1、第十一章功和机械能一、选择题1同学们在体育活动及测试中涉及到了许多物理知识，下列说法正确的是（）。A打乒乓球时拉出“弧圈球”，利用了流体压强与流速的关系；B标枪出手后如果受到的外力全部消失，标枪将会做匀速直线运动；C举起杠铃静止后人受到的重力和地面对人的支持力是一对平衡力；D投出去的实心球最终落回地面，落地时的动能大于出手时的动能【答案】ABD。【解析】A、打乒乓球时拉出“弧圈球”，是因为球发生旋转时带动空气的流动，使球的不同侧面空气流速不同，根据空气流速大的位置压强小可知，球会沿弧线运动，故A正确；B、由牛顿第一定律知：标枪出手后如果受到的外力全部消失，将会做匀速直线运动，故B正确；C、人受
2、到的重力和地面对人的支持力，这两个力都作用在人体上、方向相反、作用在同一直线上，但是地面对人的支持力等于人重与杠铃重之和，大小不相等；不是一对平衡力，故C错误；D、球出手时具有一定速度和高度，球同时具有动能和重力势能；而球落地时，高度为0，重力势能为0，此时球只有动能，故落地时的动能大于出手时的动能，故D正确。故选ABD。2.中国北京已成功获得2022年第24届冬奥会主办权。如图所示，是我国运动员在往届冬奥会上参加不同比赛项目时顽强拼搏的英姿。下列说法中正确的是（）。A. 甲图中：花样滑冰运动员在冰面上沿曲线滑行时，所受合力为零；B. 乙图中：速度滑冰运动员在水平冰道上加速冲刺的过程中，其机械
3、能增加；C. 丙图中：自由滑雪空中技巧运动员从空中下落的过程中，重力做功越来越慢；D. 丁图中：运动员将冰壶推出后，人不再对冰壶做功，冰壶的机械能会逐渐减小【答案】BD。【解析】A运动员做曲线运动，运动状态时刻改变，因此远动员所受的合力不为零，故错误；B速度滑冰运动员在水平冰道上加速冲刺的过程中，质量不变，速度变大，动能变大，高度不变，重力势能不变，故它的机械能增大，故正确；C自由滑雪空中技巧运动员从空中下落的过程中，运动员的重力不变，速度越来越快，由P=Fv=Gv可得，重力做功越来越快，故错误；D运动员将冰壶推出后，冰壶在滑动时克服摩擦做功，机械能转化为内能，冰壶的机械能会逐渐减小，故正确。
4、故选BD。3.用如图所示的滑轮组提起物体A,当卷扬机用500N的力拉钢丝绳，使物体A在10s内匀速上升1m的过程中，滑轮组的机械效率为80%。下列判断正确的是（ ）。A. 物体A重力为400 N； B. 动滑轮的重力为300N；C. 卷扬机做的有用功为1200J；D. 卷扬机做功的功率为120W；【答案】BC。【解析】A由图可知，承重的绳子段数n=3，则由得，物体A的重力为：，故A错误；B不计绳重和绳与滑轮之间的摩擦，由可得，动滑轮的重力：G轮=nF-GA=3500N-1200N=300N，故B正确；C卷扬机绳子移动的距离：s=3h=31m=3m，拉力做功：W总=Fs=500N3m=1500J
5、，卷扬机做的有用功：W有用=W总=80%1500J=1200J；故C正确；D用500N拉力通过此滑轮组提升物体，使其在10s内匀速上升1m：卷扬机做功的功率：；故D错误；故选BC。4.（2020山东省泰安中考模拟）如图甲所示，将一根弹簧和一只质量为1kg的金属球(球上有小孔)套在铁架台的金属杆AB上面。现将小球提到B端后松手,小球的高度随时间变化的情况如图乙所示,下列说法正确的是( )。A.在0t3过程中，小球在t1时刻机械能最大；B.弹簧原来的长度为40cm；C.在0t1过程中，小球的重力势能全部转化为动能；D.在t1t2t3三个时刻，小球的动能在t1时刻最大【答案】D。【解析】A. 在0t
