專題11功和機械能

專題11功和機械能

知識點一、功

1、功

(1)力學(xué)中的功：如果一個力作用在物體上，物體在這個力的方向移動了一段距離，這個力的作

用就顯示出成效，力學(xué)里就說這個力做了功。

(2)功的兩個因素：一個是作用在物體上的力，另一個是物體在這個力的方向上通過的距禽。兩

因素缺一不可。

(3)不做功的三種情況：①有力無距離；②有距離無力；③有力有距離，但是力垂直距離。

不做功的情況圖示實例分析

某同學(xué)踢足球，足球離開腳后在足球由于慣性移動一段距離，球

有距離無力

地面上滾動的過程中，該同學(xué)對滾動時踢足球的力不再定足球做

(不勞無功)

足球沒有力的作用，不做功功

有力作用在物體上，但物體沒有

有力無距離同學(xué)搬石頭，但沒有搬動，她對

移動，即物體沒有在力的方向上

(勞而無功)石頭沒有做功

移動距離，力對物體沒有做功

物體受到了力的作圖，也移動了

力與移動方向滑板在水平方■向上移動了一段一段距離，但移動的方向與力的

垂直(垂直無距離，但在人的拉力方向.上沒有方向垂直，即物體在力的方向上

功)移動距離，拉力沒有做功沒有移動距離，則這個力對物體

沒有做功

2、功的計算

(1)計算公式：物理學(xué)中，功等于力與力的方向上移動的距離的乘積。即：W=Fso

(2)符號的意義及單位：W表示功，單位是焦耳(J),lJ=lNm：F表示力，單位是牛頓(N)；s表

示距離，單位是米(m)。

(3)計算時應(yīng)注意的事項：

①分清是哪個力對物體做功，即明確公式中的F。

②公式中的飛”是在力F的方向上通過的距離，必須與“F”對應(yīng)。

③F、s的單位分別是N、m,得出的功的單位才是J。

知識點二、功率

1、功率的概念：功率是表示物體做功快慢的物理量。

2、功率

(1)定義：功與做功所用的時間叫做功率，用符號表示。

單位是瓦特(W)常用單位還有kW。lkW=103Wo

(2)公式：P=W/to式中P表示功率，單位是瓦特；W表示功，單位是焦耳：t表示時間，單位是

秒。

知識點三、動能和勢能

1、能量(1)物體能夠?qū)ν庾龉?，表示這個物體具有能量，簡稱能。(2)單位：焦耳(J)

2、動能

(1)定義：物體由于運動而具有的能，叫做功能。

(2)影響動能大小的因素：①物體的質(zhì)量；②物體運動的速度。物體的質(zhì)量越大，運動速度越大,

物體具有的動能就越大。

3、重力勢能

(1)定義：物體由于被舉高而具有的能，叫做重力勢能。

(2)影響重力勢能大小的因素：①物體的質(zhì)量；②物體被舉高的高度。物體的質(zhì)量越大，被舉得

越高，具有的重力勢能就越大。

4、彈性勢能

(1)定義：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：物體發(fā)生彈性形變的程度。物體的彈性形變程度越大，具有的彈

性勢能就越大。

知識點四、機械能及其轉(zhuǎn)化

1、機械能(1)定義：動能和勢能統(tǒng)稱為機械能。機械能是最常見的一種形式的能量。(2j單位：J。

2、動能和勢能的轉(zhuǎn)化

(1)在一定的條件下，動能和勢能可以互相轉(zhuǎn)化。

(2)如果只有動能和勢能香菇轉(zhuǎn)化，盡管動能、勢能的大小會變化，但是機械能的總和不變，或

者說機械能是守恒的。

(3)在分析動能和勢能轉(zhuǎn)化的實例時，首先要明確研究對象是在哪一個過程中，再分析物體質(zhì)量、

運動速度、高度、彈性形變程度的變化情況，從而確定能的變化和轉(zhuǎn)化情況。

3、水能和風(fēng)能的利用

(1)從能量的角度來看，自然界的流水和風(fēng)都是具有大量機械能的天然資源。讓水流沖擊水輪轉(zhuǎn)

動，用來汲水、磨粉；船靠風(fēng)力鼓起帆來推動航行。到19世紀，人類開始利用水能發(fā)電。

(2)修筑攔河壩來提高上游的水位，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。風(fēng)能也可以用來發(fā)電，風(fēng)吹動風(fēng)車可以帶動發(fā)電機發(fā)電。

4.人造地球衛(wèi)星

(1)人造地球衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地運行，所以存在動能和勢能。

(2)衛(wèi)星在大氣層外運行，不受空氣阻力，只有動能和勢能的轉(zhuǎn)化，因此機械能守恒。

(3)當衛(wèi)星從遠地點向近地點運動時，它的勢能減小、動能增大；當衛(wèi)星從近地點向遠地點運動

時，它的勢能增大、動能減小。

考點一.力是否做功的判斷

I.(2023?聊城)雜技是我市對外文化交流的重要名片，也是國家級首批非物質(zhì)文化遺產(chǎn)。如圖是雜

技表演中男演員舉著頭上頂碗的女演員，并在舞臺上保持靜止的情景。關(guān)于此情景下列說法正確

的是()

