專題五 機(jī)械能 功和功率（原卷版）

專題五機(jī)械能功和功率[考點(diǎn)導(dǎo)航]機(jī)械能??功和功率??[機(jī)械能]如圖所示，光滑水平桌面上的彈性小球被彈出后，經(jīng)過A點(diǎn)和B點(diǎn)后落到地面，又被多次彈，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)的過程中機(jī)械能不斷減少 B．小球反彈經(jīng)過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E點(diǎn)的機(jī)械能大于經(jīng)過G點(diǎn)的機(jī)械能如圖為桌球運(yùn)動(dòng)員擊打白球后，白球撞擊黑球的運(yùn)動(dòng)軌跡圖，其中乙和丁點(diǎn)為兩球撞擊后的瞬間，最終分別停留在丙點(diǎn)和戊點(diǎn)。假設(shè)黑白兩球完全一樣，桌面粗糙程度相同。下列有關(guān)不同點(diǎn)對應(yīng)小球機(jī)械能大小關(guān)系錯(cuò)誤的是（）A．乙＞丁 B．乙＞丙 C．甲＞乙+丁 D．丙＜戊如圖甲是蹦極運(yùn)動(dòng)過程示意圖，小明從O點(diǎn)開始下落，OA長度是彈性繩的自由長度，在B點(diǎn)時(shí)他所受彈性繩彈力恰好等于自身重力，C點(diǎn)是下落到達(dá)的最低點(diǎn)。蹦極過程中人和彈性繩的能量變化如圖乙（忽略空氣摩擦的影響），下列判斷正確的是（）A．a(chǎn)圖像表示人的重力勢能 B．t1時(shí)刻人在B點(diǎn)位置 C．t2時(shí)刻繩的彈性勢能最大 D．t3時(shí)刻人的動(dòng)能為零蹦床是集藝術(shù)性和競技性于一身的運(yùn)動(dòng)，是2023年杭州亞運(yùn)會(huì)的比賽項(xiàng)目之一，也是深受廣大青少年喜愛的健身運(yùn)動(dòng)。如圖為蹦床運(yùn)動(dòng)的簡化示意圖，O點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)員由靜止開始自由落下的起始位置，A點(diǎn)是蹦床不發(fā)生形變時(shí)的原位置，B點(diǎn)處運(yùn)動(dòng)員受到的重力與蹦床對運(yùn)動(dòng)員的彈力相等處，C點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)員到達(dá)的最低點(diǎn)。（整個(gè)過程忽略空氣阻力）。（1）從O點(diǎn)下落到A點(diǎn)的過程中，運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能（填“增大”“減小”“不變”“先增大后減小”或“先減小后增大”）。（2）從A點(diǎn)下落到C點(diǎn)的過程中，蹦床的彈性勢能（填“增大”“減小”“不變”“先增大后減小”或“先減小后增大”，下同）；運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能。小王系好安全彈性繩玩蹦極，他從最高點(diǎn)下落到最低點(diǎn)過程的v﹣t圖像如圖甲所示（忽略空氣阻力）。（忽略空氣阻力）。已知：在t1時(shí)，彈性繩處于自然伸直狀態(tài)；t3時(shí)，小王到最低點(diǎn)。則下列說法正確的是（）A．0～t3，小王的動(dòng)能不斷增大 B．0～t3，小王的重力勢能不斷減少 C．0～t1，小王的機(jī)械能不斷增大 D．t1～t2，小王的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為繩的彈性勢能，小王的速度逐漸變小[功和功率]如圖1所示，水平路面由兩段長度相等粗糙程度不等的區(qū)域組成。在2N水平拉力F的作用下，物塊（空氣阻力忽略不計(jì)）從區(qū)域①的最左端由靜止開始運(yùn)動(dòng)。