必考点05 功和机械能（原卷版）

必考点05功和机械能题型一功例题1．下列几种情况中，人对物体做了功的是（）A．人推车没有推动 B．将重物从地面提起C．足球因惯性在空中飞行D．提着滑板水平匀速前进例题2．小刚用200N的力将重为40N的铅球掷出9m远，铅球在空中飞行的过程中，小刚对铅球做的功为（）A．0J B．360J C．1800J D．2160J例题3．将物理书从地上捡起到课桌，大约对课本做功（

）A． B． C． D．例题4．下列有关力做功的说法中正确的是（）A．跳伞员在空中下落过程中，跳伞员受到的重力做了功B．足球被脚踢出后，在地面上滚动的过程中，脚对足球的踢力做了功C．汽车沿水平公路行驶过程中，汽车受到的重力做了功D．运动员举着杠铃在空中停留三秒的过程中，运动员对杠铃的支持力做了功【解题技巧提炼】功（1）概念：功是作用于物体的力和物体在力的方向上移动的距离的乘积。（2）单位：焦耳，简称焦，符号是J。（3）公式：功＝力×距离，即W＝FS。

（4）力没有做功的三种情况

①物体受到力的作用，但没有移动距离，这个力对物体没有做功。例如人用力推一个笨重的物体而没有推动。一个人举着一个物体不动，力都没有对物体做功。

②物体不受外力，由于惯性做匀速直线运动。物体虽然通过了一段距离，但物体没有受到力的作用，这种情况也没有做功。

③物体通过的距离跟它受到的力的方向垂直，这种情况中虽然有力的作用，物体也通过了一段距离，但这个距离不是在力的方向上的距离，这个力也没有做功。例如人在水平面上推车前进，重力的方向竖直向下，车虽然通过了距离，但在重力方向上没有通过距离，因而重力没对车做功。题型二功率例题1．使用机械做功时，下面说法中正确的是（）A．功率小的机器一定比功率大的机器做功慢B．功率小的机器可能比功率大的机器做功快C．功率大的机器一定比功率小的机器做功多D．功率大的机器一定比功率小的机器做功少例题2．爷爷与小丽进行爬楼梯比赛，他们都从1楼上到6楼。爷爷的体重是小丽体重的2倍，爷爷所用的时间是小丽所用时间的4倍，若爷爷做功为W1、功率为P1，小丽做功为W2、功率为P2，则下列判断正确的是（）A．W1：W2=1：1 B．W1：W2=4：1C．P1：P2=1：2 D．P1：P2=2：1例题3．如图是利用闪光照相机拍摄纸锥竖直下落时的照片，照相机每隔0.2s曝光一次。关于纸锥在竖直下落过程中重力做功功率随时间变化的图象是下图中的（）A．B．C．D．【解题技巧提炼】功率

（1）概念：功率是用来描述物体做功快慢的物理量。

（2）单位：瓦特，简称瓦，符号是W。

（3）公式

P＝W/t

P=FV

机器的功率是指机器对外做功时输出的功率，每台机器都有各自最大限度的输出功率，对于需确定功率的机器，由P＝Fv，可知牵引力跟速度成反比。题型三机械能及其转化例题1.2021年9月17日，“神舟十二号”载人飞船成功返航，首次在东风着陆场着陆，当飞船减速着陆时，航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波的（）A．动能增加，重力势能减少 B．动能减少，重力势能不变C．动能减少，重力势能减少 D．动能不变，重力势能减少例题2．高铁作为一种安全可靠、快捷舒适、运载量大、低碳环保的运输方式，已经成为世界交通业发展的重要趋势。下列关于高铁的说法正确的是（

