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文档简介
专题09功和机械能
1.(2025•乐山)【跨学科应用】为响应国家“每日体育锻炼时间不低于两小时”的要求,某校组织学生
远足爬山,开展户外运动。爬山区域等高线如图所示,不考虑重力变化,队伍重力势能最大的位置是()
【答案】D。
【解答】解:由图可知,D点的位置最高,由重力势能大小的影响因素可知,不考虑重力变化,队伍在D
点的重力势能最大,故ABC不符合题意、D符合题意。
故选:D。
2.(2025•广元)【联系生活】如图所示是电影《哪吒1》中哪吒与敖丙踢毽子的场景,下列说法正确的是
()
A.敖丙对毽子的作用力改变了毽子的运动状态
B.敖丙踢出毽子后,毽子在空中飞行,是因为敖丙在持续对毽子做功
C.毽子运动到最高点时受平衡力作用
D.毽子从低到高的运动过程中,重力势能转化成动能
【答案】A。
【解答】解:A、力能改变物体的运动状态,敖丙对毽子的作用力改变了毽子的运动状态,故A正确;
B、敖丙踢出毽子后,毽子在空中飞行,是因为毽子有惯性,故B错误;
C、毽子上升到最高点时,只受到重力作用,处于非平衡状态,故C错误;
D、毽子从低到高的运动过程中,动能转化成重力势能,故D错误。
故选:A。
3.(2023•资阳)【阅读理解】帮厨时,细心的同学会发现当水滴落在滚烫的铁锅上时,假如铁锅的温度
略高于水的沸点时,水会发出嘶嘶声并迅速沸腾消失;但当铁锅温度达到近200℃时,水珠会在锅内悬浮滚
动,反而可以存在更长时间。这种神奇的现象被称为“莱特弗罗斯特效应”,它是由荷兰植物学家赫尔曼•
布尔哈夫在1732年时首次发现的。不过,真正深入研究的人并不是他,而是德国医生约翰•戈特洛布•莱顿
弗罗斯特。1756年莱顿弗罗斯特在一把烧得通红的铁勺上滴上一滴水珠,水珠竟然悬浮起来并持续30秒。
近期,有研究人员将半径1mm左右的水珠轻轻放在加热到251℃的光滑硅表面上后,通过高速成像甚至可
以观察到水珠的“蹦床”弹跳现象。有关莱特弗罗斯特效应,下列分析中正确的是()
A.水珠之所以能够在锅内或铁勺上悬浮,是由于高温使得水珠不受重力作用
B.水珠在硅表面弹跳并逐渐消失的过程中,水珠的机械能不变
C.利用莱特弗罗斯特效应,只要打湿双脚,就可以长时间在炭火上行走
D.温度更高反而令水珠存在更久,是由于水珠底部汽化后使水珠与高温物体不直接接触,有效地进行了隔
热
【答案】D。
【解答】解:A、水珠之所以能够在锅内或铁勺上悬浮,是由于受到的力是平衡的,故A错误;
B、水珠在硅表面弹跳并逐渐消失的过程中,水珠的质量变小,机械能变小,故B错误;
C、利用莱特弗罗斯特效应,只要打湿双脚,人只能短时间在炭火上行走,故C错误;
D、温度更高反而令水珠存在更久,是由于水珠底部汽化后使水珠与高温物体不直接接触,有效地进行了隔
热,故D正确。
故选:D。
考点一.力是否做功的判断
1.(2025•南充)新学期,老师组织同学们进行了一场有意义的劳动——搬新书,在下列过程中,同学们
对书不做功的是()
A.甲图中将书从地面提起的过程
B.乙图中在水平路面推车的过程
C.丙图中将书搬上教学楼的过程
D.丁图中将书堆放在桌面的过程
【答案】B。
【解答】解:A、将书从地面提起的过程,人对书施加了力,且书在力的方向上移动了距离,所以人对书做
了功,故A不符合题意;
B、乙图中在水平路面推车的过程,人的力作用在车上,书没有受到人的作用力,人对书没有做功,故B符
合题意;
C、将书搬上教学楼的过程,人对书施加了力,且书在力的方向上移动了距离,所以人对书做了功,故C不
符合题意;
D、将书堆放在桌面的过程,人对书施加了力,且书在力的方向上移动了距离,所以人对书做了功,故D
不符合题意。
故选:B。
2.(2023•宜宾)如图所示,一个物体被水平力F压在竖直墙面时静止,水平力减为F
的三分之一时刚好匀速下滑,则静止和匀速下滑时物体受到的摩擦力大小相等(选填“相
等”或“不相等”),下滑时水平力对物体不做(选填“做了”或“不做”)功。
【答案】相等;不做。
