專題20功和功率機(jī)械能（原卷版）

專題20功和功率機(jī)械能【思維導(dǎo)圖】【知識點回顧】一、機(jī)械能eq\a\vs4\al(考點1識別動能、重力勢能和彈性勢能)1．動能是物體由于________而具有的能。2．勢能①重力勢能：物體由于________而具有的能叫做重力勢能。②彈性勢能：物體由于________而具有的能叫做彈性勢能。eq\a\vs4\al(考點2知道動能大小跟質(zhì)量、速度的定性關(guān)系)動能的大小與物體的________及物體運(yùn)動的________有關(guān)。質(zhì)量相同的物體，運(yùn)動的速度越大，它的動能越________；運(yùn)動速度相同的物體，質(zhì)量越大，它的動能也越________?？键c3知道重力勢能大小跟質(zhì)量、舉高高度的定性關(guān)系重力勢能的大小與物體的________及物體所處的________有關(guān)。eq\a\vs4\al(考點4知道彈性勢能大小跟彈性形變的定性關(guān)系)彈性勢能的大小跟物體的材料以及________的大小有關(guān)，彈性形變越大，物體的彈性勢能就越________。eq\a\vs4\al(考點5舉例說出動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化)單擺：將擺錘拉高一定的高度后放手。擺錘在向下擺動的過程中________轉(zhuǎn)化為________，在擺錘擺過中點后向上擺動的過程中________轉(zhuǎn)化為________。eq\a\vs4\al(考點6描述機(jī)械能守恒的含義)動能和勢能統(tǒng)稱為________。動能和勢能之間可以________。如果沒有摩擦等阻力，那么在勢能和動能的相互轉(zhuǎn)化中，機(jī)械能的________，即機(jī)械能守恒。(注意不考慮阻力)eq\a\vs4\al(考點7利用機(jī)械能守恒解釋簡單的現(xiàn)象)1．如果沒有摩擦阻力，動能和勢能在相互轉(zhuǎn)化的過程中，機(jī)械能總量________。2．如果存在摩擦阻力，動能和勢能在相互轉(zhuǎn)化的過程中，機(jī)械能的總量會減少。減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為摩擦產(chǎn)生的________能。二、機(jī)械功eq\a\vs4\al(考點8理解功的概念)1．做功的兩個必要因素：________和________。2．功是作用于物體的力和物體在力的方向上移動的________的________。eq\a\vs4\al(考點9知道功的單位)功的單位：________，簡稱焦，符號是J。1焦＝1?！っ住q\a\vs4\al(考點10運(yùn)用功的公式進(jìn)行簡單的計算)公式：功＝力×距離，即________。力沒有做功的三種情況：①物體受到力的作用，但沒有移動距離；②物體不受外力，由于慣性做勻速直線運(yùn)動；③物體通過的距離跟它受到的力的方向垂直。注意：物體做功的多少與物體是否做勻速直線運(yùn)動、速度多大、接觸面是否粗糙均無關(guān)。三、功率eq\a\vs4\al(考點11說明功率的概念)1．定義：________內(nèi)做的功叫功率。2．意義：功率是用來描述物體________的物理量。eq\a\vs4\al(考點12知道功率的單位)功率的單位：________，簡稱瓦，符號是W。1瓦＝1焦/秒eq\a\vs4\al(考點13運(yùn)用功率公式進(jìn)行簡單的計算)功率的公式：________P＝Fveq\a\vs4\al(考點14從能的轉(zhuǎn)化來說明功率)________，所以做功快慢也就是能量轉(zhuǎn)化的快慢。因此，功率是表示能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量?！纠}精析】例1．（2021?