【知識(shí)點(diǎn)總結(jié)+例題講解】
一、功:
1.定義:在物理學(xué)中,把 和 在力的方向上移動(dòng) 的乘積叫做功。
作用在物體上的力,使物體在力的方向上通過(guò)了一段距離,我們就說(shuō)這個(gè)力對(duì)這個(gè)物體做了功。
2.符號(hào):W
3.公式:W=FS
4.單位:焦耳(J)或N·m; 1J=1N·m
5.做功的兩個(gè)必要因素:
(1)有力:有作用在物體上的力;
(2)有距離:物體在力的方向上通過(guò)的距離。
6.不做功的三種情況:
(1)有力而無(wú)距離:物體受力,但物體沒(méi)有在力的方向上通過(guò)距離,此情況叫“勞而無(wú)功”;
(2)有距離而無(wú)力:物體移動(dòng)了一段距離,但在此運(yùn)動(dòng)方向上沒(méi)有受到力的作用(如物體因慣性而運(yùn)動(dòng)),此情況叫“不勞無(wú)功”;
(3)有力也有距離、但力與距離垂直:物體既受到力,又通過(guò)一段距離,但兩者方向互相垂直(如起重機(jī)吊起貨物在空中沿水平方向移動(dòng)),此情況叫“垂直無(wú)功”。
7.注意事項(xiàng) :
(1)有力才有可能做功,沒(méi)有力就不做功;
(2)F與S的方向應(yīng)在同一直線上;(F與S方向可以不在一條直線上,但不能垂直)
(3)做功的多少,由W=FS決定,而與物體的運(yùn)動(dòng)形式無(wú)關(guān)。
8.常見(jiàn)的功:
(1)克服重力做功:W=Gh;
(2)克服阻力(摩擦力)做功:W=fs
9.功的原理:使用任何機(jī)械都不省功。
【例題1】關(guān)于功,下列說(shuō)法正確的是( )
A.力越大做功越多
B.物體在力的方向上移動(dòng)的距離越大做功越多
C.做功所用的時(shí)間越長(zhǎng)做功越多
D.功等于作用在物體上的力與物體在力的方向上通過(guò)的距離的乘積
【變式1】下列有關(guān)力做功的說(shuō)法中正確的是( )
A.籃球由高處下落重力沒(méi)有做功
B.把水桶從地面上提起來(lái),提水桶的力做了功
C.小車在水平路面前進(jìn),重力對(duì)小車做了功
D.汽車靜止在水平路面上,汽車受到的支持力做了功
【例題2】一個(gè)人先后兩次用同樣大小的力拉同一物體沿水平面運(yùn)動(dòng),兩次運(yùn)動(dòng)距離都是s,但第一次比第二次快,關(guān)于拉力所作的功,下列說(shuō)法正確的是( )
A.兩次做功同樣多B.第一次做的功較多
C.第二次做的功較多D.條件不夠,無(wú)法比較
【變式2】如圖所示,a、b、c三種情況下,用大小相同的力F使同一物體沿不同的軌跡移動(dòng)了相同的距離S,對(duì)于三種情況下拉力F所做的功分析正確的是( )
A.Wa=Wb=WcB.Wa<Wb=WcC.Wa<Wb<WcD.Wa=Wb>W(wǎng)c
【例題3】放學(xué)后,某同學(xué)背著重50N的書包沿水平路面走了200m,又登上大約10m高的四樓才回到家,則他在回家的過(guò)程中對(duì)書包所做的功約為( )
A.0JB.500JC.2000JD.2400J
【變式3】如圖所示,用10N的水平推力推著重為60N的物體沿水平方向做直線運(yùn)動(dòng),若推力對(duì)物體做了60J的功,則在這一過(guò)程中( )
A.物體一定運(yùn)動(dòng)了6m B.重力做的功一定為360J
C.物體一定受到10N的摩擦力 D.物體受到的支持力做了360J的功
二、功率:
1.定義:物體在單位時(shí)間內(nèi)做的功;
2.符號(hào):P
3.公式:
(1)公式變形:W=Pt和
(2)公式推導(dǎo):P=Fv
4.單位:瓦特,簡(jiǎn)稱瓦,符號(hào)W;
(1)常用單位:千瓦(kW),兆瓦(MW), 馬力;
(2)單位換算:1kW=103W 1MW=106 W 1馬力=735W
5.功率的物理意義:表示物體 做功快慢 的物理量(功率與機(jī)械效率無(wú)關(guān))。
例:某小轎車功率66kW,它表示:小轎車1s 內(nèi)做功66000J
6.功率和機(jī)械效率是兩個(gè)不同的概念。他們之間沒(méi)有可比性。
(1)功率表示做功的快慢,即單位時(shí)間內(nèi)完成的功;
(2)機(jī)械效率表示機(jī)械做功的效率,即所做的總功中有多大比例的有用功。
7.功率與功是兩個(gè)不同的物理量:
(1)“功”表示做功的“多少”;
(2)“功率”則表示做功的“快慢”;(功率與功和時(shí)間兩個(gè)因素有關(guān))
(3)在做功時(shí)間相同時(shí),做功多的做功快;
否則做功多不一定做功就快,即“功率”不一定就大。
【例題4】關(guān)于功和功率,下列說(shuō)法正確的是( )
A.做功越快的機(jī)器,功率一定大 B.功率越大的機(jī)器,做功一定越多
C.做功時(shí)間越多的機(jī)器,做功一定快 D.做功越多的機(jī)器,功率一定大
【變式4】若汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率一定,當(dāng)汽車在加速行駛時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力( )
A.增大B.減小C.不變D.無(wú)法確定
【例題5】若轎車以90kW的恒定功率啟動(dòng)做直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力不變,運(yùn)動(dòng)的速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖甲所示。則在20﹣25s時(shí)間內(nèi),轎車運(yùn)動(dòng)的距離是 m,該過(guò)程發(fā)動(dòng)機(jī)做的功是 J,轎車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力是 N。
【變式5】某汽車以108km/h的速度勻速行駛6km。其發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率始終為60kW。求:
(1)汽車行駛時(shí)受到的牽引力是多大?
(2)汽車行駛期間發(fā)動(dòng)機(jī)共做多少功?
(3)當(dāng)汽車上坡,并保持5km/h的速度勻速行駛時(shí),汽車的牽引力是多大?
三、機(jī)械能:
1.能量:一個(gè)物體能夠?qū)ν庾龉Γ覀兙驼f(shuō)這個(gè)物體具有能量,簡(jiǎn)稱能;
(1)能量表示物體做功本領(lǐng)大小的物理量;能量可以用能夠做功的多少來(lái)衡量;
(2)一個(gè)物體“能夠做功”,并不是一定“要做功”,也不是“正在做功”或“已經(jīng)做功”;
如:山上靜止的石頭具有能量,但它沒(méi)有做功,也不一定要做功;
(3)功就是能轉(zhuǎn)化多少的量度;功代表了能量從一種形式轉(zhuǎn)化為一另種形式,因而功和能的單位也是相同的;功的單位是焦耳(J),能的單位也是焦耳(J)。
2.功和能的區(qū)分:
(1)功:一種形式的能轉(zhuǎn)化成另一種形式的能的多少,功是一個(gè)過(guò)程量;
(2)能:表示物體做功本領(lǐng)大小的物理量,是一個(gè)狀態(tài)量。
3.動(dòng)能:物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能。
(1)物體動(dòng)能的大小與兩個(gè)因素有關(guān):
①一是物體的質(zhì)量,二是物體運(yùn)動(dòng)的速度大??;
②當(dāng)物體的質(zhì)量一定時(shí),物體運(yùn)動(dòng)的速度越大其動(dòng)能越大,物體的速度越小其動(dòng)能越??;
③具有相同運(yùn)動(dòng)速度的物體,質(zhì)量越大動(dòng)能越大,質(zhì)量越小動(dòng)能越小。
(2)動(dòng)能是“由于運(yùn)動(dòng)”這個(gè)原因而產(chǎn)生的,一定不要把它理解成“運(yùn)動(dòng)的物體具有的能量叫動(dòng)能”。
例如在空中飛行的飛機(jī),不但有動(dòng)能而且還具有其它形式的能量。
4.勢(shì)能:
(1)重力勢(shì)能:物體由于被舉高而具有的能量,叫做重力勢(shì)能;
(2)彈性勢(shì)能:物體由于發(fā)生彈性形變,而具有的能叫做彈性勢(shì)能。
(3)說(shuō)明:
①重力勢(shì)能的大小與質(zhì)量和高度有關(guān)。物體的質(zhì)量越大,被舉得越高,則它的重力勢(shì)能越大;
②重力勢(shì)能是“被舉高”這個(gè)原因而產(chǎn)生的,一定不要把它理解成“被舉高的物體具有的能量叫重力勢(shì)能”。例如在空中飛行的飛機(jī),不但有重力勢(shì)能而且還具有其它形式的能量;
③彈性勢(shì)能的大小與彈性形變的程度有關(guān)。
5.機(jī)械能:動(dòng)能和勢(shì)能(重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能)統(tǒng)稱為機(jī)械能。
【例題6】關(guān)于能的概念,下列說(shuō)法中正確的是( )
A.一個(gè)物體能夠做功,就說(shuō)這個(gè)物體具有能
B.一個(gè)物體已做過(guò)的功越多,說(shuō)明這個(gè)物體具有的能越多
C.一個(gè)物體做了功,說(shuō)明這個(gè)物體具有能
D.用線懸掛著的小球,沒(méi)有做功,所以沒(méi)有能
【變式6】關(guān)于功和能的關(guān)系,下列幾種說(shuō)法中,正確的是( )
A.具有能的物體一定正在做功 B.物體具有的能越大,它做的功就越多
C.物體做的功越多,它具有的能越大 D.物體能夠做的功越多,它具有的能就越大
【例題7】關(guān)于物體的動(dòng)能,下列說(shuō)法中正確的是( )
A.質(zhì)量大的物體動(dòng)能一定大 B.速度大的物體動(dòng)能一定大
C.質(zhì)量相等的物體,舉得越高的動(dòng)能越大 D.質(zhì)量相等的物體,速度大的動(dòng)能大
【變式7】對(duì)在高速公路上行駛的汽車要進(jìn)行限速,其實(shí)質(zhì)是限制了汽車的( )
A.動(dòng)能B.摩擦力C.慣性D.慣性和動(dòng)能
【例題8】有甲、乙兩個(gè)完全相同的小球。在同一高度以大小相等的速度,將甲球豎直向下拋出、將乙球豎直向上拋出,如圖所示。若不計(jì)空氣阻力,下列說(shuō)法正確的是( )
A.拋出時(shí)刻,甲球比乙球的動(dòng)能小
B.拋出時(shí)刻,甲球比乙球的重力勢(shì)能小
C.落地時(shí)甲的機(jī)械能等于乙的機(jī)械能
D.落地時(shí)甲的機(jī)械能小于乙的機(jī)械能
【變式8】如圖所示是玩彈弓的情景。經(jīng)驗(yàn)表明,橡皮筋拉得越長(zhǎng),同樣的“子彈”射得越 ,這說(shuō)明橡皮筋的彈性勢(shì)能與物體發(fā)生 大小有關(guān);若橡皮筋被拉的長(zhǎng)度相同,所用“子彈”的質(zhì)量不同,則發(fā)現(xiàn)射出時(shí)的速度也 (選填“相同”或“不相同”)。在此過(guò)程中,橡皮筋對(duì)“子彈”做的功 (選填“相同”或“不相同”)。
四、動(dòng)能和勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化:
1.在一定的條件下,動(dòng)能和重力勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化。
2.在一定的條件下,動(dòng)能和彈性勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化。
3.動(dòng)能和重力勢(shì)能間的轉(zhuǎn)化規(guī)律:
(1)質(zhì)量一定的物體,如果加速下降,則動(dòng)能增大,重力勢(shì)能減小,重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能;
(2)質(zhì)量一定的物體,如果減速上升,則動(dòng)能減小,重力勢(shì)能增大,動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能;
4.動(dòng)能與彈性勢(shì)能間的轉(zhuǎn)化規(guī)律:
(1)如果一個(gè)物體的動(dòng)能減小,而另一個(gè)物體的彈性勢(shì)能增大,則動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能;
(2)如果一個(gè)物體的動(dòng)能增大,而另一個(gè)物體的彈性勢(shì)能減小,則彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。
5.機(jī)械能守恒:如果一個(gè)過(guò)程中,只有動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,機(jī)械能的總和就保持不變。
(1)如果“在光滑斜面上滑動(dòng)”,“光滑”表示不計(jì)摩擦,沒(méi)有能量損失,此時(shí)機(jī)械能守恒。
(2)滾擺上升下落過(guò)程中,如果不計(jì)空氣阻力,機(jī)械能守恒。
【例題9】騎自行車下坡時(shí),人不蹬車,車速也會(huì)加快,這是因?yàn)? )
A.人與車的動(dòng)能保持不變 B.人與車的重力勢(shì)能不斷增大
C.人與車的機(jī)械能不斷增大 D.人與車的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能
【變式9】人造地球衛(wèi)星在大氣層外繞地球運(yùn)行,只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化,衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中越來(lái)越快.如圖是人造地球衛(wèi)星的軌道示意圖,下列說(shuō)法正確的是( )
A.衛(wèi)星在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不受任何力的作用
B.衛(wèi)星在近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)的機(jī)械能相等
C.衛(wèi)星在遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中機(jī)械能越來(lái)越大
D.衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中機(jī)械能越來(lái)越小
【例題10】用輕繩將小球系好后,固定在天花板上,做成一個(gè)擺,如圖所示,小球在a點(diǎn)由靜止釋放,經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)b點(diǎn)后到達(dá)右端最高點(diǎn)c點(diǎn),整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中存在空氣阻力,對(duì)小球從a點(diǎn)向右擺動(dòng)到c點(diǎn)的過(guò)程,下列說(shuō)法中正確的是( )
A.a點(diǎn)和c點(diǎn)等高
B.小球的機(jī)械能守恒
C.小球在c點(diǎn)機(jī)械能最小
D.小球在b點(diǎn)機(jī)械能最大
【變式10】將皮球從離地某一高度O點(diǎn)處水平拋出,球落地后又彈起,它的部分運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,下列說(shuō)法正確的是( )
