第十一章功和機械能2

第十一章功和機械能（解析版）知識導(dǎo)航知識點回顧知識點1：功1、功的概念和判定：（1）功的定義：一個力作用在物體上，使物體在力的方向上通過一段距離，這個力就對物體做了功；（2）功的單位：國際單位制中，功的單位是：焦耳，符號是J，1J=1N·m；（3）判斷力是否做功包括兩個必要因素：一是力作用在物體上；二是物體在力的方向上通過的距離；

（4）力學(xué)里規(guī)定：功等于力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積；

（5）不做功的三種情況：有力無距離也叫“勞而無功”、有距離無力也叫“不勞無功”、力和距離垂直也叫“垂直無功”。（6）功的原理：使用任何機械時，人們所做的功，都不會少于（大于或等于）不用機械時所做的功，也就是使用任何機械都不省功，這個結(jié)論叫做功的原理。2、功的計算：（1）功的計算公式：W=FS，其中各量單位功W：J（焦耳），力F：N（牛頓）；移動距離S：m（米）；或者W=Pt；※注意：①分清哪個力對物體做功，計算時F就是這個力；

②公式中的S一定是在力的方向上通過的距離，且與力對應(yīng)；

③功的單位“焦”（1牛?米=1焦）。知識點2：功率1、功率的概念：（1）功率定義：物體在單位時間內(nèi)所做的功叫功率，在物理學(xué)中用字母P表示；（2）功率意義：物理學(xué)中，用功率來表示物體做功的快慢；（3）功率公式：功率=功/時間，即；

（4）功率單位：國際單位：瓦（W），1W=1J/s；常用單位：千瓦（kW），1kW=103W；（5）功率的種類：①平均功率：物體做變速運動時，力在不同的時間段內(nèi)做功快慢不同，平均功率可表示力在某段時間內(nèi)做功的平均快慢程度。

②瞬時功率：物體做變速運動時，力在某時刻做功的快慢。

2、功率大小比較：功率是表示物體做功快慢的物理量，一般采用下列三種辦法比較大小：

（1）在相同時間內(nèi)，比較做功的多少，做功越多的物體，功率越大。

（2）在完成相同功的條件下，比較所用時間的長短，所用時間越短的物體，功率越大。

（3）做功多少和所用時間都不同的情況下，通過公式計算，然后進行比較。3、功率的應(yīng)用：1）功率的公式：（其中P表示功率，W表示功，t表示時間）

（2）計算功率的另一個公式：P=Fv，即物體在拉力F的作用下，以速度v沿拉力的方向做勻速直線運動，則拉力F所做的功的功率可表示為Fv．（其中F表示物體所受的拉力，v表示物體運動的速度）

a．推導(dǎo)：由，聯(lián)立W=Fs，得==Fv。

由該公式可知：在功率P一定時，力F與速度v成反比。

b．應(yīng)用：當(dāng)汽車上坡時，司機采取換擋的辦法，減小速度，以獲得較大的牽引力。知識點3：動能和勢能1、動能

（1）概念：物體由于運動而具有的能，叫做動能。一切物體都具有動能。

（2）影響動能大小的因素：物體的質(zhì)量和速度。物體的質(zhì)量越大，速度越大，物體具有的動能就越大。

（3）單位：焦耳（J）。

勢能：彈性勢能和重力勢能統(tǒng)稱為勢能。

2、重力勢能

①概念：物體由于被舉高而具有的能量，叫做重力勢能。

②影響重力勢能大小的因素：物體的質(zhì)量和物體所處的高度。物體的質(zhì)量越大，所處的高度越高，物體的重力勢能就越大。

③單位：焦耳（J），重為1N的物體（質(zhì)量約為0.1kg），被舉高1m時所獲得的能量，就是1J。

3、彈性勢能

①概念：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能，叫做彈性勢能。

②影響彈性勢能大小的因素：彈性形變程度。同一物體在彈性形變范圍內(nèi)的彈性形變程度越大，彈性勢能就越大。③單位：焦耳（J）。4、影響動能和勢能的大小因素：（1）動能的大小與兩個因素有關(guān)：一是物體的質(zhì)量，二是物體運動的速度大??；當(dāng)物體的質(zhì)量一定時，物體運動的速度越大其動能越大，物體的速度越小其動能越?。哂邢嗤\動速度的物體，質(zhì)量越大動能越大，質(zhì)量越小動能越??；（2）重力勢能的大小與兩個因素有關(guān)：一個是物體的質(zhì)量，另一個是物體距零勢能面的高度。當(dāng)物體的質(zhì)量一定時，物體距零勢能面的高度越大，其重力勢能越大，物體距零勢能面的高度越小，其重力勢能越??；當(dāng)物體距零勢能面的高度一定時，物體質(zhì)量越大其重力勢能越大，物體質(zhì)量越小其重力勢能越?。矬w的質(zhì)量越大，舉得越高，其重力勢能就越大；（3）彈性勢能的大小與兩個因素有關(guān)：一個是彈簧本身的性質(zhì)，另一個是彈性形變的大小。當(dāng)彈簧本身的性質(zhì)相同時，形變越大，它具有的彈性勢能就越大，形變越小，具有的彈性勢能就越小；當(dāng)彈簧形變相同時，性質(zhì)不同的彈簧彈性勢能不同。知識點4：機械能及其轉(zhuǎn)化1、機械能的概念：（1）動能和勢能之和稱為機械能。動能和勢能都屬于機械能，動能是物體運動時具有的能量，勢能是存儲著的能量，動能和勢能是機械能的兩種表現(xiàn)形式。

