中考物理 专题讲解 第十一讲 功和机械能（含解析）.doc

功和机械能 【考纲要求】1理解功的两个必要因素；会判断力对物体是否做功；2会正确使用w=fs计算功的大小；3理解影响功率大小的因素，能用公式计算功率，知道功率的推导公式p=fv及应用；4. 理解有用功、总功和额外功；会用=w有用/w总计算机械效率； 5. 知道测定机械效率的方法，了解提高机械效率的途径；6. 知道决定动能、势能大小的因素，能正确分析动能和势能的转化【命题趋势】与运动、功率等知识结合命题；结合功、功率、运动、机械效率等知识综合命题；探究影响机械效率的因素；结合功、功率等知识命题；用能的转化知识解决实际应用问题考点精析一选择题（共5小题）1下列生活实例中，力对物体做功的有（）a甲和乙b甲和丙c乙和丙d丙和丁【考点】ea：力是否做功的判断【分析】做功的两个必要条件是：一是物体受到力的作用；二是物体在这个力的方向上通过一定的距离【解答】解：甲、推着小车前进，人对小车有推力的作用，小车在推力的方向上通过了距离，所以推力对小车做了功；乙、用力提着滑板在水平路面上前行，此过程中，拉力与距离的方向垂直，故拉力没有做功；丙、绳子对物体有向上的拉力，物体在拉力的方向上通过了距离，所以拉力对物体做了功；丁、人用力搬石头但没有搬动，有力作用在石头上，但石头没有通过距离，故力对物体没有做功所以做了功的是甲和丙故选b2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【考点】ea：力是否做功的判断；6r：平衡力的辨别；6u：力与运动的关系【分析】做功包含两个必要因素：作用在物体上的力，物体在这个力的方向上通过一定的距离；在平衡力的作用下，物体保持静止或匀速直线运动状态；作用在一个物体上的两个力，如果大小相等、方向相反、作用在一条直线上，这两个力就是一对平衡力【解答】解：a、小明推箱子虽然用了力，但箱子仍然静止在原位置，即有推力没有移动距离，所以小明对箱子没有做功，故a正确；b、重力的方向是竖直向下的，箱子虽然受重力，但箱子在竖直方向没有移动距离，所以重力不做功故b错误；c、小明推箱子时，在水平方向上箱子受到推力和地面的阻力作用，在这两个力的作用下箱子保持静止，说明这两个力是一对平衡力，这两个力大小相等故c错误；d、二力平衡的条件之一是两个力的方向相反，箱子所受的重力与箱子对地面的压力方向都是竖直向下的，所以不可能是平衡力故d错误故选a3如图所示，一名运动员投掷铅球的过程示意图铅球在b点离手，c点是铅球运动的最高点，不计空气阻力在a到d的整个过程中，下列说法不正确的是（）a只有在a到b的过程中，运动员对铅球做了功b在b到d的过程中，铅球的机械能先增加后减少c在c到d的过程中，铅球的重力势能减少d在a到d的过程中，铅球的运动状态在不断的变化【考点】ea：力是否做功的判断；fn：动能和势能的大小变化【分析】（1）本题要抓住做功的两个必要因素：作用在物体上的力；物体在力的方向上通过的距离（即力和距离的方向要一致）；二者缺一不可（2）机械能包括动能和势能；动能的大小与质量和速度有关；重力势能大小与质量和高度有关；（3）力的作用效果有两个：力可以改变物体的形状即使物体发生形变力可以改变物体的运动状态，包括物体的运动速度大小发生变化、运动方向发生变化【解答】解：a、在a到b的过程中，铅球受到推力作用，且在推力方向上通过了距离；故运动员对铅球做了功；故a的说法正确；b、因为不计空气阻力，在b到d的过程中，铅球的机械能不变；故b的说法错误；c、在c到d的过程中，由于铅球的高度减小，故铅球的重力势能减小；故c的说法正确；d、在a到d的过程中，铅球的运动方向和速度都不断变化，故铅球的运动状态在不断的变化；故d的说法正确；故选b4你在参加2017年5月的体能测试中涉及到的物理知识，下列说法中正确的是（）a1min跳绳由跳绳时重心上升高度与时间的图象可知，每次跳绳人做功约为30jb立