机械能机械功计算-2023中考二轮复习培优压轴（浙教版）原卷版

专题18机械能、机械功计算

能力提升

一、机械能和公式推导

1.（2021九上•诸暨期中）如图一弹簧竖直放置，一重为G的铁球从P处静止释放向卜运动，A位置为

弹簧原长，到达C位置小球的速度变为零。（不考虑空气阻力）

O

A

BS

CI

（1）请在右图中画出小球从P到C的过程2,其动能随位置变化的大致关系图像。

（2）说出各段的能量变化情况。

2.（2022.鹿城模拟）跳水馆池水深度要适当，水过浅会发生危险，水过深则造成浪费。某科研小组想

研究某高度跳台水池中水的合理深度，用仿真人体模型进行“模拟跳水”测试，将人体模型从距水面

6米处静止释放，观察其触底情况。已知该人体模型重600牛，体积为0.059m3。（不考虑空气阻力）

（1）仿真人体模型入水后会受到浮力，其最大值是牛。

（2）由于人体模型入水后受到的浮力与其重力大小相当，粗略测算时视为抵消，若剩下的平均阻

力为其重力的1.5倍，则本次测试中池水至少多深才能保证人体模型不触池底？

（3）图甲是跳水运动员入水前的示意图，b是人起跳的瞬间，t2为腾空至最高点的瞬间，门是即将

入水的瞬间。图乙要描述口土之间速度变化的大致图像，请结合所学知识将其补充完整。

3.（2021九卜・•金华月考）如图是小科同学在校运动会上投掷实心球的场景，当实心球脱手时，重心离

地面的高度是1.8m,当实心球至最高点时，重心上升了0.9m。已知实心球质量为2千克，小科的

质量为55千克。（g取10N/kg）

（1）若小科每只脚与地面的接触面积是200cm2,则小科手握实心球双脚站立在水平地面时，脚对

地面的压强为多大？

（2）实心球从最高点至落地的过程中，实心球重力所做的功是多少？

（3）实心球自脱手至落地的过程中（不计空气摩擦），下列关于其动能、势能和机械能的大小分别

随时间变化的曲线中，其中正确的是（填序号）。

4.（2020•仙居模拟）甲、乙两位同学对雨滴的下落速度很感兴趣，于是他们对此展开研究。雨滴接近

地面时可看做匀速直线运动。把雨滴看做球形，其半径为r,密度为p,球的体积为V=4/37ir0（注：

所有结果均用字母表示）

（1）半径为r的雨滴重力为。

（2）在接近地面时，雨滴在下落过程中机械能（选填“增大不变”“减小，

（3）假设半径为r的雨滴在近地面下落h高度的过程中，重力对它做了多少功？

5.（2020•上城模拟）在探究动能影响因素实验时，常用如图实验装置（不计摩擦）。为了使个球到达水

平位置时初始速度相同，需控制小球下落高度相同，这是为什么呢？查阅资料得：某处物体的重力

势能的大小等于该物体从此处运动至水平位置时重力对物体所做的功。

（1）质量为m的小球在A处静止时，所具有的重力势能大小Ep为；

（2）已知，刚进入水平面B点时，小球所具有的动能Ek可以表达为：m\，2,v为此时的速度。则

EpEk（选填“大于”或“等于”或“小于”）；

（3）请推导证明：小球在水平面上运动的初始速度v只与高度h有关。

6.风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源。风力发电机是将风能（气流的动能，动能

表达式耳=；mv2）转化为电能的装置，共主要部件包括风轮机、齿轮箱，发电机等.如图所示。

（1）风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积。设空气密度为p,气流速度为

V,风轮机叶片长度为r。求单位时间内流向风轮机的最大风能Pm；在风速和叶片数确定的情况

下，要提高风轮机单位时间接受的风能，简述可采取的措施。

（2）已知风力发电机的输出电功率P与Pm成正比。某风力发电机的风速vk9m/s时能够输出电功

率Pi=540kWo我国某地区风速不低于v2=6m/s的时间每年约为5000小时，试估算这台风力发电

机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时。

