专题05（押江苏1-19题）功机械能的转化

专题05（押江苏119题）功、机械能的转化在中考物理中，选择题和填空题是考前集训得分最快的题型，本专题以江苏历年中考真题为母题题源，紧握中考高频考点，以江苏各地模拟题为子题题源，知识点覆盖全面，题型紧扣考纲。功、机械能的转化是近年中考选择题及填空题的高频高点，要求考生在生活实际中运用所学知识解决实际问题，考有所依，学有所用。将素质教育落到实处。此专题考查方式主要是物理情景分析、理解能力、计算能力。功、机械能的转化建议在历年真题中把握考点，多刷题，增强理解、提高计算能力，熟练掌握各个知识点，点线面逐步建立知识网络。1．（2022·江苏南通）“六•一”期间，小莉和同学们到七星峰旅游时进行了一场登山比赛。下列有关功率的说法正确的是（）A．用时最短的功率最大 B．速度最快的功率最大C．体重最大的功率最大 D．做功最快的功率最大【答案】D【解析】功率是指物体做功快慢的物理量，做功最快的功率最大。比较功率的大小，需要知道所做的功及所用时间的多少。故ABC错误，D正确。故选D。2．（2022·江苏无锡）用如图所示的器材探究动能大小与哪些因素有关，实验时让小车从斜面上由静止开始下滑，撞击置于水平面上的木块，关于该实验，下列说法中错误的是（）A．小车从斜面下滑过程中重力势能转化为动能B．小车撞击木块对木块做功，使木块获得动能C．木块被撞击后移动的距离可反映小车动能大小D．本套器材只能探究小车动能大小与速度的关系【答案】D【解析】A．小车从斜面下滑过程中高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增大，重力势能转化为动能，故A正确，A不符合题意；B．小车撞击木块对木块做功，使木块具有初速度，从而获得动能，故B正确，B不符合题意；C．本实验将小车动能的大小转换为木块移动距离的长短，木块移动距离越长，小车动能越大，故C正确，C不符合题意；D．把钩码固定在小车上，增加小车的质量，因此本套器材还可以探究小车的动能与质量的关系，故D错误，D符合题意。故选D。3．（2022·江苏苏州）具有录音和显示波形的功能。某乒乓球爱好者将一乒乓球从一定高度由静止释放，利用记录下乒乓球碰撞台面发出的声音，其波形随时间的变化如图所示。下列说法正确的是（）A．每次发声的时间间隔相等B．整个过程中乒乓球的机械能不变C．乒乓球每次弹起时的动能依次减小D．乒乓球每次与台面碰撞的最大形变程度相同【答案】C【解析】A．由图可知，第1次碰撞的时间是1.12s，第2次碰撞的时间是1.58s，第3次碰撞的时间是2.00s，第4次碰撞的时间是2.40s，第5次碰撞的时间是2.78s，第1、2次时间间隔为0.4s，第2、3次时间间隔为0.42s，第3、4次时间间隔为0.4s，第4、5次时间间隔为0.38s，每次发声的时间间隔不相等，故A错误；BC．整个过程中乒乓球和空气摩擦，并且与台面碰撞，它的机械能减小，所以每次弹起时的动能减小，故B错误，C正确；D．由于乒乓球的机械能减小，乒乓球每次与台面碰撞转化的弹性势能减小，乒乓球每次与台面碰撞的最大形变程度不同，故D错误。故选C。一、单选题1．（2023·江苏泰州·统考一模）根据你的生活经验，下列数值中最接近实际情况的是（）A．将一个鸡蛋举高1m做功约2J B．泰州地区6月份的平均气温约为40℃C．一节新干电池的电压为2V D．家用滚筒洗衣机正常工作时的功率可达1800W【答案】D【详解】A．一个鸡蛋重约0.5N，举高1m做功约为W=Gh=0.5N×1m=0.5J故A不符合题意；B．泰州地区6月份的平均气温约为25℃左右。故B不符合题意；C．一节新干电池的电压为1.5V。故C不符合题意；D．家用滚筒洗衣机正常工作时的功率可达1800W，大约1小时消耗2度电。故D符合题意。故选D。2．（2022秋·江苏宿迁·九年级统考期末）如图所示，质量一定的木块放在粗糙程度不同的水平桌面上，AB＝BC，木块在水平恒力F作用下从静止开始从A运动到C，AB过程中加速运动，BC过程中匀速运动，下列说法中正确的是（）A．