专题10做功和机械能(原卷版+解析)

专题10做功和机械能命题点1判断物体是否做功【命题规律】①主要在选择题和填空题中考查，分值1～3分．②多结合教材图片或生活事例进行考查．【归纳整理】不做功的三种情况：不做功劳而无功不劳无功垂直无功原因有力，但是在力的方向上通过的距离为0有距离，但是和距离同一方向上没有力的作用有力，也有距离，但是力和距离方向相互垂直实例举重运动员把杠铃举起后在高处停留5秒的过程中没有做功冰壶在光滑水平冰面上由于惯性向前运动，在水平方向上没有力做功学生背着书包在水平路面上匀速前进，学生对书包没有做功1．（2021·湖南常德）下面四幅图中所描述的力，对物体做了功的是（）A．使小车向前运动了一段距离的推力B．搬石头但没有搬动，手对石头的力C．托着货物停在水平地面上，叉车对货物的力D．提着滑板在水平路面上前行，手提滑板的力2．（2021·四川泸州）如图，一个箱子静止在水平地面，小聪用150N的水平拉力将箱子移动了0.4m，小聪的拉力做功为_______J。待箱子静止后，小明用80N的水平推力推这个箱子没有推动，小明的推力做功_______J，此时箱子受到地面的摩擦力为_______N。3．（2021·黑龙江）如图所示，一木块沿固定光滑斜面下滑，木块（不计大小）的重力为，所受支持力为，则木块由斜面顶端滑到底端的过程中，重力做功为______，支持力做功为______。4．（2021·江苏连云港）小明用20N的水平推力，将重为150N的购物车沿水平地面向前推动了10m，在此过程中，推力对购物车做功___________J，支持力对购物车做功___________J。命题点2功、功率的大小比较5．（2021·湖南岳阳）小明两次分别用时60s、40s把同一捆书从一楼匀速搬上三楼，比较两次搬书过程对书做功和做功的功率，判断正确的是（）A．用时少的做功多 B．用时少的做功功率大C．用时多的做功多 D．用时多的做功功率大6．（2021·湖北十堰）某汽车公司对自主研发的无人驾驶汽车性能进行测试，甲、乙两辆完全相同的汽车在同一水平路面上做匀速直线运动，且v甲＜v乙，若不计空气阻力，则汽车受到的牵引力F甲和F乙以及牵引力在相同时间内所做的功W甲和W乙之间的关系正确的是（）A．F甲＜F乙，W甲＜W乙 B．F甲＞F乙，W甲＞W乙C．F甲＝F乙，W甲＜W乙 D．F甲＝F乙，W甲＝W乙7．（2021·黑龙江大庆）一定质量的物体在水平拉力的作用下沿同一水平面做直线运动，其路程（s）—时间（t）关系如图所示，下列正确的是（）A．物体20s时的速度大于8s时的速度B．0~12s物体所受的拉力大于12s~24s物体所受的拉力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拉力做功的功率命题点3eq\a\vs4\al(功、功率的相关计算)(重点)【命题规律】①多在选择题、填空题和计算题中考查，分值1～6分；②考查背景常见的有三类：分别是体育运动类、交通工具类和模型类；其中体育运类多是给出一个背景，直接利用功和功率的计算公式进行计算；交通工具类常结合力与运动、压强等知识进行考查；模型类常以水平或竖直拉动物体这类问题为背景考查．【知识归纳】运用公式W＝Fs的注意事项：同体性F和s必须对应于同一物体同时性F和s是同时发生同向性F和s方向是一致的统一性F的单位是N、s的单位是m、W的单位才是J不变性F在物体移动距离过程中，大小和方向不变注：做功的多少只由W＝Fs决定，与物体的质量、速度、运动方向、接触面的粗糙程度等无关．公式物理量意义解题注意事项P＝eq\f(W,t)W表示在这段时间内做的功；t表示做功所用的时间①P、W、t必须对应于同一段时间和同一物体；②时间的单位用s，功的单位用J，功率的单位才能是WP＝FvF表示拉力，v表示物体在拉力方向上的速度，不一定是物体的运动速度①拉力F必须是恒力，且物体运动的速度应不变；②计算时，v的单位必须是m/s，这样算出的功率单位才是W；③速度v跟拉力F必须对应，即v必须是受到拉力的物体在拉力的方向上移动的速度类型一体育运动类8．