2024年中考物理復(fù)習(xí)學(xué)案-機(jī)械功與機(jī)械能（全國）解析版

專題11機(jī)械功與機(jī)械能

?命題趨勢

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在2024年的中考物理中，”機(jī)械功和機(jī)械能”這一部分仍然是重點(diǎn)考察內(nèi)容。從命題趨勢來看，以下幾

個方面值得考生特別關(guān)注：

1.基礎(chǔ)知識掌握：對于”機(jī)械功和機(jī)械能”的基本概念、公式和原理，考生需要熟練掌握。例如，功的

計算公式W=Fs,動能定理的表達(dá)形式等。

2.知識運(yùn)用能力：考生需要具備運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力。例如，通過分析物理過程，選擇

正確的公式進(jìn)行計算等。

3.實(shí)驗(yàn)操作技能：對于涉及“機(jī)械功和機(jī)械能”的實(shí)驗(yàn)，考生需要掌握實(shí)驗(yàn)操作技能，能夠獨(dú)立完成實(shí)

驗(yàn)，并分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論。

4.物理圖像的理解：對于涉及”機(jī)械功和機(jī)械能”的物理圖像，考生需要理解其含義，能夠通過圖像獲

取信息，分析物理過程。

5.綜合運(yùn)用知識的能力：在中考物理中，"機(jī)械功和機(jī)械能”往往與其他知識點(diǎn)結(jié)合在一起進(jìn)行考察。

考生需要具備綜合運(yùn)用知識的能力，能夠?qū)⒉煌R點(diǎn)聯(lián)系起來解決問題。

針對以上命題趨勢，考生可以從以下幾個方面進(jìn)行備考：

1.夯實(shí)基礎(chǔ)知識：考生需要對"機(jī)械功和機(jī)械能”的基本概念、公式和原理進(jìn)行深入理解，確保能夠熟

練掌握。

2.提高知識運(yùn)用能力：考生需要通過練習(xí)題、模擬題等方式，提高運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力。

在解題過程中，要注意分析物理過程，選擇正確的公式進(jìn)行計算。

F重難詮釋

知識點(diǎn)1:功

1.功的概念和判定:

(1)功的定義：一個力作用在物體上,使物體在力的方向上通過一段距離,這個力就對物體做了功;

(2)功的單位：國際單位制中，功的單位是：焦耳，符號是J,lJ=lNm；

(3)判斷力是否做功包括兩個必要因素：一是力作用在物體上；二是物體在力的方向上通過的距離;

二者缺一不可。

2.三種不做功的情況

不做功的情況現(xiàn)象分析

搬石頭而未動、推桌子而未動、提雖然對物體施加了力，但物體沒有在力的方向上通

有力無距離

著一桶水靜止不動等過距離，即s為零，因此W=Fs=OJ

足球滾動過程中沒有受到腳的“踢力”，此過程中人

踢出的足球在草地上滾一段距離、

對足球做功為零；小球在光滑水平面上勻速運(yùn)動的

有距離無力小球在光滑水平面上勻速運(yùn)動一

過程中水平方向上沒有受到力的作用，所以沒有力

段距離

對小球做功

物體（水桶或書包等）均受到豎直向上的力，但物

提著水桶在水平地面上走一段距

力與距離垂直體在水平方向上運(yùn)動，在豎直方向上通過的距離為

離、背著書包去上學(xué)等

零，因此力對物體做功為零

①功的原理:

使用任何機(jī)械時，人們所做的功，都不會少于（大于或等于）不用機(jī)械時所做的功，也就是使用任何

機(jī)械都不省功,這個結(jié)論叫做功的原理。

②物體的運(yùn)動方向與受力方向相反時的做功情況

如果力的方向和物體運(yùn)動方向相反，力也做功，此時我們說物體克服這個力做了功，做功的大小等于

這個力的大小與物體在力的反方向上通過的距離的乘積。如將重物G提升高度的過程，重物克服重力做

功Gha

2.功的計算：

（1）功的計算公式：W=FS,其中各量單位功W：J（焦耳），力F：N（牛頓）；移動距離s：m（米）；

或者

應(yīng)用w=Fs計算時的注意事項(xiàng)

（1）做功的多少只由F和s決定，與物體的質(zhì)量大小、速度大小、運(yùn)動的方向、物體是否做勻速運(yùn)動、

是否受摩擦力等均無關(guān)。

（2）要明確是哪個力對哪個物體做功。

（3）公式中的尸是作用在物體上的力，s是物體“在力F的方向上通過的距離”，這句話要引起重視，

否則在計算時容易出錯。如圖所示，重力為G的小物塊從斜面頂端運(yùn)動到底端的過程，在力F的方向上（沿

斜面方向）通過的距離為s,因此力廠對物體做功為Ps；在重力G的方向上（豎直向下）通過的距離為

因此重力G對物體做功為Gho

（4）物體在力的方向上移動的距離應(yīng)該是這個力作用在物體上時物體移動的距離，該力撤銷后物體移

動的距離不能計算在內(nèi)。

知識點(diǎn)2:功率

1.功率的概念：

（1）功率定義：物體在單位時間內(nèi)所做的功叫功率,在物理學(xué)中用字母P表示；

（2）功率意義：物理學(xué)中，用功率來表示物體做功的快慢;

（3）功率公式：P=—；

t

（4）推導(dǎo)公式：P=—=—=FV

tt

（4）功率單位：國際單位：瓦（W）,1W=1J/S；常用單位：千瓦（kW）,lkW=103W；

①汽車爬坡時為什么要用低速擋

由「=人可知在功率一定時，速度越小，汽車獲得的牽引力越大，爬坡越容易。因此汽車爬坡時要用低

速擋。

②應(yīng)用功率的公式進(jìn)行計算時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)

