专题11 功和机械能（原卷版）

主题二 力学 专题11 功和机械能 考情概览：理解课标要求，把握命题方向，总结出题角度。 真题透视：精选真题，归类设置，完整展现中考试题的考查形式。 中考新考法：从新情境、新设问、跨学科等方向设置新考法真题。 新题特训：选用最新优质题、创新题，巩固考点复习效果。 考点内容 课标要求 命题预测 功和功率 知道机械功和 功率。用生活中的 实例说明机械功和 功率的含义 功和功率属于常考热点，主要考查做功的必要因素、计算 功和功率的大小。题型主要是选择题、填空题和计算题。主要 命题点有：做功与否的判断、功及功率大小的比较、计算功及 功率的大小等。 机械能及其转 化 知道动能、势 能和机械能。通过 实验，了解动能和 势能的相互转化。 机械能及其转化是中考较为集中的内容，主要考查动能、 势能的影响因素，机械能的转化。常见考题类型是选择题、填 空题、探究实验题。命题点有：动能、重力势能、弹性势能的 辨析及影响因素，机械能的变化，动能和势能之间的转化，探 究动能和势能的影响因素等。 ►考向一 功和功率 1（2023·连云港）下列有关功的说法正确的是（ ） ．用力推车没有推动，人对车也做了功 B．足球在水平地面上滚动时重力对足球没有做功 ．运动员举起杠铃在空中静止不动时对杠铃做了功 D．学生背着书包在水平路面匀速前进时对书包做了功 2（2023·长沙）如图，大人和小孩分别将5 块相同的砖从一楼搬到二楼，在这个过程中，下列说法 正确的是（ ） ．小孩对砖做功更多 B．小孩对砖做功更快 ．大人对砖做功更多 D．大人对砖做功更快 3（2023·常州）一位同学用30s 从室一楼走到三楼。他上楼时的功率约为（ ） ．1 B．10 ．100 D．1000 4（2023·巴中）已知木箱重为1000，在水平拉力F 的作用下向右以05m/s 的速度做匀速直线运动， 地面对木箱的摩擦力为重力的03 倍。经过5s，地面对木箱的支持力做功 ，拉力F 做功的功率为 。 5（2023·南通）如图所示，小明的质量为60kg，他在30s 内完成了10 个引体向上，每次重心上升 50m，g 取10/kg。求： （1）小明所受重力的大小； （2）完成一个引体向上克服重力做的功； （3）30s 内克服重力做功的功率。 解题技巧 （1）三种不做功的情况 ①不劳无功：没有力作用在物体上，但物体移动了距离(有距离无力) ②不动无功：有力作用在物体上，物体静止，没有移动距离(有力无距离) ③劳而无功：物体受到了力的作用，一也通过了一段距离，但二者方向垂直(力与距离方向垂直) （2）在利用公式=Fs 计算时，要注意公式中的“F”和“s”的“三同”性。 ①同体性：公式中的“F”和“s”必须对应于同一物体。 ②同时性：在计算做功多少时，一定要明确s 是不是力F 始终作用下运动的距离，也可以说公式 =Fs 中的F 是物体沿着力F 方向上移动过程中始终作用在物体上的力，其大小和方向是不变的。 ③同向性：公式 = Fs 中的F 是作用在物体上的力，s 是物体在力的作用下“在力的方向上移动的 多距离”。 （3）功率的大小由做功的多少和时间共同决定：①相同时间内做功多的功率大；②做相同的功， 所用时间少的功率大。 （4）当物体在力F 的作用下，以速度v 沿力F 的方向做匀速直线运动时，力F 做功的功率 P=Fv。 ►考向二 机械能及其转化 6（2023·甘孜）2022 年11 月30 日，神舟十五号与神舟十四号乘组首次实现“太空会师”。如图 所示，在加速升空的过程中，神舟十五号载人飞船的（ ） ．动能不变 B．重力势能减少 ．机械能减少 D．