2020年中考物理重難點(diǎn)專練12 功、功率和機(jī)械能（專項(xiàng)三 力學(xué)）（含解析）

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1、專項(xiàng)三 力學(xué) 重難點(diǎn)12 功、功率和機(jī)械能 【知識(shí)梳理】 1.功（W）：物理學(xué)規(guī)定，若果物體受力且沿力的方向移動(dòng)一定的距離，就說力對(duì)物體做了功。做功包含的2個(gè)必要因素：作用在物體上的力；物體在這個(gè)力的方向上移動(dòng)的距離。 2.功的計(jì)算：功等于力與物體沿力的方向移動(dòng)距離的乘積。公式：W=Fs.（F–力，單位：N；s–在力的方向上移動(dòng)的距離，單位：m）。功的單位：焦耳（J）。1J=1N·m。 3.功率（P）：功與做功所用的時(shí)間之比。公式：P=（W–功，單位：J；t–時(shí)間，單位：s）。功率的國際單位：w。其它單位：1W=1J/s；1kW=1000W；1MW=106W. 4.功與功率的

2、比較 物理量 定義 符號(hào) 計(jì)算公式 國際單位 常用單位 反映的物理情景 聯(lián)系 功 力與物體沿力的方向移動(dòng)距離的乘積 W W=Fs J(焦耳) 1N.m=1J 1kJ=1000J 做功的多少 P=W/t 功率 功與做功所用的時(shí)間之比 P P=W/t W(瓦特) 1J/s=1w 1kW=1000w 1MW=106w 做功的快慢 5.機(jī)械能 （1）動(dòng)能：物體由于運(yùn)動(dòng)具有的能。影響因素：物體的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度。當(dāng)速度相同時(shí)，質(zhì)量越大，動(dòng)能越大；當(dāng)質(zhì)量相同時(shí)，速度越大，動(dòng)能越大。 （2）重力勢能：物體由于位置較高而具有的能。影響因素：物體的質(zhì)量和位

3、置高度。當(dāng)位置一樣時(shí)，質(zhì)量越大，重力勢能越大；當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，位置越高，重力勢能越大。 （3）彈性勢能：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能。彈性形變?cè)絽柡?，彈性勢能越大? （4）能的相互轉(zhuǎn)化：各種形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化。 【解題思路】 1.判斷物體是否做功：根據(jù)做功的兩個(gè)必要因素去判斷。三種情形不做功：有力無沿力方向移動(dòng)的距離；有距離，無力；力與距離的方向垂直。 2.功的計(jì)算：注意各物理量統(tǒng)一成國際單位。注意力與相應(yīng)的距離的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 3.功、功率的概念的比較：牢記功是指做功的多少，與做功的快慢無關(guān)；功率是指做功的快慢，與多少無關(guān)。 4.功和功率單位的區(qū)分：單位與公式相配套。將單位

4、中的各量對(duì)應(yīng)到物理量中，看是否能夠計(jì)算出這個(gè)物理量。如單位N·m，N對(duì)應(yīng)力F，m對(duì)應(yīng)距離S，F(xiàn)s=W,能夠計(jì)算功，是功的單位。 5.影響動(dòng)能、重力勢能的因素的區(qū)分：二者都與質(zhì)量有關(guān)，動(dòng)能還與速度有關(guān)，重力勢能與位置有關(guān)。注意：速度、位置都具有相對(duì)性，注意參照物。 6.探究影響“動(dòng)能大小”的實(shí)驗(yàn)：（1）改變物體開始下落時(shí)的高度，是為了到達(dá)平面時(shí)的速度不同。（2）使用了“轉(zhuǎn)換法”，將物體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換位物體在水平面上移動(dòng)的距離，移動(dòng)的距離越遠(yuǎn)，動(dòng)能越大。 【真題再現(xiàn)】 1.（2019湖南邵陽）參加今年邵陽市初中畢業(yè)學(xué)業(yè)考試的王小鵬同學(xué)聽到考試預(yù)備鈴響了，考室還在四樓呀!一口氣從一樓跑到四樓考室

