2021年中考物理重点难点专练12功和机械能含解析附：公式大全.pdf

专项三力学重难点12功和机械能【知识梳理】1 .功（W）：物理学规定，若果物体受力且沿力的方向移动一定的距离，就说力对物体做了功。做功包含的2个必要因素：作用在物体上的力；物体在这个力的方向上移动的距离。功的计算：功等于力与物体沿力的方向移动距离的乘积。公式：W=F s.（F-力，单位：N；S-在力的方向上移动的距离，单位：m）功的单位：焦 耳（J）。U=lN.mo2 .功 率（P）：功与做功所用的时间之比。公式：P=：（W-功，单位：J；L 时间，单位：s）。功率的国际单位:Wo 其它单位：1 W=1 J/S；lkW=1 0 0 0 W；1 M W=1 OW.3 .功与功率的比较4.机械能物理量定义符号计 算公式国际单位常用单位反映的物理情景联系功力与物体沿力的方向移动距离的乘积WW=F sJ（焦耳）IN.m=ljlkJ=1 0 0 0 J做功的多少P=W/t功率功与做功所用的时间之比PP=w/t W（瓦特）U/s=lwlkw=1 0 0 0 w1 MW=1 06W做功的快慢（1）动能：物体由于运动具有的能。影响因素：物体的质量和运动速度。当速度相同时，质量越大，动能越大；当质量相同时，速度越大，动能越大。（2）重力势能：物体由于位置较高而具有的能。影响因素：物体的质量和位置高度。当位置一样时，质量越大，重力势能越大；当质量一定时，位置越高，重力势能越大。（3）弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能。弹性形变越厉害，弹性势能越大。（4）能的相互转化：各种形式的能量之间可以相互转化。【易混淆点】1 .错误的认为：做功越多，功率越大。做功越快，做功越多。2 .计算功时，不注意力与力的距离一致才能相乘，将力与距离混乱搭配。3 .功与功率的单位混淆。根据计算公式来推导。计算功的公式能推导出来的单位，就是功的单位，例如：凡是力的单位与距离的单位的乘积所形成的单位都是功的单位。【典例分析】【例 1】（2 0 2 0 北京8）如图所示的情境中，人对物体做功的是（）7 用力搬石头没有搬动B.JL 1人将重物从地面拉到高处C.人推一块大石头没推动D.卜卜 使 箱子沿水平方向做匀速直线运动【答案】B【分析】A.人用力搬石头没有搬动：有力，但在力的方向上未通过距离，未做功，A错。B.人将重物从地面拉到高处：物体受到向上的拉力，在拉力的方向上通过了距离，拉力对物体做了功，B正确。C.人推一块大石头没推动：有力，但在力的方向上未通过距离，未做功，C错。D.人使箱子沿水平方向做匀速直线运动：人给箱子一个向上的力，箱子向上没有移动距离，人对箱子未做功，D错,选 B。【思路小结】1.判断物体是否做功：根据做功的两个必要因素去判断。三种情形不做功：有力无沿力方向移动的距离；有距离，无力；力与距离的方向垂直。【例 2】（2 0 2 0 成 都 1 0）下图是过山车向下“俯冲”的情景，对过山车加速下降过程中的机械能，下列分析正确的 是（）A.动能增大，重力势能增大B.动能减小，重力势能增大C.动能减小，重力势能减小D.动能增大，重力势能减小【答案】D【分析】过山车加速下降，质量不变，速度越来越大，所以动能越来越大。但是位置越来越低，所以重力势能越来越小，D正确，选 D。【思路小结】根据动能和重力势能的影响因素来分析。影响动能、重力势能的因素的区分：二者都与质量有关,动能还与速度有关，重力势能与位置有关。注意：速度、位置都具有相对性，注意参照物。【例 3】（2 0 2 0 广东2 4）某轿车在平直公路上行驶的4 5 s 内，其速度 与时间t、动力厂与时间t的关系图像分别如图甲、乙所示。