专题五机械能功和功率(原卷版+解析)

专题五机械能功和功率[考点导航]机械能⭐⭐功和功率⭐⭐[机械能]如图所示，光滑水平桌面上的弹性小球被弹出后，经过A点和B点后落到地面，又被多次弹，图中虚线为小球的运动轨迹。下列有关小球的运动，描述正确的是（）A．小球从A点运动到B点的过程中机械能不断减少 B．小球反弹经过D点时动能为零 C．若将弹性小球表面涂黑，则会在C、F两点留下等大的黑色圆斑 D．小球经过E点的机械能大于经过G点的机械能如图为桌球运动员击打白球后，白球撞击黑球的运动轨迹图，其中乙和丁点为两球撞击后的瞬间，最终分别停留在丙点和戊点。假设黑白两球完全一样，桌面粗糙程度相同。下列有关不同点对应小球机械能大小关系错误的是（）A．乙＞丁 B．乙＞丙 C．甲＞乙+丁 D．丙＜戊如图甲是蹦极运动过程示意图，小明从O点开始下落，OA长度是弹性绳的自由长度，在B点时他所受弹性绳弹力恰好等于自身重力，C点是下落到达的最低点。蹦极过程中人和弹性绳的能量变化如图乙（忽略空气摩擦的影响），下列判断正确的是（）A．a图像表示人的重力势能 B．t1时刻人在B点位置 C．t2时刻绳的弹性势能最大 D．t3时刻人的动能为零蹦床是集艺术性和竞技性于一身的运动，是2023年杭州亚运会的比赛项目之一，也是深受广大青少年喜爱的健身运动。如图为蹦床运动的简化示意图，O点是运动员由静止开始自由落下的起始位置，A点是蹦床不发生形变时的原位置，B点处运动员受到的重力与蹦床对运动员的弹力相等处，C点是运动员到达的最低点。（整个过程忽略空气阻力）。（1）从O点下落到A点的过程中，运动员的机械能（填“增大”“减小”“不变”“先增大后减小”或“先减小后增大”）。（2）从A点下落到C点的过程中，蹦床的弹性势能（填“增大”“减小”“不变”“先增大后减小”或“先减小后增大”，下同）；运动员的动能。小王系好安全弹性绳玩蹦极，他从最高点下落到最低点过程的v﹣t图像如图甲所示（忽略空气阻力）。（忽略空气阻力）。已知：在t1时，弹性绳处于自然伸直状态；t3时，小王到最低点。则下列说法正确的是（）A．0～t3，小王的动能不断增大 B．0～t3，小王的重力势能不断减少 C．0～t1，小王的机械能不断增大 D．t1～t2，小王的机械能转化为绳的弹性势能，小王的速度逐渐变小[功和功率]如图1所示，水平路面由两段长度相等粗糙程度不等的区域组成。在2N水平拉力F的作用下，物块（空气阻力忽略不计）从区域①的最左端由静止开始运动。图2为物块在区域①和②上运动的v﹣t图象，则下列分析正确的是（）​A．拉力F在区域①做的功大于在区域②做的功 B．物体在区域①的惯性比在区域②的惯性小 C．拉力F在区域①做功的功率小于在区域②做功的功率 D．区域①比区域②更粗糙长度均为20厘米的相同均质木块A、B平放在水平桌面上，从图示位置开始推木块。当F为3牛时，木块静止；当F为6牛时，木块A、B开始沿桌面做匀速直线运动，2秒后木块A掉落；继续推木块B使其仍做匀速直线运动直到掉落。（1）推力为3牛时，AB整体受到摩擦力为牛。（2）A掉落后，B受到的摩擦力为N。（3）从开始推动到木块B掉落的过程中，推力共做功焦。如图1为大型全通透载客潜水器“寰岛蛟龙1号”，填补了国内观光潜水器的空白，具有里程碑的意义。该观光潜水器最大下潜深度40米，未搭乘乘客时的质量为23.9吨。（1）该潜水器在下潜过程中，受到水的压强如何变化？。（2）潜水器在载人的过程中一直静止在海面上，若此时潜水器上有5人，总质量为300千克，计算该潜水器排开水的体积为多少？（ρ水取1×103千克/米3）（3）若潜水器在水下运动时，所受海水阻力与速度的关系如图2所示。当它在水下以0.2米/秒的水平速度匀速前进了10秒，则在此过程中潜水器的水平推力做了多少功？小金用水平方向的推力把箱子推到D处，如图甲所示。经过A处4秒后在B处遇到小华，小华迅速取下小箱子，1秒后在C处小金调整了推力，继续将大箱子推到D处才撤去推力。AD段推力与时间的关系如图乙，箱子速度与时间的关系如图丙。已知大箱子底面积为0.5平方米，质量为20千克，小箱子质量为5千克。（g＝10N/kg）（1）AB段大箱子对地面的压强为。（2）BC段大箱子受到的摩擦力大小为。（3）CD段小金推力所做的功为。如图所示，用10N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动，弹簧测力计的示数为3N若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，B受到的摩擦力为3N，方向水平向（选填：“左”或“右”）；绳子拉物体A的功率为W．