（2021·湖北宜昌）小勇放学后，背着重40N的书包沿水平路面走了200m，用时3min，又用1min爬上了大约9m高的四楼回到了家，小勇的重力为600N。则他在回家过程中对书包所做的功为______J，他所做总功的功率是______W。9．（2021·安徽）如图所示，小明在单杠上做引体向上运动，每次引体向上身体上升的高度为握拳时手臂的长度。已知小明的体重为500N，握拳时手臂的长度为0.6m，完成4次引体向上所用的时间为10s。求：（1）小明完成1次引体向上所做的功；（2）10s内小明做引体向上的功率。10．（2021·江苏泰州）为响应国家提出的“节能减排，低碳生活”的号召。质量为60kg的小明同学每天坚持骑自行车上学，他所骑自行车质量为15kg，轮胎与水平地面的总接触面积为30cm2，在水平路面上匀速骑行时所受阻力为总重力的0.02倍（g取10N/kg）。求：（1）小明和自行车的总重力；（2）他骑行时自行车对地面的压强；（3）若他在水平路面上5min内匀速骑行了1500m，则他骑行时的功率是多大。类型二交通工具类11．（2021·四川泸州）绵泸高铁内自泸段即将建成通车，据了解泸州乘高铁经内江到成都大约需要84min。其中泸州至内江约130km，按照设计速度250km/h运行，泸州到内江列车大约需要______h。内江至成都约150km，从泸州经内江到成都全程的平均速度约为______km/h。某牵引力为9×104N的动车组在一段平直轨道上匀速行驶时速度为216km/h，则该动车组的输出功率为______W。12．（2021·四川成都）“天府号”动车组在成绵乐城际高铁上投用，标志着成都、乐山、德阳、绵阳、眉山等城市铁路迎来公交化。一列“天府号”动车组（图）从成都东站驶出，用时54min抵达乐山站，成都东站到乐山站的路程是135km。求：（1）该动车组从成都东站到乐山站的平均速度是多少km/h？（2）该动车组在平直铁路上以的牵引力匀速前进1.5km，牵引力做功为多少？13．（2021·四川内江）现有一辆汽车以30m/s的速度在平直公路上匀速行驶，突然发现正前面有一辆因故障而停止的小货车，于是紧急刹车。汽车司机从发现这一情况到紧急刹车所需反应时间为0.5s，刹车后经过10s汽车停止，在刹车后汽车的平均速度为15m/s，g=10N/kg。求：（1）从司机发现情况到汽车停止这段时间，汽车运动的路程是多少？（2）如果汽车的质量为3t，正常行驶时受到的阻力为重力的0.3倍，那么，汽车在反应时间内牵引力做的功是多少？类型三模型类14．（2021·黑龙江）如图所示，重为800N的物体在100N水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为60%。在此过程中，下列说法正确的是（）A．拉力F做的功为400J B．物体与地面间的摩擦力为180NC．额外功为240J D．拉力做功的功率为40W15．（2021·黑龙江绥化）甲、乙两人各自推动一辆小车，从同一地点同时向西做直线运动，乙的推力是50N，运动情况如图所示。以乙为参照物，则甲向______运动；乙推车功率是______W。16．（2021·黑龙江大庆）小明同学设计了如图甲所示的滑轮组装置，当施加图乙所示随时间变化的水平拉力F时，重物的速度v随时间t变化的关系如图丙所示。不计绳与滑轮的重量及滑轮转动时的摩擦，绳对滑轮的拉力方向近似看成水平方向。在0-1s内，重物受到地面的摩擦力为______N，在2s-3s内，拉力F做功的功率为______W。