A.皮球經(jīng)過(guò)同高度的A、B兩點(diǎn)時(shí)動(dòng)能相等
B.皮球第一次反彈后到達(dá)最高點(diǎn)P點(diǎn)時(shí)速度為零
C.皮球在D點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能小于在C點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能
D.皮球在D點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能大于在C點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能
跟蹤訓(xùn)練
1.下列實(shí)例中,人對(duì)物體做功的是( )
A.學(xué)生背著書包在水平路面上勻速行走 B.人用力推地面上的車,車未動(dòng)
C.被踢出去的足球在草地上滾動(dòng)的過(guò)程 D.舉重運(yùn)動(dòng)員將杠鈴從地面上舉起
2.一物體從一光滑的斜面上滑下,則有關(guān)力對(duì)物體做功的說(shuō)法中正確的是( )
A.斜面對(duì)物體的支持力做了功 B.重力對(duì)物體做了功
C.支持力與重力都對(duì)物體做了功 D.沒(méi)有力對(duì)物體做功
3.汽車勻速上坡,關(guān)于它的動(dòng)能與重力勢(shì)能下列說(shuō)法正確的是( )
A.重力勢(shì)能變小B.重力勢(shì)能不變
C.動(dòng)能變小D.動(dòng)能不變
4.高空拋物存在巨大的安全隱患,因?yàn)槲挥诟咛幍奈矬w具有較大的( )
A.彈性勢(shì)能B.重力勢(shì)能C.內(nèi)能D.動(dòng)能
5.如圖所示,斜面高為1m,長(zhǎng)為4m,用沿斜面向上大小為75N的拉力F,將重為200N的木箱由斜面底端勻速緩慢拉到頂端,下列判斷正確的是( )
A.克服木箱重力做的功為800J
B.拉力F對(duì)木箱所做的功為500J
C.木箱受到斜面的摩擦力為25N
D.斜面對(duì)木箱的支持力做的功為200J
6.如圖甲所示,木塊放在水平面上,用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向拉木塊使其做勻速直線運(yùn)動(dòng),兩次拉動(dòng)同一木塊得到的s﹣t圖象分別是圖乙中的圖線①、②。兩次對(duì)應(yīng)的彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)分別為F1、F2,兩次拉力的功率分別為P1、P2,則( )
A.F1=F2 P1>P2
B.F1>F2 P1>P2
C.F1<F2 P1=P2
D.F1>F2 P1=P2
7.如圖甲所示,水平桌面上放有一內(nèi)壁光滑的豎直圓筒,筒底固定一根彈簧。將一小球放置在彈簧上,靜止時(shí)位于A點(diǎn)(如圖乙)?,F(xiàn)將小球下壓至B點(diǎn),并用此處的裝置鎖定(如圖丙)。解鎖后,小球向上彈出筒口。下列說(shuō)法正確的是( )
A.圖乙中圓筒對(duì)桌面的壓力小于圖丙中的壓力
B.彈簧彈性勢(shì)能一直變小
C.圖丙中小球開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到脫離彈簧的過(guò)程中速度先變大后變小
D.圖丙中小球開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到脫離彈簧的過(guò)程中速度一直變大
8.如圖所示,蹦床運(yùn)動(dòng)逐漸進(jìn)入了大眾生活,不計(jì)空氣阻力,下列對(duì)蹦床者的相關(guān)分析,正確的是( )
A.在空中上升過(guò)程中,重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能
B.下落到與蹦床接觸的瞬間時(shí),重力勢(shì)能最小
C.被蹦床彈起的過(guò)程中,彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能
D.從接觸蹦床到下落至最低處的過(guò)程中,動(dòng)能和重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能
9.周末調(diào)換座位時(shí),小明用20N的水平推力,將重為100N的課桌沿水平方向推動(dòng)了3m,此過(guò)程中,重力對(duì)課桌做的功為 J,小明對(duì)課桌做的功為 J。
10.一輛汽車在水平路面上勻速行駛,發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是60kW,若汽車的速度為72km/h,汽車的牽引力在5min內(nèi)做的功為 J,這輛汽車受到的牽引力為 N。
11.如圖所示,用水平向右的拉力F拉動(dòng)物體,使其沿直線勻速運(yùn)動(dòng)了5m,時(shí)間為10s,F(xiàn)做功的功率是100W。求這段時(shí)間內(nèi):
(1)拉力F做的功;
(2)拉力F大?。?br>(3)物體受到的摩擦力。
12.質(zhì)量為2t的汽車,在平直公路上以額定功率80kW從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),經(jīng)15s運(yùn)動(dòng)200m恰好達(dá)到最大速度,接著勻速運(yùn)動(dòng)25s關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī),滑行100m停下。v﹣t圖象如圖所示。已知汽車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力恰為車重的0.2倍。(g=10N/kg)求:
(1)全程中汽車的所受阻力大??;
(2)整個(gè)過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)做的功;
(3)汽車的最大速度v最大。
真題過(guò)關(guān)
一、選擇題(共10小題):
1.(2022?襄陽(yáng))一輛新能源電動(dòng)汽車勻速駛上斜坡的過(guò)程中( )
A.動(dòng)能增大B.動(dòng)能減小
C.重力勢(shì)能增大D.重力勢(shì)能減小
2.(2022?蘭州)如圖所示的情境中,對(duì)物體不做功的是( )
A.圖甲:用力搬石頭,沒(méi)有搬動(dòng) B.圖乙:將重物從地面拉到高處
C.圖丙:推車向前運(yùn)動(dòng) D.圖?。和εe杠鈴的過(guò)程
3.(2022?呼和浩特)蕩秋千是一種喜聞樂(lè)見(jiàn)的運(yùn)動(dòng),在越蕩越高的歡樂(lè)中,享受的是激情與健身的歡欣。如圖所示,晨光同學(xué)在蕩秋千。他從A點(diǎn)自由出發(fā),經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)B和與A點(diǎn)等高的C點(diǎn),到達(dá)右側(cè)最高點(diǎn)D返回。經(jīng)測(cè)量,D點(diǎn)高于A點(diǎn)和C點(diǎn)。晨光同學(xué)從A到D的過(guò)程中,下列判斷正確的是( )
A.A點(diǎn)和D點(diǎn)機(jī)械能相等
B.到達(dá)B點(diǎn)時(shí),受力平衡
C.在此過(guò)程中,只有機(jī)械能與內(nèi)能之間相互轉(zhuǎn)化
D.從A點(diǎn)到D點(diǎn),其機(jī)械能增加
4.(2022?鄂爾多斯)如圖所示,光滑水平桌面上的彈性小球被彈出后,經(jīng)過(guò)A點(diǎn)和B點(diǎn)后落到地面,又被多次彈起,圖中虛線為小球的運(yùn)動(dòng)軌跡。下列有關(guān)小球的運(yùn)動(dòng),描述正確的是( )
A.小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中速度增大
B.小球反彈經(jīng)過(guò)D點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為零
C.若將彈性小球表面涂黑,則會(huì)在C、F兩點(diǎn)留下等大的黑色圓斑
D.小球經(jīng)過(guò)E點(diǎn)的機(jī)械能大于經(jīng)過(guò)G點(diǎn)的機(jī)械能
5.(2022?威海)如圖所示,為了把兩件相同貨物搬運(yùn)到汽車上,工人用相同材質(zhì)的木板搭建了AB、CD兩個(gè)斜面,用沿斜面向上的力將其中一件貨物從斜面AB的底端勻速推到頂端,另一件貨物用同樣的方法沿斜面CD搬運(yùn)。下列說(shuō)法正確的是( )
A.沿斜面AB推動(dòng)更省力
B.沿斜面CD推動(dòng),工人克服貨物重力做的功更多
C.無(wú)論利用哪個(gè)斜面,工人克服貨物重力做功的功率一定相同
D.沿斜面推動(dòng)貨物的過(guò)程中,貨物的機(jī)械能增大
6.(2022?無(wú)錫)用如圖所示的器材探究動(dòng)能大小與哪些因素有關(guān),實(shí)驗(yàn)時(shí)讓小車從斜面上由靜止開(kāi)始下滑,撞擊置于水平面上的木塊,關(guān)于該實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是( )
A.小車從斜面下滑過(guò)程中重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能
B.小車撞擊木塊對(duì)木塊做功,使木塊獲得動(dòng)能
C.木塊被撞擊后移動(dòng)的距離可反映小車動(dòng)能大小
D.本套器材只能探究小車動(dòng)能大小與速度的關(guān)系
7.(2022?涼山州)如圖所示,小明在做模擬“蹦極”的小實(shí)驗(yàn),一根橡皮筋一端系一個(gè)小球,另一端固定在A點(diǎn)。B點(diǎn)是橡皮筋不系小球自然下垂時(shí)下端所在的位置,C點(diǎn)是小球從A點(diǎn)自由釋放后所能達(dá)到的最低點(diǎn),不考慮空氣阻力,關(guān)于小球從A點(diǎn)到C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的說(shuō)法,正確的是( )
A.小球從A點(diǎn)下落到B點(diǎn)的過(guò)程中,重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能
B.小球從A點(diǎn)下落到B點(diǎn)的過(guò)程中,受到重力和彈力的作用
C.小球從B點(diǎn)下落到C點(diǎn)的過(guò)程中,速度一直減小
D.小球在B點(diǎn)時(shí)受到平衡力的作用
8.(2022?眉山)同學(xué)們?cè)隗w育課進(jìn)行實(shí)心球投擲訓(xùn)練,如圖所示A→B表示實(shí)心球離開(kāi)手之前的運(yùn)動(dòng)軌跡,B→C→D表示實(shí)心球離開(kāi)手之后的運(yùn)動(dòng)軌跡,空氣阻力忽略不計(jì)。下列分析正確的是( )
A.實(shí)心球從B→C過(guò)程中,動(dòng)能逐漸減小
B.實(shí)心球到達(dá)最高點(diǎn)C時(shí),它將處于靜止?fàn)顟B(tài)
C.實(shí)心球從B→C→D過(guò)程中,沒(méi)有力對(duì)它做功
D.實(shí)心球從A→B過(guò)程中,說(shuō)明力可以改變物體的形狀
9.(2022?湖州)甲物體放在粗糙程度不變的水平地面上,在大小為6牛的水平推力F作用下,向右做速度為5米/秒的勻速直線運(yùn)動(dòng),如圖所示(忽略空氣阻力)。下列敘述中,錯(cuò)誤的是( )
A.甲物體在豎直方向上受到重力和支持力的作用
B.甲物體受到水平向左的摩擦力大小為6牛
C.當(dāng)F的大小為6牛時(shí),做功的功率為30瓦
D.當(dāng)F的大小為10牛時(shí),甲物體將做速度大于5米/秒的勻速直線運(yùn)動(dòng)
10.(2022?瀘州)如圖所示,用一水平壓力F將重為10N的物體壓在粗糙程度相同的豎直墻壁上。當(dāng)壓力F為30N時(shí),物體處于靜止?fàn)顟B(tài);當(dāng)壓力F為25N時(shí),物體恰好勻速下滑。下列說(shuō)法中正確的是( )
A.物體處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),受到墻壁對(duì)它豎直向下的摩擦力為10N
B.若物體勻速下滑的速度為0.2m/s,則其重力做功的功率為5W
C.物體在勻速下滑過(guò)程中,受到墻壁對(duì)它豎直向上的摩擦力為15N
D.保持25N的壓力不變,豎直向上施加20N的拉力可使物體勻速上滑
二、填空題(共5小題):
11.(2022?徐州)“引體向上”是我市體育中考今年新增的可選項(xiàng)目之一。在做引體向上時(shí),如果身體勻速豎直上升,則所受的拉力 重力(選填“大于”“小于”或“等于”);上升過(guò)程中,身體的重力勢(shì)能 (選填“變大”“變小”或“不變”)。選考這個(gè)項(xiàng)目有優(yōu)勢(shì)的身體條件是 (寫出一點(diǎn))。
12.(2022?銅仁市)冬奧會(huì)場(chǎng)館內(nèi),一名志愿者正在搬運(yùn)一長(zhǎng)方體器材箱,從邊線開(kāi)始向右水平移動(dòng)一段距離,如圖(a)所示,他對(duì)器材的水平推力為300N,箱子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的位置(s)與時(shí)間(t)關(guān)系圖象如圖(b)所示。4s內(nèi)箱子的平均速度為 m/s;4s內(nèi)志愿者克服摩擦力做功的功率為 W;若將兩個(gè)規(guī)格相同的器材箱水平并排放置,一起勻速推動(dòng),與推動(dòng)一個(gè)器材箱相比,志愿者施加的推力將 (選題“增大”“不變”或“減小”);如果有一個(gè)與箱子質(zhì)量相等的物體,被天宮二號(hào)宇航員在空間站艙內(nèi)板面上推動(dòng),推力與板面平行,物體所受摩擦力是其在地球表面的 倍。(物體在空間站所受的引力約是在地球表面的0.9倍)
13.(2022?蘭州)如圖所示,物塊在水平拉力F(大小未知)的作用下,在水平直線軌道上運(yùn)動(dòng),其中AB=CD=10m。已知物塊在AB段和CD段分別以2m/s和4m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng),且在AB段、CD段所受摩擦力分別為1N和2N,則該物塊通過(guò)AB段和CD段所用的時(shí)間之比為 ,拉力F在AB段做功的功率為 W。
14.(2022?畢節(jié)市)圖甲是“測(cè)量水平運(yùn)動(dòng)物體所受滑動(dòng)摩擦力”的實(shí)驗(yàn)裝置圖,小宇用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向拉動(dòng)木塊,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖乙,木塊在0~1s做加速運(yùn)動(dòng),在1~3s以速度0.2m/s做勻速直線運(yùn)動(dòng)。
(1)在0~1s內(nèi)木塊受到的滑動(dòng)摩擦力為 N。
(2)在1~3s內(nèi),拉力的功率為 W。
(3)3s后,物體不受拉力,也不會(huì)立即停止運(yùn)動(dòng),是因?yàn)槲矬w具有 。