A.P=上是功率的定義式，它表示做功的物體在一段時間內(nèi)的平均功率，既適用于勻速直線運(yùn)動，也

t

適用于非勻速直線運(yùn)動。

W

B.運(yùn)用尸=—計算時，一定要注意尸、W、r三個量的對應(yīng)關(guān)系，功一定是對應(yīng)時間"t"內(nèi)完成的，

t

且各物理量的單位分別是瓦（W）、焦（J）、秒（s）。

C.P=Fv是功率的推導(dǎo)式，它是物體在恒力P的作用下，以速度v做勻速直線運(yùn)動時計算功率的公式，

因此拉力F必須是恒力，且物體做勻速直線運(yùn)動。

D.運(yùn)用尸=尸丫進(jìn)行計算時，P、F、v的單位分別是瓦（W）、牛（N）、米每秒（m/s）。

③功率大小比較：一般采用下列三種辦法比較大?。?/p>

A.在相同時間內(nèi)，比較做功的多少,做功越多的物體，功率越大。

B.在完成相同功的條件下，比較所用時間的長短,所用時間越短的物體，功率越大。

C.做功多少和所用時間都不同的情況下，通過公式少=上計算,然后進(jìn)行比較。

t

①公式中F、s的測量

人上樓時克服自身重力做功，因此公式中的尸=G=〃zg,故應(yīng)先測出人的質(zhì)量如公式中的s指的是在

重力方向上通過的距離，而非傾斜樓梯的總長度，可先測量一級臺階的高度/7,再數(shù)出上樓時的總臺階數(shù)%

則通過的距離s=nho

【測量步驟】

（1）測量人的質(zhì)量

（2）測量一級臺階的高度力，數(shù)出所有臺階的級數(shù)”;

（3）測量人爬完所有臺階所用的時間f,并將數(shù)據(jù)填入表格;

根據(jù)公式尸』=2=.

(4)算出人爬樓時的功率，并將計算結(jié)果填入表格。

ttt

②爬樓梯模型拓展

爬樓梯的功率測量方法可以應(yīng)用到跳繩、引體向上、俯臥撐等過程的功率測量。爬樓梯的功率測量屬

mgnh

于小范圍重復(fù)運(yùn)動功率測量的一個模型，其表達(dá)式「,對于跳繩、引體向上.和俯臥撐來說,

t

應(yīng)該為尸=電=皿=理絲，這里的L就是通過77次跳繩、引體向上或俯臥撐的總時間計算出運(yùn)動一次

tttn

n

的時間。

知識點(diǎn)3:動能和勢能

1.能量：物體能夠?qū)ν庾龉?，我們就說這個物體具有能量，簡稱能。

理解能量與做功

（1）一個正在做功的物體一定具有能量，一個具有能量的物體不一定正在做功?！蹦軌?qū)ν庾龉Α笔侵?/p>

這個物體具有做功的本領(lǐng)，但它不一定做了功或者正在做功。

（2）功和能量的關(guān)系：①功是能量轉(zhuǎn)化的量度，功是一個過程量，而能量是物體本身具有的，是一個

狀態(tài)量。②做功的過程，一定伴隨著能量的轉(zhuǎn)化。物體做功越多，說明某種形式的能轉(zhuǎn)化為其他形式的能

就越多。

2.動能

（1）概念：物體由于運(yùn)動而具有的能,叫做動能。一切物體都具有動能。

（2）影響動能大小的因素：物體的質(zhì)量和速度。物體的質(zhì)量越大，速度越大，物體具有的動能就越大。

（3）單位：焦耳（J）。

理解：動能是物體”由于運(yùn)動具有的能量”，不能理解為“運(yùn)動的物體具有的能量”

一切運(yùn)動的物體都有動能，動能指的是與物體運(yùn)動有關(guān)的能量，不能理解為"運(yùn)動的物體具有的能量”，

因?yàn)檫\(yùn)動的物體不只具有動能，它還可能具有其他形式的能量，如重力勢能、彈性勢能、內(nèi)能等。

3.勢能：彈性勢能和重力勢能統(tǒng)稱為勢能。

（1）重力勢能

①概念：物體由于被舉高而具有的能量,叫做重力勢能。

②影響重力勢能大小的因素：物體的質(zhì)量和物體所處的高度。物體的質(zhì)量越大,所處的高度越高,物體的

重力勢能就越大。

③單位：焦耳（J）,重為1N的物體（質(zhì)量約為0.1kg）,被舉高1m時所獲得的能量，就是1J。

理解：對物體重力勢能的理解

重力勢能定義中的"高度”是指相對高度，例如在山頂有一塊石頭，如果以地面為參照物，石頭具有重力

勢能，如果以山頂為參照物，其重力勢能為零；一般情況下我們都是以地面為參照物來確定物體是否具有

重力勢能。

（2）彈性勢能

①概念：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能,叫做彈性勢能。

②影響彈性勢能大小的因素：彈性形變程度。同一物體在彈性形變范圍內(nèi)的彈性形變程度越大，彈性勢能

就越大。

③單位：焦耳（J）。

知識點(diǎn)4:機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化

1.機(jī)械能的概念：

（1）動能和勢能之和稱為機(jī)械能。動能和勢能都屬于機(jī)械能，動能是物體運(yùn)動時具有的能量，勢能是

存儲著的能量，動能和勢能是機(jī)械能的兩種表現(xiàn)形式。

（2）機(jī)械能大小：等于動能和勢能的總和。

2.機(jī)械能守恒

（1）機(jī)械能守恒：大量研究結(jié)果表明，如果只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，盡管動能、勢能的大小會變化,

但機(jī)械能的總和不變，或者說，機(jī)械能是守恒的。

（2）機(jī)械能守恒的條件：機(jī)械能守恒是有條件的，只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化時，或者說只有重力和彈