[猜押题专练]一．选择题（共4小题）1．2021年8月，全红婵在奥运会跳水项目的完美表现引起国人关注。图①是她站在跳板上压缩跳板至最低点，随后完成②③④动作。不考虑空气阻力，下列选项中能表示全红婵从起跳到即将入水的过程中，其机械能变化的图像是（）A． B． C． D．2．关于机械能守恒，下列说法正确的是（）A．没有外力做功的情况下，机械能才会守恒 B．只有一个力做功时，机械能一定不守恒 C．物体受平衡力作用时，物体的机械能一定会守恒 D．物体受非平衡力作用时，物体的机械能可能会守恒3．如图所示，甲、乙和丙是三个完全相同的乒乓球，在离地同一高度处以大小相等的速度v，将三个球分别竖直向下、竖直向上和水平抛出。若在整个运动过程中不计能量损失，则（）A．抛出时甲球的机械能大于其他两个球 B．抛出后乙球的机械能先增大后减小 C．第一次落地时甲球的动能最大，丙球的动能最小 D．落地后第一次反弹到最高点时甲、乙两球的高度相同4．2020年12月，”嫦娥5号”探测器从月球上采样并顺利返回地球，如图所示为返回的两种返回技术示意图。下列分析正确的是（）A．采用“跳跃式返回”可使返回器的机械能转化为内能更多 B．用“跳跃式返回”可使返回器与大气摩擦通过的距离更短 C．采用“直接进入返回”可使返回器着陆前的速度更小 D．采用“直接进入返回”可使返回器着陆前具有的机械能更小二．填空题（共5小题）5．将一物块静置于斜面上B点，此时物块具有的重力势能为10J。放手后，物块沿斜面滑下，并在水平面上滑行至A点停下，如图所示。物块从B点运动到A点整个过程中始终对物块做功的力是。若将物块沿A点刚好推回B点，则总共需做J的功。6．如图为一个光滑的圆弧槽和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m、比热为c的金属块从A处静止释放，经过B点，最终停在C处。其中A点距离水平面的高度为h（空气阻力忽略不计）。（1）金属块从A点滑到B点，重力所做的功为（用字母表示）。金属块减小的重力势能（选填“＞”或“＜”或“＝”）金属块增加的动能。（2）金属块运动的全过程中，若机械能全部转化为金属块的内能，则金属块升高的温度为（用字母表示）。7．如图所示，原长为l的轻质弹簧一端固定在竖直墙面上，另一端与水平面上的木块相连。推动木块压缩弹簧，当其左端至A点时，弹簧具有的弹性势能为25J；松手后，木块在弹簧的作用下往复运动若干次后静止，此时弹簧具有的弹性势能为1J。则木块最终静止的位置一定不可能位于（B/C/D）点，整个过程中木块克服阻力做的功是J，整个过程中木块速度最大时其左端可能位于（B/C/D）点。8．某跳伞运动员从飞机上跳下，沿竖直方向降落，一段时间后打开降落伞，最后安全着地。跳伞过程中下降的速度与时间的关系如图所示。已知正常情况下空气阻力大小随迎风面积和速度的增大而增大。（1）OA段跳伞运动员的机械能（填“增加”“减小”或“不变”）；（2）当t＝s时，运动员打开降落伞。9．物体G和弹簧相连固定于墙壁上，当物体处于位置B处弹簧没有形变，用力将其拉至C处，松手后物体从C点出发在CA之间往返运动并最终停留在某处，停留时弹簧弹性势能为0。则（1）由C到B时，弹簧的弹性势能。（填“不变”、“增大”或“减少”）（2）物体在CA之间运动过程中，物体动能最大的点位于。（选填“B点”、“AB之间”或“BC之间”）（3）物体最终停留在。（选填“B点”、“AB之间”、“BC之间”）三．计算题（共1小题）10．今年的北京冬奥会，运行着超过1000辆氢能源汽车，配备30多个加氢站，是全球最大的一次燃料电池汽车示范。氢能被视为未来的理想清洁能源，在进行氢能源汽车测试时获得一些数据：新型氢能源汽车总质量为5t，每个轮胎与地面接触面积为0.1m2，车匀速行驶时所受阻力是车总重的0.06倍，公交车在牵引力作用下在平直公路上匀速行驶，3min内行驶了1800m（取g＝10N/kg，忽略司机的质量）。计算：（1）新型公交车静止时对水平地面的压强是多少？（2）这辆公交车在平直公路上匀速行驶的速度是多少千米/时？（3）3min内牵引力所做功及功率各是多少？四．解答题（共5小题）11．北京冬奥会开幕式的最大亮点无疑是那个破冰而出的“冰立方”。如图甲，冰立方质量达400.4吨，高14.25米，它底部是由链条、钢丝绳，导轨组成的多级升降结构，能把“冰立方”从深度10米的地仓里快速托到地面，之后升降结构会迅速回落到地仓。冰立方对地的压强为2.6×104帕。冰立方上升时的s一t图像如图乙所示，其上升的最大速度为0.28米/秒。