A.女演員相對于男演員是運動的

B.女演員對頭.上的碗沒有做功

C.男演員所受的重力與舞臺對男演員的支持力是一對相互作用力

D.女演員對男演員的壓力與男演員對女演員的支持力是一對平衡力

【解答】解：A、男演員舉著女演員靜止不動，女演員與男演員之間沒有位置的變化，女演員相

對于男演員是靜止的，故A錯誤；

B、男演員舉著頭上頂碗的女演員，在舞臺上保持靜止，女演員對頭上的碗有力的作用，但碗沒

有在力的方向上通過一定距離，故女演員而頭上的碗沒有做功，故B正確：

C、男演員所受的重力與舞臺對男演員的支持力，作用在司一物體上，不是一對相互作用力，故

C錯誤；

D、女演員對男演員的壓力與男演員對女演員的支持力，作用在兩個物體上，不是一對平衡力,

A.AB段做的功較多

B.CD段做的功較多

C.AB段與CD段做的功一樣多

D.AB段的功率比CD段的功率大

【解答】解：

由題知，沿光滑的斜面和粗糙的水平面拉木箱拉力相等，且木箱移動距離SAR=S「D，

由W=Fs可知，拉力所做的功相同，故C正確，AB錯誤；

由于本題沒有給出兩種情況下的運動時間，故無法比較功率的大小，故D錯誤。

故選：Co

5.（2023?撫遠市三模）如圖所示，光滑斜面AB>AC,沿斜面AB和AC分別將同一重物從它們的

底部勻速拉到頂部，所用時間相同，所需拉力分別為Fi和F2,所做的功分別為Wi和W2,所做

功的功率分別為Pi和P2，則（）

A.F|<F2,PI>P2B.F|>F2,P1VP2

C.W]>W2,Pi=P2D.W|=W2,P|=P2

【解答】解：因為斜面光滑，且同一重物被勻速地從底部拉到頂部，

所以，Wi=W2=Gh,

又因為Wi=FiXAB,W2=F2XAC,且AB>AC,

所以,FI<F2;

因為，p=與，且W1=W2,ti=t2,

所以，Pi=P2?

故選：D。

考點四.功率的計算及公式的應(yīng)用

6.（2023?德州）如圖所示，A、B兩個長方體物塊疊放在水平桌面上，用F=1（）N的水平向左的力

作用在A物塊上，使A、B一起向左做勻速直線運動，經(jīng)過4s,兩個物塊一起移動了4（）cm的距

離。下列說法中（）

①物塊B受到的重力和地面對物塊B的支持力是一對平衡力

②物塊A對B的摩擦力大小是10N,方向水平向左

③地面對B的摩擦力大小是10N,方向水平向左

④物塊A對B的摩擦力的功率為1W

A.只有②④正確B.只有③④正確

C.只有②③正確D.只有①④正確

【解答】解：①地面對B的支持力等于A和B的重力之和，故物塊B受到的重力和地面對B的

支持力大小不等，不是一對平衡力，故①錯誤。

②以B為研究對象，B做勻速直線運動，處于平衡狀態(tài).受到平衡力的作用，而B受到地面對

它的摩擦力作用，方向水平向右，所以物塊A對B的摩擦力方向向左，大小是10N,故②正確。

③A、B一起向左做勻速直線運動，則地面對B的摩擦方方向水平向右，根據(jù)二力平衡可得大小

是10N.故③錯誤。

④物塊A對B的摩擦力做的功：W=fs=Fs=l()NX=4J,

功率為P=t=瞿=1W,故④正確。

故選：Ao

7.(2023?西藏)2021年6月25日，西藏自治區(qū)首條電氣化鐵路拉林鐵路開通運營，歷史性地實現(xiàn)

復(fù)興號動車組對31個省區(qū)市的全覆蓋，翻開了西藏和高原鐵路建設(shè)發(fā)展新篇章。旦增乘坐某次

列車從拉薩去林芝旅游，列車經(jīng)過平直的藏木特大橋時，如圖中所示，他用手表測量了自己通過

大橋的時間，上橋和離橋時的手表示數(shù)如圖乙所示。通過查詢資料得知列車功率約為5X106W,

若列車過橋時速度保持25m/s不變。求：

(1)旦增過橋所用的時間；

(2)大橋的長度;

(3)列車過橋時所受阻力的大小。

【解答】解：(1)由圖乙可知，旦增過橋所用的時間為t=9：35：41-9：35：20=21s；

(2)列車過橋時速度保持25m/s不變，則大橋的長度為：

s=vt=25in/sX2ls=525m；

(3)列車功率約為5X106W,列車過橋時速度保持25m/s不變，

則根據(jù)P=^=^=Fv可知，列車受到的牽引力為：

「P5x10614/“心

F=?=^wr=2X,0N>

因列車過橋時速度不變，巨藏木特大橋平直，即列車過橋時做勻速直線運動，所以列車過橋時所

受阻力與牽引力為一對平衡力，

由二力平衡條件可得，列車過橋時所受阻力為：f=F=2Xl()5N。

答：(1)旦增過橋所用的時間為21s；

(2)大橋的長度為525m；

(3)列車過橋時所受阻力的大小為2X1()5N。

8.(2023?東營)2023年5月，世界智能大會在天津的成功舉辦，將進一步推動我國人工智能技術(shù)

的研發(fā)和應(yīng)用。圖甲為某款智能機器人，質(zhì)量為3()kg,底部輪與地面接觸總面積為150cm2,它

在某次引領(lǐng)接待工作中沿直線行走的速度隨時間變化的圖象如圖乙所示。(g取10N/kg)

