备战2021年中考科学考点12 功和功率（机械能守恒）原卷解析

考点12功和功率（机械能守恒）一、动能与探究影响动能大小的因素物体由于运动而具有的能叫动能，影响动能的因素是物体的质量和速度。质量相同时，速度越大的物体具有的动能越大；速度相同时，质量越大的物体具有的动能越大。探究决定动能大小的因素：实验题眼突破：①实验探究对象是小球。②转换法的应用：物体的动能大小是通过木块移动距离大小来反映的。③选择同一小球进行实验的目的是便于控制小球的质量相同。④让不同的小球从斜面的同一高度释放，目的是让小球到达斜面底部的初速度相同。⑤控制变量法的应用：a．控制速度一定，探究动能与质量的关系；b．控制质量一定，探究动能与速度的关系。⑥如本实验中水平面绝对光滑，本实验将不能达到实验目的，原因是小车将一直匀速直线运动下去。⑦注意：实验中要保持小球的运动路线与木块的中心在同一条直线上。⑧实验结论：动能的大小与物体的质量与运动速度有关，质量越大，运动速度越大，动能越大。【注意】1．物体具有能，但不一定要做功。2．动能和重力势能的大小及其影响因素可分别用公式E动＝mv2/2和E势＝Gh＝mgh来帮助理解，但这两个公式不要求计算。1.（2020·富阳模拟）如图两个相同实心小球以同样的速度v分别沿着甲、乙两个光滑的弧槽运动，两弧槽弧形相同，弧长相等。甲图中小球从A点到达B点的过程中，小球的动能________。小球通过甲弧槽的时间________小球通过乙弧槽的时间。(填”大于””小于”或”等于”)【答案】先增大后减小；小于【解析】（1）甲图中小球从A点到达B点的过程中，小球的高度先减小后增大，因此它的重力势能先减小后增大。因为没有摩擦，所以小球的机械能守恒，那么小球的动能则先增大后减小；

（2）在甲图中，动能先增大后减小，因此速度先增大后减小，那么全程的平均速度大于v；

在乙图中，动能先减小后增大，因此速度先减小后增大，那么全程的平均速度小于v；即v甲>v乙；

根据公式t=sv可知，两个弧形轨道路程相同，那么t甲<t乙2.（2018九上·杭州期中）图甲是投掷实心球的场景(不计空气阻力).小明分析了实心球自脱手至落地过程的能量转化，画出了其势能的大小随时间变化的曲线如图乙。请你在图丙中画出此过程中实心球动能的大小随时间变化的大致曲线(标出A、B、C三点)，并说明画此曲线的理由________。【答案】小球上升的过程中，速度越来越小，动能越来越小，当上升到最高点时，速度最小，动能最小，下落的过程中，速度越来越大，动能越来越大.所以动能是先减小，上升到最高点速度最小，动能最小，后又增大，如下图:【解析】在实心球运动的过程中，由于不计空气阻力，所以机械能守恒，那么动能的变化和重力势能的变化正好相反，据此画出动能大小随时间变化的图像。小球上升的过程中，速度越来越小，动能越来越小，当上升到最高点时，速度最小，动能最小，下落的过程中，速度越来越大，动能越来越大.所以动能是先减小，上升到最高点速度最小，动能最小，后又增大，如下图:

3.（2020·温州）在做“探究动能大小与质量关系”的实验时，小明想：小球从相同高度滚下，若小球材质和斜面倾角不同，到达水平位置时的速度会相同吗？（1）图甲是用挡板控制大小不同的两个小球在斜面上起始位置的两种方案，小明实验时选择A方案而不能选择B方案的原因是________。（2）小明选择大钢球、小钢球、木球以及可调整倾角的斜面进行实验。分别让球从斜面同一高度由静止开始释放，利用测速仪测出球到达水平位置时的速度如表所示。斜面倾角速度(米/秒)球的类别10°20°30°40°50°60°大钢球2．672．672．672．752．882．97小钢球2．672．672．672．752．882．97木球2．672．672．672．672．742．89分析表中数据可知：要使球到达水平位置时的速度与球是钢质或木质无关，则斜面倾角不可能是

。A.15°B.25°C.35°D.45°（3）小明利用图乙装置做“探究动能大小与质量关系”的实验时，通过观察球撞击相同塑料软片的数目来比较球的动能大小(图中未画出固定塑料软片的装置)。老师指出此装置不适合体积不同的两个球做实验，原因是________。【答案】（1）B方案中两球从起始位置到水平位置的高度差不同

（2）D

（3）塑料软片对不同体积的小球的阻力不同【解析】（1）在A方案中，挡板是水平的，无论球大或球小，它们下落的高度相同；而在B方案中，挡板与斜面垂直，球越小它所在的高度越小，因此：小明实验时选择A方案而不能选择B方案的原因是：B方案中两球从起始位置到水平位置的高度差不同了；

（2）根据表格可知，当斜面倾角在10°~30°之间时，无论球的材质是否相同，最终小球的速度相同，这说明在这个角度范围内，球到达水平位置时的速度与球是钢质或木质无关。因为45°>30°，所以斜面倾角不可能是D；

（3）老师指出此装置不适合体积不同的两个球做实验，原因是：塑料软片对不同体积的小球的阻力不同。4.[2018·安徽]如图为探究物体(钢球)动能大小跟哪些因素有关的实验装置。【实验原理】(1)钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动，到达斜面底端时的速度只与钢球起点位置的高度有关。起点位置越高，该速度越____。(2)钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动，在水平木板上撞击木块，木块运动的距离越长，运动钢球所具有的动能越____。【实验现象】(3)同一钢球从斜面上不同高度处由静止向下运动，在水平木板上撞击木块，钢球开始向下运动的起点位置越____，木块运动的距离越长。(4)质量不同的钢球从同一高度由静止向下运动，在水平木板上撞击木块，钢球的质量越____，木块运动的距离越长。【答案】(1)大(2)大(3)高(4)大【解析】物体动能大小与其质量和运动速度有关，质量越大、速度越快，动能越大。本实验中，动能的大小体现在木块运动的距离。二、重力势能与探究影响重力势能大小的因素物体由于被举高而具有的能叫重力势能，影响重力势能的因素是物体的质量和高度。质量相同时，高度越大的物体重力势能越大；高度相同时，质量越大的物体重力势能越大。探究决定重力势能大小的因素：实验题眼突破：①实验探究对象是小球。②转换法的应用：物体的重力势能大小是通过铅球下落陷入沙坑的深度来反映的。③选择同一小球进行实验的目的是便于控制小球的质量相同。④让不同的小球从同一高度释放。⑤控制变量法的应用：a．控制高度一定，探究重力势能与质量的关系；b．控制质量一定，探究重力势能与高度的关系。⑥实验结论：重力势能的大小与物体的质量与高度有关，质量越大，高度越大，重力势能越大。1.（2020·天台模拟）会荡秋千的人，不用别人帮助推就能越摆越高，在最低点速度也会越来越快，而不会荡秋千的人一般坐在秋千上基本不动，则秋千的摆动幅度会越来越小，最终停下来。（1）正确的荡秋千的动作是（