7.（2019九下.温州竞赛）一轻质光滑薄平板AB（质量忽略不计），可绕水平转轴自由转动（转轴以O

点表示）。已知平板与水平地面的夹角为30。，A0长0.6m,OB长0.4m。在平板中点N处挂一质量

为10kg的重物，将一个质量为5kg的小球在距离地高为i=0.5米处静止释放，沿光滑轨道到达AB

上。（g取10牛/千克）

（1）小球从最高点下滑至地面的过程中，重力所做的功为多少？

（2）从能量转化和守恒的角度来解释小球为什么一定可以通过O点？.

（3）通过计算说出小球运动到距离O多远处时，平板AB会发生转动？（小球对杠杆的压力为自

身重力的.）

8.光滑斜面甲与水平面AB平滑连接，从斜面甲高II处静止释放小球，小球运动到B点静止，如图

甲，在AB上的C点平滑拼接另一光滑斜面乙。已知AB=3AC,如图乙，回答下列问题：

（1）如果小球从斜面甲高H处静止释放，说明小球在乙斜面到达的最大高度h与H的数量关系及

（1）如图，消毒车在水平地面上匀速行驶并消毒时，具有的动能（选填“变大”、“变小”

或“不变

（2）空载时，消毒车对水平地面的压强是多少？

（3）当该车装满药水，在水平公路上以额定功率匀速行驶时，测得速度为10m/s,则发动机在

2min内所做的功是多少？受到的阻力是多少？

12.（2022・衢州）中国055型驱逐舰装配的“鹰击21"高超音速导弹，因其超强的攻击力，被称为“航

母杀手”。

（I）当驱逐舰执行护航任务时，不能与其他舰艇近距离并列前行，这是因为两艘舰艇中间的水流

速度快，压强,易造成海难事故。

（2）如图是导弹的飞行路线图，导弹发射升空至最高点后关闭发动机，仍能加速向下俯冲。请从

能量转化的角度解释原因：o

（3）导弹受到的空气阻力与导弹速度的关系

导弹速度V（米/秒）501001502005001000

导弹受到的空气阻力F（牛）5()20045080050002(XX)()

若导弹在末端巡航阶段以1000米/秒的速度匀速直线飞行100（）米，请结合上表信息，求该过程中

导弹克服空气阻力做的功。

13.（2021.婺城模拟）无人机以高分辨率高速摄像机、轻型光学相机、激光扫描仪等设备获取信息，广

泛应用在航拍、交通等领域。如图为某型号无人机，整机质量2千克，停放时与水平地面总接触面

积0.002米2,摄像机拍摄速度11000帧/秒。在轿车限速120千米/时的某高速公路上，交警利用该

无人机进行道路通行情况实时监测。

（I）在60米高空，以24千米/小时的速度水平匀速跟拍过程中。判断该过程中无人机动能不变的

理由是o

（2）无人机竖直向上爬升6。米的过程中克服重力做了多少功？

（3）无人机在某轿车通行0.6米的过程中拍摄220帧，通过计算判断该轿车是否超速。

14.（2021.宁波模拟）校车安全备受社会关注，国家出台了《校车安全管理条例》。如图是宁波大市内

中小学投入使用的新型安全校车，这种校车的性能完全符合安全标准，车的总质量为5380千克。

则：

（1）校车设计最高时速达到80km/h,但《校车安全管理条例》中规定校车最高时速为60km/h,

其实质是为了控制校车的不至于过大。

A.惯性B.势能C.动能D.摩擦力

（2）一个质量为60千克的驾驶员驾驶校车空载，每个轮了跟地面的接触面积为400cm2,求校车

对地面的压强。

（3）小科乘坐该校车回家，校车以45km/h的速度在水平路面上匀速行驶了20分钟后到达目的

地，校车受到的阻力为200DN,求校车克服阻力所做的功。

15.（2020九上•越城期中）电动自行车在中国保有量巨大，有整整5亿辆。2018年5月，国务院颁布

了《电动车新国标》，并于2019年4月正式施行。电动车也有了行业标准，如图：小敏家购置了

一辆整车质量55Kg的符合新国标的电动车，体重为65Kg小敏骑行该电动车以21.6km/h的速度在

水平路面上匀速行驶20min,电动车受到的阻力是车重的0.1倍。求：

上速达野ISkm/hW发出掇示暮

后怆中心无£125m

（1）对蓄电池充电时，电能转化为能;

