专题10功和功率的计算 能量转化与守恒（原卷版）-2024年中考科学【热点·重点·难点】专练（浙江专用）

专题10功和功率的计算能量转化与守恒备考方向常见题型考生需要具备综合运用知识的能力，能够将不同知识点联系起来解决问题。考生可以从以下几个方面进行备考:1.夯实基础知识:考生需要对功和功率的基本概念、公式和原理进行深入理解，确保能够熟练掌握。2.提高知识运用能力:充分理解功是能量转化的量度来分析非恒力做功问题。在解题过程中，要注意分析物理过程，选择正确的公式进行计算。选择题、填空题、实验题、解答题知识点一、功（一）功的含义物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过一段距离，我们就说这个力对物体做了功。力做功也常说成物体做功，如人的推力对小车做功，也可以说成人对小车做功。（二）做功的两个必要因素做功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过一段距离。(1)力对物体不做功的三种情况①有距离无力：物体没有受到力的作用，但由于惯性通过一段距离；②有力无距离：有力作用在物体上，但物体没动，即物体没有通过一段距离；③力与距离垂直：物体受到了力的作用，也通过了一段距离，但通过的距离与力的方向垂直。(2)物体在力的方向上通过一段距离是指力与距离具有同向性、同体性和同时性。

（三）功的计算功有大小，科学上规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。即功=力x距离。如果用F表示力，s表示物体在力的方向上通过的距离，W表示功，则功的计算公式为W=Fs。【重要提醒】功和能的区别与联系：功和能是两个不同性质的量，功是过程量，它对应的是一段时间和一段过程；能是状态量，它对应的是一个时刻和一个状态。但功和能这两个量又是密切相关的，首先，能是物体做功的本领，如果一个物体具有做功的本领，我们就说它具有能；其次，功是能量转化的量度，即在一个过程中，能量究竟转化了多少，可以用相应的功量度出来。知识点二、功率（一）功率(1)定义：单位时间里完成的功叫做功率。(2)意义：反映做功快慢的量(即表示能量转化快慢的量)。(3)符号：P(4)功率的公式：由功率的定义知，功率=功/时间，如果用P表示功率，W表示功，t表示时间，则功率的公式可表示为P=W/t(5)功率的单位在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号为W。1瓦=1焦/秒。在实际应用中还常用千瓦(kW)、兆瓦(MW)作为功率的单位。1千瓦=1000瓦，1兆瓦=106瓦。【能力拓展】①当物体在力F的作用下，以速度v做匀速直线运动时(力F与速度v同方向)，由W=Fs、v=s/t，得出P=Fv，即功率等于力与力的方向上运动速度的乘积。利用P=Fv可以知道：拖拉机在上坡时，当功率一定时，通过换挡减小速度是为了增大牵引力，这样有利于上坡。②应用公式P=W/t时一定要注意三个量的对应关系，功W一定是在对应的时间t内完成的功，这样算出的功率才是时间t内的功率，不同的时间内对应的功率一般来说是不同的，功率越大，反映了完成功的“速度”越大，但并不代表做功一定多。功率的公式P=W/t是指平均功率，即在t时间内的平均功率，而不是某一时刻的瞬间功率。知识点三、能量的转化与守恒（一）动能和弹性势能的相互转化一个木球从高处滚下来，撞击到弹簧片上。研究的过程球的速度动能弹簧片形变程度弹性势能能的转化木球压弯弹簧片不断减小直至为零不断减小直至为零由小变大不断增大动能转化为弹性势能弹簧片把木球弹回由零不断增大由零不断增大由大变小不断减小，直至为零弹性势能转化为动能（二）机械能守恒动能和势能之和称为机械能。物体的动能和势能可以相互转化，而且在转化过程中，如果只有动能和势能的相互转化,机械能的总量就保持不变，即机械能守恒。（三）机械能守恒与能量守恒定律的区别

(1)机械能守恒是有条件的一没有能量损失或额外的能量补充。