圖2為物塊在區(qū)域①和②上運(yùn)動(dòng)的v﹣t圖象，則下列分析正確的是（）?A．拉力F在區(qū)域①做的功大于在區(qū)域②做的功 B．物體在區(qū)域①的慣性比在區(qū)域②的慣性小 C．拉力F在區(qū)域①做功的功率小于在區(qū)域②做功的功率 D．區(qū)域①比區(qū)域②更粗糙長度均為20厘米的相同均質(zhì)木塊A、B平放在水平桌面上，從圖示位置開始推木塊。當(dāng)F為3牛時(shí)，木塊靜止；當(dāng)F為6牛時(shí)，木塊A、B開始沿桌面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，2秒后木塊A掉落；繼續(xù)推木塊B使其仍做勻速直線運(yùn)動(dòng)直到掉落。（1）推力為3牛時(shí)，AB整體受到摩擦力為牛。（2）A掉落后，B受到的摩擦力為N。（3）從開始推動(dòng)到木塊B掉落的過程中，推力共做功焦。如圖1為大型全通透載客潛水器“寰島蛟龍1號(hào)”，填補(bǔ)了國內(nèi)觀光潛水器的空白，具有里程碑的意義。該觀光潛水器最大下潛深度40米，未搭乘乘客時(shí)的質(zhì)量為23.9噸。（1）該潛水器在下潛過程中，受到水的壓強(qiáng)如何變化？。（2）潛水器在載人的過程中一直靜止在海面上，若此時(shí)潛水器上有5人，總質(zhì)量為300千克，計(jì)算該潛水器排開水的體積為多少？（ρ水取1×103千克/米3）（3）若潛水器在水下運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受海水阻力與速度的關(guān)系如圖2所示。當(dāng)它在水下以0.2米/秒的水平速度勻速前進(jìn)了10秒，則在此過程中潛水器的水平推力做了多少功？小金用水平方向的推力把箱子推到D處，如圖甲所示。經(jīng)過A處4秒后在B處遇到小華，小華迅速取下小箱子，1秒后在C處小金調(diào)整了推力，繼續(xù)將大箱子推到D處才撤去推力。AD段推力與時(shí)間的關(guān)系如圖乙，箱子速度與時(shí)間的關(guān)系如圖丙。已知大箱子底面積為0.5平方米，質(zhì)量為20千克，小箱子質(zhì)量為5千克。（g＝10N/kg）（1）AB段大箱子對地面的壓強(qiáng)為。（2）BC段大箱子受到的摩擦力大小為。（3）CD段小金推力所做的功為。如圖所示，用10N的水平拉力F拉滑輪，使足夠長的物體A以0.2m/s的速度在水平地面上勻速運(yùn)動(dòng)，彈簧測力計(jì)的示數(shù)為3N若不計(jì)滑輪重、彈簧測力計(jì)重、繩重和滑輪摩擦，B受到的摩擦力為3N，方向水平向（選填：“左”或“右”）；繩子拉物體A的功率為W．

[猜押題專練]一．選擇題（共4小題）1．2021年8月，全紅嬋在奧運(yùn)會(huì)跳水項(xiàng)目的完美表現(xiàn)引起國人關(guān)注。圖①是她站在跳板上壓縮跳板至最低點(diǎn)，隨后完成②③④動(dòng)作。不考慮空氣阻力，下列選項(xiàng)中能表示全紅嬋從起跳到即將入水的過程中，其機(jī)械能變化的圖像是（）A． B． C． D．2．關(guān)于機(jī)械能守恒，下列說法正確的是（）A．沒有外力做功的情況下，機(jī)械能才會(huì)守恒 B．只有一個(gè)力做功時(shí)，機(jī)械能一定不守恒 C．物體受平衡力作用時(shí)，物體的機(jī)械能一定會(huì)守恒 D．物體受非平衡力作用時(shí)，物體的機(jī)械能可能會(huì)守恒3．如圖所示，甲、乙和丙是三個(gè)完全相同的乒乓球，在離地同一高度處以大小相等的速度v，將三個(gè)球分別豎直向下、豎直向上和水平拋出。若在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中不計(jì)能量損失，則（）A．