【解答】解:(1)当物体静止时,受到平衡力的作用;在竖直方向上,物体受到的重力G和静摩擦力f是
一对平衡力,其大小相等、方向相反;
当水平力减为F的三分之一时刚好匀速下滑时,物体仍然处于平衡状态,在竖直方向上,物体受到的重力
G和滑动摩擦力f是一对平衡力,由此可知当推力F大小发生变化时,物体从不动到动,受到的摩擦力从静
摩擦变为了滑动摩擦,受到的摩擦力还是等于重力,因此静止和匀速下滑时物体受到的摩擦力大小相等;
(2)下滑时水平力对物体的作用力是水平方向的,而物体移动的方向是竖直方向的,二者方向垂直,故下
滑时水平力对物体不做功。
故答案为:相等;不做。
考点二.功的简单计算
3.(2024•乐山)如图所示,某次比赛中,运动员推着冰壶从A点运动6m到达B点时轻轻松手,随后冰
壶沿冰道运动30m停在O点。若运动员对冰壶的水平推力为9N,冰壶运动中受到水平方向的阻力,大小
恒定为1.5N。从A点到O点冰壶沿直线运动,此过程中()
A.推力对冰壶做功为270J
B.推力对冰壶做功为324J
C.冰壶克服阻力做功为54J
D.冰壶克服阻力做功为45J
【答案】C。
【解答】解:由题知,冰壶在AB段才受推力的作用,运动员的推力对冰壶做的功为:W=Fs=9N×6.0m=54J;
从A点到O点冰壶沿直线运动,此过程中冰壶克服阻力做功为:W'=fs'=1.5N×(6.0m+24.0m+6.0m)=54J。
故选:C。
4.(2023•成都)小尚同学勤于思考,热爱探究,下面是他在探究中遇到的两个问题,请完成相关计算。
(1)小尚听爸爸说,家里的电动汽车正常行驶10km消耗的电能约为1度(3.6×106J)。他认为由此可以
测算出电动汽车的牵引力,依据模型思想,他将问题简化为:汽车行驶10km,牵引力做功3.6×106J,求牵
引力的大小。
(2)被测物体A置于坚固的水平台上,实验小桌放在物体A上,小桌与A的接触面积为0.1cm2(即A的
受力面积)。往实验小桌上的沙盘里缓慢添加细沙,直到将被测物体A压坏,测得小桌、沙盘和细沙的总
重为5N,求物体A能承受的最大压强。
【答案】(1)牵引力的大小为360N;(2)物体A能承受的最大压强为5×105Pa。
【解答】解:(1)由W=Fs得,牵引力的大小:
(2)小桌对A的压力等于小桌、沙盘和细沙的总重力,
则物体A能承受的最大压强:
答:(1)牵引力的大小为360N;(2)物体A能承受的最大压强为5×105Pa。
5.(2023•达州)A、B两个圆柱形容器按如图所示的方式放置在水平地面上,容器的厚度忽略不计,A容
2233
器自重300N,底面积为0.6m,装有深度为20cm的水,B容器底面积为0.8m。(g取10N/kg,ρ水=1×10kg/m)
(1)求A容器中水的重力。
(2)从A容器中抽出质量为m的水倒入B容器,A容器对B容器底部刚好无压力,求m的值。
(3)在(2)小题的基础上,向B容器另外加入80kg水(水不溢出),当A容器静止时,求B容器中的
水对A容器所做的功。
【答案】(1)牵引力的大小为360N;(2)物体A能承受的最大压强为5×105Pa。
【解答】解:(1)A容器中水的体积
V=Sh=0.6m2×20cm=0.6m2×0.2m=0.12m3,
水的质量m=ρV=1.0×103kg/m3×0.12m3=120kg,
A容器中水的重力G=mg=120kg×10N/kg=1200N;
(2)从A容器中抽出质量为m的水倒入B容器,A容器对B容器底部刚好无压力,A刚好漂浮于B容器
水中,此时容器A受到B中水的浮力和A的整体重力相等,即
F浮=GA+G剩水;
将质量为m的水倒入B容器,B容器水面上升高度为:
A容器在B中受到水的浮力
A容器中剩余水的重力G剩水=mg=(120kg-m)×10N/kg
由F浮=GA+G剩水得:
解得m=37.5kg;
(3)在(2)小题的基础上,A容器对B容器底部刚好无压力,A刚好漂浮于B容器水中向B容器另外加
入80kg水(水不溢出)时,B中液面上升高度
所以物体A重心比之前重心升高的高度为0.1m,容器A在倒出质量为37.5kg的水后,重力为
G=(120kg-37.5kg)×10N/kg+300N=1125N,
