专题11.1功和机械能（单元考点讲析）

第十一章功和机械能单元讲、析与提高（解析版）对本章知识点进行提炼、总结和详解一、功1.功的定义：一个力作用在物体上，使物体在力的方向上通过一段距离，这个力就对物体做了功。2.功的两个必要条件：①有力作用在物体上；②物体在力的方向上通过了距离。3.不做功的三种情况：有力无距离（如图（1）静止在桌面上的茶杯，受到重力和桌面对它的支持力的作用）；有距离无力（如图（2），小球在光滑的桌面上运动，小球不受力的作用力）、力和距离垂直（如图（3）小球在光滑桌面上匀速运动，重力和支持力与运动方向垂直）。图（1）茶杯受到重力和支持力作用，但无运动图（2）在光滑的桌面上匀速运动的小球不受力的作用图（3）沿水桌面运动的小球，它受到的重力和支持力与运动方向垂直4.功的公式：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。公式：。5.功的单位：国际单位制中，功的单位是：焦耳，符号是J，1J=1N·m。6.功的公式的应用：①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；②公式中S一定是在力的方向上通过的距离，强调对应；③功的单位“焦”（牛·米=焦），不是力和力臂的乘积（牛·米，力臂单位不能写成“焦”）。二、功率1.定义：单位时间里完成的功；或说成：单位时间内力作做的功。2.功率的物理意义：功率是表示力做功快慢的物理量；即单位时间内完成的功。3.公式：。4.单位：在国际单位制中，功率单位是瓦特，符号是W。常用单位还有千瓦（kW）、马力。换算关系：。5.功率公式的解释：（1）物体在拉力F的作用下，以速度v沿拉力的方向做匀速直线运动，则拉力做功的功率等于力与物体速度的乘积，即。（2）利用该公式时要注意：拉力F必须是恒力，且物体运动的速度应不变；v的单位必须用m/s，这样算出的功率单位才是W；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。三、动能和势能1.什么是动能：物体由于运动而具有的能。如图（1）所示，物体都具有动能。行驶的汽车飞翔的小鸟空中的客机自由下落的小球图（1）运动的物体2.影响动能的因素物体动能的大小与两个因素有关：一是物体的质量，二是物体运动的速度大小。当物体的质量一定时，物体运动的速度越大其动能越大，物体的速度越小其动能越小；具有相同运动速度的物体，质量越大动能越大，质量越小动能越小。3.动能是“由于运动”而产生的，一定不要把它理解成“运动的物体具有的能量叫动能”，不运动的物体也具有能量，但不具有动能。例如在空中飞行的飞机，不但有动能而且还具有其它形式的能量。4.重力势能：物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能。（1）重力势能的大小与质量和高度有关。物体的质量越大，被举得越高，则它的重力势能越大。（2）重力势能是“被举高”这个原因而产生的，一定不要把它理解成“被举高的物体具有的能量叫重力势能”，被举高的物体具有重力势能，同时也具有其他形式能量。例如在空中飞行的飞机，不但有重力势能而且还具有其它形式的能量。5.弹性势能：物体由于发生弹性形变，而具有的能叫做弹性势能。如图（2）所示，撑杆跳高时弯曲的杆、拉开的弓箭都具有弹性势能。弹性势能的大小与弹性形变的程度有关；形变程度越大，其弹性势能越大。撑杆跳高拉开的弓箭图（2）物体的形变四、机械能及其转化1.动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。2.动能与势能的相互转化（1）在一定的条件下，动能和重力势能之间可以相互转化。如将一块小石块，从低处抛向高处，再从高下落的过程中，先是动能转化为重力势能，后又是重力势转化为动能。（2）在一定的条件下，动能和弹性势能之间可以相互转化。如跳水运动员，在起跳的过程中，压跳板是动能转化为弹性势能，跳板将运动员反弹起来是弹性势能转化为动能。（3）机械能守恒：如果一个过程中，只有动能和势能相互转化，机械能的总和就保持不变，这个规律叫做机械能守恒。（4）水能和风能的利用：自然界的流水和风能都是具有大量机械能的天然资源。利用水能发电，一定量的水，上、下水位差越大，水的重力势能越大，能发出的电就越多。利用风能发电，在风力资源丰富的地区，可以同时安装几十台到几百台风力发电机，组成“风车田”联在一起供电。