已知前1 0 s 轿车运动的路程为1 0 0 m。求：（1）前 1 0 s 轿车运动的平均速度；（2）轿车在匀速直【答案】(l)1 0 m/s(2)7 0 0 m(3)l.1 X 1 O6J【分析】前 1 0 s 轿车运动的平均速度：V i=S i/ti=1 0 0 m/1 0 s=1 0 m/s。(2)轿车在匀速直线运动阶段通过的路程：s 2=v 2 t2=2 0 m/s X (4 5 s-1 0 s)=7 0 0 m。(3)动力尸做的总功：W=W 1 +W 2=F 1 s 1+F 2 s 2=4 0 0 0 N X 1 0 0 m+1 0 0 0 N X 7 0 0 m=1.1 X 1 0GJ 答：(1)前 1 0 s 轿车运动的平均速度是lO m/s；(2)轿车在匀速直线运动阶段通过的路程是7 0 0 m；(3)动力厂做的总功为1.1 X 1 O，J。【思路小结】计算功时，注意正确寻找力和与之对应的在该力的方向上移动的距离，不要张冠李戴。【真题操练】1.(2 0 2 0 巴中1 2)无人机已被应用于诸多领域。如图所示，是一款我国具有完全自主知识产权的大疆无人机。在无人机匀速上升的过程中，对其分析正确的是()A.质量增大B.动能减小C.机械能不变D.重力势能增大【答案】D【解析】A.质量是物质的一种属性，不随位置、状态、形状的改变而改变，所以在无人机匀速上升的过程中质量不变，A错。B.动能大小与质量和速度有关。在无人机匀速上升的过程中，质量和速度都不变，所以动能不变，B错。C 1).在无人机匀速上升的过程中，质量不变，速度不变，但高度在增加，所以重力势能增加，机械能增大，C错，D正确，选 D。2.(2 0 2 0 鄂 州 1 1)把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到自己的鼻子附近，稳定后松手，铁锁向前摆去，如图所示。下列说法中正确的是()A.铁锁摆回时会打到鼻子B.铁锁在摆动过程中动能与重力势能可以相互转化C.铁锁由高处摆到低处的过程中动能转化为重力势能I).铁锁上升的最大高度逐次降低，是由于受到重力作用【答案】B【解析】A.铁锁在摆动过程中，不断与空气摩擦，一部分机械能转化为内能，机械能减小，所以铁锁摆回时不会打到鼻子，A错。B.铁锁在摆动过程中动能与重力势能相互转化，同时克服空气阻力做功，转化为内能，B正确。C.铁锁由高处摆到低处的过程中重力势能转化为动能和内能，C错。D.铁锁上升的最大高度逐次降低，是由于受空气阻力的作用，机械能不断减小，高度不断减小，D 错。选 B。3.（2 0 2 0 河 南 1 2）频闪照相机是研究物体运动的重要手段之一，如图所示的频闪照片记录了竖直下落的小球每隔相等时间的位置，不计空气阻力，在小球下落的过程中，下列说法正确的是（）A.小球的重力势能逐渐增大 B.小球的机械能逐渐减小C.小球的重力在a 方段做功比在c d 段多D.小球的重力在数段做功比在c d 段多慢【答案】D【解析】A.小球下落过程中，高度减小，重力势能减小，A错。B.不计空气阻力时，小球重力势能与动能互相转化，机械能守恒，大小不变，B 错。C.a 方段长度小于c d 段，重力相同，做功大小与下落距离成正比，a b 段做功小于c d 段，C错。D.a b 段做功小于c d 段做功，而所用时间相等，所以a b 段功率小于c d 段做功，D正确。选及4.（2 0 2 0 宜昌9）如图所示,在高速公路连续下坡的路段，公路的右侧修建有一条斜向上的碎石路，叫“避险车道”。司机若发现车失灵，可以把车开入避险车道避免车祸。以下说法错误的是（）A.避险车道的碎石是为了增大摩擦B.汽车冲入避险车道后机械能增大C.汽车冲入避险车道后，动能转化为势能和内能D.