15.(2022?黑龍江)在水平地面上,小明沿水平方向推重400N的木箱做直線運(yùn)動(dòng),木箱速度隨時(shí)間變化的圖像如圖所示。已知在4s~8s內(nèi)木箱受到的推力恒為150N,在這段時(shí)間(4s~8s)內(nèi),木箱受到的推力的功率是 W,8s~10s內(nèi)木箱受到的摩擦力是 N(忽略空氣阻力)。
三、計(jì)算題(共5小題):
16.(2022?重慶)某品牌國(guó)產(chǎn)電動(dòng)汽車勻速通過(guò)長(zhǎng)約1800m的朝天門長(zhǎng)江大橋用時(shí)120s,整個(gè)過(guò)程中汽車牽引力的功率恒為9.0×103W。求:
(1)整個(gè)過(guò)程中汽車行駛的速度;
(2)整個(gè)過(guò)程中汽車牽引力所做的功。
17.(2022?呼和浩特)如圖為某盤山公路。汽車沿著公路,可以駛上高聳入云的山峰。為什么盤山公路要修成S形呢?因?yàn)楸P山公路相當(dāng)于斜面,省力而安全。若從山底到山頂?shù)谋P山公路長(zhǎng)6000m,山高900m,一輛5t的小型貨車以恒定功率165kW,勻速沿盤山公路從山底開(kāi)上山頂,用時(shí)10min。在貨車從山底到山頂過(guò)程中,阻力大小不變。求:
(1)貨車克服重力做的功和發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)貨車做的功;
(2)貨車所受阻力大小。
18.(2022?黔東南州)據(jù)新華社報(bào)道,5月31日上午,貴陽(yáng)至黃平高速公路全線通車。貴黃高速的通車,將極大地方便沿線群眾出行,提升貴陽(yáng)市、黔南州、黔東南州至長(zhǎng)江三角洲、長(zhǎng)株潭城市群通道運(yùn)輸能力,對(duì)完善全省高速公路網(wǎng)絡(luò)、推動(dòng)沿線資源開(kāi)發(fā)、振興鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)提供強(qiáng)有力的交通支撐。貴黃高速主線全長(zhǎng)120.6公里,設(shè)計(jì)時(shí)速100公里。周末,小明與他爸爸從黃平開(kāi)著小汽車到貴陽(yáng)游玩,人和車的總質(zhì)量為1.5t,四輪與地面接觸總面積為200cm2。若小汽車在行駛過(guò)程中受到的阻力是人和車總重力的0.04倍(取g=10N/kg)。求:
(1)因車發(fā)生故障,當(dāng)車停在水平的應(yīng)急道上(人未下車)時(shí),車對(duì)水平地面的壓強(qiáng);
(2)若該車在某平直路段以72km/h的速度勻速行駛了25s,此過(guò)程小汽車牽引力的功率。
19.(2022?東營(yíng))如圖所示,某電動(dòng)叉車抬升石材的情景。電動(dòng)叉車將1500kg石材完成一次最大起升高度,用時(shí)30s,其項(xiàng)目參數(shù)如下表。(g取10N/kg)
(1)求石材被抬升的速度;
(2)求電機(jī)對(duì)石材做的功及做功功率;
(3)求空載的電動(dòng)叉車靜止時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)。
20.(2022?濟(jì)南)在泉城濟(jì)南,游客乘坐畫舫游船穿行其間,可以盡享“不出城郭而獲山水之怡,身居鬧市而有林泉之致”的都市休閑意趣。如圖所示,若畫舫游船質(zhì)量為3t,從黑虎泉站出發(fā)以3.5m/s的速度勻速行駛到泉城廣場(chǎng)站,所用時(shí)間約為5min,牽引力是6×103N。取g=10N/kg,通過(guò)計(jì)算回答:
(1)黑虎泉站到泉城廣場(chǎng)站河段大約多長(zhǎng)?
(2)游船在護(hù)城河中受到的浮力多大?
(3)這次水上航行中,牽引力對(duì)游船做了多少功?
(4)這次水上航行中,牽引力對(duì)游船做功的功率多大?
章節(jié)
考點(diǎn)
考試題型
難易度
功和機(jī)械能

選擇題、填空題、計(jì)算題
★★
功率
填空題、計(jì)算題
★★
機(jī)械能:動(dòng)能、勢(shì)能
選擇題
★★
動(dòng)能和勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化
選擇題

項(xiàng)目
參數(shù)
額定載重(kg)
1500
最大起升高度(m)
3
空載行駛速度(km/h)
5
空載質(zhì)量(kg)
720
輪胎接地總面積(m2)
0.08
專題27 功和功率
【考點(diǎn)分析】
【知識(shí)點(diǎn)總結(jié)+例題講解】
一、功:
1.定義:在物理學(xué)中,把 力 和 在力的方向上移動(dòng)距離 的乘積叫做功。
作用在物體上的力,使物體在力的方向上通過(guò)了一段距離,我們就說(shuō)這個(gè)力對(duì)這個(gè)物體做了功。
2.符號(hào):W
3.公式:W=FS
4.單位:焦耳(J)或N·m; 1J=1N·m
5.做功的兩個(gè)必要因素:
(1)有力:有作用在物體上的力;
(2)有距離:物體在力的方向上通過(guò)的距離。
6.不做功的三種情況:
(1)有力而無(wú)距離:物體受力,但物體沒(méi)有在力的方向上通過(guò)距離,此情況叫“勞而無(wú)功”;
(2)有距離而無(wú)力:物體移動(dòng)了一段距離,但在此運(yùn)動(dòng)方向上沒(méi)有受到力的作用(如物體因慣性而運(yùn)動(dòng)),此情況叫“不勞無(wú)功”;
(3)有力也有距離、但力與距離垂直:物體既受到力,又通過(guò)一段距離,但兩者方向互相垂直(如起重機(jī)吊起貨物在空中沿水平方向移動(dòng)),此情況叫“垂直無(wú)功”。
7.注意事項(xiàng) :
(1)有力才有可能做功,沒(méi)有力就不做功;
(2)F與S的方向應(yīng)在同一直線上;(F與S方向可以不在一條直線上,但不能垂直)
(3)做功的多少,由W=FS決定,而與物體的運(yùn)動(dòng)形式無(wú)關(guān)。
8.常見(jiàn)的功:
(1)克服重力做功:W=Gh;
(2)克服阻力(摩擦力)做功:W=fs
9.功的原理:使用任何機(jī)械都不省功。
【例題1】關(guān)于功,下列說(shuō)法正確的是( )
A.力越大做功越多
B.物體在力的方向上移動(dòng)的距離越大做功越多
C.做功所用的時(shí)間越長(zhǎng)做功越多
D.功等于作用在物體上的力與物體在力的方向上通過(guò)的距離的乘積
【答案】D
【解析】解:A、力越大,物體在力的方向上移動(dòng)的距離未知,由W=Fs可知,不能判斷做功的多少,故A錯(cuò)誤;
B、物體在力的方向上移動(dòng)的距離越大,力的大小未知,由W=Fs可知,不能判斷做功的多少,故B錯(cuò)誤;
C、做功所用的時(shí)間越長(zhǎng),功率的大小未知,由W=Pt可知,不能判斷做功的多少,故C錯(cuò)誤;
D、根據(jù)功的定義可知,功等于作用在物體上的力與物體在力的方向上通過(guò)的距離的乘積,故D正確。
故選:D。
【變式1】下列有關(guān)力做功的說(shuō)法中正確的是( )
A.籃球由高處下落重力沒(méi)有做功
B.把水桶從地面上提起來(lái),提水桶的力做了功
C.小車在水平路面前進(jìn),重力對(duì)小車做了功
D.汽車靜止在水平路面上,汽車受到的支持力做了功
【答案】B
【解析】解:A、籃球由高處下落,在重力的方向上通過(guò)了距離,重力做了功,故A錯(cuò)誤;
B、把水桶從地面上提起來(lái),有力施加在水桶上,水桶在力的方向上通過(guò)了距離,所以提水桶的力做了功,故B正確;
C、小車在水平路面前進(jìn),重力的方向是豎直向下的,移動(dòng)的方向是水平的,所以重力沒(méi)有對(duì)小車做功,故C錯(cuò)誤;
D、靜止在水平桌面上的汽車,沒(méi)有在支持力的方向上通過(guò)距離,所以受到的支持力不做功,故D錯(cuò)誤。
故選:B。
【例題2】一個(gè)人先后兩次用同樣大小的力拉同一物體沿水平面運(yùn)動(dòng),兩次運(yùn)動(dòng)距離都是s,但第一次比第二次快,關(guān)于拉力所作的功,下列說(shuō)法正確的是( )
A.兩次做功同樣多B.第一次做的功較多
C.第二次做的功較多D.條件不夠,無(wú)法比較
【答案】A
【解析】解:由題知,兩次拉同一物體沿水平面運(yùn)動(dòng),用的力大小相等,兩次運(yùn)動(dòng)距離相等,
根據(jù)W=Fs可知,兩次做功同樣多。
故選:A。
【變式2】如圖所示,a、b、c三種情況下,用大小相同的力F使同一物體沿不同的軌跡移動(dòng)了相同的距離S,對(duì)于三種情況下拉力F所做的功分析正確的是( )
A.Wa=Wb=WcB.Wa<Wb=WcC.Wa<Wb<WcD.Wa=Wb>W(wǎng)c
【答案】C
【解析】解:根據(jù)題意可知,a、b、c三種情況下拉力的大小相同;
A.中力與物體運(yùn)動(dòng)方向垂直,即物體在力的方向上通過(guò)的距離為0;
B.中物體斜向上運(yùn)動(dòng),則物體在力的方向上通過(guò)的距離要小于s;
C.中物體在力的方向上通過(guò)的距離為s;由W=Fs可得,Wa<Wb<Wc。
故選:C。
【例題3】放學(xué)后,某同學(xué)背著重50N的書包沿水平路面走了200m,又登上大約10m高的四樓才回到家,則他在回家的過(guò)程中對(duì)書包所做的功約為( )
A.0JB.500JC.2000JD.2400J
【答案】B
【解析】解:某同學(xué)背著書包給書包一個(gè)向上的力,只有向上移動(dòng)距離,該同學(xué)對(duì)書包才做功。某同學(xué)背著重50N的書包沿水平路面走了200m,給書包的力是向上的,移動(dòng)的距離是水平方向的,此過(guò)程沒(méi)有做功。又登上大約10m高的四樓才回到家此過(guò)程做功。
W=Fs=50N×10m=500J。
故選:B。
【變式3】如圖所示,用10N的水平推力推著重為60N的物體沿水平方向做直線運(yùn)動(dòng),若推力對(duì)物體做了60J的功,則在這一過(guò)程中( )
A.物體一定運(yùn)動(dòng)了6m B.重力做的功一定為360J
C.物體一定受到10N的摩擦力 D.物體受到的支持力做了360J的功
【答案】A
【解析】解:A、已知物體沿水平方向做直線運(yùn)動(dòng),
由W=Fs可得,物體移動(dòng)的距離:s=WF=60J10N=6m,故A正確;
BD、由于物體在重力和支持力的方向上都沒(méi)有移動(dòng)的距離,因此重力、支持力做的功為0J,故B、D錯(cuò)誤;
C、由于物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不確定,所以無(wú)法求得摩擦力,故C錯(cuò)誤。
故選:A。
二、功率:
1.定義:物體在單位時(shí)間內(nèi)做的功;
2.符號(hào):P
3.公式:
(1)公式變形:W=Pt和
(2)公式推導(dǎo):P=Fv
4.單位:瓦特,簡(jiǎn)稱瓦,符號(hào)W;
(1)常用單位:千瓦(kW),兆瓦(MW), 馬力;
(2)單位換算:1kW=103W 1MW=106 W 1馬力=735W
5.功率的物理意義:表示物體 做功快慢 的物理量(功率與機(jī)械效率無(wú)關(guān))。
例:某小轎車功率66kW,它表示:小轎車1s 內(nèi)做功66000J
6.功率和機(jī)械效率是兩個(gè)不同的概念。他們之間沒(méi)有可比性。
(1)功率表示做功的快慢,即單位時(shí)間內(nèi)完成的功;
(2)機(jī)械效率表示機(jī)械做功的效率,即所做的總功中有多大比例的有用功。
7.功率與功是兩個(gè)不同的物理量:
(1)“功”表示做功的“多少”;
(2)“功率”則表示做功的“快慢”;(功率與功和時(shí)間兩個(gè)因素有關(guān))
(3)在做功時(shí)間相同時(shí),做功多的做功快;
否則做功多不一定做功就快,即“功率”不一定就大。
【例題4】關(guān)于功和功率,下列說(shuō)法正確的是( )
A.做功越快的機(jī)器,功率一定大 B.功率越大的機(jī)器,做功一定越多
C.做功時(shí)間越多的機(jī)器,做功一定快 D.做功越多的機(jī)器,功率一定大
【答案】A
【解析】解:A、功率是反映物體做功快慢的物理量,功率大則做功快,功率小則做功慢,故A正確;
B、機(jī)器的功率大,說(shuō)明做功快,但不能說(shuō)明做功多,故B錯(cuò)誤;
C、功率等于功和做功時(shí)間的比值,由于做功的多少不確定,所以,不能說(shuō)做功時(shí)間越多的機(jī)器,做功一定快,故C錯(cuò)誤;
D、功率等于功和做功時(shí)間的比值,由于做功時(shí)間不確定,所以,不能說(shuō)做功越多的機(jī)器,做功率一定大,故D錯(cuò)誤。
故選:A。
【變式4】若汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率一定,當(dāng)汽車在加速行駛時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力( )
A.增大B.減小C.不變D.無(wú)法確定
【答案】B
【解析】汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率一定,根據(jù)P=Fv可知,當(dāng)汽車在加速行駛時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力的變化。
解:汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率一定,根據(jù)P=Fv可知,當(dāng)汽車在加速行駛時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力減小。
故選:B。
【例題5】若轎車以90kW的恒定功率啟動(dòng)做直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力不變,運(yùn)動(dòng)的速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖甲所示。則在20﹣25s時(shí)間內(nèi),轎車運(yùn)動(dòng)的距離是 m,該過(guò)程發(fā)動(dòng)機(jī)做的功是 J,轎車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力是 N。
【答案】150;4.5×105;3000。
【解析】解:①由圖可知,在20﹣25s時(shí)間內(nèi)轎車的速度v=30m/s,t=25s﹣20s=5s,
則根據(jù)v=st可得,在20﹣25s時(shí)間內(nèi),轎車運(yùn)動(dòng)的距離:s=vt=30m/s×5s=150m;
②因轎車以90kW的恒定功率啟動(dòng)做直線運(yùn)動(dòng),所以根據(jù)P=Wt可得,
轎車發(fā)動(dòng)機(jī)做功:W=Pt=9×104W×5s=4.5×105J;
③轎車在勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的牽引力與受到的阻力是一對(duì)平衡力,
則根據(jù)P=Wt=Fst=Fv=fv可得,轎車在勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力:f=Pv=9×104W30m/s=3000N。
故答案為:150;4.5×105;3000。
【變式5】某汽車以108km/h的速度勻速行駛6km。其發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率始終為60kW。求:
(1)汽車行駛時(shí)受到的牽引力是多大?