5、，所用時(shí)間為30秒。他上樓過程克服自身重力做功的功率最接近（　?。? A．1.5W B．15W C．150W D．1500W 【答案】C 【簡析】一般估測時(shí)，中學(xué)生體重約為500N，一層樓高約為3m，從一樓跑到四樓上升了三層樓的高度約9m，所用時(shí)間為30s。W=Fs=500N×9m=4500J.P=W/t=4500J/30s=150W. 2.（2019湖南邵陽）一物體在水平拉力F的作用下，沿力的方向以0.2m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)了4s，拉力F大小為5N，4s內(nèi)拉力F做的功為（　　） A．1J B．3J C．2J D．4J 【答案】D 【簡析】物體移動(dòng)的距離s＝vt＝0.2m/s×4s

6、＝0.8m，拉力F做的功W＝Fs＝5N×0.8m＝4J。 3.（2019山西）2019年1月，全國第二屆青年運(yùn)動(dòng)會(huì)滑雪比賽在我省大同進(jìn)行。下圖是賽場上滑雪運(yùn)動(dòng)員正在加速下滑時(shí)的情景，此過程中運(yùn)動(dòng)員（ ） A．重力勢能增加 B．動(dòng)能保持不變 C．相對(duì)地面是運(yùn)動(dòng)的 D．運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保持不變 【答案】C 【簡析】滑雪運(yùn)動(dòng)員正在加速下滑,說明位置越來越低，在質(zhì)量不變時(shí)，位置越低，重力勢能越小，A錯(cuò)。因?yàn)樗俣仍絹碓娇欤?，在質(zhì)量不變時(shí)，動(dòng)能越來越大，B錯(cuò)。相對(duì)地面有位置的改變，所以是運(yùn)動(dòng)的，C錯(cuò)。運(yùn)動(dòng)員正在加速下滑，未處于靜止或者勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所以運(yùn)動(dòng)狀態(tài)在改變，D錯(cuò)

7、。 4.（2019山東煙臺(tái)）如圖所示，小球沿軌道由靜止A處經(jīng)B、C運(yùn)動(dòng)到D處的過程中，忽略空氣阻力和摩擦力，則（ ） A.小球在A處的動(dòng)能等于在D處的動(dòng)能 B.小球在A處的動(dòng)能大于在D處的動(dòng)能 C.小球在B處的機(jī)械能小于在處的機(jī)械能 D.小球在B處的機(jī)械能等于在C處的機(jī)械能 【答案】D 【簡析】忽略空氣阻力和摩擦力時(shí)，D點(diǎn)位置比A低，在A點(diǎn)時(shí)速度為0，動(dòng)能為0，在D點(diǎn)不為0，所以A、D兩點(diǎn)的動(dòng)能不相等，A、B錯(cuò)。由于忽略空氣阻力和摩擦力，所以機(jī)械能保持不變，在各點(diǎn)處相等，所以C錯(cuò)，D正確。 5.（2019山東聊城）如圖是探究“物體的動(dòng)能跟哪些因素有關(guān)”

8、的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中，讓同一銅球從斜面的不同高度由靜止釋放，撞擊同一木塊，下列說法正確的是（　?。? A．該實(shí)驗(yàn)探究的是物體動(dòng)能大小與高度的關(guān)系 B．該實(shí)驗(yàn)探究的是物體動(dòng)能大小與質(zhì)量的關(guān)系 C．該實(shí)驗(yàn)中，物體的動(dòng)能是指木塊B的動(dòng)能 D． 該實(shí)驗(yàn)結(jié)論可以解釋為什么對(duì)機(jī)動(dòng)車限速 【答案】D 【簡析】從不同高度處由靜止釋放落下時(shí)的速度不同，但是同一小球，所以，探究的是動(dòng)能與速度的關(guān)系，A、B錯(cuò)。實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是銅球，所以物體的動(dòng)能是銅球的動(dòng)能， C錯(cuò)。 本實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：質(zhì)量一定時(shí)，速度越大，動(dòng)能越大；因?yàn)橘|(zhì)量一定時(shí)，速度越大，動(dòng)能越大，所以當(dāng)質(zhì)量相同時(shí)，車輛速度越大動(dòng)能越大，使剎車