拋出時(shí)甲球的機(jī)械能大于其他兩個(gè)球 B．拋出后乙球的機(jī)械能先增大后減小 C．第一次落地時(shí)甲球的動(dòng)能最大，丙球的動(dòng)能最小 D．落地后第一次反彈到最高點(diǎn)時(shí)甲、乙兩球的高度相同4．2020年12月，”嫦娥5號(hào)”探測器從月球上采樣并順利返回地球，如圖所示為返回的兩種返回技術(shù)示意圖。下列分析正確的是（）A．采用“跳躍式返回”可使返回器的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能更多 B．用“跳躍式返回”可使返回器與大氣摩擦通過的距離更短 C．采用“直接進(jìn)入返回”可使返回器著陸前的速度更小 D．采用“直接進(jìn)入返回”可使返回器著陸前具有的機(jī)械能更小二．填空題（共5小題）5．將一物塊靜置于斜面上B點(diǎn)，此時(shí)物塊具有的重力勢能為10J。放手后，物塊沿斜面滑下，并在水平面上滑行至A點(diǎn)停下，如圖所示。物塊從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)整個(gè)過程中始終對物塊做功的力是。若將物塊沿A點(diǎn)剛好推回B點(diǎn)，則總共需做J的功。6．如圖為一個(gè)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、比熱為c的金屬塊從A處靜止釋放，經(jīng)過B點(diǎn)，最終停在C處。其中A點(diǎn)距離水平面的高度為h（空氣阻力忽略不計(jì)）。（1）金屬塊從A點(diǎn)滑到B點(diǎn)，重力所做的功為（用字母表示）。金屬塊減小的重力勢能（選填“＞”或“＜”或“＝”）金屬塊增加的動(dòng)能。（2）金屬塊運(yùn)動(dòng)的全過程中，若機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為金屬塊的內(nèi)能，則金屬塊升高的溫度為（用字母表示）。7．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(dòng)木塊壓縮彈簧，當(dāng)其左端至A點(diǎn)時(shí)，彈簧具有的彈性勢能為25J；松手后，木塊在彈簧的作用下往復(fù)運(yùn)動(dòng)若干次后靜止，此時(shí)彈簧具有的彈性勢能為1J。則木塊最終靜止的位置一定不可能位于（B/C/D）點(diǎn)，整個(gè)過程中木塊克服阻力做的功是J，整個(gè)過程中木塊速度最大時(shí)其左端可能位于（B/C/D）點(diǎn)。8．某跳傘運(yùn)動(dòng)員從飛機(jī)上跳下，沿豎直方向降落，一段時(shí)間后打開降落傘，最后安全著地。跳傘過程中下降的速度與時(shí)間的關(guān)系如圖所示。已知正常情況下空氣阻力大小隨迎風(fēng)面積和速度的增大而增大。（1）OA段跳傘運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能（填“增加”“減小”或“不變”）；（2）當(dāng)t＝s時(shí)，運(yùn)動(dòng)員打開降落傘。9．物體G和彈簧相連固定于墻壁上，當(dāng)物體處于位置B處彈簧沒有形變，用力將其拉至C處，松手后物體從C點(diǎn)出發(fā)在CA之間往返運(yùn)動(dòng)并最終停留在某處，停留時(shí)彈簧彈性勢能為0。則（1）由C到B時(shí)，彈簧的彈性勢能。（填“不變”、“增大”或“減少”）（2）物體在CA之間運(yùn)動(dòng)過程中，物體動(dòng)能最大的點(diǎn)位于。（選填“B點(diǎn)”、“AB之間”或“BC之間”）（3）物體最終停留在。（選填“B點(diǎn)”、“AB之間”、“BC之間”）三．計(jì)算題（共1小題）10．