力做功時，機(jī)械能才守恒。

（3）機(jī)械能不守恒的情況

①受到阻力作用的物體機(jī)械能不守恒。如果運(yùn)動的物體受到摩擦或空氣阻力，機(jī)械能就會轉(zhuǎn)化為其他

形式的能，從而使機(jī)械能逐漸減小，不再守恒。如落地的籃球越跳越低，最終靜止在地面上，機(jī)械能逐漸

減小。

②有重力或彈力以外的力對物體做功時，機(jī)械能不守恒。

實(shí)驗(yàn)探究1:探究物體的動能跟哪些因素有關(guān)

【實(shí)驗(yàn)猜想】動能大小可能跟物體的質(zhì)量、速度有關(guān)。

【實(shí)驗(yàn)圖示】

【實(shí)驗(yàn)步驟】

(1)如圖甲所示，讓質(zhì)量為機(jī)的小球從斜面上高度為/?處由靜止滑下，運(yùn)動到水平面上后撞擊小木塊,

測量小木塊在水平面上滑行的距離，并將相關(guān)數(shù)據(jù)填入表格；

(2)如圖乙所示，讓質(zhì)量為機(jī)的小球從同一斜面上高度為2//處由靜止滑下，運(yùn)動到水平面上后撞擊

同一位置的同小本塊測量小木塊在水平面上滑行的距離，并將相關(guān)數(shù)據(jù)填入表格；

(3)如圖丙所示，讓質(zhì)量為2相的小球從同一斜面上高度為2/z處由靜止滑下，運(yùn)動到水平面上后撞擊

同一位置的同一小木塊，測量小木塊在水平面上滑行的距離，并將相關(guān)數(shù)據(jù)填入表格。

物理方法：轉(zhuǎn)換法、控制變量法

(1)轉(zhuǎn)換法：小球的動能大小無法直接觀察，實(shí)驗(yàn)中將小球的動能大小轉(zhuǎn)換為被撞擊木塊運(yùn)動距離的

大小，這是轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用。

(2)控制變量法：實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意控制變量法的應(yīng)用。探究動能大小與速度的關(guān)系時，應(yīng)保證小球質(zhì)量

相同，到達(dá)水平面的速度不同，即圖甲、乙；探究動能大小與質(zhì)量的關(guān)系時，應(yīng)控制小球到達(dá)水平面的速

度相同，質(zhì)量不同，即圖乙、丙。還要注意保持其他因素不變，如實(shí)驗(yàn)過程中要使用同一個斜面(粗糙程

度、傾角不變)、被撞擊的是同一個木塊等。

知識拓展：從斜面滑下的物體的速度

小球在光滑斜面上由靜止開始滾下，到達(dá)斜面底端時的速度大小只與起點(diǎn)的高度有關(guān)，高度越高，到

達(dá)底端時的速度就越大，與其他因素?zé)o關(guān)；因此質(zhì)量不等的小球從斜面的同一高度由靜止釋放，運(yùn)動到水

平面時，它們的速度大小相等。

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】物體動能的大小與物體的速度和質(zhì)量有關(guān)，速度越大，質(zhì)量越大，物體所具有的動能就

越大。

實(shí)驗(yàn)探究2探究物體的重力勢能跟哪些因素有關(guān)

【實(shí)驗(yàn)猜想】重力勢能可能跟物體的高度、質(zhì)量有關(guān)。

【實(shí)驗(yàn)圖示】

【實(shí)驗(yàn)步驟】

（1）如圖甲、乙所示，將質(zhì)量相等（均為相）的重物分別從不同高度（高度分別為〃和助）由靜止釋

放，記錄這兩次實(shí)驗(yàn)小桌陷下去的深度；

（2）如圖乙、丙所示，將質(zhì)量不等（分別為機(jī)和M）的重物從相同高度（均為2h）由靜止釋放，記

錄這兩次實(shí)驗(yàn)小桌陷下去的深度。

【注意事項(xiàng)】（1）實(shí)驗(yàn)操作時，要注意使重物下落后擊中小桌的中部，以免小桌發(fā)生歪斜，影響陷入

深度的測量。

（2）每次實(shí)驗(yàn)后要將實(shí)驗(yàn)小桌恢復(fù)原樣放置。

物理方法：轉(zhuǎn)換法、控制變量法

（1）轉(zhuǎn)換法：重物的重力勢能大小無法直接觀察，實(shí)驗(yàn)中將重物的重力勢能大小轉(zhuǎn)換為被撞擊的小桌

陷入沙子的深度，這是轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用。

（2）控制變量法：實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意控制變量法的應(yīng)用。探究重力勢能大小與高度的關(guān)系時，應(yīng)保持重物

質(zhì)量相同，高度不同，即圖甲、乙；探究重力勢能大小與質(zhì)量的關(guān)系時，應(yīng)控制高度相同，質(zhì)量不同，即

圖乙、丙。

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】物體的重力勢能與物體的質(zhì)量和高度有關(guān)，質(zhì)量越大，高度越高，物體所具有的重力勢

能就越大。

重難通關(guān)練

一、單選題

1.（2023?江蘇淮安??？寄M預(yù)測）如圖所示，用一個動滑輪把重200N的物體勻速提高了1m,所用的拉

力廠為125N,用時10s。下列說法正確的是（）

A.物體在勻速上升過程中，物體的動能不變，機(jī)械能不變

B.拉力廠做功的功率為12.5W

C.該過程中，動滑輪的機(jī)械效率為80%

D.增大提升物體的速度可以提高該動滑輪的機(jī)械效率

【答案】C

【解析】A.物體在勻速上升過程中，質(zhì)量不變，速度不變，物體的動能不變，高度變大，重力勢能變大,

機(jī)械能為動能和勢能的和，所以機(jī)械能變大，故A錯誤；

B.圖中為動滑輪，n=2,則繩子自由端移動的距離

s=Mz=2xlm=2m

拉力做的總功

W.K=Fs=125Nx2m=250J

拉力做功的功率

故B錯誤；

C.動滑輪的機(jī)械效率

%用GhGhG200N

?7==——=——=——=------------=80%

%FsFnhnF2xl25N

故C正確;