木块在AB段所受的摩擦力等于在BC段所受的摩擦力B．水平拉力F在AB段做的功大于在BC段做的功C．木块在AB段与桌面有摩擦，它的机械能逐渐减小D．水平拉力F在AB段的功率小于在BC段的功率【答案】D【详解】A．木块在AB段做加速运动，木块受力不平衡，则木块受到的摩擦力小于水平拉力的大小，即fAB＜F；木块在BC段做匀速运动，此时木块受力平衡，则木块受到的摩擦力大小等于水平拉力的大小，即fBC＝F；因水平拉力F大小不变，所以木块在AB段受到的摩擦力小于木块在BC段的摩擦力，故A错误；B．木块在AB段和BC段运动的距离相等，拉力F是恒力，则根据W＝Fs可知，水平拉力F在AB段做的功等于在BC段做的功，故B错误；C．木块在AB段做加速运动，质量不变，则木块的动能增大；木块的高度不变，质量不变，则木块的重力势能不变；因机械能等于动能与势能之和，所以木块在AB段的机械能逐渐增大，故C错误；D．由题知，木块在AB段做加速运动，在BC段做匀速运动，整个过程中速度的变化是连续的（即在BC段木块是以到达B点时的速度做匀速运动），所以木块在AB段的平均速度小于BC段的速度；拉力F是恒力，则根据公式可知，水平拉力在AB段的功率小于在BC段的功率，故D正确。故选D。3．（2023春·江苏盐城·九年级校考期中）电源《流浪地球2》引爆兔年电影春节档，影片中太空电梯的炫目特效让观众极为震撼，太空电梯加速升空过程中（

）A．动能不变，势能变大 B．动能变小，势能变小C．动能变小，势能变大 D．动能变大，势能变大【答案】D【详解】太空电梯在加速升空过程中，太空电梯的质量不变，速度增大，动能变大；质量不变，高度增大，重力势能变大，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。4．（2023秋·江苏南京·九年级统考期末）被竖直上抛的篮球，离开手至落地前，经历上升、下降两个过程。其中在A、B两点位置时的动能和重力势能如下表所示。下列判断正确的是（）篮球位置A点B点动能/J48重力势能/J72A．球在A点的高度一定小于B点的B．球在A点的速度一定大于B点的C．球在A点时一定处于上升过程D．球在B点时一定处于下落过程【答案】D【详解】A．竖直上抛的篮球，篮球经历上升和下落的过程，整个过程中，篮球的质量不变，由表格数据知，A点的重力势能大于B的重力势能，所以A点的高度比B点的高，故A错误；B．篮球的质量不变，A点的动能比B点的小，则B点的速度比A点的大，故B错误；CD．机械能等于动能与重力势能之和，在A点的机械能为4J+7J=11J在B点的机械能为8J+2J=10J故A点的机械能大于B点的机械能，整个过程中，要克服空气阻力做功，部分机械能转化为内能，而A点高度比B点的高，所以B是下落过程的某一点，A可能是上升过程中的点，也可能是下落过程中的点，故C错误，D正确。故选D。5．（2023·江苏苏州·苏州市立达中学校校考模拟预测）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，又被多次弹起，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点的过程中速度增大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【答案】D【详解】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，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。6．（2023春·江苏南京·九年级统考阶段练习）在“探究影响压力作用效果因素”与“探究影响重力势能大小因素”两个实验中，均可通过图示器材完成实验，以下关于两个实验的判断中错误的是（