(2)汽車行駛期間發(fā)動(dòng)機(jī)共做多少功?
(3)當(dāng)汽車上坡,并保持5km/h的速度勻速行駛時(shí),汽車的牽引力是多大?
【答案】(1)2×103N;(2)1.2×107J;(3)4.32×104N。
【解析】解:(1)汽車行駛的速度:v=108km/h=30m/s,
由P=Wt=Fst=Fv可得,汽車行駛時(shí)受到的牽引力:F=Pv=60×103W30m/s=2×103N;
(2)汽車行駛期間發(fā)動(dòng)機(jī)共做的功:W=Fs=2×103N×6×103m=1.2×107J;
(3)當(dāng)汽車上坡時(shí)勻速行駛的速度:v′=5km/h=2518m/s,
汽車的牽引力:F′=Pv′=60×103W2518m/s=4.32×104N。
答:(1)汽車行駛時(shí)受到的牽引力是2×103N;
(2)汽車行駛期間發(fā)動(dòng)機(jī)共做的功為1.2×107J;
(3)當(dāng)汽車上坡,并保持5km/h的速度勻速行駛時(shí),汽車的牽引力是4.32×104N。
三、機(jī)械能:
1.能量:一個(gè)物體能夠?qū)ν庾龉?,我們就說(shuō)這個(gè)物體具有能量,簡(jiǎn)稱能;
(1)能量表示物體做功本領(lǐng)大小的物理量;能量可以用能夠做功的多少來(lái)衡量;
(2)一個(gè)物體“能夠做功”,并不是一定“要做功”,也不是“正在做功”或“已經(jīng)做功”;
如:山上靜止的石頭具有能量,但它沒(méi)有做功,也不一定要做功;
(3)功就是能轉(zhuǎn)化多少的量度;功代表了能量從一種形式轉(zhuǎn)化為一另種形式,因而功和能的單位也是相同的;功的單位是焦耳(J),能的單位也是焦耳(J)。
2.功和能的區(qū)分:
(1)功:一種形式的能轉(zhuǎn)化成另一種形式的能的多少,功是一個(gè)過(guò)程量;
(2)能:表示物體做功本領(lǐng)大小的物理量,是一個(gè)狀態(tài)量。
3.動(dòng)能:物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能。
(1)物體動(dòng)能的大小與兩個(gè)因素有關(guān):
①一是物體的質(zhì)量,二是物體運(yùn)動(dòng)的速度大??;
②當(dāng)物體的質(zhì)量一定時(shí),物體運(yùn)動(dòng)的速度越大其動(dòng)能越大,物體的速度越小其動(dòng)能越??;
③具有相同運(yùn)動(dòng)速度的物體,質(zhì)量越大動(dòng)能越大,質(zhì)量越小動(dòng)能越小。
(2)動(dòng)能是“由于運(yùn)動(dòng)”這個(gè)原因而產(chǎn)生的,一定不要把它理解成“運(yùn)動(dòng)的物體具有的能量叫動(dòng)能”。
例如在空中飛行的飛機(jī),不但有動(dòng)能而且還具有其它形式的能量。
4.勢(shì)能:
(1)重力勢(shì)能:物體由于被舉高而具有的能量,叫做重力勢(shì)能;
(2)彈性勢(shì)能:物體由于發(fā)生彈性形變,而具有的能叫做彈性勢(shì)能。
(3)說(shuō)明:
①重力勢(shì)能的大小與質(zhì)量和高度有關(guān)。物體的質(zhì)量越大,被舉得越高,則它的重力勢(shì)能越大;
②重力勢(shì)能是“被舉高”這個(gè)原因而產(chǎn)生的,一定不要把它理解成“被舉高的物體具有的能量叫重力勢(shì)能”。例如在空中飛行的飛機(jī),不但有重力勢(shì)能而且還具有其它形式的能量;
③彈性勢(shì)能的大小與彈性形變的程度有關(guān)。
5.機(jī)械能:動(dòng)能和勢(shì)能(重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能)統(tǒng)稱為機(jī)械能。
【例題6】關(guān)于能的概念,下列說(shuō)法中正確的是( )
A.一個(gè)物體能夠做功,就說(shuō)這個(gè)物體具有能
B.一個(gè)物體已做過(guò)的功越多,說(shuō)明這個(gè)物體具有的能越多
C.一個(gè)物體做了功,說(shuō)明這個(gè)物體具有能
D.用線懸掛著的小球,沒(méi)有做功,所以沒(méi)有能
【答案】A
【解析】一個(gè)物體能夠做功,我們就說(shuō)這個(gè)物體具有能量,但是具有能量的物體不一定做功。
解:A、由能量的概念可知,一個(gè)物體能夠做功,就說(shuō)這個(gè)物體具有能量,簡(jiǎn)稱能,故A正確;
B、一個(gè)物體做了功,說(shuō)明原來(lái)具有能量,但做功后不一定還具有能,故B錯(cuò)誤;
C、物體能量多可以做更多的功,但一個(gè)物體已做的功越多,不能說(shuō)明這個(gè)物體具有的能越多,故C錯(cuò)誤;
D、一用線懸掛著的小球,沒(méi)有做功,但它有一定的高度,所以具有重力勢(shì)能,故D錯(cuò)誤。
故選:A。
【變式6】關(guān)于功和能的關(guān)系,下列幾種說(shuō)法中,正確的是( )
A.具有能的物體一定正在做功 B.物體具有的能越大,它做的功就越多
C.物體做的功越多,它具有的能越大 D.物體能夠做的功越多,它具有的能就越大
【答案】D
【解析】解:A、能夠做功的物體具有能,具有能的物體不一定正在做功,故A錯(cuò)誤;
B、物體具有能量大,它可能沒(méi)做功,例如,靜止在高處的石塊可以做功,但還未做功,故B錯(cuò)誤;
C、物體做功越多,它具有的能量不一定越多;不做功的物體,具有的能量也不一定越少;故C錯(cuò)誤;
D、物體能夠做的功越多,那么它具有的能量一定越大,故D正確。
故選:D。
【例題7】關(guān)于物體的動(dòng)能,下列說(shuō)法中正確的是( )
A.質(zhì)量大的物體動(dòng)能一定大 B.速度大的物體動(dòng)能一定大
C.質(zhì)量相等的物體,舉得越高的動(dòng)能越大 D.質(zhì)量相等的物體,速度大的動(dòng)能大
【答案】D
【解析】解:A、質(zhì)量大的物體但速度很小,可能動(dòng)能很小,故A錯(cuò)誤;
B、速度大的物體但質(zhì)量很小,可能動(dòng)能很小,故B錯(cuò)誤;
C、質(zhì)量相等的物體,舉得越高的重力勢(shì)能越大,故C錯(cuò)誤;
D、質(zhì)量相等的物體,速度大的動(dòng)能大,故D正確;
故選:D。
【變式7】對(duì)在高速公路上行駛的汽車要進(jìn)行限速,其實(shí)質(zhì)是限制了汽車的( )
A.動(dòng)能B.摩擦力C.慣性D.慣性和動(dòng)能
【答案】D
【解析】解:(1)摩擦力、慣性兩個(gè)量的大小都與速度無(wú)關(guān),所以對(duì)汽車進(jìn)行限速不是限制汽車的摩擦力和慣性;
(2)動(dòng)能大小和物體的質(zhì)量、運(yùn)動(dòng)速度大小有關(guān)。對(duì)在高速公路上行駛的汽車,質(zhì)量不變,進(jìn)行限速,其動(dòng)能會(huì)變小,即在突發(fā)事件時(shí),對(duì)外做的功少,破壞力小。
綜上分析可知,選項(xiàng)A正確。
故選:A。
【例題8】有甲、乙兩個(gè)完全相同的小球。在同一高度以大小相等的速度,將甲球豎直向下拋出、將乙球豎直向上拋出,如圖所示。若不計(jì)空氣阻力,下列說(shuō)法正確的是( )
A.拋出時(shí)刻,甲球比乙球的動(dòng)能小
B.拋出時(shí)刻,甲球比乙球的重力勢(shì)能小
C.落地時(shí)甲的機(jī)械能等于乙的機(jī)械能
D.落地時(shí)甲的機(jī)械能小于乙的機(jī)械能
【答案】C
【解析】解:AB、甲、乙的質(zhì)量相同,并且在拋出時(shí)的速度及所處的高度相等,所以它們的動(dòng)能和重力勢(shì)能相等,機(jī)械能相等,故A、B都錯(cuò)誤;
CD、若不計(jì)空氣阻力,甲、乙的機(jī)械能守恒,所以落地時(shí),甲的機(jī)械能等于乙的機(jī)械能,故C正確,D錯(cuò)誤。
故選:C。
【變式8】如圖所示是玩彈弓的情景。經(jīng)驗(yàn)表明,橡皮筋拉得越長(zhǎng),同樣的“子彈”射得越 ,這說(shuō)明橡皮筋的彈性勢(shì)能與物體發(fā)生 大小有關(guān);若橡皮筋被拉的長(zhǎng)度相同,所用“子彈”的質(zhì)量不同,則發(fā)現(xiàn)射出時(shí)的速度也 (選填“相同”或“不相同”)。在此過(guò)程中,橡皮筋對(duì)“子彈”做的功 (選填“相同”或“不相同”)。
【答案】遠(yuǎn);形變程度;不相同;相同。
【解析】解:(1)橡皮筋彈性勢(shì)能的大小可以通過(guò)子彈射出的距離來(lái)表示;橡皮筋拉得越長(zhǎng),同樣的“子彈”射得越遠(yuǎn),則橡皮筋的彈性勢(shì)能越大;這說(shuō)明橡皮筋的彈性勢(shì)能與形變程度有關(guān)。
(2)當(dāng)“子彈”射出時(shí),“子彈”具有的動(dòng)能是橡皮筋的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化來(lái)的,橡皮筋被拉的長(zhǎng)度相同,說(shuō)明橡皮筋的彈性勢(shì)能相同,轉(zhuǎn)化成子彈的動(dòng)能也相同;因?yàn)閯?dòng)能的影響因素是質(zhì)量和速度,所以,在動(dòng)能相同時(shí),所用“子彈”的質(zhì)量不同,其射出時(shí)的速度也會(huì)不同;
(3)橡皮筋被拉的長(zhǎng)度相同,所以具有的彈性勢(shì)能相同,對(duì)子彈的做功相同。
故答案為:遠(yuǎn);形變程度;不相同;相同。
四、動(dòng)能和勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化:
1.在一定的條件下,動(dòng)能和重力勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化。
2.在一定的條件下,動(dòng)能和彈性勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化。
3.動(dòng)能和重力勢(shì)能間的轉(zhuǎn)化規(guī)律:
(1)質(zhì)量一定的物體,如果加速下降,則動(dòng)能增大,重力勢(shì)能減小,重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能;
(2)質(zhì)量一定的物體,如果減速上升,則動(dòng)能減小,重力勢(shì)能增大,動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能;
4.動(dòng)能與彈性勢(shì)能間的轉(zhuǎn)化規(guī)律:
(1)如果一個(gè)物體的動(dòng)能減小,而另一個(gè)物體的彈性勢(shì)能增大,則動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能;
(2)如果一個(gè)物體的動(dòng)能增大,而另一個(gè)物體的彈性勢(shì)能減小,則彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。
5.機(jī)械能守恒:如果一個(gè)過(guò)程中,只有動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,機(jī)械能的總和就保持不變。
(1)如果“在光滑斜面上滑動(dòng)”,“光滑”表示不計(jì)摩擦,沒(méi)有能量損失,此時(shí)機(jī)械能守恒。
(2)滾擺上升下落過(guò)程中,如果不計(jì)空氣阻力,機(jī)械能守恒。
【例題9】騎自行車下坡時(shí),人不蹬車,車速也會(huì)加快,這是因?yàn)? )
A.人與車的動(dòng)能保持不變 B.人與車的重力勢(shì)能不斷增大
C.人與車的機(jī)械能不斷增大 D.人與車的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能
【答案】D
【解析】解:A、人與車的質(zhì)量不變,速度增大,故動(dòng)能增大,故A錯(cuò)誤;
B、人與車的質(zhì)量不變,高度減小,故重力勢(shì)能減小,故B錯(cuò)誤
C、由于摩擦的作用,使得人和車的一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,故機(jī)械能變小,故C錯(cuò)誤;
D、在下坡的過(guò)程中,人和自行車的質(zhì)量不變,所處的高度不斷降低,其重力勢(shì)能不斷減小,但其速度越來(lái)越快,所以動(dòng)能越來(lái)越大.正是減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為了動(dòng)能,故D正確.
