 在水平运动过程中，无人机对快递不做功，即做功为0J。 故答案为：40；0。 18．某国产氢燃料电池车总质量为5×103kg，静止时与水平地面接触总面积为0.04m2。在某次测试中沿水平面匀速直线行驶时受到的阻力是1000N，在60s内行驶了900m的路程。求该车：（g取10N/kg） （1）本次测试行驶的平均速度。 （2）该车静止在水平地面时，对地面的压强。 （3）本次测试牵引力做功的功率。 【解答】解：（1）本次测试行驶的平均速度：v15m/s； （2）车总重力：G＝mg＝5×103kg×10N/kg＝5×104N， 对地面的压强：p1.25×106Pa； （3）车匀速运动，牵引力和阻力是平衡力，牵引力F＝f＝1000N， 牵引力做功：W＝Fs＝1000N×900m＝9×105J， 本次测试牵引力做功的功率：P1.5×104W。 答：（1）本次测试行驶的平均速度是15m/s； （2）该车静止在水平地面时，对地面的压强是1.25×106Pa； （3）本次测试牵引力做功的功率1.5×104W。 19．“绿水青山就是金山银山”，水环境质量是生态文明建设的重要内容。如图是一艘保洁船正在作业情景。若此时保洁船和垃圾的总质量为3000kg，吃水深度为0.7m，该船以1500N的牵引力在湖上匀速行驶6km用时20min。（水的密度为1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求： （1）保洁船底部受到水的压强为多少？ （2）保洁船静止在湖面上时，排开水的体积为多少？ （3）保洁船匀速行驶时牵引力做功的功率为多少？ 【解答】解：（1）保洁船底部受到水的压强为： p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.7m＝7×103Pa； （2）保洁船静止在湖面上时处于漂浮状态，保洁船受到的浮力为： F浮＝G＝mg＝3000kg×10N/kg＝30000N， 则保洁船排开水的体积为：V排3m3； （3）保洁船匀速行驶时牵引力做功的功率为：P7500W。 答：（1）保洁船底部受到水的压强为7×103Pa； （2）保洁船静止在湖面上时，排开水的体积为3m3； （3）保洁船匀速行驶时牵引力做功的功率为7500W。 【题型6 功率的推导式P＝Fv】 20．一拖拉机以相同的功率在甲、乙两块地上耕作，在甲地上匀速前进800米用2分钟，在乙地上匀速前进600米用1.5分钟，则此拖拉机在甲、乙两地耕作时受到的阻力之比为（　　） A．3：4 B．4：3 C．1：1 D．2：3 【答案】C 【解答】解：拖拉机两次耕作时的速度分别为： v甲m/s， v乙m/s， 由PFv可得，牵引力F，且拖拉机两次耕作时的功率相同， 由于拖拉机做匀速直线运动，处于平衡状态，由二力平衡条件得：f＝F， 则阻力之比：。 故选：C。 21．某汽车发动机输出功率为30kW，恰能以15m/s的速度在水平路面匀速行驶4.5km，其间发动机共做功　9×106 J，汽车行驶时受到的阻力为　2000　 N．当汽车上坡时，只能保持36km/h的速度匀速行驶时，此时汽车发动机的牵引力为　3000　 N。 【答案】9×106；2000；3000 【解答】解： 汽车功率P＝30kW＝3×104W，速度v1＝15m/s，v2＝36km/h＝10m/s； 根据v可知行驶的时间：t300s， 汽车发动机做功：W＝Pt＝3×104W×300s＝9×106J， 根据PFv可知汽车的牵引力：F12000N， 汽车做匀速运动，处于平衡状态， 阻力等于牵引力，则阻力f＝F1＝2000N， 根据P＝Fv可知当汽车以36km/h的速度匀速上坡时，汽车的牵引力：F23000N。 故答案为：9×106；2000；3000。 22．如图所示，2024年5月8日我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰“福建舰”完成首次海试，航空母舰在某段海域以54km/h的速度匀速直线航行，此过程发动机的输出功率为1.5×108W。，g取10N/kg）求： （1）在水下5m深处，舰体受到海水的压强； （2）一架质量为18t的舰载机静止在水平甲板上，与水平甲板总接触面积为0.5m2，该舰载机对水平甲板的压强； （3）航空母舰以54km/h的速度匀速直线航行时受到的牵引力。 【解答】解：（1）在水下5m深处，舰体受到海水的压强为： p＝ρ海水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×5m＝5×104Pa； （2）因为甲板水平，所以该舰载机对水平甲板的压力：， 该舰载机对水平甲板的压强：； （3）航空母舰的速度 v＝54km/h＝15m/s，根据 可得，航空母舰受到的牵引力： 。 答：（1）在水下5m深处，舰体受到海水的压强为5×104Pa； （2）该舰载机对水平甲板的压强为3.6×105Pa； （3）航空母舰以54km/h的速度匀速直线航行时受到的牵引力1×107N。 【题型7 功率的比值计算】 23．甲、乙两同学在进行爬杆比赛，都爬上高度相同的杆顶，甲用了9s，乙用了10s，甲、乙两人的体重之比是5：6，则甲、乙两人的爬杆功率之比是（　　） A．3：4 B．4：3 C．25：27 D．27：25 【答案】C 【解答】解： 设甲乙爬上的高度为h， 甲同学做功W甲＝G甲h 乙同学做功W乙＝G乙h 甲做功的功率为P甲 乙同学的功率为P乙 所以功率之比为 。 故选：C。 24．老旧小区没装电梯的情况下，李师傅送水时会选择将水扛上楼，第一次李师傅用2min将一桶水从一楼送到四楼，第二次用5min将同样的一桶水从一楼送到六楼，两次送水过程中李师傅对水桶做的功分别为W1、W2，对水桶做功的功率分别为P1、P2，则W1：W2＝　3：5　 ，P1：P2＝　3：2　 。 【答案】3：5；3：2。 【解答】解：从一楼到四楼，上升的楼层数为3层；从一楼到六楼，上升的楼层数为5层。 设每层楼的高度为h，则第一次送水上升的高度h1＝3h，第二次送水上升的高度h2＝5h。 根据W＝Gh可得，第一次送水做功：W1＝Gh1＝G×3h＝3Gh， 第二次送水做功：W2＝Gh2＝G×5h＝5Gh， 则李师傅对水桶做的功之比：； 已知第一次送水时间t1＝2min＝120s，第二次送水时间t2＝5min＝300s，则t1：t2＝2：5， 则李师傅对水桶做功的功率之比：。 故答案为：3：5；3：2。 【题型8 功率的估测】 25．某同学听到上课铃响了，他一口气从一楼跑到三楼，所用时间为15s。那么他上楼过程中，克服自己重力做功的功率最接近下面哪个值（　　） A．2W B．20W C．200W D．2000W 【答案】C 【解答】解：一名中学生受到的重力大约为500N，一层楼房的高度大约为3m，从一楼跑到三楼，走了两层楼的楼梯，因此这名同学上升的高度约为6m，克服重力做的功约为W＝Gh＝500N×6m＝3000J 克服自己重力做功的功率约为 故C符合题意，ABD不符合题意。 故选：C。 26．在成外初二年级的体育趣味比赛中，进行了“1分钟跳绳”比赛，体重为500N的小明同学跳了160次，每次跳起高度约为9cm，1分钟内平均做功功率约为　120　 W；同班的小强同学跳了120次，同学小丽认为：测试中，成绩好的小明做功一定多，她的观点是　错误　 。（填“正常”、“错误”） 【答案】120；错误 【解答】解： （1）小明同学跳一次做功：W＝Gh＝500N×0.09m＝45J。 小明1min跳绳160次，则1min内小明做功：W总＝160×45J＝7200J， 1分钟内平均做功功率：P120W。 （2）跳绳时，相同时间内做功多少与重力大小、跳起高度、次数有关；而本题中只知道跳绳次数的关系，两人的重力和跳起的高度的关系都不明确，无法判断小明做功是否更多。 故答案为：120；错误。 【题型9 功、功率的图像问题】 27．用弹簧测力计将沉在水底的实心物块匀速直线提升至下表面离水面2cm处，如图甲所示，物块被提升的速度恒定为0.02m/s。物块提升过程中，弹簧测力计示数F与物块上升高度h的关系如图乙所示。（g取10N/kg，水的密度是1.0×103kg/m3）则（　　） A．物块浸没在水中受到的浮力为10N B．物块下表面受到水的最大压强为8.0×102Pa C．