D.根據(jù)

W^_Gh_Gh_G

//————

%FsFnhnF

可知，機(jī)械效率的高低與提升物體的速度無關(guān)，故D錯誤。

故選C。

2.（2023?黑龍江大慶?統(tǒng)考模擬預(yù)測）下列與體育相關(guān)的物理知識中，分析正確的是（）

A.百米運(yùn)動員跑到終點(diǎn)后不能立刻停下來，是因?yàn)檫\(yùn)動員受到慣性作用

B.拋出去的實(shí)心球在空中運(yùn)動到最高點(diǎn)時機(jī)械能最大

C.打排球時手把球擊出去說明力可以改變物體的運(yùn)動狀態(tài)

D.人雙手握住單杠靜止時，人對單杠的拉力與單杠對人的拉力彼此平衡

【答案】C

【解析】A.百米運(yùn)動員跑到終點(diǎn)后不能馬上停下來，是因?yàn)檫\(yùn)動員具有慣性要保持原來的運(yùn)動狀態(tài)，慣性

不是力，不能說受到慣性作用，故A錯誤；

B.拋出去的實(shí)心球在空中運(yùn)動到最高點(diǎn)時，不計阻力時，機(jī)械能不變，考慮阻力的影響時，機(jī)械能變小，

因此最高點(diǎn)時，機(jī)械能不可能最大。故B錯誤；

C.打排球時手把球擊出去，排球由靜止變?yōu)檫\(yùn)動，說明力可以改變物體的運(yùn)動狀態(tài)，故C正確；

D.人雙手握住單杠靜止時，人對杠的拉力與杠對人的拉力是一對相互作用力（作用在不同的物體上），不

是平衡力、不能說彼此平衡。故D錯誤。

故選C。

3.（2023?山東臨沂?統(tǒng)考二模）2020年12月17日凌晨，嫦娥五號探測器的返回器攜帶月壤返回地球，順

利降落在內(nèi)蒙古四子王旗著陸場，標(biāo)志著我國探月工程收官之戰(zhàn)取得圓滿成功，中國探月六戰(zhàn)六捷。嫦娥

五號返回器在減速、著陸的過程中，以下說法正確的是（）

A,重力勢能增加B.動能不變

C.機(jī)械能減小D.受到的慣性減少

【答案】C

【解析】ABC.嫦娥五號返回器在減速、著陸的過程中，質(zhì)量不變，速度變小，動能變小，高度變低，重

力勢能減小；動能和勢能的和稱為機(jī)械能，所以機(jī)械能減小，故C正確，AB錯誤；

D.慣性大小只與質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量不變，慣性不變，因此返回器的慣性不變；慣性不是力，不能說返回器受

到慣性，故D錯誤。

故選Co

4.（2024?全國?校聯(lián)考模擬預(yù)測）如圖裝置中，物體A重100牛，物體B重10牛，在物體B的作用下，

物體A在水平面作勻速直線運(yùn)動，則如果在物體A上加一個水平向左的拉力F拉力的功率為10瓦，使物

體B勻速上升4米所用的時間為（不計滑輪與軸之間的摩擦，不計輪和繩重）（）

A.5秒B.6秒C.7秒D.8秒

【答案】D

【解析】由圖可知，通過動滑輪繩子段數(shù)〃=3,不計輪與軸之間的摩擦，不計輪重、繩重，物體A在物體B

的作用下向右做勻速直線運(yùn)動時

戶"3GB=3X10N=30N

拉動A向左運(yùn)動時，A受力如圖:

FfF

7JAAJ

拉力

F=f+Fa=30N+30N=60N

物體B勻速上升4m,A移動的距離

A333

拉力廠做功為

4

W=FS=60Nx-m=80J

A3

所用時間為

W80J

'/low=8s

故選D。

二、多選題

5.（2023?遼寧鐵嶺?校聯(lián)考三模）如圖為遼寧男籃新星張鎮(zhèn)麟比賽時滑翔“劈扣”的情景。下列說法正確的是

A.他手持籃球靜止在地面時，他受的重力和支持力是一對平衡力

B.他起跳時用力蹬地，是利用物體間力的作用是相互的

C.他在空中能高速滑翔是因?yàn)槭艿搅藨T性

D.他托舉籃球上升時對籃球做了功

【答案】BD

【解析】A.他手持籃球靜止在地面時，受到的重力小于支持力，不是一對平衡力，故A錯誤；

B.他起跳時用力蹬地，地給他一個作用力而跳起，是利用物體間力的作用是相互的，故B正確；

C.他在空中能高速滑翔是因?yàn)樗哂袘T性，慣性不是力，不能說受到了慣性，故C錯誤；

D.他托舉籃球上升時，籃球在手對籃球的作用力的方向移動了距離，手對籃球做功，故D正確。

故選BD?

6.（2023?河南商丘?商丘市第六中學(xué)?？寄M預(yù)測）如圖是撐竿跳高運(yùn)動員進(jìn)行撐竿跳高的情景，下列說

法正確的是（）

A.是運(yùn)動員的重力將撐竿壓彎的

B.運(yùn)動員在上升過程中具有的動能減小

C.運(yùn)動員在上升過程中具有的重力勢能變大

D.運(yùn)動員上升過程中，撐竿的彈性勢能減小

【答案】BCD

【解析】A.撐桿被壓彎是因?yàn)槭艿搅诉\(yùn)動員的壓力，故A錯誤；

B.在上升過程中，運(yùn)動員運(yùn)動的速度減小，動能減小，故B正確；

C.在上升過程中，運(yùn)動員質(zhì)量不變，高度增加，重力勢能增加，故C正確;