(1)求智能機器人靜止在水平地面上時，對地面產(chǎn)生的壓強。

(2)求智能機器人在()?6s內(nèi)行走的距離和()?l()s內(nèi)的平均速度。

(3)在0?6s內(nèi)，智能機器人受到的水平阻力為重力的倍，求此段時間內(nèi)智能機器人牽引力做功

的功率。

【解答】解：(1)機器人的重力：G=mg=30kgX10N/kg=300N,

機器人對地面的壓力：Fffi=G=300N,

=2X1Q4pa；

對地面產(chǎn)生的壓強：P=^=15oxiS-W

(2)由圖乙可知，()?6s勻速運動，速度為，

智能機器人在0?6s內(nèi)行走的距離：si=viti=X6s=,

由圖乙可知，6?l()s勻速運動，速度為，

智能機器人在6-10s內(nèi)行走的距離：S2=v2t2=X4s=4m,

0?10s內(nèi)的平均速度：v=*=72黑4m=；

(3)在0?6s內(nèi)，智能機器人受到的水平阻力：f==X3OON=15N,

機器人勻速運動，牽引力和阻力是平衡力，牽引力：F=f=i5N,

此段時間內(nèi)智能機器人牽引力做功的功率：P=牛=牛=FVI=15NX=18W0

答：(1)智能機器人靜止在水平地面上時，對地面產(chǎn)生的壓強是2Xl()4pa：

(2)智能機器人在0?6s內(nèi)行走的距離是，0?10s內(nèi)的平均速度是；

(3)在0?6s內(nèi)，智能機器人受到的水平阻力為重力的信，此段時間內(nèi)智能機器人牽引力做功的

功率是18Wo

9.(2023?曲阜市■模)有人為曲阜建設(shè)獻策：充分利用廖河與大沂河水上資源，打造水上旅游路線,

讓游客乘坐畫舫游船穿行其間，就可以盡享“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23從廖河公園出發(fā)以的速度勻速行駛到四德廣

場，所用時間約為lOmin,牽引力是5X1（）6N。通過計算回答：

（1）從廖河公園到四德廣場河段大約多長？

（2）游船在河中排開水的體積多大？

（3）這次水上航行中，牽引力對游船做功的功率多大？

【解答】解：（1）由v=］得廖河公園到四德廣場河段的長度為:

s=vt=X10X6Us=15UOm；

（2）游船在河中受到的浮力為：

F浮=G=mg=2000kgX10N/kg=2X104N；

由F部=P4;gV排得游船在河中排開水的體積為:

二F浮二2X104N=3

播―晨i-1.0xl03kg/m^xl0N/kg-2m;

（3）這次水上航行中，牽引力對游船做的功為:

W=Fs=5X106NX1500m=X109J；

這次水上航行中，牽引力對游船做功的功率為:

W_7.5x109/

7

F===X10Wo

T10X60S

答：⑴從廖河公園到四德廣場河段大約為1500m；

（2）游船在河中排開水的體積2m3：

（3）這次水上航行中，牽引力對游船做功的功率為XIO’W。

10.（2023?根河市校級二模）爸爸開滿載質(zhì)量為Xl（）3kg的小轎車帶小明去旅行，如圖所示，汽車行

駛過程中牽引力的功率恒為XI05w0汽車從啟動到勻速運動之前行駛的路程為15（）m,汽車勻速

運動過程中受到的阻力保持不變，運動的速度v與時間t的關(guān)系如圖所示，則：（g=ION/kg）

（1）在10s內(nèi)，牽引力做了多少功？

（2）小轎車勻速運動時，牽引力是多少？

（3）當汽車牽引力做功Xl（）6j時，汽車行駛路程多少米,

【解答】解：（1）在10s內(nèi)，牽引力做的功W=Pt=X105wxi0s=Xl（）6j；

⑵小轎車勻速運動時，v=30m/s,根據(jù)P=4=華=Fv可知牽引力F=:=裳蔡蹴=4（）0（）N；

VLv3

（3）汽車從啟動到勻速運動之前行駛的路程為150m,從圖中可知所用時間t=10s,

汽車勻速運動過程中所做的功W'=W總-W=XIO6J-X106J=6X106J,

汽車勻速行駛的路程s'=牛=儒?=1500m,

汽車行駛路程s=so+s/=1500in+150m=1650m<.

答：（1）在10s內(nèi)，牽引力做了X|（）6j的功；

（2）小轎車勻速運動時，牽引力是4000N；

（3）當汽車牽引力做功Xl（）6j時，汽車行駛路程1650m.