紹興）滑板是深受青少年喜歡的一項體育運(yùn)動。如圖是U形滑臺和運(yùn)動員姿勢的簡化示意圖。運(yùn)動員在滑臺A處由靜止自由下滑，不計滑臺摩擦和空氣阻力，僅依靠滑行過程中運(yùn)動員姿勢的自然（不用力）變化，最有可能滑到滑臺C處的是（）A． B． C． D．例2．（2021?嘉興）如圖是雨滴在空中下落過程中速度與時間的關(guān)系圖。雨滴在t1–t3三個時刻中具有的動能分別是E1、E2、E3，不考慮下落過程中雨滴的質(zhì)量變化，則動能的大小關(guān)系是（）A．E1＜E2＜E3 B．E1＞E2＞E3 C．E1＜E2＝E3 D．E1＝E2＜E3例3．（2021?溫州）一顆番茄從手中由靜止開始下落，撞擊水面時濺起許多水珠（如圖），同時番茄仍有較大速度并繼續(xù)下沉。若不計一切機(jī)械能損耗，番茄從開始下落至剛好浸沒時減少的勢能（）A．等于所有濺起的水珠在撞擊過程中增加的機(jī)械能總和 B．大于所有濺起的水珠在撞擊過程中增加的機(jī)械能總和 C．等于所有濺起的水珠在空中上升過程中增加的機(jī)械能總和 D．小于所有濺起的水珠在空中上升過程中增加的機(jī)械能總和例4．（2021?湖州）一端封閉的兩個完全相同的玻璃管（如圖所示），甲中裝水，乙中裝食用油。兩個完全相同的金屬小球從O處靜止釋放，下落到P處，小球在食用油中下落的時間更長。比較兩小球從O處到P處的下落情況，則小球（）A．重力勢能變化量不相同 B．獲得的動能相同 C．在食用油中重力做功慢 D．機(jī)械能不變例5．（2020?嘉興）乒乓球發(fā)球機(jī)在同一高度以相同的初速度朝不同方向分別發(fā)出a、b、c三個球，若不計空氣阻力，則落到水平桌面時三者的速度大小關(guān)系是（）A．va＞vb＞vc B．vb＞vc＞va C．va＞vc＞vb D．va＝vb＝vc例6．（2021?杭州）如圖所示，為兩個光滑的圓弧槽和一段粗糙的水平面相連接的裝置。將質(zhì)量為m的物體從左側(cè)圓弧槽A點由靜止釋放，最高到達(dá)右側(cè)圓弧槽B點處；然后再次滑下，最高到達(dá)左側(cè)圓弧槽C點處。其中A、B兩點距離水平面的高度分別為H、h（忽略空氣阻力）。（1）物體從A點滑到水平面時，重力所做的功為。（2）物體從A點滑到B點的過程中，損失的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為物體內(nèi)能的效率為η，則物體到達(dá)B點時溫度升高了。（物體比熱容用c表示）（3）C點距離水平面的高度為。例7．（2021?溫州）2021年5月，我國“天問一號”著陸巡視器成功著陸于火星烏托邦平原（如圖甲），實現(xiàn)了我國首次地外行星著陸。圖乙是其階段Ⅲ著陸過程中的高度隨時間的變化關(guān)系。（1）火星大氣密度是地球的1%，大氣中氧氣含量為0.15%且沒有液態(tài)水，表面平均溫度為﹣55℃，繞日公轉(zhuǎn)周期為687天。下列關(guān)于火星的說法不合理的是。A.表面平均溫度比地球低B.公轉(zhuǎn)周期比地球長C.大氣中氧氣含量比地球低D.雨、雪天數(shù)比地球多（2）圖乙中t1～t2時段，著陸巡視器在豎直向上推力作用下，豎直下落的速度減小，該過程中推力F與重力G的大小關(guān)系是。（不計大氣阻力）（3）著陸巡視器在火星上總重為4888牛，其重力在t2～t4時段做功焦。例8．（2021?麗水）科技改變生活，某餐館用智能送菜機(jī)器人（如圖）替代人工送菜。（1）該機(jī)器人以1米/秒的速度運(yùn)行30米將菜送到客人桌前，用時秒；（2）若機(jī)器人工作時牽引力恒為50牛，完成本次送菜，牽引力做功焦。例9．（2020?紹興）2020年5月5日，我國自主研發(fā)的長征5號B型運(yùn)載火箭圓滿完成發(fā)射任務(wù)。圖為起飛階段加速上升的火箭，該過程中，內(nèi)部的新型返回艙的動能（選填“增大”、“減小”或“不變”），火箭整體的機(jī)械能（選填“增大”“減小”或“不變”）。