9、困難，容易引發(fā)交通事故，交通部門要對(duì)機(jī)動(dòng)車輛進(jìn)行限速，D正確。 6.（2019湖北宜昌）如圖所示，過山車是一項(xiàng)驚險(xiǎn)刺激的游戲項(xiàng)目，下列關(guān)于過山車的機(jī)械能說法正確的是（　?。? A．剛開始過山車勻速被拉升時(shí)，機(jī)械能不變 B．過山車向下俯沖時(shí)，重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 C．通過環(huán)形軌道最高點(diǎn)時(shí)，重力勢能最大，動(dòng)能為0 D．過山車在運(yùn)行過程中機(jī)械能守恒 【答案】B 【簡析】過山車勻速被拉升時(shí),雖然速度不變，動(dòng)能不變，但位置變高了，重力勢能增加了，所以機(jī)械能變大了，A錯(cuò)。過山車向下俯沖時(shí)，速度增大，動(dòng)能增加，位置變低，重力勢能減小，重力勢能轉(zhuǎn)化為了動(dòng)能，B正確。通過環(huán)形軌道最

10、高點(diǎn)時(shí)，高度最大，重力勢能最大，但此時(shí)其在水平方向上速度不為零，此時(shí)動(dòng)能不為零，C錯(cuò)。過山車在運(yùn)行過程中需要克服空氣阻力和摩擦阻力做功，會(huì)有一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以機(jī)械能變小，即機(jī)械能不守恒，D錯(cuò)。 7.（2019湖北黃石）專業(yè)蹦床運(yùn)動(dòng)逐漸進(jìn)入大眾生活，下列對(duì)蹦床運(yùn)動(dòng)的表述錯(cuò)誤的是（　　） A．下落到蹦床前運(yùn)動(dòng)員的重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 B．運(yùn)動(dòng)員下降到最低點(diǎn)時(shí)，蹦床的彈性勢能最大 C．運(yùn)動(dòng)員想彈得更高，就要在蹦床上發(fā)力，消耗體能 D．若運(yùn)動(dòng)員不發(fā)力，會(huì)一直運(yùn)動(dòng)下去，因?yàn)槟芰渴鞘睾愕? 【答案】D 【簡析】下落到蹦床前運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量不變，高度降低，速度變大，是重力勢能轉(zhuǎn)

11、化為動(dòng)能。A正確。運(yùn)動(dòng)員下降到最低點(diǎn)時(shí)，蹦床的形變程度最大，所以彈性勢能最大，B正確。運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)過程中需要克服空氣阻力做功，一部分機(jī)械能會(huì)轉(zhuǎn)化為人的內(nèi)能，所以越跳越低。想彈得更高，就要增加蹦床的彈性勢能，而蹦床的彈性勢能是通過消耗人體的能量來獲得的。C正確。從整個(gè)系統(tǒng)來說能量是守恒的，但運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)過程中需要克服空氣阻力做功，一部分機(jī)械能會(huì)轉(zhuǎn)化為人的內(nèi)能，所以若運(yùn)動(dòng)員不發(fā)力，不會(huì)一直運(yùn)動(dòng)下去，D錯(cuò)。 8.（2019江蘇宿遷）會(huì)蕩秋千的人，不用別人幫助，就能把秋蕩得很高。做法是：當(dāng)人從高處向下擺時(shí)，身體由直立變?yōu)橄露?，此過程降低重心高度，將更多的重為勢能轉(zhuǎn)化為______能；而從最低點(diǎn)向上擺

12、時(shí)，用力將身體由下蹲變?yōu)橹绷?，此過程克服身體重力做功，增加了______能。如此循環(huán)往復(fù)，機(jī)械能越積越多，秋千就越蕩越高。 【答案】動(dòng) 重力勢 【簡析】由題意可知，當(dāng)人從高處向下擺時(shí)，身體由直立變?yōu)橄露?，此過程降低重心高度，可以獲得更大的速度，將更多的重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能； 而從最低點(diǎn)向上擺時(shí)，用力將身體由下蹲變?yōu)橹绷ⅲ诉^程克服身體重力做功，此時(shí)高度增加，重力勢能增大，從而增加了重力勢能。 9.（2019昆明）如圖所示的軍用飛機(jī)從上空高速飛過，觀察者抬頭看到飛機(jī)的同時(shí)，感覺到飛機(jī)發(fā)出的隆隆聲是從飛機(jī)的________方發(fā)出的（選填“前”或“后”）。飛機(jī)在減速下降過程中，機(jī)械能將___

