专题05 功和机械（解析版）

专题05功和机械一、单选题1．（2022·天津东丽·一模）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D．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】【详解】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错误；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错误；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错误。故选B。2．（2022·宁夏吴忠·一模）下面是教材中的几幅图，对图中所示的情景，下列说法正确的是（

）A．踢出去的足球虽然会继续“飞行”，但它总会停下来，说明物体的运动必须有力维持B．跳远运动员助跑可以提高成绩，是利用了身体的惯性C．男孩水平用力推车但没推动，是因为他的推力小于车所受的阻力D．蹦蹦杆跃到最高点时，动能最大，速度最大【答案】B【解析】【详解】A．力是改变物体运动状态的原因；牛顿第一定律得出，当物体不受任何外力时，作匀速直线运动，因此运动的物体不需要力来维持，故A错误；B．跳远运动员助跑是为了在起跳时有一个较大的速度，起跳时，由于惯性，可以跳的更远，故B正确；C．男孩沿水平方向推车，车不动，车在水平方向受到平衡力的作用，即水平推力和摩擦力是一对平衡力，车受到的水平推力等于车受到的阻力，故C错误；D．速度越大，质量越大，动能就越大；到达最高点时，速度为零，动能为零，故D错误。故选B。3．（2022·北京海淀·一模）在国际单位制中，力的单位是A．牛顿（N） B．千克（kg） C．焦耳（J） D．帕斯卡（Pa）【答案】A【解析】【详解】A．在国际单位制中，力的单位是牛顿，简称牛，符合是N，故A符合题意；B．在国际单位制中，质量的单位是千克，符合是kg，故B不符合题意；C．在国际单位制中，焦耳是能量和功的单位，符合是J，故C不符合题意；D．在国际单位制中，压强的单位是帕斯卡，符合是Pa，故D不符合题意.4．（2022·安徽合肥·二模）2022年北京冬奥会开幕式开场惊艳世界的一幕，如图所示。质量为3t的奥运五环“破冰而出”被匀速竖直提升至13m的高空。则奥运五环在上升的过程中（）A．惯性大小不变，动能逐渐增大B．惯性逐渐减小，重力势能也减小C．动能保持不变，且机械能不变D．重力势能增大，机械能逐渐增大【答案】D【解析】【详解】A．惯性只与物体的质量有关，动能大小与物体的质量和速度有关，奥运五环“破冰而出”被匀速竖直提升的过程中，五环的质量不变，速度不变，所以惯性和动能都不变，故A不符合题意；B．重力势能与物体的质量和高度有关，被提升的过程中，高度增大，所以重力势能增大，故B不符合题意；C．动能不变，重力势能增大，所以机械能增大，故C不符合题意；D．动能不变，重力势能增大，所以机械能增大，故D符合题意。故选D。二、计算题5．（2022·重庆渝北·模拟预测）如图所示是正在航拍的无人机，利用遥控器可控制它运动和工作。无人机的最大上升速度为5m/s，机身质量为12kg，求：（1）无人机升高20m，至少要多长时间？（2）无人机从20m高处降落到地面，重力做功是多少？【答案】（1）4s；（2）2400J【解析】【详解】解：（1）已知无人机的最大上升速度为20m/s，无人机升高的距离为20m，根据得无人机需要的时间为（2）已知无人机从20m高度降落到地面，无人机的质量为12kg，无人机的重力为无人机重力做的功为答：（1）无人机升高20m，至少需要4s。（2）无人机从20m高处降落到地面，重力做功是2400J。三、实验题6．（2022·陕西西安·一模）小利在探究“影响动能大小的因素”实验中，准备的器材有：质量分别为m、2m的两个钢球、木块和斜面等，实验过程如图所示。（1）该实验是通过观察_____来比较钢球动能的大小，从而得出结论的。下面的四个实例中也采用这种研究方法的是_____。A．认识电压时，我们可以用水压来类比B．用磁感线来描述磁场C．探究电功大小与哪些因素有关，通过重物提升的高度来判断电流做功的多少D．保持电阻不变，改变电阻两端电压，探究电流与电压关系（2）为了探究物体动能大小与质量的关系，应选择_____两次实验进行分析。如果水平面是绝对光滑的，则_____（选填“能”或“不能”）完成本实验。（3）比较甲、丙两次实验，可以得出结论_____。【答案】