机械能增加 7（2023·福建）东南海域水质的改善，给了中华白海豚一个温馨的家。如图所示，下列说法正确的 是（ ） ．海豚跃出海面减速上升过程，动能不变 B．海豚跃起到最高点时，重力势能最大 ．海豚从高处落回海面过程，重力势能不变 D．海豚在海面下加速下潜过程，动能变小 8（2023·通辽）掷实心球是通辽中考体育测试项目之一，如图所示是某同学掷出的实心球的运动轨 迹，点是实心球刚离开手的位置，点是实心球运动到最高点的位置，B 点是实心球落地前瞬间的位置，不 计空气阻力，下列说法正确的是（ ） ．实心球在最高点时，动能为零 B．实心球从点运动到点时，动能转化为重力势能 ．实心球从点运动到B 点的动能先增大后减小 D．实心球在点的机械能大于在B 点的机械能 9（2023·无锡）在水平地面上铺一张白纸，将皮球表面涂黑，使其分别从不同高度处自由下落，在 纸上留下黑色圆斑、B，如图所示。下列说法中正确的是（ ） ．皮球下落过程中动能转化为重力势能 B．皮球落地发生形变的过程中动能转化为弹性势能 ．形成圆斑B 时皮球是从更高处下落的 D．形成圆斑时皮球接触地面后形变程度更小 10（2023·哈尔滨）航天员桂海潮乘坐神舟十六号飞船，升空过程中感觉“坐飞船真爽”，此过程 中他的质量 ，重力势能 。（以上两空均选填“变大”“不变”或“变小”） 11（2023·兰州）近年来，渣土车因“多拉快跑”而引发的交通事故时有发生，引起了交通管理部 门的高度重视。小彤设计了如图所示的实验来模拟汽车超速、超载带来的危害，通过电磁铁的控制，让质 量分别为 和 （ < ）的小钢球从圆弧轨道的一定高度（ ）由静止滚下，撞击水平面上的纸 盒并将纸盒推动一段距离（实验中的圆弧轨道、水平面和纸盒均不变）。 （1）分析甲、乙两图可知， （选填“甲”或“乙”）图中的小钢球在刚到达水平面时的速度 更大； （2）比较甲、乙两图可知，在 一定时，小钢球的 越大，动能越大。 （3）比较 两图可以模拟汽车超载带来的危害； （4）假如你是一名汽车驾驶员，请你从物理学的角度谈谈在安全行车方面需要注意哪些事项 。 解题技巧 （1）判断一个物体的动能、势能(重力势能和弹性势能)的变化情况，关键在于理解影响它们大小 的因素。动能(重力势能)的大小不仅与物体的速度大小(所处高度)有关，而且还与物体的质量大小有 关。判断一个物体的动能(重力势能)是否发生变化或发生了怎样的变化，首先要确定速度(所处高度)或 质量这两个因素中哪一个因素是不变的，然后再根据另一个因素的变化情况来判断物体动能(重力势能) 的变化情况。 （2）动能与势能的转化及判断方法 ①明确研究对象和所要研究的过程； ②物体在起始位置所具有的动能、势能； ③在运动过程中，物体的位置、形状、速度是否发生变化，物体的重力势能、弹性势能、动能是否 变化； ④得出结论：减小的一种形式能必定转化为另一种形式能。 （3）在没有(或可忽略)摩擦力或其他阻力，只有重力和弹力做功的情况下，在动能和势能的转化 过程中，物体的机械能保持不变。 1．（新情境）（2023·潍坊）巡航导弹是导弹的一种，具有突防能力强，难以拦截的优点。图示为 某巡航导弹的飞行路线图，发射升空段，发动机点火，导弹以极快的速度穿出大气层升至高空；俯冲加速 段，发动机处于关闭状态，导弹向下俯冲，会被加速到极高的速度；巡航阶段，主发动机的推力与阻力平 衡，弹翼的升力与重力平衡，可以实现远距离“巡航状态”，最后精确打击目标。下列关于该巡航导弹的 说法正确的是（ ） ．整个过程中，在F 点动能最大 B．点到E 点的过程中，机械能不变 ．G 点到点的过程中，机械能不变 D．