故選D。
【變式9】人造地球衛(wèi)星在大氣層外繞地球運(yùn)行,只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化,衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中越來(lái)越快.如圖是人造地球衛(wèi)星的軌道示意圖,下列說(shuō)法正確的是( )
A.衛(wèi)星在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不受任何力的作用
B.衛(wèi)星在近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)的機(jī)械能相等
C.衛(wèi)星在遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中機(jī)械能越來(lái)越大
D.衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中機(jī)械能越來(lái)越小
【答案】B
【解析】解:人造地球衛(wèi)星在大氣層外繞地球運(yùn)行,只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化,機(jī)械能是守恒的;
A、衛(wèi)星在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到地球的吸引力的作用,故A錯(cuò)誤;
BCD、由于機(jī)械能守恒,則衛(wèi)星在近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)的機(jī)械能相等,故B正確,CD錯(cuò)誤。
故選:B。
【例題10】用輕繩將小球系好后,固定在天花板上,做成一個(gè)擺,如圖所示,小球在a點(diǎn)由靜止釋放,經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)b點(diǎn)后到達(dá)右端最高點(diǎn)c點(diǎn),整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中存在空氣阻力,對(duì)小球從a點(diǎn)向右擺動(dòng)到c點(diǎn)的過(guò)程,下列說(shuō)法中正確的是( )
A.a點(diǎn)和c點(diǎn)等高B.小球的機(jī)械能守恒
C.小球在c點(diǎn)機(jī)械能最小D.小球在b點(diǎn)機(jī)械能最大
【答案】C
【解析】解:由于存在空氣阻力,小球的機(jī)械能會(huì)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,即小球的機(jī)械能不守恒,機(jī)械能會(huì)一直變小,所以小球從a到b到c的過(guò)程中,小球在c點(diǎn)機(jī)械能最??;
由題意可知在a、c兩點(diǎn)時(shí)小球的速度為0,動(dòng)能相同,由于c點(diǎn)的機(jī)械能最小,且機(jī)械能等于動(dòng)能與勢(shì)能的總和,所以小球在c點(diǎn)的重力勢(shì)能小于在a點(diǎn)的重力勢(shì)能,則c點(diǎn)的高度要小于a點(diǎn)的高度,綜上所述,C正確。
故選:C。
【變式10】將皮球從離地某一高度O點(diǎn)處水平拋出,球落地后又彈起,它的部分運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,下列說(shuō)法正確的是( )
A.皮球經(jīng)過(guò)同高度的A、B兩點(diǎn)時(shí)動(dòng)能相等
B.皮球第一次反彈后到達(dá)最高點(diǎn)P點(diǎn)時(shí)速度為零
C.皮球在D點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能小于在C點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能
D.皮球在D點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能大于在C點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能
【答案】C
【解析】解:A、由圖可知,每次小球反彈后到達(dá)的最高點(diǎn)都比上一次的最高點(diǎn)要低,說(shuō)明小球運(yùn)動(dòng)時(shí)受到空氣阻力,其機(jī)械能逐漸變小,則在A點(diǎn)的機(jī)械能大于在B點(diǎn)的機(jī)械能;同一小球在A、B兩點(diǎn)的高度相同則重力勢(shì)能相同,因機(jī)械能是物體動(dòng)能與勢(shì)能的總和,所以在A點(diǎn)的動(dòng)能大于在B點(diǎn)的動(dòng)能;故A錯(cuò)誤。
B、小球在最高點(diǎn)時(shí),豎直方向的速度為零,但是仍然能往右運(yùn)動(dòng),說(shuō)明小球還具有水平方向速度,所以皮球第一次反彈后到達(dá)最高點(diǎn)P點(diǎn)時(shí)速度不為零,故B錯(cuò)誤。
C、由A可知,小球運(yùn)動(dòng)時(shí)受到空氣阻力,其機(jī)械能逐漸變小,D點(diǎn)在C點(diǎn)之后,故在D點(diǎn)的機(jī)械能小于在C點(diǎn)的機(jī)械能;故C正確。
D、皮球在D點(diǎn)時(shí)的高度大于在C點(diǎn)時(shí)的高度,則在D點(diǎn)的重力勢(shì)能大于C點(diǎn)的重力勢(shì)能,由于在D點(diǎn)的機(jī)械能要小于C點(diǎn)的機(jī)械能,且機(jī)械能等于動(dòng)能和勢(shì)能的總和,所以皮球在D點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能小于在C點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能,故D錯(cuò)誤。
故選:C。
跟蹤訓(xùn)練
1.下列實(shí)例中,人對(duì)物體做功的是( )
A.學(xué)生背著書包在水平路面上勻速行走 B.人用力推地面上的車,車未動(dòng)
C.被踢出去的足球在草地上滾動(dòng)的過(guò)程 D.舉重運(yùn)動(dòng)員將杠鈴從地面上舉起
【答案】D
【解析】解:A、學(xué)生背著書包在水平路面上勻速前進(jìn),雖然有力也有距離,但距離不是在力的方向上,力與距離垂直,沒(méi)有做功,故A不符合題意;
B、人用力推地面上的車,車未動(dòng),有力而無(wú)距離,沒(méi)有做功,故B不符合題意;
C、被踢出去的足球在草地上滾動(dòng)的過(guò)程,人不再對(duì)足球施加力的作用,所以人對(duì)足球沒(méi)有做功,故C不符合題意;
D、舉重運(yùn)動(dòng)員將杠鈴從地面上舉起,人對(duì)杠鈴施加了力的作用,杠鈴在該力的方向上通過(guò)距離,所以人對(duì)杠鈴做了功,故D符合題意;
故選:D。
2.一物體從一光滑的斜面上滑下,則有關(guān)力對(duì)物體做功的說(shuō)法中正確的是( )
A.斜面對(duì)物體的支持力做了功 B.重力對(duì)物體做了功
C.支持力與重力都對(duì)物體做了功 D.沒(méi)有力對(duì)物體做功
【答案】B
【解析】解:A、斜面對(duì)物體的支持力垂直斜面向上,距離的方向沿斜面向下,力與距離的方向垂直,所以支持力沒(méi)有做功,故A錯(cuò)誤。
B、重力的方向豎直向下,物體在豎直方向移動(dòng)了距離,所以重力對(duì)物體做了功,故B正確。
C、物體從一光滑的斜面上滑下,支持力沒(méi)有做功,重力對(duì)物體做了功,故C錯(cuò)誤。
D、物體從一光滑的斜面上滑下,重力對(duì)物體做功,故D錯(cuò)誤。
故選:B。
3.汽車勻速上坡,關(guān)于它的動(dòng)能與重力勢(shì)能下列說(shuō)法正確的是( )
A.重力勢(shì)能變小B.重力勢(shì)能不變
C.動(dòng)能變小D.動(dòng)能不變
【答案】D
【解析】解:汽車勻速上坡過(guò)程中,汽車的質(zhì)量和速度都不變,則它的動(dòng)能不變;
汽車勻速上坡過(guò)程中,汽車的質(zhì)量不變,但高度增大,其重力勢(shì)能增大,故ABC錯(cuò)誤,D正確。
故選:D。
4.高空拋物存在巨大的安全隱患,因?yàn)槲挥诟咛幍奈矬w具有較大的( )
A.彈性勢(shì)能B.重力勢(shì)能C.內(nèi)能D.動(dòng)能
【答案】B
【解析】解:由題意可知,高空拋物現(xiàn)象只所以會(huì)造成危害,是因?yàn)槲矬w被舉高后具有了重力勢(shì)能,而且物體的質(zhì)量越大、高度越高,重力勢(shì)能越大,下落到地面能做的功越多,因此高空拋物會(huì)造成很大的危害,故ACD錯(cuò)誤,B正確。
故選:B。
5.如圖所示,斜面高為1m,長(zhǎng)為4m,用沿斜面向上大小為75N的拉力F,將重為200N的木箱由斜面底端勻速緩慢拉到頂端,下列判斷正確的是( )
A.克服木箱重力做的功為800J
B.拉力F對(duì)木箱所做的功為500J
C.木箱受到斜面的摩擦力為25N
D.斜面對(duì)木箱的支持力做的功為200J
【答案】C
【解析】解:A、由題意知,木箱的重力G=200N,h=1m,則木箱克服重力做功:W有用=Gh=200N×1m=200J,故A錯(cuò);
B、拉力F做的功W總=FL=75N×4m=300J,故B錯(cuò);
C、克服摩擦力做功W額=W總﹣W有用=300J﹣200J=100J,木箱受到斜面的摩擦力f=W額L=100J4m=25N,故C正確;
D、木箱移動(dòng)方向與支持力方向垂直,沒(méi)有在支持力的方向上移動(dòng)距離,所以斜面的支持力做功為零,故D錯(cuò)。
故選:C。
6.如圖甲所示,木塊放在水平面上,用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向拉木塊使其做勻速直線運(yùn)動(dòng),兩次拉動(dòng)同一木塊得到的s﹣t圖象分別是圖乙中的圖線①、②。兩次對(duì)應(yīng)的彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)分別為F1、F2,兩次拉力的功率分別為P1、P2,則( )
A.F1=F2 P1>P2
B.F1>F2 P1>P2
C.F1<F2 P1=P2
D.F1>F2 P1=P2
【答案】A
【解析】解:(1)由圖乙可知,兩次木塊都做勻速直線運(yùn)動(dòng),則拉力等于滑動(dòng)摩擦力;同一個(gè)木塊對(duì)水平面的壓力一定,接觸面的粗糙程度相同,所以兩次木塊受到的滑動(dòng)摩擦力大小相等,則兩次測(cè)力計(jì)的拉力也相等,即F1=F2,故BCD錯(cuò)誤;
(2)由s﹣t圖象可知,第①次木塊運(yùn)動(dòng)的速度v較大,且兩次拉力的大小相等,由公式P=Fv可知,第①次拉力的功率較大,即P1>P2,故A正確。
故選:A。
7.如圖甲所示,水平桌面上放有一內(nèi)壁光滑的豎直圓筒,筒底固定一根彈簧。將一小球放置在彈簧上,靜止時(shí)位于A點(diǎn)(如圖乙)?,F(xiàn)將小球下壓至B點(diǎn),并用此處的裝置鎖定(如圖丙)。解鎖后,小球向上彈出筒口。下列說(shuō)法正確的是( )
A.圖乙中圓筒對(duì)桌面的壓力小于圖丙中的壓力
B.彈簧彈性勢(shì)能一直變小
C.圖丙中小球開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到脫離彈簧的過(guò)程中速度先變大后變小
D.圖丙中小球開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到脫離彈簧的過(guò)程中速度一直變大
【答案】C
【解析】解:以整體為研究對(duì)象,圖乙、丙對(duì)桌面的壓力相等,都等于圓筒、彈簧和小球的總重力;
將一小球放置在彈簧上,靜止時(shí)位于A點(diǎn),現(xiàn)將小球下壓至B點(diǎn),并用此處的裝置鎖定,彈簧的彈性形變程度變大,彈性勢(shì)能變大;
解鎖后,小球受豎直向上的彈簧的彈力、豎直向下的重力,重力小于彈力,合力向上,小球速度越來(lái)越大;隨著彈簧壓縮量的減小,彈力逐漸減小,當(dāng)彈力與重力相等,小球的速度達(dá)到最大;彈力小于重力時(shí),合力向下,小球速度減小,此過(guò)程中彈簧恢復(fù)原狀,彈性勢(shì)能減?。?br>由此可知,從乙到丙,彈簧彈性勢(shì)能逐漸變大;圖丙中小球開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到脫離彈簧的過(guò)程中,彈簧彈性勢(shì)能逐漸變??;
綜上所述,C正確,ABD錯(cuò)誤。
故選:C。
8.如圖所示,蹦床運(yùn)動(dòng)逐漸進(jìn)入了大眾生活,不計(jì)空氣阻力,下列對(duì)蹦床者的相關(guān)分析,正確的是( )
A.在空中上升過(guò)程中,重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能
B.下落到與蹦床接觸的瞬間時(shí),重力勢(shì)能最小
C.被蹦床彈起的過(guò)程中,彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能
D.從接觸蹦床到下落至最低處的過(guò)程中,動(dòng)能和重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能