）A．高铁加速运行时惯性增大，机械能不变B．高铁进人站台前提前减速，惯性减小，动能减小C．高铁站台设有安全线，依据是流体流速大的地方压强小D．高铁到站人下车后，由于列车所处高度不变，故重力势能不发生变化例题3．第24届冬季奥林匹克运动会在北京和张家口成功举办，这是我国历史上第一次举办冬季奥运会。图所示为冬奥会的一些运动项目，关于这些项目中的情景，下列说法中正确的是（）A．冰壶在水平冰面滑动的过程中，所受重力做了功B．钢架雪车运动员在推动雪车助跑的过程中，运动员对雪车做了功C．自由式滑雪大跳台运动员在空中上升的过程中，重力势能减少D．单板滑雪运动员从高处加速下落的过程中，动能转化为重力势能例题4．如图所示是运动员掷铅球的过程，其中C点为铅球上升的最高点，D点为落地前一瞬间，不计空气阻力，下列说法错误的是（）A．整个过程，运动员对铅球不做功B．铅球从B到C的过程中，机械能不变C．铅球从C到D的过程中，重力势能转化为动能D．铅球在D处的动能比在B处的动能大【解题技巧提炼】1、能能的定义：能对外做功的物体具有能量。

2、机械能

（1）动能

动能是物体由于运动而具有的能。动能的大小与物体的质量及物体运动的速度有关。质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。

（2）势能

①重力势能

物体由于被举高而具有的能叫做重力势能。势能的大小与物体的质量及物体所处的高度有关。质量相同的物体，所处的高度越高，它的重力势能越大；所处高度相同的物体，质量越大，它的重力势能也越大。

②弹性势能

物体由于弹性形变而具有的能叫做弹性势能。弹性势能的大小跟物体的材料以及弹性形变的大小有关，弹性形变越大，物体的弹性势能就越大。

(3)在一定条件下，动能可以转化为势能，势能也可以转化为动能。单摆、滚摆的运动充分表明动能和势能可以相互转化。

机械能＝动能＋势能。

(4)机械能守恒定律

物体具有的势能和动能是可以互相转化的，如果没有摩擦等阻力，那么在势能和动能的相互转化中，机械能的总量保持不变。

机械能守恒定律反映了物体的动能和势能之间可以相互转化，在不存在阻力的条件下，物体动能和势能在相互转化过程中，能的总量保持不变。即动能的减少量恰好等于势能的增加量；反之，势能的减少量恰好等于动能的增加量。题型一功1.如图所示，明明同学用20牛的水平推力推动重为200牛的超市购物车，购物车在20秒内沿水平方向前进了10米，松手后购物车继续滑行1米，在整个过程中推力做功为______焦，重力做功为_____焦。2．质量为50kg的同学在做仰卧起坐运动，若该同学上半身的质量约为全身质量的60%，她在一段时间内做了30个仰卧起坐，每次上半身重心上升的距离均为0.3m，则她在这段时间克服重力做的功约为_____J（g＝10N/kg）。题型二功率1.一位学生背着书包从底楼匀速登上五楼，书包和人总重为600牛，则该同学做功_______焦（每层楼高为3米），如果耗时20秒，功率为_______瓦；登上五楼后，他步行30米到达教室，此时重力做功_______焦。2．利用如图所示的斜面，小李用300N的力沿斜面向上把重为500N的货物沿斜面由底部匀速推到顶端，耗时20s，在这过程中克服货物重力做的功是______J；推力做的功是______J；推力做功的功率为______W。3．一个物体由A点自由下落，相继经过B、C两点，已知AB=BC。如图所示，物体在AB段耗时T1，在BC段耗时T2；物体在AB段重力做功W1，做功功率P1；在BC段重力做功W2，做功功率P2。则T1______T2，W1______W2，P1______P2（三空均选填“”、“”或“”）。题型三机械能及其转化1．如图所示，重5N的物体放在水平地面上，受到弹簧测力计水平向右拉力F的作用，当F=1N时，物体没动，拉力_______（填“做了功”或“没有做功”）；当F=3N时，可以拉着物体做匀速运动，当F=6N时，可以拉着物体做加速运动，此时物体的动能逐渐_______，物体受到的摩擦力为_______N。2．如图所示，单摆小球从A点释放经过最低点B然后到达C点忽略空气阻力。若小球到达最高点C点时，所受的外力突然全部消失，则小球将______选填“保持静止”、“继续做曲线运动”、“做匀速直线运动”，整个过程中小球的______保持不变。（选填“动能”、“势能”、“机械能”）一、单选题1．在如图所示的四幅图中，人对物体做了功的是（）A．踢出去的足球向前运动一段距离 B．学生背着书包在水平路面上行走C．女孩把一箱书从地面上搬起来 D．司机推汽车但未推动2．攀岩运动以其独有的登临高处的征服感吸引了众多爱好者．要测量两名运动员在攀岩时克服重力做功的功率大小，不需要测量的物理量是A．运动员的质量