（2）機械能大?。旱扔趧幽芎蛣菽艿目偤汀?、動能和勢能的轉(zhuǎn)化與機械能守恒（1）在一定的條件下，動能和重力勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化。如將一塊小石塊，從低處拋向高處，再從高下落的過程中，先是動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，后又是重力勢轉(zhuǎn)化為動能。（2）在一定的條件下，動能和彈性勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化。如跳水運動員，在起跳的過程中，壓跳板是動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能，跳板將運動員反彈起來是彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能。（3）機械能守恒：如果一個過程中，只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，機械能的總和就保持不變，這個規(guī)律叫做機械能守恒。（4）水能和風(fēng)能的利用：自然界的流水和風(fēng)能都是具有大量機械能的天然資源。利用水能發(fā)電，一定量的水，上、下水位差越大，水的重力勢能越大，能發(fā)出的電就越多。利用風(fēng)能發(fā)電，在風(fēng)力資源豐富的地區(qū)，可以同時安裝幾十臺到幾百臺風(fēng)力發(fā)電機，組成“風(fēng)車田”聯(lián)在一起供電。典例分析考點1功【典例1】（2022?濰坊）如圖所示，某同學(xué)用錘子敲擊釘子，將釘子釘入木板中，下列有關(guān)分析正確的是（）A．釘子尖很尖銳是為了減小壓強 B．釘入木板后的釘子沒有慣性 C．敲擊過程中釘子對錘子沒有作用力 D．敲擊過程中錘子對釘子做功【答案】D?！窘獯稹拷猓篈、釘子尖很尖是為了在壓力一定時，通過減小受力面積來增大壓強，故A錯誤；B、慣性是物體保持原來運動狀態(tài)不變的性質(zhì)，任何物體都有慣性，故B錯誤；C、敲擊過程中，錘頭對釘子的作用力和釘子對錘頭的作用力是相互作用力，故C錯誤；D、敲擊過程中錘子對釘子有力的作用，釘子在力的方向上通過了距離，所以錘子對釘子做了功，故D正確。故選：D?！镜淅?】（2021?柳州）人體攝入過多的能量會轉(zhuǎn)化為脂肪引起肥胖，某品牌可樂的營養(yǎng)成分表如下，質(zhì)量為60kg的小丁喝了一罐該品牌可樂后，想通過爬樓梯的方式來消耗此次攝入的能量，g取10N/kg，為了達到目標(biāo)，他需要爬樓梯的高度最接近（）項目每罐能量594千焦蛋白質(zhì)0克脂肪0克碳水化合物35.0克——糖35.0克鈉39.6毫克A．10000m B．1000m C．100m D．60m【答案】B?！窘獯稹拷猓盒《〉闹亓椋篏＝mg＝60kg×10N/kg＝600N，由W＝Gh得爬樓的高度為：h＝＝＝990m，B最接近，故B正確。故選：B?！镜淅?】（2022?攀枝花）小麗穿上旱冰鞋，向前推墻，她會向后運動，這說明物體間力的作用是相互的。小麗推墻的過程，她對墻沒有（選填“有”或“沒有”）做功?！敬鸢浮肯嗷サ模粵]有?！窘獯稹拷猓海?）小麗向前推墻，小麗給墻一個向前的力，與此同時，小麗向后運動，體現(xiàn)了墻給小麗一個向后的力。所以說明了物體間力的作用是相互的。（2）小麗推墻，小麗給墻一個力的作用，但由于墻沒有動，沿力方向沒有距離，所以小麗對墻沒有做功。故答案為：相互的；沒有。【典例4】（2021?重慶）2020年12月8日，中尼兩國共同宣布珠峰的最新高度為8848.86m。體重為500N的小海同學(xué)想一睹珠峰的雄偉魅力，從重慶坐火車經(jīng)過約40h行駛了約3080km到達拉薩，然后坐汽車到達珠峰大本營。（1）求火車的平均速度；（2）從拉薩到珠峰大本營海拔升高了1600m，求該過程中克服小海重力做的功。【解答】解：（1）從重慶坐火車經(jīng)過約40h行駛了約3080km到達拉薩，則火車的平均速度為：v＝＝＝77km/h；（2）從拉薩到珠峰大本營海拔升高了1600m，該過程中克服小海重力做的功為：W＝Gh＝500N×1600m＝8×105J。答：（1）求火車的平均速度為77km/h；（2）從拉薩到珠峰大本營海拔升高了1600m，該過程中克服小海重力做了8×105J的功?？键c2功率【典例5】（2021?大慶）一定質(zhì)量的物體在水平拉力的作用下沿同一水平面做直線運動，其路程（s）﹣時間（t）關(guān)系如圖所示，下列正確的是（）A．