对本章常考热点、考查方式和考题类型进行剖析1.功功、功率和机械能是初中物理重点内容，也是中考试卷中分值高、考查形式多样、问题变化较多的内容，所以做好本部分的专题复习尤为重要。从近几年的中考试题来看，对于“功”主要考查学生对概念的理解和掌握程度，主要内容有：功概念的认识以及简单计算，能解释生活中做功例子等。功在中考中出现概率较高，主要题型以填空题、选择题和计算题为主，常见题型是选择题和计算型填空题，均属于基础题型，试题难度以中等为主；难度较高主要集中判断物体（力）做功，通过对功的计算考查学生对功的理解程度。典例一：(2019·海南)用大小相同的力F，作用在质量不同的物体上，使它们分别在同一水平面上沿力的方向移动相同的距离s（如图所示），F所做的功分别为W1和W2，则（）。A．B．C．D．【答案】B。【解析】根据功的计算公式，得，。可见，故应选B。典例二：（2019·武威）“节能减排，低碳生活”旨在倡导节约能源和减少二氧化碳排放。李明同学坚持骑自行车上下学，他的质量为50kg，所骑自行车质量为15kg。（g=10N/（1）若他在平直公路上5min内匀速行驶了1500m（2）若他骑行时的牵引力恒为60N，则他骑行这5min内克服阻力做了多少功？（3）若他骑行时自行车两轮与地面总的接触面积为25cm2【解析】（1）已知时间和路程，利用速度公式计算这段时间他骑行的速度；（2）根据二力平衡条件求出阻力，然后利用W=fs计算他骑行这5min内克服阻力做的功；（3）他骑行时自行车对地面的压力等于人和车的重力之和，已知压力和接触面积，利用公式p=得到对地面的压强。此题是一道力学综合题，考查了速度、功和压强的计算，以及二力平衡条件的应用，关键是知道他骑行时自行车对地面的压力等于人和车的重力之和。【解答】（1）他骑行的速度是：v===5m/s。（2）他在平直公路上5min内匀速行驶，受力平衡，则阻力f=F=60N，所以他骑行这5min内克服阻力做的功：W=fs=60N×1500m=9×104J（3）骑行过程中地面受到的压力为：F压=G总=（m人+m车）g=（50kg+15kg）×10N/kg=650则他骑行时自行车对地面的压强为：p==2.6×105Pa。答：（1）这段时间他骑行的速度是5m/s；（2）若他骑行时的牵引力恒为60N，则他骑行这5min内克服阻力做了9×104J功；（3）若他骑行时自行车两轮与地面总的接触面积为25cm2，则他骑行时自行车对地面的压强为2.6×1052.功率从近几年的中考试题来看，对于“功率”主要考查学生对功率概念的理解和掌握程度，主要内容有：功率概念的认识以及简单计算，能进行功率的计算并利用功率解释生活中例子等。功率在中考中出现概率较高并经常与功的概念结合出现。考题主要题型以填空题、选择题和计算题为主，常见题型是选择题和计算型填空题，均属于基础题型，试题难度以中等为主；难度较高主要集中在判断物体（力）做功功率并与效率结合在一起的题目，通过对功率的计算考查学生对功率概念的理解程度。典例三：（2019·邵阳）参加今年邵阳市初中毕业学业考试的王小鹏同学听到考试预备铃响了，考室还在四楼呀!一口气从一楼跑到四楼考室，所用时间为30秒。他上楼过程克服自身重力做功的功率最接近（）。A．1.5WB．15WC．150WD．1500W【解析】估测一下自身的体重和三层楼的高度，结合所用时间为30秒，利用功率的公式P可计算。【解答】王小鹏同学的体重约为500N，一层楼高约为3m，从一楼跑到四楼上升了三层楼的高度约9m，所用时间为30s；则克服自己重力做功的功率约为：P=150W。故选：C。典例四：（2019·绵阳）如图所示，斜面长20m、高10m，固定在水平地面上。一位同学用平行于斜面向上40N的拉力，在20s内把重60N的物体沿斜面向上匀速拉动了10m。在此过程中（）。A．斜面的机械效率是66.7%B．斜面的机械效率是75%C．该同学对物体做功的功率是10WD．该同学对物体做功的功率是30W【解析】由题知，斜面长20m、高10m，则物体沿斜面向上匀速运动10m时，物体升高5m；（1）利用W=Fs求拉力F做的总功，利用W=Gh求拉力做的有用功，斜面的机械效率等于有用功与总功之比；（2）该同学对物体做功的功率等于有用功与所用时间之比。【解答】由题知，斜面长20m、高10m，则物体沿斜面向上匀速运动s=10m时，物体升高h=5m；（1）拉力F做的总功：W总=Fs=40N×10m=400J；拉力做的有用功：W有用=Gh=60N×5m=300J；斜面的机械效率：；（2）该同学对物体做功的功率：。