点到点的过程中，不消耗导弹携带的燃料 2．（跨学科）（2023·无锡）2023 年5 月13 日，“恩平20—4 钻采平台”的安装，创造了我国 海上油气平台浮托安装重量的新纪录，浮托安装类似于运动员挺举过程，巧妙地利用海上潮汐的自然力进 行安装。如图所示，涨潮时，工程船托运平台组块驶入已经固定在海中的导管架的槽口，落潮时把平台组 块插尖顺势从高位下降安装到导管架接口上。工程船满载时的排水量为 ，所安装的平台组块质 量为 。（g 取 ） （1）工程船满载航行在海面上时，受到的浮力为多大？ （2）平台组块所受重力大小为多少？ （3）若涨潮前，插尖低于接口 ，涨潮时，工程船和平台组块缓慢向上浮起，使得插尖比接口高 。则在此过程中，工程船对平台组块竖直向上做功为多少？ 3．（新考法）（2023·南通）如图所示，从空中落下的排球先后在草地和水泥地面上弹起，你认为 排球运动的轨迹最有可能的是（ ） ． B． ． D． 1．（2023·济南）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（ ） ．做功越多 B．功率越大 ．做功越快 D．功率越小 2．（2023·雅安）“神州十五号”载人飞船返回舱接近地面时，反推发动机点火，返回舱减速下降， 安全降落在着陆预定区域。在此过程中返回舱（ ） ．动能减小，重力势能减小，机械能不变 B．动能不变，重力势能减小，机械能减小 ．动能减小，重力势能增加，机械能不变 D．动能减小，重力势能减小，机械能减小 3．（2023·泰州）如图所示，小明沿滑道从顶端匀速下滑的过程中，小明的（ ） ．重力势能减小，机械能减小 B．动能不变，机械能不变 ．重力势能减小，动能增大 D．重力势能不变，机械能减小 4．（2023·大庆）掷实心球是大庆市中考体育考试项目之一，某同学掷出的实心球的运动轨迹如图 所示，点是实心球刚离开手的位置，点是实心球运动到最高点的位置，B 点是实心球落地前瞬间的位置。 在不计空气阻力的情况下，下列说法正确的是（ ） ．实心球在空中运动时没有惯性 B．实心球在最高点时处于平衡状态 ．实心球从运动到B 过程中动能逐渐增大 D．实心球从运动到B 过程中重力势能逐渐减小 5．（2023·株洲）投出的铅球在空中飞行，它在整个运动过程中的动能Ek与距离地面的高度的关系 如图所示。已知铅球出手高度为2m，铅球落到地面时重力势能为零，不计空气阻力，由图可知，铅球出 手时其重力势能为（ ） ．80 B．100 ．180 D．280 6．（2023·烟台）跳水运动中蕴含着许多物理知识，如图所示，有关跳板跳水过程中能量变化的说 法正确的是（ ） ．运动员用力下压跳板的过程中，跳板的弹性势能减小 B．运动员被跳板向上弹起的过程中，重力势能减小 ．运动员离开跳板向上运动的过程中，动能减小 D．运动员从最高点下落的过程中，机械能增大 7．（2023·潍坊）（多选）如图甲所示，工人用推力F 将重为1000 的箱子沿斜面推至水平车厢中， 斜面长3m、高15m，F 始终与箱子运动方向相同。箱子运动路程随时间变化关系如图乙所示，推力F 随 时间变化关系如图丙所示。下列分析正确的是（ ） ．0~10s 内，箱子做加速运动 B．0~10s 内，箱子所受摩擦力为100 ．10~20s 内，推力F 的功率为160 D．10~20s 内，箱子所受摩擦力为200 8．（2023·日照）（多选）2022 年8 月14 日，山东省第二十五届运动会跳水决赛在日照市游泳中 心跳水馆完美收官，为助推我市体育事业的发展注入了强大动力。