命题点4机械能及其转化【命题趋势】①动能和势能及其相互转化基本是在选择题和填空题中考查；②主要涉及的考点有：动能和势能的影响因素、机械能及其转化等；③命题时多结合实际生活或热点信息来单独考查，偶尔会与其他知识综合考查．17．（2021·安徽）图示为游乐场中在竖直面内转动的摩天轮，小红乘坐该摩天轮时速度大小不变，则她从最低点上升到最高点的过程中（）A．动能减少 B．重力势能不变 C．机械能增大 D．机械能不变18．（2021·湖南怀化）田径运动会上，运动员投出的铅球在下落过程中，下列说法正确的是（）A．动能增加 B．重力势能增加C．动能转化为重力势能 D．机械能增加19．（2021·湖南长沙）（多选）2020年7月23日，“天问一号”探测器成功发射，迈出了我国自主开展行星探测的第一步，对探测器在离地加速上升的过程中能量的变化，说法正确的是（）A．动能减小 B．重力势能增大C．重力势能转化为动能 D．机械能增加20．（2021·上海）火箭加速上升过程中，相对于地面是______；火箭的重力势能______，惯性______。21．（2021·湖北宜昌）如图是宜昌某景区的彩虹滑道，小东和小红从顶端滑到底端的过程中，重力势能______，机械能______。（选填“增大”、“减小”或“不变”）22．（2021·湖南常德）如图所示，在一个金属罐的盖和底各开两个小洞．将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过盖和底的小洞并固定起来，使小铁块悬于罐体内．做好后将罐子从不太陡的斜面滚下，罐子和小铁块的动能会转化为橡皮筋的_____，滚动一段时间后罐子停下来，然后再沿斜面向上滚动，此时罐子的重力势能会_____（选填“增大”“减小”或“不变”）．命题点5探究物体的动能跟哪些因素有关【命题趋势】本实验主要考查的知识点有：a.控制变量法的应用(让不同质量的小球从相同高度下滑，探究质量对动能的影响；让同一小球从不同高度下滑，探究速度对动能大小大小的影响)，b.操作过程中的注意事项(让小球从静止状态自由下滑)，c.转化法的应用(从木块移动的距离判断动能的大小)，d.实验结论的总结．23．（2021·湖北）如图所示是“探究物体动能的大小跟哪些因素有关”的实验装置。（1）实验中，让同一个钢球从斜面上的不同高度由静止自由滚下，是为了探究钢球动能的大小与______的关系；（2）本实验是通过比较木块被撞击后______来比较钢球动能大小；（3）小明猜想，如果水平面是光滑的，木块被撞击后将会______。24．（2021·天津）兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他们进行了如下探究：（提出问题）汽车的动能大小跟什么因素有关？（猜想假设）由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟______有关；由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟______有关。（进行实验）他们做了如图所示的三次实验：用金属球模拟汽车，让金属球从斜槽的某一高度由静止开始滚下，碰到水平面上的物块，将物块撞出一段距离。物块被撞得越远，说明金属球到达水平面时的动能就越______；

（分析论证）分析甲、丙两图的实验现象，可以初步得到的结论是：______；（实践应用）用甲、乙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车______（选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因。命题点6探究物体的重力势能跟哪些因素有关25.某同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到：物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关．于是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，其中A、C、D三球的质量为m，B球质量为2m，让A、B两球从距沙表面高H处静止下落，C球从距沙表面高2H静止下落，D球从距沙表面高2H的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下(球在光滑管道中运动的能量损失不计)．实验测得A、B两球陷入沙深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙深度均为h3，且h1＜h2＜h3.