物块的密度为5.0×103kg/m3 D．物体离开水面后，弹簧测力计对物块做功的功率为0.2W 【答案】B 【解答】解：由图乙可知，物体在上升的高度在0～7cm时处于浸没状态，在7cm时上表面刚露出水面，在8cm时下表面脱离水面，至10cm时下表面距水面的高度为2cm，此时物体不受浮力作用，此时物体的重力与所受的拉力相等，即物体的重力：G＝18N， A、图乙可知，物体在上升的高度在0～7cm时处于浸没状态，物块浸没在水中受到的浮力：F浮＝G﹣F拉＝18N﹣10N＝8N；故A错误； B、由图乙可知，物体下表面从水底到完全离开水面时共上升了8cm，可得物块下表面受到水的最大压强：p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣2m＝8.0×102Pa，故B正确； C、物体的体积：V＝V排8×10﹣4m3， 物体的密度：ρ物2.25×103kg/m3，故C错误； D、物体离开水面后，弹簧测力计对物块做功的功率为P＝Fv＝18N×0.02m/s＝0.36W，故D错误。 故选：B。 28．质量为45kg的某同学在跳绳时重心高度随时间变化的关系如图所示。根据图象可估算出该同学在1分钟内克服重力做功的平均功率为 　135　 W。 【答案】135 【解答】解：该同学的重力为：G＝mg＝45kg×10N/kg＝450N； 从图可知，跳一次所用时间为t1s， 则1min内所跳的次数n180； 起跳的最大高度h＝0.1m，则克服重力做功为：W＝G×nh＝450N×180×0.1m＝8100J； 1min内克服重力做功的平均功率为：P135W。 故答案为：135。 29．如图﹣1所示，放在水平地面上的物体受到方向不变的水平拉力F的作用，F的大小与时间t的关系如图﹣2所示，物体运动速度v与时间t的关系如图﹣3所示。0～2s内物体受到的摩擦力为 　1　 N；4～6s内拉力F的功率 　0.8　 W。 【答案】1；0.8。 【解答】解：由图丙可知0～2s内物体保持静止，由图可知此时的拉力大小为1N，由二力平衡条件可知，此时物体受到的摩擦力f＝F1＝1N； 由丙可知，在4～6s内物体做匀速直线运动，速度大小为0.4m/s，此时拉力和摩擦力平衡， 由图知，此时拉力为2N，物体运动的距离为：s＝vt＝0.4m/s×（6s﹣4s）＝0.8m， 拉力F做的功为：W＝F2s＝2N×0.8m＝1.6J， 功率为：P0.8W。 故答案为：1；0.8。 【题型10 功率的测量实验】 30．班里组织一次比赛活动，从一楼登上三楼，比比谁的功率最大。为此，需要测量一些物理量，下列物理量中必须测量的量是（　　） ①三楼地面到一楼地面的高度 ②从一楼到达三楼所用的时间 ③每个同学的质量或体重 ④一楼到三楼楼梯的长度。 A．①② B．①④ C．①②③ D．②③ 【答案】D 【解答】解：登楼是克服自身重力在竖直方向上做功，功率的计算公式为P， ∵每位同学上楼的高度相同， ∴不需要测量楼高，需要测量的物理量是：每个同学的质量或体重，从一楼到达三楼所用的时间。 故选：D。 31．小明家买了一桶水，小明的爸爸要将这桶水从一楼搬到他家所住的三楼，小明想用所学的物理知识测量他爸爸搬水的过程中对这桶水所做功的功率。 （1）小明设计的实验步骤如下，其中不必要的是 　B　 （填字母）。 A.测出这桶水的重力； B.测出两层楼的楼梯总长度； C.测出两层楼的竖直高度； D.测出上楼所用的时间； E.算出他爸爸搬运这桶水的功率。 （2）小明在测量中所需要的器材有：弹簧测力计（量程足够大）、　皮尺（或卷尺）　 和 　秒表（或手表、钟表）　 。 （3）小明设计了一个记录数据的表格，请你帮小明完成表格第一行中还未填好的内容。 　这桶水的重力G/N　 两层楼的高度h/m 爸爸上楼的时间t/s 爸爸搬运这桶水的功率P/W 150 6.4 32 （4）结合表中的数据，计算出小明爸爸搬运这桶水的功率 　30　 W。 【答案】（1）B（2）皮尺（或卷尺）停表（或手表、钟表）（3）这桶水的重力G/N（4）30 【解答】解：（1）对这桶水所做功的功率： P，（h为在竖直方向上升的高度，即测出两层楼的竖直高度）， A，测出这桶水的重力， C．测出两层楼的竖直高度 D．测出上楼所用的时间 E．算出他爸爸搬运这桶水的功率， 以上选项都是必要的， 测出两层楼的楼梯总长度没有必要， 故选B； （2）由（1）知，除用弹簧测力计测这桶水的重力外，还要测量h和上到二楼所用的时间t，故小明在测量中所需要的器材除弹簧测力计（量程足够大）外，故还用到：皮尺（或卷尺），秒表（或手表、钟表）； （3）根据（1），完成表格第一行中还应用：这桶水的重力G/N 这桶水的重力G/N 两层楼的高度h/m 爸爸上楼的时间t/s 爸爸搬运这桶水 的功率P/W （4）小明爸爸搬运这桶水的功率 P30W。 故答案为：（1）B；（2）皮尺（或卷尺），秒表（或手表、钟表）；（3）这桶水的重力G/N；（4）30。 32．小华想利用所学的物理知识估测自己跳绳时克服重力的平均功率（不计绳重）。 A．用体重计测量自己的质量m B．测自己平均每次跳起的高度h（人的重心上升的高度） C．用秒表记录跳n次所用的　时间t　 （填物理量与其对应字母） D．数据处理： （1）自己所受的重力G＝　mg　 。 （2）每次克服重力所做的功W＝Gh＝　mgh　 。 （3）平均功率P＝　　 。 【答案】时间t；（1）mg；（2）mgh；（3）。 【解答】解：实验中，除了测人的质量和起跳高度外，还应用秒表记录跳一定次数时所用的时间t； （1）根据重力公式，自己所受的重力G＝mg； （2）每次克服重力所做的功W＝Gh＝mgh； （3）跳1次所用的时间为，平均功率P。 故答案为：时间t；（1）mg；（2）mgh；（3）。 【题型11 探究影响物体动能大小的因素】 33．用如图所示的装置探究“物体动能的大小与什么因素有关”，下列说法正确的是（　　） A．实验中探究的是木块的动能 B．实验中木块被撞得越远，说明钢球对木块做的功越多，钢球的动能就越大 C．研究动能大小与速度的关系时，应该让钢球从斜面的相同高度处由静止滚下 D．实验时若木块与水平面间无摩擦，仍然可以得出实验结论 【答案】B 【解答】解： A、该实验研究的主体是钢球，实验中探究的是钢球的动能，故A错误； B、该实验中钢球动能的大小是通过木块被撞距离的远近来反映的，木块被撞得越远，说明钢球对木块做的功越多，钢球的动能就越大，这里采用了转换法，故B正确； C、当研究动能的大小与速度关系时，根据控制变量法，应该让钢球从斜面的不同高度处由静止滚下，使钢球达到水平面时的速度不同，故C错误； D、实验时若木块与水平面间无摩擦，根据牛顿第一定律可知，钢球和木块将一直运动下去，没有运动距离的远近之分，就不能达到通过比较距离来比较动能的目的，则不能得出实验结论，故D错误。 故选：B。 34．为了研究物体动能与质量的关系，应让不同质量的小球从斜面 　相同　 高度由静止滚下，观察比较木块被撞后移动的距离。对比图甲、乙，可以得出结论：速度相同的物体，质量 　越大　 ，动能就越大。由此，可以解释汽车 　超载　 （选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因。 【答案】相同；越大；超载。 【解答】解：为了研究物体动能与质量的关系，根据控制变量法可知，应控制小球的速度相同，即让不同质量的小球从斜面相同高度由静止滚下； 由图甲、乙可知，小球速度相同，质量不同，质量越大，推动木块移动的距离越远，故可得出结论：速度相同的物体，质量越大，动能就越大，由此，可以解释汽车超载行驶时危险性大的原因。 故答案为：相同；越大；超载。 35．炎炎夏日，小嘉和父母来到水上乐园体验大型滑梯，如图1所示。 （1）在小嘉从滑梯顶端加速下滑的过程中，下列说法正确的是（ 　A　 ） A.重力势能转化为动能 B.重力势能增加 C.动能转化为重力势能 D.动能保持不变 （2）小嘉发现，胖瘦不同的两个人从同一个滑梯上滑下后，在水中滑行的距离不同，于是他猜想：物体的动能与物体的质量有关。为了验证以上猜想，他设计了如图2中甲、乙、丙所示的实验，用质量分别为m和2m的小球分别从同一个斜面上由静止释放撞击水平面上的木块。 ①在实验中可以通过观察 　木块移动的距离　 来比较小球的动能大小； ②要验证猜想，应选用图2中的 　乙、丙　 图，选择的理由是 　研究物体的动能与物体的质量有关，要控制速度相同，故小球要从同一高度自由滑下，只改变质量大小　 。 【答案】（1）A；研究物体的动能与物体的质量有关，要控制速度相同，故小球要从同一高度自由滑下，只改变质量大小；（2）木块移动的距离；乙、丙；研究物体的动能与物体的质量有关，要控制速度相同，故小球要从同一高度自由滑下，只改变质量大小。 【解答】解：（1）在小嘉从滑梯顶端加速下滑的过程中，速度变大，质量不变，动能变大，因高度变小，故重力势能变小，重力势能转化为动能，故选：A； （2）小嘉发现，胖瘦不同的两个人从同一个滑梯上滑下后，在水中滑行的距离不同，于是他猜想：物体的动能与物体的质量有关。为了验证以上猜想，他设计了如图2中甲、乙、丙所示的实验，用质量分别为m和2m的小球分别从同一个斜面上由静止释放撞击水平面上的木块。 ①由转换法，在实验中可以通过观察 木块移动的距离来比较小球的动能大小； ②要验证猜想，即研究物体的动能与物体的质量有关，要控制速度相同，故小球要从同一高度自由滑下，只改变质量大小，应选用图2中的 乙、丙图。 故答案为：（1）A；研究物体的动能与物体的质量有关，要控制速度相同，故小球要从同一高度自由滑下，只改变质量大小；（2）木块移动的距离；乙、丙；研究物体的动能与物体的质量有关，要控制速度相同，故小球要从同一高度自由滑下，只改变质量大小。 36．利用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度θ的位置，然后都由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，将与静止在水平面上的木块C发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止。图中的摆长L都相同，θ1＜θ2，球A、B的质量mA＜mB。 （1）如图甲、乙所示，同时释放A、B、观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置。这明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球的 　质量　 无关。进一步观察发现，B球能将木块C推得更远，由此可得出结论：　在速度一定时，物体的质量越大，动能越大　 。 （2）如图乙、丙所示，图乙中小球B到达竖直位置时的速度 　小于　 （选填“大于”“小于”或”等于”）图丙中小球B到达竖直位置时的速度。图丙中木块C滑行得更远些，由此可得出结论 　在物体质量一定时，速度越大，动能越大　 。 （3）由实验可知，物体的动能跟 　质量　 和 　速度　 有关。 【答案】（1）质量；在速度一定时，物体的质量越大，动能越大；（2）小于；在物体质量一定时，速度越大，动能越大；（3）质量；速度。 【解答】解：（1）甲、乙两图中，小球的质量不同，由题意知，摆角相同，小球同时到达竖直位置，说明小球的速度大小与小球的质量无关； mA＜mB，两球的速度相同，B球能将木块C撞得更远，说明B球的动能更大，因此可得：在速度一定时，物体的质量越大，动能越大； （2）乙、丙两图，小球的质量相同，θ1＜θ2，所以丙图小球的速度更大；图丙中木块C滑行得更远些，说明在物体质量一定时，速度越大，动能越大； （3）由（1）（2）可知，物体的动能跟质量和速度有关。 故答案为：（1）质量；在速度一定时，物体的质量越大，动能越大；（2）小于；在物体质量一定时，速度越大，动能越大；（3）质量；速度。 37．小明为研究动能大小与哪些因素有关，设计了如图实验，让小球静止从斜面上滚下后与固定在右端的弹簧碰撞，斜面底端和水平面平滑相接，请结合实验回答下列问题： （1）实验中通过　弹簧被压缩的程度　 反映小球动能的大小；实验中让同一小球从斜面上不同高度滚下，当高度　越大　 （选填“越大”或“越小”）时，观察到弹簧被压缩得越短，说明小球动能大小与速度有关。 （2）为了研究动能大小是否和物体质量有关，应该让不同质量的小球从斜面上相同的高度滚下，这样做的目的是　使小球达到水平时速度相同　 。 （3）实验中小明发现小球压缩弹簧后被弹簧弹回到斜面上，为了研究小球被弹回到斜面上的高度与哪些因素有关，小明分别将玻璃板、木板和毛巾铺在接触面（含斜面和平面）上，进行实验，而保证小球质量和高度　相同　 （选填“相同”或“不同”），发现当小球在玻璃表面滚动时被弹回的高度最大，在毛巾表面滚动时被弹回的高度最小，因此小明认为小球被弹回的高度与接触面粗糙程度有关。 （4）小明在（3）实验所得结论基础上进行推理，接触面越光滑小球被弹回的越高，如果接触面光滑到没有摩擦，那么小球将　D　 A．沿着斜面匀速直线运动 B．不能上升到初始高度，最终静止在平面上 C．上升到初始高度后静止 　　D．能上升到初始高度，并在斜面和弹簧之间往复运动 （5）小明在（4）中用到一种科学方法，下面哪个定律或原理的得出用到了同一种方法　C　 A．阿基米德原理 B．杠杆原理 C．牛顿第一定律。 【答案】（1）弹簧被压缩的程度；越大；（2）使小球达到水平时速度相同；（3）相同；（4）D；（5）C。 【解答】解：（1）小球压缩弹簧，对弹簧做功，做功的多少反映了小球动能的多少，弹簧被压缩的程度越大，说明小球的动能越大。所以，可以通过弹簧被压缩的程度来反映小球动能的多少；实验中让同一小球从斜面上不同高度滚下，当高度越小时，小球达到水平面上的速度越小，弹簧被压缩得越短，说明小球动能大小与速度有关； （2）要研究动能大小与质量的关系，由控制变量法的应用可知：就要控制速度不变，让质量变化；速度是通过起始点的高度来控制的，所以要控制两球从同一高度滚下； （3）斜面实验中，小球从同一斜面的同一高度滚下，可以让小球到达水平面上时保持相同的初速度； （4）接触面越光滑小球被弹回的越高，由此推理，如果接触面光滑到没有摩擦，只有动能和势能相互转化，机械能保持不变，那么小球将能上升到初始高度，并在斜面和弹簧之间往复运动； （5）牛顿第一定律：水平面越光滑，对小车的阻力越小，小车运动得越远，小车的速度减小得越慢；由此推理，当水平面绝对光滑时，运动的小车受到的阻力为0，即小车在水平方向上不受力的作用时，小车将匀速直线运动下去；牛顿第一定律也是在实验和科学推理相结合的基础上得出的。 故答案为：（1）弹簧被压缩的程度；越大；（2）使小球达到水平时速度相同；（3）相同；（4）D；（5）C。 【题型12 探究影响物体重力势能大小的因素】 38．已知物体重力势能大小与物体质量和所处高度有关，同学们在探究“物体的重力势能大小与物体质量和所处高度的关系”实验时，所用器材有：若干个质量不同的重物、透明的沙箱、小桌、沙子等，实验装置如图所示，把小桌放在透明的沙箱中，让重物从高处落下，撞击小桌，观察桌腿陷入沙子的深度。 （1）实验中的探究的是 　重物　 （选填“重物”、“小桌”或“沙子”）的重力势能；桌腿陷入沙子的深度越大，研究对象具有的重力势能越 　大　 。 （2）将质量相同的重物从不同高度A、B、C三处由静止释放，且hA＜hB＜hC，这是要探究物体重力势能大小与物体 　高度　 的关系。实验时，观察到桌腿陷入沙子的深度分别为hA′、hB′、hC′，且hA′＜hB′＜hC′，由此可得出结论 　物体的质量相同时，所在高度越高，重力势能越大　 。 （3）实验结束后，各组同学在交流中发现有的小组观察到的hA′、hB′、hC′差别不大，难以得出结论，造成这一现象的原因可能是：　高度差别不明显　 。 （4）同学们在讨论重力势能与生活、生产的联系时，提出下列几种现象或应用，其中与本实验结论有关的是 　A　 。 A．禁止高空抛物 B．货车设定最大承载质量 C．不同车型设定不同的最高行驶速度 D.飞机机翼的上表面弯曲，下表面比较平 【答案】（1）重物；大；（2）高度；物体的质量相同时，所在高度越高，重力势能越大；（3）高度差别不明显；（4）A。 