1、专题七专题七 功与能功与能 1、（2020 温州）科学中常用数学方法来表示某些量的关系。下列图像中能用阴影面积表示相应的量 是（ ） A. 压强 B. 压力 C. 功率 D. 时间 2、（2018 宁波）如图所示，F1=4N，F2=3N，此时物体 A 对于地面静止，物体 B 以 0.1m/s 的速度在 物体 A 表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦）。 下列说法错误的是（ ） A. F2的功率为 0.6W B. 弹簧测力计读数为 9N C. 物体 A 和地面之间有摩擦力 D. 如果增大 F2 ， 物体 A 可能向左运动 3、 如图，木块以一定的速度滑过
2、 A，B 点，到 C 点滑出下落至 D 点。A 和 B，C 和 D 之间的垂直距离 均为 h。若空气阻力忽略不计，则对木块在运动过程中能量变化的分析，正确的是（ ） A. D 点与 A 点相比，动能增加，势能减少，机械能不变 B. A 点到 C 点减少的重力势能大于 C 点 到 D 点减少的重力势能 C. B 点的动能可能等于 A 点的动能， 但一定大于 C 点的动能 D. B 点的动能可能等于 D 点的动能， 但一定大于 A 点的动能 4、（2018 衢州）在探究“阻力对物体运动的影响”时，让同一小车每次都从同一斜面的同一位置静止 滑下，使小车分别在毛巾、棉布和木板上运动直至静止，小车运动距
3、离如图所示。下列说法正确的是 （ ） A. 小车在毛巾上运动的距离最短，所以它消耗的机械能最少 B. 小车在木板上运动的距离最长， 所以它消耗的动能最多 C. 小车在毛巾、棉布和木板上运动的距离不同，但每次小车获得的内能相同 D. 小车在毛巾、棉 布和本板上运动的距离不同，但每次小车克服阻力所做的功相同 4、 在某次演习中，解放军在海拔 6000 米的高空空投重达 8 吨的新型履带式伞兵战车，如图所示。 空投下来的战车在后阶段可认为与降落伞一起匀速竖直掉向地面。下列观点正确的是（ ） A. 伞兵战车出机舱后在水平方向仍会向前运动，这是由于战车受到惯性的作用 B. 后阶段匀速下 降的过程中机械能
4、守恒 C. 空投战车后，若飞机仍在原高度水平飞行，则飞机的势能比空投前减小 D. 伞兵战车从出机舱 到地面的整个过程中，重力做功 4.8107焦 6、（2020 湖州）太阳是太阳系中最大的天体，是地球表层所需能量的主要来源 （1）太阳能属于_(选填“可再生能源”或“不可再生能源”)。 （2）如图代表二分(春分、秋分)二至(夏至、冬至)日经过我市某中学旗杆顶端的正午太阳光 线。其中是_日的正午太阳光线。 7、 （2019 台州） 某电子打火机打火原理如图， 压电陶瓷受到撞击时表面电荷重新分布， 产生高电压， 发出电火花点燃气体。撞击时，通过压电陶瓷实现的能量转化是_；放电时，两块压电陶瓷的 连接
5、方式是_联。 8、 （2019 温州） 为了解火箭升空过程中的相关运动状况，兴趣小组制作了一模型火箭，重为 8 牛 （不 包含燃料），发射后获取模型火箭的飞行高度与时间的关系，如图所示： （1）模型火箭燃料耗尽后仍能向上飞行一段距离，这是因为模型火箭具有_。 （2）图中标注的 A，B，C 三个位置中，模型火箭的重力势能最小的是_ 。 （3）模型火箭从最高点 B 下落到地面，重力做功的功率是_瓦。 9、 （2019 杭州）木块在两端开口且足够长的竖直筒中自由释放可向下作匀速直线运动;若木块在其右 侧质量为 5 千克的物体牵引下则可向上作匀速直线运动(绳子质量及滑轮与转轴、绳子间的摩擦均忽 略不计