）A.人从高处摆下来的时候身子是从直立到蹲下，而从最低点向上摆动时，身子又从蹲下到直立起来。

B.人从高处摆下来的时候身子是从蹲下到直立，而从最低点向上摆动时，身子又从直立到蹲下。（2）请从能量及其转化的角度解释正确荡秋千的科学依据。【答案】（1）A

（2）①一般人慢下来的原因，主要是克服空气阻力和各种摩擦阻力做功，所以人的机械能减小。②而会荡秋千的人从最低点到最高点，由于人从蹲下到直立，人的重心升高，人在克服重力做功（对自己做功），增加了自己的重力势能；③而从最高点到最低点，由于人从直立到蹲下，重心降低，人的重力势能减小，转化为动能，到最低点的动能就更大，所以在最低点速度更快【解析】（1）秋千在运动过程中，会克服空气阻力和摩擦，从而将机械能转化为内能，从能量转化的角度分析一般人荡秋千越来越慢的原因；

（2）分析人从站立到蹲下的过程中身体重心的变化，从而根据影响重力势能的因素思考重力势能转化为动能的大小；

（3）分析人才能够蹲下到站立的过程中身体重心的改变，从而从影响重力势能的因素思考是否有利于重力势能的增大。【解答】（1）正确的荡秋千的动作是人从高处摆下来的时候身子是从直立到蹲下，而从最低点向上摆动时，身子又从蹲下到直立起来，故选A；