【答案】D
【解析】解:A、運(yùn)動(dòng)員在空中上升的過(guò)程中,質(zhì)量不變,速度變小,動(dòng)能減小,同時(shí)其高度變大,重力勢(shì)能增大,所以動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能,故A錯(cuò)誤;
B、下落到與蹦床接觸的瞬間時(shí),不是最低點(diǎn),重力勢(shì)能不是最小,故B錯(cuò)誤;
C、運(yùn)動(dòng)員被蹦床彈起的過(guò)程中,人從開(kāi)始彈起到速度最大的過(guò)程中,速度變大,動(dòng)能增大,高度增大,重力勢(shì)能增大,蹦床的彈性勢(shì)能減小,是彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和重力勢(shì)能;從速度最大到離開(kāi)蹦床時(shí),彈性勢(shì)能減小,速度變小,動(dòng)能減小,重力勢(shì)能增大,彈性勢(shì)能繼續(xù)轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能,離開(kāi)蹦床后,人的重力勢(shì)能增大,動(dòng)能減小,動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能,故C錯(cuò)誤;
D、運(yùn)動(dòng)員從接觸蹦床到下落到最低處的過(guò)程中,速度先增大后最終減小為0,動(dòng)能先變大后減小,同時(shí)高度變小,重力勢(shì)能變小,蹦床的彈性形變變大,彈性勢(shì)能增大,重力勢(shì)能先轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和彈性勢(shì)能,達(dá)到最大速度繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,是動(dòng)能和重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能,故D正確。
故選:D。
9.周末調(diào)換座位時(shí),小明用20N的水平推力,將重為100N的課桌沿水平方向推動(dòng)了3m,此過(guò)程中,重力對(duì)課桌做的功為 J,小明對(duì)課桌做的功為 J。
【答案】0;60。
【解析】解:(1)課桌沿水平方向移動(dòng)3m的距離,但課桌在重力的方向上沒(méi)有移動(dòng)距離,故重力對(duì)課桌做功為0J;
(2)推力對(duì)課桌做的功:W=Fs=20N×3m=60J。
故答案為:0;60。
10.一輛汽車在水平路面上勻速行駛,發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是60kW,若汽車的速度為72km/h,汽車的牽引力在5min內(nèi)做的功為 J,這輛汽車受到的牽引力為 N。
【答案】1.8×107;3000。
【解析】解:(1)由題可知,汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)功率P=60kW=6×104W,時(shí)間t=5min=300s,
由P=Wt得,汽車的牽引力在5min內(nèi)做的功為:W=Pt=6×104W×300s=1.8×107J
(2)由題可知,汽車的速度v=72km/h=20m/s,
由P=Wt=Fst=Fv得,汽車受到的牽引力為:F=Pv=6×104W20m/s=3000N
故答案為:1.8×107;3000。
11.如圖所示,用水平向右的拉力F拉動(dòng)物體,使其沿直線勻速運(yùn)動(dòng)了5m,時(shí)間為10s,F(xiàn)做功的功率是100W。求這段時(shí)間內(nèi):
(1)拉力F做的功;
(2)拉力F大??;
(3)物體受到的摩擦力。
【答案】(1)1000J;(2)200N;(3)200N。
【解析】解:(1)由P=Wt可得,拉力F做的功:W=Pt=100W×10s=1000J;
(2)由W=Fs可得,拉力F大?。篎=Ws=1000J5m=200N;
(3)因物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)處于平衡狀態(tài),受到的摩擦力和拉力是一對(duì)平衡力,
所以,物體受到的摩擦力:f=F=200N。
答:(1)拉力F做的功為1000J;(2)拉力F大小為200N;(3)物體受到的摩擦力為200N。
12.質(zhì)量為2t的汽車,在平直公路上以額定功率80kW從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),經(jīng)15s運(yùn)動(dòng)200m恰好達(dá)到最大速度,接著勻速運(yùn)動(dòng)25s關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī),滑行100m停下。v﹣t圖象如圖所示。已知汽車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力恰為車重的0.2倍。(g=10N/kg)求:
(1)全程中汽車的所受阻力大??;
(2)整個(gè)過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)做的功;
(3)汽車的最大速度v最大。
【答案】(1)4×103N;(2)3.2×106J;(3)20m/s。
【解析】解:(1)全程中汽車的所受阻力:f=0.2G=0.2mg=0.2×2×103kg×10N/kg=4×103N;
(2)由題意可知,整個(gè)過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)的工作時(shí)間t=40s,且在這段時(shí)間內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率不變,
由P=Wt可得,整個(gè)過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)做的功:W=Pt=80×103W×40s=3.2×106J;
(3)因汽車勻速行駛時(shí)處于平衡狀態(tài),受到的牽引力和阻力是一對(duì)平衡力,
所以,汽車的牽引力F=f=4×103N,
由P=Wt=Fst=Fv可得,汽車的最大速度:v最大=PF=80×103W4×103N=20m/s。
答:(1)全程中汽車的所受阻力為4×103N;(2)整個(gè)過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)做的功為3.2×106J;
(3)汽車的最大速度為20m/s。
真題過(guò)關(guān)
一、選擇題(共10小題):
1.(2022?襄陽(yáng))一輛新能源電動(dòng)汽車勻速駛上斜坡的過(guò)程中( )
A.動(dòng)能增大B.動(dòng)能減小
C.重力勢(shì)能增大D.重力勢(shì)能減小
【答案】C
【解析】解:汽車勻速駛上斜坡的過(guò)程中,汽車的質(zhì)量不變、速度不變,動(dòng)能不變;汽車的質(zhì)量不變、高度增大,重力勢(shì)能增大,故C正確。
故選:C。
2.(2022?蘭州)如圖所示的情境中,對(duì)物體不做功的是( )
A.圖甲:用力搬石頭,沒(méi)有搬動(dòng) B.圖乙:將重物從地面拉到高處
C.圖丙:推車向前運(yùn)動(dòng) D.圖?。和εe杠鈴的過(guò)程
【答案】A
【解析】解:A、圖中人用力搬石頭,搬而未起,只有力沒(méi)有距離,所以人對(duì)物體沒(méi)有做功,故A正確;
B、圖中人拉重物從地面提到高處,重物在拉力的方向上移動(dòng)了距離,所以人對(duì)物體做功,故B錯(cuò)誤;
C、推車向前運(yùn)動(dòng),車在人的推力的方向上通過(guò)了距離,對(duì)車做功,故C錯(cuò)誤;
D、挺舉杠鈴的過(guò)程,杠鈴在力的方向上通過(guò)了距離,人對(duì)杠鈴做了功,故D錯(cuò)誤。
故選:A。
3.(2022?呼和浩特)蕩秋千是一種喜聞樂(lè)見(jiàn)的運(yùn)動(dòng),在越蕩越高的歡樂(lè)中,享受的是激情與健身的歡欣。如圖所示,晨光同學(xué)在蕩秋千。他從A點(diǎn)自由出發(fā),經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)B和與A點(diǎn)等高的C點(diǎn),到達(dá)右側(cè)最高點(diǎn)D返回。經(jīng)測(cè)量,D點(diǎn)高于A點(diǎn)和C點(diǎn)。晨光同學(xué)從A到D的過(guò)程中,下列判斷正確的是( )
A.A點(diǎn)和D點(diǎn)機(jī)械能相等
B.到達(dá)B點(diǎn)時(shí),受力平衡
C.在此過(guò)程中,只有機(jī)械能與內(nèi)能之間相互轉(zhuǎn)化
D.從A點(diǎn)到D點(diǎn),其機(jī)械能增加
【答案】D
【解析】解:ACD、由題意和圖示可知,他從A點(diǎn)自由出發(fā)(初速度為0、動(dòng)能為0),經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)B和與A點(diǎn)等高的C點(diǎn),到達(dá)右側(cè)最高點(diǎn)D,D點(diǎn)高度大于A點(diǎn),則此時(shí)人的重力勢(shì)能大于A點(diǎn)時(shí)的重力勢(shì)能,且人在D點(diǎn)時(shí)速度也為0、動(dòng)能為0,因機(jī)械能等于動(dòng)能與勢(shì)能之和,所以可知A點(diǎn)和D點(diǎn)機(jī)械能不相等,且人在D點(diǎn)時(shí)機(jī)械能更大,故A錯(cuò)誤;
人站在秋千上,不靠外力做功,而秋千越蕩越高,是因?yàn)槭幥锴У娜瞬粩嗾{(diào)節(jié)了重心的位置(最低點(diǎn)時(shí)蹲下、最高點(diǎn)時(shí)站起來(lái)),并將人體的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,所以從A點(diǎn)到D點(diǎn),人的機(jī)械能增加;整個(gè)過(guò)程中,有化學(xué)能、機(jī)械能與內(nèi)能之間相互轉(zhuǎn)化,故C錯(cuò)誤,D正確;
B、到達(dá)B點(diǎn)時(shí),晨光同學(xué)運(yùn)動(dòng)方向在改變,不是平衡狀態(tài),受力不平衡,故B錯(cuò)誤。
故選:D。
4.(2022?鄂爾多斯)如圖所示,光滑水平桌面上的彈性小球被彈出后,經(jīng)過(guò)A點(diǎn)和B點(diǎn)后落到地面,又被多次彈起,圖中虛線為小球的運(yùn)動(dòng)軌跡。下列有關(guān)小球的運(yùn)動(dòng),描述正確的是( )
A.小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中速度增大
B.小球反彈經(jīng)過(guò)D點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為零
C.若將彈性小球表面涂黑,則會(huì)在C、F兩點(diǎn)留下等大的黑色圓斑
D.小球經(jīng)過(guò)E點(diǎn)的機(jī)械能大于經(jīng)過(guò)G點(diǎn)的機(jī)械能
【答案】D
【解析】解:A、小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中,因光滑桌面沒(méi)有摩擦阻力,小球處于平衡狀態(tài),其速度大小不變,故A錯(cuò)誤;
B、從軌跡來(lái)看,小球既有水平方向的速度又有豎直方向的速度,小球在最高點(diǎn)時(shí),豎直方向速度為零,水平方向速度不為零,則小球在D點(diǎn)的動(dòng)能不為零,故B錯(cuò)誤;
C、彈性勢(shì)能大小與彈性形變程度有關(guān),黑色圓斑的大小能反映小球彈性形變程度,圓斑越大,形變?cè)酱?,在C點(diǎn)與在F點(diǎn)時(shí),小球的動(dòng)能與重力勢(shì)能都為零,而每次小球反彈到的最高點(diǎn)都比上一次的最高點(diǎn)低,說(shuō)明小球受到空氣阻力作用,機(jī)械能逐漸變小,所以小球在C點(diǎn)的機(jī)械能大于在F點(diǎn)的機(jī)械能,故小球在C點(diǎn)的彈性勢(shì)能大于在F點(diǎn)的彈性勢(shì)能,小球在C點(diǎn)的圓要大于在F點(diǎn)的圓斑,故C錯(cuò)誤;
D、小球在多次彈起過(guò)程中,機(jī)械能逐漸變小,而E點(diǎn)在G點(diǎn)之前,故小球在G點(diǎn)的機(jī)械能小于在E點(diǎn)的機(jī)械能,故D正確。
故選:D。
5.(2022?威海)如圖所示,為了把兩件相同貨物搬運(yùn)到汽車上,工人用相同材質(zhì)的木板搭建了AB、CD兩個(gè)斜面,用沿斜面向上的力將其中一件貨物從斜面AB的底端勻速推到頂端,另一件貨物用同樣的方法沿斜面CD搬運(yùn)。下列說(shuō)法正確的是( )
A.沿斜面AB推動(dòng)更省力
B.沿斜面CD推動(dòng),工人克服貨物重力做的功更多
C.無(wú)論利用哪個(gè)斜面,工人克服貨物重力做功的功率一定相同
D.沿斜面推動(dòng)貨物的過(guò)程中,貨物的機(jī)械能增大
【答案】D
【解析】解:A、沿斜面CD推動(dòng)更省力,因?yàn)镃D斜面的傾斜角度更小,故A錯(cuò)誤;