B．攀岩的高度

C．攀岩所用的时间

D．运动员的身高3．如图所示的各个过程中，物体的动能不变、重力势能增大的是A．热气球匀速升空 B．火箭点火发射升空C．雨滴自由下落 D．滚摆加速下降4．关于弹性势能的说法正确的是（

）A．橡皮泥的形变越大，它具有的弹性势能越大B．弹簧的弹性越大，它具有的弹性势能越大C．弹簧越长，它具有的弹性势能越大D．对于给定的弹簧来说，它的弹性形变越大，它具有的弹性势能越大5．在探究“物体重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，让不同质量的铁球从同一高度由静止释放，撞击沙坑，通过比较铁球撞击沙坑后留下的印痕深度进行探究，如图所示．下列说法正确的是A．实验过程中既用到了转换法，也用到了控制变量法B．铁球在下落的过程中动能一直在减小C．这样做的目的是研究物体弹性势能的大小与质量的关系D．这样做的目的是研究物体重力势能的大小与高度的关系6．如图所示，是小球在地面弹跳的情景．小球在A点的机械能为120J，当小球由A点运动到B点时，机械能变为100J，则小球由B点运动到C点时，其机械能可能为（）A．120J B．100J C．90J D．80J7．两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动，两次物体运动的路程（s）一时间（t）图象如图所示，根据图象，下列判断正确的是（）A．两次物体运动的速度：v1＜v2B．两次物体所受的拉力：F1＞F2C．0﹣6s两次拉力对物体所做的功：W1＞W2D．0﹣6s两次拉力对物体做功的功率：P1＜P28．如图所示是一种游戏，叫蹦极．游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上，另一端固定在高处，从高处跳下．图中a点是弹性绳自然下垂时的位置，c点是游戏者所到达的最低点．对于游戏者由跳台至最低点的过程中，下列说法正确的是（

）A．游戏者的动能一直在增加B．游戏者减少的重力势能全部转化为动能C．游戏者通过a点之后，绳子具有弹性势能D．游戏者到c点时，他的势能为零9．如图所示，是探究“动能的大小与什么因素有关？”实验的示意图．小球从a处滚下，在c处与小木块碰撞，并与小木块共同运动到d处停下．下面的一些判断正确的是（

）A．从a到b，小球的势能不变，动能增大B．从b到c，小球的势能增大，动能增大C．到达c处，小球的势能最小，动能最大D．到达d处，小球的动能为零，小木块的动能最大10．如图所示，将同一物体分别沿光滑的斜面以相同的速度从底部匀速拉到顶点，施加的力分别为F1、F2，拉力做的功为W1、W2，则下列判断中正确的是A．F1＜F2