6、3过程中,小球刚与弹簧接触,与弹簧接触后,先做加速度不断减小的加速运动,当弹力增大到与重力平衡是t1时刻,即加速度减为零时,速度达到最大,t2、t3三个时刻，由于能量的损失，总的机械能在减小，所以，开始的0时刻机械能最大，A不符合题意；B. 由图可知当弹力与重力平衡时，弹簧的长度为40cm ， 由于此时弹簧处于压缩状态，所以弹簧原来的长度应大于40cm ， B不符合题意；C. 在0t1过程中,t1时刻速度达到最大,重力势能最小,但部位零,此时t1时刻小球刚与弹簧接触，所以小球重力势能并不是全部转化为动能，C不符合题意；D. 在t1、t2、t3三个时刻,由于能量的损失,t1时刻的速度最大,所以小
7、球的动能在t1时刻最大，D符合题意。故答案为D。5.（2020北京市朝阳区中考模拟（延期开学网上考试）下面关于功、功率、机械效率说法正确的是 （）。A. 功率小的机械做功一定快；B. 做功时间越长，机器的功率越大；C. 机械做功少，功率一定小，机械效率一定低；D. 有用功一定时，额外功少的机械，机械效率一定高【答案】D。【解析】A功率大的机械，做功快，故A错误；B由 可知，做功时间越长，做功多少未知，机器的功率无法判断，故B错误；C机械做功少，做功不一定慢，功率不一定小，与机械效率无关，故C错误；D有用功一定时，额外功少、总功少，有用功与总功的比值大，机械效率一定高，故D正确。故选D。6.（2
8、019武汉市武昌区中考一模）用弹簧测力计两次水平拉同一木块，使它在同一水平木板上做匀速直线运动，图乙是它运动的路程随时间变化的图象，下列说法正确的是（）。A. 图甲中木块受到的拉力为3.2N； B. 木块第一次和第二次速度之比为1：2；C. 木块两次受到滑动摩擦力之比为1：1；D. 相同时间内拉力两次对木块做功之比为1：1【答案】C。【解析】A、从图甲知，弹簧测力计的分度值为0.2N，弹簧测力计的示数为3.4N，即图甲中木块受到的拉力为3.4N，故A错误；B、从图乙可知，木块两次都做匀速直线运动，第一次10s运动路程为50m，第二次10s运动路程为25m；因为时间一定，速度与路程成正比，即木块
9、第一次和第二次速度之比为50m：25m=2：1，故B错误； C、两次接触面的粗糙程度相同、压力相同，摩擦力相同，即木块两次受到滑动摩擦力之比为1：1，故C正确； D、从图乙可知，木块两次都做匀速直线运动，而做匀速直线运动的物体受平衡力作用，所以两次木块受到的拉力和摩擦力相等，因为摩擦力相同，故拉力也相同；由B可知相同时间内的路程之比为s1：s2=2：1，根据W=Fs可得W1：W2=2：1，故D错误。故选C。7.（2019贵港市覃塘区中考一模）如图所示，小球甲在O点从静止开始下落，先后经过A、B两点。已知OAAB小球乙在P点从静止开始下落，先后经过C、D两点，已知小球乙经过PC段所用的时间与经过
10、CD段所用的时间相等。则下列说法正确的是（）。A小球甲在下落过程中速度越来越大是由于有重力作用；B小球甲通过OA段重力做功快，通过AB段重力做功慢；C小球乙在下落过程中动能变大，势能变小；D小球乙通过PC段重力做功慢，通过CD段重力做功快【答案】ACD。【解析】A、空中的小球受到重力的作用，小球甲在下落过程中速度越来越大，是由于重力改变了它的运动状态；故A正确；B、小球甲的重力不变，通过的距离OAAB，根据WGh可知，小球甲通过OA段和AB段重力做的功相同；由题意可知，小球在OA段的平均速度小于在AB段的平均速度，OA和AB的距离相等，所以在OA段所用时间大于在AB段所用的时间，根据P可知，小