（2）新国标对电动车的整车质量、最高速度都进行了限制，这样做主要是为了防止车的

较大，以减小行车危险。

（3）电动车在这段行驶过程中所做的功?

16.（2020.衢州）近年来，衢州城市面貌焕然一新，这离不开环卫工人们的辛苦付出。如图，洒水车

某次在平直的道路上以15千米/时的速度匀速行驶，进行洒水作业。洒水车的部分参数如下表。

项目数值

空载质量（吨）2.4

满载装水量（吨）20

满载时车轮与水平地面接触总面积（米2）0.4

正常洒水流量（吨/时）50

（1）若洒水车满载并按正常洒水流量洒水，它在本次洒水过程中最多可连续喷洒多少路程？

（2）求洒水车满载时，停在水平地面上对地面的压强。

（3）在本次洒水过程中，洒水车的机械能大小变化情况是。

17.（2020九上•苍南期末）我国研制生产的世界最大水陆两栖飞机“配龙”一AG600（如图）可在水面直接

起飞，主要用于森林灭火和水上救援。空载时的总质量为41.5吨，用于灭火时一次最多携带水12

吨。根据以上信息，回答下列问题:

（1）飞机在投水灭火过程中，若保持一定高度匀速飞行，则这过程中飞机的机械能将o

（2）装满水的A600从水面起飞至400米高空，飞机克服重力至少需要做多少功？

18.（2018・嘉兴模拟）蛟龙AG600水陆两栖飞机是我国自主研制的大飞机，它主要用于大型灭火和水

上救援，可以水陆起飞和降落。AG600空载时质量约为42%请回答：（g取10N/kg,P水

=1.0xl03kg/m3）

・x奔"’

（I）当AG600蓄水后在火场上较高处匀速飞行并将所蓄水投下后，它的机械能将（选填

“变大”、“变小”或“不变”）。

（2）某次试飞前，AG600空载静止在某湖面上，求其排开湖水的体积。

（3）在水面滑行时，AG600蓄一定量的水，发动机牵引力的总功率为2000kW,飞机在水面上以

36km/h的速度匀速滑行了Imin,滑行过程中所受阻力为总重的0.4倍。求所蓄水的质量。

19.（2022九上•杭州期中）如图甲所示是某种升降电梯工作原理图，它由轿厢、对重、电动机、钢丝

绳、滑轮等部件连接组成。电动机和对重通过钢丝绳分别给轿厢施加拉力，连接轿厢的两根钢丝绳

非常靠近，轿厢与对重的运动方向始终相反。对重的质量为400千克，空轿厢的质量是50（）千克，

额定载重量是1000千克，某次电梯满载上升时的vt图象如图乙所示。不计钢丝绳重力和一切摩

擦

求

O•

图甲图已

（1）电梯匀速上升的高度是多少？

（2）电梯匀速运动阶段，对重的重力做的功是多少？

（3）电梯匀速运动时，电动机钢丝绳对轿厢拉力的功率是多少？（g取10牛/千克）

20.（2022九上湍安期中）我国“长剑10”是一种国产新型隐身巡航导弹，主要以巡航状态在稠密的大

气层内飞行。下图是“长剑10”的飞行路线图。

导弹速度V（米/秒）50100150200

导弹受到的阻力f（牛）50200450800

J射一寤、一、'