汽车若超速，可能冲出避险车道【答案】B【解析】A.避险车道路面铺设碎石，是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦，A正确。B.货车冲上避险车道时，动能一部分转化为重力势能，由于存在摩擦，克服摩擦做功，还有一部分动能转化为内能，机械能会减少，B 错。C.货车冲上避险车道时，动能一部分转化为重力势能，由于存在摩擦，克服摩擦做功，还有一部分动能转化为内能，C正确。I）.若汽车超速，汽车速度比较大，可能冲出避险车道，D正确。选 B。5.（2 0 2 0 南京9）如图所示是荡秋千的简化模型，摆球从A点由静止释放，到达D点后返回，B、C两点等高，下列说法正确的是（）A.球在B、C 两点的动能相等B.球在A、D 两点的机械能相等C.球从B 点到0 点的过程中机械能减少D.球从0 点到C 点的过程中重力势能减少【答案】C【解析】A.B、C 两点等高，重力势能相等，小球从B 点到C 点过程中，由于空气阻力，机械能减小，机械能包括动能和势能，所以C 点的动能减小，球在B、C 两点的动能不相等，A 错。B.球从A 点到D 点过程中，由于空气阻力，机械能减小，B 错。C.球从B 点到0 点的过程中，由于空气阻力，机械能减小，C 正确。I）.球从0 点到C 点的过程中，高度增大，重力势能增大，D 错。选 C。6.（2020泸州8）2020年泸州市中考体育测试中有必考、抽考和选考科目，包括短跑、跳绳、实心球、立定跳远、带足球绕杆、运篮球上篮等。以下关于体考中的物理知识，说法正确的是（）A.学生在短跑过程中，机械能转化为化学能B.学生带足球绕杆的运动，说明力可以改变物体的运动状态C.学生投掷的实心球在飞行的整个过程中，动能一直在减小D.学生在立定跳远的整个过程中，他的重力势能一直不变【答案】B【解析】A.学生在短跑过程中，化学能转化为机械能，A 错。B.学生带足球绕杆的运动，足球的运动方向和速度在发生改变，故足球的运动状态在发生改变，说明力可以改变物体的运动状态，B 正确.C.实心球在飞行的整个过程中，动能是先增大后减小，C 错。D.学生在立定跳远 整个过程中，他的重力势能，先增加后减小，D 错。选 B。7.（2020北 京 17）（多选）如图所示为游乐园的过山车运行的情境，下列说法正确的是（）A.过山车从高处加速滑下的过程中，动能增加B.过山车从高处加速滑下是由于受到惯性的作用C.过山车从低处上升的过程中，重力势能增加D.过山车从低处上升的过程中，重力势能转化为动能【答案】AC【解析】A.过山车从高处加速滑下的过程中，质量不变，速度增大，所以动能增加，A正确。B.过山车从高处加速滑下是因为受重力的作用，B错。C.过山车从低处上升的过程中，质量不变，高度升高，所以重力势能增加，C正确。D.过山车从低处上升的过程中，动能减小，重力势能增大，且克服阻力做功，将动能转化为重力势能和内能，D错。选 A C。8.（2 0 2 0 泸州1 6）随着我市城市化步伐加快,计划建两条电气化城市轻轨。其中一条是泸州客运中心到泸州南站，里程大约2 4 k m,设计列车运行时间2 4 m i n,则列车运行全程的平均速度约为k m/h；列车运行时将能转化为机械能；列车减速进站时，其 动 能（选 填“增大”“减小”或“不变”）。【答案】6 0 电减小【解析】列车运行全程的平均速度约为：v=s/t=2 4 k m/0.4 h=6 0 k m/h。列车是电气化城市轻轨，所以列车运行时将电能转化为机械能。列车减速进站时，速度减小，质量不变，所以其动能减小。9.（2 0 2 0 青 岛 1 8）探究与斜面相关的实验：（1）如图甲所示，在 探 究“阻力对物体运动的影响”实验中，将棉布铺在水平木板上，让小车从斜面顶端静止滑下，观察小车滑行的距离；去掉棉布，重复上述实验。