专题05 功和机械能（期末压轴题训练）八年级物理下学期新教材人教版

专题05 功和机械能 题型1 功的判断与基础计算 解题思路 1.明确做功的两个必要条件（缺一不可）： ①必须有力作用在物体上（力的施力物体和受力物体要明确） ②物体必须在这个力的方向上移动一段距离（距离和力要对应，不能是其他力的方向）。 2.熟记三种不做功的典型情况： ①有力无距离（劳而无功）：物体受到力，但保持静止，没有移动距离。 ②有距离无力（不劳无功）：物体靠惯性运动，没有受到力的作用。 ③力与运动方向垂直（垂直无功）：受力方向和物体运动方向相互垂直。 3. 功的计算：依据公式求解，其中为作用力，为物体在力的方向上移动的距离；重力做功可直接用计算，为初末位置的竖直高度差，与运动路径、速度无关。易错提醒：功的单位是焦耳（J），计算时需统一单位。 仅与竖直高度变化有关，与运动路径无关。 1．如图所示的四种情形中，人施加给物体的力是否做功，判断正确的是（　　） A.图甲中人用力搬石头但石头未被搬动，人对石头做了功 B.图乙中人推着货车在平直的道路上匀速行走，人对货车做了功 C.图丙中人提着滑板在平直的道路上匀速行走，人对滑板做了功 D.图丁中足球离开脚后继续在空中飞行的过程中，人对足球做了功 【答案】B 【详解】A.甲图中人用力搬石头但石头仍保持静止，人对石头施加了力，石头没有在力的方向上通过距离，所以人对石头没有做功，故A错误； B.乙图中人推着货车在平直的道路上匀速行走，人对货车施加了力的作用，货车在力的方向上通过距离，所以人对货车做了功，故B正确； C.丙图中人提着滑板在平直的路面上匀速行走，人对滑板施加了力的作用，但滑板没有在力的方向上通过距离，所以人对滑板不做功，故C错误； D.丁图中足球离开脚后由于惯性继续在空中飞行的过程中，足球不再受人的踢力，所以人对足球没有做功，故D错误。 故选B。 2．如图所示，一位重400 N的中学生向上提着一个重40 N的箱子沿教学大楼的楼梯从一楼匀速登上三楼，该过程中他向上提着箱子的力做功最接近的是（　　） A.24 J B.240 J C.2 400 J D.24 000 J 【答案】B 【详解】一层楼的高度大约是3 m，该学生登楼时向上提着箱子的力做的功约为，故选B。 3．小明用20N的水平推力推重为100N的箱子，箱子纹丝不动，这时小明对物体    （选填“有”或“没有”）做功，小明再用40N的水平推力推着箱子在10s内沿水平地面匀速前进10m，则小明做了         J的功，这个过程中重力对物体做功      J。 【答案】没有 400 0 【详解】小明用20N的水平推力推箱子，箱子纹丝不动，有力作用在箱子上，但是箱子没有在力的方向上移动距离，这时小明对物体没有做功；小明用40N的水平推力推着箱子在10s内沿水平地面匀速前进10m时，小明做的功，由题知，箱子在水平地面上运动，在重力的方向上没有移动距离，所以重力做功为0J； 4．如图所示，小明重500N，他用手托着一个5N的篮球乘坐厢式电梯，电梯匀速上升了10m。下列关于小明和厢式电梯做功的说法正确的是 （　　） A．小明托着篮球的力没有对篮球做功   B．厢式电梯对小明的支持力做功50J   C．小明托着篮球的力对篮球做功50J   D．厢式电梯对小明的支持力没有对小明做功 【答案】C 【详解】A.小明托着篮球跟电梯一起匀速上升了10m，托篮球的力方向是竖直向上的，满足力做功的条件，因此小明托着篮球的力对篮球是做功的，故A错误； B.厢式电梯对小明的支持力等于小明和篮球的总重，即 所以厢式电梯对小明的支持力做功为 故B错误； C.小明托着篮球的力对篮球做功为 故C正确； D.厢式电梯对小明的支持力方向是竖直向上的，并且使小明竖直向上上升了10m，满足力做功的条件，因此厢式电梯对小明的支持力对小明是做功的，D错误。 故选C。 题型02 功率的理解、比较与基础计算 解题思路 1.功率概念与大小比较 ①功率是表示物体做功快慢的物理量，做功多不一定功率大，做功快功率一定大。 ②做功时间相同时，做功越多，功率越大；做功多少相同时，所用时间越短，功率越大；做功和时间都不同时，利用公式计算后再比较。 2.功率的基础计算 ①定义式：，适用于所有做功过程； ②推导式： ，只适用于匀速直线运动。（速度需以为单位） 3.解题步骤 ① 审题确定已知物理量，统一单位； ② 物体做匀速直线运动，优先选用计算； ③ 非匀速运动，先用求出功，再用求功率； ④ 代入数据计算，写出结果及单位。 5．2023年5月23日12时30分许，我国13名科考队员成功登顶珠穆朗玛峰，巍巍珠峰再次见证历史！如图所示。在他们从山脚下到峰顶的过程中，体重(含装备)越大的队员一定（　　） A. 做功越多 B. 功率越大 C. 做功越快 D. 功率越小 【答案】A 【详解】队员的质量越大，则重力越大，当科考队员从山脚下到峰顶的过程中，上升的高度相同，体重越大的队员克服重力做功越多，由于不知道做功时间的长短，所以无法比较做功的快慢程度和功率的大小，故选A。 6．我国自主研制的智能拖拉机，可以实现无人驾驶并自动完成分配的各项任务，下列关于智能拖拉机工作时所做功和功率的说法正确的是（　　） A.智能拖拉机所做的功越多，其功率越大 B.智能拖拉机移动犁地的速度越快，其功率越大 C.智能拖拉机拉动犁的过程中，对犁没有做功 D.延长智能拖拉机的工作时间，可提高它的功率 【答案】B 【详解】A．影响功率的因素有做功的总量与做功所用的时间，做功越多，其功率不一定越大，故A错误； B．犁地时速度越快，说明拖拉机做功越快，即拖拉机的功率越大，故B正确； C．智能拖拉机在犁地的过程中，在拉力的方向上移动了距离，所以对犁做功了，故C错误； D．延长拖拉机的工作时间，只是增加了做功的总量，功与做功所用时间之比可能没有变，故D错误。 故选B。 7．在水平地面上有一长方体木箱，小林用水平推力F把木箱向前推动，如图甲所示。此过程中，推力F随时间t的变化情况如图乙所示，木箱前进的速度v的大小随时间t的变化情况如图丙所示，则内，推力对木箱所做的功为________J，内，推力对木箱所做功的功率为________W。 【答案】 0 200 【详解】由题图乙知，内，推力大小为100 N，由题图丙可知，内木箱处于静止状态，知，在内推力对木箱所做的功为0J；由题图丙知，木箱内做匀速直线运动，，木箱移动的距离 由题图乙知，在内木箱受到的推力，推力做功 推力对木箱所做功的功 8．如图为四旋翼无人机，质量为1.2kg，下方悬挂着一个质量为0.1kg的物体。在10s内无人机从地面竖直上升了20m。悬停10s后，然后接着斜向上飞行了30s，仪表盘上显示离地高度为36m．前10s无人机的平均速度为________m/s，前10s对物体做功________J，整个过程中，无人机克服物体重力做功的功率为________W。(g取10N/kg) 【答案】2　   20　  0.72 【详解】前10s无人机的速度 前10s对物体做功 整个过程中无人机克服物体重力做功的功率为 题型3 机械能变化判断与守恒分析 解题思路 1.动能、势能大小变化判断 ①动能由质量和速度共同决定。物体的质量越大，速度越大，动能越大。 ②重力势能由质量和高度共同决定。物体的质量越大、位置越高，重力势能减大。 ③弹性势能由弹性形变程度决定，物体的弹性形变越大，弹性势能越大。 2.根据动能与势能的增减变化判断能量转化方向：若动能增大、势能减小，则为势能转化为动能；若动能减小、势能增大，则为动能转化为势能。(同一过程中可能同时发生动能与重力势能、弹性势能之间的多种转化) 3.机械能守恒判断：若只有动能和势能相互转化（不计摩擦、空气阻力等额外损耗），则机械能的总量保持不变；若存在摩擦或阻力，部分机械能会转化为内能，机械能总量减小。 9．为了加快推进西部现代寒旱农业示范区建设，某地大规模推进使用无人机播种、施肥、喷洒农药等，助力高效农业发展.