D.在上升過程中，撐竿的彈性形變變小，其彈性勢能減小，故D正確。

故選BCD。

7.（2023?廣東深圳?深圳市龍崗區(qū)香港中文大學(xué)（深圳）附屬知新學(xué)校?？既＃┤鐖D所示，斜面長20m、

高10m,固定在水平地面上。一位同學(xué)用平行于斜面向上，大小為40N的拉力，在20s內(nèi)把重60N的物體

沿斜面底勻速拉動到斜面頂。在此過程中正確的是（）

A.該同學(xué)對物體做功是300J

B.斜面的機(jī)械效率是80%

C.斜面對物體的摩擦力為10N

D.該同學(xué)對物體做功的功率是40W

【答案】CD

【解析】ABD.由圖知，若物體沿斜面向上勻速拉動了20m,物體升高的高度為10m,此過程所做有用功

為

WG/z=60Nx10m=600J

對物體所做總功為

W〃=Fs=40Nx20m=800J

斜面的機(jī)械效率為

〃=%X100%=X100%=75%

町800J

對物體做功的功率

故AB錯誤，D正確；

C.此過程所做額外功為

W^W,S-W#800J-600J=200J

由W新力變形可得物體受到的摩擦力

故C正確。

故選CD?

三、填空題

8.（2023?安徽安慶?統(tǒng)考二模）爸爸給小明買了一部電動平衡車（平衡車參數(shù)見表）。小明的質(zhì)量為40kg,

小明在市民廣場水平路面上騎行，若騎行平衡車時所受阻力為人和車總重的0.1倍，則小明在市民廣場中以

最高速度騎行時，平衡車動力的功率是W。

平衡車參數(shù)

10kg（含電池

凈重

組）

最高車速18km/h

充電時間約4小時

輪胎總觸地面積5cm2

【答案】250

【解析】騎行平衡車時人和車總重

G.s=m總g=（10kg+40kg）x10N/kg=500N

平衡車以最高車速行駛時，處于平衡狀態(tài)，所受阻力和動力為平衡力，大小相等，且騎行平衡車時受阻力

為人和車總重的0.1倍，則平衡車的動力

F=/^0.1G總=0.1x500N=50N

最高車速

v=18km/h=5m/s

wF、

根據(jù)P=%=上=Fn可得平衡車動力的功率

tt

p=Fv=50Nx5m/s=250W

9.（2024?湖北?模擬預(yù)測）《天工開物》中記載了我國古代的一種水力舂米機(jī)械一水碓（dul）,如圖所

示。水碓工作時，水流推動大輪轉(zhuǎn)動，從而使石錘抬高，石錘的重力勢能（選填“增大”“減小”或“不

變”）,然后石錘落下，能增大，再對下方臼中的稻米做功。

【答案】增大動

【解析】［1］石錘被抬高時，質(zhì)量不變，高度增大，石錘的重力勢能增大。

⑵石錘落下時，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，動能增大。

10.（2023?陜西西安?西安市大明宮中學(xué)?？既＃┕珓?wù)船是維護(hù)國家主權(quán)和海洋權(quán)利的行政執(zhí)法船。如圖

所示，這是我國一艘裝備精良的現(xiàn)代化綜合公務(wù)船正在巡航的示意圖。該船滿載排水量為3400t,最大航行

速度為54km/h,（海水密度為LCBxlSkg/m3,g取10N/kg）

（1）公務(wù)船由東海駛?cè)腴L江后，公務(wù)船排開液體的體積（選填“變大”、“變小”或“不變”）。

（2）該公務(wù)船滿載時距海面深度為5m的聲吶探頭受到海水的壓強(qiáng)是多少？（）

（3）當(dāng)該公務(wù)船滿載時以最大航行速度勻速直線航行6min,受到的阻力為船總重的焉，則航行6min動力

所做功的功率是多少？（）

【答案】變大5.15xlO4Pa2.55xl07W

【解析】（1）口］公務(wù)船由東海駛?cè)腴L江時，始終漂浮于水面上，根據(jù)物體沉浮條件可知，船所受的浮力等

于自身重力，重力不變，則浮力不變。根據(jù)耳孚=。液g/可知，因江水的密度小于海水的密度，故公務(wù)船由

東海駛?cè)腴L江后，排開海水的體積變大。

（2）⑵聲吶探頭受到海水的壓強(qiáng)為

puX^Kg/zul.tBxlO^/mSxlON/AgxSmuS.lSxlO,Pa

（3）［3］最大航行速度

v=54km/h=15m/s

公務(wù)船漂浮于水面上，則公務(wù)船的總重為

7

G=Fn=G^=m^g=3400xlO^gxlON/^g=3.4xlON

因?yàn)楣珓?wù)船勻速直線運(yùn)動，所以公務(wù)船的動力為

F=/=—=—X3.4X107N=1.7X106N

20總20

則動力所做功的功率為

WF<1=r

P=—=—=Fv=1.7xlO6Nxl5m/s=2.55xlO7W

tt

11.（2023?陜西西安?西安市大明宮中學(xué)?？既＃┰谛罗r(nóng)村建設(shè)中，工人師傅自制了向高處運(yùn)送材料的裝

置如圖所示。某次運(yùn)送的材料重為400N,在拉力尸=250N的作用下，材料在20s內(nèi)勻速上升4m。則該過程

中，克服材料的重做的有用功為J,拉力F做功的功率為W,該裝置的機(jī)械效率

為o不計繩重和摩擦，若增大提升材料的重，可以（選填“省力”、“省功”或“提高裝

置的機(jī)械效率”）。

【答案】160010080%提高裝置的機(jī)械效率

【解析】口］提升物體做的有用功為

W；=F'/7=G/z=400Nx4m=1600J

⑵有2段繩子與動滑輪接觸，所以繩子自由移動距離是物體上升距離的2倍。拉力的功率為

WFsFx2h250Nx2x4m

rn=—=——=--------=-------------------=1UUW

ttt20s

［3］機(jī)械效率為

.1600J=80%

W250Nx2x4m

⑷不計繩重與摩擦，動滑輪重力不變，在相同情況下，提升動滑輪做的額外功是一定的；物體越重，做的

有用功就越多，根據(jù)機(jī)械效率定義可以知道，機(jī)械效率會增大。

12.（2023?江蘇無錫?無錫市天一實(shí)驗(yàn)學(xué)校?？家荒＃﹤鹘y(tǒng)的電車要由2條“辮子”供電，行駛中容易掉“辮子”,

已逐漸被淘汰。我國最新研發(fā)的超級電容儲能式新型電車，沒有傳統(tǒng)電車的“辮子”，可在乘客上下車的短時

間內(nèi)充滿電，還可以把剎車時減小的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能回收儲存再利用。某型號新型電車的有關(guān)技術(shù)參數(shù)