物體20s時的速度大于8s時的速度 B．0～12s物體所受的拉力大于12s～24s物體所受的拉力 C．0～12s拉力做的功大于12s～24s拉力做的功 D．0～12s拉力做功的功率小于12s～24s拉力做功的功率【答案】C。【解答】解：A、從圖象上看，0～12s和12s～24s物體以不同的速度做勻速直線運動，而0～12s通過的路程是6m，12～24s通過路程為2m，因為相同時間內(nèi)通過的路程越多，速度越大，因此0～12s過程中的速度大于12～24s的過程中的速度，即物體20s時的速度小于8s時的速度，故A錯誤；B、由圖象可知，物體在0～12s和12s～24s均做勻速直線運動，拉力等于摩擦力，同一物體對水平面壓力相等，接觸面的粗糙程度不變，故物體受到的摩擦力相等，所以0～12s物體所受的拉力等于12s～24s物體所受的拉力，故B錯誤；C、由AB知，0～12s物體所受的拉力等于12s～24s物體所受的拉力，物體0～12s通過的路程大于12～24s通過的路程，由W＝Fs可知，0～12s拉力做的功大于12s～24s拉力做的功，故C正確；D、0～12s拉力做的功大于12s～24s拉力做的功，而兩段時間相同，根據(jù)P＝可知，0～12s拉力做功的功率大于12s～24s拉力做功的功率，故D錯誤。故選：C?！镜淅?】（2022?銅仁市）冬奧會場館內(nèi)，一名志愿者正在搬運一長方體器材箱，從邊線開始向右水平移動一段距離，如圖（a）所示，他對器材的水平推力為300N，箱子運動過程中的位置（s）與時間（t）關(guān)系圖象如圖（b）所示。4s內(nèi)箱子的平均速度為0.5m/s；4s內(nèi)志愿者克服摩擦力做功的功率為150W；若將兩個規(guī)格相同的器材箱水平并排放置，一起勻速推動，與推動一個器材箱相比，志愿者施加的推力將增大（選題“增大”“不變”或“減小”）；如果有一個與箱子質(zhì)量相等的物體，被天宮二號宇航員在空間站艙內(nèi)板面上推動，推力與板面平行，物體所受摩擦力是其在地球表面的0.9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?！窘獯稹拷猓海?）由圖（b）可知，箱子在4s內(nèi)移動的距離s＝7m﹣5m＝2m，4s內(nèi)箱子的平均速度：v＝＝＝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＝＝＝150W；（3）由滑動摩擦力的影響因素可知，接觸面的粗糙程度相同時，壓力增大，摩擦力也增大，因為箱子做勻速直線運動，志愿者施加的推力與箱子受到的摩擦力是一對平衡力，所以志愿者施加的推力隨著摩擦力的增大而增大；（4）因為物體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：＝＝＝0.9，由滑動摩擦力的影響因素可知，接觸面的粗糙程度相同時，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：＝＝＝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?！镜淅?】（2022?濟南）在泉城濟南，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站，所用時間約為5min，牽引力是6×103N。取g＝10N/kg，通過計算回答：（1）黑虎泉站到泉城廣場站河段大約多長？（2）游船在護城河中受到的浮力多大？（3）這次水上航行中，牽引力對游船做了多少功？（4）這次水上航行中，牽引力對游船做功的功率多大？【解答】解：（1）黑虎泉站到泉城廣場站河段的長度s＝vt＝3.5m/s×300s＝1050m；（2）游船在護城河中受到的浮力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，牽引力對游船做功的功率P＝＝＝2.1×104W。答：（1）黑虎泉站到泉城廣場站河段大約長1050m；（2）游船在護城河中受到的浮力為3×104N；（3）這次水上航行中，牽引力對游船做了6.3×106J的功；（4）這次水上航行中，牽引力對游船做功的功率為2.1×104W?？键c3動能和勢能【典例8】（2022?無錫）用如圖所示的器材探究動能大小與哪些因素有關(guān)，實驗時讓小車從斜面上由靜止開始下滑，撞擊置于水平面上的木塊，關(guān)于該實驗，下列說法中錯誤的是（）A．小車從斜面下滑過程中重力勢能轉(zhuǎn)化為動能 B．小車撞擊木塊對木塊做功，使木塊獲得動能 C．木塊被撞擊后移動的距離可反映小車動能大小 D．