小车在水平面上所受的阻力减小，小车向前滑行的距离。在水平面上两次滑行的全过程，小车速度的减小量。伽利略对类似实验进行了分析，认识到：运动的物体受到的阻力越小，它运动的时间就越长，它的速度减小得就越。他进一步推测：在理想情况下，如果水平表面绝对光滑，物体受到的阻力为零，这时物体将；（2）如图乙所示，在探究“物体的动能跟哪些因素有关”实验中，斜面上安装斜槽，水平面上的/处放置一个小木块。让质量不同的钢球从斜槽上的同一高度滚下，发现质量较大的钢球将小木块推得较远，表明它对小木块做的功较。由此可知：相同的物体，质量越大，它的动能越大。【答案】（D增大相同慢以不变的速度永恒运动下去（2）大速度【解析】（1）水平木板比棉布光滑一些，对小车的阻力就小一些，将棉布拿掉，小车受到的阻力减小，则小车向前滑行的距离增大。两次实验中，小球到达水平面的速度相同，最后停止，速度为0,所以在水平面上两次滑行的全过程，小车速度的减小量相同。运动的物体受到的阻力越小，运动的距离就越远，物体速度的变化量不变,它运动的时间越长，则它的速度减小得就越慢。阻力足够小时，物体运动的就越远；在理想情况下，如果水平表面绝对光滑，物体受到的阻力为零，这时物体将保持速度不变，永恒的运动下去。（2）质量不同的钢球从斜槽上的同一高度滚下，撞击小木块，给小木块施加一个力，发现质量较大的钢球将小木块推得较远，根据佐於可知运动较远的做功多，表明它对小木块做的功较大；由此可知：速度相同的物体，质量越大，它的动能越大。1 0.（2 0 1 9 湖南娄底）如图是探究“物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图，其中，mA=ml（h u o图 1 图 2（1）实验中，探究的动能是指（填序号）A.小球在斜面上的动能B.小球撞击木块时的动能C.小球撞击木块后的动能I）.木块被小球撞击的动能（2）使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下，是为了研究动能大小与的关系。（3）在做了探究“物体动能大小与哪些因素有关”的实验后，有些同学对“质量不同的小球从同一光滑斜面问一高度由静止开始滚下，刚到达底部时的速度大小相等”有疑感，小明设计了如图所示的实验：让质量不同的小球 A、C同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下，观察和比较两球相对运动情况，若 C球相对于A球（选填“运动”或“静止”），就可以说明任一时刻两球的速度大小相等。表面毛巾棉布木板摩擦力最大较大最小小车运动距离最近较远最远（4）完成实验后，同学们还联想到以前学习牛顿第一定律时，也用到了斜面：让同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，在三个不同的表面上能滑行的距离不同（如上表），小车在这三个表面上滑行的过程中克服摩擦力 做 功（选 填“相等”或“不相等”）。【答案】（1）B （2）速度（3）静止（4）相等【解析】（1）据题意可知，实验中探究的是小球，即小球撞击木块时的动能的大小，所 以 选 B o （2）使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下，小球到达水平面时的速度不同，所以，这是为了研究动能大小与物体速度的关系。（3）让质量不同的小球A、C同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下，观察和比较两球相对运动情况，若任一时刻两球的速度大小相等，即以任何一个小球为参照物，另一个小球都是相对静止的，所以若C球相对于A球静止，就可以说明任一时刻两球的速度大小相等。