故选B。3.动能和势能动能和势能都是机械能，是本章的重要内容，同样也是中学物理重点内容，在中考试卷中属于常考知识点。从近几年的中考试题来看，“动能”主要考查物体是否具有动能、动能大小比较以及影响物体动能大小的因素；“势能”主要考查物体是否具有势能，势能大小比较以及影响势能大小的因素（势能分为重力势能和弹性势能）。动能和势能考题中，注意联系生活实际，把所学知识与生活相结合。中考考题中，有关动能和势能问题形式基本上固定，常见于选择题、填空题，涉及动能实验探究题出现概率也较高，至于势能的实验探究题也曾出现过，但概率不高。填空题、选择题均属于基础题型，试题难度以中等偏下为主，只要能很好地掌握动能和势能的基本概念，一般情况下都可以很好地解答；难度较高主要集中在动能和势能的实验探究问题中，要想很好解答实验探究类试题，大家应正确理解动能和势能的基本概念以及影响它们大小的因素，另一方面利用物理分析方法结合所探究的问题，就可以很好解答此类考题。典例五：（2019·潍坊）无人机已被应用于诸多领域，如图所示是一款四翼无人机。在无人机匀速上升过程中，对其分析正确的是（）。A．质量增加 B．动能增加C．重力势能增加 D．机械能不变【解析】从动能和重力势能大小的影响因素进行判断。（1）动能大小跟质量、速度有关。质量一定时，速度越大，动能越大；速度一定时，质量越大，动能越大。（2）重力势能大小跟质量、被举得高度有关。被举得高度一定时，质量越大，重力势能越大；质量一定时，高度越高，重力势能越大。【解答】无人机匀速上升过程中，无人机的质量不变，高度增大，重力势能增大；速度不变，质量不变，其动能不变；无人机上升过程中，没有发生弹性形变，不具有弹性势能，所以机械能等于重力势能与动能的总和，重力势能增大，动能不变，其机械能增大。故选C。四、机械能及其转化机械能包含动能和势能，是本章的重要内容，同样也是中学物理重点内容，在中考试卷中属于常考知识点。从近几年的中考试题来看，本节中主要涉及到动能和势能之间的转化以及机械能守恒；当物体只受重力作用时，物体的动能和重力势能之和不变，这就是机械能守恒。在机械能转化和守恒考题中，注意把物体的实际运动与生活实际，把所学知识与生活相结合。中考考题中，有关机械能问题形式基本上固定，常见于选择题、填空题，有关机械能问题也是与动能和势能结合在一起进行考查，并且考查机械能之间的转化问题更为普遍。填空题、选择题均属于基础题型，试题难度以中等偏下为主，只要能很好地掌握机械能转化规律，一般情况下都可以很好地解答；难度较高主要集中在机械能守恒上，一般情况下试题会告诉考生物体的机械能是否守恒，只要机械能守恒动能与势能的总和就保持不变。典例六：（2019·绵阳）2019年1月3日，嫦娥四号实现了人类探测器首次成功在月球背面软着陆。嫦娥四号探测器在距离月球表面100米高处悬停，对月球表面识别，并自主避障，选定相对平坦的区域后，开始缓慢地竖直下降，最后成功软着陆。从距离月球表面100米到软着陆在月球表面的过程中，嫦娥四号探测器的重力势能________，机械能________。（选填“增加”或“不变”或“减少”）【解析】从重力势能和动能大小的影响因素进行判断，又因为机械能等于动能和势能的总和，然后判断机械能的变化。【解答】嫦娥四号从距离月球表面100米到软着陆在月球表面的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减少；该过程中其速度减小，动能减少；探测器没有发生弹性形变，不具有弹性势能，则机械能等于重力势能与动能的总和，所以其机械能减少。故答案为：减少；减少。5.考点分类：本单元考点分类见下表考点分类考点内容考点分析与常见题型常考热点功的计算填空题较多，有时也存在于压轴计算题中，主要考查对功的计算与理解功率的计算填空题较多，有时也存在于压轴计算题中，主要考查对功率的计算与理解动能与势能大小判断、是否具有动能或势能填空题、选择题较多，主要考查动能或势能的基本概念以及影响它们大小的因素动能与势能的转化填空题、选择题较多，主要考查动能或势能如何转化机械能守恒及应用主要是选择题、填空题，利用机械能守恒解决问题一般考点判断是否做功选择题或填空题较多，并与其他知识点结合功率大小分析选择题或填空题较多，并与其他知识点结合动能和势能的实验探究主要是填空题，结合物理方法探究影响它们大小的因素冷门考点涉及功的简答题利用所学功的知识解释现象，出现概率较低功率概念的理解利用所学知识解释现象，出现概率较低弹性势能选择题或填空题，考查影响弹性势能的因素或物体是否具有弹性势能以近三年各地中考真题为选材，对本章常考热点进行示例详解示例一：判断是否做功：（2017•黄冈）滑板车是深受小朋友们喜爱的玩具，使用时一只脚站在滑板上，另一只脚蹬地，滑板车就能载着人前进。