【解答】解：（1）让重物从高处落下，探究重力势能的大小与哪些因素有关实验中，探究的是重物的重力势能； 实验中通过比较桌腿进入沙子的深浅来比较重力势能的大小的，桌腿进入沙堆越深说明物体做的功越多，它原来具有的重力势能越大，运用了转换法； （2）将质量相同的重物从不同高度A、B、C三处由静止释放，且hA＜hB＜hC，此时质量不变，高度改变，故研究重力势能与高度的关系，且hA′＜hB′＜hC′，可以得出：物体的质量相同时，所在高度越高，重力势能越大； （3）实验结束后，发现有的小组观察到的hA′、hB′、hC′差别不大，可能是hA、hB、hc高度差不明显或者物体质量太小，故重力势能差别不大； （4）A、禁止高空抛物，体现高度越高，重力势能越大，故A符合要求； B、货车设定最大承载质量，体现动能与质量的关系，不符合题意； C、不同车型设定不同的最高行驶速度，体现动能与速度的关系，不符合题意； D、飞机机翼的上表面弯曲，下表面比较平，是流体压强与流速的关系，不符合题意； 故选：A。 故答案为：（1）重物；大；（2）高度；物体的质量相同时，所在高度越高，重力势能越大；（3）高度差别不明显；（4）A。 39．以下三幅图片涉及本学期三个实验，按要求回答问题： （1）如图一，保持两边钩码质量相等，将卡片扭转一个角度后释放，观察卡片的运动状态，这样做是为了探究两个平衡的力是否作用在 　同一直线上　 。 （2）如图二，经过实验探究，可以得出的结论是：浸在液体中的物体所受浮力大小等于 　物体排开液体所受的重力　 。（请用文字表述） （3）如图三，由 　甲、丙　 两图可得，物体重力势能大小与物体质量有关。（m1＝m2＜m3） 【答案】（1）同一直线上；（2）物体排开液体所受的重力；（3）甲、丙。 【解答】解：（1）将小卡片扭转一个角度后，使得两个拉力不在同一直线上，释放，观察纸片的运动状态，这样操作的目的是为了探究两个平衡的力是否作用在同一直线上； （2）由图可知：A图测物体的重力，B图测空桶的重力，C图是物体浸没在液体中时的测力计的拉力，D图测出排出的水和空桶的总重力，若F1﹣F3＝F4﹣F2，可以得出的结论是：浸在液体中的物体所受浮力大小等于物体排开液体所受的重力； （3）比较甲、丙两图，物体下落高度相同，m1的质量小于m3的质量，发现丙图中木桩陷入深度更大，由此可得出结论：当下落高度一定时，物体的质量越大，物体的重力势能越大，即重力势能的大小与质量有关。 故答案为：（1）同一直线上；（2）物体排开液体所受的重力；（3）甲、丙。 【题型13 弹性势能的影响因素】 40．如图所示，运动员在射箭比赛时总是要把弓拉得很弯，其主要目的是（　　） A．增大箭的弹性势能 B．增大箭的动能 C．增大弓的弹性势能 D．使箭沿直线运动 【答案】C 【解答】解：因为弹性形变程度越大，弹性势能就越大，运动员在射箭比赛时总是要把弓拉得很弯，就是让弓的弹性形变程度越大，获得更大的弹性势能，故C正确； 题中只是说把弓拉得很弯，没说将弓释放，所以不会转化成箭的动能，故B错误； 箭没有发生弹性形变，所以箭没有弹性势能，故A错误； 由于重力作用箭也不会沿直线运动，故D错误。 故选：C。 41．如图所示是小球刚接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程，这个过程中弹簧的弹性势能的变化情况是　变大　 ，要探究小球下落压缩弹簧时弹簧的最大压缩量与小球的质量的关系，需分别让质量不同的小球从　同一高度　 自由下落，压缩同一弹簧，并分别测出压缩量通过比较，从而得出结论。 【答案】变大；同一高度。 【解答】解：小球刚接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，弹簧的形变程度变大，所以弹簧的弹性势能变大； 要探究弹簧的最大压缩量与小球的质量的关系，应该采用控制变量法进行实验，使用质量不同的小球，控制它们从同一高度自由下落压缩同一弹簧，分别测出弹簧的最大压缩量进行比较。若最大压缩量不同，则说明最大压缩量与小球的质量有关，并得出最大压缩量与小球的质量的关系。 故答案为：变大；同一高度。 【题型14 机械能的概念】 42．晓明乘坐电梯回家，他查阅资料知道，电梯先加速上升一小段，再匀速上升一段时间，然后再减速停到对应的楼层。在此过程中（　　） A．晓明的动能一直在增加 B．晓明的动能保持不变 C．晓明的机械能保持不变 D．晓明的重力势能一直在增加 【答案】D 【解答】解：晓明乘坐电梯先加速上升过程中，小明的质量不变，速度变大，动能变大，高度增大，重力势能变大，而机械能等于动能和势能之和，故机械能变大，再匀速上升一段时间，速度不变，动能不变，高度变大，重力势能变大，机械能变大，减速停到对应的楼层。速度减小，动能减小，高度增加，重力势能增加，机械能增加，故D正确，ABC错误。 故选：D。 43．如图所示，从A点沿水平桌面自由滚落的小球运动轨迹如虚线所示，C、F两处等高，D为球与水平地面的接触点。关于小球下列说法正确的是（　　） A．在C点的机械能等于在F点的机械能 B．在C点的动能大于在F点的动能 C．从C点到F点的过程中，机械能不变 D．在E点的动能为零 【答案】B 【解答】解：ABC、C点运动到F点的过程，由于有空气阻力，物体与地面发生碰撞，由上升的高度E点低于B点可知，机械能有损失，小球在C点的机械能大于在F点的机械能；由图知C、F两处等高，小球的重力势能相同，因此小球在C点动能大于F点的动能，故AC错误，B正确； D、小球在E点时，在水平方向上速度不为零，所以其动能不为零，故D错误。 故选：B。 44．如图所示，在模拟“蹦极”的实验中，将一根橡皮筋一端系一个小球，另一端固定在A点，B点是橡皮筋不系小球自然下垂时所在的位置，C点是小球从A点静止释放后所能达到的最低点，不考虑空气阻力。关于小球从A点运动到C点的过程，下列说法正确的是（　　） A．小球从A点下落到B点的过程中，机械能不变 B．小球从A点下落到B点的过程中，受到重力和弹力的作用 C．小球从B点下落到C点的过程中，速度一直减小 D．小球从A点下落到B点的过程中，动能转化为重力势能 【答案】A 【解答】解：AD、不考虑空气阻力，小球从A点下落到B点的过程中，质量不变，速度变大，则动能变大，高度降低，则重力势能减小，重力势能转化为动能，此阶段机械能守恒，故A正确，D错误； B、小球从A点下落到B点的过程中，橡皮筋没有发生弹性形变，小球只受到重力作用，故B错误； C、小球从B点下落到C点的过程中，橡皮筋弹力逐渐变大，弹力小于重力时，小球做加速运动，直到BC之间某一点时，重力等于弹力，过了这一点，弹力大于重力，小球做减速运动，所以小球从B点下落到C点的过程中，小球先加速后减速，故C错误。 故选：A。 45．跳远是一项传统的体育运动项目，在跳远比赛中，运动员加速助跑、起跳、落地的几个阶段如图所示。下列说法正确的是（　　） A．助跑是为了增大惯性，提高跳远成绩 B．加速助跑阶段，机械能增加 C．最高点处动能为零，重力势能最大 D．起跳后到落地前过程中，没有力对运动员做功 【答案】B 【解答】解：A、惯性大小取决于物体的质量，跳远时助跑只是速度变化了，惯性不变，故A错误； B、助跑过程中，运动员质量不变，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B正确； C、运动员在最高点时，有速度，即有动能，动能不为0，此时处于最高点，重力势能最大，故C错误； D、运动员落地的过程中，受到重力，且运动员向下运动，所以此时重力对运动员做了功，故D错误。 故选：B。 46．祝融号火星车发现火星含水矿物，揭示火星“富水”历史。中国天问三号计划2028年发射，将率先实现火星采样返回。如图所示，当探测器沿椭圆轨道绕火星运动时，若不受大气阻力，只发生动能和势能的相互转化，则当探测器由近火点向远火点运动时，其速度不断减小，这一过程中，探测器的动能 　减小　 ，机械能 　不变　 。（均填“增大”“减小”或“不变”） 【答案】减小；不变。 【解答】解：测器由近火点向远火点运动时，不受大气阻力，只发生动能和势能的相互转化，探测器相对于火星的高度增加，重力势能增大，动能转化为重力势能，动能减小，若不受大气阻力，只发生动能和势能的相互转化，机械能守恒，保持不变。 故答案为：减小；不变。 47．如图，某同学将篮球掷向地面，经过甲位置后篮球碰到地面，接着向上反弹经过乙位置，忽略空气的作用。 （1）请在图乙位置画出篮球的受力示意图。 （2）篮球在甲位置时的机械能为15J，重力势能为7J，动能为　8　 J；篮球到达最高点后又会下落，说明力可以改变物体的　运动状态　 。 【答案】（1）；（2）8；运动状态。 