6、),如图所示。问:(g 取 10 牛/千克) （1）当右侧物体刚落地时木块所受到的摩擦力的方向为_ （2）木块的质量为_千克 （3）若右侧物体下落 20 厘米时其重力做的功为_焦 10、（2019 绍兴）某工厂发货传输分拣线示意如图，等间距排列的相同货物先被传送带匀速运送到 工作台，在工作台 AB 上匀速下滑时被扫描，后滑至水平工作台 BC，最后在 C 点静止时被机械手臂取 走进行分类。传送带与 AB、AB 与 BC 都平滑连接，AB 与 BC 材料相同，且长度均为 1 米，空气阻力 忽略不计。 （1） 若货物对 AB 的压力小于对 BC 的压力， 则货物在 AB 上减小的机械能_ （选填“大
7、于”、 “等 于”或“小于”）在 BC 上减小的机械能。 （2）若机械手臂每隔 3 秒钟取走一件货物，传送带运动的速度为 0.8 米/秒，为防止货物的碰撞与堆 积，货物之间的距离 d 至少为_米。 11、（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
8、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_。 12、（2020 台州）晾衣架(如图)给日常生活带来许多方便，转动手摇器能使横杆上升或下降 （1）安装在天花板上虚线框内的简单机械应是_。 （2）使用一段时间后，对手摇器的转轴添加润滑剂，目的是_。 （3）将挂在晾衣架上重为 20 牛的衣服升高 1.5 米，至少对衣服做多少功? （4） 由于使用不当.造成晾衣架右侧钢丝绳受损， 最多只能承受 15 牛的力， 左侧钢丝绳能正常使用。 晾衣架的横杆上有 11 个小孔，相邻两孔间的距离均为 20 厘米。现准备将重为 20 牛的一件
9、衣服挂到 水平横杆的小孔进行晾晒，通过计算说明挂在哪些编号的小孔，在侧钢丝绳会断裂(横杆、衣架和钢 丝绳等自重不计)。 13、（2019 舟山）风是永不枯竭的能源。自古以来风能就受到人们的青睐，帆船、风车都是对风能 的利用。现在，由于电能的广泛利用，风力发电得到世界各国的高度重视。 （1）为提高捕获风能的效率，叶片设计是风力发电机研制的核心技术之一，叶片截面制成图甲的形 状，当风以图乙所示的角度流经叶片时，叶片会按_方向转动（选填“顺时针”或“逆时针”）。 （2）由于远海的风能资源更丰富，海上发电必定会向远海发展。远海发电机需安装在漂浮式基础上 （如图丙），若它们的总质量达 11200 吨，则
10、漂浮式基础的总体积至少需要多少米 3？（海水密度 取 1.0103千克/米 3） （3）传统的火力发电不仅会释放各种大气污染物，而且效率不高，每生产 1 千瓦时的电能需要消耗 标准煤约 0.4 千克。若功率为 30000 千瓦的风力发电机组工作 24 小时，相当于替代标准煤多少吨? 14、（2019 宁波）如图甲所示，水平放置的方形容器里有一个重为 8N、边长为 10cm 的立方体物块 M，M 与容器底部不密合。以 5mLs 的恒定水流向容器内注水，容器中水的深度 h 随时间 t 的变化 关系如图乙所示。请解答下列问题： （1）当 t=140s 时，物块 M 在水中处于_（填“沉底”“悬浮”或
11、“漂浮”）状态。 （2）当 t=140s 时，水对容器底部的压力大小是多少？” （3）图乙中 a 的值是多少? （4）在 040s 和 40s140s 两个阶段，浮力对物体做功分别是多少? 15、（2016 绍兴）光滑斜面甲与水平面 AB 平滑连接，从斜面甲高 H 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 的数量关系及理 由 （2） 要使小球在乙斜面上到达的最大高度变为 2h， 小球应在甲斜面上多高处静止释放， 并说
12、明理由 16、（2020 温州）在做“探究动能大小与质量关系”的实验时，小明想：小球从相同高度滚下，若小 球材质和斜面倾角不同，到达水平位置时的速度会相同吗？ （1）图甲是用挡板控制大小不同的两个小球在斜面上起始位置的两种方案，小明实验时选择 A 方案 而不能选择 B 方案的原因是_。 （2）小明选择大钢球、小钢球、木球以及可调整倾角的斜面进行实验。分别让球从斜面同一高度由 静止开始释放，利用测速仪测出球到达水平位置时的速度如表所示。 斜面倾角 速度(米/秒) 球的类别 10 20 30 40 50 60 大钢球 267 267 267 275 288 297 小钢球 267 267 267