蹬地时人对车（选填“做功”或“不做功”）；蹬地的脚离地后，人和车由于一起继续向前滑行，滑行时以人为参照物，滑板车是（选填“运动”或“静止”）的。【解析】滑板车使用时一只脚站在滑板上，另一只脚蹬地，滑板车就能载着人前进，有力有距离，所以蹬地时人对车做功；蹬地的脚离地后，人和车由于具有惯性，仍要保持原来的运动状态，所以会一起继续向前滑行；滑行时以人为参照物，滑板车与人之间的位置没有变化，所以是滑板车是静止的。【答案】做功、惯性、静止。【考查角度】力是否做功的判断、参照物及其选择、惯性。示例二：功的计算：（2019·邵阳）一物体在水平拉力F的作用下，沿力的方向以0.2m/s的速度匀速运动了4s，拉力F大小为5N，4s内拉力F做的功为（）。A．1JB．3JC．2JD．4J【解析】已知物体沿力的方向以0.2m/s的速度匀速运动了4s，可求得物体移动的距离，已知拉力F大小为5N，利用W＝Fs可求得4s内拉力F做的功。【解答】由v可得，物体移动的距离s＝vt＝0.2m/s×4s＝0.8m，拉力F做的功W＝Fs＝5N×0.8m＝4J。故选D。示例三：功率的计算：（2019·邵阳）参加今年邵阳市初中毕业学业考试的王小鹏同学听到考试预备铃响了，考室还在四楼呀!一口气从一楼跑到四楼考室，所用时间为30秒。他上楼过程克服自身重力做功的功率最接近（）。A．1.5WB．15WC．150WD．1500W【解析】估测一下自身的体重和三层楼的高度，结合所用时间为30秒，利用功率的公式P可计算。【解答】王小鹏同学的体重约为500N，一层楼高约为3m，从一楼跑到四楼上升了三层楼的高度约9m，所用时间为30s；则克服自己重力做功的功率约为：P150W。故选C。示例四：功率大小比较：◆典例一：（2017·广东）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=1:1B．W1:W2=2:3C．P1:P2=1:1D．P1:P【解析】由题意可知，妈妈的重力与小明的重力之比是：，他们所用时间之比为：；根据功的公式：（h是高度），得到：，；根据功率公式：，得到：，；下面解答此题：，；由此可见正确答案是D。【答案】D。【考点点评】功、功率及其计算。示例五：动能：（2017•龙东）（多选题）为了更好的推进习总书记提出的“一带一路”发展战略，我国计划发射十八颗通信卫星，为沿线国家提供服务。下列关于人造卫星说法中，正确的是（）。A．卫星运动到近地点时，动能最大，重力势能最小；B．卫星运动到远地点时，动能最大，重力势能最小；C．卫星由近地点向远地点运动，重力势能转化为动能；D．卫星由远地点向近地点运动，重力势能转化为动能【解析】卫星运动到近地点时，速度最大，距离最近，所以动能最大，重力势能最小，故A正确。卫星运动到远地点时，速度最小，距离最远，所以动能最小，重力势能最大，故B错误。卫星由近地点向远地点运动，速度越来越小，动能越来越小，同时距离地球越来越远，重力势能越来越大，动能转化为重力势能，故C错误。卫星由远地点向近地点运动，速度越来越大，动能越来越大，同时距离地球越来越近，重力势能越来越小，重力势能转化为动能，故D正确。【答案】A、D。【考点点评】动能和势能的大小变化、动能和势能的转化与守恒。示例六：重力势能：（2017•扬州）扬州城区的高层建筑越来越多，但高空抛物却存在巨大的安全隐患，因为高处的物体具有较大的（）。A．弹性势能B．重力势能C．体积D．阻力【解析】物体的重力势能与物体的高度有关，物体的质量越大、高度越高，重力势能越大，所以高处的物体具有较大重力势能，故B正确为答案。【答案】B。【考点点评】重力势能和动能的转化。示例七：弹性势能：（2017·深圳）关于功和能，下列描述正确的是（）。A．机械表上发条是增加了发条的弹性势能；B．深圳大亚湾核电站是把电能转化为核能；C．汽车加油后，以原来的速度继续匀速行驶它的动能会降低；D．