B容器中的水对A容器所做的功
W=Gh=1125N×0.1m=112.5J。
故答案为:(1)A容器中水的重力为1200N;
(2)m的值为37.5kg;
(3)B容器中的水对A容器所做的功为112.5J。
考点三.功率大小的额比较
6.(2023·达州)如图所示,A、B两个粗糙程度相同的物体以甲、乙,两种不同的方式叠放在同一水平
地面上,分别用水平方向的拉カF和F使AB一起向右运动,甲运动的s-t图象和乙运动的v-t图象分别如
图丙、丁所示,已知F=10N,下列说法正确的是()
A.F甲<F乙
B.甲、乙两图中AB之间的摩擦力均为10N
C.拉力F甲与拉力F乙的功率相等
D.甲、乙两图中地面受到的摩擦力相等
【答案】D。
【解答】解:AD、对整体受力分析,甲、乙中整体在水平方向上做匀速直线运动,则整体在水平方向上受力
平衡,受到的摩擦力等于拉力;甲、乙中整体对水平地面的压力相同,接触面的粗糙程度相同,所以受到的摩擦
力大小相同,则拉力大小相同,
即F甲=F乙,故A错误、D正确;
B、甲图中AB一起向右做匀速直线运动,A和B之间没有发生相对滑动,也没有发生相对滑动的趋势,所
以A受到的摩擦力大小为0N;乙图中,B向右做匀速直线运动,B受到的摩擦力等于拉力,拉力为10N,所
以摩擦力为10N,由于物体间力的作用是相互的,所以A受到的摩擦力为10N,故B错误;
C、由题意和图像可知,甲中物体运动的速度为
乙中物体的运动速度为6m/s;由于两种情况下的拉力相同,根据可知,拉力F甲
与拉力F乙的功率不相等,故C错误。
故选:D。
考点四.功率的计算
7.(2023•绵阳)“单臂哑铃划船”运动能充分训练背阔肌。训练时,按照如图所示姿势,提升、放下哑
铃为1次动作。已知哑铃质量15kg,训练者60s完成一组训练,每组12次动作,每次提升哑铃的竖直高度是
30cm。则训练者在1次提升哑铃过程中做功是45J,完成一组训练过程中提升哑铃做功的功率是9W。(g
取10N/kg)
【答案】45;9。
【解答】解:训练者在1次提升哑铃过程中做功是:
W=Gh=mgh=15kg×10N/kg×30×10-2m=45J;
训练者60s完成一组训练,每组12次动作,完成一组训练过程中提升哑铃做功的功率是:
故答案为:45;9。
8.(2024•自贡)如图所示,物体A在水平拉力F的作用下,沿水平面以0.2m/s的速度匀速运动了5s,弹
簧测力计的示数为8N(不计滑轮和绳子的质量及它们之间的摩擦),拉力F做功的功率为()
A.1.6WB.3.2WC.8WD.16W
【答案】B。
【解答】解:弹簧测力计的示数为8N,则绳端的拉力F为8N,
绳端移动的速度:v绳=2v物=2×0.2m/s=0.4m/s;
拉力做功的功率:
所以ACD错误,B正确。
故选:B。
9.(2025•凉山州)甲、乙两车同时同地在水平路面上向北沿直线行驶,
它们的s-t图像如图所示。已知甲车总重1.2×104N,若甲车0∼8s内的牵
引力大小恒为1.6×103N,则()
A.乙车速度大小为10m/s
B.0∼6s内,以甲车为参照物,乙车向北运动
C.0∼6s内,甲车重力做功为7.2×105J
D.0∼6s内,甲车牵引力功率为1.6×104W
【答案】D。
【解答】解:A、乙车速度大小为:
故A错误;
B、甲车的速度为
甲的速度大于乙的速度;甲、乙两车同时同地在水平路面上向北沿直线行驶,0~6s内,以甲车为参照物,
乙车向南运动,故B错误;
C、0~6s内,甲车的重力不做功,故C错误;
D、若甲车0∼8s内的牵引力大小恒为1.6×103N,则0~6s内,甲车牵引力的功率为:
34
P甲=F甲v甲=1.6×10N×10m/s=1.6×10W,故D正确。
故选:D。
考点五.重力势能大小与高度的关系
10.(2024•广元)2024年5月23日至24日,东部战区在我国台湾省周边开展“联合利剑-2024A”军事演
习,震慑台独分裂势力,坚决捍卫国家主权和领土完整。参加演习的某架战机加速升空过程中,若不考虑
燃油消耗引起的质量变化,则该战机()
A.动能减少,重力势能减少
B.动能减少,重力势能增大