本套器材只能探究小車動能大小與速度的關(guān)系【答案】D?！窘獯稹拷猓篈、在重力的作用下，小車沿斜面下滑，將重力勢能主要轉(zhuǎn)化為動能，故A正確；B、小車由于慣性，在水平面上向前運動撞擊木塊做功，使木塊由靜止變?yōu)檫\動，獲得動能，故B正確；C、物體動能的多少不能直接觀察。小車具有動能的多少是通過木塊被撞出的距離大小來反映的，運用了轉(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、第二次小車加一個鉤碼、第三次小車加兩個鉤碼（改變質(zhì)量），可以研究動能大小與質(zhì)量的關(guān)系，故D錯誤。故選：D?！镜淅?】（2021?廣州）如圖甲，大小相同的水平拉力F分別拉著物體M、N在不同的水平地面上做直線運動。此過程M、N的動能隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示。用GM和GN、fM、fN、vM和vN分別表示M、N所受的重力、摩擦力和運動速度的大小，下列判斷一定正確的是（）A．GM＜GN B．vM＞vN C．fM＜fN D．fM＝fN【答案】D?！窘獯稹拷猓河蓤D可知，M和N的動能隨時間大小不變，運動過程中，M和N的質(zhì)量不變，所以速度不變，即大小相同的水平拉力F分別拉著物體M、N在不同的水平地面上做勻速直線運動，則物體在水平方向上受到的拉力和滑動摩擦力是一對平衡力，大小相等，所以兩個物體受到的摩擦力是相同的，即：fM＝fN；由圖乙可知，M的動能大于N的動能，由于不知道兩個物體運動速度的大小，所以無法判定兩個物體的質(zhì)量、重力的大小關(guān)系；故ABC錯誤，D正確。故選：D。【典例10】（2022?廣州）如圖，小芳設(shè)想利用升降臺讓球越彈越高。將球從M點豎直向下以某一速度拋出，球經(jīng)靜止在位置a的臺面反彈后，到達的最高點為N；經(jīng)臺面反彈后上升過程球的動能減小（選填“增大”或“不變”或“減小”），N可能比M高（選填“可能”或“不可能”）。球從N點下降時，臺面已升至合適的位置b并保持靜止，球再次經(jīng)臺面反彈后，到達的最高點P不可能比N高（選填“可能”或“不可能”）?！敬鸢浮繙p小；可能；不可能?！窘獯稹拷猓簩⑶驈腗點豎直向下以某一速度拋出，此時具有的機械能為動能和重力勢能之和，球經(jīng)靜止在位置a的臺面反彈后，在上升過程，球的速度減小，球的動能減小，小球在運動過程中要克服摩擦阻力做功，所以小球的機械能減小，若克服摩擦阻力做功小于最開始的動能，到達的最高點為N點比M點高，若克服摩擦阻力做功大于最開始的動能，到達的最高點為N點比M點低，若克服摩擦阻力做功等于最開始的動能，到達的最高點為N點與M點一樣高；球從N點下降時，臺面已升至合適的位置b并保持靜止，球再次經(jīng)臺面反彈后，由于小球在運動過程中要克服摩擦阻力做功，小球的機械能減小，到達的最高點P比N點低。故答案為：減?。豢赡?；不可能?！镜淅?1】（2022?阜新）在探究“物體的動能跟哪些因素有關(guān)”的實驗中，如圖甲、乙、丙所示，將A、B、C三個鋼球先后從同一裝置高度分別為h1、h2、h3的位置由靜止開始滾下（mA＝mB＜mC，h1＝h3＞h2），水平面上同一位置的木塊被撞出一段距離后停下。請回答以下問題：（1）該實驗探究的是鋼球（填“木塊”或“鋼球”）的動能。（2）實驗通過觀察木塊被鋼球撞出距離的長短來判斷鋼球動能的大小，這種研究問題的方法叫轉(zhuǎn)換法。（3）比較甲、乙兩圖進行的實驗，可以探究鋼球動能大小與速度有關(guān)。（4）比較甲、丙兩圖進行的實驗，可以探究鋼球動能大小與質(zhì)量有關(guān)。此探究過程中兩球剛好運動到水平面時的速度相等（填“相等”或“不相等”）。（5）由此實驗聯(lián)想到某段道路限速牌上標(biāo)明“100”和“80”字樣，大客車（填“大客車”或“小轎車”）的限速應(yīng)該是80km/h。【答案】（1）鋼球；（2）距離；轉(zhuǎn)換法；（3）甲、乙；（4）甲、丙；相等；（5）大客車?！窘獯稹拷猓海?）