因为机械能守恒是指一个物体如果只存在着动能和势能之间的转化时，机械能的总量将保持不变。如果存在机械能与其他形式的能之间的转化，机械能总量发生改变，机械能不再守恒，例如克服摩擦做功，产生内能，机械能的总量将减少，损失的机械能将转化为其他形式的能。

(2)能量守恒定律的成立不需要条件。这是因为能量转化形式是多样的，可以在机械能、内能、化学能、电能、光能、声能间相互转化，不限于动能和势能之间的转化，在转化过程中，一种形式的能减少，另一种形式的能必然增加，能的总量保持不变。（建议用时：30分钟）A组中考真题（2023•杭州）小金将小球竖直向上抛出，小球先上升后下落，不计空气阻力。小球从离开手后到落回手中之前，此过程中能量变化的分析，正确的是（）A．动能先增大后减小 B．势能先减小后增大 C．机械能先减小后增大 D．机械能保持不变（2023•温州）如图是滚摆完成一次下降和上升的示意图。该过程中，滚摆处于甲、乙位置时（）A．重力势能不同，动能相同 B．重力势能不同，动能不同 C．重力势能相同，动能相同 D．重力势能相同，动能不同（2023•台州）某同学研究滑轮的作用，用重为0.2牛的滑轮，把2牛的钩码匀速提升1米。在不计绳重和摩擦的情况下，拉力F做的功为（）A．0焦 B．1.1焦 C．2.2焦 D．4.4焦（2023•浙江）福建舰是我国完全自主设计制造的第三艘航母，其配置的电磁弹射是当今世界少数国家掌握的先进技术。电磁弹射的结构示意如图甲，其科学原理如图乙。（1）航母上的发射轨道相当于图乙中两根金属导轨，弹射车相当于金属棒ab，通电后磁场对弹射车产生，从而使弹射车牵引飞机快速运动，当弹射车运动到轨道末端停下来时，由于飞机具有而保持原来的运动状态，并在发动机动力的作用下加速飞离甲板。（2）电磁弹射原理虽简单，但是建造所需的技术难度极高。如电磁弹射需要强大的电力储能系统，能在3秒内提供1.2×108焦的电能，将几十吨的飞机加速到几百米/秒，该系统的功率至少达瓦。（2023•丽水）2023年，广交会上展出的可骑行电动行李箱，受到许多客商的欢迎。某品牌电动行李箱的部分参数如下表。质量为50千克的测试者坐在空行李箱上（如图），以最大速度在展厅匀速直线骑行20秒，骑行时所受阻力是总重的0.04倍。部分参数最大速度3米/秒空箱质量10千克轮子与地面的总接触面积0.003米2（1）测试者在20秒内骑行的路程为米；（2）求测试者坐在电动行李箱上时，行李箱对水平地面的压强；（3）求测试过程中电动行李箱克服阻力做功的功率。（2023•金华）我国设计生产的无人机世界领先，具有高效、轻巧、功率大等特点，广泛应用于工业、农业、军事等领域。如图为某型号农用无人机，主要用于播种、施肥、打药等，铭牌上的部分参数如下表所示，完成下列问题。整机型号N420最大起飞质量56kg药箱额定容量30L作业速度1～12m/s（1）这款无人机以5m/s的作业速度共水平飞行3.6km，需要多少小时？（2）这款无人机以最大起飞质量停放在水平地面，对地面的压强约7000Pa，无人机与地面的总接触面积约为多少平方米？（3）若这款无人机以最大起飞质量、1.2m/s速度竖直向上匀速飞行，不计空气阻力，则按此要求计算无人机的功率至少是多少瓦？B组模拟提高（2023•鹿城区模拟）小明同学以一定速度将弹性球扔向地面，弹性球经地面和墙壁两次反弹，重新在同一高度用手接住，碰撞时小球能量损失不计，1处和2处是在同一高度。如果1处小球的动能大于2处，则下列说法错误的是（）A．1处的机械能一定大于2处 B．1处的动能一定大于4处 C．3处的动能一定大于4处 D．接到小球时的速度一定小于扔出时的速度（2023•长兴县三模）如图甲是蹦极运动过程示意图，小明从O点开始下落，OA长度是弹性绳的自由长度，在B点时他所受弹性绳弹力恰好等于自身重力，C点是下落到达的最低点。蹦极过程中人和弹性绳的能量变化如图乙（忽略空气摩擦的影响），下列判断正确的是（）A．a图像表示人的重力势能 B．t3时刻人在B点位置 C．t2时刻绳的弹性势能最大 D．t3时刻人的动能为零（2023•台州模拟）图甲是水火箭制作项目学习小组同学的设计图，图乙为水火箭发射后的v﹣t图像。