今年的北京冬奧會(huì)，運(yùn)行著超過1000輛氫能源汽車，配備30多個(gè)加氫站，是全球最大的一次燃料電池汽車示范。氫能被視為未來的理想清潔能源，在進(jìn)行氫能源汽車測試時(shí)獲得一些數(shù)據(jù)：新型氫能源汽車總質(zhì)量為5t，每個(gè)輪胎與地面接觸面積為0.1m2，車勻速行駛時(shí)所受阻力是車總重的0.06倍，公交車在牽引力作用下在平直公路上勻速行駛，3min內(nèi)行駛了1800m（取g＝10N/kg，忽略司機(jī)的質(zhì)量）。計(jì)算：（1）新型公交車靜止時(shí)對水平地面的壓強(qiáng)是多少？（2）這輛公交車在平直公路上勻速行駛的速度是多少千米/時(shí)？（3）3min內(nèi)牽引力所做功及功率各是多少？四．解答題（共5小題）11．北京冬奧會(huì)開幕式的最大亮點(diǎn)無疑是那個(gè)破冰而出的“冰立方”。如圖甲，冰立方質(zhì)量達(dá)400.4噸，高14.25米，它底部是由鏈條、鋼絲繩，導(dǎo)軌組成的多級升降結(jié)構(gòu)，能把“冰立方”從深度10米的地倉里快速托到地面，之后升降結(jié)構(gòu)會(huì)迅速回落到地倉。冰立方對地的壓強(qiáng)為2.6×104帕。冰立方上升時(shí)的s一t圖像如圖乙所示，其上升的最大速度為0.28米/秒。（1）圖乙的OA過程中，升降結(jié)構(gòu)對冰立方的支持力F冰立方的重力G（填“大于、小于或等于”）（2）冰立方的底面積為m2。（3）在圖乙的AB過程中，底下的升降結(jié)構(gòu)對冰立方做功的功率是多少？12．裝有水的容器在大小為10N的拉力F作用下運(yùn)動(dòng)，圖1為容器三段運(yùn)動(dòng)的示意圖，F(xiàn)的方向始終沿著容器運(yùn)動(dòng)方向，OP段、MN段為水平地面。在MN段容器中的水少于OP段，容器在OP段、MN段的速度一時(shí)間圖象和QR段的路程一時(shí)間圖象如圖2所示。（1）求F在OP段做的功；（2）求F在QR段的功率；（3）容器在OP段和MN段受到摩擦力分別為f1，f2，則f1f2（選填“＞”“＝”“＜”）。13．2021年4月，長征五號(hào)B遙二運(yùn)載火箭在海南文昌航天發(fā)射場發(fā)射升空。某興趣小組制作了一模型火箭，重為70牛（不包含燃料），發(fā)射后獲取模型火箭的飛行速度與時(shí)間的關(guān)系（如圖）。（1）模型火箭燃料耗盡后仍能向上飛行一段距離，這是因?yàn)槟Ｐ突鸺哂?。?）圖中14～24秒，模型火箭掉落過程中空氣阻力F與重力G的大小關(guān)系是。（3）計(jì)算模型火箭從最高點(diǎn)B下落到地面，重力做功的功率（計(jì)算結(jié)果保留1位小數(shù)）。14．小科站在水平岸上用一豎直向下的力將水中的一個(gè)球形物體勻速拉出水面（如圖甲）。其中A為水壓強(qiáng)感應(yīng)裝置（體積忽略不計(jì)），B、C為拉力測量裝置，D為壓強(qiáng)監(jiān)測裝置。已知從第3s開始，球形物體剛開始露出水面，第7s全部露出水面。在整個(gè)過程中，B裝置測得拉力F大小隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示（部分?jǐn)?shù)據(jù)），D裝置測得壓強(qiáng)p大小隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖丙所示（部分?jǐn)?shù)據(jù)）。不計(jì)繩重，滑輪與軸、繩之間的摩擦，以及球在運(yùn)動(dòng)過程中受到水的阻力。（Ⅰ）0～7s內(nèi)裝置A的示數(shù)（填“變大”、“變小”或“不變”）。（2）根據(jù)題意，在圖乙中畫出2～7s內(nèi)拉力F隨時(shí)間t變化的大致圖像。（3）小科的重力大小為多少？（4）2～7s內(nèi)球形物體機(jī)械能變化量為多少？（π