專題10做功和機(jī)械能(原卷版+解析)

專題10做功和機(jī)械能命題點(diǎn)1判斷物體是否做功【命題規(guī)律】①主要在選擇題和填空題中考查，分值1～3分．②多結(jié)合教材圖片或生活事例進(jìn)行考查．【歸納整理】不做功的三種情況：不做功勞而無(wú)功不勞無(wú)功垂直無(wú)功原因有力，但是在力的方向上通過(guò)的距離為0有距離，但是和距離同一方向上沒(méi)有力的作用有力，也有距離，但是力和距離方向相互垂直實(shí)例舉重運(yùn)動(dòng)員把杠鈴舉起后在高處停留5秒的過(guò)程中沒(méi)有做功冰壺在光滑水平冰面上由于慣性向前運(yùn)動(dòng)，在水平方向上沒(méi)有力做功學(xué)生背著書包在水平路面上勻速前進(jìn)，學(xué)生對(duì)書包沒(méi)有做功1．（2021·湖南常德）下面四幅圖中所描述的力，對(duì)物體做了功的是（）A．使小車向前運(yùn)動(dòng)了一段距離的推力B．搬石頭但沒(méi)有搬動(dòng)，手對(duì)石頭的力C．托著貨物停在水平地面上，叉車對(duì)貨物的力D．提著滑板在水平路面上前行，手提滑板的力2．（2021·四川瀘州）如圖，一個(gè)箱子靜止在水平地面，小聰用150N的水平拉力將箱子移動(dòng)了0.4m，小聰?shù)睦ψ龉開(kāi)______J。待箱子靜止后，小明用80N的水平推力推這個(gè)箱子沒(méi)有推動(dòng)，小明的推力做功_______J，此時(shí)箱子受到地面的摩擦力為_(kāi)______N。3．（2021·黑龍江）如圖所示，一木塊沿固定光滑斜面下滑，木塊（不計(jì)大?。┑闹亓?，所受支持力為，則木塊由斜面頂端滑到底端的過(guò)程中，重力做功為_(kāi)_____，支持力做功為_(kāi)_____。4．（2021·江蘇連云港）小明用20N的水平推力，將重為150N的購(gòu)物車沿水平地面向前推動(dòng)了10m，在此過(guò)程中，推力對(duì)購(gòu)物車做功___________J，支持力對(duì)購(gòu)物車做功___________J。命題點(diǎn)2功、功率的大小比較5．（2021·湖南岳陽(yáng)）小明兩次分別用時(shí)60s、40s把同一捆書從一樓勻速搬上三樓，比較兩次搬書過(guò)程對(duì)書做功和做功的功率，判斷正確的是（）A．用時(shí)少的做功多 B．用時(shí)少的做功功率大C．用時(shí)多的做功多 D．用時(shí)多的做功功率大6．（2021·湖北十堰）某汽車公司對(duì)自主研發(fā)的無(wú)人駕駛汽車性能進(jìn)行測(cè)試，甲、乙兩輛完全相同的汽車在同一水平路面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，且v甲＜v乙，若不計(jì)空氣阻力，則汽車受到的牽引力F甲和F乙以及牽引力在相同時(shí)間內(nèi)所做的功W甲和W乙之間的關(guān)系正確的是（）A．F甲＜F乙，W甲＜W乙 B．F甲＞F乙，W甲＞W(wǎng)乙C．F甲＝F乙，W甲＜W乙 D．F甲＝F乙，W甲＝W乙7．（2021·黑龍江大慶）一定質(zhì)量的物體在水平拉力的作用下沿同一水平面做直線運(yùn)動(dòng)，其路程（s）—時(shí)間（t）關(guān)系如圖所示，下列正確的是（）A．物體20s時(shí)的速度大于8s時(shí)的速度B．0~12s物體所受的拉力大于12s~24s物體所受的拉力C．0~12s拉力做的功大于12s~24s拉力做的功D．0~12s拉力做功的功率小于12s~24s拉力做功的功率命題點(diǎn)3eq\a\vs4\al(功、功率的相關(guān)計(jì)算)(重點(diǎn))【命題規(guī)律】①多在選擇題、填空題和計(jì)算題中考查，分值1～6分；②考查背景常見(jiàn)的有三類：分別是體育運(yùn)動(dòng)類、交通工具類和模型類；其中體育運(yùn)類多是給出一個(gè)背景，直接利用功和功率的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算；交通工具類常結(jié)合力與運(yùn)動(dòng)、壓強(qiáng)等知識(shí)進(jìn)行考查；模型類常以水平或豎直拉動(dòng)物體這類問(wèn)題為背景考查．【知識(shí)歸納】運(yùn)用公式W＝Fs的注意事項(xiàng)：同體性F和s必須對(duì)應(yīng)于同一物體同時(shí)性F和s是同時(shí)發(fā)生同向性F和s方向是一致的統(tǒng)一性F的單位是N、s的單位是m、W的單位才是J不變性F在物體移動(dòng)距離過(guò)程中，大小和方向不變注：做功的多少只由W＝Fs決定，與物體的質(zhì)量、速度、運(yùn)動(dòng)方向、接觸面的粗糙程度等無(wú)關(guān)．公式物理量意義解題注意事項(xiàng)P＝eq\f(W,t)W表示在這段時(shí)間內(nèi)做的功；t表示做功所用的時(shí)間①P、W、t必須對(duì)應(yīng)于同一段時(shí)間和同一物體；②時(shí)間的單位用s，功的單位用J，功率的單位才能是WP＝FvF表示拉力，v表示物體在拉力方向上的速度，不一定是物體的運(yùn)動(dòng)速度①拉力F必須是恒力，且物體運(yùn)動(dòng)的速度應(yīng)不變；②計(jì)算時(shí)，v的單位必須是m/s，這樣算出的功率單位才是W；③速度v跟拉力F必須對(duì)應(yīng)，即v必須是受到拉力的物體在拉力的方向上移動(dòng)的速度類型一體育運(yùn)動(dòng)類8．（2021·湖北宜昌）小勇放學(xué)后，背著重40N的書包沿水平路面走了200m，用時(shí)3min，又用1min爬上了大約9m高的四樓回到了家，小勇的重力為600N。則他在回家過(guò)程中對(duì)書包所做的功為_(kāi)_____J，他所做總功的功率是______W。