“飞流直下三千尺”中水的动能转化为重力势能【解析】①发生弹性形变的物体具有弹性势能，弹性形变越大弹性势能越大；②核电站是将核能转化为电能的设备；③影响动能的因素是质量和速度；④影响重力势能的因素是质量和所在高度，在一定条件下动能和势能可以相互转化。A：上紧的机械表发条具有弹性势能，并且发条形变越大具有的弹性势能越大；故A正确。B：在核电站中，核燃料发生裂变，释放出核能，把核能再转化为电能；故B错误。C：汽车加油后相对于原来质量增加，虽然仍按原速度行驶，但动能相对于原来是增加的；故C错误。D：“流直下三千尺”中，高处的水具有大量重力势能，下落过程中重力势能转化为动能；故D错误。【答案】A。【考点点评】动能和势能的概念、动能和势能的转化与守恒、核能。示例八：动能、势能实验探究：（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】桌腿进入沙子的深度；①④⑤；质量相同的物体，高度越大，重力势能越大。【解析】（1）桌腿进入沙堆的深浅，体现了物体对其做功的多少。桌腿进入沙堆越深反映了小球具有的重力势能越大。这用到了转换法。（2）利用控制变量法，要验证重力势能的大小与质量有关，需控制质量其他的因素相同，只有质量不同，从图中找出符合条件的实验即可。（3）利用控制变量法，比较图中相同因素和不同因素，总结出研究的对象。在设计实验和写结论时常用控制变量法来分析。在研究物理量的变化时常用转换法来分析。解：（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。故答案为：（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。示例九：机械能转化：（2017•眉山）如图所示，人造卫星沿椭圆形轨道绕地球运行，下列说法正确的是（）。A．卫星在近地点时，动能最大，机械能最大；B．卫星在远地点时，势能最大，机械能最大；C．卫星从近地点向远地点运行时，动能逐渐减小，势能逐渐增大，机械能不变；D．卫星从远地点向近地点运行时，动能逐渐减小，势能逐渐增大，机械能不变【解析】卫星在近地点时，速度最大，动能最大，距离地球最近，势能最小，卫星在绕地球运动过程中，没有受到任何阻力作用，机械能守恒；故A错误。卫星在远地点时，速度最小，动能最小，距离地球最远，势能最大，卫星在绕地球运动过程中，没有受到任何阻力作用，机械能守恒；故B错误。卫星从近地点向远地点运行时，速度越来越小，动能逐渐减小，距离地球越来越远，势能逐渐增大，卫星在绕地球运动过程中，没有受到任何阻力作用，机械能守恒；故C正确。卫星从远地点向近地点运行时，速度越来越大，动能逐渐增大，距离地球越来越近，势能逐渐减小，卫星在绕地球运动过程中，没有受到任何阻力作用，机械能守恒；故D错误。【答案】C。【考点点评】动能和势能的大小变化。示例十：机械能守恒：（2017•广州）电梯匀速上升过程中，电梯的（）。A.动能保持不变B.机械能保持不变C.重力势能保持不变D.动能转化为重力势能【解析】动能与质量和速度有关，质量越大，速度越大，动能越大；重力势能与质量和高度有关，质量厚度越大，重力势能越大。因为电梯匀速，因此动能不变；又因为上升，所以重力势能增大，机械能是重力势能和动能之和。因此机械能增大。【答案】A。【考点点评】动能重力势能的影响因素、机械能。以近三年各地中考试题和模拟题为选材，以常考热点为突破点进行提升训练一、选择题1．(2017•岳阳)如图，小明沿水平地面推箱子，但箱子没有移动，此过程（）。A．小明对箱子没有做功；B．重力对箱子做了功；C．小明对箱子的推力大于地面对箱子的阻力；D.箱子所受的重力与箱子对地面的压力是一对平衡力【解析】做功包括两个必要的条件：一是有力作用在物体上，二是物体在力的方向通过了一段距离；小明对箱子用了力且箱子在力的方向上移动了距离，所以小明做了功，故A正确。箱子在重力的方向上没有移动距离，所以重力不做功，故B错。箱子处于静止状态，在水平方向上受力平衡，所以小明对箱子的推力等于地面对箱子的阻力，故C错。重力和压力和方向是相同的，它们不是平衡力，故D错；应选A。【答案】A。【考查角度】做功的判断。2.（2017·长春）一位同学正在进行投掷实心球的训练，以下情境中，他对球做功的是（）。A.手拿球静止；B.手托球水平匀速直线运动C.将球举起；D.抛出后的球在空中继续运动【解析】A、手拿球静止，有力，但球没有在力的方向上移动距离，故没有做功，故A错误。B、手托球水平匀速直线运动，有力，但球没有在力的方向上移动距离，故没有做功，故B错误。