（1）图乙的OA过程中，升降结构对冰立方的支持力F冰立方的重力G（填“大于、小于或等于”）（2）冰立方的底面积为m2。（3）在图乙的AB过程中，底下的升降结构对冰立方做功的功率是多少？12．装有水的容器在大小为10N的拉力F作用下运动，图1为容器三段运动的示意图，F的方向始终沿着容器运动方向，OP段、MN段为水平地面。在MN段容器中的水少于OP段，容器在OP段、MN段的速度一时间图象和QR段的路程一时间图象如图2所示。（1）求F在OP段做的功；（2）求F在QR段的功率；（3）容器在OP段和MN段受到摩擦力分别为f1，f2，则f1f2（选填“＞”“＝”“＜”）。13．2021年4月，长征五号B遥二运载火箭在海南文昌航天发射场发射升空。某兴趣小组制作了一模型火箭，重为70牛（不包含燃料），发射后获取模型火箭的飞行速度与时间的关系（如图）。（1）模型火箭燃料耗尽后仍能向上飞行一段距离，这是因为模型火箭具有。（2）图中14～24秒，模型火箭掉落过程中空气阻力F与重力G的大小关系是。（3）计算模型火箭从最高点B下落到地面，重力做功的功率（计算结果保留1位小数）。14．小科站在水平岸上用一竖直向下的力将水中的一个球形物体匀速拉出水面（如图甲）。其中A为水压强感应装置（体积忽略不计），B、C为拉力测量装置，D为压强监测装置。已知从第3s开始，球形物体刚开始露出水面，第7s全部露出水面。在整个过程中，B装置测得拉力F大小随时间变化的关系如图乙所示（部分数据），D装置测得压强p大小随时间变化的关系如图丙所示（部分数据）。不计绳重，滑轮与轴、绳之间的摩擦，以及球在运动过程中受到水的阻力。（Ⅰ）0～7s内装置A的示数（填“变大”、“变小”或“不变”）。（2）根据题意，在图乙中画出2～7s内拉力F随时间t变化的大致图像。（3）小科的重力大小为多少？（4）2～7s内球形物体机械能变化量为多少？（π取3）15．把一个塑料瓶的盖和底各开两个对应的小孔，将两根橡皮筋的一端分别穿入瓶底的两个小孔，另一端再穿过瓶盖的两个孔，并使橡皮筋在瓶内成交叉状，再系紧瓶盖外的橡皮筋的两端。用一段细金属丝的一端紧紧系住一个质量约为50克U型的小铁。金属丝的另一端将小铁块系紧在橡皮筋的中间交叉处，扣上瓶盖，拉直橡皮筋，使小铁块位于瓶子的中部，如图所示。将制成的塑料瓶从较为平缓的斜面滚下，可观察到瓶子从高处滚下时，先由慢到快再变慢，最后塑料瓶子又会从斜面底部自动往上滚，如此往复多次。请结合所学知识解释塑料瓶如此运动的科学原理。专题五机械能功和功率[考点导航]机械能⭐⭐功和功率⭐⭐[机械能]如图所示，光滑水平桌面上的弹性小球被弹出后，经过A点和B点后落到地面，又被多次弹，图中虚线为小球的运动轨迹。下列有关小球的运动，描述正确的是（）A．小球从A点运动到B点的过程中机械能不断减少 B．小球反弹经过D点时动能为零 C．若将弹性小球表面涂黑，则会在C、F两点留下等大的黑色圆斑 D．小球经过E点的机械能大于经过G点的机械能【解答】解：A、小球从A点运动到B点的过程中，因光滑桌面没有摩擦阻力，小球处于平衡状态，其速度大小不变，高度不变，质量不变。所以小球机械能不变，故A错误；B、从轨迹来看，小球既有水平方向的速度又有竖直方向的速度，小球在最高点时，竖直方向速度为零，水平方向速度不为零，则小球在D点的动能不为零，故B错误；C、弹性势能大小与弹性形变程度有关，黑色圆斑的大小能反映小球弹性形变程度，圆斑越大，形变越大，在C点与在F点时，小球的动能与重力势能都为零，而每次小球反弹到的最高点都比上一次的最高点低，说明小球受到空气阻力作用，机械能逐渐变小，所以小球在C点的机械能大于在F点的机械能，故小球在C点的弹性势能大于在F点的弹性势能，小球在C点的圆要大于在F点的圆斑，故C错误；D、小球在多次弹起过程中，机械能逐渐变小，而E点在G点之前，故小球在G点的机械能小于在E点的机械能，故D正确。故选：D。如图为桌球运动员击打白球后，白球撞击黑球的运动轨迹图，其中乙和丁点为两球撞击后的瞬间，最终分别停留在丙点和戊点。假设黑白两球完全一样，桌面粗糙程度相同。下列有关不同点对应小球机械能大小关系错误的是（）A．乙＞丁 B．乙＞丙 C．甲＞乙+丁 D．丙＜戊【解答】解：白球和黑球的质量相等，高度相同，重力势能相同且不变；桌面粗糙程度相同，小球滚动过程中克服摩擦力做功，一部分机械能转化为内能；白球从甲点运动到乙点，一部分动能转化为内能，在乙点撞击黑球后，一部分动能传递给黑球，所以白球在甲点的机械能大于白球在乙点的机械能与黑球在丁点的机械能之和，即甲＞乙+丁；白球从乙点运动到丙点静止，动能转化为内能，所以白球乙点的动能大于黑球丁点的动能，即乙＞丁；白球乙点的动能大于在丙点的动能，即乙＞丙；白球和黑球最终分别停留在丙点和戊点，所以白球在丙点和黑球在戊点的机械能相等，即丙＝戊；综上分析，ABC正确，D错误。