9．（2021·安徽）如圖所示，小明在單杠上做引體向上運(yùn)動(dòng)，每次引體向上身體上升的高度為握拳時(shí)手臂的長(zhǎng)度。已知小明的體重為500N，握拳時(shí)手臂的長(zhǎng)度為0.6m，完成4次引體向上所用的時(shí)間為10s。求：（1）小明完成1次引體向上所做的功；（2）10s內(nèi)小明做引體向上的功率。10．（2021·江蘇泰州）為響應(yīng)國(guó)家提出的“節(jié)能減排，低碳生活”的號(hào)召。質(zhì)量為60kg的小明同學(xué)每天堅(jiān)持騎自行車上學(xué)，他所騎自行車質(zhì)量為15kg，輪胎與水平地面的總接觸面積為30cm2，在水平路面上勻速騎行時(shí)所受阻力為總重力的0.02倍（g取10N/kg）。求：（1）小明和自行車的總重力；（2）他騎行時(shí)自行車對(duì)地面的壓強(qiáng)；（3）若他在水平路面上5min內(nèi)勻速騎行了1500m，則他騎行時(shí)的功率是多大。類型二交通工具類11．（2021·四川瀘州）綿瀘高鐵內(nèi)自瀘段即將建成通車，據(jù)了解瀘州乘高鐵經(jīng)內(nèi)江到成都大約需要84min。其中瀘州至內(nèi)江約130km，按照設(shè)計(jì)速度250km/h運(yùn)行，瀘州到內(nèi)江列車大約需要______h。內(nèi)江至成都約150km，從瀘州經(jīng)內(nèi)江到成都全程的平均速度約為_(kāi)_____km/h。某牽引力為9×104N的動(dòng)車組在一段平直軌道上勻速行駛時(shí)速度為216km/h，則該動(dòng)車組的輸出功率為_(kāi)_____W。12．（2021·四川成都）“天府號(hào)”動(dòng)車組在成綿樂(lè)城際高鐵上投用，標(biāo)志著成都、樂(lè)山、德陽(yáng)、綿陽(yáng)、眉山等城市鐵路迎來(lái)公交化。一列“天府號(hào)”動(dòng)車組（圖）從成都東站駛出，用時(shí)54min抵達(dá)樂(lè)山站，成都東站到樂(lè)山站的路程是135km。求：（1）該動(dòng)車組從成都東站到樂(lè)山站的平均速度是多少km/h？（2）該動(dòng)車組在平直鐵路上以的牽引力勻速前進(jìn)1.5km，牽引力做功為多少？13．（2021·四川內(nèi)江）現(xiàn)有一輛汽車以30m/s的速度在平直公路上勻速行駛，突然發(fā)現(xiàn)正前面有一輛因故障而停止的小貨車，于是緊急剎車。汽車司機(jī)從發(fā)現(xiàn)這一情況到緊急剎車所需反應(yīng)時(shí)間為0.5s，剎車后經(jīng)過(guò)10s汽車停止，在剎車后汽車的平均速度為15m/s，g=10N/kg。求：（1）從司機(jī)發(fā)現(xiàn)情況到汽車停止這段時(shí)間，汽車運(yùn)動(dòng)的路程是多少？（2）如果汽車的質(zhì)量為3t，正常行駛時(shí)受到的阻力為重力的0.3倍，那么，汽車在反應(yīng)時(shí)間內(nèi)牽引力做的功是多少？類型三模型類14．（2021·黑龍江）如圖所示，重為800N的物體在100N水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左勻速直線運(yùn)動(dòng)了10s，滑輪組的機(jī)械效率為60%。在此過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）A．拉力F做的功為400J B．物體與地面間的摩擦力為180NC．額外功為240J D．拉力做功的功率為40W15．（2021·黑龍江綏化）甲、乙兩人各自推動(dòng)一輛小車，從同一地點(diǎn)同時(shí)向西做直線運(yùn)動(dòng)，乙的推力是50N，運(yùn)動(dòng)情況如圖所示。以乙為參照物，則甲向______運(yùn)動(dòng)；乙推車功率是______W。16．（2021·黑龍江大慶）小明同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的滑輪組裝置，當(dāng)施加圖乙所示隨時(shí)間變化的水平拉力F時(shí)，重物的速度v隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖丙所示。不計(jì)繩與滑輪的重量及滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的摩擦，繩對(duì)滑輪的拉力方向近似看成水平方向。在0-1s內(nèi)，重物受到地面的摩擦力為_(kāi)_____N，在2s-3s內(nèi)，拉力F做功的功率為_(kāi)_____W。

命題點(diǎn)4機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化【命題趨勢(shì)】①動(dòng)能和勢(shì)能及其相互轉(zhuǎn)化基本是在選擇題和填空題中考查；②主要涉及的考點(diǎn)有：動(dòng)能和勢(shì)能的影響因素、機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化等；③命題時(shí)多結(jié)合實(shí)際生活或熱點(diǎn)信息來(lái)單獨(dú)考查，偶爾會(huì)與其他知識(shí)綜合考查．17．（2021·安徽）圖示為游樂(lè)場(chǎng)中在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的摩天輪，小紅乘坐該摩天輪時(shí)速度大小不變，則她從最低點(diǎn)上升到最高點(diǎn)的過(guò)程中（）A．動(dòng)能減少 B．重力勢(shì)能不變 C．機(jī)械能增大 D．