如图所示，当控制无人机在一定高度匀速前行并喷洒农药的过程中，无人机的动能________，重力势能________。（以上两空均选填“增大”、“不变”或“减小”） 【答案】减小         减小 【详解】当控制无人机在一定高度匀速前行并喷洒农药的过程中，无人机整体质量减少，高度不变，速度不变，所以无人机的动能减小，重力势能减小。 10．如图甲是北京冬奥会中运动员翻跃大跳台的情景。运动员不借助滑雪杖，只踩着雪板从高处滑行而下，通过起跳台起跳，完成各种空翻、转体等技术动作后落地。图乙中的虚线是比赛过程中运动员的轨迹，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A.从a点到b点的过程中，机械能守恒 B.从b点到c点的过程中，运动员的动能减少，重力势能增加 C.在c点时，运动员的动能为零 D.从c点到d点的过程中，运动员的机械能变小 【答案】B 【详解】A．从a点到b点的过程中，受到雪面的摩擦，一部分机械能转化为内能，机械能不守恒，故A错误； B．从b点到c点的过程中，运动员质量不变，速度减小，运动员的动能减少，高度增大，重力势能增加，故B正确； C．在c点时，运动员仍具有向前的速度，运动员的动能不为零，故C错误； D．从c点到d点的过程中，不计空气阻力，运动员只受到重力作用，运动员的机械能不变，故D错误。 故选B。 11．“跳跳杆”是一种运动器械，其主要结构如图甲所示。如图乙所示是某同学使用跳跳杆从最低位置弹跳到最高位置的过程：a为最低位置，b为弹簧处于原长的位置，c为弹跳到最高的位置。针对此过程，分析正确的是 （　　） 　　　　 A．在c状态时该同学速度为零，重力势能最大 B．b到c的过程中，弹簧的弹性势能转化为该同学的重力势能 C．在b状态时弹簧的弹性势能最大，该同学的动能最小 D．a到b的过程中，该同学的机械能不断增加，动能先增大后减小 【答案】AD 【详解】AB．a状态弹簧的形变量最大，向上的弹力大于向下的重力，该同学做加速运动；随着弹簧形变量的减小，弹力减小，当弹力等于重力时，该同学的速度达到最大，此时动能最大，弹力继续减小，直到减小到零（即b位置），当向上的弹力小于向下的重力时，该同学做减速运动，故a到b过程中，该同学先做加速运动，后做减速运动；b到c的过程中，该同学离开地面，弹簧没有形变，不产生弹力，该同学只受到与他的运动方向相反的重力的作用，做减速运动，在到达c时，速度减小到零，该同学的动能转化为重力势能，故A正确，B错误； C．b为弹簧处于原长的位置，此时弹性势能为零，速度也不是最小，所以动能不是最小，故C错误； D．a到b的过程中，弹簧的弹性势能转化为该同学的动能和重力势能，则该同学的机械能不断增加，a到b的过程中，该同学先做加速运动，后做减速运动，则动能先增大后减小，故D正确。 故选AD。 12．如图所示，小球以某速度从M点开始沿粗糙轨道MOP运动，经P点离开轨道，上升至最高点N，又下落经过Q点。N位于P、Q之间，O、P、Q处在同一水平高度。不计空气阻力，小球经过O点的动能______（选填“大于”、“小于”或“等于”）P点时动能，小球到达的最高点N重力势能________（选填“可能”或“不可能”）高于M点，小球经过N点时的机械能______（选填“大于”、“小于”或“等于”）经过Q点时的机械能. 【答案】大于    可能    等于 【详解】由于球以某速度从M点沿粗糙轨道开始运动，在轨道上运动过程中，要克服摩擦阻力做功，有部分机械能转化为其他形式的能，因此球到达P点的机械能一定小于在O点的机械能，O、P处在同一水平高度，球的重力势能相等，则球在O点的动能一定大于在P点动能；球在轨道上运动过程中，要克服摩擦阻力做功，有部分机械能转化为其他形式的能，球在N点的机械能一定小于在M点的机械能，但由于球在M、N点的动能大小不确定，因此球在M、N两点的重力势能大小也不确定，即N点重力势能有可能比M点重力势能大，则最高点N与M点对比，N点重力势能可能比M高，忽略空气阻力，球从N点到Q点机械能守恒，因此球在N点的机械能等于Q点的机械能。 13. 爱动脑的小明同学对昆明市火车站进站段铁路工程设计了甲、乙两种方案，你认为图中______的设计方案更为合理，请简要说明理由：___________________________________。 【答案】甲  图甲的设计方案火车进站时上坡，将动能转化为重力势能，便于刹车，出站时还可将储存的重力势能转化为动能，节省能源 【详解】图甲的设计方案火车进站时上坡，将动能转化为重力势能，便于刹车，出站时还可将储存的重力势能转化为动能，节省能源；图乙的设计方案火车进站时下坡，这一过程中有一部分重力势能转化为车的动能，会使车速提高，难以刹车，故图乙的设计方案不合理。 题型4　实验探究 14．如图所示为探究物体动能大小与哪些因素有关的实验装置。 (1)分析比较甲、乙两次实验，可得出结论：质量相同的物体，_________越大，动能越大；分析比较_________两次实验，可探究动能大小与质量的关系。 (2)若水平面绝对光滑，_________（选填“能”或“不能”）达到探究目的。 (3)如果“探究物体重力势能大小与哪些因素有关”，比较甲、乙两次实验，可探究出的结论是：质量相同的物体，_________越大，重力势能越大。 【答案】(1)速度      甲、丙    (2)不能    (3)高度 【详解】（1）分析比较甲、乙两次实验可知，钢球质量相同，从斜面上释放的高度越高，到达平面时的速度越大，将木块推动的距离越远，说明推动木块前钢球的动能越大，由此可得出的结论是：质量相同的物体，速度越大，动能越大；分析比较甲、丙两次实验可知，钢球质量不同，从斜面上释放的高度相同，到达平面时的速度相同，钢球将木块推动的距离不同，可以探究动能大小与质量的关系。 （2）若水平面绝对光滑，木块被推动后不会停下来，无法比较不同情况下木块移动的距离，不能反映钢球撞击木块前动能的大小，不能达到探究目的。 （3）如果“探究物体重力势能大小跟哪些因素有关”，比较甲、乙两次实验，质量相同的钢球释放的高度越高，推动木块移动的距离越远，说明原来释放位置越高的物体所具有的重力势能越大，可探究出的结论是：质量相同的物体，高度越大，重力势能越大。 15．实验小组的小亮在进行“探究重力势能大小与哪些因素有关”的实验时，提出如下猜想：①物体的重力势能可能与物体被举起的高度有关； ②物体的重力势能可能与物体质量的大小有关； ③物体的重力势能可能与物体运动的路径有关。 如图甲所示，是小亮将A、B两个质量不同的钢球从沙坑表面上方同一高度处由静止释放后陷入沙子中的实验场景。 (1)图甲实验现象可用来验证猜想______（选填“①”或“②”），由实验现象可得出结论：________________________________________________________________________。 (2)为了验证猜想③，小亮进行了图乙实验．将质量______(选填“相同”或“不相同”)的钢球由静止释放，C球直接下落，D球沿光滑弯曲管道自由滑下．实验表明物体重力势能的大小与路径________（选填“有关”或“无关”）。 (3)实验中，能说明被举高的钢球具有重力势能的事实是________________________；钢球最终停下来是因为受到______的作用。 【答案】(1)②　当物体下落高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大 (2)相同　无关 (3)从高处落下的钢球陷入沙子中向下运动做功　阻力 【详解】（1）分析甲图可知，两钢球质量不同，高度相同，质量越大，钢球陷入沙子中的深度越深，故可用来验证猜想②。可得出结论：当物体下落高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大。 （2）为了验证猜想③需要控制钢球的质量、高度相同，只改变钢球下落的路径。所以图乙中实验所用钢球质量应该相同．分析图乙，两球的质量相同，下落高度也相同，两球的运动路径不同，但陷入沙子的深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径无关。 （3）从高处落下的钢球陷入沙子中向下运动做功这一事实说明了被举高的钢球具有重力势能，钢球最终停下来是因为受到阻力的作用。 题型5 功和机械能综合计算 16．如图17所示为新能源电动公交车，已知该车满载乘客时的总质量为6×103 kg，行驶过程中受到的阻力为该车满载时总重力的0.2倍，一次满载的公交车以36 km/h的速度从A站匀速直线行驶到B站，A、B两站间距离为2 km（g取10 N/kg）。求： （1）公交车从A站到B站过程中牵引力做的功； （2）公交车从A站到B站过程中牵引力做功的功率； （3）公交车司机总是在爬坡的时候减速慢行，请你解释其中的原因。 【答案】（1） （2） （3）由功率P＝ ＝ ＝Fv可知，在功率一定时，速度v越小，牵引力F越大，公交车上坡时，需要的牵引力大，所以要减速慢行，以提供较大的牵引力  【详解】（1）公交车匀速直线行驶时，处于平衡状态，受平衡力作用，所以牵引力的大小等于公交车所受阻力大小，  牵引力做的功 （2） 公交车从A站到B站所用的时间 公交车牵引力做功的功率  （3）略 17．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400 m。（g取10 N/kg） （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】（1）竖直方向匀速上升，受力平衡，拉力和重力是一对平衡力，大小相等，方向相反。 （2）物体的重力 塔机匀速提起物体，所以拉力等于重力，即 拉力做的功 （3）拉力做功的功 18．某型号汽车发动机的额定功率为4×104W，汽车在平直路面上匀速行驶时受到的阻力是1600N。在额定功率下，当汽车匀速行驶时，求： (1)发动机所提供的牵引力大小； (2)汽车行驶10min牵引力所做的功； (3)汽车行驶速度的大小。 【答案】(1) (2) (3)25m/s 【详解】（1）汽车在平直路面上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，发动机所提供的牵引力 （2）由可得，汽牵引力做的功 （3）由可得，汽车的行驶速度 一、填空题 1．在掷实心球的过程中，小江同学用90N的力将重为20N的实心球投出，实心球在空中划出一条弧线，相关数据如图所示，实心球脱手后在空中飞行过程中，小江对球           （选填“做功”或“不做功”），实心球从最高点到落地的过程中，实心球的重力做功           J。 【答案】不做功   56  【详解】实心球脱手后在空中飞行过程中，小洋对球没有力的作用，因此小洋对球不做功；由题图可知，球从最高点到落地的过程中，下落的高度，小球的重力，实心球的重力做的功 2．小明家的蔬菜丰收了，他利用周末来帮助爸妈运输蔬菜。如图所示，小明用240 N的力沿坡面将蔬菜箱从坡底匀速推上了坡顶，用时了25 s，已知坡长5 m，那么在此过程中小明推力所做的功为__________J；功率为__________W。 【答案】1200 48　 【详解】推力做的功 功率 3．小明同学用10N的水平推力推着超市购物车在水平地面上以0.5m/s的速度前进，则小明对车做功的功率为________W，在0.5min内，小明对车所做的功为________J。 【答案】5   150 【详解】小明对车做功的功率为 在0.5min内，小明对车所做的功为 4．如图所示，为惠山森林公园盘山公路，它的竖直高度可达330m，公路全长约6km。一辆质量为1.5t的家用汽车在3000N的牵引力作用下，从山底行驶到山顶，用时5min，牵引力做功为       J，克服重力做功为       J，牵引力做功的功率为       W。（g取10N/kg） 【答案】 【详解】牵引力做功为 克服重力做功为 牵引力做功的功率为 5．“单臂哑铃划船”运动能充分训练背阔肌。训练时，按照如图所示姿势，提升、放下哑铃为1次动作。已知哑铃质量15kg，训练者60s完成一组训练，每组12次动作，每次提升哑铃的竖直高度是30cm，则训练者在1次提升哑铃过程中做功是________J，完成一组训练过程中提升哑铃做功的功率是______W。（g取10N/kg） 【答案】45　9 【详解】】根据题意，训练者一次提起哑铃，对哑铃做的功 60s完成一组训练12次动作，所以完成一组训练过程中提升哑铃做功的功率 6．农业生产中常用如图甲所示的“扬场机”将混在一起的结实饱满的稻谷、干瘪的稻谷和稻谷壳分开，使用时利用传送带将这三种物质的混合物以一定的速度向前抛出去．如图乙所示为“扬场机”在使用时被抛出物质的运行轨迹，三种物质分别落在A、B、C三处，则饱满结实的稻谷应在________处，理论依据是_______________________________。 【答案】C　       当物体的速度相同时，质量越大，物体的动能越大　 【详解】饱满结实稻谷、干瘪的稻谷、稻谷壳三者中，饱满结实的稻谷的质量最大，干瘪的稻谷的质量次之，稻谷壳的质量最小，它们抛出的速度相同，由于饱满结实的稻谷的质量最大，所以动能最大，克服空气阻力运动得最远。 7．一根细长绳的下端系一个金属小球，上端固定，就制成一个摆．把小球拉离竖直位置松手，让它摆动起来，如图所示，可以观察到小球在摆动过程中摆动的幅度会逐渐减小，最终会停下来．从最高点到最低点的过程中能的转化情况是________________；小球在摆动过程中，其机械能________(选填“守恒”或“不守恒”)。 【答案】重力势能转化为动能　 不守恒 【详解】小球从高处向低处摆动过程中，质量不变，高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增大，所以是重力势能转化为动能；由于小球在摆动过程中，受到空气阻力的作用，机械能会越来越小，所以其机械能不守恒。 8．如图甲所示，踢毽子是一项有益的传统健身体育活动。踢毽子时，若在同一高度以大小相同的初速度 v0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，键子上升到最高点时到地面的高度分别为h1和h2，则h1________h2（选填“>”、“<”或“=”）；你判断的依据是___________________________________________________。 【答案】> 斜向上的小球运动到最高点时，动能没有全部转化为重力势能 【详解】忽略空气阻力时，毽子的机械能守恒，竖直向上踢出的毽子到达最高点时动能全部转化为重力势能，而斜向上踢出的毽子到达最高点时仍具有水平方向的动能，只有部分动能转化为重力势能，因此竖直上抛的毽子能达到的高度更高。 二、选择题 9．下列情景中做功的说法正确的是（　　） A. 足球离开脚后在草地上滚动的过程中，人的脚仍对球做功 B. 某同学从滑梯上滑下，重力做了功 C. 女孩水平前进的过程中对背着的书包做了功 D. 汽车发生故障，人用力推却没有推动，人对汽车做了功 【答案】B 【详解】A．足球离开脚后在草地上滚动的过程中，脚对足球没有力的作用，人的脚对球没有做功，故A错误； B．某同学从滑梯上滑下，在重力的方向上通过了距离，所以重力对人做了功，故B正确； C．女孩背着书包水平前进，女孩对书包有一个向上的力的作用，书包在竖直方向上没有移动距离，女孩对书包没有做功，故C错误； D．人对汽车有推力的作用，但是汽车在推力作用下没有移动距离，人对汽车没有做功，故D错误。 