2020年中考物理重難點專練12功功率和機械能專項三力學含解析

專項三力學重難點12功、功率和機械能【知識梳理】1.功（W）：物理學規(guī)定，若果物體受力且沿力的方向移動一定的距離，就說力對物體做了功。做功包含的2個必要因素：作用在物體上的力；物體在這個力的方向上移動的距離。2.功的計算：功等于力與物體沿力的方向移動距離的乘積。公式：W=Fs.（F–力，單位：N；s–在力的方向上移動的距離，單位：m）。功的單位：焦耳（J）。1J=1N·m。3.功率（P）：功與做功所用的時間之比。公式：P=QUOTEWt（W–功，單位：J；t–時間，單位：s）。功率的國際單位：w。其它單位：1W=1J/s；1kW=1000W；1MW=106W.4.功與功率的比較物理量定義符號計算公式國際單位常用單位反映的物理情景聯(lián)系功力與物體沿力的方向移動距離的乘積WW=FsJ(焦耳)1N.m=1J1kJ=1000J做功的多少P=W/t功率功與做功所用的時間之比PP=W/tW(瓦特)1J/s=1w1kW=1000w1MW=106w做功的快慢5.機械能（1）動能：物體由于運動具有的能。影響因素：物體的質(zhì)量和運動速度。當速度相同時，質(zhì)量越大，動能越大；當質(zhì)量相同時，速度越大，動能越大。（2）重力勢能：物體由于位置較高而具有的能。影響因素：物體的質(zhì)量和位置高度。當位置一樣時，質(zhì)量越大，重力勢能越大；當質(zhì)量一定時，位置越高，重力勢能越大。（3）彈性勢能：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能。彈性形變越厲害，彈性勢能越大。（4）能的相互轉(zhuǎn)化：各種形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化?！窘忸}思路】1.判斷物體是否做功：根據(jù)做功的兩個必要因素去判斷。三種情形不做功：有力無沿力方向移動的距離；有距離，無力；力與距離的方向垂直。2.功的計算：注意各物理量統(tǒng)一成國際單位。注意力與相應的距離的對應關(guān)系。3.功、功率的概念的比較：牢記功是指做功的多少，與做功的快慢無關(guān)；功率是指做功的快慢，與多少無關(guān)。4.功和功率單位的區(qū)分：單位與公式相配套。將單位中的各量對應到物理量中，看是否能夠計算出這個物理量。如單位N·m，N對應力F，m對應距離S，F(xiàn)s=W,能夠計算功，是功的單位。5.影響動能、重力勢能的因素的區(qū)分：二者都與質(zhì)量有關(guān)，動能還與速度有關(guān)，重力勢能與位置有關(guān)。注意：速度、位置都具有相對性，注意參照物。6.探究影響“動能大小”的實驗：（1）改變物體開始下落時的高度，是為了到達平面時的速度不同。（2）使用了“轉(zhuǎn)換法”，將物體的動能轉(zhuǎn)換位物體在水平面上移動的距離，移動的距離越遠，動能越大?！菊骖}再現(xiàn)】1.（2019湖南邵陽）參加今年邵陽市初中畢業(yè)學業(yè)考試的王小鵬同學聽到考試預備鈴響了，考室還在四樓呀!一口氣從一樓跑到四樓考室，所用時間為30秒。他上樓過程克服自身重力做功的功率最接近（）A．1.5W B．15W C．150W D．1500W【答案】C【簡析】一般估測時，中學生體重約為500N，一層樓高約為3m，從一樓跑到四樓上升了三層樓的高度約9m，所用時間為30s。W=Fs=500N×9m=4500J.P=W/t=4500J/30s=150W.2.（2019湖南邵陽）一物體在水平拉力F的作用下，沿力的方向以0.2m/s的速度勻速運動了4s，拉力F大小為5N，4s內(nèi)拉力F做的功為（）A．1J B．3J C．2J D．4J【答案】D【簡析】物體移動的距離s＝vt＝0.2m/s×4s＝0.8m，拉力F做的功W＝Fs＝5N×0.8m＝4J。3.（2019山西）2019年1月，全國第二屆青年運動會滑雪比賽在我省大同進行。下圖是賽場上滑雪運動員正在加速下滑時的情景，此過程中運動員（）A．重力勢能增加B．動能保持不變C．相對地面是運動的D．運動狀態(tài)保持不變【答案】C【簡析】滑雪運動員正在加速下滑,說明位置越來越低，在質(zhì)量不變時，位置越低，重力勢能越小，A錯。因為速度越來越快，所以，在質(zhì)量不變時，動能越來越大，B錯。相對地面有位置的改變，所以是運動的，C錯。運動員正在加速下滑，未處于靜止或者勻速直線運動狀態(tài)，所以運動狀態(tài)在改變，D錯。4.（2019山東煙臺）如圖所示，小球沿軌道由靜止A處經(jīng)B、C運動到D處的過程中，忽略空氣阻力和摩擦力，則（）A.小球在A處的動能等于在D處的動能B.小球在A處的動能大于在D處的動能C.