11、球甲通过OA段重力做功慢，通过AB段重力做功快。故B错误；C、小球乙在下落过程中质量不变，速度变大，高度减小，所以其动能变大，势能变小。故C正确；D、小球乙的重力不变，由图知，通过的距离PCCD，根据WGh可知，小球乙通过PC段重力做功少，通过CD段重力做功多，已知小球乙经过PC段所用的时间与经过CD段所用的时间相等，根据P可知，小球乙通过PC段重力做功慢，通过CD段重力做功快。故D正确。故选ACD。8（2019随州市中考模拟）为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度，设置了图（1）所示的滑轮组装置。当用图（2）甲所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，物体的速度v和物体上升的高度
12、h随时间变化的关系分别如图乙和丙所示。（不计绳重和绳与轮之间的摩擦）下列计算结果正确的是（）。A. 0-1s内，地面对物体的支持力是100N；B. 1s-2s内，拉力F做的功是187.5J；C. 2s-3s内，拉力F的功率是10W； D. 2s-3s内，滑轮组的机械效率是62.5%【答案】B。【解析】（1）由图乙可知，在01s内，拉力F=30N取动滑轮和重物为研究对象，受到向下的重力G和G动，向上的支持力F支，及三根绳子向上的拉力F作用，处于静止状态；地面对重物的支持力F支=G-F=G-3F拉+G动=100N-330N+G动=G动+10N；故A错误；（2）由图可知在23s内，重物做匀速运动，v
13、3=2.50m/s，拉力F3=40N，因为从动滑轮上直接引出的绳子股数（承担物重的绳子股数）n=3，所以拉力F的作用点下降的速度v3=3v3=32.50m/s=7.5m/s，拉力做功功率（总功率）：P总=F3V3=40N7.5m/s=300W，故C错误；滑轮组的机械效率：=100%=100%=100%83.33%，故D错误；（3）在12s内，拉力F2=50N，重物上升高度h2=1.25m，拉力F的作用点下降的距离s2=3h2=31.25m=3.75m，拉力做的功：W=F2S2=50N3.75m=187.5J；故B正确。故选B。9（2019济南市历城区中考一模）如图1所示，小明在玩蹦蹦杆，在小明
14、将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是（）。A重力势能减小，弹性势能增大；B重力势能增大，弹性势能增大；C重力势能减小，弹性势能减小；D重力势能增大，弹性势能减小【答案】A。【解析】在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，重力做正功，则小朋友的重力势能减少。弹簧的形变量增大，其弹性势能增加，故A正确，BCD错误。故选A。10（2019临沂市平邑县中考二模）图所示是一种在少年儿童中广泛流行的有趣玩具“悠悠球”（也称“溜溜球”），它实际上是滚摆的变形。当“悠悠球”由最低点上升时，它的（）。A动能转化为势能，速度越来越小；B动能转化为势能，速度越来越大；C势能转化为
15、动能，速度越来越小；D势能转化为动能，速度越来越大【答案】A。【解析】机械能包括动能和重力势能两种，其中动能的大小和物体的质量以及物体运动的速度有关；重力势能的大小和物体的质量以及物体的高度有关，当“悠悠球”从低处向高处运动的时候，它的速度减慢，动能减小；高度增加，重力势能增大；所以是动能转化为重力势能。故选A。11（2019深圳市龙岗区中考一模）用打桩机打桩，打桩锤从5m高处自由落下时，锤与桩因冲击力作用表面温度升高，这说明（）。A机械能守恒B动能守恒C热能守恒D能量守恒【答案】D。【解析】打桩时，锤和桩温度升高说明有内能产生，而锤的机械能减小，故发生了机械能和内能的转化，故只能说明是能量守