）A．前者实验不需要将木块从小桌的正上方一定高度自由释放B．都需要观察小桌陷入沙中的深度C．都选用大小不同的木块是为了改变相同的物理量D．后者实验中小桌不需要倒放【答案】C【详解】A．水平面上的物体对水平面的压力等于自身的重力，所以“探究影响压力作用效果因素”时，不需要将木块从小桌正上方一定高度自由释放，故A正确，不符合题意；B．根据转换法可知，这两个实验中都是根据小桌陷入沙中的深度来反映压力的作用效果或者重力势能的大小，故B正确，不符合题意；C．“探究影响压力作用效果因素”时，选用大小不同的木块，是为了改变压力的大小；“探究影响重力势能大小因素”时，选用大小不同的木块，是为了改变质量的大小，所以改变的量是不同的，故C错误，符合题意；D．“探究影响重力势能大小因素”时，不需要改变受力面积的大小，所以小桌不需要倒放，故D正确，不符合题意；故选C。7．（2022·江苏常州·校考二模）如图所示，小球从弹簧正上方A点静止下落（忽略空气阻力，弹簧处于自由伸长状态），在B点与弹簧接触，小球将弹簧压缩至C点时速度变为零。从A到C过程中（）A．弹簧的机械能不变B．小球的机械能一直减小C．小球和弹簧的总机械能不变D．小球的重力势能转化为小球的动能【答案】C【详解】小球自A点由静止开始自由下落，高度减小，速度变大，重力势能减小，动能变大，重力势能转化为动能；接触B点前，小球下落过程中，忽略空气阻力，小球的机械保持不变；到达B点时与弹簧接触，再向下运动时，高度减小，重力势能减小，弹簧发生了弹性形变，弹性形变的程度逐渐变大，弹性势能逐渐变大，小球的机械能转化为弹簧的机械能，即弹簧的机械能变大、小球的机械能逐渐变小；不计阻力，整个状态的机械能守恒，即小球和弹簧的总机械能不变，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。8．（2023秋·江苏泰州·九年级统考期末）如图所示，完全相同的两个小球A、B分别与轻质棉线和轻质弹簧连接，将两球拉高使棉线与弹簧在同一水平方向上，此时弹簧处于原长状态，且弹簧原长长度（O'B）小于棉线长度（OA），由静止释放后，两球运动到最低点时在同一水平面上（不计空气阻力），关于小球A、B在这一段运动过程能量变化的描述，下面说法正确的是（）A．两个小球A、B的机械能保持不变，最低点时两球的动能相等B．两个小球A、B的机械能保持不变，最低点时A球的动能大于B球的动能C．两个小球A、B的机械能保持不变，最低点时A球的动能小于B球的动能D．A球的机械能不变，B球的机械能减少，最低点时A球的动能大于B球的动能【答案】D【详解】重力势能与物体的质量和高度有关，完全相同的两个小球A、B在同一水平方向上由静止释放时重力势能相同，不计空气阻力，释放后两球运动到最低点的过程中，A球的重力势能转化为动能，而B球的重力势能转化为动能和弹簧的弹性势能。因为B球的重力势能有一部分转化成弹簧的弹性势能，所以，A球的机械能不变，B球的机械能减少，两个小球在最低点时，A球的动能大于B球的动能，故D正确，ABC错误。故选D。9．（2022秋·江苏扬州·九年级校考期中）如图所示，足球以初速度v沿着凹凸不平的草地从a运动到d，说法正确的是（）A．在a、d两点机械能相等B．在b、d两点速度相等C．从b到c的过程中，减小的重力势能等于增加的动能D．从c到d的过程中，减小的动能大于增加的重力势能【答案】D【详解】A．足球从a到d的过程中，足球和草地之间存在摩擦力，克服摩擦做功，机械能转化为内能，机械能不断减小，a、d两点机械能不相等，故A错误；B．b和d的高度相同，重力势能相同，由于b的机械能大于d的机械能，所以b处的动能大于d处的动能，即b点的速度大于d点的速度，故B错误；C．足球从b到c的过程中，足球和草地之间存在摩擦力，克服摩擦做功，机械能转化为内能，机械能不断减小，所以减小的重力势能大于增加的动能，故C正确；D．足球从c到d的过程中，机械能不断减小，减小的动能大于增加的重力势能，故D错误。故选C。二、填空题10．（2023·江苏常州·校考一模）随着科技的发展，有些餐厅利用机器人送餐。某次送餐时，机器人与食物的总质量为30kg，如果机器人在水平路面上以0.8m/s的速度沿直线匀速运动50m，机器人受到的阻力为重力的0.1倍。