13、275 288 297 木球 267 267 267 267 274 289 分析表中数据可知： 要使球到达水平位置时的速度与球是钢质或木质无关， 则斜面倾角不可能是 。 A.15 B.25 C.35 D.45 （3）小明利用图乙装置做“探究动能大小与质量关系”的实验时，通过观察球撞击相同塑料软片的数 目来比较球的动能大小(图中未画出固定塑料软片的装置)。老师指出此装置不适合体积不同的两个球 做实验，原因是_。 17、（2017 温州）根据能量转化与守恒定律，在与外界没有热传递的条件下，物体内能的增加量 与外界对物体做功多少相等。为了验证此规律，某兴趣小组设计了如图所示的实验：在容器里装一定
14、质量的水，中间装上带有叶片的转轴，转轴上绕上绳子，绳子另一端通过滑轮与一重物相连；当重物 下降时，绳子拉动转轴转动，带动叶片旋转，使容器里的水温度升高，结合水的比热计算出水增加的 内能，以此验证水的内能增加量与重物的重力做功多少是否相等。 （1）为了完成此实验，除已提供测质量的电子天平外，还需要的测量工具有：_。 （2）兴趣小组在实验过程中发现，水内能的增加量小于重物做功的大小，请写出造成这种现象的一 种原因：_。 （3）改进实验后，获得了如下数据，规律得到验证。 实验 序号 重物质量 （千克） 下降高度 （米） 升高温度 （） 实验 序号 重物质量 （千克） 下降高度 （米） 升高温度 （）
15、 1 20 5 0.5 4 10 10 0.5 2 20 10 1.0 5 30 10 1.5 3 20 15 1.5 6 40 10 2.0 若使容器内相同质量水的温度升高 2.5，则 25 千克的重物需下降_米。 答案解析：答案解析： 1、【解答】长方形的面积公式为 S=ab， A.根据 可知，压力 F 与受力面积的比值等于压强 p，与阴影面积不符，故 A 错误； B.根据 F=pS 可知，压力等于压强和受力面积的乘积，与阴影面积相符，故 B 正确； C.根据 可知，功与时间的比值等于功率，与阴影面积不符，故 C 错误； D.根据 可知，功与功率的比值等于时间，与阴影面积不符，故 D 错误
16、。 故选 B。 2、【解答】AF2的功率为 0.6W，将左侧滑轮看成定滑轮时，这个滑轮组能省 1/2 的力，费 2 倍的 距离，所以绳子自由端的运动速率为 0.2m/s，由公式 P=Fv=3N0.2m/s=0.6W，说法正确，A 错误； B弹簧测力计读数为 9N，左侧滑轮有三根绳子拉着，每根绳的拉力都为 3N，所以总拉力是 9N，说 法正确，B 错误； C物体 A 和地面之间有摩擦力，因为 B 受到向左的拉力，向左做匀速直线运动，可知 B 受到平衡力 的作用，B 受到向左的拉力为 6N，受到向右的摩擦力也为 6N。由于力的作用是相互的，B 也给 A 一 个摩擦力且大小也为 6N，方向向左，由于
17、 A 保持静止所以 A 受到平衡力的作用，向应该受到向右的 力也为 6N，已知 F1=4N，所以地面对 A 的摩擦力为 2N 方向向右，说法正确，C 错误； D如果增大 F2 ， 物体 A 可能向左运动，由于滑动摩擦力的大小只与表面粗糙程度和压力的大小 有关，而 B 对 A 的压力不变且粗糙程度也不变，所以滑动摩擦力不变，A 物体的受力不变，所以仍为 静止，说法错误，D 正确。 故答案为：D 3、【解答】A、如果不考虑木块与接触面之间的摩擦则机械能不变；所以机械能可能不变；故 A 错 误； B、 A 到 C 与 C 与 D 之间的改变的高度相同，所以减小的重力势能相同；故 B 错误； C、 木