故选：D。如图甲是蹦极运动过程示意图，小明从O点开始下落，OA长度是弹性绳的自由长度，在B点时他所受弹性绳弹力恰好等于自身重力，C点是下落到达的最低点。蹦极过程中人和弹性绳的能量变化如图乙（忽略空气摩擦的影响），下列判断正确的是（）A．a图像表示人的重力势能 B．t1时刻人在B点位置 C．t2时刻绳的弹性势能最大 D．t3时刻人的动能为零【解答】解：运动员从O到A的过程中，质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大；从A点到B点过程中，运动员受到的弹力小于重力，所以运动员向下做加速运动，速度变大，质量不变，动能变大；从B到C的过程中，弹力大于重力，运动员向下作减速运动，质量不变，动能变小；高度变小，重力势能变小；a先变大后变小，表示的是动能的变化图像，t2时刻人的动能最大，所以人在B点位置；t2时刻弹性绳的形变程度不是最大，弹性势能不是最大；b在t1时刻后逐渐增大，为弹性势能的变化图像；t3时刻人的速度为0，在最低点，人的动能为零；综上所述，D正确。故选：D。蹦床是集艺术性和竞技性于一身的运动，是2023年杭州亚运会的比赛项目之一，也是深受广大青少年喜爱的健身运动。如图为蹦床运动的简化示意图，O点是运动员由静止开始自由落下的起始位置，A点是蹦床不发生形变时的原位置，B点处运动员受到的重力与蹦床对运动员的弹力相等处，C点是运动员到达的最低点。（整个过程忽略空气阻力）。（1）从O点下落到A点的过程中，运动员的机械能不变（填“增大”“减小”“不变”“先增大后减小”或“先减小后增大”）。（2）从A点下落到C点的过程中，蹦床的弹性势能增大（填“增大”“减小”“不变”“先增大后减小”或“先减小后增大”，下同）；运动员的动能先增大后减小。【解答】解：（1）从O点下落到A点的过程中，运动员自由下落，其重力势能转化为动能，由于不计空气阻力，所以运动员的机械能不变；（2）A点到B点的过程中，重力大于蹦床对运动员弹力，因此速度越来越大，动能越来越大；经过B点后，弹力大于重力，运动员做减速运动，动能减小，所以运动员的动能先增大后减小；从A到C，蹦床的弹性形变程度逐渐变大，弹性势能逐渐变大。故答案为：（1）不变；（2）增大；先增大后减小。小王系好安全弹性绳玩蹦极，他从最高点下落到最低点过程的v﹣t图像如图甲所示（忽略空气阻力）。（忽略空气阻力）。已知：在t1时，弹性绳处于自然伸直状态；t3时，小王到最低点。则下列说法正确的是（）A．0～t3，小王的动能不断增大 B．0～t3，小王的重力势能不断减少 C．0～t1，小王的机械能不断增大 D．t1～t2，小王的机械能转化为绳的弹性势能，小王的速度逐渐变小【解答】解：A、由题意可知，在t2时小王的速度达到最大值，t2﹣t3时间段内，小王向下运动速度变小，所以动能变小，故A错误；B、在0～t3时间段内，小王的质量不变，高度不断变小，所以小王的重力势能不断减少，故B正确；C、在t1时，弹性绳处于自然伸直状态，忽略空气阻力，则在0～t1时间段内，小王在向下运动过程中只存在动能和重力势能转化，所以小王的机械能不变，故C错误；D、在t1时，弹性绳处于自然伸直状态，t1后，绳子的弹力小于重力，小王仍向下做加速运动，在t2时，弹力等于重力，此时的速度最大；此过程中，绳子发生了弹性形变，小王的机械能转化为弹性势能，故D错误。故选：B。[功和功率]如图1所示，水平路面由两段长度相等粗糙程度不等的区域组成。在2N水平拉力F的作用下，物块（空气阻力忽略不计）从区域①的最左端由静止开始运动。图2为物块在区域①和②上运动的v﹣t图象，则下列分析正确的是（）​A．拉力F在区域①做的功大于在区域②做的功 B．物体在区域①的惯性比在区域②的惯性小 C．拉力F在区域①做功的功率小于在区域②做功的功率 D．区域①比区域②更粗糙【解答】解：D、由图2可知：物体在0～2s内做加速运动，在2s～3s内做匀速运动，且物体在0～2s内v﹣t图象与2s～3s内v﹣t图象与坐标轴围成的面积相同，说明物体运动的路程相同，即物体在0～2s内在区域①上做加速运动，在2s～3s内在区域②上做匀速直线运动；物体在区域①上做加速运动，则区域①表面上受到的摩擦力小于拉力F，即f1＜2N；物体在区域②上做匀速直线运动，则在区域②表面上受到的摩擦力等于拉力F，即f2＝F＝2N，所以f1＜f2；影响滑动摩擦力的因素是压力大小和接触面的粗糙程度，压力大小没有变，则接触面的粗糙程度改变，即区域①比区域②更光滑，故D错误；B、惯性大小只与物体的质量有关，质量越大、惯性越大；物体在区域①和②上运动时，质量不变，则惯性大小相等，故B错误；AC、拉力大小恒定不变，且拉力在两个区域上运动的距离相等，由W＝Fs可知，拉力做的功相等；由图2可知物体在区域①上运动时间长，由P=Wt可知，拉力F在区域①做功的功率小于在区域故选：C。