定跳远人用力蹬地才能起跳，说明力是物体运动的原因c掷实心球在最高点b时实心球处于平衡状态d800m测试到达终点时人不能马上停下来，因为人跑动速度越大，惯性越大【考点】ec：功的计算；6l：惯性；6q：平衡状态的判断；6u：力与运动的关系【分析】（1）从图中读出跳绳时重心上升高度，估测出人的体重，利用w=gh计算每次跳绳人做的功；（2）力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动状态的原因；（3）物体只有处于静止状态或匀速直线运动状态时，才称为平衡状态；（4）物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性，一切物体都有惯性，惯性是物体的一种属性，惯性大小只跟物体的质量大小有关，跟物体是否受力、是否运动、运动速度等都没有关系，质量越大，惯性越大【解答】解：a、由图可知，跳绳时重心上升高度h=6cm=0.06m，中学生的体重约为500n，所以每次跳绳人做的功w=gh=500n0.06m=30j故a正确；b、立定跳远之前是静止的，脚向后蹬地后，人就向前运动了，说明力是改变物体运动状态的原因故b错误；c、实心球在b点时，不是静止也不是匀速直线运动，所以不是处于平衡状态故c错误；d、800m测试到达终点时人不能马上停下来，因为人具有惯性，仍要保持原来的运动状态，惯性大小只跟物体的质量大小有关，与跑动速度无关故d错误故选a5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（）aw1：w2=1：1bw1：w2=2：3cp1：p2=1：1dp1：p2=2：3【考点】ec：功的计算；ff：功率的计算【分析】（1）爬山比赛过程中，两人爬山的高度相同，根据w=gh求出做功之比；（2）根据p=求出功率之比【解答】解：由题可知，妈妈与小明爬山的高度相同，妈妈的体重是小明的2倍，妈妈所用的时间是小明的3倍，ab、由w=gh可得，妈妈和小明克服重力做功之比：=，故ab错误；cd、由p=可得，妈妈和小明克服重力做功的功率之比：=，故c错误，d正确故选：d二填空题（共6小题）6如图所示，一物体在水平向右的拉力f1作用下以1m/s速度在水平地面上匀速运动了10m，拉力f1所做的功为w1，功率为p1，若该物体在水平向右的拉力f2作用下以2m/s的速度在同一水平地面上匀速运动了10m，拉力f2所做的功为w2，功率为p2，则w1=w2，p1p2（选填“”、“”或“=”）【考点】eb：功的大小比较；fd：功率大小的比较【分析】（1）根据影响滑动摩擦力大小的因素和二力平衡条件即可比较水平拉力的大小；（2）知道拉力拉力做功的大小关系，根据w=fs和p=fv判断比较功和功率的关系【解答】解：（1）由题可知，同一物体先后以不同的速度在同一水平地面上匀速运动，则物体对水平地面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，因此两次物体受到的滑动摩擦力不变；又因为物体在水平地面上匀速运动，根据二力平衡条件可知，水平拉力f和滑动摩擦力f是一对平衡力，大小相等，即f1=f2=f；（2）物体运动的距离都为10m，且f1=f2，由w=fs可知w1=w2；因为v1v2，且f1=f2，由p=fv可知，p1p2故答案为：=；7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，仪表盘上显示离地面高度为36米无人机前10秒对摄像机做功20焦，整个过程在，无人机对摄像机做功的功率为0.9瓦【考点】ec：功的计算；ff：功率的计算【分析】根据w=gh求出对摄像机做的功；根据p=求出功率【解答】解：摄像机的重力为：g=mg=0.1kg10n/kg=1n；无人机前10秒对摄像机做功为：w=gh=1n20m=20j；整个过程中对摄像机所做的功为：