該實驗研究的主體是鋼球，研究的是鋼球動能的大小與速度和質(zhì)量的關(guān)系；（2）該實驗中鋼球動能的大小是通過木塊移動的距離體現(xiàn)的，木塊被撞的越遠，說明鋼球的動能越大，被撞的越近，說明鋼球的動能越小，這里采用了轉(zhuǎn)換法的思想；（3）為了研究物體動能與物體速度的關(guān)系，應(yīng)多次讓同一鋼球從斜面不同高度上靜止?jié)L下，控制鋼球的質(zhì)量相同，改變鋼球的速度，故選甲、乙兩圖；質(zhì)量相同，速度越大，鋼球推動木塊移動的距離越大，動能越大；（4）為了研究物體動能與物體質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)多次讓不同鋼球從斜面相同高度上靜止?jié)L下，控制鋼球到達水平面時的速度相同，改變鋼球的質(zhì)量，故選甲、丙兩圖；速度相同，質(zhì)量越大，鋼球推動木塊移動的距離越大，動能越大；（5）因速度相同時，質(zhì)量越大，動能越大，克服摩擦力做功的越多，越不容易剎車，因大客車的質(zhì)量更大，故限制的速度要越小，大客車的限速應(yīng)該是80km/h。故答案為：（1）鋼球；（2）距離；轉(zhuǎn)換法；（3）甲、乙；（4）甲、丙；相等；（5）大客車?？键c4機械能及其轉(zhuǎn)化【典例12】（2022?南通）下列四個情境中，屬動能轉(zhuǎn)化為勢能的是（）A．拉弓放箭 B．踩板下滑 C．秋千上擺 D．彈簧拉車【答案】C?！窘獯稹拷猓篈、拉弓放箭的過程是將弓的彈性勢能轉(zhuǎn)化為箭的動能，故A錯誤；B、踩板下滑的過程是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，故B錯誤；C、秋千上擺的過程，是動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，故C正確；D、彈簧拉車的過程是彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為車的動能，故D錯誤。故選：C?！镜淅?3】（2022?濟南）把常用的按鈕式圓珠筆筆尖朝上用力按下后放手，它會彈起很高。把它拆開后發(fā)現(xiàn)，它能彈起的原因是內(nèi)部裝有一根彈簧，如圖甲所示。小強仔細觀察后發(fā)現(xiàn)，圓珠筆彈起的過程可以分為“A：按下后放手”到“B：獲得一個向上的速度”再到“C：向上運動到達最高點”，如圖乙所示。圓珠筆在“A→B”階段，彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能；圓珠筆在“B→C”階段，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能?！敬鸢浮繌椥詣菽?；重力勢能?！窘獯稹拷猓簩椈蓤A珠筆的蓋鈕按到桌面上，此時圓珠筆具有彈性勢能，圓珠筆在“A→B”階段，彈簧的彈性形變程度變小，彈性勢能變小，松手后彈性勢能轉(zhuǎn)化為圓珠筆的動能；圓珠筆在“B→C”階段，圓珠筆上升，圓珠筆的質(zhì)量不變，高度變大，重力勢能增大，速度減小，動能減小，是動能又轉(zhuǎn)化為重力勢能。故答案為：彈性勢能；重力勢能。鞏固訓(xùn)練一、選擇題。1．（2022?柳州模擬）如圖中甲、乙、丙、丁為四個相同的小球，開始時它們的高度相同，甲先上拋后落地，乙、丙分別從長度不同的斜面滑到地面，丁直接下落到地面，在這過程中，甲、乙、丙、丁小球重力做功分別為W1、W2、W3、W4，則四個功的大小，下列說法正確的是（）A．W1最大 B．W2最大 C．W4最大 D．一樣大【答案】D?！窘獯稹拷猓杭?、乙、丙、丁為四個相同的小球，則其質(zhì)量相等，開始時它們的高度相同，最終都下落到地面，則其末位置的高度差h相同，根據(jù)W＝Gh＝mgh可知，在這過程中，甲、乙、丙、丁小球重力做功相等，即W1＝W2＝W3＝W4。故選：D。2．（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/秒的勻速直線運動，如圖所示（忽略空氣阻力）。下列敘述中，錯誤的是（）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，做功的功率為30瓦 D．當(dāng)F的大小為10牛時，甲物體將做速度大于5米/秒的勻速直線運動【答案】D?！窘獯稹拷猓篈B、已知甲物體做勻速直線運動，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，做功的功率P＝＝＝Fv＝6N×5m/s＝30W，故C正確；D、滑動摩擦力的大小與壓力大小、接觸面的粗糙程度有關(guān)，與速度無關(guān)，因此當(dāng)F的大小為10牛時，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/秒的加速直線運動，故D錯誤。故選：D。3．（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，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)壓力F為25N時，物體恰好勻速下滑。