小球在B處的機械能小于在處的機械能D.小球在B處的機械能等于在C處的機械能【答案】D【簡析】忽略空氣阻力和摩擦力時，D點位置比A低，在A點時速度為0，動能為0，在D點不為0，所以A、D兩點的動能不相等，A、B錯。由于忽略空氣阻力和摩擦力，所以機械能保持不變，在各點處相等，所以C錯，D正確。5.（2019山東聊城）如圖是探究“物體的動能跟哪些因素有關(guān)”的實驗。實驗中，讓同一銅球從斜面的不同高度由靜止釋放，撞擊同一木塊，下列說法正確的是（）A．該實驗探究的是物體動能大小與高度的關(guān)系 B．該實驗探究的是物體動能大小與質(zhì)量的關(guān)系 C．該實驗中，物體的動能是指木塊B的動能 該實驗結(jié)論可以解釋為什么對機動車限速【答案】D【簡析】從不同高度處由靜止釋放落下時的速度不同，但是同一小球，所以，探究的是動能與速度的關(guān)系，A、B錯。實驗的研究對象是銅球，所以物體的動能是銅球的動能，C錯。本實驗結(jié)論是：質(zhì)量一定時，速度越大，動能越大；因為質(zhì)量一定時，速度越大，動能越大，所以當質(zhì)量相同時，車輛速度越大動能越大，使剎車困難，容易引發(fā)交通事故，交通部門要對機動車輛進行限速，D正確。6.（2019湖北宜昌）如圖所示，過山車是一項驚險刺激的游戲項目，下列關(guān)于過山車的機械能說法正確的是（）A．剛開始過山車勻速被拉升時，機械能不變 B．過山車向下俯沖時，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能 C．通過環(huán)形軌道最高點時，重力勢能最大，動能為0 D．過山車在運行過程中機械能守恒【答案】B【簡析】過山車勻速被拉升時,雖然速度不變，動能不變，但位置變高了，重力勢能增加了，所以機械能變大了，A錯。過山車向下俯沖時，速度增大，動能增加，位置變低，重力勢能減小，重力勢能轉(zhuǎn)化為了動能，B正確。通過環(huán)形軌道最高點時，高度最大，重力勢能最大，但此時其在水平方向上速度不為零，此時動能不為零，C錯。過山車在運行過程中需要克服空氣阻力和摩擦阻力做功，會有一部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以機械能變小，即機械能不守恒，D錯。7.（2019湖北黃石）專業(yè)蹦床運動逐漸進入大眾生活，下列對蹦床運動的表述錯誤的是（）A．下落到蹦床前運動員的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能 B．運動員下降到最低點時，蹦床的彈性勢能最大 C．運動員想彈得更高，就要在蹦床上發(fā)力，消耗體能 D．若運動員不發(fā)力，會一直運動下去，因為能量是守恒的【答案】D【簡析】下落到蹦床前運動員的質(zhì)量不變，高度降低，速度變大，是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。A正確。運動員下降到最低點時，蹦床的形變程度最大，所以彈性勢能最大，B正確。運動員在運動過程中需要克服空氣阻力做功，一部分機械能會轉(zhuǎn)化為人的內(nèi)能，所以越跳越低。想彈得更高，就要增加蹦床的彈性勢能，而蹦床的彈性勢能是通過消耗人體的能量來獲得的。C正確。從整個系統(tǒng)來說能量是守恒的，但運動員在運動過程中需要克服空氣阻力做功，一部分機械能會轉(zhuǎn)化為人的內(nèi)能，所以若運動員不發(fā)力，不會一直運動下去，D錯。8.（2019江蘇宿遷）會蕩秋千的人，不用別人幫助，就能把秋蕩得很高。做法是：當人從高處向下擺時，身體由直立變?yōu)橄露?，此過程降低重心高度，將更多的重為勢能轉(zhuǎn)化為______能；而從最低點向上擺時，用力將身體由下蹲變?yōu)橹绷ⅲ诉^程克服身體重力做功，增加了______能。如此循環(huán)往復，機械能越積越多，秋千就越蕩越高?！敬鸢浮縿又亓荨竞單觥坑深}意可知，當人從高處向下擺時，身體由直立變?yōu)橄露?，此過程降低重心高度，可以獲得更大的速度，將更多的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；而從最低點向上擺時，用力將身體由下蹲變?yōu)橹绷?，此過程克服身體重力做功，此時高度增加，重力勢能增大，從而增加了重力勢能。9.（2019昆明）如圖所示的軍用飛機從上空高速飛過，觀察者抬頭看到飛機的同時，感覺到飛機發(fā)出的隆隆聲是從飛機的________方發(fā)出的（選填“前”或“后”）。飛機在減速下降過程中，機械能將________，勢能將________。（選填“增大”、“不變”或“減小”）【答案】后減小減小