故选B。 10．现有甲、乙两个质量不同的物体（m甲>m乙），在相等的恒力F作用下，分别在水平方向、沿斜面向上通过了相等的距离s，如图所示F在两种情况下做的功分别为W甲、W乙，关于两者大小判断正确的是（　　） A.W甲>W乙 B.W甲<W乙 C.W甲=W乙 D.无法比较 【答案】C 【详解】因为功的计算公式，题中两次的力F大小相等，物体在力的方向上通过的距离s也相等，所以推力对甲、乙做的功相等，故选C。 11. 关于功率，下列说法正确的是（　　） A.由公式 可知，力对物体做的功越多，功率越大 B.由公式P=Fv可知，机车的牵引力一定与速度的大小成正比 C.由公式 可知，只要知道时间t内力所做的功，就可以求出这段时间内任一时刻的功率 D.由公式P=Fv可知，当发动机功率一定时，机车的牵引力与运动速度的大小成反比 【答案】D 【详解】A．由功率由功和时间共同决定，只做功多、时间不确定，功率不一定大。故A错误； BD．由可知，只有功率一定时，牵引力才与速度成反比；功率变化时，牵引力与速度不成正比，故B错误，D正确； C．求的是平均功率，不能求任一时刻的瞬时功率，故C错误。 故选D。 12．如图所示，用不同的力将质量不同的物体，在相同时间内分别沿力的方向移动相同的距离s，力在三个过程中所做的功分别为W1、W2、W3，功率的大小分别为P1、P2、P3.关于它们之间的大小关系说法正确的是（　　） A．W1＜W2＜W3，P1＜P2＜P3 B．W1＞W2=W3，P1＞P2=P3 C．W1＝W2=W3，P1＝P2=P3 D．W1＜W2=W3，P1＞P2=P3 【答案】B 【详解】由题图可知，将物体竖直提升相同距离时使用的力更大，根据可知，；物体被移动的时间相等，根据 可知，。故选B。 13. 如图所示，小明和小强分别将甲、乙两物体提高到相同的高度H，此过程两人所用的时间相同，对甲、乙的拉力大小也相同，对甲做的功为 ，功率为 ，对乙做的功为 ，功率为 ，则（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【详解】AB．由图可知，甲物体在拉力作用下移动的距离小于乙物体在拉力作用下移动的距离，此过程两人对甲、乙两物体的拉力大小相同，根据W=Fs可知，对甲、乙两物体做的功，故AB错误； CD．此过程两人所用的时间相同，根据可知，功率，故C错误，D正确。 故选D。 14．如图-1所示，木块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做匀速直线运动，两次拉动木块得到的关系图像如图-2所示.两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，两次拉力的功率分别为P1、P2.下列判断正确的是（　　） A.F1=F2，P1>P2 B.F1>F2，P1>P2 C.F1<F2，P1=P2 D.F1<F2，P1<P2 【答案】A 【详解】同一木块两次在同一水平面上运动，压力不变，接触面的粗糙程度不变，则滑动摩擦力大小不变；由题可知，木块两次都做匀速直线运动，拉力大小等于滑动摩擦力大小，滑动摩擦力大小相等，则拉力大小相等，即，从图-2图像中还可以判断出，第1次的运动速度较大，根据可知，物体做匀速直线运动时功率，当拉力相等时，速度越大，拉力的功率越大，即，故选A。 15. 2023年5月10日，天舟六号货运飞船成功发射，如图所示．天舟六号加速升空过程中，关于能量变化说法正确的是（　　） A.重力势能增大，动能增大 B.重力势能减小，动能减小 C.重力势能增大，机械能减小 D.重力势能减小，机械能不变 【答案】A 【详解】运载火箭加速升空过程中，因为燃料损耗质量忽略不计，所以其质量不变，速度变大，动能增大，高度升高，所以重力势能也增大，因此其机械能也增大，故选A。 16．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a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c，触地过程中有一部分机械能转化成了内能，b点与c点等高，则（　　） A.网球在a点的动能为零 B.网球在b点的机械能等于在c点的机械能 C.网球在b点的动能大于在c点的动能 D.网球由a点运动到c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点有向前的速度，因此它的动能不为零，故A错误； B．网球在触地过程中，一部分机械能转化为内能，因此网球在b点的机械能大于在c点的机械能，故B错误； C．网球在b点的机械能大于在c点的机械能，两点的高度相同，重力势能相同，因此网球在b点的动能大于在c点的动能，故C正确； D．网球由a点运动到c点，减小的重力势能一部分转化为内能，不是全部转化为动能，故D错误。 故选C。 三、多选题 17．电动叉车托举质量为1000kg的货物，在25s内沿水平方向行驶了100m，如图甲所示；接着在10s内把货物匀速竖直提升1m，如图乙所示，g取10N/kg。下列说法正确的是（　　） A．叉车水平行驶时克服货物重力做功为0J B．叉车水平行驶时克服货物重力做功的功率为4.0×104W C．叉车提升货物的过程中，克服货物重力做功为1.0×104J D．叉车提升货物的过程中，克服货物重力做功的功率为1.0×104W 【答案】AC 【详解】AB．功是力和力的方向上移动距离的乘积，叉车水平行驶过程中，货物的重力总是竖直向下的，力与运动方向垂直，叉车对货物没有做功，叉车水平行驶时克服货物重力做功和功率都为0，故A正确，B错误； CD．叉车提升货物的过程中，克服货物重力做功 克服货物重力做功的功 故C正确，D错误。 故选AC。 18．如图甲所示，粗糙程度不变的水平地面上，物体受到水平向右拉力.拉力大小随时间变化的关系如图乙所示，物体运动速度随时间变化的关系如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A．t=1s时，物体受到的摩擦力等于2N B．拉力为6N时，物体做匀速直线运动 C．4~6s，物体运动路程为6m D．4~6s，拉力F的功率为12W 【答案】ACD 【详解】A．由图乙、丙可知，物体在时处于静止状态，拉力等于摩擦力，此时拉力为2N，所以物体受到的摩擦力等于2N，故A正确； B.由图乙、丙可知，时拉力为6N，物体的速度逐渐变大，所以拉力为6N时，物体做加速运动，故B错误； C．由图丙可知，物体运动做匀速直线运动，物体运动的路程 故C正确； D．由图乙、丙可知，物体在做匀速直线运动，拉力为4N，速度为3m/s，则拉力F的功率 故D正确。 故选ACD。 19．如图为某游客做蹦极运动从高处O点自由下落的情景，A点是弹性绳自由伸长所在的位置，B点是下降过程中某一点，C点是第一次下落的最低点。忽略空气阻力，游客下落过程中（　　）　　　　　　　　 　　　　 A．游客在A点时弹性绳有弹力 　　　　B．游客在A点时弹性绳没有弹性势能 C．游客在B点时弹性绳没有弹性势能 D．游客在C点时弹性绳的弹力最大 【答案】BD 【详解】AB．A点时弹性绳处于原长，没有弹力，也没有弹性势能，故A错误，B正确；C．在B点时弹性绳对游客有弹力，弹性绳具有弹性势能，故C错误； D．在C点时，弹性绳的伸长量最大，弹力最大，故D正确。 故选BD。 四、实验题 20．如图是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验示意图。小明同学让同一钢球分别从斜面由静止开始滚下，撞击木块。 （1）该实验是通过观察木块移动的距离来判断______（选填“钢球”或“木块”）动能的大小； （2）利用如图甲、乙所示的实验情景，可以得到的结论是：__________________； （3）小明由此实验还联想到探究牛顿第一定律的实验，让同一个小车沿同一斜面的同一个高度由静止开始向下运动，到达毛巾、棉布、玻璃三种不同水平面上继续向前运动直到停止，在水平面运动的整个过程中，克服摩擦力做的功______（选填“相等”或“不相等”）。小车在玻璃、毛巾表面克服阻力做功的功率分别是P1、P2，则P1______P2（选填“>”“=”或“<”）。 （4）小明同学尝试改用如图丙所示装置探究物体动能大小与哪些因素有关，经过思考设计了以下两个实验方案： 实验方案一： 探究动能大小与速度的关系：用同一钢球将同一弹簧压缩至不同程度后由静止释放，撞击同一木块，比较木块被撞击的距离； 实验方案二： 探究动能大小与质量的关系：用质量不同的钢球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块，比较木块被撞击的距离。 关于小明的实验方案，______。（填序号） A.只有实验方案一可行  B.只有实验方案二可行 C.两个实验方案均可行  D.两个实验方案均不可行 【答案】（1）钢球    （2）当质量相同时，速度越大，动能越大    （3）相等   ＜    （4）A 【详解】（1）钢球从斜面滑下来，到达水平面时有速度，故有动能，对木块做功，木块移动的距离越大，钢球的动能越大.故该实验是通过观察木块移动的距离来判断钢球动能的大小。 （2）对比甲、乙实验，钢球的质量相同，从不同高度静止释放，到达水平面的速度不同，推动木块移动的距离不同，甲实验中钢球到达水平面时速度大，对外做功多，所以甲实验中钢球动能大，故结论为：质量相同时，速度越大，动能越大。 （3）探究牛顿第一定律的实验中，小车在不同的水平面上初始速度相同，则初始的动能相同，最终速度均为0，则最终动能均为0，动能的变化量相同，所以克服摩擦力做的功相等；小车在玻璃表面运动时间长，根据可知，。 （4）实验方案一用同一钢球将同一弹簧压缩至不同程度后由静止释放，弹性势能转化为钢球的动能，弹簧形变程度不同，小球的速度不同，控制了质量相同，通过观察木块移动的距离来判断动能的大小，故方案一是可行的；而实验方案二用质量不同的钢球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，相同的弹性势能转化为动能，动能的大小相同，质量不同，钢球的速度不同，而本实验中，需要改变质量，控制速度相同，故方案二不可行，综上所述，故选A。 21. 为探究“重力势能的大小与什么因素有关”，小明用小方桌、沙箱及A、B、C三个金属球进行了如图所示三次实验.金属球的质量关系为 ；A、B、C自由下落时距小方桌桌面的距离关系为 ；桌腿进入细砂中的深度关系为 。 (1)甲、乙两次实验可探究重力势能与____________的关系； (2)设甲、丙实验中A、C球自由下落时的重力势能分别为 和 ，则 _________ （选填“＞”、“＜”、“=”或“无法判断”）； (3)从研究方法的角度，下列选项中的实验器材与方桌作用相同的是________（选填字母）； A.“探究动能大小与哪些因素有关”中的小车 B.空气压缩引火仪中的棉花 C.“探究影响电阻大小的因素”中的电阻丝 (4)小明又利用金属球做了图丁实验，将球放在左侧轨道上放手后沿轨道运动，图中虚线为球离开轨道b点后的部分运动轨迹，a、c两点等高.则金属球在a、c两点的速度大小关系是 _________ 。 【答案】（1）物体质量 （2）> （3）B  （4）> 【详解】（1）甲、乙两次实验物体所处的高度相同，物体的质量不同，因此探究的是重力势能与物体质量之间的关系。 （2）实验中运用转化法通过观察桌子腿进入细砂中的深度来表示物体重力势能的大小，由于A球下落使桌子腿进入细砂中的深度更大，则A球的重力势能大，即。 （3）A．方桌的作用是通过观察桌子腿进入细沙中的深度来表示物体重力势能的大小.“探究动能大小与哪些因素有关”中的小车是研究对象，动能大小不是通过小车来表示的，故A不符合题意； B．空气压缩引火仪中的棉花，通过观察棉花燃烧与否，得出对物体做功是会增加物体的内能，故B符合题意； C ．“探究影响电阻大小的因素”中的电阻丝是研究对象，电阻大小不是通过电阻丝来表示的，故C不符合题意。 故选B。 （4）由于小球在运动过程中需要克服摩擦做功，存在能量的损失，机械能会变小，即c点的机械能小于a点的机械能；小球的质量不变，由于a、c两点高度相同，重力势能相同，则a点的动能大于c点的动能，a点的速度大于c点的速度。 五、计算题 22．冰壶被称为冰上的“国际象棋”，由花岗岩凿磨而成，如图甲所示，冰壶的质量约为19kg，停在冰面上时与冰面的接触面积为0.02m²。图乙是冰壶比赛场地的示意图.某次比赛中，运动员从 点推动冰壶前进6m到 点时松手，冰壶继续滑行30m到 点静止，共用时24s。若运动员对冰壶的水平推力为10N，冰壶运动中受到水平方向的阻力恒定为1.5N。（g取10N/kg）求： （1）冰壶停在水平冰面上时对冰面的压强； （2）推力对冰壶做的功； （3）冰壶克服阻力做功的功率。 【答案】(1) (2)60J (3)2.25W 【详解】（1）冰壶停在水平冰面上时，对冰面的压力 冰壶停在水平冰面上时对冰面的压强 （2）推力对冰壶做的功 （3）冰壶克服阻力做的功 冰壶克服阻力做功的功率 23．在准备马年春晚舞台时，某款机器人（质量70kg）站在舞台高处，通过定滑轮向下拉绳，将地面上50kg的道具匀速提升到3m高的舞台。求：（g取10N/kg） （1）道具所受重力； （2）机器人对道具做的功； （3）若提升用时10s，机器人做功的功率。 【答案】(1)500N (2)1500J (3)150W 【详解】（1）已知道具质量，其重力 （2）机器人匀速提升道具，拉力大小等于物体重力，提升高度，机器人对道具做的功 （3）若提升用时，机器人做功的功率 24．一辆货车在水平路面上沿直线匀速行驶，货车(含驾驶员)空载时重，行驶时所受的阻力为车总重的0.05。 (1)货车空载时以20m/s的速度匀速行驶，20s内货车牵引力做的功是多少； (2)当货车装载7×10⁴N重的货物，以80kW的功率匀速行驶时，货车行驶的速度是多少。 【答案】(1) (2)16m/s 【详解】（1）货车空载行政时所受的阻力 货车匀速行驶时的速度，则货车匀速行驶20s通过的路程 因货车在水平路面上沿直线匀速行驶，则货车的牵引力 20s内牵引力做的功 (2)当货车装载货物时，货车的总重 此时货车所受的阻力 因货车在水平路面上沿直线匀速行驶，则此时货车的牵引力 根据可得，货车的速度 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题05 功和机械能 题型1 功的判断与基础计算 解题思路 1.明确做功的两个必要条件（缺一不可）： ①必须有力作用在物体上（力的施力物体和受力物体要明确） ②物体必须在这个力的方向上移动一段距离（距离和力要对应，不能是其他力的方向）。 2.熟记三种不做功的典型情况： ①有力无距离（劳而无功）：物体受到力，但保持静止，没有移动距离。 ②有距离无力（不劳无功）：物体靠惯性运动，没有受到力的作用。 ③力与运动方向垂直（垂直无功）：受力方向和物体运动方向相互垂直。 3. 功的计算：依据公式求解，其中为作用力，为物体在力的方向上移动的距离；重力做功可直接用计算，为初末位置的竖直高度差，与运动路径、速度无关。易错提醒：功的单位是焦耳（J），计算时需统一单位。 仅与竖直高度变化有关，与运动路径无关。 1．如图所示的四种情形中，人施加给物体的力是否做功，判断正确的是（　　） A.图甲中人用力搬石头但石头未被搬动，人对石头做了功 B.图乙中人推着货车在平直的道路上匀速行走，人对货车做了功 C.图丙中人提着滑板在平直的道路上匀速行走，人对滑板做了功 D.图丁中足球离开脚后继续在空中飞行的过程中，人对足球做了功 2．