【解答】解：（1）忽略空气的作用力，图中乙位置篮球只受重力，其方向竖直向下，作用点在重心，受力示意图如图所示： （2）篮球在甲位置时的机械能为15J，重力势能为7J，动能为15J﹣7J＝8J； 篮球到达最高点后又会下落，运动状态发生改变，是因为受到重力的作用，所以说明力可以改变物体的运动状态。 故答案为：（1）；（2）8；运动状态。 【题型15 动能和重力势能的相互转化】 48．2025年2月12日晚，“灵动之舞•璀璨夜空”无人机灯光秀在胶东文化广场举行。1500架无人机按照预设程序在空中变换出各种造型，编织成流动的光影画卷。关于此灯光秀中涉及的物理知识分析正确的是（　　） A．无人机外壳使用密度小的材料，能在保证强度时减轻质量，便于飞行操控 B．无人机在空中悬停，其重力与所受空气浮力大小相等 C．无人机竖直匀速上升时，动能转化为重力势能，机械能守恒 D．无人机加速上升时惯性增大 【答案】A 【解答】解：A．无人机外壳使用密度小的材料，密度小的材料在体积相同的情况下质量更小，所以能在保证强度时减轻质量，便于飞行操控，故A正确； B．无人机在空中悬停时，其重力与螺旋桨产生的升力大小相等，方向相反，使无人机处于平衡状态。对于无人机来说，空气浮力非常小，不足以支撑其重力，所以重力与空气浮力大小并不相等，故B错误； C．无人机竖直匀速上升时，质量不变，速度不变，所以动能不变，而高度增加，重力势能增加，动能没有转化为重力势能；无人机在上升过程中要克服空气阻力做功，需要消耗能量，所以机械能不守恒，故C错误； D．无人机加速上升时，质量不变，惯性不变，故D错误。 故选：A。 49．立定跳远是长沙市2023年体育中考项目之一，其动作分解如图所示。下列对某同学在立定跳远过程中的相关分析正确的是（　　） A．起跳时用力蹬地，是因为力是维持物体运动状态的原因 B．起跳后，该同学能继续向前运动是由于他受到惯性的作用 C．该同学腾跃到最高点时，若外力消失，他将保持静止 D．该同学下落过程中重力势能转化为动能 【答案】D 【解答】解：A、起跳时用力蹬地是因为力的作用是相互的，这样才能获得向前的动力，同时说明力是改变物体运动状态的原因，故A错误； B、起跳后，该同学能继续向前运动是由于他具有惯性，惯性是物体的一种性质，惯性不是力，不能说受到惯性作用，故B错误； C、运动员在跃到最高点时，在水平方向有运动速度，若所受的一切外力消失，他将在水平方向做匀速直线运，故C错误； D、该同学下落过程中，质量不变，高度变小，重力势能减小，速度变大，动能变大，是重力势能转化为动能，故D正确。 故选：D。 50．如图所示，用细线把一个小球悬挂起来，将小球拉到位置A，松开手后小球在A、B、C点之间来回摆动，最后静止在B点。小球从A点摆动到B点的过程中，动能 　变大　 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；机械能 　不守恒　 （选填“守恒”或“不守恒”）。小球在A点时，受到的重力和细线的拉力 　不是　 （选填“是”或“不是”）一对平衡力。 【答案】变大；不守恒；不是。 【解答】解：小球从A点摆动到B点的过程中，质量不变，速度变大，动能变大； 小球从A点摆动到B点的过程中，要克服空气阻力做功，机械能减小，故机械能不守恒； 小球在A时，小球的速度为零，此时小球受到拉力、重力的作用，这两个力不在同一条直线上，大小不等，受力不平衡。 故答案为：变大；不守恒；不是。 【题型16 动能和弹性势能的相互转化】 51．如图所示为人拉弓射箭的示意图，下列说法正确的是（　　） A．在弹性限度内，弓弦拉得越弯，弓弦的弹性势能越大 B．弓弦张紧时，放在弓弦上的箭具有弹性势能 C．箭离弦的过程中，弓弦的弹性势能转化为弓弦的重力势能 D．箭离弦后下落过程中，箭的动能转化为它的重力势能 【答案】A 【解答】解：A、弓的弹性势能与弓的形变有关，形变量越大，弹性势能越大，故弓拉得越弯，弓的弹性势能越大，故A正确； B、张紧了的弓具有弹性势能，弓上的箭没有弹性势能，故B错误；C、箭离弦时，弓的弹性势能转化为箭的动能，故C错误；D、箭在下落过程中，箭的高度变小，所以重力势能也变小，是重力势能转化为动能，故D错误。故选：A。 52．如图所示，运动员射箭时，用力将弓拉开，把箭射出去。在此过程中，把箭射出去的力是弓弦的　弹　 力。在放开箭的瞬间，弓的　弹性势　 能转化为箭的　动　 能。箭离弦后在空中向上飞行的过程中，箭机械能　减少　 （填“增加”、“减少”或“不变”）。 【答案】弹；弹性势；动；减少。 【解答】解：运动员射箭时，用力将弓拉开，弓发生弹性形变，松开弓弦，弓弦产生弹力，把箭射出去，所以把箭射出去的力是弓弦的弹力； 在放开箭的瞬间，弓的弹性形变程度变小，弹性势能变小，箭由静止变为运动，箭的动能增大，弓的弹性势能转化为箭的动能； 箭离弦后在空中向上飞行的过程中，克服空气阻力做功，会有一部分机械能转化为内能，所以箭的机械能减少。 故答案为：弹；弹性势；动；减少。 【题型17 机械能的守恒】 53．蹦床是一项传统的奥运比赛项目。如图所示，在一次比赛中，运动员从高处下落到蹦床上又被弹起。在这个过程中，下列说法正确的是（　　） A．运动员从高处下落到刚接触蹦床，重力势能增加 B．运动员从刚接触蹦床到下落到最低点，蹦床的弹性势能增加 C．运动员被蹦床弹起过程中机械能守恒 D．运动员被弹起离开蹦床后，弹性势能转化为动能 【答案】B 【解答】解：A．运动员从高处下落到刚接触蹦床的过程中，质量不变，高度降低，重力势能减小，故A错误； B．运动员从刚接触蹦床到下落到最低点的过程中，蹦床的形变程度逐渐增大，所以蹦床的弹性势能增加，故B正确； C．运动员被蹦床弹起过程中，蹦床的弹性势能转化为运动员的机械能，同时由于存在空气阻力等因素，会有一部分机械能转化为内能，机械能不守恒，故C错误； D．运动员被弹起离开蹦床后，不再与蹦床接触，此时蹦床没有弹性势能；运动员在上升过程中，速度减小，高度增加，动能转化为重力势能，而不是弹性势能转化为动能，故D错误。 故选：B。 54．“天问一号”火星探测器完成三个月的火星环绕，成功着陆火星，这是人类探测宇宙的又一伟大壮举。“祝融号”在进入火星大气层后先加速下落，当降落到一定高度后启动电推发动机，使“祝融号”到达火星约100m的高空时速度降为零，最后慢慢平缓降落到火星表面。下列说法错误的是（　　） A．“天问一号”火星探测器环绕火星的过程中机械能保持不变 B．“天问一号”着陆火星的过程中机械能减小 C．“天问一号”在环火星轨道运行中受平衡力作用 D．“祝融号”静止在火星表面时对火星表面的压力和受到火星表面的支持力是一对相互作用力 【答案】C 【解答】解：A．“天问一号”火星探测器环绕火星的过程中，没有阻力，机械能保持不变，故A正确； B．“天问一号”着陆火星的过程中，由于有阻力，最终速度减小，高度减小，动能和势能都减小，因而机械能减小，故B正确； C．“天问一号”在环火星轨道是圆形的，运动方向不断改变，运行中受非平衡力作用，故C错误； D．“祝融号”静止在火星表面时，对火星表面的压力和受到火星表面的支持力作用在不同物体上，大小相等，方向相反，作用在同一直线上，是一对相互作用力，故D正确。 故选：C。 55．将小球水平抛出，其部分运动轨迹如图甲所示，整个运动过程中小球的机械能 　不守恒　 （选填“守恒”或“不守恒”）；小球在运动过程中经过A、B两点，在这两点的动能和重力势能的关系如图乙所示，在A点的重力势能 　小于　 （选填“大于”“等于”或“小于”）在B点的重力势能；若A、B两点为图甲中“①、②、③”点中的某两点，则A点可能是其中的 　③　 （选填“①”“②”或“③”）点。 【答案】不守恒；小于；③。 【解答】解：由图可知，小球起跳的高度越来越低，所以机械能是逐渐减小的，机械能不守恒； 根据图乙可知，小球在B点时的机械能为：500J； 此时B的重力势能势能为：500J×70%＝350J，大于A点的重力势能，图中①、③的重力势能相等，②的位置高，重力势能大，是B， 小球在A点的机械能为：333.3J，小于B的机械能，必然在B点之后，因而A是③位置。 故答案为：不守恒；小于；③。