機(jī)械能不變18．（2021·湖南懷化）田徑運(yùn)動(dòng)會(huì)上，運(yùn)動(dòng)員投出的鉛球在下落過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）A．動(dòng)能增加 B．重力勢(shì)能增加C．動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能 D．機(jī)械能增加19．（2021·湖南長(zhǎng)沙）（多選）2020年7月23日，“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器成功發(fā)射，邁出了我國(guó)自主開(kāi)展行星探測(cè)的第一步，對(duì)探測(cè)器在離地加速上升的過(guò)程中能量的變化，說(shuō)法正確的是（）A．動(dòng)能減小 B．重力勢(shì)能增大C．重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 D．機(jī)械能增加20．（2021·上海）火箭加速上升過(guò)程中，相對(duì)于地面是______；火箭的重力勢(shì)能______，慣性______。21．（2021·湖北宜昌）如圖是宜昌某景區(qū)的彩虹滑道，小東和小紅從頂端滑到底端的過(guò)程中，重力勢(shì)能______，機(jī)械能______。（選填“增大”、“減小”或“不變”）22．（2021·湖南常德）如圖所示，在一個(gè)金屬罐的蓋和底各開(kāi)兩個(gè)小洞．將小鐵塊用細(xì)繩綁在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋兩端穿過(guò)蓋和底的小洞并固定起來(lái)，使小鐵塊懸于罐體內(nèi)．做好后將罐子從不太陡的斜面滾下，罐子和小鐵塊的動(dòng)能會(huì)轉(zhuǎn)化為橡皮筋的_____，滾動(dòng)一段時(shí)間后罐子停下來(lái)，然后再沿斜面向上滾動(dòng)，此時(shí)罐子的重力勢(shì)能會(huì)_____（選填“增大”“減小”或“不變”）．命題點(diǎn)5探究物體的動(dòng)能跟哪些因素有關(guān)【命題趨勢(shì)】本實(shí)驗(yàn)主要考查的知識(shí)點(diǎn)有：a.控制變量法的應(yīng)用(讓不同質(zhì)量的小球從相同高度下滑，探究質(zhì)量對(duì)動(dòng)能的影響；讓同一小球從不同高度下滑，探究速度對(duì)動(dòng)能大小大小的影響)，b.操作過(guò)程中的注意事項(xiàng)(讓小球從靜止?fàn)顟B(tài)自由下滑)，c.轉(zhuǎn)化法的應(yīng)用(從木塊移動(dòng)的距離判斷動(dòng)能的大小)，d.實(shí)驗(yàn)結(jié)論的總結(jié)．23．（2021·湖北）如圖所示是“探究物體動(dòng)能的大小跟哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置。（1）實(shí)驗(yàn)中，讓同一個(gè)鋼球從斜面上的不同高度由靜止自由滾下，是為了探究鋼球動(dòng)能的大小與______的關(guān)系；（2）本實(shí)驗(yàn)是通過(guò)比較木塊被撞擊后______來(lái)比較鋼球動(dòng)能大??；（3）小明猜想，如果水平面是光滑的，木塊被撞擊后將會(huì)______。24．（2021·天津）興趣小組的同學(xué)認(rèn)為車禍的危害程度與汽車的動(dòng)能大小有關(guān)，于是他們進(jìn)行了如下探究：（提出問(wèn)題）汽車的動(dòng)能大小跟什么因素有關(guān)？（猜想假設(shè)）由“十次車禍九次快”可猜想：汽車的動(dòng)能可能跟______有關(guān)；由“安全駕駛莫超載”可猜想：汽車的動(dòng)能可能跟______有關(guān)。（進(jìn)行實(shí)驗(yàn)）他們做了如圖所示的三次實(shí)驗(yàn)：用金屬球模擬汽車，讓金屬球從斜槽的某一高度由靜止開(kāi)始滾下，碰到水平面上的物塊，將物塊撞出一段距離。物塊被撞得越遠(yuǎn)，說(shuō)明金屬球到達(dá)水平面時(shí)的動(dòng)能就越______；

（分析論證）分析甲、丙兩圖的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可以初步得到的結(jié)論是：______；（實(shí)踐應(yīng)用）用甲、乙兩圖的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所得到的結(jié)論，可以解釋汽車______（選填“超載”或“超速”）行駛時(shí)危險(xiǎn)性大的原因。命題點(diǎn)6探究物體的重力勢(shì)能跟哪些因素有關(guān)25.某同學(xué)在體育活動(dòng)中，從鉛球下落陷入沙坑的深度情況猜想到：物體的重力勢(shì)能可能與物體的質(zhì)量、下落高度和運(yùn)動(dòng)路徑有關(guān)．于是設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)：用大小、形狀相同的A、B、C、D四個(gè)鉛球，其中A、C、D三球的質(zhì)量為m，B球質(zhì)量為2m，讓A、B兩球從距沙表面高H處?kù)o止下落，C球從距沙表面高2H靜止下落，D球從距沙表面高2H的光滑彎曲管道上端靜止滑入，最后從管道下端豎直地落下(球在光滑管道中運(yùn)動(dòng)的能量損失不計(jì))．實(shí)驗(yàn)測(cè)得A、B兩球陷入沙深度分別為h1和h2，C、D兩球陷入沙深度均為h3，且h1＜h2＜h3.(1)本實(shí)驗(yàn)中，鉛球的重力勢(shì)能大小是通過(guò)________來(lái)反映的．