考點五.動能和勢能的轉(zhuǎn)化

II.（2023?泰州）如圖所示，小明沿滑道從頂端勻速下滑的過程中，小明的（）

A.重力勢能減小，機械能減小

B.動能不變，機械能不變

C.重力勢能減小，動能增大

D.重力勢能不變，機械能減小

【解答】解：小明沿滑道從頂端勻速下滑的過程中質(zhì)量不變，高度減小，因此小明的重力勢能減

?。凰俣炔蛔?，因此動能不變。有部分機械能轉(zhuǎn)化為物體的內(nèi)能，因此機械能減小。

故選：Ao

12.（2023?德陽）第31屆世界大學(xué)生夏季運動會將在成都隆重舉行。運動會將設(shè)體操比賽，體操比

賽中的自由體操運動員空中翻滾非常精彩。關(guān)F翻滾過程中體操運動員的動能與重力勢能的變化

正確的是（）

A.體操運動員上升過程中動能增大，重力勢能增大

B.體操運動員下降過程中動能增大，重力勢能增大

C.體操運動員上升過程中動能減小，重力勢能增大

D.體操運動員下降到最低點時重力勢能最大

【解答】解：AC、體操運動員上升過程中，速度減小，高度增加，質(zhì)量不變，動能減小，重力勢

能增大，是動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，故A錯誤，C正確；

BD、體操運動員下降過程中，速度增大，高度減小，質(zhì)量不變，動能增大，重力勢能減小，是重

力勢能轉(zhuǎn)化為動能，體操運動員下降到最低點時重力勢能最小，故BD錯誤。

故選：Co

13.（2023?襄陽）如圖所示是足球從A處落到地面后反復(fù)彈起落下的示意圖，圖中虛線為足球的運

動軌跡。以下說法正確的是（）

A.從A點到E點的過程中機械能守恒

B.從C點到D點的過程中重力勢能在變大

C.從D點到E點的過程中彈性勢能變大

D.足球在整個運動過程中機械能逐漸減小

【解答】解?：AD、小球向右運動過程中，彈起的高度逐漸減小，這是因為小球受到空氣阻力的

作用會損失一部分機械能，同時與地面碰撞時也會損失一部分機械能，即小球的機械能不守恒，

故A錯誤、D正確；

B、從C點到D點的過程中，小球的質(zhì)量不變，高度變小，重力勢能變小，故B錯誤；

C、D點到E點的過程中，小球的彈性形變程度變小，彈性勢能變小，彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能，故

C錯誤。

故選：D。

14.（2023?常州模擬）11月29FI,搭載神舟十五號載人飛船的運載火箭成功發(fā)射。如圖所示，火

筋在加速升空過程中，神舟十五號飛船的（）

A.動能不變，勢能變大B.動能變八，勢能變小

C.動能變大，勢能變大D.動能變小，勢能變大

【解答】解：火箭在加速升空過程中，神舟十五號飛船的質(zhì)量不變，速度增大，動能變大；質(zhì)量

不變，高度增大，重力勢能變大。

故選：Co

15.（2023?天寧區(qū)校級模擬）4月16日，“神舟十三號”載人飛船返回艙接近地面時，反推發(fā)動機

點火，返回艙減速下降，安全降落在著陸預(yù)定區(qū)域。在此過程中，對于返回艙能量變化描述正確

的是（）

A.返回艙動能減小，重力勢能減小，機械能不變

B.返回艙動能不變，重力勢能減小，機械能減小

C.返回艙動能減小，重力勢能增加，機械能不變

D.返回艙動能減小，重力勢能減小，機械能減小

【解答】解：返回艙著陸過程中，返回艙的質(zhì)量不變，速度減小，動能減??；高度降低，重力勢

能減??；機械能為物體動能與勢能的總和，動能減小，重力勢能減小，所以返回艙的機械能是減

小的，故D正確。

故選：D。

16.（2023?高新區(qū)一模）讓一系于橡皮筋一端的小球從某懸掛點O的正下方P點由靜止釋放如圖甲

所示，整個下落過程中，橡皮筋所受彈力F與小球下落高度h的關(guān)系如圖乙所示；小球下落的速

度v與卜.落高度h的關(guān)系如圖丙所示（不考慮空氣阻力）。己知該輕質(zhì)橡皮筋每受到的拉力就伸

長1cm,經(jīng)測量小球從P點下落到a、b、c三點的距離分別為：ha=,hb=,%=。

（1）小球從a點到c點的過程中，小球動能變化情況是（變大/變小/先變大

再變小/不變/先變小再變大）；

（2）當橡皮筋彈性勢能最大時，小球處于狀態(tài)（平衡/非平衡）；

（3）實驗中所用小球的重力為No由a點到b點，動能變化量（大于/小于/等

于）重力勢能變化量。

【解答】解：（1）小球在下落的過程中，橡皮筋逐漸發(fā)生彈簧形變，橡皮筋力由小變大，當重力

大于彈力時小球受合力向下，小球加速下落；

當彈力等于重力時，小球受到合力為0,速度達到最大；

當彈力大于小球重力時，合力向上，小球開始做減速運動。

由此可知小球下落速度的變化情況是：先變大后變小；

（2）當橡皮筋伸長量最大時，小球速度減小為0,小球受力不平衡，所以處于非平衡狀態(tài)；由于

彈力大于重力，合力向上，小球會向上運動；

（3）由圖可知，在hb處時小球的速度是最大的，重力等于彈力：此時橡皮筋的伸長量為屜=?

=，橡皮筋每受到的拉力就伸長1cm,則彈力為F=4^X=1N；所以小球的重力為IN：

此過程中，小球的重力勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能和彈性勢能，所以動能變化量小于重力勢能變化量。

故答案為：（1）先變大再變?。海?）非平衡；（3）1；小于。

考點六.探究影響物體動能大小的因素

17.（2023?淄博）利用如圖所示實驗裝置探究“動能的大小與哪些因素有關(guān)實驗時讓小車A從

斜面上由靜止開始滑下在水平面上將物體B推出一段距離。

（I）實驗運用了控制變量法：讓質(zhì)量不同的小車從斜面的同一高度滑下，探究動能與質(zhì)量的關(guān)

系；讓同一個小車從斜面的高度滑下，探究動能與速度的關(guān)系。實驗中動能的大小無

法測量，我們通過來判斷小車動能的大小。

（2）小車從斜面上滑下，它的轉(zhuǎn)化為動能，碰上物體B后，小車的部分轉(zhuǎn)