如下表：

傳統(tǒng)電車新型電車

5xl0345

輪胎最大承壓Pa額定電壓V380

滿載時輪胎與地面接觸總面積

4000最大車速千米/時80

cm2

(1)傳統(tǒng)電車掉“辮子”時，電車電路處于路狀態(tài)，無法對電車持續(xù)供電;

(2)新型電車滿載時的質(zhì)量是t；

(3)新型電車滿載時，在勻速直線行駛中，水平地面對電車的阻力為車總重的0.1倍；剎車時減小的機(jī)械

能總量為lxl(37j,這部分能量的80%回收再利用，可供電車在上述水平路面上勻速行駛多少米？

(4)其蓄電池容量為“l(fā)OOOAh”標(biāo)稱電壓為380V,若充電效率為90%,一次充滿要消耗的電能為多少？—

【答案】斷20400m1.52X109J

【解析】(1)口］電車掉“辮子”時，電車電路斷開，處于斷路狀態(tài)，從而無法對電車持續(xù)供電。

(2)⑵新型電車滿載時的壓力

F=pS=5xl05Pax4000xl0^m2=200000N

重力等于壓力，所以滿載時的質(zhì)量為

G_F200000N

=20000kg=20t

gg10N/kg

(3)［3］水平地面對電車的阻力為

y=0.1G=0.1x200000N=20000N

回收再利用的能量

W-1X107JX80%=8X106J

由W=R得，可供電車在水平路面勻速行駛的路程

8xlO6J

二400m

20000N

(4)［4］電池充滿電需要的電能為

Ult_380VxiOOOAx3600s

=1.52xlO9J

rj90%

四、實(shí)驗(yàn)題

13.(2023?江蘇淮安?統(tǒng)考一模)小明猜想物體動能的大小可能與物體質(zhì)量和運(yùn)動速度都有關(guān)，于是他設(shè)計

了如圖甲、乙所示的兩個實(shí)驗(yàn)裝置，用它們來探究影響動能大小的因素：

如圖甲所示，讓質(zhì)量相同的兩個小球沿同一光滑斜面，分別從A處和B處由靜止開始向下運(yùn)動，然后與放

在水平面上的相同紙盒相碰，紙盒在水平面上移動一段距離后變?yōu)殪o止；

如圖乙所示，讓不同質(zhì)量的兩個小球沿同一光滑斜面，分別從2處由靜止開始向下運(yùn)動，然后與放在水平

面上的相同紙盒相碰，紙盒在水平面上移動一段距離后變?yōu)殪o止。

上述甲、乙兩組實(shí)驗(yàn)中：

(1)圖甲探究的是動能與物體的關(guān)系，得出的結(jié)論是;

(2)圖乙探究的是動能與物體的關(guān)系，得出的結(jié)論是；

(3)本題中，小球動能大小是用來表示的，這種方法在物理學(xué)上被稱為。

【答案】速度物體質(zhì)量一定時，運(yùn)動速度越大，動能越大質(zhì)量物體運(yùn)動速度一定時,

質(zhì)量越大，動能越大小球推動紙盒移動的距離轉(zhuǎn)換法

【解析】(1)口]⑵甲圖中小球的質(zhì)量不變，高度不同，小球所處的位置越高，到達(dá)斜面底部獲得的速度越

大，所以探究動能與速度的關(guān)系；觀察到小球質(zhì)量相同時，小球速度越大，推動紙盒移動越遠(yuǎn)，故得出的

結(jié)論是物體質(zhì)量一定時，運(yùn)動速度越大，動能越大。

(2)[3][4]乙圖中兩個不同質(zhì)量的小球從同一斜面同一高度滑下，到達(dá)斜面底部時速度相同，質(zhì)量不同，所

以實(shí)驗(yàn)探究動能跟質(zhì)量的關(guān)系；觀察到小球速度相同時，小球質(zhì)量越大，推動紙盒移動越遠(yuǎn)，故得出的結(jié)

論是物體運(yùn)動速度一定時，質(zhì)量越大，動能越大。

(3)[5]⑹實(shí)驗(yàn)中通過物體推動紙盒移動的距離來反映物體動能大小，運(yùn)用了轉(zhuǎn)換法的思想。

14.(2023?廣西柳州?統(tǒng)考一模)小明在探究“物體的動能、重力勢能大小跟哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中：

AC

（1）如圖甲所示，小明利用斜面、鋼球、木塊等器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)中物體的動能是指（選填“鋼

球”或“木塊”）的動能；實(shí)驗(yàn)中通過觀察來反映物體動能的大??；

（2）由甲圖可以得出的結(jié)論是：在物體質(zhì)量一定時，越大，物體的動能越大；

（3）甲圖實(shí)驗(yàn)中，若水平面絕對光滑，則（選填“能”或“不能”）完成實(shí)驗(yàn)；

（4）甲圖實(shí)驗(yàn)中，木塊在水平面上滑動的過程中，克服摩擦力做功的功率（選填“變大”、“變小”或

“不變”）；

（5）如圖乙所示，有三個實(shí)心的、大小相同的鐵球A、鐵球B和塑料球C,球A、C離沙地高度相同?，F(xiàn)