如图所示，一位重400 N的中学生向上提着一个重40 N的箱子沿教学大楼的楼梯从一楼匀速登上三楼，该过程中他向上提着箱子的力做功最接近的是（      ） A.24 J B.240 J C.2 400 J D.24 000 J 【答案】B 【详解】一层楼的高度大约是3 m，该学生登楼时向上提着箱子的力做的功约为，故选B。 3．小明用20N的水平推力推重为100N的箱子，箱子纹丝不动，这时小明对物体    （选填“有”或“没有”）做功，小明再用40N的水平推力推着箱子在10s内沿水平地面匀速前进10m，则小明做了         J的功，这个过程中重力对物体做功      J。 4．如图所示，小明重500N，他用手托着一个5N的篮球乘坐厢式电梯，电梯匀速上升了10m。下列关于小明和厢式电梯做功的说法正确的是 （　　） A．小明托着篮球的力没有对篮球做功   B．厢式电梯对小明的支持力做功50J   C．小明托着篮球的力对篮球做功50J   D．厢式电梯对小明的支持力没有对小明做功 题型02 功率的理解、比较与基础计算 解题思路 1.功率概念与大小比较 ①功率是表示物体做功快慢的物理量，做功多不一定功率大，做功快功率一定大。 ②做功时间相同时，做功越多，功率越大；做功多少相同时，所用时间越短，功率越大；做功和时间都不同时，利用公式计算后再比较。 2.功率的基础计算 ①定义式：，适用于所有做功过程； ②推导式： ，只适用于匀速直线运动。（速度需以为单位） 3.解题步骤 ① 审题确定已知物理量，统一单位； ② 物体做匀速直线运动，优先选用计算； ③ 非匀速运动，先用求出功，再用求功率； ④ 代入数据计算，写出结果及单位。 5．2023年5月23日12时30分许，我国13名科考队员成功登顶珠穆朗玛峰，巍巍珠峰再次见证历史！如图所示。在他们从山脚下到峰顶的过程中，体重(含装备)越大的队员一定（　　） A. 做功越多 B. 功率越大 C. 做功越快 D. 功率越小 6．我国自主研制的智能拖拉机，可以实现无人驾驶并自动完成分配的各项任务，下列关于智能拖拉机工作时所做功和功率的说法正确的是（　　） A.智能拖拉机所做的功越多，其功率越大 B.智能拖拉机移动犁地的速度越快，其功率越大 C.智能拖拉机拉动犁的过程中，对犁没有做功 D.延长智能拖拉机的工作时间，可提高它的功率 7．在水平地面上有一长方体木箱，小林用水平推力F把木箱向前推动，如图甲所示。此过程中，推力F随时间t的变化情况如图乙所示，木箱前进的速度v的大小随时间t的变化情况如图丙所示，则内，推力对木箱所做的功为________J，内，推力对木箱所做功的功率为________W。 8．如图为四旋翼无人机，质量为1.2kg，下方悬挂着一个质量为0.1kg的物体。在10s内无人机从地面竖直上升了20m。悬停10s后，然后接着斜向上飞行了30s，仪表盘上显示离地高度为36m．前10s无人机的平均速度为________m/s，前10s对物体做功________J，整个过程中，无人机克服物体重力做功的功率为________W。(g取10N/kg) 题型3 机械能变化判断与守恒分析 解题思路 1.动能、势能大小变化判断 ①动能由质量和速度共同决定。物体的质量越大，速度越大，动能越大。 ②重力势能由质量和高度共同决定。物体的质量越大、位置越高，重力势能减大。 ③弹性势能由弹性形变程度决定，物体的弹性形变越大，弹性势能越大。 2.根据动能与势能的增减变化判断能量转化方向：若动能增大、势能减小，则为势能转化为动能；若动能减小、势能增大，则为动能转化为势能。(同一过程中可能同时发生动能与重力势能、弹性势能之间的多种转化) 3.机械能守恒判断：若只有动能和势能相互转化（不计摩擦、空气阻力等额外损耗），则机械能的总量保持不变；若存在摩擦或阻力，部分机械能会转化为内能，机械能总量减小。 9．为了加快推进西部现代寒旱农业示范区建设，某地大规模推进使用无人机播种、施肥、喷洒农药等，助力高效农业发展.如图所示，当控制无人机在一定高度匀速前行并喷洒农药的过程中，无人机的动能________，重力势能________。（以上两空均选填“增大”、“不变”或“减小”） 10．如图甲是北京冬奥会中运动员翻跃大跳台的情景。运动员不借助滑雪杖，只踩着雪板从高处滑行而下，通过起跳台起跳，完成各种空翻、转体等技术动作后落地。图乙中的虚线是比赛过程中运动员的轨迹，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A.从a点到b点的过程中，机械能守恒 B.从b点到c点的过程中，运动员的动能减少，重力势能增加 C.在c点时，运动员的动能为零 D.从c点到d点的过程中，运动员的机械能变小 11．“跳跳杆”是一种运动器械，其主要结构如图甲所示。如图乙所示是某同学使用跳跳杆从最低位置弹跳到最高位置的过程：a为最低位置，b为弹簧处于原长的位置，c为弹跳到最高的位置。针对此过程，分析正确的是 （　　） 　　　　 A．在c状态时该同学速度为零，重力势能最大 B．b到c的过程中，弹簧的弹性势能转化为该同学的重力势能 C．在b状态时弹簧的弹性势能最大，该同学的动能最小 D．a到b的过程中，该同学的机械能不断增加，动能先增大后减小 12．如图所示，小球以某速度从M点开始沿粗糙轨道MOP运动，经P点离开轨道，上升至最高点N，又下落经过Q点。N位于P、Q之间，O、P、Q处在同一水平高度。不计空气阻力，小球经过O点的动能______（选填“大于”、“小于”或“等于”）P点时动能，小球到达的最高点N重力势能________（选填“可能”或“不可能”）高于M点，小球经过N点时的机械能______（选填“大于”、“小于”或“等于”）经过Q点时的机械能。 13. 爱动脑的小明同学对昆明市火车站进站段铁路工程设计了甲、乙两种方案，你认为图中______的设计方案更为合理，请简要说明理由：___________________________________。 题型4　实验探究 14．如图所示为探究物体动能大小与哪些因素有关的实验装置. (1)分析比较甲、乙两次实验，可得出结论：质量相同的物体，_________越大，动能越大；分析比较_________两次实验，可探究动能大小与质量的关系。 (2)若水平面绝对光滑，_________（选填“能”或“不能”）达到探究目的。 (3)如果“探究物体重力势能大小与哪些因素有关”，比较甲、乙两次实验，可探究出的结论是：质量相同的物体，_________越大，重力势能越大。 15．实验小组的小亮在进行“探究重力势能大小与哪些因素有关”的实验时，提出如下猜想：①物体的重力势能可能与物体被举起的高度有关； ②物体的重力势能可能与物体质量的大小有关； ③物体的重力势能可能与物体运动的路径有关。 如图甲所示，是小亮将A、B两个质量不同的钢球从沙坑表面上方同一高度处由静止释放后陷入沙子中的实验场景。 (1)图甲实验现象可用来验证猜想______（选填“①”或“②”），由实验现象可得出结论：________________________________________________________________________。 (2)为了验证猜想③，小亮进行了图乙实验。将质量______(选填“相同”或“不相同”)的钢球由静止释放，C球直接下落，D球沿光滑弯曲管道自由滑下。实验表明物体重力势能的大小与路径________（选填“有关”或“无关”）。 (3)实验中，能说明被举高的钢球具有重力势能的事实是________________________；钢球最终停下来是因为受到______的作用。 题型5 功和机械能综合计算 16．如图17所示为新能源电动公交车，已知该车满载乘客时的总质量为6×103 kg，行驶过程中受到的阻力为该车满载时总重力的0.2倍，一次满载的公交车以36 km/h的速度从A站匀速直线行驶到B站，A、B两站间距离为2 km（g取10 N/kg）.