(2)比較A、B兩球，發(fā)現(xiàn)B球陷入沙深度更大，由此可得出結(jié)論：當(dāng)下落高度一定時(shí)，____________________．(3)比較________兩球，發(fā)現(xiàn)C球陷入沙中深度更大，由此可得出結(jié)論：當(dāng)物體質(zhì)量相同時(shí)，下落高度越高，物體的重力勢(shì)能越大．(4)比較C、D兩球，發(fā)現(xiàn)兩球運(yùn)動(dòng)的路徑不同，但陷入沙深度相同，由此可得出結(jié)論：物體的重力勢(shì)能與物體運(yùn)動(dòng)的路徑________(選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”)．(5)小球在下落過(guò)程陷入沙面前，將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______能，陷入沙中后到小球靜止過(guò)程中，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為_(kāi)___________能．專題10做功和機(jī)械能命題點(diǎn)1判斷物體是否做功【命題規(guī)律】①主要在選擇題和填空題中考查，分值1～3分．②多結(jié)合教材圖片或生活事例進(jìn)行考查．【歸納整理】不做功的三種情況：不做功勞而無(wú)功不勞無(wú)功垂直無(wú)功原因有力，但是在力的方向上通過(guò)的距離為0有距離，但是和距離同一方向上沒(méi)有力的作用有力，也有距離，但是力和距離方向相互垂直實(shí)例舉重運(yùn)動(dòng)員把杠鈴舉起后在高處停留5秒的過(guò)程中沒(méi)有做功冰壺在光滑水平冰面上由于慣性向前運(yùn)動(dòng)，在水平方向上沒(méi)有力做功學(xué)生背著書包在水平路面上勻速前進(jìn)，學(xué)生對(duì)書包沒(méi)有做功1．（2021·湖南常德）下面四幅圖中所描述的力，對(duì)物體做了功的是（）A．使小車向前運(yùn)動(dòng)了一段距離的推力B．搬石頭但沒(méi)有搬動(dòng)，手對(duì)石頭的力C．托著貨物停在水平地面上，叉車對(duì)貨物的力D．提著滑板在水平路面上前行，手提滑板的力【答案】A【解析】A．推著小車向前移動(dòng)一段距離，對(duì)物體施加了力，并在力的方向上移動(dòng)了一段距離，故A符合題意；B．搬而未起，有力但是無(wú)距離，不做功，故B不符合題意；C．托著貨物停在水平地面上，叉車對(duì)貨物有力但是無(wú)距離，不做功，故C不符合題意；D．提著滑板在水平路面上前行，手提滑板有力，但是在力的方向上沒(méi)有距離，即力的方向與運(yùn)動(dòng)的方向垂直，不做功，故D不符合題意。故選A。2．（2021·四川瀘州）如圖，一個(gè)箱子靜止在水平地面，小聰用150N的水平拉力將箱子移動(dòng)了0.4m，小聰?shù)睦ψ龉開(kāi)______J。待箱子靜止后，小明用80N的水平推力推這個(gè)箱子沒(méi)有推動(dòng)，小明的推力做功_______J，此時(shí)箱子受到地面的摩擦力為_(kāi)______N?！敬鸢浮?0080【解析】[1]小聰?shù)睦ψ龉2][3]小明用80N的水平推力推這個(gè)箱子沒(méi)有推動(dòng)，此過(guò)程只有力沒(méi)有距離，小明的推力不做功，做功為0J；此時(shí)箱子受到地面的摩擦力為靜摩擦力，大小等于小明的推力80N。3．（2021·黑龍江）如圖所示，一木塊沿固定光滑斜面下滑，木塊（不計(jì)大?。┑闹亓?，所受支持力為，則木塊由斜面頂端滑到底端的過(guò)程中，重力做功為_(kāi)_____，支持力做功為_(kāi)_____。【答案】0.60【解析】[1]重力做功為[2]物體沿光滑斜面下滑，支持力的方向與物體運(yùn)動(dòng)的方向垂直，物體在支持力的方向上沒(méi)有移動(dòng)距離，故支持力做功為0。4．（2021·江蘇連云港）小明用20N的水平推力，將重為150N的購(gòu)物車沿水平地面向前推動(dòng)了10m，在此過(guò)程中，推力對(duì)購(gòu)物車做功___________J，支持力對(duì)購(gòu)物車做功___________J。【答案】2000【解析】[1]推力對(duì)購(gòu)物車做功W=Fs=20N×10m=200J[2]支持力的方向豎直向上，沒(méi)有在支持力的方向上移動(dòng)距離，所以支持力對(duì)購(gòu)物車不做功，做功為零。命題點(diǎn)2功、功率的大小比較5．（2021·湖南岳陽(yáng)）小明兩次分別用時(shí)60s、40s把同一捆書從一樓勻速搬上三樓，比較兩次搬書過(guò)程對(duì)書做功和做功的功率，判斷正確的是（）A．用時(shí)少的做功多 B．用時(shí)少的做功功率大C．用時(shí)多的做功多 D．用時(shí)多的做功功率大【答案】B【解析】AC．由題意可知，搬的是同一捆書，而且兩次上樓的高度均不變，由W=Gh可知，兩次搬書過(guò)程對(duì)書做功相同，故AC錯(cuò)誤；BD．兩次所做的功相同，由可知，用時(shí)少的做功功率大，用時(shí)多的做功功率小，故B正確，D錯(cuò)誤。故選B。6．（2021·湖北十堰）某汽車公司對(duì)自主研發(fā)的無(wú)人駕駛汽車性能進(jìn)行測(cè)試，甲、乙兩輛完全相同的汽車在同一水平路面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，且v甲＜v乙，若不計(jì)空氣阻力，則汽車受到的牽引力F甲和F乙以及牽引力在相同時(shí)間內(nèi)所做的功W甲和W乙之間的關(guān)系正確的是（）A．F甲＜F乙，W甲＜W乙 B．F甲＞F乙，W甲＞W(wǎng)乙C．