移給了物體B,這個能量的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移過程機械能總量。

（3）小車在水平面上推動物體B前進時受到4個力：①重力、②摩擦力、③物體B對小車的

壓力、④水平面對小車的支持力，其中是一對平衡力，方向相同（兩空均填

序號）。拿走物體B,如果小車滑到水平面時，它受的力全部消失，小車將。

（4）下表是一些物體的動能大小，分析表中數(shù)據(jù)，請你提出一個可以探究的物理問

題:O

物體動能/J物體動能〃

步行的人約30百米跑中的運動員約3X103

行走的牛約160剛射出的步槍子彈約5X1(P

中速行駛的小汽車約2X105高速行駛的小汽車約6X1()3

【解答】解：（1）探究動能大小與速度的關(guān)系時，應(yīng)控制小車的質(zhì)量不變，改變小車達到水平面

時的速度，因此實驗中應(yīng)讓同一小車從斜面的不同高度下滑。通過比較小車推動木塊距禽的遠近，

來比較小車具有動能的大??；

（2）小車從斜面上滑下，它的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，碰上物體B后，小車的部分動能轉(zhuǎn)移給了

物體B,這個能量的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移過程機械能總量不變；

（3）根據(jù)平衡力的特點，可知①重力、④水平面對小車的支持力是一對平衡力；②摩擦力的

方向向左，③物體B對小車的壓力的壓力也向左，方向相同；如果小車滑到水平而時，它受的

力全部消失，小車將做勻速直線運動：

（4）由表格數(shù)據(jù)可知，不同物體運動的速度不同，它的動能也不同，因此可以提出：物體的動

能與速度有什么關(guān)系？

故答案為：（1）不同；物體B運動的距離；（2）重力勢能；動能；不變；（3）①④；（2）（5）；

勻速直線運動；（4）物體的動能與速度有什么關(guān)系。

18.（2023?郴州）小明通過下面的實驗,研究“動能的大小與物體運動的速度有關(guān)”的問題。質(zhì)量

相同的小球，從斜面上不同高度處自由滾下，小球到達水平面時的速度是的（選填“相

同”或“不同”）。

實驗1將小球從斜面頂端自由滾下（圖甲），觀察到木塊被撞出了一段距離。

實驗2將小球從斜面中間自由滾下（圖乙），觀察到木塊被撞出的距離比實驗1的距離（選

填“短”、“長”或“相等

由上述實驗現(xiàn)象，我們可以得出結(jié)論：同一物體，，動能越大。

實驗3將小球從一光滑斜槽軌道（OAB）O點自由滾下（圖內(nèi)），依次經(jīng)過A、B兩點到達C點

（忽略空氣阻力），設(shè)A、B兩點的機械能分別為EA和EB，則EAEB（選填

或"V”）。當小球從

B點做斜拋運動到達最高點C時，假設(shè)小球所受的外力全部消失，則小球?qū)

A.沿a軌跡運動

B.沿b軌跡運動

C.沿c軌跡運動

D.保持靜止

【解答】解：由甲、乙兩圖可知，使質(zhì)量相同的小球從斜面上不同高度處自由滾下，小球到達水

平面時的速度是不同的，

小球滾下的高度越高，小球到達水平面的速度越大；

觀察到木塊在實驗2被撞出的距離比實驗1的距離短，從實驗結(jié)果可得物體質(zhì)量相同時，速度越

大，動能越大：

將小球從一光滑斜槽軌道（OAB）0點自由滾下（圖丙），依次經(jīng)過A、B兩點到達C點（忽略

空氣阻力），設(shè)A、B兩點的機械能分別為EA和EB，實驗過程不存在能的損耗，則EA=EB;

當小球從B點做斜拋運動到達最高點C時，假設(shè)小球所受的外力全部消失，則小球?qū)⒆鰟蛩僦本€

運動，故選A。

故答案為：不同；短；速度越大；=;Ao

19.（2023?梁溪區(qū)二模）如圖是探究“物體動能的大小與什么因索有關(guān)”的實驗示意圖。小明同學(xué)

讓同一鋼球分別從斜面由靜止開始滾下，撞擊木塊。

（1）該實驗是通過觀察木塊移動的距離來判斷（選填“鋼球”或“木塊”）動能的大

小；

（2）利用如圖所示的實驗情景，可以得到的結(jié)論

是：;