下列说法正确的是（）A．在上升过程中，喷出的水对水火箭有向下的力 B．在上升过程中，水火箭的运动状态发生改变 C．在上升过程中，水火箭到达最高点的时刻为t1 D．在下降过程中，水火箭的机械能逐渐增大（2023•杭州二模）如图所示，将一弹簧固定在水平桌面上，在其上放置一个小钢球。钢球静止时弹簧长度为L，用手向下压弹簧到一定程度，释放后钢球运动到距离水平桌面2L处，整个过程中，对钢球分析错误的是（）A．甲图中，钢球静止时受到平衡力的作用 B．钢球在弹簧上静止时，弹簧的弹性势能不为0 C．钢球上升过程中，当弹簧长度为L时，钢球动能最大 D．钢球上升但未离开弹簧之前钢球一直加速运动（2023•鹿城区模拟）我国研制的“神舟九号”实验飞船在返回地面通过大气层的飞行中，下列说法中不正确的是（）A．飞船的机械能保持不变 B．飞船的一部分机械能转化为内能 C．飞船的势能越来越小 D．飞船的外表温度会升高（2023•舟山一模）在体育课上，小康用胳膊将排球向上垫起后，排球上升过程中运动得越来越慢。下列说法中正确的是（）A．排球在脱离胳膊后能继续上升，是由于排球所受的重力小于排球的惯性 B．排球在脱离胳膊后的上升过程中，受到方向向上的力 C．排球在脱离胳膊后的上升过程中，重力势能逐渐减小 D．排球在脱离胳膊后的上升过程中，动能逐渐减小（2023•龙湾区二模）千年商港，幸福温州。温州朔门古港遗址发现的宋代古沉船是温州作为海上丝绸之路的绝佳阐释。打捞沉船时，电动机将沉船以相同的速度从水下竖直吊起至水面上方一定高度，下列表示此过程中绳子拉力的功率P随沉船上升高度h变化的大致曲线，其中合理的是（）A． B． C． D．（2023•拱墅区校级二模）如图，利用斜面将一个重500N的物体（大小可忽略）匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F＝300N，拉动的距离s＝4m，物体提升的高度h＝2m。此过程中拉力做的功是J，物体受到的摩擦力为N。（2023•鹿城区校级三模）2023年4月，瓯江口海经区第六届樱花节开幕，我校多位老师也参加了樱花节欢乐跑活动。（1）欢乐跑过程中，人体的体温没有明显变化，是因为人体的两项生理功能保持相对平衡。（2）温老师完成5千米欢乐跑用时半小时，已知温老师的质量为72千克，假设跑步时地面对人的摩擦力是体重的0.2倍，则温老师克服摩擦做功的功率是。（2023•滨江区二模）如图所示，要将质量一定的木块从桌面的A点移至C点，水平桌面的粗糙程度一样，木块在水平拉力F作用下从A点由静止开始运动且速度越来越快；当木块到达B点时撤去拉力F；木块继续移动，速度越来越慢，最后停在C点。已知AB＝2BC＝L，整个过程中拉力F所做的功为（用F、L表示，下同），不计空气阻力，则物体所受摩擦力f为。（2021•萧山区校级一模）如图1所示，静止在水平面上的物块，受水平拉力F作用，F随时间t的变化关系如图2所示。当6s时，物块开始运动，小兵每隔2s记录的物块位置和时刻如图3所示，由图象可知：（1）6～12s物体做运动（选填“匀速”或“变速”）；（2）10～12s，物块克服摩擦力做功J；（3）10～18s，动力做功的平均功率为。（2021•杭州一模）如图所示，水平桌面的右端固定一定滑轮，轻质小盘通过一根绕过定滑轮的细绳与桌面上质量为0.5kg的木块相连，绳重及绳与滑轮间的摩擦不计。当小盘内放重为0.7N的砝码时，木块未被拉动，这时木块受到的摩擦力为N；当小盘内放重为1N的砝码时，木块正好向右做匀速直线运动，当小盘落在地面上后，木块仍能继续运动，这时木块受到的摩擦力为N；若在小盘落地前用一个水平向左的力F拉木块，使木块向左匀速运动1米，则这个力F做功为J。（2023•衢州三模）在水平地面上铺一张白纸，将一只皮球表面涂黑，使其先后从h1、h2高度处由静止自由下落，分别在纸上留下黑色圆斑A、B，如图所示。（1）分析图中两个圆斑大小，可推断h1h2（选填“大于”、“小于”或“等于”）。（2）皮球下落过程中，主要的能量转化形式为。