（4）让同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，小车到达平面时速度相等，质量相等，所以动能相等。在不同的材料表面上运动时，最终停下来后，动能全部转为内能，克服摩擦力做了多少功就有多少动能转化为内能，所以，在三个表面克服摩擦力做功相等，等于小车刚到平面时的动能。1 1.（2 0 2 0 成都2 4）据光明日报客户端报道，“东方电机有限公司研制的世界首台百万千瓦水电机组核心部件完工交付”入选2 0 1 9 年中国十大科技进展新闻。首台百万千瓦转轮由多个叶片组成，每个叶片重达1 1 吨。叶片由钢质材料制成，一个叶片的质量为1 1 吨，钢的密度为0=7.9 OX l O3 k g/n?,常数g 取 1 0 N/k g。求：（D一个叶片的体积；(2)将一个叶片整体匀速提升4 m 需要做的功。【答案】(l)1.3 9 m3(2)4.4 X 1 05J【解析】一个叶片的体积:V=巴=，方 暨 切.3 9 m:p 7.9xl03kg/m3(2)将一个叶片整体匀速提升4 m 需要做的功：W=Gh=m g h=1 1 X 1 O：ik g X 1 ON/k g X 4 m=4.4 X1 05 Jo答：(1)一个叶片的体积为1.3 9 m3 (2)将一个叶片整体匀速提升4 m 需要做的功为4.4 X IO J。1 2.(2 0 2 0 宜昌2 5)为解决乡村快递派送的交通不便问题，某快递公司采用无人机(如图所示)将包裹送达每个村子的派送员，自动卸货后随即返航，继续其他配送。某次派送包裹质量1 2 k g,飞行高度1 2 0 m,l Om in 内水平飞行里程6.5 k m。(1)该次派送无人机水平飞行的平均速度是多少k m/h?(2)无人机提着包裹从地面匀速上升到1 2 0 m 高度的过程中，拉力对包裹做的功是多少？1 0 N/k g)【答案】(1)3 9 k m/h(2)1 4 4 0 0 J【解析】(1)无人机水平飞行的平均速度：v=；=喈=3 9 k m/h。(2)匀速上升二力平衡，拉力 F=G,拉力对包裹做功：W=F h=Gh=m g h=1 2 k g X 1 0 N/k g X 1 2 0 m=l.4 4 X 1 0 j 答：(1)该次派送无人机水平飞行的平均速度是3 9 k m/h；(2)无人机提着包裹从地面匀速上升到1 2 0 m 高度的过程中，拉力对包裹做的功是1 4 4 0 0 J。1 3.(2 0 2 0 南京2 9)如图所示为一辆无人驾驶清扫车，空车质量为4 0 0 k g,它集激光雷达、摄像头、超声波雷达等传感器于一体，可自主作业。(1)激光是一种电磁波，它在真空中的传播速度为 m/s；(2)空车停在水平地面上，若地面总受力面积为2 0 0 c m)则车对地面的压强为多少帕？(g 取 1 0 N/k g)(3)空车行驶时牵引力的功率为8 1 0 W,在 1 0 s内匀速行驶1 2 m,车受到的阻力为多少牛？【答案】(D3 X 1 08(2)2 X 1 05P a(3)6 75 N【解析】(1)电磁波在真空中的传播速度是3 X 1 0、/$,所以激光在真空中的传播速度是3 X 1 0，m/s。(2)车对地面的压力：F=G=mg=4 0 0 kgX 1 0 N/kg=4 X 1 0JNo 车对地面的压强：p=-=M。吗,=2 X 1 0sP aoS 200 x1。m(3)车的速度：v=s/t=2 m/1 0 s=1.2 m/s。牵引力:F=P/v=81 0 W/l.2 m/s=6 75 N.由于车做匀速运动，受到的牵引力和阻力是平衡力，所以车受到的阻力为f=F=6 75 N。