13、_____，勢能將________。（選填“增大”、“不變”或“減小”） 【答案】后 減小 減小 【簡析】飛機(jī)的速度超過聲速，所以聲音通過空氣傳入人耳時(shí)，飛機(jī)飛過的路程大于聲傳播的路程，人聽到的飛機(jī)的聲音是飛機(jī)過頭頂前發(fā)出的。飛機(jī)在減速下降過程中，速度減小，質(zhì)量不變，所以動(dòng)能減小；高度在下降，重力勢能也減小，所以機(jī)械能減小。 10.（2019山東威海）如圖是一款健身拉力器原理圖，斜面的傾角為30°，重500N的物塊與固定在斜面底端的彈簧相連，小明通過定滑輪拉著物塊沿斜面向上勻速運(yùn)動(dòng)2m的過程中（此過程彈簧始終處于被拉伸狀態(tài)），小明對(duì)繩的拉力所

14、做的功為1000J，克服彈簧拉力做功300J，則克服物塊重力做的功為　 　J，物塊與斜面之間摩擦力的大小為　 　N．（忽略繩重、滑輪與軸的摩擦） 【答案】500 100 【簡析】斜面的傾角為30°，物塊沿斜面向上勻速運(yùn)動(dòng)2m，則斜面的高度h＝s＝×2m＝1m，克服物塊重力做的功W有用＝Gh＝500N×1m＝500J；W額＝W總﹣W1﹣W有用＝1000J﹣500J﹣300J＝200J，額外功是克服摩擦力所做的，由W額＝fs可得，物塊與斜面之間摩擦力的大小f＝＝＝100N。 11.（2019天津市）小明同學(xué)在探究重力勢能的大小與什么因素有關(guān)時(shí)，提出了如下猜想：

15、 猜想一：物體的重力勢能與物體的質(zhì)量有關(guān) 猜想二：物體的重力勢能與物體所在高度有關(guān) 為了驗(yàn)證上述猜想，他計(jì)劃利用小桌、沙子、質(zhì)量不同的鐵塊和刻度尺進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：如圖所示，將小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把鐵塊從距桌面某一高度由靜止釋放，撞擊在桌面的中心部位，記錄桌腿進(jìn)入沙子的深度。 按上述方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示。 實(shí)驗(yàn)序號(hào) 鐵塊質(zhì)量m/g 鐵塊距桌面高度H/cm 桌腿進(jìn)入沙子的深度h/cm ① 20 20 1.9 ② 20 30 2.9 ③ 20 40 3.8 ④ 30 20 2.9 ⑤ 40 20 4.1 （1）實(shí)驗(yàn)中通過比較

16、______來判斷物體重力勢能的大??； （2）為了驗(yàn)證猜想一，需選擇表中______（填實(shí)驗(yàn)序號(hào)）三組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析； （3）分析表中①②③的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得出的結(jié)論是：______。 【答案】桌腿進(jìn)入沙子的深度 ? ①④⑤ ? 質(zhì)量相同的物體，高度越大，重力勢能越大 【簡析】（1）通過小明設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)可以知道，他是通過比較桌腿進(jìn)入沙子的深淺來比較重力勢能的大小的。桌腿進(jìn)入沙堆越深說明物體做的功越多，它原來具有的重力勢能越大； （2）根據(jù)控制變量法，要驗(yàn)證物體的重力勢能與物體的質(zhì)量有關(guān)，應(yīng)控制物體的高度相同，改變物體質(zhì)量的大小，完成探究，需要找?guī)讉€(gè)質(zhì)量不同的物體進(jìn)行實(shí)

17、驗(yàn)； 表中①④⑤三組數(shù)據(jù)符合。（3）比較表中①②③的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)，高度相同，③中桌腿進(jìn)入沙子的深度更深，所以，③中的物體具有重力勢能大，即可以得出的初步結(jié)論是：質(zhì)量相同的物體，高度越大，重力勢能越大。 12.（2019湖南婁底）如圖是探究“物體的動(dòng)能大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置圖，其中，mA=mB＜mC，hA=hC＞hB。 圖2 圖1 （1）實(shí)驗(yàn)中，探究的動(dòng)能是指_____（填序號(hào)） A．小球在斜面上的動(dòng)能 B．小球撞擊木塊時(shí)的動(dòng)能 C．小球撞擊木塊后的動(dòng)能 D．木塊被小球撞擊的動(dòng)能 （2）使質(zhì)量相同的小球從斜面上不同高度處自由滾下，是為了研究動(dòng)能大