F甲＝F乙，W甲＜W乙 D．F甲＝F乙，W甲＝W乙【答案】C【解析】在水平方向上，甲、乙兩輛汽車都受牽引力F與摩擦力f作用，兩輛汽車都做勻速直線運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)，所以F甲＝f甲，F(xiàn)乙=f乙；甲、乙兩輛完全相同的汽車在同一水平路面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，兩輛汽車對(duì)水平路面的壓力相等，都等于汽車自身的重力；接觸面的粗糙程度相同，所以兩輛汽車所受的摩擦力大小相等，即f甲＝f乙，所以牽引力F甲＝F乙。因?yàn)?，v甲＜v乙，所以在相同的時(shí)間內(nèi)路程關(guān)系是：s甲＜s乙，F(xiàn)甲＝F乙。根據(jù)W=Fs可知，W甲＜W乙，故ABD錯(cuò)誤，C正確。故選C。7．（2021·黑龍江大慶）一定質(zhì)量的物體在水平拉力的作用下沿同一水平面做直線運(yùn)動(dòng)，其路程（s）—時(shí)間（t）關(guān)系如圖所示，下列正確的是（）A．物體20s時(shí)的速度大于8s時(shí)的速度B．0~12s物體所受的拉力大于12s~24s物體所受的拉力C．0~12s拉力做的功大于12s~24s拉力做的功D．0~12s拉力做功的功率小于12s~24s拉力做功的功率【答案】C【解析】A．由圖，12~24s斜率小于0~12s，斜率越大速度越大，故物體20s時(shí)的速度小于8s時(shí)的速度，故A錯(cuò)誤；B．兩段都是勻速直線運(yùn)動(dòng)，拉力等于摩擦力，因?yàn)閴毫痛植诔潭葲](méi)變，所以摩擦力沒(méi)變，拉力相同，故B錯(cuò)誤；C．0~12s運(yùn)動(dòng)距離6m，12~24s運(yùn)動(dòng)距離2m，因?yàn)槔ο嗤?，根?jù)W=Fs，0~12s拉力做的功大于12s~24s拉力做的功，故C正確；D．0~12s拉力做的功大于12s~24s拉力做的功，時(shí)間相同，根據(jù)，0~12s拉力做功的功率大于12s~24s拉力做功的功率，故D錯(cuò)誤。故選C。命題點(diǎn)3eq\a\vs4\al(功、功率的相關(guān)計(jì)算)(重點(diǎn))【命題規(guī)律】①多在選擇題、填空題和計(jì)算題中考查，分值1～6分；②考查背景常見(jiàn)的有三類：分別是體育運(yùn)動(dòng)類、交通工具類和模型類；其中體育運(yùn)類多是給出一個(gè)背景，直接利用功和功率的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算；交通工具類常結(jié)合力與運(yùn)動(dòng)、壓強(qiáng)等知識(shí)進(jìn)行考查；模型類常以水平或豎直拉動(dòng)物體這類問(wèn)題為背景考查．【知識(shí)歸納】運(yùn)用公式W＝Fs的注意事項(xiàng)：同體性F和s必須對(duì)應(yīng)于同一物體同時(shí)性F和s是同時(shí)發(fā)生同向性F和s方向是一致的統(tǒng)一性F的單位是N、s的單位是m、W的單位才是J不變性F在物體移動(dòng)距離過(guò)程中，大小和方向不變注：做功的多少只由W＝Fs決定，與物體的質(zhì)量、速度、運(yùn)動(dòng)方向、接觸面的粗糙程度等無(wú)關(guān)．公式物理量意義解題注意事項(xiàng)P＝eq\f(W,t)W表示在這段時(shí)間內(nèi)做的功；t表示做功所用的時(shí)間①P、W、t必須對(duì)應(yīng)于同一段時(shí)間和同一物體；②時(shí)間的單位用s，功的單位用J，功率的單位才能是WP＝FvF表示拉力，v表示物體在拉力方向上的速度，不一定是物體的運(yùn)動(dòng)速度①拉力F必須是恒力，且物體運(yùn)動(dòng)的速度應(yīng)不變；②計(jì)算時(shí)，v的單位必須是m/s，這樣算出的功率單位才是W；③速度v跟拉力F必須對(duì)應(yīng)，即v必須是受到拉力的物體在拉力的方向上移動(dòng)的速度類型一體育運(yùn)動(dòng)類8．（2021·湖北宜昌）小勇放學(xué)后，背著重40N的書包沿水平路面走了200m，用時(shí)3min，又用1min爬上了大約9m高的四樓回到了家，小勇的重力為600N。則他在回家過(guò)程中對(duì)書包所做的功為_(kāi)_____J，他所做總功的功率是______W?！敬鸢浮?6024【解析】[1]小勇回家過(guò)程中對(duì)書包的作用力沿豎直方向，所以他背著書包在水平路面行走時(shí)，他對(duì)書包不做功，只在爬樓過(guò)程對(duì)書包做了功。所做的功[2]上樓時(shí)，小勇不僅要克服書包的重力做功，還要克服自身重力做功?？朔陨碇亓ψ龅墓ψ龅目偣φ麄€(gè)過(guò)程所用時(shí)間所做總功的功率9．（2021·安徽）如圖所示，小明在單杠上做引體向上運(yùn)動(dòng)，每次引體向上身體上升的高度為握拳時(shí)手臂的長(zhǎng)度。已知小明的體重為500N，握拳時(shí)手臂的長(zhǎng)度為0.6m，完成4次引體向上所用的時(shí)間為10s。求：（1）小明完成1次引體向上所做的功；（2）10s內(nèi)小明做引體向上的功率?！敬鸢浮浚?）300J；（2）120W【解析】解：（1）小明完成1次引體向上使身體上升的高度等于握拳時(shí)手臂的長(zhǎng)度，則所做的功為W=Gh=500N×0.6m=300J（2）10s內(nèi)小明做了4次引體向上，則做引體向上的功率為P=120W答：（1）小明完成1次引體向上所做的功為300J；（2）10s內(nèi)小明做引體向上的功率為120W。10．（2021·江蘇泰州）為響應(yīng)國(guó)家提出的“節(jié)能減排，低碳生活”的號(hào)召。