C、将球举起，有力作用在球上，球在力的方向上通过了一定的距离，故有力做功，故C正确。D、球飞出去，球由于惯性向前运动，有距离，但没有对球施加力，没有对球做功，故D错误。故选C。【考查角度】做功的判断。3.（2017•德阳）一定质量的物体在水平拉力的作用下沿水平面运动，物体运动的路程St时间图象如图所示，根据图象，下列判断正确的是（）。A．物体10s时的速度大于4s时的速度；B．06s拉力对物体所做的功大于612s拉力对物体所做的功；C．06s拉力对物体做功的功率小于612s拉力对物体做功的功率；D．06s物体所受的拉力大于612s物体所受的拉力【解析】从图象上看，0～6s和6s～12s物体以不同的速度做匀速直线运动，而0～6s过程中通过的路程是3m，6～12s的过程中通过路程为1m，因为相同时间内通过的路程越多，速度越大，因此0～6s过程中的速度大于6～12s的过程中的速度，即4s时的速度大于10s时的速度，故A错误。从图中可以看出，0～6s过程中通过的距离为3m；6～12s的过程中通过的距离为1m；而拉力相同，由W=FS可知，0至6s内钢索拉力做的功大于6s至12s内钢索拉力做的功；故B正确。由于速度发生了改变，根据P=Fv可知，由0～6s过程中的速度大于6～12s的过程中的速度，06s拉力对物体做功的功率大于612s拉力对物体做功的功率，故C错误。因为物体做匀速直线运动，拉力等于阻力，0～6s物体所受的拉力等于612s物体所受的拉力，故D错误。【答案】B。【考点点评】考点：功、功率的计算。4.（2017·益阳）跳伞是一项极具挑战的运动，现在越来越受到人们的喜爱．在某次跳伞训练过程中，一体重为500N的运动员从空中悬停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，经15s下落210m后，开始做匀速直线运动直至落地，整个过程用时30s，求在这个过程中：（1）运动员下落的平均速度；（2）重力做的功；（3）匀速下降时重力做功的功率。【解析】根据图象中的体现形状，分析物体的运动状态，再根据速度公式v=、功的公式W=Fs=Gh、功率公式P=Fv，代入数值可求速度、功和功率．解：（1）由题可知，运动员在0﹣15s下落的路程为s前=210m，由图象可知，15s后运动员以6m/s的速度做匀速直线运动，则运动员在15﹣30s通过的路程为：s后=vt后=6m/s×15s=90m；运动员通过的总路程为：s=s前+s后=210m+90m=300m，总时间为t=30s，则整个过程中运动员下落的平均速度：v′===10m/s。（2）运动员下落的高度为：h=s=300m；重力做的功：W=Gh=500N×300m=1.5×105J。（3）匀速下降时，重力做功的功率：P=Fv=Gv=500N×6m/s=3×103W。答：（1）运动员下落的平均速度为10m/s；（2）重力做的功为1.5×105J；（3）匀速下降时重力做功的功率为3×103W。【考点点评】功率的计算、速度公式及其应用、功的计算。5.（2017•杭州）如图所示，木块沿斜面从顶端匀速下滑的过程中，木块的（）。A．重力势能减小，动能增大；B．重力势能减小，机械能减小；C．动能不变，机械能不变；D．重力势能不变，机械能减小【解析】木块在匀速下滑的过程中，速度不变，动能不变；高度减小，重力势能减小；木块在下滑过程中，受到摩擦力的作用；木块要克服摩擦力做功，机械能减少。【答案】B。【考点点评】动能和势能的大小变化。6.（2017•绵阳）2017年4月20日19点41分在文昌航天发射场，长征七号重型运载火箭搭载天舟一号货运飞船发射升空。该型号火箭以液氧煤油为燃料，在火箭加速上升过程中（）。A.液氧煤油燃烧放出的热量全部转化为火箭和天舟一号的机械能；B.液氧煤油燃烧放出的热量全部转化为火箭和天舟一号的动能；C.天舟一号的动能和重力时能都增大；D.天舟一号的动能转化为重力势能【解析】飞船发射升空后，高度在增加，速度也在增加，且与空气之间有摩擦力产生，所以燃料燃烧放出热量转化为火箭和天舟一号的机械能以及火箭和天舟一号克服阻力所做的功，故A、B均错误。天舟一号速度增加，动能增大，高度增加，重力势能增大，故C正确。天舟一号的动能和势能没有转化，二者的增加均来自燃料的燃烧内能的转化，故D是错误的。【答案】C。【考点点评】能量转化、机械能。二、填空题7.（2017•绍兴）如图为四旋翼无人机，质量为1.2千克，下方悬挂着一个质量为0.1千克的摄像机。