(1)本实验中，铅球的重力势能大小是通过________来反映的．(2)比较A、B两球，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当下落高度一定时，____________________．(3)比较________两球，发现C球陷入沙中深度更大，由此可得出结论：当物体质量相同时，下落高度越高，物体的重力势能越大．(4)比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径________(选填“有关”或“无关”)．(5)小球在下落过程陷入沙面前，将重力势能转化为________能，陷入沙中后到小球静止过程中，将机械能转化为____________能．专题10做功和机械能命题点1判断物体是否做功【命题规律】①主要在选择题和填空题中考查，分值1～3分．②多结合教材图片或生活事例进行考查．【归纳整理】不做功的三种情况：不做功劳而无功不劳无功垂直无功原因有力，但是在力的方向上通过的距离为0有距离，但是和距离同一方向上没有力的作用有力，也有距离，但是力和距离方向相互垂直实例举重运动员把杠铃举起后在高处停留5秒的过程中没有做功冰壶在光滑水平冰面上由于惯性向前运动，在水平方向上没有力做功学生背着书包在水平路面上匀速前进，学生对书包没有做功1．（2021·湖南常德）下面四幅图中所描述的力，对物体做了功的是（）A．使小车向前运动了一段距离的推力B．搬石头但没有搬动，手对石头的力C．托着货物停在水平地面上，叉车对货物的力D．提着滑板在水平路面上前行，手提滑板的力【答案】A【解析】A．推着小车向前移动一段距离，对物体施加了力，并在力的方向上移动了一段距离，故A符合题意；B．搬而未起，有力但是无距离，不做功，故B不符合题意；C．托着货物停在水平地面上，叉车对货物有力但是无距离，不做功，故C不符合题意；D．提着滑板在水平路面上前行，手提滑板有力，但是在力的方向上没有距离，即力的方向与运动的方向垂直，不做功，故D不符合题意。故选A。2．（2021·四川泸州）如图，一个箱子静止在水平地面，小聪用150N的水平拉力将箱子移动了0.4m，小聪的拉力做功为_______J。待箱子静止后，小明用80N的水平推力推这个箱子没有推动，小明的推力做功_______J，此时箱子受到地面的摩擦力为_______N。【答案】60080【解析】[1]小聪的拉力做功[2][3]小明用80N的水平推力推这个箱子没有推动，此过程只有力没有距离，小明的推力不做功，做功为0J；此时箱子受到地面的摩擦力为静摩擦力，大小等于小明的推力80N。3．（2021·黑龙江）如图所示，一木块沿固定光滑斜面下滑，木块（不计大小）的重力为，所受支持力为，则木块由斜面顶端滑到底端的过程中，重力做功为______，支持力做功为______。【答案】0.60【解析】[1]重力做功为[2]物体沿光滑斜面下滑，支持力的方向与物体运动的方向垂直，物体在支持力的方向上没有移动距离，故支持力做功为0。4．（2021·江苏连云港）小明用20N的水平推力，将重为150N的购物车沿水平地面向前推动了10m，在此过程中，推力对购物车做功___________J，支持力对购物车做功___________J。【答案】2000【解析】[1]推力对购物车做功W=Fs=20N×10m=200J[2]支持力的方向竖直向上，没有在支持力的方向上移动距离，所以支持力对购物车不做功，做功为零。命题点2功、功率的大小比较5．（2021·湖南岳阳）小明两次分别用时60s、40s把同一捆书从一楼匀速搬上三楼，比较两次搬书过程对书做功和做功的功率，判断正确的是（）A．用时少的做功多 B．用时少的做功功率大C．用时多的做功多 D．用时多的做功功率大【答案】B【解析】AC．由题意可知，搬的是同一捆书，而且两次上楼的高度均不变，由W=Gh可知，两次搬书过程对书做功相同，故AC错误；BD．两次所做的功相同，由可知，用时少的做功功率大，用时多的做功功率小，故B正确，D错误。