机器人所受牵引力___________N，重力做功___________J，牵引力对机器人做功___________J，功率为___________W。【答案】300150024【详解】[1]因机器人沿直线匀速运动时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，机器人所受牵引力F=f=0.1G=0.1mg=0.1×30kg×10N/kg=30N[2]由于机器人沿水平方向运动，在重力的方向上没有移动的距离，所以重力不做功，即重力做功为0J。[3]牵引力对机器人做的功W=Fs=30N×50m=1500J[4]牵引力对机器人做功的功率11．（2022秋·江苏淮安·九年级统考期末）一辆新能源小汽车在平直公路上以20m/s的速度匀速行驶30km，发动机提供的牵引力是600N。则此过程中发动机的输出功率为___________kW。当汽车需上坡时，一般为了增大牵引力，使汽车___________（选填“加”或“减”）速。【答案】12减【详解】[1]根据功率的计算公式可知，发动机的输出功率为[2]汽车的功率是不变的，根据知，在输出功率一定时，可以通过减小速度来增大牵引力。12．（2023秋·江苏泰州·九年级校考期末）在探究动能大小与质量关系的两次实验中，小球从同一高度由静止开始释放时的场景如图所示，木板固定在水平面上。该实验中，通过比较木块在木板上滑行的_______来比较动能大小的。图中错误的操作是_______。改正错误后进行实验，发现乙图木块滑出的远些，则可以做出判断，在_______相同的情况下，_______越大，动能越大。【答案】距离没有将木块放在木板的最左端速度质量【详解】[1][2]小球在下落过程中，高度减小，速度增加，重力势能转化为动能，小球撞击木块，这里利用了转换法，通过比较木块在木板上滑行的距离来比较动能大小，距离越远，动能越大；图中错误的操作是两次实验中未保持木块初始位置相同。[3][4]乙图中的小球质量较大，从同样的高度释放，乙图木块滑出的远些，则表面乙小球的动能大，可以得出结论：在速度相同的情况下，质量越大，动能越大。13．（2022秋·江苏南通·九年级统考期中）质量相等的甲、乙两个物体在同一斜面下滑过程中，每隔相等时间曝光一次得到的频闪照片如图所示。（1）甲在斜面上运动的过程中，动能______，重力势能______，机械能______（选填“增大”、“不变”或“减小”）。（2）甲、乙两物体到达斜面底端的动能分别为E甲和E乙，则E甲______E乙（选填“>”、“=”或“<”）。（3）甲、乙两物体从初始位置运动到斜面底端过程中，重力做功的功率分别为P甲和P乙，则P甲:P乙＝______。【答案】增大减小减小>2:1【详解】（1）[1][2][3]动能的影响因素：质量、速度。重力势能的影响因素：质量、高度。甲在斜面运动过程中质量未变，速度增加，高度降低，因此动能增大，重力势能减小。下滑过程中需要克服摩擦做功因此整个的机械能在减小。（2）[4]由图可知斜面上的路程是相同的，但甲所用的时间小于乙所用的时间，所以甲到达斜面底端的速度大于乙到达斜面底端的速度，那么甲的动能大于乙的动能。（3）[5]甲乙两物体质量相等且在同一高度下滑因此重力做功大小相同，根据图上所显示可得乙所用的时间是甲时间的2倍。根据公式可知P甲:P乙=2:1。14．（2022秋·江苏宿迁·九年级统考期中）在某次跳伞训练时，一体重为600N的运动员从悬停空中300m高的直升机上由静止开始竖直跳下，其速度与时间的关系如图所示，整个过程用时30s，在这个过程中：运动员的重力势能______（选填“增大”、“减小”或“不变”），前15s下降过程重力做的功是______J，匀速下降时重力做功的功率为______W。【答案】减小1.26×1053600【详解】[1]由图像可知，运动员在下落过程中，高度变小；重力势能变小。