长度均为20厘米的相同均质木块A、B平放在水平桌面上，从图示位置开始推木块。当F为3牛时，木块静止；当F为6牛时，木块A、B开始沿桌面做匀速直线运动，2秒后木块A掉落；继续推木块B使其仍做匀速直线运动直到掉落。（1）推力为3牛时，AB整体受到摩擦力为3牛。（2）A掉落后，B受到的摩擦力为3N。（3）从开始推动到木块B掉落的过程中，推力共做功1.2焦。【解答】解：（1）推力为3N时，木块静止，根据二力平衡条件可知摩擦力和推力是一对平衡力，所以摩擦力为3N；（2）当F为6N时，木块A、B开始沿桌面做匀速直线运动，根据二力平衡条件可知滑动摩擦力和推力是一对平衡力，此时滑动摩擦力是6N，2秒后木块A掉落；继续推木块B，使其仍做匀速直线运动直到掉落，滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关，压力减小一半，A掉落后，B受到的摩擦力为原来的一半，即3N；（3）当木块A一半体积离开桌面时，木块A就会掉落，此时移动的距离s=20cm木块A掉落前做的功W1＝F1s＝6N×0.1m＝0.6J，当木块B一半体积离开桌面时，木块B就会掉落，从A掉落到B掉落，B一共移动距离s′＝0.1m+0.1m＝0.2m，这段路程中，压力大小变成了之前的一半，摩擦力变为原来的一半，所以推力F2=12F这段路程做功W2＝F2s′＝3N×0.2m＝0.6J；从开始推动到木块B掉落的过程中，推力做的功W＝W1+W2＝0.6J+0.6J＝1.2J。故答案为：（1）3；（2）3；（3）1.2。如图1为大型全通透载客潜水器“寰岛蛟龙1号”，填补了国内观光潜水器的空白，具有里程碑的意义。该观光潜水器最大下潜深度40米，未搭乘乘客时的质量为23.9吨。（1）该潜水器在下潜过程中，受到水的压强如何变化？变大。（2）潜水器在载人的过程中一直静止在海面上，若此时潜水器上有5人，总质量为300千克，计算该潜水器排开水的体积为多少？（ρ水取1×103千克/米3）（3）若潜水器在水下运动时，所受海水阻力与速度的关系如图2所示。当它在水下以0.2米/秒的水平速度匀速前进了10秒，则在此过程中潜水器的水平推力做了多少功？【解答】解：（1）下潜过程中，所处深度不断增大，由p＝ρ水gh可知潜水器受到海水的压强变大；（2）潜水器在载人的过程中一直静止漂浮在海面上，F浮＝G总＝m总g＝（300kg+23.9×1000kg）×10N/kg＝2.42×105N；由F浮＝ρ水gV排可知，潜水器浸没在水中时排开水的体积为V排=F浮ρ（3）由潜水器所受海水阻力与速度的关系图象可知，潜水器在水下以0.2m/s的水平速度匀速运动时受到的阻力为f＝250N，潜水器在水下匀速运动时，水平推力与受到的阻力是一对平衡力，所以F＝f＝250N，根据v=ss＝vt＝0.2m/s×10s＝2m，潜水器水平推力所做的功：W＝Fs＝250N×2m＝500J。答：（1）变大；（2）该潜水器排开水的体积是24.2m3；（3）潜水器水平推力所做的功是500J。小金用水平方向的推力把箱子推到D处，如图甲所示。经过A处4秒后在B处遇到小华，小华迅速取下小箱子，1秒后在C处小金调整了推力，继续将大箱子推到D处才撤去推力。AD段推力与时间的关系如图乙，箱子速度与时间的关系如图丙。已知大箱子底面积为0.5平方米，质量为20千克，小箱子质量为5千克。（g＝10N/kg）（1）AB段大箱子对地面的压强为500Pa。（2）BC段大箱子受到的摩擦力大小为80N。（3）CD段小金推力所做的功为600J。【解答】解：（1）由题知大箱子和小箱子的总重力为：G＝mg＝（20kg+5kg）×10N/kg＝250N，则AB段大箱子对地面的压强为：p=F（2）由题知，BD段只有大箱子，由图丙可知CD段大箱子做匀速直线运动，由图乙知大箱子受到的推力为F＝80N，由二力平衡条件可知大箱子受到的摩擦力为：fCD＝FCD＝80N；BC段和CD段，大箱子对地面的压力相同，接触面粗糙程度相同，因此大箱子在BC段受到的摩擦力与CD段受到的摩擦力相等，即fBC＝fCD＝80N；（3）由图丙知CD段大箱子的速度v＝1.5m/s，则CD段小金推力所做的功为：W＝FCDs＝FCDvt＝80N×1.5m/s×（10s﹣5s）＝600J。