（2）正确荡秋千的科学依据：

①一般人慢下来的原因，主要是克服空气阻力和各种摩擦阻力做功，所以人的机械能减小。②而会荡秋千的人从最低点到最高点，由于人从蹲下到直立，人的重心升高，人在克服重力做功（对自己做功），增加了自己的重力势能；③而从最高点到最低点，由于人从直立到蹲下，重心降低，人的重力势能减小，转化为动能，到最低点的动能就更大，所以在最低点速度更快。2．[鄂尔多斯]小夏同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发，并产生了如下猜想。猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关猜想二：物体的重力势能与物体的下落高度有关猜想三：物体的重力势能与物体的运动路径有关为此小夏设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球分别从距离沙表面某高度处静止释放，其中D球从光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直落下(球在光滑管道中运动的能量损失不计)。实验数据如表：实验序号铅球代号铅球质量(g)下落高度(m)陷入沙中的深度(m)①A2000.50.1②B4000.50.25③C20010.2④D20010.2(1)本实验中，采用的研究问题的方法是____(写出一种方法即可)。(2)本实验中，铅球的重力势能大小是通过____来反映的。(3)为验证猜想二，应比较____(填实验序号)，得到的结论：当物体质量相同时，____。(4)比较③④，得到的结论是____。(5)经进一步实验和分析，小夏大胆给出重力势能(Ep)的表达式“Ep＝mgh”，并去办公室询问了老师，得以证实，小夏高兴不已，回到教室后，根据学过的知识又算出了各小球落到沙表面时的动能，其中B球的动能为____J(忽略空气阻力，g＝10N/kg)。【答案】(1)控制变量法(或转换法)(2)铅球陷入沙中的深度(3)①③物体所处的高度越高，重力势能越大(4)物体的重力势能与物体的运动路径无关(5)2【解析】(1)该实验中控制其他条件不变，分别只改变了铅球的质量、下落高度和运动路径，运用了控制变量法；同时用铅球陷入沙中的深度来反映重力势能的大小，运用了转换法。(3)比较A、C两球，质量和运动路径相同，C球下落高度大于A球下落高度，发现C球陷入沙中的深度更大，由此可得出结论：当物体质量相同时，物体所处的高度越高，重力势能越大。(4)比较C、D两球，两球的质量相同，下落高度也相同，两球的运动路径不同，发现两球陷入沙中的深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体的运动路径无关。(5)根据Ep＝mgh及机械能守恒可得，B球落到沙表面时的动能Ek＝Ep＝mgh＝0.4kg×10N/kg×0.5m＝2J。3.（2019•杏花岭区校级三模）据报道，高空坠物导致伤人的事件时有发生。某专业研究小组对物体从高空落到地面的破坏力进行如下实验研究。实验器材：1cm厚的石膏板若干、质量为50g的鸡蛋数枚。实验过程：无风环境下，将鸡蛋从楼上静止释放，砸中铺在草坪上的石膏板，记录实验现象。（1）实验中，鸡蛋从高空坠落的破坏力可以通过_____________________反映出来。（2）根据实验现象，可以得出：同一物体从高空落到地面的破坏力与_______有关。实验序号鸡蛋下落的起始楼层观察并记录实验现象15鸡蛋破碎，石膏板凹陷且出现一圈一圈螺旋状裂纹215鸡蛋破碎，石膏板被砸中的位置出现小坑且破裂325鸡蛋破碎，发出巨响，石膏板被击穿（3）实验后，小科对“高空落下的雨滴不会对人造成伤害”感到好奇。他通过查阅资料知道：雨滴从高空落下的过程中，受到的空气阻力与雨滴速度的平方成正比，达到最大速度后，雨滴匀速落向地面。雨滴下落过程中机械能______（填“增大”、“不变”或”减小”）。对于下落的雨滴不伤人的现象，小科将进一步探究。【答案】（1）石膏板的形变程度；（2）下落高度；（3）减小【解析】（1）根据题意，实验中，鸡蛋从高空坠落的破坏力可以通过石膏板的形变程度反映出来；（2）根据实验现象知，同一物体，下落的高度越高，石膏板的形变程度越多，故可以得出：同一物体从高空落到地面的破坏力与下落高度有关；（3）雨滴从高空落下的过程中，受到的空气阻力与雨滴速度的平方成正比，达到最大速度后，雨滴匀速落向地面，故雨滴的动能不变，雨滴下落过程中由于高度变小，重力势能变小，故机械能减小。对于下落的雨滴不伤人的现象，小科将进一步探究。4.（2019•天津）小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时，提出了如下猜想：猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关猜想二：物体的重力势能与物体所在高度有关为了验证上述猜想，他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验：如图所示，将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把铁块从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面的中心部位，记录桌腿进入沙子的深度。按上述方案进行实验，其实验数据如下表所示。实验序号铁块质量m/g铁块距桌面高度H/cm桌腿进入沙子的深度h/cm①20201.9②20302.9③20403.8④30202.9⑤40204.1（1）实验中通过比较来判断物体重力势能的大小；（2）为了验证猜想一，需选择表中（填实验序号）三组数据进行分析；（3）分析表中①②③的实验数据，可得出的结论是：。【答案】（1）桌腿进入沙子的深度；（2）①④⑤；（3）质量相同的物体，高度越大，重力势能越大。【解析】（1）通过小明设计的实验可以知道，他是通过比较桌腿进入沙子的深浅来比较重力势能的大小的。桌腿进入沙堆越深说明物体做的功越多，它原来具有的重力势能越大；（2）根据控制变量法，要验证物体的重力势能与物体的质量有关，应控制物体的高度相同，改变物体质量的大小，故小明要完成探究，需要找数个质量不同的物体进行实验；故①④⑤三组数据符合，所以应利用①④⑤三组数据分析得出结论。（3）比较表中①②③的实验数据，可以发现，高度相同，③中桌腿进入沙子的深度更深，所以，③中的物体具有重力势能大，即可以得出的初步结论是：质量相同的物体，高度越大，重力势能越大。三、动能和重力势能、弹性势能的相互转化当物体只受重力和弹力时(不受阻力时)，机械能总量不变。即动能减少多少，势能就增加多少；势能减少多少，动能就增加多少。物体受到摩擦力作用，那么在动能和势能相互转化过程中，机械能总量减少。动能转化为重力势能时，物体的速度不断减小，高度不断增大；重力势能转化为动能时，高度不断减小，速度不断增大。动能转化为弹性势能时，速度不断减小，弹性形变不断增大；弹性势能转化为动能时，弹性形变不断减小，速度不断增大。机械能守恒：人造地球卫星绕地球作椭圆轨道运动时，位置不断在远地点和近地点之间变化，几乎没有摩擦，也就没有能量损失。一个物体在动能和势能转化过程中，若不考虑因摩擦等因素引起的能量损失，则机械能守恒。【注意】1．