例10．（2020?溫州）在做“探究動能大小與質(zhì)量關(guān)系”的實驗時，小明想：小球從相同高度滾下，若小球材質(zhì)和斜面傾角不同，到達(dá)水平位置時的速度會相同嗎？（1）圖甲是用擋板控制大小不同的兩個小球在斜面上起始位置的兩種方案，小明實驗時選擇A方案而不能選擇B方案的原因是。（2）小明選擇大鋼球、小鋼球、木球以及可調(diào)整傾角的斜面進(jìn)行實驗。分別讓球從斜面同一高度由靜止開始釋放，利用測速儀測出球到達(dá)水平位置時的速度如表所示。10°20°30°40°50°60°大鋼球2.672.672.672.752.882.97小鋼球2.672.672.672.752.882.97木球2.672.672.672.672.742.89分析表中數(shù)據(jù)可知：要使球到達(dá)水平位置時的速度與球是鋼質(zhì)或木質(zhì)無關(guān)，則斜面傾角不可能是。A.15°B.25°C.35°D.45°（3）小明利用圖乙裝置做“探究動能大小與質(zhì)量關(guān)系”的實驗時，通過觀察球撞擊相同塑料軟片的數(shù)目來比較球的動能大小（圖中未畫出固定塑料軟片的裝置）。老師指出此裝置不適合體積不同的兩個球做實驗，原因是。例11．（2021?嘉興）健康的生活既要注意平衡膳食，還要積極參加體育鍛煉。如圖所示為可調(diào)式握力器，可用于鍛煉手部肌肉。鍛煉時只要抓住左手柄，用力抓緊使其碰觸右手柄上的計數(shù)按鈕，即算完成一個握力動作。（1）握力器的力度可以通過使用調(diào)節(jié)器移動彈簧下端的位置來改變?，F(xiàn)在需要將力度調(diào)小，則應(yīng)該將彈簧下端向（選填“左”或“右”）移。（2）小嘉用平均大小為500牛的力抓握力器的手柄，使手柄在力的方向上移動6厘米完成一個握力動作，則做功多少焦？（3）小嘉飲用一罐凈含量為330毫升的可樂后，獲得的能量為540千焦。若獲得能量的10%用于握力做功，則消耗這些能量需要完成多少個題（2）中的握力動作？例12．（2020?溫州）某跳傘運(yùn)動員從飛機(jī)上跳下，沿豎直方向降落，一段時間后打開降落傘，最后安全著地。已知運(yùn)動員和跳傘設(shè)備的總重力為700牛，跳傘過程中下降的速度與時間的關(guān)系如圖甲所示。（1）圖甲中曲線OA段速度越來越大的原因是。（2）圖乙是跳傘過程中部分階段的情景及受力示意圖，其中與圖甲曲線中CD階段對應(yīng)的是。（3）計算運(yùn)動員和跳傘設(shè)備的總重力在AB段所做的功。五．解答題（共1小題）13．（2020?紹興）2020年5月27日，中國珠峰高程測量登山隊從北坡成功登頂，圓滿完成峰頂測量任務(wù)，億萬民眾共同見證這一極限挑戰(zhàn)，激起國人滿腔豪情。（1）登頂?shù)囊淮箅y關(guān)是“第二臺階”，這段垂直高度4米的巖壁上架著“中國梯”（圖甲），登山隊員的質(zhì)量為75千克，爬完巖壁至少需要克服重力做功多少焦耳？（2）科學(xué)家在珠峰底部設(shè)立了多個觀測點（圖乙）來測量珠峰高度的目的是。（3）受到測量珠峰高度的啟發(fā)，小敏用激光筆來測量校內(nèi)的旗桿高度（圖丙）；打開激光筆開關(guān)，讓激光對準(zhǔn)旗桿的頂端，要測算出旗桿高度H，需測出的數(shù)據(jù)有?！玖?xí)題鞏固】一．選擇題（共13小題）1．如圖，小球從左側(cè)的斜坡滾下，到達(dá)底端后又沿著右側(cè)斜坡向上滾到最高處，則下列圖像能正確代表小球重力勢能與運(yùn)動時間t之間對應(yīng)關(guān)系的是（）A． B． C． D．2．乒乓球發(fā)球機(jī)在同一高度以相同的速度朝不同方向分別發(fā)出a、b、c三個完全一樣的球（如圖所示），若不計空氣阻力，則下列說法中正確的是（）A．三個小球到達(dá)水平桌面時速度不相同 B．三個小球在空中的運(yùn)動過程中勢能先增大后減小 C．三個小球在空中的運(yùn)動過程中機(jī)械能不變 D．