在10秒内无人机从地面竖直上升了20米，然后边摄像边斜向上飞行了30秒，仪表盘上显示离地高度为36米。无人机前10秒对摄像机做功焦，整个过程中，无人机对摄像机做功的功率为瓦。【解析】（1）前10秒对摄像机做功W=Gh=mgh=0.1kg×10N/kg×20m=20J。整个过程无人机对摄像机做功，功率：。【答案】（1）20；（2）0.9W。【考点点评】功与功率的计算及其应用。8.（2017•嘉兴）如图为某款擦窗机器人，它凭借其底部的真空泵在机身和玻璃之间形成低气压，牢牢地吸附在竖直玻璃上。请回答：（1）当它静止在竖直玻璃上时，受到的摩擦力方向是。（2）擦窗机器人的擦试速度是4分钟/米2，要擦完总面积为3米2的窗玻璃需要分钟。（3）工作时擦窗机器人对玻璃的压力为28牛，内外气压差达到800帕，求擦窗机器人与玻璃的接触面积至少为多少平方米？（4）擦窗机器人的总质量为1.2千克，工作时的实际功率为80瓦，它在竖直向上擦窗过程中有0.25%的电能用于克服重力做功；若窗户足够高，持续竖直向上擦窗20分钟，擦窗机器人可上升的最大高度为多少米？（取g=10牛/千克）【解析】（1）物体静止时处于平衡状态，受到的力为平衡力；（2）根据题意求出时间；（3）根据公式求出面积的大小；（4）根据W=Pt求出消耗的电能，从而求出克服重力所做的功，根据W=Gh求出高度。解答：（1）擦窗机器人在竖直玻璃板上静止时，处于平衡状态，竖直方向受到的重力和摩擦力是一对平衡力，故摩擦力的方向是竖直向上的。（2）擦窗机器人的擦试速度是4分钟/米2，要擦完总面积为3米2的窗玻璃需要的时间为：t=4分钟/米2×3米2=12分钟。（3）由得，擦窗机器人与玻璃的接触面积为：；（4）机器人消耗的电能为：W电=P电t=80W×1200s=96000J；克服重力所做的功：W´=W电η=96000J×0.25%=240J；机器人的重力为：G=mg=1.2kg×10N/kg=12N；由W=Gh得上升的高度为：。【答案】（1）竖直向上；（2）12；（3）擦窗机器人与玻璃的接触面积至少为0.035m2；（4）擦窗机器人可上升的最大高度为20m。【考查角度】压强的大小及其计算、功的计算公式的应用。9.（2019·遂宁）如图是老师设计的探究机械能转化的实验装置，将一弹簧下端固定于带槽的斜面底端，弹簧上端处于斜面A点处；将一小球从斜面顶端释放，小球经过斜面A点后压缩弹簧，在斜面C点停止；然后在弹力的作用下小球再向上运动到斜面的D点，接看再向下运动；如此往复几次后小球在斜面的B点静止，那么小球第一次下降经过斜面的______（选填“A““B““C”“D”“O”）点时动能最大；小球上升时不能再回到O点的原因主要是小球克服摩擦做功，将部分机械能转化成了______。【答案】B；内能。【解析】（1）分析小球在O到A、A到B、B到C过程中受力情况，判断出合力与运动方向的关系，从而得出物体速度最大的位置，即为小球动能最大的点；（2）做功可以改变物体的内能，其实质是能量的转化。本题考查了动能的大小比较和能量的转化，分析小球受力情况得出运动情况从而得出速度关系是关键。解：（1）从O到A的过程中，小球沿斜面向下重力的分力大于沿斜面向上的摩擦力，合力沿斜面向下，小球做匀加速直线运动；由题意可知，小球最后在斜面的B点静止，小球在该点受到的合力为零，则从A到B的过程中，小球沿斜面向下重力的分力大于沿斜面向上的摩擦力与弹力之和，合力沿斜面向下，小球做变加速直线运动；从B到C的过程中，小球沿斜面向下重力的分力小于沿斜面向上的摩擦力与弹力之和，合力沿斜面向上，小球做变减速直线运动，直至在C点瞬时静止，综上可知，小球第一次下降经过斜面的B点时速度最大，动能最大；（2）小球上升时不能再回到O点的原因主要是小球克服摩擦做功，将部分机械能转化成内能。故答案为：B；内能。10.（2019·湖州）打网球已成为我国青少年喜欢的体育运动项目，如图甲为快速飞行的网球遇到迎面而来的球拍时的三个瞬间，图乙为用频闪相机拍摄的网球离开球拍后在空中飞行过程的照片。（1）网球遇到球拍时，球和球拍都变形了，这说明______（写两点）。（2）球遇到球拍后的某一瞬间，网球的速度刚好变为零，则该瞬间网球所受的力是否平衡？______（3）网球表面比较粗糙，在空中飞行时所受空气阻力不可忽略。图乙中，网球从A点经过最高点B飞行到C点的过程中，下列说法正确的是______（选填序号）。