讓三個球同時由靜止釋放，球落到沙地上的狀態(tài)如圖乙中虛線球所示。比較球A、C可得出重力勢能大小與

的關(guān)系；比較球A、B可得出重力勢能大小與的關(guān)系；

【答案】鋼球木塊移動的距離速度不能變小質(zhì)量高度

【解析】（1）山⑵如圖甲，控制了木塊的距離不變，將鋼球從不同的高度靜止滑下，這是研究鋼球的動能,

根據(jù)轉(zhuǎn)換法可知，實(shí)驗(yàn)中通過觀察木塊移動的距離來反映鋼球動能的大小。

（2）[3]由甲圖可知，鋼球的質(zhì)量不變，從不同高度靜止滑下，使得鋼球到達(dá)水平面的速度不同，撞擊木塊

移動的距離也就不同，動能大小不同，所以可以得到結(jié)論，在物體質(zhì)量一定時，速度越大，物體的動能越

大。

（3）[4]根據(jù)牛頓第一定律可知，若水平面絕對光滑，物體將一直做勻速直線運(yùn)動，所以，不能完成實(shí)驗(yàn)。

（4）⑶如圖甲，由于水平面滑動摩擦力作用，木塊在水平面上運(yùn)動時的速度越來越小，木塊對水平面的壓

力和接觸面的粗糙程度保持不變，滑動摩擦力的大小也保持不變，則根據(jù)功率尸=以="=Fv可知，克服

tt

摩擦力做功的功率變小。

（5）[6]比較球A、C可知道，球A、C的質(zhì)量不同，從相同的高度靜止釋放，鐵球A的質(zhì)量大，落到沙地

的坑越深，說明重力勢能大，可以探究出重力勢能大小與質(zhì)量的關(guān)系。

⑺比較球A、B可得，球的質(zhì)量相同，但靜止釋放的高度不同，高度高的，落到沙地的坑越深，說明重力

勢能大，可以探究出重力勢能大小與高度的關(guān)系。

15.（2023?廣東東莞?可園中學(xué)?？级＃┪锢砼d趣小組在探究影響動能、勢能的因素時，做了如下實(shí)驗(yàn)：

同學(xué)們利用如圖甲裝置進(jìn)行“探究動能大小的影響因素”實(shí)驗(yàn)，用兩根細(xì)繩將小球懸掛起來，拉起小球，當(dāng)細(xì)

繩與豎直方向成。角后松手，小球撞擊水平木板上的木塊，記下木塊移動的距離S。改變角度。的大小，重

復(fù)實(shí)驗(yàn)。

(1)本實(shí)驗(yàn)探究的問題是物體的動能大小與的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)的研究對象是(選填“小球”或“木塊”)；

利用本實(shí)驗(yàn)裝置，同時還可以探究的問題是;

(2)本實(shí)驗(yàn)通過木塊被小球撞擊后運(yùn)動距離的長短來比較小球動能的大小，這種實(shí)驗(yàn)方法叫做(選填

“控制變量法”或“轉(zhuǎn)換法”)。木塊最終會停止下來，在此過程中木塊通過方式把動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；

(3)如圖乙所示，在豎直平面內(nèi)用輕質(zhì)無彈性細(xì)線懸掛一個小球，將小球拉至P點(diǎn)(細(xì)線處于拉直狀態(tài))，

由靜止開始釋放。不計空氣阻力，小球運(yùn)動到A點(diǎn)時，若它受到的所有外力突然消失，則小球?qū)?

A.沿A3方向做加速直線運(yùn)動

B.沿AC方向做勻速直線運(yùn)動

C.沿方向做勻速直線運(yùn)動

D.靜止在A點(diǎn)

【答案】速度小球重力勢能與高度的關(guān)系轉(zhuǎn)換法做功C

【解析】(1)口］根據(jù)控制變量法，實(shí)驗(yàn)中小球一定，小球擺動的角度不同，撞擊木塊時的速度不同，所以

本實(shí)驗(yàn)探究的問題是物體的動能大小與速度的關(guān)系。

⑵實(shí)驗(yàn)對象是小球，木塊用來反映小球的動能，這是轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用。

［3］細(xì)繩與豎直方向成的。角不同，則下落的高度不同，通過對木塊做功的多少，可以判斷小球重力勢能的

大小，所以該實(shí)驗(yàn)可以探究重力勢能與高度的關(guān)系。

(2)⑷⑸實(shí)驗(yàn)中小球的動能大小可以通過小球推動木塊運(yùn)動的距離大小來體現(xiàn)，這是轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用；由于

木塊受到摩擦力的作用，所以木塊最終會停下來，在此過程中木塊通過做功方式把動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

(3)⑹將小球拉至P點(diǎn)，由靜止開始釋放，因?yàn)椴挥嬁諝庾枇?，小球運(yùn)動到A點(diǎn)時，速度不為零，若它受

到的所有外力突然消失，將保持原來的速度，沿原來的方向做勻速直線運(yùn)動，即沿方向做勻速直線運(yùn)動。

故選C。

五、計算題

16.（2023?江蘇淮安?校考模擬預(yù)測）某一型號房車的總質(zhì)量為4.53輪胎與地面的總接觸面積為UOOcnP。

在一段平直公路上勻速行駛了40km,用時30min,受到的阻力為車重的01倍,在這一過程中消耗燃油16kg,

求:(燃油熱值q為4.5xl()7J/kg,g取10N/kg)

(1)當(dāng)該房車靜止在水平地面上時，求其對地面的壓強(qiáng);

(2)該房車牽引力做功的功率;

(3)該房車熱機(jī)的效率。

【答案】(1)3xlO5Pa；(2)lxlO5W；(3)25%

【解析】解：（1）房車的重力

G=mg=4.5xl03kgxlON/kg=4.5xlO4N

對地面的壓力

F=G=4.5X104N

受力面積

S=1500cm2=0.15m2

該房車對地面的壓強(qiáng)