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十一章 功和机械能 【题型1 力是否做功的判断】 1 【题型2 功的简单计算】 2 【题型3 功的估算】 3 【题型4 功和功率的大小比较】 4 【题型5 功率的计算】 4 【题型6 功率的推导式P＝Fv】 5 【题型7 功率的比值计算】 6 【题型8 功率的估测】 6 【题型9 功、功率的图像问题】 7 【题型10 功率的测量实验】 8 【题型11 探究影响物体动能大小的因素】 9 【题型12 探究影响物体重力势能大小的因素】 9 【题型13 弹性势能的影响因素】 11 【题型14 机械能的概念】 12 【题型15 动能和重力势能的相互转化】 13 【题型16 动能和弹性势能的相互转化】 15 【题型17 机械能的守恒】 16 【题型1 力是否做功的判断】 1．如图所示的情境中，关于力对物体做功的叙述，不正确的是（　　） A．图甲中，举重运动员举着杠铃不动，运动员对杠铃没做功 B．图乙中，人推汽车但没有推动，人的推力对汽车做功了 C．图丙中，起重机吊着重物上升，钢绳竖直向上的拉力对重物做功了 D．图丁中，足球在水平地面上滚动，足球受到的重力对足球没做功 2．人用水平推力推着购物车在水平地面上匀速前进，关于力对物体是否做功，下列判断中正确的是（　　） A．重力对购物车做了功 B．地面对购物车的支持力对购物车做了功 C．购物车对人的推力对购物车做了功 D．人对购物车的推力对车做了功 3．6月5日是世界环境日，同学们进行大扫除，大威端着一盆水在水平地面上匀速行走，他不小心将水盆撞到站在门口的小明身上，水洒了出来。请回答： （1）大威在水平地面行走过程中对这盆水 　 　 （选填“做功”或“不做功”）； （2）水会洒向 　 　 （选填“大威”或“小明”），原因是 　 　 。 【题型2 功的简单计算】 4．如图所示，长方体木块在大小不变的拉力F作用下，在水平面上做匀速直线运动，能正确反映拉力F所做的功与时间对应关系的是（　　） A． B． C． D． 5．如图所示，某次比赛中，运动员推着冰壶从A点运动6m到达B点时轻轻松手，随后冰壶沿冰道运动30m停在O点。若运动员对冰壶的水平推力为9N，冰壶运动中受到水平方向的阻力，大小恒定为1.5N。从A点到O点冰壶沿直线运动，此过程中（　　） A．推力对冰壶做功为270J B．推力对冰壶做功为324J C．冰壶克服阻力做功为54J D．冰壶克服阻力做功为45J 6．质量为50kg的雪橇上装载了350kg的货物，一匹马拉着雪橇沿着平直的路面匀速前进，将货物运到了3000m外的货场。如果雪橇行进中受到的摩擦力是600N，则货物重力所做的功是 　 　 J，马的水平拉力所做功是 　 　 J。 7．如图甲所示，水平地面上的一物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物体速度v与时间t的关系如图乙所示。第4秒末时，物体受到的摩擦力是 　 　 N；6～9秒内，推力F做功是 　 　 J。 8．如图甲所示，是一款无人智能四轮配送车，某次配送过程0～8min的速度与时间图像如图乙所示，配送车在第5min时刚好到达0～8min行驶总路程的中点。已知配送车匀速行驶过程所受阻力为车总重的0.1倍。配送车总重为2×103N，单个轮子与地面的接触面积为1×10﹣2m2。求： （1）配送车的总质量是多少？ （2）配送车对水平地面的压强是多少？ （3）5～8min匀速行驶过程中配送车牵引力所做的功是多少？ 9．随着我国经济的不断增长，国防力量也在加强，我国第一艘航空母舰“辽宁号”已于2012年交付使用。请根据该航母的主要参数值完成以下计算：（取ρ海水＝1.0×103kg/m3、g＝10N/kg） 满载吃水深度 10.0m 正常航行速度 54km/h 满载时排水量 7×104t 正常航行速度行驶时，发动机功率 5×106kW 飞行甲板长度 300m 舰宽 70m （1）该航母满载时所受浮力是多大？ （2）该航母以正常航行速度从基地抵达任务海域耗时10h，这期间发动机做功多少？ 【题型3 功的估算】 10．2024年2月27日，“空中的士”首飞成功，深圳至珠海仅需20分钟。如图所示，“空中的士”的起飞重量2000千克，可载5人，巡航速度可达200km/h，核心模组100%国产化。根据相关信息得出的结论正确的是（　　） A．本次深圳至珠海航行距离约为400km B．“空中的士”能起飞是因为它受到了空气的浮力 C．“空中的士”加速升空时受到的升力等于重力 D．满载时上升100m对所有乘客做功约为3×105J 11．青少年在安静思考问题时，心脏推动血液流动的功率约为1.5W，则你在考试的90min内，心脏做功约为 　 　 J，用这些功可以让一个质量为50kg的物体匀速升高 　 　 m。 【题型4 功和功率的大小比较】 12．两个班的物理课代表甲同学和乙同学，将相同的物理作业本从一楼搬到三楼，他们所用时间分别为40s和30s。关于两同学对作业本做功的情况，下列说法中正确的是（　　） A．甲同学做功较多 B．乙同学做功较多 C．甲同学做功的功率较大 D．乙同学做功的功率较大 13．为方便旅客搬运行李，机场配备了行李手推车（如图所示）。某次旅行中，小阳和小明在水平方向上用相同大小的力分别推着手推车前进了相同的距离，用时分别为t1、t2，且t1＞t2。则（　　） A．小阳对手推车做的功多 B．两人对手推车做的功相同 C．小阳对手推车做功的功率大 D．两人对手推车做功的功率相同 14．用测力计沿水平方向两次拉着同一物体在同一水平面上运动，两次运动的s﹣t图象如图所示，其对应的测力计示数分别为F1和F2，功率分别为P1和P2，则F1　 F2，P1　 P2（填“＞”“＜”“＝”）。 【题型5 功率的计算】 15．如图1所示，在8N的水平拉力F作用下木板A在水平地面上水平向右运动的过程中，v﹣t图像如图2所示，物体B相对于地面静止，此时弹簧测力计的读数为3N，则（　　） A．物体B受到的摩擦力是静摩擦力，大小是3N B．A受到地面的摩擦力大小为5N，方向是水平向左 C．若将拉力F增大到10N，地面对A物体的摩擦力为7N D．拉力对木板A做功的功率为20W 16．如图所示，A、B两个长方体物块叠放在水平桌面上，用F＝20N的水平向右的推力作用在B物块上，使A、B一起向右做匀速直线运动，经过3s，两物块一起移动了60cm。下列分析正确的是（　　） A．B对A的摩擦力大小是20N，方向向右 B．A对B的摩擦力大小是20N，方向向右 C．地面对物块B的摩擦力大小是40N，方向向左 D．推力F的功率为4W 17．如图是某无人机投送快递的情景。该无人机先用5s的时间将1kg的快递沿竖直方向匀速提升到20m高处，再用5s的时间使快递沿水平方向匀速移动30m送到七楼的窗口。则在竖直提升过程中无人机对快递做功的功率为 　 　 W；在水平运动过程中，无人机对快递做功为 　 　 J。（不计空气阻力，g取10N/kg） 18．某国产氢燃料电池车总质量为5×103kg，静止时与水平地面接触总面积为0.04m2。在某次测试中沿水平面匀速直线行驶时受到的阻力是1000N，在60s内行驶了900m的路程。求该车：（g取10N/kg） （1）本次测试行驶的平均速度。 （2）该车静止在水平地面时，对地面的压强。 （3）本次测试牵引力做功的功率。 19．“绿水青山就是金山银山”，水环境质量是生态文明建设的重要内容。如图是一艘保洁船正在作业情景。若此时保洁船和垃圾的总质量为3000kg，吃水深度为0.7m，该船以1500N的牵引力在湖上匀速行驶6km用时20min。（水的密度为1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求： （1）保洁船底部受到水的压强为多少？ （2）保洁船静止在湖面上时，排开水的体积为多少？ （3）保洁船匀速行驶时牵引力做功的功率为多少？ 【题型6 功率的推导式P＝Fv】 20．一拖拉机以相同的功率在甲、乙两块地上耕作，在甲地上匀速前进800米用2分钟，在乙地上匀速前进600米用1.5分钟，则此拖拉机在甲、乙两地耕作时受到的阻力之比为（　　） A．3：4 B．4：3 C．1：1 D．2：3 21．某汽车发动机输出功率为30kW，恰能以15m/s的速度在水平路面匀速行驶4.5km，其间发动机共做功　 　 J，汽车行驶时受到的阻力为　 　 N．当汽车上坡时，只能保持36km/h的速度匀速行驶时，此时汽车发动机的牵引力为　 　 N。 