質(zhì)量為60kg的小明同學(xué)每天堅(jiān)持騎自行車上學(xué)，他所騎自行車質(zhì)量為15kg，輪胎與水平地面的總接觸面積為30cm2，在水平路面上勻速騎行時(shí)所受阻力為總重力的0.02倍（g取10N/kg）。求：（1）小明和自行車的總重力；（2）他騎行時(shí)自行車對(duì)地面的壓強(qiáng)；（3）若他在水平路面上5min內(nèi)勻速騎行了1500m，則他騎行時(shí)的功率是多大?！敬鸢浮浚?）750N；（2）；（3）75W【解析】解：（1）小明和自行車的總重力G=(m1+m2)g=(60kg+15kg)×10N/kg=750N（2）他騎行時(shí)自行車對(duì)地面的壓強(qiáng)（3）阻力為f=0.02G=0.02×750N=15N因?yàn)閯蛩伲詣?dòng)力等于15N，速度為他騎行時(shí)的功率是P=Fv=15N×5m/s=75W答：（1）小明和自行車的總重力750N；（2）他騎行時(shí)自行車對(duì)地面的壓強(qiáng)；（3）若他在水平路面上5min內(nèi)勻速騎行了1500m，則他騎行時(shí)的功率是75W。類型二交通工具類11．（2021·四川瀘州）綿瀘高鐵內(nèi)自瀘段即將建成通車，據(jù)了解瀘州乘高鐵經(jīng)內(nèi)江到成都大約需要84min。其中瀘州至內(nèi)江約130km，按照設(shè)計(jì)速度250km/h運(yùn)行，瀘州到內(nèi)江列車大約需要______h。內(nèi)江至成都約150km，從瀘州經(jīng)內(nèi)江到成都全程的平均速度約為_(kāi)_____km/h。某牽引力為9×104N的動(dòng)車組在一段平直軌道上勻速行駛時(shí)速度為216km/h，則該動(dòng)車組的輸出功率為_(kāi)_____W?！敬鸢浮?.522005.4×106【解析】[1]從瀘州到內(nèi)江列車需要的時(shí)間[2]內(nèi)江到成都所需時(shí)間從瀘州經(jīng)內(nèi)江到成都的總路程s=s1+s2=130km+150km=280km則全程平均速度[3]該動(dòng)車組的輸出功率P=Fv1=9×104N×216×m/s=5.4×106W12．（2021·四川成都）“天府號(hào)”動(dòng)車組在成綿樂(lè)城際高鐵上投用，標(biāo)志著成都、樂(lè)山、德陽(yáng)、綿陽(yáng)、眉山等城市鐵路迎來(lái)公交化。一列“天府號(hào)”動(dòng)車組（圖）從成都東站駛出，用時(shí)54min抵達(dá)樂(lè)山站，成都東站到樂(lè)山站的路程是135km。求：（1）該動(dòng)車組從成都東站到樂(lè)山站的平均速度是多少km/h？（2）該動(dòng)車組在平直鐵路上以的牽引力勻速前進(jìn)1.5km，牽引力做功為多少？【答案】（1）150km/h；（2）7.5J【解析】解：（1）動(dòng)車組從成都東站到樂(lè)山站的平均速度（2）牽引力做功W=Fs1=5×104N×1.5×103m=7.5×107J答：（1）該動(dòng)車組從成都東站到樂(lè)山站的平均速度是150km/h；（2）牽引車做功為7.5×107J。13．（2021·四川內(nèi)江）現(xiàn)有一輛汽車以30m/s的速度在平直公路上勻速行駛，突然發(fā)現(xiàn)正前面有一輛因故障而停止的小貨車，于是緊急剎車。汽車司機(jī)從發(fā)現(xiàn)這一情況到緊急剎車所需反應(yīng)時(shí)間為0.5s，剎車后經(jīng)過(guò)10s汽車停止，在剎車后汽車的平均速度為15m/s，g=10N/kg。求：（1）從司機(jī)發(fā)現(xiàn)情況到汽車停止這段時(shí)間，汽車運(yùn)動(dòng)的路程是多少？（2）如果汽車的質(zhì)量為3t，正常行駛時(shí)受到的阻力為重力的0.3倍，那么，汽車在反應(yīng)時(shí)間內(nèi)牽引力做的功是多少？【答案】（1）165m；（2）【解析】解：（1）在發(fā)現(xiàn)到開(kāi)始剎車的時(shí)間內(nèi)，汽車做勻速運(yùn)動(dòng)，汽車前進(jìn)的路程在剎車的時(shí)間內(nèi)，汽車前進(jìn)的距離為從司機(jī)發(fā)現(xiàn)情況到汽車停止這段時(shí)間，汽車運(yùn)動(dòng)的路程（2）汽車勻速行駛所受阻力汽車牽引力等于阻力，即牽引力做的功=9×103N×15m=1.35×105J答：（1）從司機(jī)發(fā)現(xiàn)情況到汽車停止這段時(shí)間，汽車運(yùn)動(dòng)的路程是165m；（2）汽車在反應(yīng)時(shí)間內(nèi)牽引力做的功是1.35×105J。類型三模型類14．（2021·黑龍江）如圖所示，重為800N的物體在100N水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左勻速直線運(yùn)動(dòng)了10s，滑輪組的機(jī)械效率為60%。在此過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）A．拉力F做的功為400J B．物體與地面間的摩擦力為180NC．額外功為240J D．拉力做功的功率為40W【答案】B【解析】A．物體在水平地面上移動(dòng)的距離為s物=vt=0.2m/s×10s=2m由圖可知，動(dòng)滑輪上有3段受力的繩子，則繩子自由端移動(dòng)的距離為s=ns物=3×2m=6m拉力F做的總功為W總=Fs=100N×6m=600J故A錯(cuò)誤；B．滑輪組的機(jī)械效率為所以物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力為f=3ηF=3×60%×100N=180N故B正確；C．有用功為W有用=fs物=180N×2m=360J額外功為W總-W有用=600J-360J=240J故C錯(cuò)誤；D．