故答案为：（1）500Pa；（2）80N；（3）600J。如图所示，用10N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动，弹簧测力计的示数为3N若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，B受到的摩擦力为3N，方向水平向右（选填：“左”或“右”）；绳子拉物体A的功率为1W．【解答】解：（1）A、B静止处于平衡状态，水平方向上受到向左的拉力和A给它的右向的摩擦力的作用，由平衡条件得：B受到的摩擦力f＝F＝3N，方向水平向右，（2）不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，由图可知，滑轮为动滑轮，绳子拉力为F′=12F绳子拉物体A的功率P=W故答案为：右；1。

[猜押题专练]一．选择题（共4小题）1．2021年8月，全红婵在奥运会跳水项目的完美表现引起国人关注。图①是她站在跳板上压缩跳板至最低点，随后完成②③④动作。不考虑空气阻力，下列选项中能表示全红婵从起跳到即将入水的过程中，其机械能变化的图像是（）A． B． C． D．【解答】解：图①是她站在跳板上压缩跳板至最低点，此时她的机械能最小，从①到②的过程中，跳板的弹性势能会转化为运动员的动能和重力势能，这段时间内它的机械能增大。从②到③到④的过程中，不计空气阻力，则机械能守恒，也就是她的机械能保持不变。故ACD错误，B正确。故选：B。2．关于机械能守恒，下列说法正确的是（）A．没有外力做功的情况下，机械能才会守恒 B．只有一个力做功时，机械能一定不守恒 C．物体受平衡力作用时，物体的机械能一定会守恒 D．物体受非平衡力作用时，物体的机械能可能会守恒【解答】解：A、由机械能守恒的条件可知，只有重力或弹力做功的情况下，物体或系统的机械能守恒，故A错误；B、只有一个力做功时，如果只是重力做功，则机械能是守恒的，故B错误；C、物体受平衡力作用时，物体的运动状态不变，动能不变，高度可能会发生变化，重力势能会改变，机械能不一定不守恒，故C错误；D、物体受非平衡力作用时，物体的机械能可能会守恒，例如在水平面上做匀速圆周运动的物体，故D正确。故选：D。3．如图所示，甲、乙和丙是三个完全相同的乒乓球，在离地同一高度处以大小相等的速度v，将三个球分别竖直向下、竖直向上和水平抛出。若在整个运动过程中不计能量损失，则（）A．抛出时甲球的机械能大于其他两个球 B．抛出后乙球的机械能先增大后减小 C．第一次落地时甲球的动能最大，丙球的动能最小 D．落地后第一次反弹到最高点时甲、乙两球的高度相同【解答】解：AB、三个小球的质量相同，抛出时的高度相同，速度相同，则它们的机械能是相同的；在整个运动过程中不计能量损失，在运动的过程中，机械能守恒，则机械能保持不变，故AB错误；C、三个小球的机械能是相同的，第一次落地时，由于机械能守恒，重力势能全部转化为动能，所以，三个小球的动能相同，故C错误；D、落地后第一次反弹到最高点时，甲、乙的机械能是相同的，且动能都为0，所以甲、乙两球的重力势能相同，高度也相同，故D正确。故选：D。4．2020年12月，”嫦娥5号”探测器从月球上采样并顺利返回地球，如图所示为返回的两种返回技术示意图。下列分析正确的是（）A．采用“跳跃式返回”可使返回器的机械能转化为内能更多 B．用“跳跃式返回”可使返回器与大气摩擦通过的距离更短 C．采用“直接进入返回”可使返回器着陆前的速度更小 D．采用“直接进入返回”可使返回器着陆前具有的机械能更小【解答】解：A、采用“跳跃式返回”与“直接进入返回”相比，返回器与空气摩擦做功更多，机械能更多地转化为内能，机械能更小，故A正确；B、用“跳式返回”可使返回器借助大气层提供的升力跃出大气层，再借助大气层提供的升力跃出大气层，故B错误；CD、“跳跃式返回”在首次进入、穿出大气层的过程中，与空气摩擦做功，机械能更多地转化为内能，机械能更小，所以返回器再次进入大气层直至着陆时的速度更小，故CD错误。故选：A。二．填空题（共5小题）5．将一物块静置于斜面上B点，此时物块具有的重力势能为10J。放手后，物块沿斜面滑下，并在水平面上滑行至A点停下，如图所示。物块从B点运动到A点整个过程中始终对物块做功的力是摩擦力。若将物块沿A点刚好推回B点，则总共需做20J的功。