故选B。6．（2021·湖北十堰）某汽车公司对自主研发的无人驾驶汽车性能进行测试，甲、乙两辆完全相同的汽车在同一水平路面上做匀速直线运动，且v甲＜v乙，若不计空气阻力，则汽车受到的牵引力F甲和F乙以及牵引力在相同时间内所做的功W甲和W乙之间的关系正确的是（）A．F甲＜F乙，W甲＜W乙 B．F甲＞F乙，W甲＞W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、乙两辆汽车都受牵引力F与摩擦力f作用，两辆汽车都做匀速直线运动，处于平衡状态，所以F甲＝f甲，F乙=f乙；甲、乙两辆完全相同的汽车在同一水平路面上做匀速直线运动，两辆汽车对水平路面的压力相等，都等于汽车自身的重力；接触面的粗糙程度相同，所以两辆汽车所受的摩擦力大小相等，即f甲＝f乙，所以牵引力F甲＝F乙。因为，v甲＜v乙，所以在相同的时间内路程关系是：s甲＜s乙，F甲＝F乙。根据W=Fs可知，W甲＜W乙，故ABD错误，C正确。故选C。7．（2021·黑龙江大庆）一定质量的物体在水平拉力的作用下沿同一水平面做直线运动，其路程（s）—时间（t）关系如图所示，下列正确的是（）A．物体20s时的速度大于8s时的速度B．0~12s物体所受的拉力大于12s~24s物体所受的拉力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．由图，12~24s斜率小于0~12s，斜率越大速度越大，故物体20s时的速度小于8s时的速度，故A错误；B．两段都是匀速直线运动，拉力等于摩擦力，因为压力和粗糙程度没变，所以摩擦力没变，拉力相同，故B错误；C．0~12s运动距离6m，12~24s运动距离2m，因为拉力相同，根据W=Fs，0~12s拉力做的功大于12s~24s拉力做的功，故C正确；D．0~12s拉力做的功大于12s~24s拉力做的功，时间相同，根据，0~12s拉力做功的功率大于12s~24s拉力做功的功率，故D错误。故选C。命题点3eq\a\vs4\al(功、功率的相关计算)(重点)【命题规律】①多在选择题、填空题和计算题中考查，分值1～6分；②考查背景常见的有三类：分别是体育运动类、交通工具类和模型类；其中体育运类多是给出一个背景，直接利用功和功率的计算公式进行计算；交通工具类常结合力与运动、压强等知识进行考查；模型类常以水平或竖直拉动物体这类问题为背景考查．【知识归纳】运用公式W＝Fs的注意事项：同体性F和s必须对应于同一物体同时性F和s是同时发生同向性F和s方向是一致的统一性F的单位是N、s的单位是m、W的单位才是J不变性F在物体移动距离过程中，大小和方向不变注：做功的多少只由W＝Fs决定，与物体的质量、速度、运动方向、接触面的粗糙程度等无关．公式物理量意义解题注意事项P＝eq\f(W,t)W表示在这段时间内做的功；t表示做功所用的时间①P、W、t必须对应于同一段时间和同一物体；②时间的单位用s，功的单位用J，功率的单位才能是WP＝FvF表示拉力，v表示物体在拉力方向上的速度，不一定是物体的运动速度①拉力F必须是恒力，且物体运动的速度应不变；②计算时，v的单位必须是m/s，这样算出的功率单位才是W；③速度v跟拉力F必须对应，即v必须是受到拉力的物体在拉力的方向上移动的速度类型一体育运动类8．（2021·湖北宜昌）小勇放学后，背着重40N的书包沿水平路面走了200m，用时3min，又用1min爬上了大约9m高的四楼回到了家，小勇的重力为600N。则他在回家过程中对书包所做的功为______J，他所做总功的功率是______W。【答案】36024【解析】[1]小勇回家过程中对书包的作用力沿竖直方向，所以他背着书包在水平路面行走时，他对书包不做功，只在爬楼过程对书包做了功。所做的功[2]上楼时，小勇不仅要克服书包的重力做功，还要克服自身重力做功。克服自身重力做的功做的总功整个过程所用时间所做总功的功率9．（2021·安徽）如图所示，小明在单杠上做引体向上运动，每次引体向上身体上升的高度为握拳时手臂的长度。