木块被推距离

C

甲乙

不能

质量相同时，速度越大，动能越大【解析】【详解】（1）[1][2]该实验中钢球动能的大小是通过木块被推距离的远近体现的，木块被撞得越远，说明钢球的动能越大，这里采用了转换法的思想。A．认识电压时，用水压来类比是类比法。故A不符合题意；B．用磁感线来描述磁场，是理想模型法研究问题。故B不符合题意；C．探究电功大小与哪些因素有关，通过重物提升的高度来判断电流做功的多少是转换的方法。故C符合题意；D．保持电阻不变，改变电阻两端电压，探究电流与电压关系是用控制变量法。故D不符合题意。故选C。（2）[3]为了探究物体动能大小与质量的关系，实验中采用的是控制变量法，需要控制速度相同，质量不同，即使质量不同的钢球从相同斜面的相同高度由静止自由滚下。故选用甲乙进行对比。[4]如果水平面是绝对光滑的，根据牛顿第一定律知，木块将被小球推动一直做匀速直线运动，则不能比较木块被推距离的远近，即不能比较两球动能大小。故不能完成本实验。（3）[5]甲、丙两次实验质量相同的钢球从相同斜面的不同高度由静止自由滚下，甲图中木块移动距离较大。可以得出结论：质量相同时，速度越大，动能越大。四、填空题7．（2022·江苏无锡·三模）踢毽子起源于汉代，高承《事物纪原》记：“今时小儿以铅锡为钱，装以鸡羽，呼为毽子，三四成群走踢”。在如图所示的游戏中，毽子被踢出主要表明________可以改变物体的运动状态，被踢出后，毽子在上升过程中，其动能________，重力势能________（选填“增大”、“不变”或“减小”），在________的作用下，毽子最终会落向地面。【答案】

力

减小

增大

重力【解析】【详解】[1]小孩将落下的毽子向上踢出，改变了毽子运动的方向，说明力可以改变物体的运动状态。[2][3]被踢出后，毽子在上升过程中，质量不变，速度减小，高度增加，所以其动能减小，重力势能增大。[4]最终还是因为受到重力的作用要落回地面。8．（2022·河南周口·一模）2022年1月10日下午，2022北京冬奥会短道速滑选拔赛在北京首钢冬训基地开赛。男子500米A组决赛，孙龙获得冠军，李文龙获得亚军。如图所示，运动员在加速超越对手的过程中，运动员的动能_______（选填“增大”“减小”或“不变”），运动员冲过终点时不能立即停下来，是因为运动员具有_______。【答案】