B、由W=Gh可知,G與h均相等,所以斜面CD推動(dòng)和AB推動(dòng),工人克服貨物重力做的功相等,故B錯(cuò)誤;
C、由P=Wt可知,W相同,時(shí)間的大小不確定,所以沿兩個(gè)斜面推貨物,工人克服貨物重力做功的功率不一定相同,故C錯(cuò)誤;
D、沿斜面勻速推動(dòng)貨物的過(guò)程中,貨物的質(zhì)量、速度不變,動(dòng)能不變,由于高度變大,重力勢(shì)能變大,所以機(jī)械能增大,故D正確。
故選:D。
6.(2022?無(wú)錫)用如圖所示的器材探究動(dòng)能大小與哪些因素有關(guān),實(shí)驗(yàn)時(shí)讓小車從斜面上由靜止開(kāi)始下滑,撞擊置于水平面上的木塊,關(guān)于該實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是( )
A.小車從斜面下滑過(guò)程中重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能
B.小車撞擊木塊對(duì)木塊做功,使木塊獲得動(dòng)能
C.木塊被撞擊后移動(dòng)的距離可反映小車動(dòng)能大小
D.本套器材只能探究小車動(dòng)能大小與速度的關(guān)系
【答案】D
【解析】解:A、在重力的作用下,小車沿斜面下滑,將重力勢(shì)能主要轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,故A正確;
B、小車由于慣性,在水平面上向前運(yùn)動(dòng)撞擊木塊做功,使木塊由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng),獲得動(dòng)能,故B正確;
C、物體動(dòng)能的多少不能直接觀察。小車具有動(dòng)能的多少是通過(guò)木塊被撞出的距離大小來(lái)反映的,運(yùn)用了轉(zhuǎn)換法,故C正確;
D、讓小車先后三次從斜面的同一位置自由滑下,撞擊置于水平面上相同位置的木塊,但第一次只有小車、第二次小車加一個(gè)鉤碼、第三次小車加兩個(gè)鉤碼(改變質(zhì)量),可以研究動(dòng)能大小與質(zhì)量的關(guān)系,故D錯(cuò)誤。
故選:D。
7.(2022?涼山州)如圖所示,小明在做模擬“蹦極”的小實(shí)驗(yàn),一根橡皮筋一端系一個(gè)小球,另一端固定在A點(diǎn)。B點(diǎn)是橡皮筋不系小球自然下垂時(shí)下端所在的位置,C點(diǎn)是小球從A點(diǎn)自由釋放后所能達(dá)到的最低點(diǎn),不考慮空氣阻力,關(guān)于小球從A點(diǎn)到C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的說(shuō)法,正確的是( )
A.小球從A點(diǎn)下落到B點(diǎn)的過(guò)程中,重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能
B.小球從A點(diǎn)下落到B點(diǎn)的過(guò)程中,受到重力和彈力的作用
C.小球從B點(diǎn)下落到C點(diǎn)的過(guò)程中,速度一直減小
D.小球在B點(diǎn)時(shí)受到平衡力的作用
【答案】A
【解析】解:小球在下落過(guò)程中,在AB段,小球只受到重力作用,重力不斷改變小球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),小球加速下落;
在BC段受到橡皮筋的拉力作用,過(guò)B點(diǎn)后橡皮筋開(kāi)始伸長(zhǎng)(大于原長(zhǎng)),彈力逐漸增大。當(dāng)拉力小于重力時(shí),小球仍處于加速狀態(tài);當(dāng)拉力大于重力時(shí),小球減速下落。
A、從A點(diǎn)到B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,故A正確;
B、由題B點(diǎn)是橡皮筋自然下垂長(zhǎng)度的位置,所以在AB段,橡皮筋對(duì)小球沒(méi)有彈力,故B錯(cuò)誤;
C、從B點(diǎn)下落到C點(diǎn)的過(guò)程中,小球速度先加速后減速,故C錯(cuò)誤;
D、小球在B點(diǎn)時(shí)只受到重力的作用,故D錯(cuò)誤。
故選:A。
8.(2022?眉山)同學(xué)們?cè)隗w育課進(jìn)行實(shí)心球投擲訓(xùn)練,如圖所示A→B表示實(shí)心球離開(kāi)手之前的運(yùn)動(dòng)軌跡,B→C→D表示實(shí)心球離開(kāi)手之后的運(yùn)動(dòng)軌跡,空氣阻力忽略不計(jì)。下列分析正確的是( )
A.實(shí)心球從B→C過(guò)程中,動(dòng)能逐漸減小
B.實(shí)心球到達(dá)最高點(diǎn)C時(shí),它將處于靜止?fàn)顟B(tài)
C.實(shí)心球從B→C→D過(guò)程中,沒(méi)有力對(duì)它做功
D.實(shí)心球從A→B過(guò)程中,說(shuō)明力可以改變物體的形狀
【答案】A
【解析】解:A、實(shí)心球在上升過(guò)程中,因?yàn)橘|(zhì)量不變、速度減小,所以實(shí)心球的動(dòng)能減小,故A正確;
B、實(shí)心球到達(dá)最高點(diǎn)C時(shí),豎直方向的速度為0,但水平方向有速度,此時(shí)實(shí)心球只受重力的作用,受力不平衡,不會(huì)處于靜止?fàn)顟B(tài),故B錯(cuò)誤;
C、實(shí)心球因重力作用而下降,重力對(duì)其做功,故C錯(cuò)誤;
D、實(shí)心球從A→B過(guò)程中,速度減小,方向改變,說(shuō)明力可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),故D錯(cuò)誤。
故選:A。
9.(2022?湖州)甲物體放在粗糙程度不變的水平地面上,在大小為6牛的水平推力F作用下,向右做速度為5米/秒的勻速直線運(yùn)動(dòng),如圖所示(忽略空氣阻力)。下列敘述中,錯(cuò)誤的是( )
A.甲物體在豎直方向上受到重力和支持力的作用
B.甲物體受到水平向左的摩擦力大小為6牛
C.當(dāng)F的大小為6牛時(shí),做功的功率為30瓦
D.當(dāng)F的大小為10牛時(shí),甲物體將做速度大于5米/秒的勻速直線運(yùn)動(dòng)
【答案】D
【解析】解:AB、已知甲物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),速度為v=5m/s,甲物體在豎直方向上受到重力和支持力的作用,二力平衡,
水平方向受到的摩擦力和推力是一對(duì)平衡力;由題意可知,水平推力F為6N,方向水平向右,則摩擦力也為6N,方向水平向左;故A、B正確;
C、當(dāng)F的大小為6牛時(shí),做功的功率P=Wt=Fst=Fv=6N×5m/s=30W,故C正確;
D、滑動(dòng)摩擦力的大小與壓力大小、接觸面的粗糙程度有關(guān),與速度無(wú)關(guān),因此當(dāng)F的大小為10牛時(shí),摩擦力不變還是6N,則推力大于摩擦力,甲物體將做速度大于5米/秒的加速直線運(yùn)動(dòng),故D錯(cuò)誤。
故選:D。
10.(2022?瀘州)如圖所示,用一水平壓力F將重為10N的物體壓在粗糙程度相同的豎直墻壁上。當(dāng)壓力F為30N時(shí),物體處于靜止?fàn)顟B(tài);當(dāng)壓力F為25N時(shí),物體恰好勻速下滑。下列說(shuō)法中正確的是( )
A.物體處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),受到墻壁對(duì)它豎直向下的摩擦力為10N
B.若物體勻速下滑的速度為0.2m/s,則其重力做功的功率為5W
C.物體在勻速下滑過(guò)程中,受到墻壁對(duì)它豎直向上的摩擦力為15N
D.保持25N的壓力不變,豎直向上施加20N的拉力可使物體勻速上滑
【答案】D
【解析】解:A、當(dāng)壓力F為30N時(shí),物體處于靜止?fàn)顟B(tài),在豎直方向上受到的重力和摩擦力是一對(duì)平衡力,所以f=G=10N,方向是豎直向上,故A錯(cuò)誤;
C、當(dāng)壓力F為25N時(shí),物體恰好勻速下滑,在豎直方向上受到的重力和摩擦力是一對(duì)平衡力,所以f滑=G=10N,方向是豎直向上,故C錯(cuò)誤;
B、重力做功的功率:P=Wt=G?t=Gv=10N×0.2m/s=2W,故B錯(cuò)誤;
D、物體勻速上滑時(shí),由于壓力和接觸面的粗糙程度不變,此時(shí)的摩擦力不變?nèi)詾?0N,由于物體向上運(yùn)動(dòng),因此摩擦力方向豎直向下,此時(shí)的物體受到豎直向上的拉力、豎直向下的重力、摩擦力的共同作用處于平衡狀態(tài),因此豎直向上的拉力:F=G+f滑=10N+10N=20N,故D正確。
故選:D。
二、填空題(共5小題):
11.(2022?徐州)“引體向上”是我市體育中考今年新增的可選項(xiàng)目之一。在做引體向上時(shí),如果身體勻速豎直上升,則所受的拉力 重力(選填“大于”“小于”或“等于”);上升過(guò)程中,身體的重力勢(shì)能 (選填“變大”“變小”或“不變”)。選考這個(gè)項(xiàng)目有優(yōu)勢(shì)的身體條件是 (寫出一點(diǎn))。
【答案】等于;變大;體重?。ɑ螂p臂有力量)。
【解析】解:身體勻速豎直上升時(shí),所受的重力與拉力平衡,其大小相等,所以所受的拉力等于重力。
上升過(guò)程中,人的質(zhì)量不變,高度變大,所以身體的重力勢(shì)能變大。
在做引體向上時(shí),需克服自身重力做功,若上升的高度相同,根據(jù)W=Gh可知,自身重力越小,克服重力做的功越少,且雙臂有力量時(shí)做引體向上的個(gè)數(shù)較多,所以選考這個(gè)項(xiàng)目有優(yōu)勢(shì)的身體條件是體重小,雙臂有力量。
故答案為:等于;變大;體重?。ɑ螂p臂有力量)。
12.(2022?銅仁市)冬奧會(huì)場(chǎng)館內(nèi),一名志愿者正在搬運(yùn)一長(zhǎng)方體器材箱,從邊線開(kāi)始向右水平移動(dòng)一段距離,如圖(a)所示,他對(duì)器材的水平推力為300N,箱子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的位置(s)與時(shí)間(t)關(guān)系圖象如圖(b)所示。4s內(nèi)箱子的平均速度為 m/s;4s內(nèi)志愿者克服摩擦力做功的功率為 W;若將兩個(gè)規(guī)格相同的器材箱水平并排放置,一起勻速推動(dòng),與推動(dòng)一個(gè)器材箱相比,志愿者施加的推力將 (選題“增大”“不變”或“減小”);如果有一個(gè)與箱子質(zhì)量相等的物體,被天宮二號(hào)宇航員在空間站艙內(nèi)板面上推動(dòng),推力與板面平行,物體所受摩擦力是其在地球表面的 倍。(物體在空間站所受的引力約是在地球表面的0.9倍)
【答案】0.5;150;增大;0.9。
【解析】解:(1)由圖(b)可知,箱子在4s內(nèi)移動(dòng)的距離s=7m﹣5m=2m,
4s內(nèi)箱子的平均速度:v=st=2m4s=0.5m/s;
(2)4s內(nèi)志愿者克服摩擦力做的功:W=Fs=300N×2m=600J,
則4s內(nèi)志愿者克服摩擦力做功的功率:P=Wt=600J4s=150W;
(3)由滑動(dòng)摩擦力的影響因素可知,接觸面的粗糙程度相同時(shí),壓力增大,摩擦力也增大,
因?yàn)橄渥幼鰟蛩僦本€運(yùn)動(dòng),志愿者施加的推力與箱子受到的摩擦力是一對(duì)平衡力,所以志愿者施加的推力隨著摩擦力的增大而增大;
(4)因?yàn)槲矬w在空間站所受的引力約是在地球表面的0.9倍,
所以物體在空間站受到的重力與在地球上受到的重力之比:G空間站G=mg空間站mg=g空間站g=0.9,
由滑動(dòng)摩擦力的影響因素可知,接觸面的粗糙程度相同時(shí),摩擦力大小與壓力成正比,因此物體在空間站受到的摩擦力與在地球上受到的摩擦力之比:f空間站f=F空間站F=G空間站G=0.9,
因此物體在空間站受到的摩擦力:f空間站=0.9f,即物體在空間站受到的摩擦力是地球表面的0.9倍。
故答案為:0.5;150;增大;0.9。
13.(2022?蘭州)如圖所示,物塊在水平拉力F(大小未知)的作用下,在水平直線軌道上運(yùn)動(dòng),其中AB=CD=10m。已知物塊在AB段和CD段分別以2m/s和4m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng),且在AB段、CD段所受摩擦力分別為1N和2N,則該物塊通過(guò)AB段和CD段所用的時(shí)間之比為 ,拉力F在AB段做功的功率為 W。
【答案】2:1;2。
【解析】解:由速度公式可得,該物塊通過(guò)AB段所用時(shí)間:tAB=sABvAB=10m2m/s=5s,
通過(guò)CD段所用時(shí)間:tCD=sCDvCD=10m4m/s=2.5s,
則該物塊通過(guò)AB段和CD段所用的時(shí)間之比為:tABtCD=5s2.5s=2:1;
物塊在AB段做勻速直線運(yùn)動(dòng),處于平衡狀態(tài),所受的拉力F=f1=1N,
根據(jù)P=Wt=Fst=Fv可知拉力F在AB段做功的功率P=FvAB=1N×2m/s=2W。
故答案為:2:1;2。