已知小明的体重为500N，握拳时手臂的长度为0.6m，完成4次引体向上所用的时间为10s。求：（1）小明完成1次引体向上所做的功；（2）10s内小明做引体向上的功率。【答案】（1）300J；（2）120W【解析】解：（1）小明完成1次引体向上使身体上升的高度等于握拳时手臂的长度，则所做的功为W=Gh=500N×0.6m=300J（2）10s内小明做了4次引体向上，则做引体向上的功率为P=120W答：（1）小明完成1次引体向上所做的功为300J；（2）10s内小明做引体向上的功率为120W。10．（2021·江苏泰州）为响应国家提出的“节能减排，低碳生活”的号召。质量为60kg的小明同学每天坚持骑自行车上学，他所骑自行车质量为15kg，轮胎与水平地面的总接触面积为30cm2，在水平路面上匀速骑行时所受阻力为总重力的0.02倍（g取10N/kg）。求：（1）小明和自行车的总重力；（2）他骑行时自行车对地面的压强；（3）若他在水平路面上5min内匀速骑行了1500m，则他骑行时的功率是多大。【答案】（1）750N；（2）；（3）75W【解析】解：（1）小明和自行车的总重力G=(m1+m2)g=(60kg+15kg)×10N/kg=750N（2）他骑行时自行车对地面的压强（3）阻力为f=0.02G=0.02×750N=15N因为匀速，所以动力等于15N，速度为他骑行时的功率是P=Fv=15N×5m/s=75W答：（1）小明和自行车的总重力750N；（2）他骑行时自行车对地面的压强；（3）若他在水平路面上5min内匀速骑行了1500m，则他骑行时的功率是75W。类型二交通工具类11．（2021·四川泸州）绵泸高铁内自泸段即将建成通车，据了解泸州乘高铁经内江到成都大约需要84min。其中泸州至内江约130km，按照设计速度250km/h运行，泸州到内江列车大约需要______h。内江至成都约150km，从泸州经内江到成都全程的平均速度约为______km/h。某牵引力为9×104N的动车组在一段平直轨道上匀速行驶时速度为216km/h，则该动车组的输出功率为______W。【答案】0.522005.4×106【解析】[1]从泸州到内江列车需要的时间[2]内江到成都所需时间从泸州经内江到成都的总路程s=s1+s2=130km+150km=280km则全程平均速度[3]该动车组的输出功率P=Fv1=9×104N×216×m/s=5.4×106W12．（2021·四川成都）“天府号”动车组在成绵乐城际高铁上投用，标志着成都、乐山、德阳、绵阳、眉山等城市铁路迎来公交化。一列“天府号”动车组（图）从成都东站驶出，用时54min抵达乐山站，成都东站到乐山站的路程是135km。求：（1）该动车组从成都东站到乐山站的平均速度是多少km/h？（2）该动车组在平直铁路上以的牵引力匀速前进1.5km，牵引力做功为多少？【答案】（1）150km/h；（2）7.5J【解析】解：（1）动车组从成都东站到乐山站的平均速度（2）牵引力做功W=Fs1=5×104N×1.5×103m=7.5×107J答：（1）该动车组从成都东站到乐山站的平均速度是150km/h；（2）牵引车做功为7.5×107J。13．（2021·四川内江）现有一辆汽车以30m/s的速度在平直公路上匀速行驶，突然发现正前面有一辆因故障而停止的小货车，于是紧急刹车。汽车司机从发现这一情况到紧急刹车所需反应时间为0.5s，刹车后经过10s汽车停止，在刹车后汽车的平均速度为15m/s，g=10N/kg。求：（1）从司机发现情况到汽车停止这段时间，汽车运动的路程是多少？（2）如果汽车的质量为3t，正常行驶时受到的阻力为重力的0.3倍，那么，汽车在反应时间内牵引力做的功是多少？【答案】（1）165m；（2）【解析】解：（1）在发现到开始刹车的时间内，汽车做匀速运动，汽车前进的路程在刹车的时间内，汽车前进的距离为从司机发现情况到汽车停止这段时间，汽车运动的路程（2）汽车匀速行驶所受阻力汽车牵引力等于阻力，即牵引力做的功=9×103N×15m=1.35×105J答：（1）从司机发现情况到汽车停止这段时间，汽车运动的路程是165m；（2）汽车在反应时间内牵引力做的功是1.35×105J。