18、块由 A 到 B 重力势能减小，如果接触面之间有摩擦则减少的重力势能转化为内能和动能，如 果内能较大，则动能不会增加，所以 A、B 点的动能可能相等；BC 之间有摩擦，会有能转换为内能被 消耗；C 点动能一定会比 A 点大；故 C 正确； D、 BC 之间有摩擦力时，B 点到 C 点时，动能会减小，而 C 到 D 时动能会增大，则 B、D 点的动能可 能相等；AB 之间存在摩擦时，A 到 B 的重力势能都转换为摩擦产生的内能；故 D 错误； 故答案为：C 4、 【解答】 A、 小车是从相同的高度下滑的， 小车的机械能相同， 所以小车停止时消耗的机械能相同； 故 A 错误； B、 小车从相同的高
19、度下滑的，小车获得的动能相同，所以小车停止时消耗的动能相同；故 B 错误； C、 小车的运动距离不同，但由于接触面粗糙程度不同，所以摩擦力大小不一样，所以小车获得的内 能不同；故 C 错误； D、 小车初始的具有的能相同，最终为克服阻力做功停止；故 D 正确； 故答案为：D。 5、【解答】A、伞兵战车出机舱后在水平方向仍会向前运动，这是由于战车具有惯性，惯性是一种性 质，不能说受到惯性的作用，故 A 错误； B、后阶段匀速下降的过程中，动能不变，高度减小，重力势能减小，机械能减小，故 B 错误； C、空投战车后，飞机总质量减小，若飞机仍在原高度水平飞行，高度不变，所以重力势能会减小； 故 C
20、正确； D、 伞兵战车从出机舱到地面的整个过程中， 重力做功为： W=Gh=mgh=8000kg10N/kg6000m=4.8108J， 故 D 错误。 故答案为：C。 6、【解答】（1）太阳能属于可再生能源； （2）在二分二至中，冬至日太阳高度最小影子最长，夏至日太阳高度最大影子最短，春分和秋分位 于两者之间且高度相同影子在前两者之间。 由图可知 的影子最短所以是夏至日的正午太阳光线。 故答案为：（1）可再生能源 （2）夏至 7、【解答】（1）撞击时，通过压电陶瓷实现的能量转化是机械能电能； （2）将压电陶瓷看作电磁，将电火花看作用电器，每块压电陶瓷都能独立产生电火花，即有两条通 路存在，那
21、么它们是并联。 8、【解答】（1）模型火箭燃料耗尽后仍能向上飞行一段距离，这是因为模型火箭具有惯性； （2）图中标注的 A，B，C 三个位置中，火箭的质量不变，因为 C 点的高度最小，所以 C 点的重力 势能最小； （3）根据图像可知，火箭下落的高度 h=140m； 火箭下落的时间：t=22s-6s=16s； 那么火箭重力所做的功：W=Gh=8N140m=1120J； 重力做功的功率为： 。 9、【解答】（1）当右侧物体刚落地时，木块竖直向上运动；因为滑动摩擦力的方向总是与物体运 动的方向相反，所以木块受到摩擦力的方向是竖直向下的； （2）当木块竖直向下做匀速直线运动时，它受到的摩擦力等于木块
22、的重力，即 f=G； 绳子上的拉力 F=G物=m物g=5kg10N/kg=50N； 当木块竖直向上做匀速直线运动时，它受到的摩擦力 f、重力 G 和拉力 F 之间的关系是：F=G+f=2G； 那么木块的重力是 ； 那么木块的质量为： ； （3）若右侧物体下落 20cm 时其重力做的功：W=G物h=50N0.2m=10J。 10、【解答】（1）AB 和 BC 段材料相同，即粗糙程度相同，因为 AB 段的压力小于 BC 段的压力，所 以 AB 段的摩擦力小于 BC 段的摩擦力；根据 W=fs 可知，当它们长度相同时，AB 段克服摩擦做的功 小于 BC 段克服摩擦做的功；因为货物机械能的减少量就等于
23、克服摩擦做的功，所以货物在 AB 段减 小的机械能小于在 BC 段减小的机械能； （2）货物之间的距离至少为：s=vt=0.8m/s3s=2.4m。 11、【解答】（1）洒水时间： ； 可喷酒路面的距离：s=vt=15km/hX0.4h=6km； （2）洒水车的总质量：m= m车+m水=2.4t+20t=22.4t=2.24104kg； 洒水车的总重：G=mg=2.24104kg10N/kg=2.24105N； 洒水车对路面的压力：F=G=2.24105N； 洒水车对路面的压强： 。 （3） 在本次洒水过程中，洒水车的质量减小，速度不变，因此动能减小；质量减小高度不变，因 此重力势能减小；根据