/£热器阚堂:行'、

大气层

地球攻击点

（I）发射升空阶段：发动机点火后，燃气向下高速喷出，导弹以极快的速度快速升空。这是因

为0

（2）俯冲加速阶段：导弹升空后，发动机处于关闭状态，导弹向下俯冲，速度越来越快。这是因

为，

（3）巡航飞行阶段：当“巡航状态”时，主发动机的推力与阻力平衡，弹翼的升力与重力平衡后，

可以实现远距离发射，超低空高速飞行，精确打击目标，已知该导弹的速度和阻力测试数据如上

表。若该导弹在末端巡航飞行过程中以20（）米/秒的速度匀速直线飞行60秒，求该过程内发动机

的推力做功为多少？

21.（2022九上•舟山期中）2021年5月15H,“天问一号''着陆器成功降落火星，如图中所示。质量

为1300千克的天问一号在注火星表面100米高处短暂悬停，选定安全地点后再着陆。小联对最后100

米的降落过程，其速度大小随下降高度的变化作了简单的模拟绘图，如图乙所示。已知同一物体在火星

上的重力是地球上的看，回答以下问题

■v（木/秒）

°2040608092100下降高度力（米）

甲乙

（1）在匀速下降期间，“天问一号''所受火星重力对它做功的大小？

（2）在匀速下降期间，“天问一号”所受火星重力对它做功的功率大小？

22.（2022九上•杭州月考）步行是一种简易方便的健身运动，人正常步行时，步距（指步行一步的距

离）变化不大，步距还可作为身体上的一把“尺子”。小东测出自己的步距为0.5m,他正常步行

Imin走了180步。小东根据自己的腿长和步距画出了如图所示的步行示意图，对步行时重心的变化

进行了分析，当两脚一前一后着地时重心降低，而单脚着地迈步时重心升高，因此每走一步都要克

服重力做功。

（已知小东的腿长是65cm,质量是50kg）（g取10N/kg）求:

（1）小东正常步行的速度是多少？

（2）小东每走一步克服重力所做的功是多少？

（3）小东正常步行克服重力做功的功率是多少？

23.（2022.常山模拟）为了控制疫情，全国多地使用无人机进行常态化安全巡查。无人机停放在地面上

时要确保“四脚着地，部分参数如表甲所示。无人机飞行时，通过改变旋翼的转速实现上升和卜

降，完成任务返航时沿竖直方向下降，下降的速度与时间的关系如图乙所示。

V(W)

甲乙

机身质量24千克

充满电后电池电能36000焦耳

起飞前与地面的总接触面积10厘米2

机身尺寸400mmx300mmx200mm

（1）无人机停放在水平地面上时对地面的压强是多少？

（2）计算无人机匀速下降过程中，其受到的重力所做的功。

（3）使无人机上升的力，施力物体是o

24.（2022.永康模拟）金华轨道交通是服务于金华市的城市轨道交通系统，其首条线路金义线已于

2022年1月11日实现通车试运营，其设计速度为120公里/小时，从金华市区到义乌城区最快36

分钟到达。该项目采用地铁B型车，每列车由6节车厢组成，每节车厢质量约为33.6啊，每列车

的车轮跟铁轨接触总面积约为08峭，求：

（1）每列地铁B型车对地面的压强。

（2）该地铁B型车正常运行的功率为2400kW,则该车以设计速度匀速运行时受到的牵引力。

（3）该地铁B型车正常运行，匀速行驶20分钟牵引力所做的功。

25.（2022.桐乡模拟）城市的智慧管理为人们的出行带来方便，如图是某路口设置的“绿波时速”指示

牌，如果以40km/h50km/h的时速开车前进，在一个路口遇到的是绿灯，将这个时速保持下去，那

么很有可能，就会是一路绿灯，畅行无阻，这就是传说中的“绿波带”。某辆轿车经过绿波带路段上

相距4.5km的两个路口时，总用时5分钟。请解答下列问题：

（1）通过计算说明轿车能否绿波通行这两个路口