16、恒。故选D。12（2019山西省初中学业水平考试模拟冲刺卷二）如图，小球上下运动的过程中，下列分析不正确的是（）。A小球上下运动过程中，运动状态保持不变；B小球向下运动过程中，小球所受的重力对小球做功；C小球对弹簧施加拉力，弹簧对小球也施加拉力；D小球上下运动过程中，动能与势能不断相互转化【答案】A。【解析】A、小球上下运动，运动方向发生改变，速度也在不断变化，因此运动状态发生改变。错误，符合题意。B、小球受重力作用，向下运动，受到重力所做的功。正确，不合题意。C、物体间力的作用是相互的，小球受到弹簧的拉力，弹簧也受到小球的拉力。正确，不合题意。D、小球向上运动，高度变高，速度变慢，动能减小，
17、转化为重力势能。小球向下运动，高度变低，速度变快，重力势能减小，转化为动能，动能与势能不断相互转化。正确，不合题意。故选A。13（2019庆阳市招生模拟二)现代农业利用喷药无人机喷洒农药，安全又高效，如图所示，喷药无人机在农田上方沿水平方向匀速飞行，同时均匀喷洒农药，此过程中，喷药无人机的（）A动能减小、重力势能减小；B动能减小、重力势能不变；C动能不变、重力势能减小；D动能不变、重力势能不变【答案】A。【解析】无人机在农田上空的某一高度水平匀速飞行，同时均匀喷洒农药，飞机的速度和高度均不变，但质量变小，所以无人机的动能减小，重力势能减小。故选A。二、填空题14（2020江苏省南京市中考模拟四
18、）建筑工人要向楼上运送货物，为了省力，他在一个斜面上安装了一个滑轮组，做成如图所示的机械装置，斜面的倾角为30且固定在水平面上。工人用400N的力拉绳子，重为500N的货物沿斜面匀速向上运动12m所用时间为20s，在此过程中有用功为_J，该装置的机械效率为_。【答案】3000；31.25%。【解析】物体在斜面上运动12m，斜面的倾角为30，根据直角三角形知识可知，物体上升的高度hs12m6m，工人所做有用功：W有用Gh500N6m3000J；由图可知，动滑轮上有2段绳子，即n2，已知物体沿斜面移动距离s12m，则绳子自由端移动的距离：sns212m24m，工人所做总功：W总Fs400N24m9
19、600J，该装置的机械效率：100%31.25%。答案为：3000；31.25%。15（2020江苏省扬州市仪征市中考一模）小明同学用20N的水平推力，将重为280N的购物车沿水平地面向前推动了10m，在此过程中，推力对购物车做功 J，购物车的重力做功 J；一个皮球落地后弹起，弹起的高度越来越低，皮球在运动过程中，机械能总量 （选填“增加”、“减少”或“保持不变”）。【答案】200；0；减少。【解析】（1）推力对购物车做功WFs20N10m200J，（2）购物车在水平地面上移动4m，没有在重力的方向上移动距离，所以重力不做功，即重力做功为0J；（3）皮球运动过程中弹起的高度越来越小，说明重力势
20、能越来越小，同时速度越来越慢，也就是动能越来越小，即机械能减少。故答案为：200；0；减少。16.（2020山东省济宁中考模拟二）如图所示，甲、乙两辆质量相同的汽车在同一水平地面上做直线运动的st图象如图所示。由图可知，甲车的动能_（选填“大于”、“小于”或“等于”）乙车的动能。牵经过相同的时间，甲、乙两车牵引力做的功之比为_。（空气阻力忽略不计） 【答案】小于；1:4。【解析】（1）根据公式，由图像可知，甲车速度v甲小于乙车速度v乙，甲乙两车质量相同，所以甲车的动能小于乙车的动能。（2），；因为两车质量相同，并在同一水平面上做匀速直线运动，故其牵引力F相同；由公式可知牵引力的功为：，所以，。