如图所示，某次跳水比赛中，运动员站 立在跳台上的点，然后保持直立姿势从跳台上竖直向上弹跳后腾空，至最高点B 处后自由下落，至点落入 水中。关于上述运动过程运动员腾空后的机械能，下列分析正确的是（不计空气阻力）（ ） ．运动员在点时，动能最大、重力势能最小 B．运动员从点运动到点的过程中，机械能守恒 ．运动员从点运动到B 点的过程中，动能逐渐增大 D．运动员从B 点运动到点的过程中，重力势能逐渐增大 9．（2023·德州）如图所示，小王用弹簧测力计水平拉动木块，使同一木块先后以速度 和 沿同 一水平木板匀速直线滑动相同的距离，且 ，则第一次木块所受的摩擦力 第二次木块所受的摩擦 力；第一次拉力做的功 第二次拉力做的功。（均选填“大于”、“小于”或“等于”） 10．（2023·德阳）无人机在现在的生产生活中有着广泛的应用。如图所示是一款新型智能航拍无 人机，机身总质量2kg，小李操作该无人机先以12m/s 的速度沿竖直方向匀速上升48m，接着又以 2m/s 的速度沿水平方向匀速飞行80m，无人机在上升过程中需要克服重力做功 ，在整个飞行过程中 克服重力做功的功率为 。 11．（2023·广州）物体重5，如图1，在水平拉力F1作用下，在水平面从M 匀速直线运动到用时 3s；如图2，在上放置一个钩码，在水平拉力F2作用下，在另一水平面从Р 匀速直线运动到Q 用时2s。 （1）在M，PQ 段，的速度分别为v1、v2，所受摩擦力分别为f1、f2，则v1 v2，f1 f2；（均选填“>”“=”“<”） （2）从M 运动到，F1做的功为 、功率为 ，所受重力做的功为 。 12．（2023·南充）体育课上小唐同学进行传接排球训练，他将球斜向上抛出，球的运动轨迹如图 所示，、b、、d 为轨迹上的点，其中、两点高度相同，不计空气阻力，则球在点的机械能 d 点机械 能（选填“大于”、“小于”、“等于”）；球在、b、、d 四点中 点的重力势能最大。 13．（2023·潍坊）为探究物体的动能跟哪些因素有关，利用斜槽、钢球、木块等器材在同一水平 面上进行探究活动。钢球从高为的斜槽上滚下，在水平面上运动，运动的钢球碰上木块后，能将木块撞出 一段距离s，如图所示。 （1）实验中探究的“物体的动能”是指 （选填字母）。 ．钢球在斜面上的动能 B．钢球撞击木块时的动能 ． 木块被撞击后的动能 （2）若水平面是光滑的， （选填“能”或“不能”）达到探究目的。 （3）实验过程中，发现木块移动的距离较短而不易进行观察和比较。对此请你写出一条改进措施： 。 14．（2023·雅安）为加快川藏铁路建设进度，建设者节假日依然奋战在一线。工地上工人师傅用 叉车将质量为1000kg 的货物匀速提高15m 用时5s（g 取10/kg）。求： （1）货物的重力； （2）货物上升的速度； （3）叉车提升货物的功率。 15．（2023·泰州）新能源电动汽车具有节能、环保的特点。如图所示，一辆电动汽车停放在水平 地面上，满载时整车质量为15t，轮胎与地面的总接触面积为600m2。在某段平直路面上，该车满载时 90s 内匀速行驶了18km，电动汽车受到的阻力为2500，求： （1）汽车行驶的速度； （2）汽车发动机的功率； （3）汽车静止时对水平地面的压强。（g 取10/kg） 16．（2023·内江）如图是当今世界上最新研发的“侦探猎犬”超音速汽车，最大车速能达到 16×103km/，它创造了短期内无法超越的世界纪录。在某次测试中，该超音速汽车以126×103km/的速 度在水平轨道上匀速直线行驶时，汽车受到水平方向的阻力为18×105，求在这次测试中： （1）汽车受到水平方向的牵引力； （2）汽车牵引力的功率。