（3）皮球落地后反弹高度比原来下落时的高度低，由此可判断，皮球的机械能总量（选填“不变”、“减少”或“增大”）。（2023•西湖区校级二模）如图甲轻质弹簧原长为2L，将弹簧竖直放置在地面上，在其顶端将一质量为m的物体由静止释放，当弹簧被压缩到静止时，弹簧长度为L，如图乙现将该弹簧水平放置，一端固定在A点，另一端与物块P接触但不连接，AB是长度为5L的光滑水平轨道，B端与半径为L的光滑半圆轨道B、C、D相切，用外力推动物块P，将弹簧压缩至长度L，然后释放，P开始沿轨道运动，问：（1）从竖直放置在地面上的弹簧顶端，静止释放物块P，至弹簧被压缩后静止，物块P的重力势能转化为弹簧的。（填能量形式）（2）将弹簧压缩至长度L，然后放开，P开始沿轨道运动，能否到达“D”点？（填“能”或“否”）。物块P达到最高点时的机械能大小为焦耳。（2023•莲都区一模）我国完全自主研发的福建舰是一艘电磁弹射航母：舰载机从平直甲板上以弹射方式起飞。这对中国航母舰载机是一个里程碑式的事件。该航母标准排水量为8万吨，可同时停放几十架舰载机。（1）舰载机被弹射后加速飞离甲板，舰载机的机械能（“填“增大”、“减小”或“不变”）。（2）在标准排水量时，航母所受的浮力为牛。（3）若每架舰载机质量为25吨。当一架舰载机飞离航母后，航母排开海水的体积减少了立方米（海水的密度取1×103千克/立方米）。（2023•吴兴区校级一模）杭州至德清城域铁路工程起自余杭区仁和北站终于德清高铁站，线路全长25.2千米。项目采用市域A型车，它最高运行速度为120千米/时，空载时质量约为180吨，停靠时车轮跟铁轨接触总面积为0.8平方米。（1）若列车全程以最高设计速度行驶，途中不停靠，则从仁和北站到德清高铁站共需要多少小时？（2）停靠时，空载列车对铁轨的压强为多少？（3）若空载列车以最高设计速度匀速直线行驶时，所受阻力为车重的0.04倍，此时该列车的功率为多少瓦？（2023•金东区二模）为践行“绿水青山就是金山银山”的理念，以最优城市河道环境迎接亚运盛会，杭州市在规范的指引下，持续深入地实施清淤工作。如图是清淤作业的水陆两栖挖掘机，依靠浮箱可以漂浮在水面上。已知该水陆两栖挖掘机漂浮在水面时排水量为30米3，回答下列问题：（1）挖掘机挖斗前方做成齿牙状的目的是压强。（2）挖掘机漂浮在水面（未开展清淤工作）时，求此时挖掘机受到的浮力。（3）某次作业时，挖掘机将质量为0.72吨的淤泥挖出水面后，缓慢提升6米的高度，在此过程中无淤泥流出，求挖掘机对淤泥所做的功。（2023•金华二模）为助力第19届亚运会金华赛区足球小组赛，金华市体育中心体育场专门从广州调运来近8000平方米的专用草坪，通过铺草机将草坪一卷卷进行铺植，压实，已知铺草机的质量为0.5t，与地面接触的总面积为0.5m2，司机质量为50kg，则在此过程中：（1）该铺草机以运行速度4km/h匀速行驶6分钟，行驶的路程是多少？（2）若司机站在蒲草机上进行工作时，对地面的压强有多大？（3）铺草时，该机器以最大运行速度运动12米所需的时间为10秒，受到的阻力是重力的0.1倍，求此时机器的功率多大？（2023•椒江区校级二模）连接椒江、路桥、温岭的台州市域铁路S1线在2022年底通车运营。（1）轻轨电车与架空电线的接触点所用的材料应具有滑腻、不易氧化、能导电的性质，以下材料最适合的是。A.橡胶B.石墨C.铁（2）若列车牵引总功率为1×106瓦，在0.5小时里匀速直线行驶了36千米，求列车运行时所受水平阻力大小。（3）如图为一节列车与铁轨、枕木放置于水平地面的示意图，若列车的总质量为55吨，轨与枕木的总质量为65吨，相关部位之间的受力面积数据如表，求地面受到的压强为多少？相关部位列车与铁轨铁轨与枕木枕木与地面总受力面积（m2）51560（2023•温州模拟）“雪如意”全称国家跳台滑雪中心，跳台滑雪作为冬奥会上极贝观赏性的项目。跳台滑雪的基本技术分为5个部分：助滑、起跳、空中飞行、着陆、滑行至终止区。滑雪运动员的成绩有多项评分依据，其中两项为空中飞行距离及5个技术是否顺利完成。资料1：北京冬奥会跳台