下列說法中正確的是（）A．物體處于靜止?fàn)顟B(tài)時，受到墻壁對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．物體在勻速下滑過程中，受到墻壁對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?！窘獯稹拷猓篈、當(dāng)壓力F為30N時，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平衡力，所以f＝G＝10N，方向是豎直向上，故A錯誤；C、當(dāng)壓力F為25N時，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平衡力，所以f滑＝G＝10N，方向是豎直向上，故C錯誤；B、重力做功的功率：P＝＝＝Gv＝10N×0.2m/s＝2W，故B錯誤；D、物體勻速上滑時，由于壓力和接觸面的粗糙程度不變，此時的摩擦力不變?nèi)詾?0N，由于物體向上運動，因此摩擦力方向豎直向下，此時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。4．（2022?永州）在田徑運動會上，小明參加擲鉛球比賽，鉛球脫手后在空中上升過程速度越來越慢，上升過程的運動軌跡如圖所示，下列關(guān)于鉛球能上升的原因及上升過程能量變化的說法正確的是（）A．鉛球在空中能上升，是因為鉛球具有慣性 B．鉛球在空中能上升，是因為鉛球一直受到向上的推力 C．鉛球在空中上升過程，動能逐漸增大 D．鉛球在空中上升過程，重力勢能逐漸減小【答案】A?！窘獯稹拷猓篈B、鉛球在空中上升飛行，由于鉛球具有慣性，仍要保持原來的運動狀態(tài)，鉛球不再受推力作用，故A正確，B錯誤。CD、鉛球在上升過程中，因為質(zhì)量不變、速度減小、高度增大，所以鉛球的動能減小，重力勢能增加，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，故CD錯誤。故選：A。5．（2022?威海）如圖所示，為了把兩件相同貨物搬運到汽車上，工人用相同材質(zhì)的木板搭建了AB、CD兩個斜面，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。下列說法正確的是（）A．沿斜面AB推動更省力 B．沿斜面CD推動，工人克服貨物重力做的功更多 C．無論利用哪個斜面，工人克服貨物重力做功的功率一定相同 D．沿斜面推動貨物的過程中，貨物的機械能增大【答案】D?！窘獯稹拷猓篈、沿斜面CD推動更省力，因為CD斜面的傾斜角度更小，故A錯誤；B、由W＝Gh可知，G與h均相等，所以斜面CD推動和AB推動，工人克服貨物重力做的功相等，故B錯誤；C、由P＝可知，W相同，時間的大小不確定，所以沿兩個斜面推貨物，工人克服貨物重力做功的功率不一定相同，故C錯誤；D、沿斜面勻速推動貨物的過程中，貨物的質(zhì)量、速度不變，動能不變，由于高度變大，重力勢能變大，所以機械能增大，故D正確。故選：D。6．（2022?六盤水）如圖所示是小明端午小長假在游樂園乘坐過山車時的情景，過山車在粗糙軌道的頂端由靜止滑下，途中經(jīng)過A、B、C三點，其中A點與B點等高，C點在水平軌道上。在此過程中保證絕對安全，不計空氣阻力，下列關(guān)于過山車分析正確的是（）A．重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能 B．A點和B點的速度相等 C．在B點時受三個力作用 D．在C點時受平衡力作用【答案】C?！窘獯稹拷猓篈.軌道粗糙，過山車在滑下的過程中摩擦生熱，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能和內(nèi)能，故A錯誤；B.因為軌道粗糙，因此機械能不守恒，B點機械能低于A點，A、B高度相同，重力勢能相等，因此B點速度低于A點速度，故B錯誤；C.過山車在B點時受到自身重力、軌道壓力和摩擦力，故C正確；D.過山車經(jīng)過C點時，受到重力、支持力和摩擦力的作用，且過山車處于非平衡狀態(tài)（在水平軌道上運動時速度逐漸減?。赃@三個力不是平衡力，故D錯誤。故答案為：C。二、填空題。7．（2022?懷化）2022年北京冬奧會上，中國小將谷愛凌勇奪兩金一銀，成為了歷史上第一位能拿到三個自由式滑雪項目獎牌的運動員，如圖是她在空中加速下落的精彩畫面，在此過程中重力勢能減小（選填“增大”或“減小”），重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。