①在A、B、C三点，网球在A点机械能最大②位于最高点B时，网球的动能为零③在该飞行过程中，网球的势能先增大后减小【答案】力使物体发生形变；力的作用是相互的；否；①③。【解析】（1）球撞到球拍上，球拍发生了形变；同时球的运动方向也发生了变化，说明球也受到了球拍的力；（2）当物体受力平衡时运动状态不发生改变；物体速度某个瞬间为零并能说明物体就受力平衡，小球速度为零下一瞬间将反向运动，说明小球不是出于平衡状态。（3）①网球运动过程一直要克服空气阻力做功，所以机械能会变小；位于最高点时；②网球竖直方向速度为零，但是水平方向仍然有速度所以其动能不为零；③网球飞行过程中高度先增大再减少，所以小球的重力势能先增大再减小，而过小球离开球拍后它的弹性势能是不变的，所以势能先增大后减小。该题考查学生对机械能守恒的理解以及力的相关知识，并且要求学生对“平衡状态”有较深的理解。解：（1）球撞到球拍上，球拍发生了形变；说明：力能改变物体的运动状态；同时球的运动方向也发生了变化，说明球也受到了球拍的力；说明：力的作用是相互的；（2）物体受力平衡时运动状态不发生改变；物体速度某个瞬间为零并能说明物体就受力平衡，小球速度为零下一瞬间将反向运动，说明小球不是出于平衡状态。所以该瞬间小球受力不平衡。（3）网球飞行过程中高度先增大再减少，所以小球的重力势能先增大再减小，而过小球离开球拍后它的弹性势能是不变的，所以势能先增大后减小。故答案是：（1）力使物体发生形变，力的作用是相互的；（2）否；（3）①③。11.（2017•苏州）小华和妈妈去超市购物，她们将17kg物品放在小推车中推行，小推车在某段时间内速度v随时间t化的关系图像如图所示；已知小推车重130N，所受阻力是总重的0.15倍。（g取10N/kg）（1）在0～l0s内，水平推力（大于／小于／等于）阻力，阻力大小为N。（2）10～20s内水平推力做了多少功？（3）10～20s内水平推力的功率多大？【解析】（1）由图像可知，在010s时间内小车加速运动，所以水平推力大于阻力；阻力大小是。（2）10s20s内，小车匀速运动，则,小车速度是0.8m/s，所以小车运动距离为：，水平推力所做的功为：（3）10s20s内，水平推力的功率：。【答案】（1）大于、45；（2）360J；（3）36W。【考点点评】力和运动的关系、功与功率的计算。三、计算题12.（2019·海南）如图所示是正在航拍的无人机。起飞前，放在地面上要确保四脚着地；启动后，利用遥控器可控制它运动和工作。无人机的参数如下表，求：（g取10N/kg）（1）无人机从地面飞到离地20m高处，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？（3）无人机停放在水平地面上时对地面的压强是多少？（4）无人机的突出问题是飞行时间短，请提出一个解决问题的合理建议。【解析】（1）由得至少要用的时间为：（2）重力做功为：（3）无人机对地面的压强为：（4）无人机飞行过程需要消耗电能来克服重力做功，所以为了减少电能的消耗，延长飞行时间，可以减小无人机的质量。或者增加电池储存的电能也可以延长飞行时间。13.（2019·湘潭）为解决某偏远山区的用电困难，利用当地水力资源丰富的特点，扶贫工作队筹措资金为当地建设了一座小型水力发电站，让水坝的水下泄时冲动水轮发电机发电，供当地居民生活所需。若水从10m高处下泄，每小时下泄量为7.2×106（1）每小时水的重力做的功W为多少？（2）若水的重力做的功有80%转化为电能，发电机的发电功率P是多少？【解析】（1）已知每小时下泄量为7.2×106kg，可求得水的重力，下泄高度为10m，利用W=Gh可求得每小时水的重力做的功；（2）根据可求得电能，利用P=可求得发电机的发电功率。【解答】（1）每小时下泄量为7.2×106kg，则这些水的重力：G=mg=7.2×106kg×10N/kg=7.2每小时水的重力做的功：W=Gh=7.2×107N×10m=7.2×108J；（2）由可得，产生的电能：W电=80%×W=80%×7.2×108J=5.76×108J，则发电机的发电功率：答：（1）每小时水的重力做的功W为7.2×108J；（2）若水的重力做的功有80%转化为电能，发电机的发电功率P是1.6×105W。14.（2019·潍坊）一辆质量为1.5×103kg的汽车陷入一泥泞路段，司机师傅利用滑轮组和周围条件，组装成了如图所示的拖车装置。已知汽车通过泥泞路段需移动在将车匀速拖离泥泞路段过程