如果没有摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能总量守恒。2．如果存在摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能的总量会减少。减少的机械能转化为摩擦产生的内能。1.[2018·临沂]如图所示，单摆中的小球在ABC间不停地往复运动，如果不考虑阻力的影响，以下说法错误的是()A．小球在A、C处的势能最大 B．小球在B处只受重力作用C．小球由A到B过程中，重力势能转化为动能D．小球运动到C处时，如果受到的外力全部消失，将保持静止【答案】B【解析】小球的质量不变，在A、C处的高度最高，重力势能最大；小球在B处受到重力和绳子拉力的共同作用；小球由A到B过程中，不计阻力，机械能守恒。高度减小，速度增加，则重力势能减小，动能变大，重力势能转化为动能；小球运动到C处时，处于静止状态，如果受到的外力全部消失，小球仍然会静止。2．[2018·淄博]如图所示，弯曲的跳板把人弹至高处，这个过程中人的动能和重力势能的变化情况是()A．动能减小，重力势能增大B．动能增大，重力势能减小C．动能先增大后减小，重力势能增大D．动能先减小后增大，重力势能减小【答案】C【解析】弯曲的跳板恢复原状的过程中，弹性势能转化为人的动能，人的动能变大；人离开跳板弹向空中至最高点的过程中，人的质量不变，速度变小，高度升高，故动能减小，重力势能增大。3．[2018·绍兴义乌]如图，木块以一定的速度滑过A、B点，到C点滑出下落至D点。A和B、C和D之间的垂直距离均为h。若空气阻力忽略不计，则对木块在运动过程中能量变化的分析，正确的是()A．D点与A点相比，动能增加，势能减少，机械能不变B．A点到C点减少的重力势能大于C点到D点减少的重力势能C．B点的动能可能等于A点的动能，但一定大于C点的动能D．B点的动能可能等于D点的动能，但一定大于A点的动能【答案】C【解析】从A点到C点，木块需克服摩擦做功，故A点的机械能一定小于D点；从A点到C点和C点到D点木块下降的高度均为h，故减少的重力势能相等；A点到B点木块克服摩擦所做的功与重力势能减小量的大小关系无法确定，故A、B两点的动能大小不能确定，B点到C点高度不变，木块克服摩擦做功，动能减小；C点到D点，不计空气阻力，木块重力势能减小，动能增大，故B点动能可能等于D点动能。4．[2018·呼和浩特]如图所示是小刚在中考体育测试中投掷铅球的过程示意图，铅球在b点离手，c点是铅球运动的最高点，d点是铅球运动的最低点，整个过程中，若不计空气阻力，下列说法错误的是()A．在a到d的过程中，铅球相对于地面是运动的B．在b到d的过程中，铅球的机械能先增加后减少C．在c到d的过程中，铅球的重力势能转化为动能D．在a到b的过程中，小刚对铅球做了功【答案】B【解析】在a到d的过程中，铅球相对于地面有位置的变化，铅球是运动的；在b到d的过程中，由于不计空气阻力，所以铅球的机械能不变；在c到d的过程中，铅球的质量不变，高度减小，速度增大，故重力势能减小，动能增大，铅球的重力势能转化为动能；在a到b的过程中，小刚对铅球有一个推力的作用且铅球在推力作用下移动了一段距离，所以在这个阶段，小刚对铅球做了功；铅球离开手后，由于惯性继续运动，所以之后不做功。5．[2018·杭州]跳绳是大家喜爱的体育运动之一，小金的质量为50kg，每次跳起高度约为6cm(人整体上升，如图所示)，一分钟跳100次，下列说法正确的是()A．向上起跳过程中小金的动能持续增大B．在整个跳绳过程中小金的机械能守恒C．小金跳一次克服重力做功约3JD．小金在这一分钟内跳绳的功率约为50W【答案】D【解析】每次跳起上升过程中动能一直变小；跳绳过程中小金落地时机械能为零，机械能不守恒；小金跳一次克服重力做功约30J；功率P＝W/t＝100×30J/60s＝50W。四、功的概念及做功的两个条件（做功和不做功）力学中的功：如果物体受到了力的作用，并且在这个力的方向上通过了一段距离，我们就说这个力对物体做了功。功的两个因素：一是作用在物体上的力二是物体在力的方向上通过一段距离。不做功的三种情况：①劳而无功。②不劳无功。③力的方向和物体运动方向垂直。1．下列有关对物体做功的说法，正确的是()A．足球被踢后在场地飞行20m的距离，运动员对足球做的功等于踢力乘以20m的距离B．小丽背着50N的书包走了200m的路程，则小丽对书包做功为10000JC．小明用力推箱子虽然没有推动，但小明对箱子做了功D．物体沿斜坡滑下过程中，摩擦力所做的功等于摩擦力乘以斜坡长度【答案】D【解析】足球被踢出后，运动员对足球已没有力的作用，所以不做功；小丽背着书包走路，对书包的力的方向与距离垂直，所以不做功；箱子没有移动，因此小明不做功。2．（2019•黑龙江）如图所示，力对物体做功的是（）A．用力搬石头，搬而末动 B．提着桶在水平路面上前进 C．用力将鸡蛋举高 D．手举杠铃静止不动【答案】C【解析】A、用力搬石头，搬而末动，有力作用在石头上，石头在力的作用下没有通过距离，所以力对物体没有做功，故A不符合题意。B、提着桶在水平路面上前进，人给水桶的力向上，水桶向上没有通过距离，所以力对物体没有做功，故B不符合题意。C、用力将鸡蛋举高，人给鸡蛋的力向上，鸡蛋向上移动了距离，所以力对物体做功，故C符合题意。D、手举杠铃静止不动，手给杠铃的力向上，杠铃没有移动距离，所以力对物体没有做功，故D不符合题意。3．如图所示，小华同学将放在课桌边的文具盒水平推至课桌中央，她针对此过程提出了如下的猜想。你认为合理的是()A．文具盒所受重力对它做了功B．文具盒所受支持力对它做了功C．文具盒所受的推力F对它做了功D．在此过程中没有力对文具盒做功【答案】C【解析】重力与支持力的方向与文具盒的移动方向垂直，都不做功。文具盒在推力F作用下沿F的方向移动了距离，所以推力F对文具盒做功。五、功和功的计算物理学中，功等于力与力的方向上移动的距离的乘积。即：W＝Fs。功的单位:焦耳。做功的实质就是能量转化的过程，因此可以用功来度量能量转化的多少。计算功时注意:①明确什么力做的功;②力的方向与距离方向要一致;③距离的单位一定为“米”。物体能够做功是因为物体具有能量，做功的过程实际上就是能量的转化。【计算公式】W＝Fs………定义式＝Gh………克服重力做功＝fs………克服摩擦力做功＝Pt………已知功率和做功时间求功将2个鸡蛋举高1m约做1J的功。计算功的大小时，一要注意是哪个力在做功，二要注意是在力的方向上的距离。若力的方向与距离的方向一致可直接代入计算；若移动的距离与力的方向不一致，可先通过计算求出在力的方向上的距离再代入计算。如求在斜面上滚动的物体重力所做的功，则需要先算出斜面的高度，再把重力和高度代入公式进行计算。1．（2018秋•福田区校级月考）如图所示，用10N的水平推力推着重为60N的物体沿水平方向做直线运动。若推力对物体做了60J的功，则在这一过程中（）A．物体一定运动了6m B．重力做的功一定为360J C．物体一定运动1m D．物体一定受到10N的摩擦力【答案】A【解析】AC、由W＝Fs可得物体移动的距离：s＝＝＝6m，故A正确，C错误；B、由于物体重力方向上没有移动的距离，因此重力做的功为零，故B错误；D、由于物体的运动状态不确定，所以无法求得摩擦力，故D错误。2．物体在相同的力F的作用下沿力的方向移动了距离s，试比较在如图所示的三种情况中力F对物体做功的多少（