（不計空氣阻力）【答案】減??；動能?！窘獯稹拷猓核诳罩屑铀傧侣涞倪^程中，質(zhì)量不變，速度增大，動能增大；質(zhì)量不變，高度減小，重力勢能減??；是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。故答案為：減?。粍幽?。8．（2022?天津）如圖所示，在做“研究影響滑動摩擦力大小的因素”實驗時，用彈簧測力計水平拉動木塊，使它沿水平長木板勻速滑動了0.5m，彈簧測力計的示數(shù)為4N。該過程中，木塊所受的摩擦力為4N，拉力做功為2J?！敬鸢浮?；2?！窘獯稹拷猓簭椈蓽y力計水平拉動木塊，使它沿水平長木板勻速滑動，木塊水平方向受到的拉力與摩擦力是一對平衡力，所以木塊受到的摩擦力f＝F＝4N；拉力做功W＝Fs＝4N×0.5m＝2J。故答案為：4；2。9．（2022?徐州）“引體向上”是我市體育中考今年新增的可選項目之一。在做引體向上時，如果身體勻速豎直上升，則所受的拉力等于重力（選填“大于”“小于”或“等于”）；上升過程中，身體的重力勢能變大（選填“變大”“變小”或“不變”）。選考這個項目有優(yōu)勢的身體條件是體重小（或雙臂有力量）（寫出一點）。【答案】等于；變大；體重?。ɑ螂p臂有力量）?！窘獯稹拷猓荷眢w勻速豎直上升時，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。上升過程中，人的質(zhì)量不變，高度變大，所以身體的重力勢能變大。在做引體向上時，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，且雙臂有力量時做引體向上的個數(shù)較多，所以選考這個項目有優(yōu)勢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）。10．（2022?遂寧）某興趣小組通過自主探究得知“在一定范圍內(nèi)，彈簧的彈力大小與彈簧的伸長量成正比”。原長為10cm的彈簧（質(zhì)量不計）上端固定在天花板上，下端系一重為20N的小球，靜止時小球位于A處，彈簧長度變?yōu)?1cm，再用力F將小球豎直向下拉到B處，彈簧長度為11.5cm（未超過彈性限度），然后由靜止釋放，在釋放瞬間小球受到的合力大小為10N，小球從B處第一次回到A處過程中，小球的動能增大（選填“增大”、“減小”、“先增大后減小”或“先減小后增大”）?！敬鸢浮?0；增大?！窘獯稹拷猓焊鶕?jù)題意可知，原長為10cm的彈簧（質(zhì)量不計）上端固定在天花板上，下端系一重為20N的小球，靜止時小球位于A處，彈簧長度變?yōu)?1cm，彈簧受到20N的拉力時，伸長量為ΔL＝11cm﹣10cm＝1cm；用力F將小球豎直向下拉到B處，彈簧長度為11.5cm，此時彈簧受到的拉力為：×20N＝30N；小球受到豎直向下的重力、豎直向上的拉力的作用，此時的合力為：F＝30N﹣20N＝10N；合力的方向豎直向上，小球在彈簧拉力的作用下向上做加速運動，當(dāng)運動到A點時，彈簧的拉力等于小球的重力，速度最大，小球的質(zhì)量不變，所以小球從B處第一次回到A處過程中，小球的動能增大。故答案為：10；增大。11．（2022?溫州）如圖是小明在做俯臥撐和引體向上的鍛煉場景。（1）圖甲中小明靜止時地面對雙手的支持力為F1，圖乙中小明靜止懸掛在單杠上時，單杠對他的作用力為F2，則F1小于F2（選填“大于”“小于”“等于”）。（2）重為600牛的小明按圖乙做一個引體向上，需克服自身重力做功約為420焦。（3）運動時，人體產(chǎn)熱增加，散熱也加快，使體溫維持穩(wěn)定。寫出此時散熱的一種方式：通過汗液蒸發(fā)散熱?！敬鸢浮浚?）小于；（2）420；（3）通過汗液蒸發(fā)散熱。【解答】解：（1）圖甲中小明靜止時地面對雙手的支持力為F1，此時地面對雙手的支持力和雙腳的支持力的和等于小明自身的重力大小；圖乙中小明靜止懸掛在單杠上時，單杠對他的作用力F2等于小明自身的重力，此時則F1小于F2；（2）重為600牛的小明按圖乙做一個引體向上，需克服自身重力做功W＝Gh＝600N×0.7m＝420J；（3）運動時，人體產(chǎn)熱增加，散熱也加快，使體溫維持穩(wěn)定，此時散熱的一種方式為通過汗液蒸發(fā)散熱。故答案為：（1）小于；（2）420；（3）通過汗液蒸發(fā)散熱。12．（2022?