W1=W2 B．F1＞F2

W1＞W2 C．F1＜F2

W1＜W2 D．F1＞F2

W1=W2二、填空题11．如图所示，挖土机和人同时挖土，挖土机和人相比，________

做功快，________

的功率大．12．如图为麦克斯韦滚摆，当它在最高处时，重力势能________，动能________；当它由上而下滚动时，重力势能________，动能________；当它到达最低处时，重力势能________，动能________；当它由下而上滚动时，重力势能________，动能________．13．小明用20N的水平推力推重150N的购物车，在水平路面上前进了15m，所用的时间是0.5min，在此过程中，小明做了_____J的功，小明做功的功率是_____W，购物车的重力所做的功是_____J。14．据科学研究，人的大脑在思考时相当于一个发动机。若某次考试一共考了60min，大脑共做功72000J，则大脑在这次考试中的功率为_______W；大脑做的这些功相当于把所受重力为_______N的物体提升了720m（不考虑空气阻力）；质量为50kg的人从一楼走到3楼，1层楼高3米，所用时间为10s，则人上楼的功率为_______（g＝10N/kg）。15．如图所示，将小球由A点沿光滑（不计摩擦力）斜面释放，则小球在___________点（选填“A”、“”或“”）位置的速度最大；小球在点的重力势能___________点的重力势能，小球在点的机械能___________点的机械能（后两空均选填“大于”、“等于”、“小于”）。16．如图中玩具猩猩手中的香蕉以相同大小的速度转动，如图所示，香蕉(看成点)从最高位置1转到最低位置2的过程中，其动能______，重力势能______，机械能_______．(均选填“增大”“不变”或“减小”)17．如图2020年7月23日，我国发射首个火星探测器“天问一号”，将一次性完成“绕、落、巡”三大任务，这在世界航天史上从未有过先例。探测器沿椭圆轨道绕火星运动时，不受空气阻力，只发生动能和势能的相互转化，由近火点向远火点运动时，探测器的动能___________，机械能___________（填“变大”、“变小”或“不变”）。18．甲、乙两个物体的动能Ek与速度v的关系如图所示．根据图象可知：(1)甲物体的质量________(选填“大于”“等于”或“小于”)乙物体的质量．(2)质量一定时，物体的动能随速度的增大而________．19．有如图所示的轨道AOB，轨道上A点的高度H大于B点的高度h，让小钢球从A点由静止开始自由滚下，沿轨道AOB到达B点后飞出轨道，图中a、b、c和d是四条可能的运动轨迹。分析中，我们假定没有空气阻力，轨道又是完全光滑的。只根据小球具有惯性，就可判断小球的运动轨迹不可能是______；根据小球离开B点后到达最高点时______（选填“仍有”或“没有”）动能，可判断小球的运动轨迹最可能是______。20．小华同学在复习时对所学的部分物理量进行了分类归纳。物理量：速度v=、功率P=、重力G=mg、机械功W=Fs小华的分类：重力G、速度v、功率P归为一类（1）请你判断：小华的分类______（选填“合理”或“不合理”）；（2）可以归为一类的物理量是______，归类的理由是______。21．如图甲所示，将一根弹簧和一个质量为1kg的金属球（球上有小孔）套在铁架台的金属杆AB上面。现将小球提到B端后松手，小球的高度随时间变化情况如图乙所示，弹簧原来的长度___________（选填“大于”、“小于”或“等于”）40cm，在0～t1过程中，小球的动能___________（选填“增大”、“减小”、“先增大后减小”或“不变”），此过程中小球动能的变化量___________（选填“大于”、“小于”或“等于”）重力势能变化量。三、作图题22．如图所示，天花板上挂一个单摆，放手后摆球沿弧abcd来回摆动，请标出小球势能最大的位置并涂黑。23．如图为某同学正在投铅球过程，请画出铅球离开手后在空中运行直到落地过程其动能随时间变化的关系图像。（设铅球刚离开手时动能为E0）四、实验题24．在“探究影响动能大小因素”的实验中，如图所示，让小球从同一光滑斜面上由静止滚下，小球撞击放在水平面上的木块，使木块滑动，虚线位置为木块滑动一段距离后静止的位置．（已知h1＜h2＜h3）（1）球从斜面上滚下的过程中，小球的_____能转化为小球的_____能．（2）本实验是通过_____比较小球动能的大小．（3）分析图中的三次实验可以得出的结论是：物体的_____一定时，_____越大，它的动能越大；通过实验结论可知，开车时要注意不能_____（“超载”或“超速”）．