【解答】解：（1）从B到A的过程中，物块受到重力、摩擦力和支持力的作用，物块所受的摩擦力的方向与木块运动的方向相反，且整个过程中始终在摩擦力f的方向上通过了距离，故摩擦力始终对物块做功；重力的方向为竖直向下，故从B点至斜面底端的过程中，物块在重力的方向上移动距离，故重力对物块做功，从斜面底端至A点的过程中，物块没有在重力的方向上移动距离，故重力没有始终对物块做功；支持力的方向始终和物块运动方向垂直，故支持力始终不做功；（2）物块静置于斜面上A点时的机械能为10J，当到达水平面的B点的过程中，机械能逐渐减小为0；也就说明其间重力和摩擦力做功，并且重力做正功，而摩擦力做负功，两者做功之和为0；根据能量守恒定律可得：要将物体由B点推到A点，仍要克服重力和摩擦分别做10J的功，故人要对它做的功为10J+10J＝20J；故答案为：摩擦力；20。6．如图为一个光滑的圆弧槽和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m、比热为c的金属块从A处静止释放，经过B点，最终停在C处。其中A点距离水平面的高度为h（空气阻力忽略不计）。（1）金属块从A点滑到B点，重力所做的功为mgh（用字母表示）。金属块减小的重力势能＞（选填“＞”或“＜”或“＝”）金属块增加的动能。（2）金属块运动的全过程中，若机械能全部转化为金属块的内能，则金属块升高的温度为gℎc【解答】解：（1）金属块从A点滑到B点，重力所做的功为：W＝Gh＝mgh；金属块在光滑的圆弧槽上滑动时，机械能守恒；在粗糙的水平面上滑动时，机械能减小，内能增加；金属块从A点滑到B点的过程中，在水平路段有部分机械能转化成内能，故金属块减小的重力势能大于金属块增加的动能；（2）金属块的机械能总量是W＝mgh，若机械能全部转化为金属块的内能，则Q＝W，由Q＝cmΔt得：Δt=Q故答案为：（1）mgh；＞；（2）gℎc7．如图所示，原长为l的轻质弹簧一端固定在竖直墙面上，另一端与水平面上的木块相连。推动木块压缩弹簧，当其左端至A点时，弹簧具有的弹性势能为25J；松手后，木块在弹簧的作用下往复运动若干次后静止，此时弹簧具有的弹性势能为1J。则木块最终静止的位置一定不可能位于C（B/C/D）点，整个过程中木块克服阻力做的功是24J，整个过程中木块速度最大时其左端可能位于B（B/C/D）点。【解答】解：松手后，木块在弹簧的作用下往复运动若干次后静止，此时弹簧具有的弹性势能为1J．说明弹簧此时有弹性形变，而到C点时弹簧恰好恢复原长，所以，木块最终静止的位置一定不可能位于C点；弹簧具有的弹性势能为25J；松手后，木块在弹簧的作用下往复运动若干次后静止，此时弹簧具有的弹性势能为1J，木块在运动过程中，克服摩擦力做功，根据能量守恒定律可知，总的能量不变，故克服阻力所做的功为25J﹣1J＝24J；弹簧被压缩时具有弹力，弹力的方向是向右的，木块向右运动时，阻力是向左的；开始运动时，弹力大于阻力，木块向右运动的过程中，弹力慢慢减小，阻力不变，木块做加速运动，当木块受到的弹力等于阻力时速度最大，此时弹簧未恢复值原长；木块由于惯性仍然会向右运动，此时弹力小于阻力，做的是减速运动，当弹簧恢复原长时弹力为0；由图可知，整个运动过程中木块速度最大时其左端可能位于B点。故答案为：C；24；B。8．某跳伞运动员从飞机上跳下，沿竖直方向降落，一段时间后打开降落伞，最后安全着地。跳伞过程中下降的速度与时间的关系如图所示。已知正常情况下空气阻力大小随迎风面积和速度的增大而增大。（1）OA段跳伞运动员的机械能减小（填“增加”“减小”或“不变”）；（2）当t＝40s时，运动员打开降落伞。【解答】解：（1）因为存在空气阻力，跳伞运动员在降落过程中，一部分机械能转化为内能，所以整个过程中机械能都在减小；（2）已知正常情况下空气阻力大小随迎风面积和速度的增大而增大，所以运动员打开降落伞之后，会做减速运动，故在40s时，运动员打开降落伞。故答案为：（1）减小；（2）40。9．物体G和弹簧相连固定于墙壁上，当物体处于位置B处弹簧没有形变，用力将其拉至C处，松手后物体从C点出发在CA之间往返运动并最终停留在某处，停留时弹簧弹性势能为0。则（1）由C到B时，弹簧的弹性势能减小。（填“不变”、“增大”或“减少”）（2）物体在CA之间运动过程中，物体动能最大的点位于BC之间。（选填“B点”、“AB之间”或“BC之间”）（3）物体最终停留在B点。