）A.W1＝W2＝W3

B.W1＞W2＞W3

C.W1＜W2＜W3

D.W1＜W3＜W2【答案】A【解析】根据公式W=Fs可知，做功的大小与拉力和距离的大小有关，与其它因素无关。因为拉力F和距离s都相等，所以对物体做功大小相等，故A正确，而B、C、D错误。3．（2019秋•高新区月考）如图甲所示，水平地面上的一物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t关系和物体速度v与时间t的关系如图乙所示。则第2秒末时，物体处于状态，第4秒末时，物体受到的摩擦力是N，第6秒末到第9秒末，推力F做功是J．【答案】静止；4；24【解析】（1）从图乙可以看出物体在第2秒末时速度为0，所以物体静止；（2）从图乙v﹣t图象上看出，第6s以后，物体做匀速直线运动，受到的摩擦力f＝F＝4N；第4秒末时，物体加速运动，和6s以后相比，压力和接触面的粗糙程度不变，摩擦力不变，大小为4N；（3）从图乙可以看出，6s～9s这段时间中F＝4N，v＝2m/s，由v＝可得，s＝vt＝2m/s×3s＝6m，利用功的计算公式得，W＝Fs＝4N×6m＝24J；4．[2018·绍兴义乌]两个完全相同的物体A、B，重均为20N。(1)在10N的水平推力作用下两者同时以2m/s的速度做匀速直线运动，如图甲。当物体通过的距离为3m时，推力所做的功为____J。(2)若物体A、B在15N的推力作用下以3m/s的速度在另一水平面上做匀速直线运动，如图乙。则此时A对B的推力为____N。【答案】307.5【解析】(1)两物体在10N的推力作用下沿推力方向运动了3m，所以W＝Fs＝10N×3m＝30N。(2)物体A、B在15N的推力作用下做匀速直线运动，则两物体受力平衡，受到的摩擦力也为15N，而两个物体对水平面压力相同，且接触面粗糙程度相同，所以受到的摩擦力也相同，各为7.5N。六、功率和功率的计算比较做功的快慢有三种方法：(1)若做功相同，比较做功的时间，所用时间越少,做功越快，所用时间越多，做功越慢。(2)若做功时间相同，比较做功的多少，做功越多，做功越快;做功越少，做功越慢。 (3)若做功的多少和所用时间都不相同的情况下，通过计算做功的多少与做功所用的时间的比值进行比较。在物理学中，用功率来表示做功的快慢。功率越大，表明物体做功越快；功率越小，表明物体做功越慢。根据功率的定义，可以得出功率的计算公式为P＝W/t【计算公式】P＝W/t………定义式＝Fs/t＝Fv………可用于解释汽车爬坡时为什么要用低挡位＝Gh/t………可计算人爬高的功率功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是W。常用单位：kW、马力(hp)等。单位换算：1kW＝103W1hp＝735W(目前，空调、发动机等仍用马力作单位)1．[2018·广州]如图所示，OQ是水平地面，物体在水平拉力作用下，从O匀速直线运动到Q。OP段拉力F1为300N，F1做的功为W1，功率为P1；PQ段拉力F2为200N，F2做的功为W2，功率为P2。则()A．W1＞W2 B．W1＜W2C．P1＞P2 D．P1＜P2【答案】C【解析】W1＝300N×4m＝1200J；W2＝200N×6m＝1200J，所以W1＝W2。从O匀速直线运动到Q，即两段路程的速度相同，而P＝Fv，当速度相同时，功率与拉力成正比，所以P1＞P2。2．（2019春•诸城市期末）如图大人质量比小孩大，大人与小孩爬相同的楼梯所用时间相同，则（）A．大人比小孩做功多，小孩功率大 B．两人做功相同，小孩功率大 C．大人比小孩做功多，大人功率大 D．两人做功相同，功率相同【答案】C【解析】大人与小孩爬相同的楼梯，上升的高度h相同，但大人体重比小孩的大，由W＝Gh可知大人做功多；已知爬相同的楼梯所用时间相同，根据P＝可知大人的功率大，故ABD错误，C正确。3．[2018·枣庄]妈妈与小明进行爬山比赛，他们选择的起点、路径和终点都相同，全程设为匀速运动，妈妈的体重是小明的2倍，妈妈所用的时间是小明的3倍，若妈妈克服自身重力做功为W1、功率为P1，小明克服自身重力做功为W2、功率为P2，则下列关系正确的是()A．W1∶W2＝2∶1P1∶P2＝6∶1B．W1∶W2＝2∶3P1∶P2＝2∶1C．W1∶W2＝2∶1P1∶P2＝3∶2D．W1∶W2＝2∶1P1∶P2＝2∶3【答案】D【解析】由题可知，妈妈与小明爬山的高度相同，妈妈的体重是小明的2倍，妈妈所用的时间是小明的3倍，由W＝Gh可得，妈妈和小明克服重力做功之比eq\f(W1,W2)＝eq\f(G1h,G2h)＝eq\f(G1,G2)＝eq\f(2,1)；由P＝eq\f(W,t)可得，妈妈和小明克服重力做功的功率之比eq\f(P1,P2)＝eq\f(\f(W1,t1),\f(W2,t2))＝eq\f(W1,W2)×eq\f(t2,t1)＝eq\f(2,1)×eq\f(1,3)＝eq\f(2,3)。4．（2018•锡山区校级三模）在中国科技馆的展厅里，摆着一个如图所示，叫做“最速降线”的展品：两个并排轨道的起点高度一样，终点高度也一样；一个是倾斜的直轨道，另一个是向下弯曲的弧形轨道。将甲、乙两个完全相同的小球同时分别从直轨道和弧形轨道的起点释放，弧形轨道上的乙球先到达终点。若不计一切摩擦阻力，则关于两小球从起点至终点的运动过程中，下列说法正确的是（）A．乙球的重力势能先变小后变大 B．甲球所受重力对甲球做的功比乙球所受重力对乙球做的功少 C．乙球所受重力对乙球做功比甲球所受重力对甲球做功快 D．乙球的动能先增大后减小【答案】C【解析】由题意可知，两球的重力相同，最初的高度相同；AD、下降过程中乙球的高度不断减小，速度越来越快，则乙球的重力势能一直减小，动能一直增大，故AD错误；B、两球的重力相同，起点高度一样，终点高度也一样，则两球下落的高度相同，由W＝Gh可知，到最低点时两球重力所做的功相同，故B错误；C、下降过程中，乙先到达终点，则乙的速度大，两球的重力相同，根据P＝Fv可知，重力对乙球做功的功率比重力对甲球做功的功率大，即重力对乙球做功更快，故C正确；5．某型号汽车发动机的额定功率为5.4×104W，在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是1800N．在额定功率下，当汽车匀速行驶时，求：（l）发动机所提供的牵引力大小；（2）行驶速度的大小；（3）行驶5min牵引力所做的功。【答案】（1）发动机所提供的牵引力为1800N；（2）行驶速度为30m/s；（3）行驶10min牵引力所做的功是3.6×107J【解析】（1）因为汽车匀速行驶，受平衡力作用；由二力平衡知识得，F＝f＝1800N；（2）由P＝Fv得行驶速度的大小；v＝＝＝30m/s；（3）t＝10min＝600s，匀速行驶10min牵引力所做的功：W＝Pt＝6×104W×600s＝3.6×107J。6．[2018·内江]步行是一种简易方便的健身运动，人正常步行时，步距(指步行一步的距离)变化不大，步距还可作为身体上的一把“尺子”。小东测出自己的步距为0.5m，他正常步行1min走了180步。小东根据自己的腿长和步距画出了如图所示的步行示意图，对步行时重心的变化进行了分析，当两脚一前一后着地时重心降低，而单脚着地迈步时重心升高，因此每走一步都要克服重力做功。(已知小东的腿长是65cm，质量是50kg，g取10N/kg)求：(1)小东正常步行的速度是多少？(2)小东每走一步克服重力所做的功是多少？(3)小东正常步行克服重力做功的功率是多少？【答案】1.5m/s25J75W【答案】(1)小东正常步行的速度v＝s/t＝180×0.5m/60s＝1.5m/s。(2)小东每走一步身体重心的高度差h＝65cm－eq\r(（65cm）2－（25cm）2)＝5cm＝0.05m，小东的体重G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N，小东每走一步克服重力所做的功W＝Gh＝500N×0.05m＝25J。(3)小东正常步行克服重力做功的功率P＝W/t＝180×25J/60s＝75W。1．[2018·广州]如图所示，甲、乙两个质量不同的小球，从相同高度静止释放，小球下落过程中经过P、Q两点，忽略空气阻力，下列说法正确的是()A．着地瞬间两球的动能相等B．甲球在P点和Q点的机械能相等C．释放瞬间两球的重力势能相等D．从释放到着地，两球所受重力做的功相等【答案】B【解析】小球下落过程中，忽略空气阻力，机械能守恒，两球的高度相等但质量不同，所以两球具有的重力势能不等，着地时两球的动能不等，下落过程中重力做的功也不等。由于机械能守恒，所以甲球在P点和Q点的机械能相等。2．[2018·襄阳]在排球比赛中，小明把排球竖直向上抛出，排球在运动中动能E随时间t变化的图像最接近的是()【答案】A【解析】在质量一定时，小球的动能与运动速度有关，运动速度越快，动能越大。排球在向上运动过程中，先减速上升，到达最高处时速度为0，然后加速下落，所以其动能先减小到0，然后再增大。3．在甲、乙两图中，甲图地面粗糙，乙图地面光滑。质量分别为m、2m的两个物体在大小为F的恒力作用下，在力的方向上前进了相同的距离，则下列结论中正确的是（