求： （1）公交车从A站到B站过程中牵引力做的功； （2）公交车从A站到B站过程中牵引力做功的功率； （3）公交车司机总是在爬坡的时候减速慢行，请你解释其中的原因。 17．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400 m。（g取10 N/kg） （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？ 18．某型号汽车发动机的额定功率为4×104W，汽车在平直路面上匀速行驶时受到的阻力是1600N。在额定功率下，当汽车匀速行驶时，求： (1)发动机所提供的牵引力大小； (2)汽车行驶10min牵引力所做的功； (3)汽车行驶速度的大小。 一、填空题 1．在掷实心球的过程中，小江同学用90N的力将重为20N的实心球投出，实心球在空中划出一条弧线，相关数据如图所示，实心球脱手后在空中飞行过程中，小江对球           （选填“做功”或“不做功”），实心球从最高点到落地的过程中，实心球的重力做功           J. 2．小明家的蔬菜丰收了，他利用周末来帮助爸妈运输蔬菜。如图所示，小明用240 N的力沿坡面将蔬菜箱从坡底匀速推上了坡顶，用时了25 s，已知坡长5 m，那么在此过程中小明推力所做的功为__________J；功率为__________W。 3．小明同学用10N的水平推力推着超市购物车在水平地面上以0.5m/s的速度前进，则小明对车做功的功率为________W，在0.5min内，小明对车所做的功为________J。 4．如图所示，为惠山森林公园盘山公路，它的竖直高度可达330m，公路全长约6km。一辆质量为1.5t的家用汽车在3000N的牵引力作用下，从山底行驶到山顶，用时5min，牵引力做功为       J，克服重力做功为       J，牵引力做功的功率为       W。（g取10N/kg） 5．“单臂哑铃划船”运动能充分训练背阔肌。训练时，按照如图所示姿势，提升、放下哑铃为1次动作。已知哑铃质量15kg，训练者60s完成一组训练，每组12次动作，每次提升哑铃的竖直高度是30cm，则训练者在1次提升哑铃过程中做功是________J，完成一组训练过程中提升哑铃做功的功率是______W。（g取10N/kg） 6．农业生产中常用如图甲所示的“扬场机”将混在一起的结实饱满的稻谷、干瘪的稻谷和稻谷壳分开，使用时利用传送带将这三种物质的混合物以一定的速度向前抛出去．如图乙所示为“扬场机”在使用时被抛出物质的运行轨迹，三种物质分别落在A、B、C三处，则饱满结实的稻谷应在________处，理论依据是_______________________________。 7．一根细长绳的下端系一个金属小球，上端固定，就制成一个摆．把小球拉离竖直位置松手，让它摆动起来，如图所示，可以观察到小球在摆动过程中摆动的幅度会逐渐减小，最终会停下来．从最高点到最低点的过程中能的转化情况是________________；小球在摆动过程中，其机械能________(选填“守恒”或“不守恒”)。 8．如图甲所示，踢毽子是一项有益的传统健身体育活动。踢毽子时，若在同一高度以大小相同的初速度 v0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，键子上升到最高点时到地面的高度分别为h1和h2，则h1________h2（选填“>”、“<”或“=”）；你判断的依据是___________________________________________________。 二、选择题 9．下列情景中做功的说法正确的是(　　) A. 足球离开脚后在草地上滚动的过程中，人的脚仍对球做功 B. 某同学从滑梯上滑下，重力做了功 C. 女孩水平前进的过程中对背着的书包做了功 D. 汽车发生故障，人用力推却没有推动，人对汽车做了功 10．现有甲、乙两个质量不同的物体（m甲>m乙），在相等的恒力F作用下，分别在水平方向、沿斜面向上通过了相等的距离s，如图所示F在两种情况下做的功分别为W甲、W乙，关于两者大小判断正确的是（      ） A.W甲>W乙 B.W甲<W乙 C.W甲=W乙 D.无法比较 11. 关于功率，下列说法正确的是（　　） A.由公式 可知，力对物体做的功越多，功率越大 B.由公式P=Fv可知，机车的牵引力一定与速度的大小成正比 C.由公式 可知，只要知道时间t内力所做的功，就可以求出这段时间内任一时刻的功率 D.由公式P=Fv可知，当发动机功率一定时，机车的牵引力与运动速度的大小成反比 12．如图所示，用不同的力将质量不同的物体，在相同时间内分别沿力的方向移动相同的距离s，力在三个过程中所做的功分别为W1、W2、W3，功率的大小分别为P1、P2、P3.关于它们之间的大小关系说法正确的是（　　） A．W1＜W2＜W3，P1＜P2＜P3 B．W1＞W2=W3，P1＞P2=P3 C．W1＝W2=W3，P1＝P2=P3 D．W1＜W2=W3，P1＞P2=P3 13. 如图所示，小明和小强分别将甲、乙两物体提高到相同的高度H，此过程两人所用的时间相同，对甲、乙的拉力大小也相同，对甲做的功为 ，功率为 ，对乙做的功为 ，功率为 ，则（      ） A. B. C. D. 14．如图-1所示，木块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做匀速直线运动，两次拉动木块得到的关系图像如图-2所示.两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，两次拉力的功率分别为P1、P2.下列判断正确的是（　　） A.F1=F2，P1>P2 B.F1>F2，P1>P2 C.F1<F2，P1=P2 D.F1<F2，P1<P2 15. 2023年5月10日，天舟六号货运飞船成功发射，如图所示．天舟六号加速升空过程中，关于能量变化说法正确的是（　　） A.重力势能增大，动能增大 B.重力势能减小，动能减小 C.重力势能增大，机械能减小 D.重力势能减小，机械能不变 16．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a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c，触地过程中有一部分机械能转化成了内能，b点与c点等高，则（　　） A.网球在a点的动能为零 B.网球在b点的机械能等于在c点的机械能 C.网球在b点的动能大于在c点的动能 D.网球由a点运动到c点，减小的重力势能全部转化为动能 三、多选题 17．电动叉车托举质量为1000kg的货物，在25s内沿水平方向行驶了100m，如图甲所示；接着在10s内把货物匀速竖直提升1m，如图乙所示，g取10N/kg.下列说法正确的是（　　） A．叉车水平行驶时克服货物重力做功为0J B．叉车水平行驶时克服货物重力做功的功率为4.0×104W C．叉车提升货物的过程中，克服货物重力做功为1.0×104J D．叉车提升货物的过程中，克服货物重力做功的功率为1.0×104W 18．如图甲所示，粗糙程度不变的水平地面上，物体受到水平向右拉力.拉力大小随时间变化的关系如图乙所示，物体运动速度随时间变化的关系如图丙所示.下列说法正确的是（　　） A．t=1s时，物体受到的摩擦力等于2N B．拉力为6N时，物体做匀速直线运动 C．4~6s，物体运动路程为6m D．4~6s，拉力F的功率为12W 19．如图为某游客做蹦极运动从高处O点自由下落的情景，A点是弹性绳自由伸长所在的位置，B点是下降过程中某一点，C点是第一次下落的最低点.忽略空气阻力，游客下落过程中（　　）　　　　　　　　 　　　　 A．