21、故答案是：小于；1:4。17.（2020广东省东莞市松山湖初三线上模拟考试）如图甲所示，小华用水平推力 F 推置于水平地面上的木箱，在此过程中， 推力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示，木箱运动速度 v 的大小随时间 t 变化的情况如图丙所示，则 13s 木箱做 （选填“匀速”或“变速”）运 动，35s 推力对木箱做的功是 J，13s 木箱所受的滑动摩擦力是 N。【答案】变速；40；200。【解析】（1）由图像丙可知，在1-3s时间内，木箱速度逐渐增大，故木箱在此时间内做变速运动；（2）在3-5s时间内，木箱做匀速直线运动，速度为1.0m/s，推力为200N，根据公式可知：；（3）木箱做匀速
22、直线运动，推力等于摩擦力，故摩擦力为200N。答案为：变速；40；200。18（2019德州市德城区中考二模）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：912s内，推力对物体做功 J，t5s时，物体受到的摩擦力是 N。【答案】180；60。【解析】（1）由丙图知，912s时，物体做匀速运动，且v1m/s，由乙图知，912s时的推力F60N，推力F做功：WFsFvt60N1m/s3s180J；（2）由丙图知，912s时，物体做匀速运动，水平方向上的摩擦力与推力F平衡，则摩擦力fF60N。由丙图知，t5s时，物体做加速运动，由于物体
23、对地面的压力和接触面的粗糙程度都没有改变，所以摩擦力大小不变，仍为60N。故答案为：180；60。19.（2019保定市初三模拟冲刺追补）如图所示。小球A静止在木块上。将钢球B从高为h的位置由静止释放，与木块发生碰撞，木块向右运动，小球A落到正下方。钢球B下落过程中动能_(选填“增大”、“不变”或“减小”)；木块被撞出后，由于小球A由于具有_没有随木块一起运动。 【答案】增大；惯性。【解析】钢球B下落过程中，高度减小，重力势能减小，速度变大，动能增大；木块被撞出后，小球A由于具有惯性仍然要保持静止状态，故A没有随木块一起运动。故答案：增大；惯性。20.（2019武汉市武昌区中考一模）如图，是高
24、空跳介运动员跳伞表演中下降过程中的一个画面，跳伞运动员从飞机上跳出，经过一段时间加速后，在离地面7km时开始以5m/s的速度匀速下降至地面。在运动员从7km高空下落至地面的过程中，_能转化为_能，需要时间_S。【答案】重力势；内；1400。【解析】在运动员从7km高空下落至地面的过程中，运动员的质量不变，速度不变，但高度降低，重力势能变小，同时在此过程中空气阻力对其做功，使其内能变大，故重力势能转化为内能；根据v=可得，需要时间：t=1400s。故答案为：重力势；内；1400。三、实验探究题21.（2018攀枝花）小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，选用质量不同两个钢球m和M（
25、M的质量大于m），分别不从同的高度h和H（Hh）静止开始放下，观察木块B被撞击后移动的距离。实验过程如图所示。（1）小明通过观察木块B移动的距离长短，来判断小球动能的大小，他利用的研究方法是 （选填“控制变量法”或“转换法”）；若水平面绝对光滑，本实验将 （选填“能”或“不能”）达到探究目的。（2）由甲、乙图可得实验结论：物体的动能大小与 有关。（3）小明根据甲、丙两图得出论：物体的动能大小与质量有关，她的看法是否正确？ （选填“正确”或“错误”），理由是： 。【答案】（1）转换法；不能；（2）速度；（3）错误；没有控制小球到达水平面时的速度相同。【解析】（1）实验中通过观察木块B移动的距离长
26、短，来判断小球动能的大小，这里用到的物理学研究问题的方法是转换法；若水平面绝对光滑，则木块运动时不受摩擦力作用，撞击后将保持匀速直线运动，不能通过木块移动的距离长短来判断小球动能的大小，所以本实验将不能达到探究目的；（2）由甲、乙图可知，小球的质量相同，小球从同一斜面的不同高度由静止滑下，到达斜面底部时的速度不同，撞击木块后木块移动的距离不同，说明小球的动能不同，所以得出的实验结论为：物体的动能大小与速度有关；（3）要探究小球动能与质量的关系，需要控制小球到达水平面时的速度相同，即不同质量的小球从同一高度由静止滑下，而甲、丙两图没有让小球从同一高度滚下，没有控制小球的速度相同，所以小明的看法错