三個小球在空中的運(yùn)動過程中機(jī)械能不相等3．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，靜止時位于A點（如圖乙）。現(xiàn)將小球下壓至B點，并用此處的裝置鎖定（如圖丙）。解鎖后，小球向上彈出筒口。下列說法正確的是（）①圖乙中A點處彈簧的彈力等于小球的重力②圖乙中圓筒對桌面的壓力小于圖丙中的壓力③圖丙中小球開始運(yùn)動到脫離彈簧的過程中速度一直變大④圖丙中小球開始運(yùn)動到脫離彈簧的過程中動能先變大后變小A．①和③ B．①和④ C．②和③ D．②和④4．如圖所示，在粗糙程度相同的水平面上，先用拉力F1將物體從A拉到O，再改用拉力F2將物體從O拉到C，其中LAO＝LOB，用頻閃相機(jī)每隔相同的時間拍下物體的位置（用虛線框表示），若拉力F1在AO段所做的功為W1，拉力F2在OB段所做的功為W2，物體在AO段受到的摩擦力為f1，在OC段受到的摩擦力為f2。下列判斷正確的是（）A．W1＞W(wǎng)2 B．W1＜W2 C．f1＞f2 D．f1＜f25．小金將一金屬塊放在木板上，逐漸抬高木板右端至圖示位置，發(fā)現(xiàn)金屬塊靜止不動，稍用力推金屬塊后，金屬塊恰好能勻速下滑。下列說法正確的是（）A．金屬塊靜止時，重力與支持力平衡 B．金屬塊勻速下滑的過程中，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能 C．金屬塊靜止與勻速下滑時，受到的摩擦力大小相等、方向相同 D．金屬塊勻速下滑時，若抬高木板，金屬塊下滑的速度保持不變6．如圖所示，“蹦極”運(yùn)動的示意圖。質(zhì)量為m的運(yùn)動員，將橡皮繩一端系自己的腰間，另一端固定在P點，O點是橡皮繩不系人自然下垂所在的位置，R點是運(yùn)動員從P點自由下落所能到達(dá)的最低點，在運(yùn)動員從P點到R點運(yùn)動的過程中，不考慮空氣阻力，以下說法正確的是（）A．運(yùn)動員到達(dá)O點時，運(yùn)動員的動能最大 B．運(yùn)動員到達(dá)R點時，速度為零，受到平衡力的作用 C．運(yùn)動員的機(jī)械能一直保持不變 D．運(yùn)動員受到的拉力與重力相等時，速度最大7．一塊石頭從離水面高為H處由靜止開始下落，后落入足夠深的水中至水底。已知石頭密度為2.0×103kg/m3，不計空氣阻力，不計進(jìn)入水中時機(jī)械能損失，而水中受到阻力始終為重力的15，設(shè)在空中和水中分別下落H高度過程中，重力對石子所做的功分別是W空，W水，重力做功的平均功率分別是P空，P水A．W空＝W水，P空＞P水 B．W空＝W水，P空＜P水 C．W空＞W(wǎng)水，P空＞P水 D．W空＜W水，P空＜P水8．投擲實心球是體育中考項目之一。若不計空氣阻力，實心球從離手到落地前的過程中，下列關(guān)于其動能、勢能和機(jī)械能的大小分別隨時間變化的曲線中，正確的是（）A．①③④ B．②③④ C．①④ D．③④9．在如圖所示的滾擺實驗中，下列說法正確的是（）A．滾擺下降時，動能減小，重力勢能增加 B．滾擺運(yùn)動時，有部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其它形式的能 C．滾擺運(yùn)動至最低點時，動能為零 D．滾擺運(yùn)動至最高點時，一切外力突然消失，滾擺會繼續(xù)向上轉(zhuǎn)動10．原長為l的橡皮筋一端固定在O點，另一端懸掛一個小鋼球，將鋼球從O點釋放，鋼球運(yùn)動到A點后開始向上返回，O、A兩點間距離為2l，如圖所示。則能反映鋼球從O點運(yùn)動到A點的過程中，其動能E隨運(yùn)動距離s變化的關(guān)系圖像可能是（）A． B． C． D．11．一個質(zhì)量為m的物體，從離地h高處豎直下落，下落過程受到大小不變的空氣阻力f（f＜mg），著地時速度大小為v，則下列說法正確的是（）A．物體下落過程重力所做的功為mgh B．