游客在A点时弹性绳有弹力 　　　　B．游客在A点时弹性绳没有弹性势能 C．游客在B点时弹性绳没有弹性势能 D．游客在C点时弹性绳的弹力最大 四、实验题 20．如图是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验示意图.小明同学让同一钢球分别从斜面由静止开始滚下，撞击木块。 （1）该实验是通过观察木块移动的距离来判断______（选填“钢球”或“木块”）动能的大小； （2）利用如图甲、乙所示的实验情景，可以得到的结论是：__________________； （3）小明由此实验还联想到探究牛顿第一定律的实验，让同一个小车沿同一斜面的同一个高度由静止开始向下运动，到达毛巾、棉布、玻璃三种不同水平面上继续向前运动直到停止，在水平面运动的整个过程中，克服摩擦力做的功______（选填“相等”或“不相等”）.小车在玻璃、毛巾表面克服阻力做功的功率分别是P1、P2，则P1______P2（选填“＞”“＝”或“＜”）。 （4）小明同学尝试改用如图丙所示装置探究物体动能大小与哪些因素有关，经过思考设计了以下两个实验方案： 实验方案一： 探究动能大小与速度的关系：用同一钢球将同一弹簧压缩至不同程度后由静止释放，撞击同一木块，比较木块被撞击的距离； 实验方案二： 探究动能大小与质量的关系：用质量不同的钢球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块，比较木块被撞击的距离。 关于小明的实验方案，______。（填序号） A.只有实验方案一可行  B.只有实验方案二可行 C.两个实验方案均可行  D.两个实验方案均不可行 21. 为探究“重力势能的大小与什么因素有关”，小明用小方桌、沙箱及A、B、C三个金属球进行了如图所示三次实验.金属球的质量关系为 ；A、B、C自由下落时距小方桌桌面的距离关系为 ；桌腿进入细砂中的深度关系为 。 (1)甲、乙两次实验可探究重力势能与____________的关系； (2)设甲、丙实验中A、C球自由下落时的重力势能分别为 和 ，则 _________ （选填“＞”、“＜”、“=”或“无法判断”）； (3)从研究方法的角度，下列选项中的实验器材与方桌作用相同的是________（选填字母）； A.“探究动能大小与哪些因素有关”中的小车 B.空气压缩引火仪中的棉花 C.“探究影响电阻大小的因素”中的电阻丝 (4)小明又利用金属球做了图丁实验，将球放在左侧轨道上放手后沿轨道运动，图中虚线为球离开轨道b点后的部分运动轨迹，a、c两点等高.则金属球在a、c两点的速度大小关系是 _________ 。 五、计算题 22．冰壶被称为冰上的“国际象棋”，由花岗岩凿磨而成，如图甲所示，冰壶的质量约为19kg，停在冰面上时与冰面的接触面积为0.02m²。图乙是冰壶比赛场地的示意图.某次比赛中，运动员从 点推动冰壶前进6m到 点时松手，冰壶继续滑行30m到 点静止，共用时24s。若运动员对冰壶的水平推力为10N，冰壶运动中受到水平方向的阻力恒定为1.5N。（g取10N/kg）求： （1）冰壶停在水平冰面上时对冰面的压强； （2）推力对冰壶做的功； （3）冰壶克服阻力做功的功率。 23．在准备马年春晚舞台时，某款机器人（质量70kg）站在舞台高处，通过定滑轮向下拉绳，将地面上50kg的道具匀速提升到3m高的舞台。求：（g取10N/kg） （1）道具所受重力； （2）机器人对道具做的功； （3）若提升用时10s，机器人做功的功率。 24．一辆货车在水平路面上沿直线匀速行驶，货车(含驾驶员)空载时重，行驶时所受的阻力为车总重的0.05。 (1)货车空载时以20m/s的速度匀速行驶，20s内货车牵引力做的功是多少； (2)当货车装载7×10⁴N重的货物，以80kW的功率匀速行驶时，货车行驶的速度是多少。 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题05 功和机械能 题型1 功的判断与基础计算 1.【答案】B 2.【答案】B 3.【答案】没有 400 0 4.【答案】C 题型2 功率的理解、比较与基础计算 5.【答案】A 6.【答案】B 7.【答案】0 200 8.【答案】2　   20　   0.72 题型3 机械能变化判断与守恒分析 9.【答案】减小         减小 10.【答案】B 11.【答案】AD 12.【答案】大于    可能    等于 13.【答案】甲  图甲的设计方案火车进站时上坡，将动能转化为重力势能，便于刹车，出站时还可将储存的重力势能转化为动能，节省能源 题型4　 实验探究 14.【答案】(1)速度      甲、丙    (2)不能    (3)高度 15.【答案】(1)②　当物体下落高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大 (2)相同　无关 (3)从高处落下的钢球陷入沙子中向下运动做功　阻力 题型5 功和机械能综合计算 16.【答案】（1） （2） （3）由功率可知，在功率一定时，速度v越小，牵引力F越大，公交车上坡时，需要的牵引力大，所以要减速慢行，以提供较大的牵引力  【详解】（1）公交车匀速直线行驶时，处于平衡状态，受平衡力作用，所以牵引力的大小等于公交车所受阻力大小，  牵引力做的功 （2） 公交车从A站到B站所用的时间 公交车牵引力做功的功率  （3）略 17.【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）竖直方向匀速上升，受力平衡，拉力和重力是一对平衡力，大小相等，方向相反。 （2）物体的重力 塔机匀速提起物体，所以拉力等于重力，即 拉力做的功 （3）拉力做功的功 18.【答案】(1) (2) (3)25m/s 【详解】（1）汽车在平直路面上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，发动机所提供的牵引力 （2）由可得，汽牵引力做的功 （3）由可得，汽车的行驶速度 1.【答案】不做功   56  2.【答案】1 200 48　 3.【答案】5   150 4.【答案】 5.【答案】45　9 6.【答案】C　  当物体的速度相同时，质量越大，物体的动能越大 7.【答案】重力势能转化为动能　 不守恒 8.【答案】> 斜向上的小球运动到最高点时，动能没有全部转化为重力势能 9.【答案】B 10.【答案】C 11.【答案】D 12.【答案】B 13.【答案】D 14.【答案】A 15.【答案】A 16.【答案】C 17.【答案】AC 18.【答案】ACD 19.【答案】BD 20.【答案】（1）钢球    （2）当质量相同时，速度越大，动能越大    （3）相等   <  （4）A 21.【答案】（1）物体质量 （2）> （3）B  （4）> 22. 【答案】(1) (2)60J (3)2.25W 【详解】（1）冰壶停在水平冰面上时，对冰面的压力 冰壶停在水平冰面上时对冰面的压强 （2）推力对冰壶做的功 （3）冰壶克服阻力做的功 冰壶克服阻力做功的功率 23. 【答案】(1)500N (2)1500J (3)150W 【详解】（1）已知道具质量，其重力 （2）机器人匀速提升道具，拉力大小等于物体重力，提升高度，机器人对道具做的功 （3）若提升用时，机器人做功的功率 24. (1) (2)16m/s 【详解】(1)货车空载行政时所受的阻力 货车匀速行驶时的速度，则货车匀速行驶20s通过的路程 因货车在水平路面上沿直线匀速行驶，则货车的牵引力 20s内牵引力做的功 (2)当货车装载货物时，货车的总重 此时货车所受的阻力 因货车在水平路面上沿直线匀速行驶，则此时货车的牵引力 根据可得，货车的速度 学科网（北京）股份有限公司 $