[2]由图知15s～30s做匀速直线运动，下落的速度为6m/s，15s～30s下落的高度为则前15s下落的高度为前15s下降过程重力做的功是[3]根据图像可知，运动员匀速下降时的速度为6m/s15．（2022·江苏苏州·九年级校考自主招生）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20J；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。则整个过程中木块克服阻力做的功是_____J，木块最终静止的位置一定不可能位于_____（选填B、C、D）点，整个过程中木块速度最大时其左端可能位于_____（选填B、C、D）点。【答案】19CB【详解】[1]弹簧具有的弹性势能为20J；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W=20J1J=19J[2]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。[3]弹簧被压缩时具有弹力，弹力的方向是水平向右的，木块水平向右运动时，阻力是水平向左的；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，此时弹簧未恢复至原长；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。16．（2023春·江苏苏州·九年级统考阶段练习）如图所示，弹簧一端与木块相连，另一端固定在左侧的墙壁上，木块放在粗糙的水平木板上。木块位于A点时弹簧恰好为自然长度，用力压缩弹簧使木块到达B点；松手后，木块由位置B运动至位置C，在位置C时速度为零。则木块从位置B运动至位置C的过程中，弹簧的弹性势能的变化情况是_____（减小/增大/先减小后增大/先增大后减小/不变）；木块的速度达到最大值的位置在_____（A点/A点左侧/A点右侧）。【答案】先减小后增大A点左侧【详解】[1]木块在从B点运动到A点的过程中弹簧弹性形变减小，弹性势能减小，从A到C的过程中弹簧被拉伸弹性形变增大，弹性势能增大，所以弹簧的弹性势能先减小后增大。[2]木块从B到C运动的过程中受弹簧的弹力和水平向左的摩擦力，从B点开始运动的过程中起初弹力水平向右与运动方向一致，木块做加速运动，弹力逐渐减小，当弹力大小与摩擦力相等时速度达到最大，此后合力方向与木块运动方向相反，开始做减速运动，根据过程分析，木块的最大速度在A点左侧。17．（2023·江苏苏州·统考一模）如图所示是嫦娥4号的中继卫星“鹊桥”由长征4号丙运载火箭发射时的情景。火箭中的燃料燃烧时，燃气推动火箭和卫星上升，卫星的机械能会___________（选填“增大”、“不变”或“减小”）。“鹊桥”最终在距地球约45万千米的轨道上运行，由此可知，从地球上发射的电磁波信号经过___________秒后就会被“鹊桥”接收到。【答案】增大1.5【详解】[1]由题意可知，火箭中的燃料燃烧时，燃气推动火箭和卫星上升，卫星的高度不断增加，速度也在增大，卫星自身的质量不变，则卫星的重力势能和动能都在增大，卫星的机械能会增大。[2]由题意可知，“鹊桥”最终在距地球约45万千米的轨道上运行，该卫星与地面的距离为电磁波的传播速度，由此可知，从地球上发射的电磁波信号被“鹊桥”接收到，需要的时间为需要的时间为1.5s。18．（2023·江苏·校联考一模）如图所示为一种人们设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动又带动抽水机从低处将水抽到高处，从而循环工作，这种永动机________（选填“能够”或“不能”）永远工作下去，因为在这一过程中会有一部分___________能转化为_________能，而能量的总量保持不变。【答案】不能机械内【详解】[1][2][3]他设想的机械装置不可能实现，因为抽水机在此过程中，存在摩擦，有部分机械能会转化为内能，即机械能会逐渐减少，所以机械能总量不守恒，他设想的机械装置不能实现。19．（2023春·江