（3）在探究動能的大小與質(zhì)量關(guān)系時，當換用另一個鋼球?qū)嶒灂r，發(fā)現(xiàn)它將木塊撞出了木板，

要繼續(xù)完成此實驗，下列措施中可行的是：（選填序號）。

①換質(zhì)量更大的木塊：

②降低第二次鋼球的高度；

③換質(zhì)量更大的鋼球：

④換質(zhì)量更小的鋼球：

（4）小明由此實驗還聯(lián)想到探究牛頓第一-定律的實驗，讓同一個小車沿同一斜面的同?個高

度由靜止開始向下運動，到達毛巾、棉布、玻璃三種不同水平面上繼續(xù)向前運動直到停止，在水

平面運動的整個過程中，克服摩擦力做的功（選填“相等”或“不相等”）。小車在玻

璃、毛巾表面克服阻力做功的功率分別是Pl、P2,則RP2o（選填或“=”或"V"）

（5）小明同學(xué)嘗試改用如圖丙所示裝置探究物體動能大小與哪些因素有關(guān)”，經(jīng)過思考設(shè)計了以

下兩個實.驗方案：

實驗方案一：探究動能大小與速度的關(guān)系：用同一鋼球?qū)⑼粡椈蓧嚎s至不同程度后由靜止釋放,

撞擊同一木塊，比較木塊被撞擊的距離；

實驗方案二：探究動能大小與質(zhì)量的關(guān)系：用質(zhì)量不同的鋼球?qū)⑼粡椈蓧嚎s相同程度后由靜止

釋放，撞擊同一木塊，比較木塊被撞擊的距離。

關(guān)于小明的實驗方案，。（填序號）

A.只有實驗方案一可行

B.只有實驗方案二可行

C.兩個實驗方案均可行

D.兩個實驗方案均不可行

【解答】解：（1）實驗中通過觀察木塊被撞擊后滑行的跖離的大小來間接判斷鋼球動能的大小，

該方法是轉(zhuǎn)換法；

（2）根據(jù)圖示可知，小球的質(zhì)量不變，滾下的高度不同，到達水平面時的速度不同，所以探究

的是動能大小與速度的關(guān)系，鋼球的速度越大，撞擊木塊移動的距離越大，動能越大；結(jié)論為：

在質(zhì)量?定時，物體的速度越大，動能越大；

（3）在探究動能的大小與質(zhì)量關(guān)系時，需要控制速度大小不變，改變質(zhì)量，當換用另一個鋼球

實驗時，發(fā)現(xiàn)它將木塊撞出了木板，這說明該球的質(zhì)量太大了；

①換質(zhì)量更大的木塊，改變了摩擦力的大小，故①錯誤；

②實驗中需要控制速度相同，不能降低第二次鋼球的高度，故②錯誤；

③換質(zhì)量更大的鋼球，則更容易使木塊滑出木板，故③錯誤；

④換質(zhì)量更小的鋼球，能減小木塊移動的距離，故④正確；

故選④；

（4）物體克服摩擦力做功的能量來自物體的動能，而動能一開始是相等的，最終物體停下來，

動能為零，因此說明，小球無論在什么樣的水平面上，克服摩擦力做的功是相等的；

小車在玻璃、毛巾表面克服阻力做功的功率分別是Pl、P2,接觸面越光滑，小車的運動距離越遠,

運動時間越長，由干克服摩擦所做的功相同，根據(jù)P=^可知,貝IIPVP2：

V

（5）方案一：質(zhì)量相同的鋼球?qū)⑼粡椈蓧嚎s不同程度后靜止釋放，撞擊同一木塊，將木塊撞

出一段距離進行比較。可以研究鋼球的動能大小與速度的關(guān)系；

方案二：若用質(zhì)量不同的鋼球?qū)⑼粡椈蓧嚎s相同程度后靜止釋放，撞擊同一木塊，撞擊的動能

由彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化而來，而彈簧的彈性勢能的大小與形變程度有關(guān)，故彈簧勢能相同，轉(zhuǎn)化

出的動能相同，因此，木塊最終移動的距離相同，這樣是不能完成實驗的；

故選Ao

故答案為：（1）鋼球；（2）質(zhì)量一定時，物體的速度越大，動能越大；（3）④；（4）相等；V；

（5）A。

考點七.機械能的轉(zhuǎn)化

20.（2023?無錫）在水平地面上鋪一張白紙，將皮球表面涂黑，使其分別從不同高度處自由下落，

在紙上留下黑色圓斑A、B,如圖所示。下列說法中正確的是（）

A.皮球下落過程中動能轉(zhuǎn)化為重力勢能

B.皮球落地發(fā)生形變的過程中動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能

C.形成圓斑B時皮球是從更高處下落的

D.形成圓斑A時皮球接蒯地面后形變程度更小

【解答】解：A、皮球在高處具有較大的重力勢能，球在下落的過程中，高度減小，重力勢能減

小，速度變大，動能變大，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，故A錯誤；

B、當球接觸地面時，球會發(fā)生形變，球的動能轉(zhuǎn)化為球的彈性勢能，故B正確；

CD、球的動能越大，轉(zhuǎn)化成的彈性勢能越大，則小球的形變越大，在地面上形成的圓斑較大，所

以形成圓斑A時皮球接觸地面后形變程度更大，形成圓斑A時皮球是從更高處卜.落的，故CD錯

誤。

故選：Bo

一.選擇題（共15小題）

1.（2023?雁塔區(qū)校級模擬）近年來，中國科技成就讓世人矚目，探月“嫦娥”、入?！膀札垺薄⒅袊?/p>

高鐵、“天舟一號”、國產(chǎn)大飛機C919等一大批對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展有重大影響的標志性成果

不斷涌現(xiàn)。下列說法中正確的是（）

A.高鐵因為速度快所以慣性大

B.國產(chǎn)大飛機減速下降時，其機械能守恒

C.繞月飛行的“嫦娥”探測器，運動狀態(tài)不斷發(fā)生變化

D.“天舟一號”發(fā)射上升的過程中，受平衡力的作用

【解答】解：

A、慣性是物體本身固有的屬性，與物體的質(zhì)量有關(guān)，與速度無關(guān)，故A錯誤；

B、飛機在減速卜.降時質(zhì)量不變，速度減小，動能減小，高度減小，重力勢能減小，機械能減小,

故B錯誤；

C、繞月飛行的“嫦娥”運動方向在不斷的變化，說明其運動狀態(tài)不斷發(fā)生變化，故C正確；

D、“天舟一號”發(fā)射上升的過程中，速度不斷變大，故受非平衡力的作用，故D錯誤。

故選：Co

2.（2023?新民市校級模擬）如圖所示，彈簧的左端固定，將小球套在水平桿上，裝置的各種摩擦均

不計。a點是壓縮彈簧后小球靜止釋放的位置，b點是彈簧原長時小球的位置，c點是小球到達最

右端的位置。小球由a點運動到c點的過程中（水平面光滑），下列說法中錯誤的是（）

A.在a點時，彈簧的彈性勢能最大

B.在b點時，小球的運動速度最大

C.從a點到b點，小球的機械能逐漸增大

D.從b點到c點，小球處于加速滑動過程

【解答】解：

A、a點是壓縮彈簧后形變程度最大處，彈性勢能也最大，故A正確；

B、因為水平桿光滑，所以小球在a點時只受到彈簧向右的彈力，則小球由a向b運動時會做加

速運動，過了b點受向左的彈簧拉力而減速運動，則b點時小球的速度最大，故B正確；

C、小球質(zhì)量?定，從a點到b點時速度越來越快，所以動能逐漸增大：小球的重力勢能不變，

所以機械能變大，故C正確；

D、b點是彈簧原長時小球的位置，彈性勢能為0,小球到達b點后由于慣性繼續(xù)向右運動，所以

彈簧逐漸被拉伸，彈性勢能逐漸變大，小球的動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能，使得小球的動能減小，速度