w=gh=1n36m=36j；无人机对摄像机做功的功率为为：p=0.9w故答案为：20；0.98如图，用测力计拉动木块，使它沿同一水平路面运动ab段，木块受水平拉力f1作用做匀速直线运动cd段，改用另一大小不变的水平力f2拉动木块继续运动两力大小如图（1）f2为2.8n（2）若sab=scd，ab段f1做的功cd段f2做的功（选填“”“=”“”）（3）cd段，木块受到的摩擦力大小为2.2n【考点】ec：功的计算；6t：二力平衡条件的应用【分析】（1）根据测力计的分度值读数；（2）根据w=fs判定做功的大小；（3）摩擦力大小与速度大小无关，压力不变，接触面粗糙程度不变，摩擦力不变【解答】解：（1）由图可知，测力计的分度值为0.2n，则测力计示数f2为2.8n；（2）由图可知，f1为2.2n；f1f2，运动的路程相同，根据公式w=fs可知，ab段f1做的功小于cd段f2做的功；（3）ab段，木块受水平拉力f1作用做匀速直线运动，此时的摩擦力与拉力f1为平衡力，摩擦力为2.2n，摩擦力大小与速度大小无关，压力不变，接触面粗糙程度不变，摩擦力不变，故cd段，木块受到的摩擦力大小为2.2n故答案为：（1）2.8；（2）；（3）2.29如图甲所示，水平地面上的物体，受到方向不变的推力f的作用，其ft和vt的图象分别如图乙、丙所示由图象可知，03s内，推力对物体做功0j；t=5s时，物体受到的摩擦力是6n【考点】ec：功的计算；6v：力与图象的结合【分析】（1）从速度图象中分析03s时物体的速度大小可得出物体此时所处的状态，然后根据做功的两个必要条件分析解答；（2）首先从速度图象中912s得出物体匀速直线运动然后对应的从ft图象中得出物体所受的摩擦力；最后根据摩擦力的影响因素判断出t=5s时物体受到的摩擦力大小【解答】解：（1）由丙图知：03s内物体的速度大小为零，物体处于静止状态，有力无距离，所以，推力对物体做功0j（2）由丙图知，912s时，物体匀速运动，由乙图知，912s时，f=6n，所以摩擦力与推力f平衡，大小为6n36s之间，物体加速运动，受力不平衡，推力大于摩擦力；但由于物体对地面的压力和接触面的粗糙程度没有改变，所以摩擦力大小不变；即仍为6n故答案为：0；610小明同学用40n的水平推力推着重100n的书箱在水平地面上前进了2m，松开手后，书箱仍向前滑行了lm，整个过程中小明做功80j，书箱的重力做功0j【考点】ec：功的计算【分析】（1）知道水平推力和水平方向上移动的距离，可利用功w=fs计算推力做的功；（2）书箱受到重力但在重力的方向上没移动距离，重力不做功【解答】解：（1）小明同学用40n的水平推力推着重100n的书箱在水平地面上前进了2m，推力对箱子做的功：w1=fs1=40n2m=80j；松开手后，书箱仍向前滑行了lm，书箱由于惯性滑行，则小刚没有做功，即w2=0j；整个过程中小明对书箱一共做的功：w=w1+w2=80j+0j=80j；（2）书箱在水平面上运动，虽然受重力，也有距离，但在重力的方向上没有移动距离，所以重力没做功，为0j故答案为：80；011邵阳市在创建文明卫生城市期间，每天洒水车都清洁街道匀速行驶的洒水车在洒水的过程中，洒水车的动能减小（选填“增大”、“不变”或“减小”）【考点】fn：动能和势能的大小变化【分析】影响动能大小的因素：质量、速度质量越大，速度越大，动能越大；【解答】解：在水平路面上匀速行驶的洒水车，在洒水过程中，速度不变，质量在减小，所以动能减小故答案为：减小三计算题（共1小题）12在水平地面上，用50n的水平拉力拉着重为200n的木箱沿拉力的方向前进20m，木箱与地面的接触面积为0.2m2求：（1）拉力做的功；（2）木箱对地面的压强【考点】ec：功的计算；86：压强的大小及其计算【分析】（1）已知拉力50n，物体在拉力方向上通过的距离20m，根据功的公式：w=fs即可求解；（2）物体对水平地面的压力等于自身的重力，知道受力面积，根据公式p=可求压强【解答】解：（1）拉力做的功：w=fs=50n20m=1000j；（2）物体对水平地面的压力等于物体的重力，f=g=200n，它对地面的压强是：p=1000pa答：（1）拉力做的功是1000j；（2）木箱对地面的压强是1000pa四解答题（共5小题）13请你阅读下面的短文，回答问题“宇宙级快递小哥”出发了 