拉力做功的功率為故D錯(cuò)誤。故選B。15．（2021·黑龍江綏化）甲、乙兩人各自推動(dòng)一輛小車，從同一地點(diǎn)同時(shí)向西做直線運(yùn)動(dòng)，乙的推力是50N，運(yùn)動(dòng)情況如圖所示。以乙為參照物，則甲向______運(yùn)動(dòng)；乙推車功率是______W?！敬鸢浮繓|200【解析】[1]如圖所示，甲推車的運(yùn)動(dòng)速度為乙推車的速度v乙=4m/s，因?yàn)榧?、乙兩人各自推?dòng)一輛小車，從同一地點(diǎn)同時(shí)向西做直線運(yùn)動(dòng)，且v甲＜v乙，以乙為參照物，則甲向東運(yùn)動(dòng)。[2]由題意知，乙的推力是50N，則乙推車功率是P=Fv=50N×4m/s=200W16．（2021·黑龍江大慶）小明同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的滑輪組裝置，當(dāng)施加圖乙所示隨時(shí)間變化的水平拉力F時(shí)，重物的速度v隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖丙所示。不計(jì)繩與滑輪的重量及滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的摩擦，繩對(duì)滑輪的拉力方向近似看成水平方向。在0-1s內(nèi)，重物受到地面的摩擦力為_(kāi)_____N，在2s-3s內(nèi)，拉力F做功的功率為_(kāi)_____W。

【答案】300300【解析】[1]由丙圖可知，在0-1s內(nèi)，物體靜止，整個(gè)裝置處于平衡狀態(tài)，以動(dòng)滑輪和物體為整體受力分析，水平方向物體受到的摩擦力等于動(dòng)滑輪受到繩子的拉力，所以物體所受的摩擦力為[2]由丙圖可知，在2s-3s內(nèi)，物體以0.5m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)乙圖，此時(shí)拉力為200N，繩子移動(dòng)的速度為拉力的功率為命題點(diǎn)4機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化【命題趨勢(shì)】①動(dòng)能和勢(shì)能及其相互轉(zhuǎn)化基本是在選擇題和填空題中考查；②主要涉及的考點(diǎn)有：動(dòng)能和勢(shì)能的影響因素、機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化等；③命題時(shí)多結(jié)合實(shí)際生活或熱點(diǎn)信息來(lái)單獨(dú)考查，偶爾會(huì)與其他知識(shí)綜合考查．17．（2021·安徽）圖示為游樂(lè)場(chǎng)中在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的摩天輪，小紅乘坐該摩天輪時(shí)速度大小不變，則她從最低點(diǎn)上升到最高點(diǎn)的過(guò)程中（）A．動(dòng)能減少 B．重力勢(shì)能不變 C．機(jī)械能增大 D．機(jī)械能不變【答案】C【解析】A．小紅的質(zhì)量不變，乘坐該摩天輪時(shí)速度大小不變，則她從最低點(diǎn)上升到最高點(diǎn)的過(guò)程中動(dòng)能不變，故A不符合題意；B．小紅的質(zhì)量不變，她從最低點(diǎn)上升到最高點(diǎn)的過(guò)程中高度升高，則重力勢(shì)能變大，故B不符合題意；CD．機(jī)械能等于動(dòng)能與勢(shì)能之和，從最低點(diǎn)上升到最高點(diǎn)的過(guò)程中，小紅的動(dòng)能不變，重力勢(shì)能變大，則機(jī)械能變大，故C符合題意，D不符合題意。故選C。18．（2021·湖南懷化）田徑運(yùn)動(dòng)會(huì)上，運(yùn)動(dòng)員投出的鉛球在下落過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）A．動(dòng)能增加 B．重力勢(shì)能增加C．動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能 D．機(jī)械能增加【答案】A【解析】A．運(yùn)動(dòng)員投出的鉛球在下落過(guò)程中，高度降低，速度變大，故動(dòng)能變大，故A正確；B．高度降低，故重力勢(shì)能減小，故B錯(cuò)誤；C．重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增大，故是重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，故C錯(cuò)誤；D．由于有阻力做功，故機(jī)械能減小，故D錯(cuò)誤。故選A。19．（2021·湖南長(zhǎng)沙）（多選）2020年7月23日，“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器成功發(fā)射，邁出了我國(guó)自主開(kāi)展行星探測(cè)的第一步，對(duì)探測(cè)器在離地加速上升的過(guò)程中能量的變化，說(shuō)法正確的是（）A．動(dòng)能減小 B．重力勢(shì)能增大C．重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 D．機(jī)械能增加【答案】BD【解析】ABC．探測(cè)器在離地加速上升的過(guò)程中速度越來(lái)越快，高度越來(lái)越高，動(dòng)能增大，重力勢(shì)能增大，機(jī)械能增加，故A錯(cuò)誤，B正確，C錯(cuò)誤；D．