變小，小球做減速運動，故D錯誤。

故選：D。

3.（2023?老河口市模擬）一個籃球從A點由靜止下落，下落的速度與時間圖象如圖甲所示。籃球

相繼經(jīng)過B、C兩個位置，且AB=BC,如圖乙所示。在籃球從A下落到C過程中，考慮空氣阻

力的影響，下列說法正確的是（）

A.重力在BC段做功比在AB段做功快

B.重力在BC段做功比在AB段做功多

C.籃球在A點的重力勢能小于在B點的重力勢能

D.在運動過程中，籃球的機械能不變

【解答】解：AB.由W=Gh可得，重力在BC段和AB段減小的高度相等，因此做功?樣多；

由于小球做加速運動，通過BC段的時間較小，根據(jù)P=中得，重力在BC段比在AB段的功率大,

V-

做功快；故A1E確，B錯誤；

點的高度大于B點，因此籃球在A點的重力勢能大于在B點的重力勢能，故C錯誤；

D.由于空氣阻力不能忽略，則籃球由A到C的過程中，由于受到空氣摩擦，有一部分機械能轉(zhuǎn)化

為內(nèi)能，機械能減少，故D錯誤；

故選：Ao

4.（2023?新城區(qū)校級模擬）如圖，質(zhì)量不計的彈簧豎直固定在一壓力傳感器上，壓力傳感器是電阻

阻值隨受到壓力的增大而減小的變阻器（壓力不超過最大值），壓力傳感器、電流表、定值電阻

和電源組成一電路。壓力傳感器不受力時電流表示數(shù)是k.t=（）時刻，將一金屬小球從彈簧正上

方某一高度由靜止釋放，小球落到彈簧上壓縮彈簧到最低點，然后又被彈起離開彈簧，上升到一

定高度后再下落，如此反復(fù)。整個過程中，不計能量損失，電流表示數(shù)I隨時間t變化的圖像如

圖乙所示，則（）

A.ti時刻，小球動能最小

B.12時刻，彈簧的彈性勢能最小

C.t2?t3這段時間內(nèi)，彈簧的彈性勢能先增加后減少

D.t2?t3這段時間內(nèi)，小球增加的動能小于彈簧減少的彈性勢能

【解答】解：A、t】時刻時，電流表示數(shù)為lo,表示壓力傳感器不受力，也就是小球沒有落在彈

簧上，小球處于上升或者下落狀態(tài)。此時小球的速度可能增大，也可能減小，因此動能無法判斷。

故A錯誤

B、t2時刻時，電流表示數(shù)最大，表示壓力傳感器的電阻阻值最小，表明壓力傳感器受到的壓力

最大，說明此時小球把彈簧壓縮到最低點，彈簧的彈性形變程度最大，彈性勢能最大。故B錯誤

C、t2?t3這段時間內(nèi)，電流表示數(shù)變小，表示壓力傳感器的電阻阻值增大，表明壓力傳感器受到

的壓力減小，說明此時是彈簧把小球彈起的過程，彈性勢能轉(zhuǎn)化成動能和重力勢能，因此小球增

加的動能小于彈簧減少的彈性勢能。故C錯誤，D正確。

故選：D。

5.（2023?虎林市校級一模）人造地球衛(wèi)星在大氣層外環(huán)繞地球運行（不受空氣阻力），當它從遠地

點向近地點運動時（）

A.動能減小，勢能增大，機械能不變

B.動能增大，勢能減小，機械能不變

C.動能減小，勢能減小，機械能減小

D.動能增大，勢能減小，機械能減小

【解答】解：衛(wèi)星在大氣層外運動，不受空氣阻力作用，只有動能和勢能的轉(zhuǎn)化，因此機械能守

恒；

衛(wèi)星在遠地點時勢能最大，當它從遠地點向近地點運動時，勢能轉(zhuǎn)化為動能，所以勢能減小、動

能增大，速度增大。

故選：Bo

6.（2023?孝義市二模）農(nóng)民在精選谷種時，常用一種叫“風(fēng)車”的農(nóng)具進行分選。在同一風(fēng)力作用

下，谷種和癟谷都從洞口水平飛出，結(jié)果谷種和癟谷落地點不同，自然分開，如圖所示。關(guān)于谷

種下列分析正確的是（）

A.飛出洞口加速下落是因為受到了非平衡力

B.在下落過程中運動狀態(tài)保持不變

C.K出洞口到落地的過程中重力勢能變大

D.在下落過程中如果所受外力全部消失，將靜止在空中

【解答】解：A.從圖中看出，飛出洞口加速卜落做曲線運動，運動狀態(tài)改變，是因為受到了非

平衡力，故A正確：

B.在下落過程中運動方向和速度大小改變，運動狀態(tài)保持改變，故B錯誤；

C.飛出洞口到落地的過程中高度減小，質(zhì)量不變，重力勢能減小，故C錯誤；

D.在下落過程中具有一定的速度，根據(jù)牛頓第一定律，如果所受外力全部消失，將保持原來

的速度做勻速直線運動，故D錯誤。

故選：Ao

7.（2023?株洲二模）在探究“物體的動能的大小與哪些因素有關(guān)”的實驗中，讓質(zhì)量相同的小車從

斜面的不同高度由靜止釋放，撞擊同一木塊，能將木塊撞出一段距離，如圖所示，下列說法錯誤

的是（）

A.小車在光滑斜面上往下滑，重力勢能減小，動能增大

B.小車在斜面上自由釋放時位置越高，到達水平面時初速度越快

C.該實驗的目的是探究小車的動能大小與高度的關(guān)系