F4.5X104N

P~=T=3x105Pa

S0.15m2

（2）房車受到的阻力

/=0.1G=0.1X4.5X104N=4.5X103N

因?yàn)榉寇囋谄街惫穭蛩傩旭?，所以房車牽引?/p>

7^=y=4.5xlO3N

行駛距離

5=40km=4xl04m

該房車牽引力所做的功

W=7^5=4.5xl03Nx4xl04m=1.8xl08J

該房車牽引力做功的功率

p=W=L8xl02=lxl05w

30x60s

（3）汽車消耗的總能量

78

Q&=Q^=mq=16kgx4.5x10J/kg=7.2xlOJ

該房車熱機(jī)的效率

W1.8xlO8J…

77=——=---------7-=25%

8

?？?.2X10J

答：(1)當(dāng)該房車靜止在水平地面上時，對地面的壓強(qiáng)為3xlO5pa；

(2)該房車牽引力做功的功率為lxl()5W；

(3)該房車熱機(jī)的效率為25%。

17.(2023?遼寧錦州?統(tǒng)考模擬預(yù)測)隨著汽油稅費(fèi)改革，汽車已經(jīng)走進(jìn)我們的家庭。小明的爸爸最近也購

買了一輛轎車。

(1)通過查看說明書得知轎車車身質(zhì)量為1725kg。當(dāng)車上載有195kg的人和物品時，車輪與地面的總接觸

面積為4.0xl(r2m2,試求轎車對地面的壓強(qiáng)。

(2)在設(shè)計汽車發(fā)動機(jī)時，既要考慮能量的利用效率，也是考慮發(fā)動機(jī)的冷卻問題。為了防止發(fā)動機(jī)過熱,

汽車的冷卻系統(tǒng)常用水的循環(huán)來降低發(fā)動機(jī)的溫度。在發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)中共有5kg的水，在冷卻過程中

水溫升高了50℃,所吸收的熱量是多少？

(3)若轎車以90kW的恒定功率啟動做直線運(yùn)動，運(yùn)動過程中受到的阻力不變，運(yùn)動的速度v與時間f的

關(guān)系如圖所示。則轎車運(yùn)動過程中受到的阻力是多少？

(4)汽油在汽車發(fā)動機(jī)汽缸內(nèi)燃燒時，如果每分鐘釋放1.2xl07j的能量，發(fā)動機(jī)的輸出功率是90kW,則

此汽車發(fā)動機(jī)的效率是多少？

【答案】(1)4.704xl05Pa；(2)1.05xl06J；(3)3000N；(4)45%

【解析】解：(1)轎車對地面的壓力

F=G=+機(jī)車)g=(195kg+1725kg)x9.8N/kg=18816N

轎車對地面的壓強(qiáng)

F18816N

=4.704xlO5Pa

4.0x10-2n?

(2)水吸收的熱量

Q=cm\t=4.2xlO3J/(kg-℃)x5kgx50℃=1.05xl06J

（3）由圖可知轎車勻速直線運(yùn)動時，v=30m/s,則牽引力

_P_90X103W

F=3000N

v30m/s

轎車勻速直線運(yùn)動時阻力和牽引力是一對平衡力，所以轎車運(yùn)動過程中受到的阻力

戶尸=3000N

（4）轎車每分鐘發(fā)動機(jī)輸出的功

36

W輸m=Pt=9Qx10WX60S=5.4X10J

此汽車發(fā)動機(jī)的效率

77=X100%=X100%=45%

蠹1.2X107J

答：（1）轎車對地面的壓強(qiáng)為4.704xl05pa；

（2）水溫升高了50℃,所吸收的熱量為1.05X106J；

（3）轎車運(yùn)動過程中受到的阻力是3000N；

（4）此汽車發(fā)動機(jī)的效率是45%。

18.（2023?山東泰安?統(tǒng)考二模）工人師傅利用如圖所示裝置，將重2.4X104N,底面積0.5m2的實(shí)心物體A

勻速提升至高處。設(shè)卷揚(yáng)機(jī)對繩子自由端的拉力為「將物體A提升20m所用時間100s。提升過程中，滑

輪組機(jī)械效率〃=96%,取g=10N/kg,求：

（1）提升前，物體A對水平面的壓強(qiáng)；

（2）有用功；

（3）拉力尸做的功；

【答案】(1)4.8xlO4Pa；(2)4.8xl05J；(3)5xl05J；(4)5000W

【解析】解：（1）提升前，物體A對水平面的壓力

P=G=2.4X104N

對地面的壓強(qiáng)

F2.4X104N

=4.8xlO4Pa

~S~0.5m2

（2）提升物體做的有用功

W^=G/z=2.4xl04Nx20m=4.8xl05J

（3）因?yàn)椤?瞿，所以拉力做的總功

皿總

（4）拉力尸做功的功率

p="=5xK>5j=5000w

t100s

答：（1）提升前，物體A對水平面的壓強(qiáng)為4.8xl04pa；

（2）有用功為4.8xl05j；

（3）拉力F做的功為5X105J；

（4）拉力廠的功率為5000W。

六、科普閱讀題

19.（2023?江蘇徐州?統(tǒng)考一模）閱讀短文，回答文后問題

電動汽車

電動汽車是環(huán)保的交通工具，行駛時蓄電池給電動機(jī)供電，電動汽車的主要部分參數(shù)如表所示，如圖甲所

示，在測試過程中，司機(jī)和一名陪同人員上車。司機(jī)駕駛該充滿電的車以節(jié)電模式勻速行駛30km,電池剩

余容量為58kW-h,陪同人員負(fù)責(zé)記錄測試數(shù)據(jù)，已知司機(jī)和陪同人員的質(zhì)量均為70kg,汽車勻速行駛時

所受阻力為總重力的6%，g取10N/kg。

空車質(zhì)量1360kg

輪胎與地面總接觸面積400cm2

蓄電池最大容量68kW-h

120km/h

最高車速

最大功率90kW

最大續(xù)航里程1