类型三模型类14．（2021·黑龙江）如图所示，重为800N的物体在100N水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为60%。在此过程中，下列说法正确的是（）A．拉力F做的功为400J B．物体与地面间的摩擦力为180NC．额外功为240J D．拉力做功的功率为40W【答案】B【解析】A．物体在水平地面上移动的距离为s物=vt=0.2m/s×10s=2m由图可知，动滑轮上有3段受力的绳子，则绳子自由端移动的距离为s=ns物=3×2m=6m拉力F做的总功为W总=Fs=100N×6m=600J故A错误；B．滑轮组的机械效率为所以物体与地面间的滑动摩擦力为f=3ηF=3×60%×100N=180N故B正确；C．有用功为W有用=fs物=180N×2m=360J额外功为W总-W有用=600J-360J=240J故C错误；D．拉力做功的功率为故D错误。故选B。15．（2021·黑龙江绥化）甲、乙两人各自推动一辆小车，从同一地点同时向西做直线运动，乙的推力是50N，运动情况如图所示。以乙为参照物，则甲向______运动；乙推车功率是______W。【答案】东200【解析】[1]如图所示，甲推车的运动速度为乙推车的速度v乙=4m/s，因为甲、乙两人各自推动一辆小车，从同一地点同时向西做直线运动，且v甲＜v乙，以乙为参照物，则甲向东运动。[2]由题意知，乙的推力是50N，则乙推车功率是P=Fv=50N×4m/s=200W16．（2021·黑龙江大庆）小明同学设计了如图甲所示的滑轮组装置，当施加图乙所示随时间变化的水平拉力F时，重物的速度v随时间t变化的关系如图丙所示。不计绳与滑轮的重量及滑轮转动时的摩擦，绳对滑轮的拉力方向近似看成水平方向。在0-1s内，重物受到地面的摩擦力为______N，在2s-3s内，拉力F做功的功率为______W。

【答案】300300【解析】[1]由丙图可知，在0-1s内，物体静止，整个装置处于平衡状态，以动滑轮和物体为整体受力分析，水平方向物体受到的摩擦力等于动滑轮受到绳子的拉力，所以物体所受的摩擦力为[2]由丙图可知，在2s-3s内，物体以0.5m/s的速度做匀速直线运动，根据乙图，此时拉力为200N，绳子移动的速度为拉力的功率为命题点4机械能及其转化【命题趋势】①动能和势能及其相互转化基本是在选择题和填空题中考查；②主要涉及的考点有：动能和势能的影响因素、机械能及其转化等；③命题时多结合实际生活或热点信息来单独考查，偶尔会与其他知识综合考查．17．（2021·安徽）图示为游乐场中在竖直面内转动的摩天轮，小红乘坐该摩天轮时速度大小不变，则她从最低点上升到最高点的过程中（）A．动能减少 B．重力势能不变 C．机械能增大 D．机械能不变【答案】C【解析】A．小红的质量不变，乘坐该摩天轮时速度大小不变，则她从最低点上升到最高点的过程中动能不变，故A不符合题意；B．小红的质量不变，她从最低点上升到最高点的过程中高度升高，则重力势能变大，故B不符合题意；CD．机械能等于动能与势能之和，从最低点上升到最高点的过程中，小红的动能不变，重力势能变大，则机械能变大，故C符合题意，D不符合题意。故选C。18．（2021·湖南怀化）田径运动会上，运动员投出的铅球在下落过程中，下列说法正确的是（）A．动能增加 B．重力势能增加C．动能转化为重力势能 D．机械能增加【答案】A【解析】A．运动员投出的铅球在下落过程中，高度降低，速度变大，故动能变大，故A正确；B．高度降低，故重力势能减小，故B错误；C．重力势能减小，动能增大，故是重力势能转化为动能，故C错误；D．由于有阻力做功，故机械能减小，故D错误。故选A。19．（2021·湖南长沙）（多选）2020年7月23日，“天问一号”探测器成功发射，迈出了我国自主开展行星探测的第一步，对探测器在离地加速上升的过程中能量的变化，说法正确的是（）A．动能减小 B．重力势能增大C．重力势能转化为动能 D．