C.动能增大,重力势能减少
D.动能增大,重力势能增大
【答案】D。
【解答】解:A、参加演习的某架战机加速升空过程中,若不考虑燃油消耗引起的质量变化,该战机质量不
变,速度增加,动能增大,高度增加,重力势能增大。
故选:D。
11.(2025•达州)周末,小明陪同爸爸到“八台山”旅游,携带如图所示的“水气压计”
向山顶攀登过程中,“水气压计”管内液面会上升(选填“上升”、“下降”或“不变”);
小明的重力势能会增大(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】上升;增大。
【解答】解:大气压随高度的增加而减小,携带如图所示的“水气压计”向山顶攀登过程中,因为外界气
压减小,所以,“水气压计”管内液面在瓶内较大气压的作用下会上升;
小明携带如图所示的“水气压计”向山顶攀登过程中,小明的质量不变,高度变大,所以重力势能会增大。
故答案为:上升;增大。
考点六.动能大小与速度的关系
12.(2025•凉山州)2025年5月10日,代号“鲲龙”的水陆两栖飞机AG600,批产首架机总装下线。这
是我国自主研制的全球最大的水陆两栖特种用途飞机。“鲲龙”飞行时机翼上方受到空气的压力小于下方
受到空气的压力(选填“大于”“小于”或“等于”)。如图甲所示,匀速飞行的“鲲龙”在投水灭火时,
其动能会变小(选填“变大”“变小”或“不变”)。“鲲龙”执行海上救援任务时,可一次性救援50
名遇险人员。在海上救援时,“鲲龙”静止在水面,如图乙所示,若此时遇险人员被救上“鲲龙”,它受
到的浮力变大(选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】小于;变小;变大。
【解答】解:因为机翼上方的空气流速大,压强较小;机翼下方的空气流速小,压强大,这一压强差使飞
机获得竖直向上的升力;由于机翼上方的压强小于下方压强,则机翼上方的压力小于飞机下方的压力。
匀速飞行的“鲲龙”在投水灭火时,质量变小,速度不变,故动能变小。
飞机漂浮在水面上,当遇险人员被救上“鲲龙”后,总重力变大,由物体的漂浮条件可知,飞机所受浮力
的变大。
故答案为:小于;变小;变大。
考点七.机械能的概念
13.(2024•攀枝花)如图所示是足球从A点自由下落到地面后,反弹到最高点B
点的示意图。则足球在A点的机械能大于(选填“大于”、“小于”或“等于”)
其在B点的机械能。足球从地面弹起到B点的过程中,动能减小(选填“减小”、
“增大”或“不变”)。
【答案】大于;减小。
【解答】解:如图所示是足球从A点自由下落到地面后,反弹到最高点B点的示
意图。则足球在A点的机械能大于其在B点的机械能,因为A点的高度比B点高且它们都静止。足球从地
面弹起到B点的过程中,质量不变,速度减小,动能减小。
故答案为:大于;减小。
14.(2024•绵阳)2024年4月30日,载有3名航天员的神舟十七号载人飞船返回舱,安全着陆于东风着
陆场,任务取得圆满成功。在离地10公里左右,返回舱的引导伞、减速伞和主伞相继打开,使返回舱减速
下落,此过程中,返回舱的()
A.动能减小,重力势能增大,机械能不变
B.动能增大,重力势能减小,机械能不变
C.动能减小,重力势能增大,机械能减小
D.动能减小,重力势能减小,机械能减小
【答案】D。
【解答】解:在离地10公里左右,返回舱的引导伞、减速伞和主伞相继打开,使返回舱减速下落,该过程
中返回舱的质量不变,速度变小,高度减小,所以动能和重力势能都变小,即机械能减小。
故选:D。
考点八.机械能的守恒
15.(2023•乐山)如图所示,用轻质细绳悬挂一小球在竖直平面内摆动。在某次
摆动过程中,小球依次经过A、B、C三点,A、C两点高度相同,B点为最低点,
不计空气阻力,下列说法正确的是()
A.小球在B点动能最大
B.小球从B点运动到C点,重力势能转化为动能
C.A、C两点速度大小不同
D.小球机械能不守恒
【答案】A。
【解答】解:A、根据题意可知,B点为最低
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