）A.甲图中F做的功小于乙图中F做的功

B.甲图中F做的功等于乙图中F做的功

C.甲图中F做的功大于乙图中F做的功

D.条件不足，无法确定甲、乙两图中F做的功谁大【答案】B【解析】根据W=Fs可知，做功的大小只与力和距离两个因素有关，与其它因素无关。因为力的大小相等，且前进的距离相等，所以两图中做功大小相同，故B正确，而A、C、D错误。4．[2018·杭州余杭区一模改编]如图，一个重力为10N的物块，以10m/s的速度冲上了高为5m、长为10m的光滑斜面。达到斜面顶端时，物块的速度恰好减小为0。对此过程，以下分析正确的是()A．物块受到平行于斜面向下的摩擦力B．物块将静止在斜面顶端C．物块克服重力做功为50JD．物块克服重力做功的功率为200W【答案】C【解析】物块在光滑斜面上运动，不受摩擦力作用，到达顶端后也不可能静止在斜面顶端。物块克服重力做功W＝Gh＝10N×5m＝50J。假设物块上滑的平均速度10m/s，上滑所用时间t＝s/v＝10m/10m/s＝1s，所以物块克服重力做功的功率P＝W/t＝50J/1s＝50W，实际物块做减速运动，上滑所用时间大于1s，则物体克服重力做功的功率应小于50W。5．[2018·聊城]2018年2月12日13时03分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第二十八、二十九颗北斗导航卫星。如图所示的卫星沿椭圆轨道绕地球运行，离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点，它在大气层外运行，不受空气阻力，则下列说法正确的是()A．卫星从远地点运行到近地点，重力势能减小，动能增大，机械能守恒B．卫星从远地点运行到近地点，重力势能增大，动能减小，机械能守恒C．卫星从近地点运行到远地点，重力势能增大，动能增大，机械能不守恒D．卫星从近地点运行到远地点，重力势能减小，动能减小，机械能不守恒【答案】A【解析】卫星从远地点运行到近地点时，相当于高度降低，而卫星的质量不变且机械能守恒，所以重力势能减小，动能增大。6．学校运动会上举行“双摇跳绳”比赛，“双摇跳绳”是指每次在双脚跳起后，绳连续绕身体两周的跳绳方法，比赛中，初三某同学1min内摇轻绳240圈，则他在整个跳绳过程中的功率最接近于（）A．120W B．400W C．600W D．1000W【答案】A【解析】中学生的质量约50kg，其重力为G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N；跳跃过程中腾空高度约h＝0.12m；因此一次做功W＝Gh＝500N×0.12m＝60J；由于“双摇跳绳”是指每次在双脚跳起后，绳连续绕身体两周的跳绳方法，所以1min内摇轻绳240圈，人起跳＝120次；在1min内一共做功：W总＝60J×120＝7200J，则功率P＝＝＝120W。7．[无锡中考]如图所示，小明在做模拟“蹦极”的小实验，一根橡皮筋一端系一个小石块，另一端固定在A点，B点是橡皮筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置，C点是小石块从A点自由释放后所能到达的最低点，关于小石块从A点到C点运动过程的说法，正确的是()A．小石块减少的重力势能全部转化为动能B．从A点下落到B点的过程中，小石块受到重力和弹力的作用C．从B点下落到C点的过程中，小石块的速度先增大后减小D．小石块在C点时，受到平衡力的作用【答案】C【解析】小石块在下落过程中，在AB段，小石块只受到重力作用，重力不断改变小石块的运动状态，小石块加速下落。在BC段小石块受到橡皮筋的拉力作用，过B点后橡皮筋开始伸长(大于原长)，弹力逐渐增大，当弹力小于重力时，小石块仍处于加速状态，当弹力大于重力时，小石块减速下落。BC过程中小石块先加速后减速，减速过程是因为弹力大于重力，C点是下落的最低点，此时小石块虽然速度为0，但到达C点后小石块会立即改变运动状态向上运动，故C点时并不受平衡力的作用。8．（2020·温州模拟）小明同学以一定速度将弹性球扔向地面，弹性球经地面和墙壁两次反弹，重新在同一高度用手接住，碰撞时小球能量损失不计，1处和2处是在同一高度。如果1处小球的动能大于2处，则下列说法错误的是(

)A.1处的机械能一定大于2处

B.1处的动能一定大于4处

C.3处的动能一定大于4处

D.接到小球时的速度一定小于扔出时的速度【答案】C【解析】1处和2处高度相同，因此小球的重力势能相同；

1处的小球动能大于2处，

根据机械能=动能+重力势能可知，1处的机械能大于2处；

即小球在运动过程中机械能有损失；

故A正确不合题意；

因为4处比1处靠后，所以4处的机械能肯定小于1处；

因为4处高度大于1处，

所以4处的重力势能肯定大于1处；

根据机械能=动能+重力势能可知，1处的动能肯定大于4处，

故B正确不合题意；

3处的高度小于4处，

那么3处的重力势能小于4处；

因为3处比4处靠后，

所以3处的机械能小于4处；

根据机械能=动能+重力势能可知，二者的动能可能相等，故C错误符合题意；

接到小球时的机械能肯定小于出手时，因此此时的动能肯定小于出手时，故D正确不合题意。

9．如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面，一小球由A点以速度v沿轨道滚下，经另一侧等高点B后到达最高点C。下列关于小球滚动过程的分析正确的是（