25．如图甲所示是小丽探究动能大小与速度关系时的实验情景：斜面上有两平行轨道，将两小球①、②从轨道上由静止释放，与放置在水平木板上的两个相同木块发生碰撞，两个木块的初始位置到斜面底端的距离相等．(1)为完成实验，应使两个质量________的小球从轨道上________高度由静止释放．(均选填“相同”或“不同”)(2)由图甲可知，碰撞木块前瞬间，小球________的动能较大，两木块通过A、B两点处所受的滑动摩擦力大小分别为fA、fB，则fA________fB．(3)如图乙所示的实验情景：将两个相同的小球从图中E、F处由静止释放，最终木块①从水平木板的右端滑出，小丽换用质量更大的木块③替换木块①后继续此次实验，将两小球仍从图中E、F处由静止释放，木块③未滑出木板．小丽的实验改进有一处遗漏，它是_____________________．26．如图所示，学习小组的同学在探究“物体重力势能的大小跟哪些因素有关”时，设计了如图所示实验：实验方案：三个相同的木桩插在沙坑里，露出沙坑的高度相同，如图甲所示，取三个铁块从空中由静止释放后撞击木桩，木桩陷入沙坑，如图乙所示．其中hA＝hB＞hC，mA＜mB＝mC．(1)我们可以通过观察__________________来判断重力势能的大小．以下实验中，与本实验这一步骤所用方法类似的是______(填正确选项前的字母)．A．探究蒸发快慢与表面积大小是否有关时，保持温度、空气流速不变B．学习色光的三原色时，与颜料的三原色做比较C．探究影响动能大小的因素时，以木块被撞的距离作为判断依据(2)如图乙所示，比较A、B两种情况，说明___________________________________；比较B、C两种情况，说明______________________________________________．27．在探究“弹簧弹性势能的大小跟哪些因素有关”时，小明提出了如下猜想：猜想一：弹簧弹性势能的大小与弹簧的形变程度有关；猜想二：弹簧弹性势能的大小与弹簧的材料有关．为此，小明选用材料不同的两根弹簧A和B(长度和粗细相同)、小球、木块和长刻度尺，设计了如图所示的实验装置进行探究．实验中，木块的起始位置相同，最后得出如下表所示的实验数据．实验次数使用的弹簧被压缩后弹簧的长度/cm木块移动的距离1弹簧A5s12弹簧A8s23弹簧B5s34弹簧B8s4(1)由于弹性势能的大小不便用仪器直接测量，本实验把弹性势能的大小转换为测量木块移动的距离，这种研究方法叫转换法．下列实验中也用到此方法的是________．A．探究音调和频率的关系B．探究影响压力作用效果的因素(2)请将探究猜想一的方案补充完整：将_______(选填“两根不同”或“同一根”)弹簧压缩_______(选填“相同”或“不同”)的长度，放手后，小球被弹出，测出小球推动木块移动的距离进行比较．(3)弹簧将小球弹开的过程中，弹簧的弹性势能转化为小球的________能．(4)为了探究猜想二，可选用实验次数2和实验次数_____的数据进行比较分析，若木块移动的距离___，说明弹簧弹性势能的大小与弹簧的材料有关．28．张明同学在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”时，提出了如下猜想：猜想一：与物体的质量有关；猜想二：与物体的运动速度有关。为了验证上述猜想，张明准备了如下器材：斜面、刻度尺、质量不同的钢球多组、木块和长木板；实验装置如图所示，让钢球从高度为h的斜槽上由静止开始滚下，运动的钢球碰到水平面上的木块后，能将木块撞出一段距离，实验数据如下表；请你完成下列内容：次数钢球的质量m/kg钢球下落的高度h/cm木块移动的距离s/cm10.110820.1251930.3203440.2101550.3102260.31530（1）实验时通过观察_______移动的距离来判断_______动能的大小；（均选填“钢球”或“木块”）（2）比较第_______、_______、_______3次实验数据，可以验证猜想一；（3）比较第_______、_______、_______3次实验数据，可以验证猜想二，并由此得出的结论是：_______；（4）若将实验用长木板更换为一表面光滑的滑道，则_______（选填“能”或“不能”）完成本次实验探究。29．如图是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验示意图。小明同学让同一钢球分别从斜面由静止开始滚下，撞击木块。（1）该实验是通过观察木块移动的距离