物體下落過程重力所做的功為（mg﹣f）h C．物體下落所用的時間為hvD．下落過程物體的勢能與動能之和保持不變12．物體A掛于彈簧測力計下，分別作圖甲、乙、丙所示的勻速直線運(yùn)動，已知運(yùn)動的速度v1＜v2＜v3。則下列判斷正確的是（）A．甲圖中彈簧測力計的示數(shù)大于物體A的重力 B．乙圖中彈簧測力計對物體A的拉力做功的功率最大 C．丙圖中勻速直線運(yùn)動的物體A的動能最小 D．甲、乙、丙三圖中物體A的機(jī)械能均增加13．蹦床運(yùn)動有“空中芭蕾”之稱，運(yùn)動時利用蹦床中的彈簧反彈讓人在空中表演動作技巧。下列對蹦床運(yùn)動員的敘述正確的是（）A．離開蹦床后的速度是先變大后變小 B．從最高點到落到蹦床最低點速度是一直變大 C．從接觸蹦床至到達(dá)最低點，只有人的動能轉(zhuǎn)化為蹦床的彈性勢能 D．后一次比前一次“蹦”得更高，一定是做了功二．填空題（共4小題）14．如圖所示，原長為L的輕質(zhì)彈簧一端固定在豎直墻面上，另一端與水平面上的木塊相連。推動木塊壓縮彈簧，當(dāng)其左端至A點時，彈簧具有的彈性勢能為20J；松手后，木塊在彈簧的作用下往復(fù)運(yùn)動若干次后靜止，此時彈簧具有的彈性勢能為2J。則木塊左端最終靜止的位置一定不可能位于（選填B、C、D）點，整個過程中木塊克服阻力做的功是J，整個過程中木塊速度最大時其左端可能位于（選填B、C、D）點。15．如圖，彈簧的左端固定，右端連接一個小球，把它們套在光滑的水平桿上，a是壓縮彈簧后小球靜止釋放的位置，b是彈簧原長時小球的位置，c是小球到達(dá)最右端的位置。則小球從a運(yùn)動到c的過程中，在（選填“a”、“b”或“c”）位置動能最大；從b到c的過程中，小球的動能轉(zhuǎn)化為彈簧的，小球從a運(yùn)動到b的過程機(jī)械能總量（選填“變大”、“變小”或“不變”）。16．2017年8月8日，在倫敦舉行的世界田徑錦標(biāo)賽男子撐桿跳高決賽中，美國運(yùn)動員以5.95米的成績獲得冠軍，請結(jié)合撐桿跳的過程（如圖），回答下列問題。（1）運(yùn)動員快速助跑的目的是為了在起跳前獲得較大的；A．動能B．勢能C．慣性（2）運(yùn)動員超過橫桿后，在1.2秒時間內(nèi)落地，從開始起跳到撐桿達(dá)到最大彈性形變的過程中，簡述運(yùn)動員機(jī)械能總量（“變大”“變小”“不變”）（不考慮撐桿質(zhì)量及空氣阻力）。17．如圖所示，彈簧一端與小車相連，另一端固定在左側(cè)的墻壁上，小車放在粗糙的水平木板上。小車位于A點時彈簧恰好為自然長度，用力壓縮彈簧使小車到達(dá)B點；松手后，小車由位置B運(yùn)動至位置C，在位置C時速度為零。則小車從位置B運(yùn)動至位置C的過程中，速度達(dá)到最大值的位置在（選填“A點”、“A點的左側(cè)”或“A點的右側(cè)”），彈簧的彈性勢能的變化情況是（選填“減小”、“先減小后增大”、“先增大后減小”或“增大”）；小車從位置B運(yùn)動到速度達(dá)到最大值的過程中，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化成。三．實驗探究題（共2小題）18．一切做機(jī)械運(yùn)動的物體都具有動能。那么，物體的動能大小跟哪些因素有關(guān)呢？科學(xué)興趣小組同學(xué)開展了以下實驗探究。①讓質(zhì)量均為m的小球分別從同一斜面的A處和B處由靜止開始滾下，與放在水平地面上的相同木塊相碰，木塊被推動一段距離后靜止，如圖甲和乙所示；②讓質(zhì)量為2m的小球從上述同一斜面的A處由靜止開始滾下，與放在水平地面上的相同木塊相碰，木塊被推動一段距離后靜止，如圖丙所示。請回答下列問題：（1）動能大小的判斷：實驗時，通過觀察來比較小球動能的大??；（2）變量的控制：做甲、丙實驗時，要讓小球從相同的高度滾下，這樣做是為了使質(zhì)量不同的兩小球到達(dá)斜面底端時具有。（3）影響因素的比較：