（选填“B点”、“AB之间”、“BC之间”）【解答】解：（1）由题可知，松手后，物体在A、C间往复运动，则物体由C到B过程中，弹簧的弹性形变程度变小，弹性势能减少；（2）物体从C点出发在CA之间往返运动并最终停留在某处，这说明物体与地面之间存在摩擦，机械能不守恒；由C到A时，开始弹力大于摩擦力，物体做加速运动，当弹力等于摩擦力时，物体的速度最大，此时弹簧还未恢复原状，故物体动能最大的点位于BC之间；（3）停留时弹簧弹性势能为0，这说明弹簧恢复了原状，所以会停留在B点。故答案为：（1）减小；（2）BC之间；（3）B点。三．计算题（共1小题）10．今年的北京冬奥会，运行着超过1000辆氢能源汽车，配备30多个加氢站，是全球最大的一次燃料电池汽车示范。氢能被视为未来的理想清洁能源，在进行氢能源汽车测试时获得一些数据：新型氢能源汽车总质量为5t，每个轮胎与地面接触面积为0.1m2，车匀速行驶时所受阻力是车总重的0.06倍，公交车在牵引力作用下在平直公路上匀速行驶，3min内行驶了1800m（取g＝10N/kg，忽略司机的质量）。计算：（1）新型公交车静止时对水平地面的压强是多少？（2）这辆公交车在平直公路上匀速行驶的速度是多少千米/时？（3）3min内牵引力所做功及功率各是多少？【解答】解：（1）新型公交车的重力：G＝mg＝5×103kg×10N/kg＝5×104N，静止时对水平地面的压力：F＝G＝5×104N，对水平地面的压强：p=FS=（2）这辆公交车在平直公路上匀速行驶的速度v=s（3）车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，公交车匀速行驶时的牵引力：F′＝f＝0.06G＝0.06×5×104N＝3000N；3min内牵引力所做的功：W＝F′s＝3000N×1800m＝5.4×106J，牵引力做功的功率：P=Wt=答：（1）新型公交车静止时对水平地面的压强是1.25×105Pa；（2）这辆公交车在平直公路上匀速行驶的速度是36km/h；（3）3min内牵引力所做功及功率各是5.4×106J、3×104W。四．解答题（共5小题）11．北京冬奥会开幕式的最大亮点无疑是那个破冰而出的“冰立方”。如图甲，冰立方质量达400.4吨，高14.25米，它底部是由链条、钢丝绳，导轨组成的多级升降结构，能把“冰立方”从深度10米的地仓里快速托到地面，之后升降结构会迅速回落到地仓。冰立方对地的压强为2.6×104帕。冰立方上升时的s一t图像如图乙所示，其上升的最大速度为0.28米/秒。（1）图乙的OA过程中，升降结构对冰立方的支持力F大于冰立方的重力G（填“大于、小于或等于”）（2）冰立方的底面积为6.5×10﹣3m2。（3）在图乙的AB过程中，底下的升降结构对冰立方做功的功率是多少？【解答】解：（1）由图乙可知，时间增大时，冰立方上升的高度也增大，但高度增加比时间增加的更快，由v=s根据力的平衡条件可知，此时动力应该大于阻力，即升降结构对冰立方的支持力F大于冰立方的重力G；（2）冰立方的重力：G＝mg＝400.4×103kg×10N/kg＝4.004×106N，冰立方对水平地面的压力：F＝G＝4.004×106N，由p=FS可知，冰立方的底面积：S=pF=（3）由图乙可知AB过程中冰立方上升的高度h＝10m﹣1m＝9m，所用的时间t＝44s﹣4s＝40s，升降结构对冰立方做的功：W＝Gh＝4.004×106N×9m＝3.6036×107J，升降结构对冰立方做功的功率：P=Wt=答：（1）大于；（2）6.5×10﹣3；（3）底下的升降结构对冰立方做功的功率是9.009×105W。12．装有水的容器在大小为10N的拉力F作用下运动，图1为容器三段运动的示意图，F的方向始终沿着容器运动方向，OP段、MN段为水平地面。在MN段容器中的水少于OP段，容器在OP段、MN段的速度一时间图象和QR段的路程一时间图象如图2所示。（1）求F在OP段做的功；（2）求F在QR段的功率；（3）容器在OP段和MN段受到摩擦力分别为f1，f2，则f1＝f2（选填“＞”“＝”“＜”）。【解答】解：（1）由图可知，OP端的速度为v＝0.4m/s，运动的时间为t＝10s，根据速度公式可知，运动的路程为：s＝vt＝0.4m/s×10s＝4m；F在OP段做的功为：W＝Fs＝10N×4m＝40J；（2）F在QR段的所做的功为：W'＝Fs'＝10N×5m＝50J；功率为：P=W'（3）在MN段与OP段，物体做匀速直线运动，则拉力等于摩擦力，所以f1＝f2。答：（1）F在OP段做的功为40J；（2）F在QR段的功率为5W；（3）＝。13．2021年4月，长征五号B遥二运载火箭在海南文昌航天发射场发射升空。某兴趣小组制作了一模型火箭，重为70牛（不包含燃料），发射后获取模型火箭的飞行速度与时间的关系（如图）。（1）模型火箭燃料耗尽