24、机械能=动能+重力势能可知，洒水车的机械能不断减小。 12、 【解答】 （1）根据图片可知，安装在天花板内的机械，应该能够旋转，并且它的位置固定不变， 因此应该是定滑轮。 （2）使用一段时间后，对手摇器的转轴添加润滑剂，目的是减小摩擦。 （3）至少对衣服做功：W=Fs=Gh=20N1.5m=30J； （4）晾衣杆可看作是一个杠杆，左侧绳与晾衣杆的交点为杠杆的支点，l2为悬挂点到支点的距离； 根据杠杆平衡公式：F1l1=F2l2； 可得： ； 那么可以悬挂的最右边的孔为： ； 因此挂在 9、10、11 三个孔上晾晒会损坏晾衣架。 13、【解答】（1）当风吹过叶片上，叶片右面是曲面，左面是平面，因
25、此右面上的气体流速大于左 面，那么右面上的气压小于左面，那么叶片会按顺时针方向转动； （2） 因为漂浮 ， 所以：F浮=G物=m总g=1.12107kg10N/kg=1.12108N； 那么漂浮式基础的总体积至少需要： 排 浮 液 ； （3）风力发电机组产生的电能： ； 相当于替代标准煤的质量： 。 14、【解答】（1）当 t=140s 时 ，假设物块 M 浸没在水中， 物块受到的浮力： 浮力 水 排 ； 因为 10N8N， 所以 F浮力G， 那么物块上浮； （2） t=140s 时，容器内的水重为： G 水= 水 gV 水=1.0103kg/m310N/kg510-6m3/s140s=7N
26、此时水对容器底部的压力大小为：F=G物+G水=8N+7N=15N； （3） 物块 M 漂浮时， 它受到的浮力 F 浮=G物=8N； 此时，F 浮=水gV排=水gSha=8N 所以 浮 水 ； （4） 040s 阶段：W=F浮s=F浮0m=0J(或物体没有运动，做功为 0J） 40s140s 阶段：浮力恒为 8N，浮力做功 W 为： W=F 浮s=8N(0.12m-0.08m)=0.32J。 15、【答案】 （1）从释放点到 B 点静止，减少的机械能等于在 AB 水平面上由于摩擦而损失的机械 能，因为 AB=3AC，所以在 AC 上损耗的机械能是 AB 上的三分之一，所以乙斜面上时机械能比甲斜面
27、 上时的机械能少三分之一，故上升的高度 h= H； （2）小球在乙斜面上升高度为 2h，因为 AC 段上消耗的机械能与第一次相同，即消耗 高度的机械 能，所以原来小球在甲斜面上的释放高度是：2h+ = H； 16、【解答】（1）在 A 方案中，挡板是水平的，无论球大或球小，它们下落的高度相同；而在 B 方 案中，挡板与斜面垂直，球越小它所在的高度越小，因此：小明实验时选择 A 方案而不能选择 B 方 案的原因是 ： B 方案中两球从起始位置到水平位置的高度差不同 了； （2） 根据表格可知， 当斜面倾角在 1030之间时， 无论球的材质是否相同， 最终小球的速度相同， 这说明在这个角度范围内，
28、球到达水平位置时的速度与球是钢质或木质无关。因为 4530，所以斜 面倾角不可能是 D； （3） 老师指出此装置不适合体积不同的两个球做实验，原因是： 塑料软片对不同体积的小球的阻 力不同 。 【答案】 （1）B 方案中两球从起始位置到水平位置的高度差不同 （2）D （3）塑料软片对不同体积的小球的阻力不同 17、【解答】（1）需要测量温度，以及做功的距离，因此需要刻度尺、温度计； （2）由于转轴处存在摩擦（或液体散热），因此存在能量损失； （3） 根据表格可以知道升高0.5摄氏度， 物体mh=100kg m， 因此水的温度升高2.5， 物体mh=500kg m， 则 。 故答案为：（1）刻度尺、温度计；（2）由于转轴处存在摩擦（或液体散热）；（3）20。