2017年4月20日19时41分35秒，搭载“天舟一号”货运飞船的“长征七号”运载火箭（图1），在我国海南文昌航天发射场点火发射飞船按计划抵达预定轨道，“长征七号”运载火箭发射取得圆满成功“天舟一号”是我国首个货运飞船，4月22日12时23分，“天舟一号”货运飞船和“天舟二号”空间实验室在太空完成首次交会对接“长征七号”运载火箭上还安装了“箭载摄像机”，火箭上升时可拍到摄像机镜头下方箭体周围的实况（1）“长征七号”火箭加速上升时受到的力是非平衡力（选填“平衡力”或“非平衡力”），所搭载的“天舟一号”货运飞船在此上升过程中的机械能增大（选填“增大”、“减小”或“不变”）（2）如图2所示是“箭载摄像机”在火箭上升时拍得的一幅图片，这是光线通过镜头时发生了光的折射（选填“反射”或“折射”）后在感光元件上所成的像；摄像机在高温环境下工作，镜头用耐高温的二氧化硅（sio2）晶体制成，这是因为二氧化硅晶体具有较高的熔点（3）小明观看火箭发射时的电视直播，看到捆绑在箭体上的助推火箭的燃料耗尽立即与箭体分离，之后又上升了一段距离才下坠而远离箭体请你用所学的物理知识解释为什么助推火箭离开箭体后上升了一段距离才下坠助推火箭和火箭箭体原来一起上升，助推火箭和火箭箭体分离后，由于助推火箭具有惯性，仍要保持原来的运功状态，所以继续向上运动一段距离；同时，由于助推火箭受到重力的作用，在重力的作用下改变了运动状态，所以上升一段距离后才下坠【考点】ft：机械能；6u：力与运动的关系；be：生活中的透镜【分析】（1）处于平衡状态的物体一定受到平衡力的作用，处于非平衡状态的物体一定受到非平衡力的作用；影响动能的影响因素是物体的质量和物体运动的速度，影响重力势能的因素是物体的质量和物体的高度，其中动能和势能统称为机械能在分析各个能量的变化时，根据各自的影响因素进行分析（2）摄像机镜头相当于一个凸透镜；二氧化硅为常见的原子晶体，原子晶体熔沸点高；（3）根据惯性和力的作用效果分析解答【解答】解：（1）“长征七号”火箭加速上升时处于非平衡状态，所以受到的力是非平衡力；搭载的“天舟一号”货运飞船随“长征七号”火箭一起加速上升，在此上升过程中，“天舟一号”货运飞船的质量不变，速度增大，动能变大，同时高度上升，重力势能变大，而机械能为动能和势能之和，所以，机械能增大；（2）摄像机镜头相当于一个凸透镜，成倒立缩小的实像，由图2可知，这是光线通过镜头时发生了光的折射后在感光元件上所成的像；摄像机在高温环境下工作，镜头用耐高温的二氧化硅（sio2）晶体制成，这是因为二氧化硅晶体具有较高的熔点；（3）助推火箭和火箭箭体原来一起上升，助推火箭和火箭箭体分离后，由于助推火箭具有惯性，仍要保持原来的运功状态，所以继续向上运动一段距离；同时，由于助推火箭受到重力的作用，在重力的作用下改变了运动状态，所以上升一段距离后才下坠故答案为：（1）非平衡力；增大；（2）折射；熔点；（3）助推火箭和火箭箭体原来一起上升，助推火箭和火箭箭体分离后，由于助推火箭具有惯性，仍要保持原来的运功状态，所以继续向上运动一段距离；同时，由于助推火箭受到重力的作用，在重力的作用下改变了运动状态，所以上升一段距离后才下坠14一辆重1104n 的汽车在水平路面匀速运动，所受阻力为920n，汽车牵引力的功率为9.2kw，其汽油发动机效率为20%（汽油热值是4.6107j/kg）若汽车运动100s，求：（1）牵引力做了多少功？（2）汽车通过的距离多长？（3）发动机消耗汽油质量是多少？