18、小與_____的關(guān)系。 （3）在做了探究“物體動(dòng)能大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)后，有些同學(xué)對(duì)“質(zhì)量不同的小球從同一光滑斜面問一高度由靜止開始滾下，剛到達(dá)底部時(shí)的速度大小相等”有疑感，小明設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)：讓質(zhì)量不同的小球A、C同時(shí)從同一高度由靜止開始沿光滑斜面滾下，觀察和比較兩球相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況，若C球相對(duì)于A球_____（選填“運(yùn)動(dòng)”或“靜止”），就可以說明任一時(shí)刻兩球的速度大小相等。 表面 毛巾 棉布 木板 摩擦力 最大 較大 最小 小車運(yùn)動(dòng)距離 最近 較遠(yuǎn) 最遠(yuǎn) （4）完成實(shí)驗(yàn)后，同學(xué)們還聯(lián)想到以前學(xué)習(xí)牛頓第一定律時(shí)，也用到了斜面：讓同一小車從同一斜面的同一高度

19、由靜止滑下，在三個(gè)不同的表面上能滑行的距離不同（如上表），小車在這三個(gè)表面上滑行的過程中克服摩擦力做功_____（選填“相等”或“不相等”） 【答案】（1）B （2）速度 （3）靜止 （4）相等 【簡析】（1）據(jù)題意可知，實(shí)驗(yàn)中探究的是小球，即小球撞擊木塊時(shí)的動(dòng)能的大小，所以選B。（2）使質(zhì)量相同的小球從斜面上不同高度處自由滾下，小球到達(dá)水平面時(shí)的速度不同，所以，這是為了研究動(dòng)能大小與物體速度的關(guān)系。（3）讓質(zhì)量不同的小球A、C同時(shí)從同一高度由靜止開始沿光滑斜面滾下，觀察和比較兩球相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況，若任一時(shí)刻兩球的速度大小相等，即以任何一個(gè)小球?yàn)閰⒄瘴?，另一個(gè)小球都是相對(duì)靜止

20、的，所以若C球相對(duì)于A球靜止，就可以說明任一時(shí)刻兩球的速度大小相等。（4）讓同一小車從同一斜面的同一高度由靜止滑下，小車到達(dá)平面時(shí)速度相等，質(zhì)量相等，所以動(dòng)能相等。在不同的材料表面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，最終停下來后，動(dòng)能全部轉(zhuǎn)為內(nèi)能，克服摩擦力做了多少功就有多少動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以，在三個(gè)表面克服摩擦力做功相等，等于小車剛到平面時(shí)的動(dòng)能。 13.（2019浙江嘉興）如圖所示的裝置中，某人將重為300牛的貨物勻速提升2米，所用時(shí)間為10秒。求：①繩拉重物所做的功W；②繩拉重物的功率P。 【答案】①繩拉重物所做的功W為600J ②繩拉重物的功率P為60W。 【簡析】①該滑輪為定滑輪

21、，使用定滑輪不省力，所以手對(duì)繩子的拉力F＝G＝300N；繩拉重物所做的功：W＝Fs＝300N×2m＝600J；②繩拉重物的功率：P＝＝＝60W。 【原創(chuàng)預(yù)測】 14.下列情形中，物體做功的是（ ） A.用100N的力提一塊石頭，沒提動(dòng) B.舉重運(yùn)動(dòng)員舉著質(zhì)量為150kg的杠鈴穩(wěn)穩(wěn)地停在頭頂上空 C.用3N的力拉著一輛玩具車在操場上前行了10m D.用50N的力提著一包菜，在平直的公路上前行了100m 【答案】C 【簡析】做功包含的2個(gè)必要因素：作用在物體上的力；物體在這個(gè)力的方向上移動(dòng)的距離。這里A、B中有力，沒有在力的方向上移動(dòng)距離，所以未做功。D中雖然有力、有距離，但是力與距離相互垂直（豎直方向與水平方向），二者不一致，所以也沒做功。 15.關(guān)于功和功率的比較，正確的是（ ） A.只要做功足夠快，做功就一定多 B．只要做的功多，做功的功率就一定大 C．只要是功的單位與時(shí)間的單位的比組成的單位，都是功率的單位 D.功反映的是物體的做功快慢，功率反映的是物體做功的多少 【答案】C 【簡析】對(duì)于功、功率的概念的比較，要牢記功是指做功的多少，與做功的快慢無關(guān)；功率是指做功的快慢，與多少無關(guān)。根據(jù)功率的計(jì)算公式P=w/t可以看出：功率的單位就是由功的單位與時(shí)間的單位之比合成的。