）A.整个过程只有重力在对小球做功

B.小球在A，B两点具有的动能相同

C.小球在A，B，C三点的速度大小关系是vA＞vB＞vC

D.小球在A点具有的机械能等于它在C点具有的重力势能【答案】C【解析】（1）注意摩擦力对小球运动的影响；

（2）首先比较A、B两点的机械能的大小，然后比较两点重力势能的大小，最后根据机械能=动能+重力势能比较动能的大小关系；

（3）将B点动能与C点进行比较，从而得到二者速度大小，然后结合（2）中的结论比较三者的速度大小；

（4）小球要克服摩擦做功，因此时间越靠后，机械能的损耗越多，即机械能越小。【解答】A.在小球运动的过程中，重力和摩擦力同时对小球做功，故A错误；

B.因为B点在A点的后面，所以克服摩擦消耗的机械能更多，那么B点的机械能小于A点的机械能。A、B两点高度相同，那么它们的重力势能相同。根据机械能=动能+重力势能可知，B点的动能小于A点的动能，即B点的速度小于A点的速度，故B错误；

C.C点时小球的速度为零，且B点的速度小于A点的速度，那么小球的速度大小关系为：vA＞vB＞vC，故C正确；

D.C点在A点的后面，那么C点的机械能损耗更多，那么C点的机械能小于A点的机械能。在C点时小球的速度为零，即动能为零，那么它的重力势能等于机械能，因此小球在A点的机械能大于C点的重力势能，故D错误。10．（2019春•文登区期末）小明同学两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动，两次物体运动的s﹣t图象如图所示，下列判断错误的是（）A．两次物体所受到的摩擦力f1＝f2 B．两次物体所受的拉力F1＞F2 C．0﹣t1时间内，两次拉力对物体所做的功W1＞W2 D．0﹣t1时间内，两次拉力对物体做功的功率P1＞P2【答案】B【解析】AB、同一物体的重力不变，对水平面的压力不变；在同一水平面上运动，则接触面的粗糙程度相同，故两次拉动物体时，物体受到的摩擦力相等，即f1＝f2；由图象可知，两次物体都做匀速直线运动，说明物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，所以，两次物体所受的拉力：F1＝F2＝f；故A正确，B错误；CD、由图象可知，0﹣t1物体第一次通过的路程大于第二次通过的路程，又知两次拉力相等，根据W＝Fs可知W1＞W2；0﹣t1时间内，即时间相同，且W1＞W2；根据P＝可知，0﹣t1时间内，两次拉力对物体做功的功率：P1＞P2；故CD正确。11．（2020·杭州模拟）如图所示，一轻质弹簧一端系在墙上的O点，自由伸长到B点，今将一小物块m连在弹簧上，并把弹簧压缩到A点，然后释放，小物体能运动到C点，物体与水平地面间的摩擦力恒定，试判断下列说法中正确的是(

)A.物体从A到B动能越来越大，从B到C动能越来越小

B.物体从A到B动能先增大后减小，从B到C动能一直减小

C.物体从A到C动能一直在减小

D.物体动能最大的位置在B和C之间【答案】B【解析】当物体受到的合力与运动方向相同时，物体做加速运动；如果合力为零，那么加速停止，此时速度最大；如果合力的方向与运动方向相反，那么物体做减速运动，据此分析物体动能的变化。①在从A到B的过程中，弹簧被压缩，因此物体受到水平向右的推力。在开始的一段时间内，弹力大于阻力，合力与运动方向相同，因此物体做加速运动。由于形变程度减小，所以弹力在不断减小，当弹力和阻力相同时，合力为零，此时加速停止，速度最大。

②从这个点到B点时，弹力小于阻力，合力与运动方向相反，物体做减速运动；

③从B到C的过程中，弹力的方向向左，且随着形变程度的增大而增大。由于阻力方向也向左，所以物体受到的合力方向与运动方向相反，即物体做减速运动，直到静止下来。

物体从A到B速度先增大后减小，从B到C速度一直减小，故B正确，而A、C错误；

因为动能最大时，物体的速度最大，应该是阻力和弹力相等的位置，那么此时弹簧应该被压缩，即在A和B之间，故D错误。12．（2020九下·宁波月考）如图将一小球置于一弹簧的上方，放手后，小球向下运动，到达A位置小球刚好与弹簧接触，到达B位置小球的速度变为零。则对于此过程的分析，下列说法错误的是（

）A.从A到B位置过程，小球的部分机械能转化为弹簧的弹性势能

B.从A到B位置过程，小球受到弹力一直变大

C.从A到B位置过程，小球的速度一直在变小，到B位置为零

D.从A到B位置过程，小球开始时受到的弹力小于重力，后来受到的弹力大于重力【答案】C【解析】（1）动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，弹性势能与形变程度的大小有关；

（2）在弹性限度内，弹簧的弹力与形变程度呈正比；

（3）根据能量转化的知识分析；

（4）如果物体受到的合力与运动方向相同，那么做加速运动；如果合力为零，那么加速停止，此时速度最大；如果合力的方向与运动方向相反，那么物体做减速运动。当小球到达点B的时候，小球的速度为零，那么它的动能为零；而高度不为零，所以它的重力势能不为零，也就是在B点时它的机械能不为零，因此小球的部分机械能转化为弹簧的弹性势能，故A正确不合题意；