增大

惯性【解析】【详解】[1]运动员在加速超越对手的过程中，运动员的质量不变，速度变大，其动能增大。[2]运动员冲过终点时不能立即停下来，是因为运动员具有惯性，仍会保持原来的运动状态。一、多选题1．（2021·广东深圳·中考真题）深圳麒麟舞被列为非物质文化遗产，两个师傅拿着舞狮在表演，下列说法正确的是（）A．静止时，人受的力是平衡力B．物体的运动需要力来维持C．人受到的重力和人受到的支持力是一对相互作用力D．当狮子向上跃起时，人对舞狮头做功【答案】AD【解析】【分析】【详解】A．受平衡力的物体保持静止或匀速直线运动，故A正确；B．所有的物体都具有惯性，物体的运动不需要力来维持，故B错误；C．在力的相互作用中，物体是施力物体的同时也是受力物体，人受到的重力和人受到的支持力作用在同一物体上，所以不是一对相互作用力，故C错误；D．人给狮子向上的力的作用使狮子向上跃起时，人对舞狮头做功，故D正确。故选AD。2．（2021·山东潍坊·中考真题）中国首个火星探测器“天问一号”的成功着陆，激发了很多同学的研究兴趣。某同学用无人机模拟火星着陆器的着陆过程，无人机从悬停到竖直下落至地面的v—t图象，如图所示，则无人机（）A．在0~1s内不受力 B．在1~3s内的重力势能增加C．在3~6s内下落了12m D．在6~7s内做减速运动【答案】CD【解析】【分析】【详解】A．此时无人机悬停，受平衡力，故A不符合题意；B．在1~3s内加速下落，高度降低，重力势能减小，故B不符合题意；C．在3~6s内下落距离为故C符合题意；D．如图，在6~7s内做减速运动，故D符合题意。故选CD。二、单选题3．（2021·江苏·中考真题）2021年4月，中国女足通过奋勇拼搏，晋级奥运会。如图是足球落地后又弹起的示意图分析可知，足球（）A．在B点时受力平衡B．在A、D两点动能可能相等C．在C点时，若所受力全部消失，其运动状态将不断改变D．在运动过程中，只存在动能和势能的相互转化【答案】B【解析】【分析】【详解】A．B点只受重力，不平衡，故A不符合题意；B．运动过程中有空气阻力，所以AD速度可能相同，动能可能相同，故B符合题意；C．在C点时，若所受力全部消失，其运动状态将不变，故C不符合题意；D．在运动过程中，机械能不守恒，不可能只存在动能和势能的相互转化，故D不符合题意。故选B。4．（2021·山东潍坊·中考真题）体育课上小明同学进行传接篮球训练，他将球斜向上抛出，球的运动轨迹如图所示，a、b、c、d为轨迹上的点，其中a、c两点高度相同，不计空气阻力，则篮球在（）A．a、c两点的动能相等 B．a点的机械能比d点机械能大C．a点动能比d点动能大 D．b点的动能最大【答案】A【解析】【分析】【详解】AB．不计空气阻力，机械能守恒，a、c两点高度相同，重力势能相同，动能相同，故A符合题意，B不符合题意；C．a比d高，a重力势能大，机械能守恒，所以d动能大，故C不符合题意；D．b点最高，重力势能最大，动能最小，故D不符合题意。故选A。5．（2021·陕西·中考真题）如图所示为拉弓射箭的情景，下列说法正确的是（）A．用力将弓拉弯说明力可以改变物体的形状B．箭被射出的过程中，动能转化为弹性势能C．射出的箭可以继续向前运动是因为受到惯性作用D．斜向上射出的箭在空中飞行时重力势能不变【答案】A【解析】【分析】【详解】A．用力将弓拉弯，弓的形状发生了变化，故说明力可以改变物体的形状，故A正确；B．箭被射出的过程中，弹性势能变小，动能变大，故弹性势能转化为动能，故B错误；C．射出的箭可以继续向前运动是因为惯性，而不是惯性作用，因为惯性不是力，故C错误；D．斜向上射出的箭在空中飞行时，高度变大，故重力势能变大，故D错误。故选A。6．（2021·江西·中考真题）如图所示是物理爱好者小明同学在实验时观察到的情景，则下列分析正确的是（）A．小球在水平桌面上受到的摩擦是滑动摩擦B．小球从斜面滚下的过程中，动能转化为势能C．小球在水平桌面运动时，竖直方向受到平衡力的作用D．小球在水平桌面上做曲线运动，说明力可以改变物体的形状【答案】C【解析】【分析】【详解】A．小球在水平桌面上是滚动向前的，所受的摩擦是滚动摩擦，故A错误；B．小球从斜面滚下时，重力势能转化为动能和内能，故B错误；C．水球在水平桌面做的变速运动，所受的水平方向的力不是平衡力，但在竖直方向的两个力：重力和支持力是一对平衡力，故C正确；D．小球在水平桌面上做曲线运动，是运动状态发生改变，所以小球受到的磁力让它的运动状态发生改变，故D错误。故选C。三、计算题7．（2021·内蒙古赤峰·中考真题）某轿车在平直公路上行驶的45s内，其速度v与时间t、动力F与时间t的关系图像分别如图甲、乙所示。已知前10s轿车运动的路程为100m。求：(1)前10s轿车运动的平均速度；(2)轿车在匀速直线运动阶段通过的路程；(3)动力F做的总功。【答案】(1)10m/s；(2)700m；(3)1.1×106J【解析】【详解】(1)前10s轿车运动的平均速度(2)根据可知，轿车在匀速直线运动阶段通过的路程(3)动力F做的总功答：(1)前10s轿车运动的平均速度是10m/s；(2)轿车在匀速直线运动阶段通过的路程是700m；(3)动力F做的总功为1.1×106J。8．（2021·云南·中考真题）自行车骑行是生活中一种环保的出行方式，如图所示，小明骑自行车出行的途中，沿直线匀速经过一段长100m的平直路面，用时20s。该过程中前后轮与地面的总接触面积为。若小明的质量为55kg，自行车重150N，骑行时受到的阻力为总重的0.03倍。（）（1）求骑行时车对水平地面的压强；（2）该压强相当于多高水柱产生的压强？（3）求骑行过程中动力做的功及功率。【答案】（1）；（2）35m；（3）2100J，105W【解析】【分析】【详解】解：（1）骑行时人和车总重力为G=mg+G1=55kg×10N/kg+150N=700N骑行时车对水平地面的压强（2）该压强相当于水柱压强，水柱高度（3）骑行时受到的阻力为f=0.03G=0.03×700N=21N因为匀速运动，所以动力等于阻力等于21N，骑行过程中动力做的功W=Fs=21N×100m=2100J功率答：（1）骑行时车对水平地面的压强；（2）该压强相当于35m水柱产生的压强；（3）骑行过程中动力做的功2100J，功率105W。9．（2021·黑龙江齐齐哈尔·中考真题）如图为中国新一代通用型导弹驱逐舰169号（武汉舰），它是052B型导弹驱逐舰。其满载时的排水量约为，当驱逐舰以的速度匀速直线航行时，受到的阻力是自身总重力的0.01倍。（海水密度近似取）求：（1）在水面下深处，船体受到的海水的压强是