探測(cè)器在離地加速上升的過(guò)程，速度增加，高度增加，質(zhì)量不變，則天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器的機(jī)械能增加，故D正確。故選BD。20．（2021·上海）火箭加速上升過(guò)程中，相對(duì)于地面是______；火箭的重力勢(shì)能______，慣性______。【答案】運(yùn)動(dòng)的變大不變【解析】[1]火箭加速上升過(guò)程中，相對(duì)于地面的位置發(fā)生改變，火箭相對(duì)于地面是運(yùn)動(dòng)的。[2]火箭加速上升過(guò)程中，質(zhì)量不變，高度變大，重力勢(shì)能變大。[3]火箭加速上升過(guò)程中，質(zhì)量不變，慣性的大小不變。21．（2021·湖北宜昌）如圖是宜昌某景區(qū)的彩虹滑道，小東和小紅從頂端滑到底端的過(guò)程中，重力勢(shì)能______，機(jī)械能______。（選填“增大”、“減小”或“不變”）【答案】減小減小【解析】[1]小東和小紅從頂端滑到底端的過(guò)程中高度減小，重力勢(shì)能減小。[2]下滑過(guò)程中，速度越來(lái)越快，一部分重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；由于滑板與滑道之間有摩擦，克服摩擦還要做功，一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故機(jī)械能減小。22．（2021·湖南常德）如圖所示，在一個(gè)金屬罐的蓋和底各開(kāi)兩個(gè)小洞．將小鐵塊用細(xì)繩綁在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋兩端穿過(guò)蓋和底的小洞并固定起來(lái)，使小鐵塊懸于罐體內(nèi)．做好后將罐子從不太陡的斜面滾下，罐子和小鐵塊的動(dòng)能會(huì)轉(zhuǎn)化為橡皮筋的_____，滾動(dòng)一段時(shí)間后罐子停下來(lái)，然后再沿斜面向上滾動(dòng)，此時(shí)罐子的重力勢(shì)能會(huì)_____（選填“增大”“減小”或“不變”）．【答案】彈性勢(shì)能增大【解析】[1]金屬罐不太陡的斜面上滾下，是從最高處滾下時(shí)，金屬罐先由慢到快、后由快到慢滾到最低點(diǎn)，上面一段滾動(dòng)主要是重力勢(shì)能減小，金屬罐的動(dòng)能和橡皮筋的彈性勢(shì)能增加；下面一段滾動(dòng)主要是重力勢(shì)能和金屬罐的動(dòng)能減小，橡皮筋的彈性勢(shì)能增加；金屬罐在斜面上滾到最低處時(shí)，橡皮筋形變到最大程度，具有較大彈性勢(shì)能．[2]在橡皮筋恢復(fù)的過(guò)程中，金屬罐會(huì)由斜面底部自動(dòng)滾上去．從最低處滾上時(shí)，金屬罐先由慢到快、后由快到慢滾到最高點(diǎn)，下面一段向上滾動(dòng)主要是橡皮筋的彈性勢(shì)能減小，金屬罐的動(dòng)能和重力勢(shì)能增加；向上面一段滾動(dòng)主要是橡皮筋的彈性勢(shì)能和金屬罐的動(dòng)能減小，重力勢(shì)能增加．命題點(diǎn)5探究物體的動(dòng)能跟哪些因素有關(guān)【命題趨勢(shì)】本實(shí)驗(yàn)主要考查的知識(shí)點(diǎn)有：a.控制變量法的應(yīng)用(讓不同質(zhì)量的小球從相同高度下滑，探究質(zhì)量對(duì)動(dòng)能的影響；讓同一小球從不同高度下滑，探究速度對(duì)動(dòng)能大小大小的影響)，b.操作過(guò)程中的注意事項(xiàng)(讓小球從靜止?fàn)顟B(tài)自由下滑)，c.轉(zhuǎn)化法的應(yīng)用(從木塊移動(dòng)的距離判斷動(dòng)能的大小)，d.實(shí)驗(yàn)結(jié)論的總結(jié)．23．（2021·湖北）如圖所示是“探究物體動(dòng)能的大小跟哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置。（1）實(shí)驗(yàn)中，讓同一個(gè)鋼球從斜面上的不同高度由靜止自由滾下，是為了探究鋼球動(dòng)能的大小與______的關(guān)系；（2）本實(shí)驗(yàn)是通過(guò)比較木塊被撞擊后______來(lái)比較鋼球動(dòng)能大?。唬?）小明猜想，如果水平面是光滑的，木塊被撞擊后將會(huì)______。【答案】速度移動(dòng)距離做勻速直線運(yùn)動(dòng)【解析】（1）[1]實(shí)驗(yàn)中，讓同一個(gè)鋼球從斜面上的不同高度由靜止自由滾下，保證鋼球的質(zhì)量相等，鋼球從斜面上的不同高度由靜止自由滾下，改變的是鋼球到達(dá)水平面的速度，故這一操作步驟為了探究鋼球動(dòng)能的大小與速度的關(guān)系。（2）[2]本實(shí)驗(yàn)利用轉(zhuǎn)換的方法，通過(guò)比較木塊被撞擊后移動(dòng)距離來(lái)比較鋼球動(dòng)能大小，木塊被撞擊后移動(dòng)距離越遠(yuǎn)，表明鋼球具有的動(dòng)能越大。（3）[3]根據(jù)牛頓第一定律，物體不受力時(shí)，將保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，如果水平面是光滑的，木塊被撞擊后將會(huì)做勻速直線運(yùn)動(dòng)。24．（2021·天津）興趣小組的同學(xué)認(rèn)為車禍的危害程度與汽車的動(dòng)能大小有關(guān)，于是他們進(jìn)行了如下探究：（提出問(wèn)題）汽車的動(dòng)能大小跟什么因素有關(guān)？（猜想假設(shè)）由“十次車禍九次快”可猜想：汽車的動(dòng)能可能跟______有關(guān)