从A到B的过程中，弹簧的形变程度不断增大，所以小球受到的弹力一直变大，故B正确不合题意；

在从A到B的过程中，开始一段时间内，弹力小于重力，合力向下，与运动方向相同，因此做加速运动；后来弹力大于重力，合力向上，因此又做减速运动，故C错误符合题意，D正确不合题意。13．（2018•德阳）图甲所示的铁块重力G＝4N，被吸附在竖直放置且足够长的磁性平板上，当它在竖直方向上拉力F＝6N的作用下向上运动时，铁块受到的摩擦力为N；铁块此时速度v与时间t的关系图象如图乙所示，则4s内拉力F做功是J。【答案】2；4.8【解析】（1）由乙图可见，铁块在竖直方向上运动时，速度保持不变，因此铁块做匀速直线运动，铁块受到平衡力的作用。在竖直方向上受到竖直向下的重力G、竖直向下的摩擦力f和竖直向上的拉力F，根据平衡力的特点，故铁块受到摩擦力大小f＝F﹣G＝6N﹣4N＝2N。（2）根据v＝可得，铁块在4s内升高的距离s＝vt＝0.2m/s×4s＝0.8m，因此拉力F做的功W＝Fs＝6N×0.8m＝4.8J。14．如图（甲）所示，用弹簧测力计测量水平桌面上的钩码所受的重力。弹簧测力计从图示位置开始向上缓慢提升，其示数F与上升的高度h之间的关系如图（乙）所示。试解答下列问题。（1）钩码所受的重力为N。（2）当h＝4cm时，弹簧测力计的示数是N，桌面对钩码的支持力是N。（3）从开始提升到h＝16cm，弹簧测力计对钩码所做的功是多少？【答案】（1）4.5；（2）3.0；1.5；（3）弹簧测力计对钩码所做的功是0.45J。【解析】（1）钩码离开桌面后测力计的示数不再变化，此时示数即为钩码所受重力大小，故钩码所受的重力为4.5N；（2）弹簧的伸长量与拉力成正比、由图象知：当h＝6cm时，弹簧测力计的示数为4.5N，则＝0.75N/cm，表示每伸长1cm所需拉力为0.75N。则当h＝4cm时，弹簧测力计的示数是0.75N/cm×4cm＝3N。此时测力计受重力、拉力、支持力的作用，支持力等于重力减去拉力即4.5N﹣3.0N＝1.5N；（3）由图象知，钩码移动的距离s＝16cm﹣6cm＝10cm＝0.1m，弹簧测力计对钩码所做的功是W＝Fs＝4.5N×0.1m＝0.45J。15．（2019九上·温州月考）一辆满载物资的总重为G牛顿的运输车，将物资沿ABCD路线运至D点，AB段与CD段的高度差为h米，如图所示.在整个运输过汽车以恒定速度v米/秒运动，汽车t=0时经过A处，t1时经过B处，t2时处经过C处，在此过程中汽车牵引力功率P随时间的变化的图象可简化为图所示（P1、P2、t1、t2、G、h和v均是已知量常数）.（1）请分析说明汽车在AB段和BC段运动时牵引力的大小关系.（2）请用已知量写出汽车沿斜坡BC段运动时所受总阻力的表达式f总=________。（总摩擦力和空气阻力）.【答案】（1）⒈因为牵引力的功率P=Fv,可得F=P/v⒉由图可知车在BC段的功率P2大于在AB段的功率P1⒊车在AB段和BC段的速度均为v⒋根据F=P/v可得:车在BC段的牵引力大

（2）P2【解析】（1）首先根据右图分析整个过程中汽车功率的变化，然后再根据公式F=Pv分析牵引力的变化；

（2）根据W总=Pt计算出BC段汽车做的总功，根据公式W有=Gh计算出克服重力所做的有用功，最后根据W额=W总-W有计算出克服摩擦做的额外功，接下来根据s=vt计算出BC段的长度，最后根据公式【解答】（1）因为牵引力的功率P=Fv，可得：F=P/v；由图可知，车在BC段的功率P2大于在AB段的功率P1；而车在AB段和BC段的速度均为v，根据F=P/v可得：车在BC段的牵引力大。

（2）汽车在BC段所做的总功：W总=Pt=P2（t2-t1）；

在BC段克服重力做的有用功为：W有=Gh；

克服摩擦做的额外功为：W额=W总-W有=P2（t2-t1）-Gh；

BC段的长度为：s=vt=v(t2-t1)；

汽车在BC段的总阻力为：f总16．（2019·义乌模拟）如图，木块以一定的速度滑过A，B点，到C点滑出下落至D点。A和B，C和D之间的垂直距离均为h且AB=BC（AB、BC两个面粗糙程度相同）。若空气阻力忽略不计，假定木块滑下AB斜面时重力所做的功全部转化为克服摩擦所做的功，则对木块在运动过程中动能变化的分析，横坐标表示时间，纵坐标表示动能，请画出AB、BC、CD段动能的变化曲线并说明理由。【答案】AB段：动能不变，重力势能全部转化为克服AB段摩擦所做的功。

BC段：由于克服BC段摩擦做功，导致动能减小；

CD段：不计空气阻力，重力势能全部转化为动能，动能增加。因为AB、CD两端高度相等，所以到达D点时木块动能的增加量等于AB段动能的减少量。由于BC段终点时木块动能不为0，所以D点时的动能应大于A点的动能

【解析】（1）AB段下落过程中，重力做功全部转化为克服摩擦做的功，即到达B点时木块的动能保持不变；

（2）BC段由于继续克服摩擦做功，机械能转化为内能，因此木块动能减少；

（3）CD段木块重力继续做功，因为AB、CD两端高度相等，所以到达D点时木块动能的增加量等于AB段动能的减少量。由于BC段终点时木块动能不为0，所以D点时的动能应大于A点的动能，据此作图即可。17．（2020·天台模拟）某科学兴趣小组利用数字实验系统探究水的冲击力F与高度H及流量Q的关系，实验装置如图所示。水从漏斗口无初速流下冲击正下方的力传感器，通过计算机可显示冲击力F的大小。该组同学首先保持水的流量Q0不变，改变漏斗口到力传感器间的高度H，测得冲击力F的大小。之后他们将水的流量分别调整为0.5Q0、1.5Q0，重复上述实验。下表是他们得到的部分实验数据。水的流量Q水的冲击力F/N高度H/m0.5Q0Q01.5Q00.050.511.50.201230.451.534.5（1）漏斗口的阀门在该实验中的主要作用是________。（2）从表中数据可得出冲击力F与流量Q的关系是________。（3）分析表中数据，说明流量Q比高度H对冲击力F的影响更大________。（4）利用这个原理，工业上制造了超高压水刀，水刀分纯水切割和加磨料切割，磨料常用石英砂、金刚砂等，工业上常用来切割大理石、钢板等坚硬物体。请说明工业上通过将水增压或加入磨料使切割能力大大增加的原因是________。【答案】（1）改变水的流量

（2）在高度H一定时，冲击力F与流量Q成正比

（3）当高度H一定时，流量Q增加1倍产生冲击力F增加1倍；当流量Q一定时，高度H增加为4倍，冲击力F增加为2倍

（4）水增压后水的流速增加或加入磨料后增大质量和摩擦，从而增加水的动能，增强了水的切割能力。【解析】（1）通过改变阀门的开启程度，可以改变流出水的流量；

（2）计算表格中高度为0.05m时对应冲击力和流量