【簡析】飛機的速度超過聲速，所以聲音通過空氣傳入人耳時，飛機飛過的路程大于聲傳播的路程，人聽到的飛機的聲音是飛機過頭頂前發(fā)出的。飛機在減速下降過程中，速度減小，質(zhì)量不變，所以動能減小；高度在下降，重力勢能也減小，所以機械能減小。10.（2019山東威海）如圖是一款健身拉力器原理圖，斜面的傾角為30°，重500N的物塊與固定在斜面底端的彈簧相連，小明通過定滑輪拉著物塊沿斜面向上勻速運動2m的過程中（此過程彈簧始終處于被拉伸狀態(tài)），小明對繩的拉力所做的功為1000J，克服彈簧拉力做功300J，則克服物塊重力做的功為J，物塊與斜面之間摩擦力的大小為N．（忽略繩重、滑輪與軸的摩擦）【答案】500100

【簡析】斜面的傾角為30°，物塊沿斜面向上勻速運動2m，則斜面的高度h＝s＝×2m＝1m，克服物塊重力做的功W有用＝Gh＝500N×1m＝500J；W額＝W總﹣W1﹣W有用＝1000J﹣500J﹣300J＝200J，額外功是克服摩擦力所做的，由W額＝fs可得，物塊與斜面之間摩擦力的大小f＝＝＝100N。11.（2019天津市）小明同學在探究重力勢能的大小與什么因素有關(guān)時，提出了如下猜想：

猜想一：物體的重力勢能與物體的質(zhì)量有關(guān)

猜想二：物體的重力勢能與物體所在高度有關(guān)

為了驗證上述猜想，他計劃利用小桌、沙子、質(zhì)量不同的鐵塊和刻度尺進行實驗：如圖所示，將小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把鐵塊從距桌面某一高度由靜止釋放，撞擊在桌面的中心部位，記錄桌腿進入沙子的深度。

按上述方案進行實驗，其實驗數(shù)據(jù)如下表所示。實驗序號鐵塊質(zhì)量m/g鐵塊距桌面高度H/cm桌腿進入沙子的深度h/cm①20201.9②20302.9③20403.8④30202.9⑤40204.1（1）實驗中通過比較______來判斷物體重力勢能的大??；