【考点】ec：功的计算；fg：功率计算公式的应用【分析】（1）已知汽车的功率和行驶时间，利用公式w=pt得到牵引力做的功；（2）汽车在水平路面匀速运动，牵引力与受到的阻力是一对平衡力，大小相等，已知牵引力做的功，利用公式s=得到汽车行驶的距离；（3）根据发动机效率求出汽油需要放出的热量，然后利用m=求消耗的汽油【解答】解：（1）p=，牵引力做的功为w=pt=9200w100s=9.2105j；（2）汽车在水平方向匀速直线运动，所以牵引力为f=f=920n；w=fs，汽车通过的距离为s=1000m（3）=，q放=4.6106j；q=m=0.1kg答：（1）牵引力做了9.2105j的功；（2）汽车通过的距离为1000m；（3）发动机消耗汽油质量是0.1kg15释放化学能的过程不断地发生在人体内，食物也是一种“燃料”营养成分在人体细胞里与氧结合，提供细胞组织所需的能量人体摄入的能量（营养师常称之为热量）过多或过少，都有损于健康（1）某种巧克力的营养成分表上标有“每100g能量2000kj”，该标识的含义与以下物理量含义类似c a热量 b内能 c热值 d比热容（2）小华同学质量为50kg，正常情况下步行上一层楼需要12s，他克服重力做多少功？他克服重力做功的功率是多少？（每层楼高3m）（3）跳绳测试之前，小华同学吃了一块净含量50g的上述巧克力，如果他从巧克力获得的能量全部用于跳绳，若他每次跳起高度为5cm，他需要跳起多少次才能将这块巧克力的能量消耗完？【考点】ec：功的计算；ff：功率的计算【分析】（1）热值表示1kg燃料完全燃烧时放出的热量；（2）功的计算公式为w=gh；功率的计算公式为p=；代入题目提供的信息可求功和功率；（3）根据巧克力提供的能量，即跳绳所做的功，再运用w=gh变形后可求总高度h，进而求跳绳的次数【解答】解：（1）巧克力的营养成分表上标有“每100g能量2000kj”，该标识的含义为每100g巧克力能够提供的能量为2000kj；则1kg提供的能量为20000kj，即2107j，可表达为：2107j/kg；可见其含义与热值相似；热值表示1kg燃料完全燃烧时放出的热量；故选c；（2）克服重力做功为：w=gh=mgh=50kg10n/kg3m=1500j；克服重力做功的功率：p=125w；（3）50g（即0.05kg）的巧克力提供的能量为：e=2107j/kg0.05kg=106j；从巧克力获得的能量全部用于跳绳，则所做的功为：w=e=106j；由w=gh可得，提高完成的总高度为：h总=2000m；每次跳绳高度为h=5cm=0.05m，故跳绳次数为：n=40000次答：（1）c；（2）他克服重力做1500j的功；他克服重力做功的功率是125w；（3）他需要跳起40000次才能将这块巧克力的能量消耗完16仔细观察以下三个标志，仿照示例请说出其余两个标志名称或标志的含义，并用物理知识说明设立标志的原因所选标志名称（含义）原因丙高压危险电阻一定时，电压越大，电流越大，易发生触电事故甲 乙 【考点】fl：动能大小的比较；84：增大压强的方法及其应用【分析】根据对道路交通标志含义及交通安全法规的掌握作答【解答】解：在甲图中，“100”和“80”的单位都是km/h，这是一个限速标志，意思是不同车型的机动车行驶速度不能超过100km/h或80km/h因为在质量一定时，速度越大动能越大，出现意外时造成的伤害越大；在乙图中，“15t”是限重标志，表示此路段允许车辆的最大总质量不超过15t因为质量大，惯性大，出现意外时造成的伤害更大故答案为：所 选 标 志名 称（含 义）原 因丙高压危险电阻一定时，电压越大，电流越大，易发生触电事故甲限速标志在质量一定时，速度越大动能越大乙限重标志物体惯性与质量有关，质量越大惯性越大17阅读c919首飞成功回答c919首飞成功c919中型客机（comac c919）是中国首款按照最新国际适航标准研制的干线民用飞机，于2008年开始研制基本型混合级布局158座，全经济舱布局168座、高密