机械能增加【答案】BD【解析】ABC．探测器在离地加速上升的过程中速度越来越快，高度越来越高，动能增大，重力势能增大，机械能增加，故A错误，B正确，C错误；D．探测器在离地加速上升的过程，速度增加，高度增加，质量不变，则天问一号探测器的机械能增加，故D正确。故选BD。20．（2021·上海）火箭加速上升过程中，相对于地面是______；火箭的重力势能______，惯性______。【答案】运动的变大不变【解析】[1]火箭加速上升过程中，相对于地面的位置发生改变，火箭相对于地面是运动的。[2]火箭加速上升过程中，质量不变，高度变大，重力势能变大。[3]火箭加速上升过程中，质量不变，惯性的大小不变。21．（2021·湖北宜昌）如图是宜昌某景区的彩虹滑道，小东和小红从顶端滑到底端的过程中，重力势能______，机械能______。（选填“增大”、“减小”或“不变”）【答案】减小减小【解析】[1]小东和小红从顶端滑到底端的过程中高度减小，重力势能减小。[2]下滑过程中，速度越来越快，一部分重力势能转化为动能；由于滑板与滑道之间有摩擦，克服摩擦还要做功，一部分机械能转化为内能，故机械能减小。22．（2021·湖南常德）如图所示，在一个金属罐的盖和底各开两个小洞．将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过盖和底的小洞并固定起来，使小铁块悬于罐体内．做好后将罐子从不太陡的斜面滚下，罐子和小铁块的动能会转化为橡皮筋的_____，滚动一段时间后罐子停下来，然后再沿斜面向上滚动，此时罐子的重力势能会_____（选填“增大”“减小”或“不变”）．【答案】弹性势能增大【解析】[1]金属罐不太陡的斜面上滚下，是从最高处滚下时，金属罐先由慢到快、后由快到慢滚到最低点，上面一段滚动主要是重力势能减小，金属罐的动能和橡皮筋的弹性势能增加；下面一段滚动主要是重力势能和金属罐的动能减小，橡皮筋的弹性势能增加；金属罐在斜面上滚到最低处时，橡皮筋形变到最大程度，具有较大弹性势能．[2]在橡皮筋恢复的过程中，金属罐会由斜面底部自动滚上去．从最低处滚上时，金属罐先由慢到快、后由快到慢滚到最高点，下面一段向上滚动主要是橡皮筋的弹性势能减小，金属罐的动能和重力势能增加；向上面一段滚动主要是橡皮筋的弹性势能和金属罐的动能减小，重力势能增加．命题点5探究物体的动能跟哪些因素有关【命题趋势】本实验主要考查的知识点有：a.控制变量法的应用(让不同质量的小球从相同高度下滑，探究质量对动能的影响；让同一小球从不同高度下滑，探究速度对动能大小大小的影响)，b.操作过程中的注意事项(让小球从静止状态自由下滑)，c.转化法的应用(从木块移动的距离判断动能的大小)，d.实验结论的总结．23．（2021·湖北）如图所示是“探究物体动能的大小跟哪些因素有关”的实验装置。（1）实验中，让同一个钢球从斜面上的不同高度由静止自由滚下，是为了探究钢球动能的大小与______的关系；（2）本实验是通过比较木块被撞击后______来比较钢球动能大小；（3）小明猜想，如果水平面是光滑的，木块被撞击后将会______。【答案】速度移动距离做匀速直线运动【解析】（1）[1]实验中，让同一个钢球从斜面上的不同高度由静止自由滚下，保证钢球的质量相等，钢球从斜面上的不同高度由静止自由滚下，改变的是钢球到达水平面的速度，故这一操作步骤为了探究钢球动能的大小与速度的关系。（2）[2]本实验利用转换的方法，通过比较木块被撞击后移动距离来比较钢球动能大小，木块被撞击后移动距离越远，表明钢球具有的动能越大。（3）[3]根据牛顿第一定律，物体不受力时，将保持原来的运动状态不变，如果水平面是光滑的，木块被撞击后将会做匀速直线运动。24．（2021·天津）兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他们进行了如下探究：（提出问题）汽车的动能大小跟什么因素有关？（猜想假设）由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟______有关