畢節(jié)市）圖甲是“測量水平運動物體所受滑動摩擦力”的實驗裝置圖，小宇用彈簧測力計沿水平方向拉動木塊，彈簧測力計的示數(shù)如圖乙，木塊在0～1s做加速運動，在1～3s以速度0.2m/s做勻速直線運動。（1）在0～1s內(nèi)木塊受到的滑動摩擦力為0.5N。（2）在1～3s內(nèi)，拉力的功率為0.1W。（3）3s后，物體不受拉力，也不會立即停止運動，是因為物體具有慣性。【答案】（1）0.5；（2）0.1；（3）慣性?！窘獯稹拷猓海?）木塊在1～3s以速度0.2m/s做勻速直線運動時，木塊在水平方向上受到的拉力和滑動摩擦力是一對平衡力，由圖可知，在1～3s內(nèi)，彈簧測力計對木塊的拉力等于0.5N，則木塊受到的滑動摩擦力大小為0.5N；木塊在0～1s做加速運動，但壓力大小和接觸面的粗糙程度均不變，所以在0～1s內(nèi)木塊受到的滑動摩擦力與1～3s內(nèi)木塊受到的滑動摩擦力大小相等，也為0.5N；（2）在1～3s內(nèi)，拉力的功率：P＝＝＝Fv＝0.5N×0.2m/s＝0.1W；（3）3s鐘后，物體不受拉力，也不會立即停止運動，是因為物體具有慣性。故答案為：（1）0.5；（2）0.1；（3）慣性。13．（2022?隨州）多米諾骨牌是一種用木制、骨制或塑料制成的長方體骨牌，起源于中國北宋時期，由意大利傳教士帶往歐洲。玩時將骨牌按一定間距排列成各種造型（如圖甲），輕輕碰倒第一張骨牌，其余的骨牌就會產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，依次倒下（如圖乙），多米諾骨牌效應(yīng)的說法被廣泛用來比喻許多社會現(xiàn)象。用物理學(xué)知識對多米諾骨牌效應(yīng)發(fā)生過程進行分析：（1）在骨牌依次擊倒的過程中，骨牌的重心如何變化：重心先升高后降低。（2）骨牌依次擊倒，從能量的角度分析，涉及到不同形式的能量間的轉(zhuǎn)化，請分析其中的能量轉(zhuǎn)化情況：動能轉(zhuǎn)化為重力勢能再轉(zhuǎn)化為動能，最后轉(zhuǎn)化為內(nèi)能?！敬鸢浮恐匦南壬吆蠼档停粍幽苻D(zhuǎn)化為重力勢能再轉(zhuǎn)化為動能，最后轉(zhuǎn)化為內(nèi)能?！窘獯稹拷猓海?）由圖乙可知，骨牌的重心在骨牌的幾何中心上，在骨牌依次擊倒的過程中，當(dāng)對角線位于豎直位置時，重心最高，所以骨牌的重心先升高后降低；（2）骨牌倒下時質(zhì)量不變，重心先升高后降低，所以其重力勢能先增大后減??；重力勢能減小后會使得骨牌倒下速度增大，其重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；骨牌與其它骨牌碰撞后，動能又會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此時該骨牌的動能為0。故答案為：重心先升高后降低；動能轉(zhuǎn)化為重力勢能再轉(zhuǎn)化為動能，最后轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。三、實驗探究題。14．（2021?淄博）小雨和小明利用沙子、小桌、重物、透明的箱子進行實驗探究。（1）如圖1所示，把小桌放在透明的沙箱中，讓重物從高處落下，撞擊小桌，觀察桌腿陷入沙子的深度，探究重力勢能的大小與哪些因素有關(guān)。①實驗探究的是重物（填“重物”或“小桌”）的重力勢能。②通過實驗，發(fā)現(xiàn)同一個重物從不同高度落下，高度越高，能夠?qū)ν庾龉υ蕉啵f明它的重力勢能越大。③要進一步探究重力勢能與質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)換用不同的重物，讓它們從同一高度落下，觀察桌腿陷入沙子的深度。（2）把重物按圖2所示方式分別放在小桌上，觀察小桌陷入沙子的深度，探究壓力作用效果與什么因素有關(guān)。①在分析壓力作用效果與壓力大小的關(guān)系時，小雨選擇甲、乙兩次實驗進行比較，得出結(jié)論：壓力越大，壓力作用效果越明顯；小明選擇甲、丙兩次實驗進行比較，得出結(jié)論：壓力越大，壓力作用效果越不明顯，你認為小明的實驗結(jié)論是錯誤的，理由是沒有控制受力面積相同。②分析兩次實驗可發(fā)現(xiàn)壓力作用效果與受力面積有關(guān)。（3）上述探究過程中都通過小桌陷入沙子的深度來顯示要探究的問題，下列實驗中也用到這種研究方法是B（填字母）。A.測量物體運動的速度B.探究物質(zhì)的吸熱能力C.探究電流與電壓、電阻的關(guān)系【答案】（1）①重物；②多；大；（2）①小明；沒有控制受力面積相同；②受；（3）B?！窘獯稹拷猓海?）①實驗中，重