（2）為了驗證猜想一，需選擇表中______（填實驗序號）三組數(shù)據(jù)進行分析；

（3）分析表中①②③的實驗數(shù)據(jù)，可得出的結(jié)論是：______。【答案】桌腿進入沙子的深度

①④⑤

質(zhì)量相同的物體，高度越大，重力勢能越大

【簡析】（1）通過小明設計的實驗可以知道，他是通過比較桌腿進入沙子的深淺來比較重力勢能的大小的。桌腿進入沙堆越深說明物體做的功越多，它原來具有的重力勢能越大；（2）根據(jù)控制變量法，要驗證物體的重力勢能與物體的質(zhì)量有關(guān)，應控制物體的高度相同，改變物體質(zhì)量的大小，完成探究，需要找?guī)讉€質(zhì)量不同的物體進行實驗；表中①④⑤三組數(shù)據(jù)符合。（3）比較表中①②③的實驗數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)，高度相同，③中桌腿進入沙子的深度更深，所以，③中的物體具有重力勢能大，即可以得出的初步結(jié)論是：質(zhì)量相同的物體，高度越大，重力勢能越大。

12.（2019湖南婁底）如圖是探究“物體的動能大小與哪些因素有關(guān)”的實驗裝置圖，其中，mA=mB＜mC，hA=hC＞hB。圖2圖1（1）實驗中，探究的動能是指_____（填序號）

A．小球在斜面上的動能

B．小球撞擊木塊時的動能

C．小球撞擊木塊后的動能

D．木塊被小球撞擊的動能

（2）使質(zhì)量相同的小球從斜面上不同高度處自由滾下，是為了研究動能大小與_____的關(guān)系。

（3）在做了探究“物體動能大小與哪些因素有關(guān)”的實驗后，有些同學對“質(zhì)量不同的小球從同一光滑斜面問一高度由靜止開始滾下，剛到達底部時的速度大小相等”有疑感，小明設計了如圖所示的實驗：讓質(zhì)量不同的小球A、C同時從同一高度由靜止開始沿光滑斜面滾下，觀察和比較兩球相對運動情況，若C球相對于A球_____（選填“運動”或“靜止”），就可以說明任一時刻兩球的速度大小相等。表面毛巾棉布木板摩擦力最大較大最小小車運動距離最近較遠最遠（4）完成實驗后，同學們還聯(lián)想到以前學習牛頓第一定律時，也用到了斜面：讓同一小車從同一斜面的同一高度由靜止滑下，在三個不同的表面上能滑行的距離不同（如上表），小車在這三個表面上滑行的過程中克服摩擦力做功_____（選填“相等”或“不相等”）【答案】（1）B（2）速度（3）靜止（4）相等【簡析】（1）據(jù)題意可知，實驗中探究的是小球，即小球撞擊木塊時的動能的大小，所以選B。（2）使質(zhì)量相同的小球從斜面上不同高度處自由滾下，小球到達水平面時的速度不同，所以，這是為了研究動能大小與物體速度的關(guān)系。（3）讓質(zhì)量不同的小球A、C同時從同一高度由靜止開始沿光滑斜面滾下，觀察和比較兩球相對運動情況，若任一時刻兩球的速度大小相等，即以任何一個小球為參照物，另一個小球都是相對靜止的，所以若C球相對于A球靜止，就可以說明任一時刻兩球的速度大小相等。（4）讓同一小車從同一斜面的同一高度由靜止滑下，小車到達平面時速度相等，質(zhì)量相等，所以動能相等。在不同的材料表面上運動時，最終停下來后，動能全部轉(zhuǎn)為內(nèi)能，克服摩擦力做了多少功就有多少動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以，在三個表面克服摩擦力做功相等，等于小車剛到平面時的動能。

13.（2019浙江嘉興）如圖所示的裝置中，某人將重為300牛的貨物勻速提升2米，所用