22．如图所示，2024年5月8日我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰“福建舰”完成首次海试，航空母舰在某段海域以54km/h的速度匀速直线航行，此过程发动机的输出功率为1.5×108W。，g取10N/kg）求： （1）在水下5m深处，舰体受到海水的压强； （2）一架质量为18t的舰载机静止在水平甲板上，与水平甲板总接触面积为0.5m2，该舰载机对水平甲板的压强； （3）航空母舰以54km/h的速度匀速直线航行时受到的牵引力。 【题型7 功率的比值计算】 23．甲、乙两同学在进行爬杆比赛，都爬上高度相同的杆顶，甲用了9s，乙用了10s，甲、乙两人的体重之比是5：6，则甲、乙两人的爬杆功率之比是（　　） A．3：4 B．4：3 C．25：27 D．27：25 24．老旧小区没装电梯的情况下，李师傅送水时会选择将水扛上楼，第一次李师傅用2min将一桶水从一楼送到四楼，第二次用5min将同样的一桶水从一楼送到六楼，两次送水过程中李师傅对水桶做的功分别为W1、W2，对水桶做功的功率分别为P1、P2，则W1：W2＝　 　 ，P1：P2＝　 　 。 【题型8 功率的估测】 25．某同学听到上课铃响了，他一口气从一楼跑到三楼，所用时间为15s。那么他上楼过程中，克服自己重力做功的功率最接近下面哪个值（　　） A．2W B．20W C．200W D．2000W 26．在成外初二年级的体育趣味比赛中，进行了“1分钟跳绳”比赛，体重为500N的小明同学跳了160次，每次跳起高度约为9cm，1分钟内平均做功功率约为　 　 W；同班的小强同学跳了120次，同学小丽认为：测试中，成绩好的小明做功一定多，她的观点是　 　 。（填“正常”、“错误”） 【题型9 功、功率的图像问题】 27．用弹簧测力计将沉在水底的实心物块匀速直线提升至下表面离水面2cm处，如图甲所示，物块被提升的速度恒定为0.02m/s。物块提升过程中，弹簧测力计示数F与物块上升高度h的关系如图乙所示。（g取10N/kg，水的密度是1.0×103kg/m3）则（　　） A．物块浸没在水中受到的浮力为10N B．物块下表面受到水的最大压强为8.0×102Pa C．物块的密度为5.0×103kg/m3 D．物体离开水面后，弹簧测力计对物块做功的功率为0.2W 28．质量为45kg的某同学在跳绳时重心高度随时间变化的关系如图所示。根据图象可估算出该同学在1分钟内克服重力做功的平均功率为 　 　 W。 29．如图﹣1所示，放在水平地面上的物体受到方向不变的水平拉力F的作用，F的大小与时间t的关系如图﹣2所示，物体运动速度v与时间t的关系如图﹣3所示。0～2s内物体受到的摩擦力为 　 　 N；4～6s内拉力F的功率 　 　 W。 【题型10 功率的测量实验】 30．班里组织一次比赛活动，从一楼登上三楼，比比谁的功率最大。为此，需要测量一些物理量，下列物理量中必须测量的量是（　　） ①三楼地面到一楼地面的高度 ②从一楼到达三楼所用的时间 ③每个同学的质量或体重 ④一楼到三楼楼梯的长度。 A．①② B．①④ C．①②③ D．②③ 31．小明家买了一桶水，小明的爸爸要将这桶水从一楼搬到他家所住的三楼，小明想用所学的物理知识测量他爸爸搬水的过程中对这桶水所做功的功率。 （1）小明设计的实验步骤如下，其中不必要的是 　 　 （填字母）。 A.测出这桶水的重力； B.测出两层楼的楼梯总长度； C.测出两层楼的竖直高度； D.测出上楼所用的时间； E.算出他爸爸搬运这桶水的功率。 （2）小明在测量中所需要的器材有：弹簧测力计（量程足够大）、　 　 和 　 　 。 （3）小明设计了一个记录数据的表格，请你帮小明完成表格第一行中还未填好的内容。 　 　 两层楼的高度h/m 爸爸上楼的时间t/s 爸爸搬运这桶水的功率P/W 150 6.4 32 （4）结合表中的数据，计算出小明爸爸搬运这桶水的功率 　 　 W。 32．小华想利用所学的物理知识估测自己跳绳时克服重力的平均功率（不计绳重）。 A．用体重计测量自己的质量m B．测自己平均每次跳起的高度h（人的重心上升的高度） C．用秒表记录跳n次所用的　 　 （填物理量与其对应字母） D．数据处理： （1）自己所受的重力G＝　 　 。 （2）每次克服重力所做的功W＝Gh＝　 　 。 （3）平均功率P＝　 　 。 【题型11 探究影响物体动能大小的因素】 33．用如图所示的装置探究“物体动能的大小与什么因素有关”，下列说法正确的是（　　） A．实验中探究的是木块的动能 B．实验中木块被撞得越远，说明钢球对木块做的功越多，钢球的动能就越大 C．研究动能大小与速度的关系时，应该让钢球从斜面的相同高度处由静止滚下 D．实验时若木块与水平面间无摩擦，仍然可以得出实验结论 34．为了研究物体动能与质量的关系，应让不同质量的小球从斜面 　 　 高度由静止滚下，观察比较木块被撞后移动的距离。对比图甲、乙，可以得出结论：速度相同的物体，质量 　 　 ，动能就越大。由此，可以解释汽车 　 　 （选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因。 35．炎炎夏日，小嘉和父母来到水上乐园体验大型滑梯，如图1所示。 （1）在小嘉从滑梯顶端加速下滑的过程中，下列说法正确的是（ 　 　 ） A.重力势能转化为动能 B.重力势能增加 C.动能转化为重力势能 D.动能保持不变 （2）小嘉发现，胖瘦不同的两个人从同一个滑梯上滑下后，在水中滑行的距离不同，于是他猜想：物体的动能与物体的质量有关。为了验证以上猜想，他设计了如图2中甲、乙、丙所示的实验，用质量分别为m和2m的小球分别从同一个斜面上由静止释放撞击水平面上的木块。 ①在实验中可以通过观察 　 　 来比较小球的动能大小； ②要验证猜想，应选用图2中的 　 　 图，选择的理由是 　 　 。 36．利用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度θ的位置，然后都由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，将与静止在水平面上的木块C发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止。图中的摆长L都相同，θ1＜θ2，球A、B的质量mA＜mB。 （1）如图甲、乙所示，同时释放A、B、观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置。这明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球的 　 　 无关。进一步观察发现，B球能将木块C推得更远，由此可得出结论：　 　 。 （2）如图乙、丙所示，图乙中小球B到达竖直位置时的速度 　 　 （选填“大于”“小于”或”等于”）图丙中小球B到达竖直位置时的速度。图丙中木块C滑行得更远些，由此可得出结论 　 　 。 （3）由实验可知，物体的动能跟 　 　 和 　 　 有关。 37．小明为研究动能大小与哪些因素有关，设计了如图实验，让小球静止从斜面上滚下后与固定在右端的弹簧碰撞，斜面底端和水平面平滑相接，请结合实验回答下列问题： （1）实验中通过　 　 反映小球动能的大小；实验中让同一小球从斜面上不同高度滚下，当高度　 （选填“越大”或“越小”）时，观察到弹簧被压缩得越短，说明小球动能大小与速度有关。 （2）为了研究动能大小是否和物体质量有关，应该让不同质量的小球从斜面上相同的高度滚下，这样做的目的是　 　 。 （3）实验中小明发现小球压缩弹簧后被弹簧弹回到斜面上，为了研究小球被弹回到斜面上的高度与哪些因素有关，小明分别将玻璃板、木板和毛巾铺在接触面（含斜面和平面）上，进行实验，而保证小球质量和高度　 　 （选填“相同”或“不同”），发现当小球在玻璃表面滚动时被弹回的高度最大，在毛巾表面滚动时被弹回的高度最小，因此小明认为小球被弹回的高度与接触面粗糙程度有关。 （4）小明在（3）实验所得结论基础上进行推理，接触面越光滑小球被弹回的越高，如果接触面光滑到没有摩擦，那么小球将　 　 A．沿着斜面匀速直线运动 B．不能上升到初始高度，最终静止在平面上 C．上升到初始高度后静止 　　D．