27、误。故答案为：（1）转换法；不能；（2）速度；（3）错误；没有控制小球到达水平面时的速度相同。22. （2018安徽）图为探究物体（钢球）动能大小跟哪些因素有关的实验装置。（1）实验原理：钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动，到达斜面底端时的速度只与钢球起点位置的高度有关。起点位置越高，该速度越 。钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动，在水平木板上撞击木块，木块运动的距离越长，运动钢球所具有的动能越 。（2）实验现象:同一钢球从斜面上不同高度处由停止向下运动。在水平木板上撞击木块，钢球开始向下运动的起点位置越 。木块运动的距离越长。同一高度由静止向下运动，在水平木板上撞击木块，钢球的质量越 ，木块
28、运动的距离越长。【答案】（1）大；（2）大；（3）高；（4）大。【解析】（1）钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动，重力势能转化为动能，起点位置越高，重力势能越大，到达斜面底端时的动能越大，速度越大；实验中是通过钢球撞击木块移动的距离来观察钢球动能大小的，利用了转换法；被撞木块的运动距离越长，说明钢球对被撞物体所做的功就越多，钢球原来所具有的动能就越大；（2）质量一定的钢球开始向下运动的起点位置越高，到达水平面时的速度越大，因此动能越大，对木块做功越多，木块移动的距离越长；不同质量的钢球从同一高度由静止向下运动，到达水平面时的速度一定，质量越大，所具有的动能越大，对木块做功越多，木块移动的距离越
29、长。故答案为：（1）大；（2）大；（3）高；（4）大。四、计算题23.（2019威海市中考最后一模）在某段平直的路上，小明骑着一辆电动自行车匀速行驶100m，用时20s，已知小明和车对地面的压力为1200N，轮胎与地面的总接触面积为0.05m2，电动自行车牵引力恒为60N。在这个过程中，求：（1）小明骑车的速度是多少？（2）自行车对水平地面的压强是多大？（3）自行车的牵引力所做的功是多少？【解析】（1）自行车的速度：；（2）自行车对水平地面的压力F=1200N，S=0.05m2，自行车对地面的压强：；（3）牵引力做功：W=Fs=60N100m=6000J。答：（1）小明骑车的速度是5m/s；（
30、2）自行车对水平地面的压强是2.4104Pa；（3）自行车的牵引力所做的功是6000J。24（2018岳阳）“沙场点兵，扬我军威”，2017年8月1日，习近平总书记在朱日和军事基地乘坐检阅车对三军将士进行检阅。某检阅车质量为2400kg，在600s内沿水平方向匀速前进了3000m，牵引力为2000N。求：（1）检阅车的重力；（2）检阅车的速度；（3）检阅车的功率。【解析】已知：检阅车的质量m=2400kg，时间t=600s，路程s=3000m，牵引力F=2000N。求：（1）检阅车的重力G=？；（2）检阅车速度V=？；（3）检阅车的功率P=？解：（1）检阅车的重力：G=mg=2400kg10N/kg=24000N；（2）检阅车的速度。（3）检阅车所做功W=Fs=2000N3000m=6106J；检阅车做功的功率。答：（1）检阅车的重力为24000N；（2）检阅车行驶速度5m/s；（3）检阅车做功功率为104W。