14.(2022?畢節(jié)市)圖甲是“測(cè)量水平運(yùn)動(dòng)物體所受滑動(dòng)摩擦力”的實(shí)驗(yàn)裝置圖,小宇用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向拉動(dòng)木塊,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖乙,木塊在0~1s做加速運(yùn)動(dòng),在1~3s以速度0.2m/s做勻速直線運(yùn)動(dòng)。
(1)在0~1s內(nèi)木塊受到的滑動(dòng)摩擦力為 N。
(2)在1~3s內(nèi),拉力的功率為 W。
(3)3s后,物體不受拉力,也不會(huì)立即停止運(yùn)動(dòng),是因?yàn)槲矬w具有 。
【答案】(1)0.5;(2)0.1;(3)慣性。
【解析】解:(1)木塊在1~3s以速度0.2m/s做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),木塊在水平方向上受到的拉力和滑動(dòng)摩擦力是一對(duì)平衡力,由圖可知,在1~3s內(nèi),彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)木塊的拉力等于0.5N,則木塊受到的滑動(dòng)摩擦力大小為0.5N;
木塊在0~1s做加速運(yùn)動(dòng),但壓力大小和接觸面的粗糙程度均不變,所以在0~1s內(nèi)木塊受到的滑動(dòng)摩擦力與1~3s內(nèi)木塊受到的滑動(dòng)摩擦力大小相等,也為0.5N;
(2)在1~3s內(nèi),拉力的功率:P=Wt=Fst=Fv=0.5N×0.2m/s=0.1W;
(3)3s鐘后,物體不受拉力,也不會(huì)立即停止運(yùn)動(dòng),是因?yàn)槲矬w具有慣性。
故答案為:(1)0.5;(2)0.1;(3)慣性。
15.(2022?黑龍江)在水平地面上,小明沿水平方向推重400N的木箱做直線運(yùn)動(dòng),木箱速度隨時(shí)間變化的圖像如圖所示。已知在4s~8s內(nèi)木箱受到的推力恒為150N,在這段時(shí)間(4s~8s)內(nèi),木箱受到的推力的功率是 W,8s~10s內(nèi)木箱受到的摩擦力是 N(忽略空氣阻力)。
【答案】150;150。
【解析】解:(1)由題知,在4s~8s內(nèi),推力F=150N;由圖可知這段時(shí)間內(nèi)木箱做勻速直線運(yùn)動(dòng),且v=1m/s,
則推力做功的功率:P=Wt=Fst=Fv=150N×1m/s=150W;
(2)由圖知,在4s~8s內(nèi),木箱做勻速直線運(yùn)動(dòng),忽略空氣阻力,木箱受到的推力、摩擦力是一對(duì)平衡力,大小相等,則木箱受到的摩擦力f=F=150N;
由圖可知,木箱在8s~10s內(nèi)做減速運(yùn)動(dòng),由于壓力大小、接觸面的粗糙程度不變,則木箱受到滑動(dòng)摩擦力的大小不變,還是150N。
故答案為:150;150。
三、計(jì)算題(共5小題):
16.(2022?重慶)某品牌國(guó)產(chǎn)電動(dòng)汽車勻速通過(guò)長(zhǎng)約1800m的朝天門長(zhǎng)江大橋用時(shí)120s,整個(gè)過(guò)程中汽車牽引力的功率恒為9.0×103W。求:
(1)整個(gè)過(guò)程中汽車行駛的速度;
(2)整個(gè)過(guò)程中汽車牽引力所做的功。
【答案】(1)整個(gè)過(guò)程中汽車行駛的速度為15m/s;
(2)整個(gè)過(guò)程中汽車牽引力所做的功為1.08×106J。
【解析】解:(1)由題知,電動(dòng)汽車勻速通過(guò)的路程1800m,用時(shí)120s,
整個(gè)過(guò)程中汽車行駛的速度v=st=1800m120s=15m/s;
(2)牽引力的功率恒為9.0×103W,
由P=Wt可得,整個(gè)過(guò)程中汽車牽引力所做的功:W=Pt=9.0×103W×120s=1.08×106J。
答:(1)整個(gè)過(guò)程中汽車行駛的速度為15m/s;
(2)整個(gè)過(guò)程中汽車牽引力所做的功為1.08×106J。
17.(2022?呼和浩特)如圖為某盤山公路。汽車沿著公路,可以駛上高聳入云的山峰。為什么盤山公路要修成S形呢?因?yàn)楸P山公路相當(dāng)于斜面,省力而安全。若從山底到山頂?shù)谋P山公路長(zhǎng)6000m,山高900m,一輛5t的小型貨車以恒定功率165kW,勻速沿盤山公路從山底開(kāi)上山頂,用時(shí)10min。在貨車從山底到山頂過(guò)程中,阻力大小不變。求:
(1)貨車克服重力做的功和發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)貨車做的功;
(2)貨車所受阻力大小。
【答案】(1)貨車克服重力做的功為4.5×107J,發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)貨車做的功為9.9×107J;
(2)貨車所受阻力大小為9000N。
【解析】解:(1)貨車的重力:G=mg=5×103kg×10N/kg=5×104N,
貨車克服重力做的功:W有=Gh=5×104N×900m=4.5×107J,
由P=Wt可知,發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)貨車做的功:W總=Pt=165×103W×10×60s=9.9×107J;
(2)克服阻力做的功:Wf=W總﹣W有=9.9×107J﹣4.5×107J=5.4×107J,
由Wf=fs可知,貨車所受阻力:f=Wfs=5.4×107J6000m=9000N。
答:(1)貨車克服重力做的功為4.5×107J,發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)貨車做的功為9.9×107J;
(2)貨車所受阻力大小為9000N。
18.(2022?黔東南州)據(jù)新華社報(bào)道,5月31日上午,貴陽(yáng)至黃平高速公路全線通車。貴黃高速的通車,將極大地方便沿線群眾出行,提升貴陽(yáng)市、黔南州、黔東南州至長(zhǎng)江三角洲、長(zhǎng)株潭城市群通道運(yùn)輸能力,對(duì)完善全省高速公路網(wǎng)絡(luò)、推動(dòng)沿線資源開(kāi)發(fā)、振興鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)提供強(qiáng)有力的交通支撐。貴黃高速主線全長(zhǎng)120.6公里,設(shè)計(jì)時(shí)速100公里。周末,小明與他爸爸從黃平開(kāi)著小汽車到貴陽(yáng)游玩,人和車的總質(zhì)量為1.5t,四輪與地面接觸總面積為200cm2。若小汽車在行駛過(guò)程中受到的阻力是人和車總重力的0.04倍(取g=10N/kg)。求:
(1)因車發(fā)生故障,當(dāng)車停在水平的應(yīng)急道上(人未下車)時(shí),車對(duì)水平地面的壓強(qiáng);
(2)若該車在某平直路段以72km/h的速度勻速行駛了25s,此過(guò)程小汽車牽引力的功率。
【答案】(1)車對(duì)水平地面的壓強(qiáng)為7.5×105Pa;(2)此過(guò)程小汽車牽引力的功率為1.2×104W。
【解析】解:(1)人和車的總重力:G=mg=1.5×103kg×10N/kg=1.5×104N,
車對(duì)水平地面的壓力:F壓=G=1.5×104N,
則車對(duì)水平地面的壓強(qiáng):p=F壓S=1.5×104N200×10?4m2=7.5×105Pa;
(2)小汽車在行駛過(guò)程中受到的阻力:f=0.04G=0.04×1.5×104N=600N,
因?yàn)樾∑囋谒铰访嫔献鰟蛩僦本€運(yùn)動(dòng),所以由二力平衡條件可知,
小汽車的牽引力:F=f=600N,
小汽車的速度:v=72km/h=20m/s,
此過(guò)程小汽車牽引力的功率:P=Wt=Fst=Fv=600N×20m/s=1.2×104W。
答:(1)車對(duì)水平地面的壓強(qiáng)為7.5×105Pa;(2)此過(guò)程小汽車牽引力的功率為1.2×104W。
19.(2022?東營(yíng))如圖所示,某電動(dòng)叉車抬升石材的情景。電動(dòng)叉車將1500kg石材完成一次最大起升高度,用時(shí)30s,其項(xiàng)目參數(shù)如下表。(g取10N/kg)
(1)求石材被抬升的速度;
(2)求電機(jī)對(duì)石材做的功及做功功率;
(3)求空載的電動(dòng)叉車靜止時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)。
【答案】答:(1)石材被抬升的速度為0.1m/s;
(2)電機(jī)對(duì)石材做的功為4.5×104J及做功功率為1.5×103W;
(3)空載的電動(dòng)叉車靜止時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)為9×104Pa。
【解析】解:(1)最大起升高度為3m,電動(dòng)叉車將石材完成一次最大起升高度,用時(shí)30s,
石材被抬升的速度為v=st=3m30s=0.1m/s;
(2)石材的重力為G=mg=1500kg×10N/kg=1.5×104N,
電機(jī)對(duì)石材做的功為W=Fs=Gh=1.5×104N×3m=4.5×104J,
電機(jī)對(duì)石材做功功率為P=Wt=4.5×104J30s=1.5×103W;
(3)由題意可知,空載叉車靜止時(shí),其對(duì)地面的壓力與受到的重力大小相等,空載叉車對(duì)地面的壓力為F壓=G'=m'g=720kg×10N/kg=7.2×103N,
空載的電動(dòng)叉車靜止時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)為p=F壓S=7.2×103N0.08m2=9×104Pa。
答:(1)石材被抬升的速度為0.1m/s;
(2)電機(jī)對(duì)石材做的功為4.5×104J及做功功率為1.5×103W;
(3)空載的電動(dòng)叉車靜止時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)為9×104Pa。
20.(2022?濟(jì)南)在泉城濟(jì)南,游客乘坐畫舫游船穿行其間,可以盡享“不出城郭而獲山水之怡,身居鬧市而有林泉之致”的都市休閑意趣。如圖所示,若畫舫游船質(zhì)量為3t,從黑虎泉站出發(fā)以3.5m/s的速度勻速行駛到泉城廣場(chǎng)站,所用時(shí)間約為5min,牽引力是6×103N。取g=10N/kg,通過(guò)計(jì)算回答:
(1)黑虎泉站到泉城廣場(chǎng)站河段大約多長(zhǎng)?
(2)游船在護(hù)城河中受到的浮力多大?
(3)這次水上航行中,牽引力對(duì)游船做了多少功?
(4)這次水上航行中,牽引力對(duì)游船做功的功率多大?
【答案】(1)黑虎泉站到泉城廣場(chǎng)站河段大約長(zhǎng)1050m;
(2)游船在護(hù)城河中受到的浮力為3×104N;
(3)這次水上航行中,牽引力對(duì)游船做了6.3×106J的功;
(4)這次水上航行中,牽引力對(duì)游船做功的功率為2.1×104W。
【解析】解:(1)黑虎泉站到泉城廣場(chǎng)站河段的長(zhǎng)度s=vt=3.5m/s×300s=1050m;
(2)游船在護(hù)城河中受到的浮力F?。紾=mg=3000kg×10N/kg=3×104N;
(3)這次水上航行中,牽引力對(duì)游船做的功W=Fs=6×103N×1050m=6.3×106J;
(4)這次水上航行中,牽引力對(duì)游船做功的功率P=Wt=6.3×106J5×60s=2.1×104W。
答:(1)黑虎泉站到泉城廣場(chǎng)站河段大約長(zhǎng)1050m;
(2)游船在護(hù)城河中受到的浮力為3×104N;
(3)這次水上航行中,牽引力對(duì)游船做了6.3×106J的功;
(4)這次水上航行中,牽引力對(duì)游船做功的功率為2.1×104W。
章節(jié)
考點(diǎn)
考試題型
難易度
功和機(jī)械能

選擇題、填空題、計(jì)算題
★★
功率
填空題、計(jì)算題
★★
機(jī)械能:動(dòng)能、勢(shì)能
選擇題
★★
動(dòng)能和勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化
選擇題

項(xiàng)目
參數(shù)
額定載重(kg)
1500
最大起升高度(m)
3
空載行駛速度(km/h)
5
空載質(zhì)量(kg)
720
輪胎接地總面積(m2)
0.08

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中考物理一輪復(fù)習(xí)專題02光學(xué)基礎(chǔ)(知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)+例題講解+過(guò)關(guān)練習(xí))(原卷版+解析)

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專題27功和功率(知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)+例題講解+過(guò)關(guān)練習(xí))-備戰(zhàn)2023年中考物理一輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)幫

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