能上升到初始高度，并在斜面和弹簧之间往复运动 （5）小明在（4）中用到一种科学方法，下面哪个定律或原理的得出用到了同一种方法　 　 A．阿基米德原理 B．杠杆原理 C．牛顿第一定律。 【题型12 探究影响物体重力势能大小的因素】 38．已知物体重力势能大小与物体质量和所处高度有关，同学们在探究“物体的重力势能大小与物体质量和所处高度的关系”实验时，所用器材有：若干个质量不同的重物、透明的沙箱、小桌、沙子等，实验装置如图所示，把小桌放在透明的沙箱中，让重物从高处落下，撞击小桌，观察桌腿陷入沙子的深度。 （1）实验中的探究的是 　 　 （选填“重物”、“小桌”或“沙子”）的重力势能；桌腿陷入沙子的深度越大，研究对象具有的重力势能越 　 　 。 （2）将质量相同的重物从不同高度A、B、C三处由静止释放，且hA＜hB＜hC，这是要探究物体重力势能大小与物体 　 　 的关系。实验时，观察到桌腿陷入沙子的深度分别为hA′、hB′、hC′，且hA′＜hB′＜hC′，由此可得出结论 　 　 。 （3）实验结束后，各组同学在交流中发现有的小组观察到的hA′、hB′、hC′差别不大，难以得出结论，造成这一现象的原因可能是：　 　 。 （4）同学们在讨论重力势能与生活、生产的联系时，提出下列几种现象或应用，其中与本实验结论有关的是 　 　 。 A．禁止高空抛物 B．货车设定最大承载质量 C．不同车型设定不同的最高行驶速度 D.飞机机翼的上表面弯曲，下表面比较平 39．以下三幅图片涉及本学期三个实验，按要求回答问题： （1）如图一，保持两边钩码质量相等，将卡片扭转一个角度后释放，观察卡片的运动状态，这样做是为了探究两个平衡的力是否作用在 　 　 。 （2）如图二，经过实验探究，可以得出的结论是：浸在液体中的物体所受浮力大小等于 　 　 。（请用文字表述） （3）如图三，由 　 　 两图可得，物体重力势能大小与物体质量有关。（m1＝m2＜m3） 【题型13 弹性势能的影响因素】 40．如图所示，运动员在射箭比赛时总是要把弓拉得很弯，其主要目的是（　　） A．增大箭的弹性势能 B．增大箭的动能 C．增大弓的弹性势能 D．使箭沿直线运动 41．如图所示是小球刚接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程，这个过程中弹簧的弹性势能的变化情况是　 　 ，要探究小球下落压缩弹簧时弹簧的最大压缩量与小球的质量的关系，需分别让质量不同的小球从　 　 自由下落，压缩同一弹簧，并分别测出压缩量通过比较，从而得出结论。 【题型14 机械能的概念】 42．晓明乘坐电梯回家，他查阅资料知道，电梯先加速上升一小段，再匀速上升一段时间，然后再减速停到对应的楼层。在此过程中（　　） A．晓明的动能一直在增加 B．晓明的动能保持不变 C．晓明的机械能保持不变 D．晓明的重力势能一直在增加 43．如图所示，从A点沿水平桌面自由滚落的小球运动轨迹如虚线所示，C、F两处等高，D为球与水平地面的接触点。关于小球下列说法正确的是（　　） A．在C点的机械能等于在F点的机械能 B．在C点的动能大于在F点的动能 C．从C点到F点的过程中，机械能不变 D．在E点的动能为零 44．如图所示，在模拟“蹦极”的实验中，将一根橡皮筋一端系一个小球，另一端固定在A点，B点是橡皮筋不系小球自然下垂时所在的位置，C点是小球从A点静止释放后所能达到的最低点，不考虑空气阻力。关于小球从A点运动到C点的过程，下列说法正确的是（　　） A．小球从A点下落到B点的过程中，机械能不变 B．小球从A点下落到B点的过程中，受到重力和弹力的作用 C．小球从B点下落到C点的过程中，速度一直减小 D．小球从A点下落到B点的过程中，动能转化为重力势能 45．跳远是一项传统的体育运动项目，在跳远比赛中，运动员加速助跑、起跳、落地的几个阶段如图所示。下列说法正确的是（　　） A．助跑是为了增大惯性，提高跳远成绩 B．加速助跑阶段，机械能增加 C．最高点处动能为零，重力势能最大 D．起跳后到落地前过程中，没有力对运动员做功 46．祝融号火星车发现火星含水矿物，揭示火星“富水”历史。中国天问三号计划2028年发射，将率先实现火星采样返回。如图所示，当探测器沿椭圆轨道绕火星运动时，若不受大气阻力，只发生动能和势能的相互转化，则当探测器由近火点向远火点运动时，其速度不断减小，这一过程中，探测器的动能 　 　 ，机械能 　 　 。（均填“增大”“减小”或“不变”） 47．如图，某同学将篮球掷向地面，经过甲位置后篮球碰到地面，接着向上反弹经过乙位置，忽略空气的作用。 （1）请在图乙位置画出篮球的受力示意图。 （2）篮球在甲位置时的机械能为15J，重力势能为7J，动能为　 　 J；篮球到达最高点后又会下落，说明力可以改变物体的　 　 。 【题型15 动能和重力势能的相互转化】 48．2025年2月12日晚，“灵动之舞•璀璨夜空”无人机灯光秀在胶东文化广场举行。1500架无人机按照预设程序在空中变换出各种造型，编织成流动的光影画卷。关于此灯光秀中涉及的物理知识分析正确的是（　　） A．无人机外壳使用密度小的材料，能在保证强度时减轻质量，便于飞行操控 B．无人机在空中悬停，其重力与所受空气浮力大小相等 C．无人机竖直匀速上升时，动能转化为重力势能，机械能守恒 D．无人机加速上升时惯性增大 49．立定跳远是长沙市2023年体育中考项目之一，其动作分解如图所示。下列对某同学在立定跳远过程中的相关分析正确的是（　　） A．起跳时用力蹬地，是因为力是维持物体运动状态的原因 B．起跳后，该同学能继续向前运动是由于他受到惯性的作用 C．该同学腾跃到最高点时，若外力消失，他将保持静止 D．该同学下落过程中重力势能转化为动能 50．如图所示，用细线把一个小球悬挂起来，将小球拉到位置A，松开手后小球在A、B、C点之间来回摆动，最后静止在B点。小球从A点摆动到B点的过程中，动能 　 　 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；机械能 　 　 （选填“守恒”或“不守恒”）。小球在A点时，受到的重力和细线的拉力 　 　 （选填“是”或“不是”）一对平衡力。 【题型16 动能和弹性势能的相互转化】 51．如图所示为人拉弓射箭的示意图，下列说法正确的是（　　） A．在弹性限度内，弓弦拉得越弯，弓弦的弹性势能越大 B．弓弦张紧时，放在弓弦上的箭具有弹性势能 C．箭离弦的过程中，弓弦的弹性势能转化为弓弦的重力势能 D．箭离弦后下落过程中，箭的动能转化为它的重力势能 52．如图所示，运动员射箭时，用力将弓拉开，把箭射出去。在此过程中，把箭射出去的力是弓弦的　 　 力。在放开箭的瞬间，弓的　 　 能转化为箭的　 　 能。箭离弦后在空中向上飞行的过程中，箭机械能　 　 （填“增加”、“减少”或“不变”）。 【题型17 机械能的守恒】 53．蹦床是一项传统的奥运比赛项目。如图所示，在一次比赛中，运动员从高处下落到蹦床上又被弹起。在这个过程中，下列说法正确的是（　　） A．运动员从高处下落到刚接触蹦床，重力势能增加 B．运动员从刚接触蹦床到下落到最低点，蹦床的弹性势能增加 C．运动员被蹦床弹起过程中机械能守恒 D．运动员被弹起离开蹦床后，弹性势能转化为动能 54．“天问一号”火星探测器完成三个月的火星环绕，成功着陆火星，这是人类探测宇宙的又一伟大壮举。“祝融号”在进入火星大气层后先加速下落，当降落到一定高度后启动电推发动机，使“祝融号”到达火星约100m的高空时速度降为零，最后慢慢平缓降落到火星表面。下列说法错误的是（　　） A．“天问一号”火星探测器环绕火星的过程中机械能保持不变 B．“天问一号”着陆火星的过程中机械能减小 C．“天问一号”在环火星轨道运行中受平衡力作用 D．“祝融号”静止在火星表面时对火星表面的压力和受到火星表面的支持力是一对相互作用力 55．将小球水平抛出，其部分运动轨迹如图甲所示，整个运动过程中小球的机械能 　 　 （选填“守恒”或“不守恒”）；小球在运动过程中经过A、B两点，在这两点的动能和重力势能的关系如图乙所示，在A点的重力势能 　 　 （选填“大于”“等于”或“小于”）在B点的重力势能；若A、B两点为图甲中“①、②、③”点中的某两点，则A点可能是其中的 　 　 （选填“①”“②”或“③”）点。 / 学科网（北京）股份有限公司 $