D.木塊被撞擊后滑行距離不同，但滑行時所受摩擦力相同

【解答】解：A、小車在光滑斜面上往下滑，質(zhì)量不變，高度降低，重力勢能減小，速度變大，

動能變大，故A正確；

B、小車從斜面上下滑時，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，位置越高，重力勢能越大，到達水平面時轉(zhuǎn)化

為動能越大，初速度越快，故B正確；

C、讓質(zhì)量相同的小車從斜面的不同高度由靜止釋放，小車質(zhì)量相同，下滑的高度不同，到達水

平面時的速度不同，推動木塊移動距離不同，說明小車的動能大小與速度有關(guān)，故C錯誤；

D、木塊被撞擊后滑行距離不同，但是木塊對水平面的壓力和接觸面粗糙程度相同，所以滑行時

所受摩擦力相同，故D正確。

故選：Co

8.（2023?白銀一模）無人機已被應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。如圖所示，是一款我國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的

某品牌無人機，在無人機勻速上升的過程中，對其分析正確的是（）

A.動能不變，重力勢能增大

B.動能減小，重力勢能增大

C.動能增大，重力勢能增大

D.動能增大，重力勢能減小

【解答】解：無人機勻速上升過程中，無人機的質(zhì)量不變，高度增大，重力勢能增大；速度不變,

質(zhì)量不變，其動能不變，故A正確。

故選：Ao

9.（2023?西鄉(xiāng)塘區(qū)二模）現(xiàn)代農(nóng)業(yè)用無人機噴灑農(nóng)藥，安全又高效。如圖所示，噴藥無人機正在農(nóng)

田上方沿水平方向勻速飛行并噴灑農(nóng)藥，下列關(guān)于無人機的說法，正確的是（）

A.動能與重力勢能均不變

B.動能與重力勢能均減小

C.動能不變，重力勢能減小

D.動能減小，重力勢能不變

【解答】解：噴藥無人機在農(nóng)田上方沿水平方向勻速飛行并噴灑農(nóng)藥的過程中，噴藥無人機整體

的質(zhì)量減小，速度不變，動能減?。毁|(zhì)量減小，高度不變，重力勢能減小，故B正確。

故選：Bo

M）.（2023?東河區(qū)校級四模）如圖所示，質(zhì)量一定的木塊放在粗糙程度不同的水平桌面上，AB=BC,

木塊在水平恒力F作用下從靜止開始從A運動到C,AB過程中加速運動，BC過程中勻速運動,

下列說法中正確的是（）

A.木塊在AB段所受的摩擦力等于在BC段所受的摩擦力

B.水平拉力F在AB段做的功大于在BC段做的功

C.木塊在AB段與桌面有摩擦，它的機械能逐漸減小

D.水平拉力F在AB段的功率小于在BC段的功率

【解答】解：A、木塊在AB段做加速運動，木塊受力不平衡，則木塊受到的摩擦力小于水平拉

力的大小，即fABVF；

木塊在BC段做勻速運動，此時木塊受力平衡，則木塊受到的摩擦力大小等于水平拉力的大小，

即fbC=F:

因水平拉力F大小不變，所以木塊在AB段受到的摩擦力小于木塊在BC段的摩擦力，故A錯誤；

B、木塊在AB段和BC段運動的距離相等，拉力F是恒力，則根據(jù)W=Fs可知，水平拉力F在

AB段做的功等于在BC段做的功，故B錯誤；

C、木塊在AB段做加速運動，則木塊的動能增大；木塊的高度不變，質(zhì)量不變，則木塊的勢能

不變；因機械能等于動能與勢能之和，所以木塊在AB段的機械能逐漸增大，故C錯誤；

D、由題知，木塊在AB段做加速運動，在BC段做勻速運動，整個過程中速度的變化是連續(xù)的

（即在BC段木塊是以到達B點時的速度做勻速運動），所以木塊在AB段的平均速度小于BC段

的速度；

拉力F是恒力，則根據(jù)公式P=y==Fv可知，水平拉力在AB段的功率小于在BC段的功率,

故D正確。

故選：D。

11.（2023?高密市三模）現(xiàn)有甲、乙、丙三個質(zhì)量不同的物體（m甲Vm乙Vm丙），在相等的恒力F

作用下，分別在水平方向、沿斜面向上、豎直方向通過了相等的距離s,如圖所示。F在三種情

況下做的功分別為W甲、W乙、W丙，三者大小判斷正確的是（）

A.W甲=亞乙=9/丙B.W甲=W2VW丙

C.W甲〉W乙〉W丙D.W甲＜W乙＜W內(nèi)

【解答】解：先后用同樣大小的力F使物體沿力的方向移動相同的距離s；該力在這三個過程中

所做的功分別為W甲、W乙、W丙，三個功的大小都等于W=Fs；即亞甲=亞乙=\￥丙；故A正

確。

故選：Ao

12.（2023?綿陽模擬）某運動員做蹦極運動，如圖甲所示，從高處O點開始下落，A點是彈性繩的

自由長度，在B點運動員所受彈力恰好等于重力，C點是第一次下落到達的最低點。運動員所受

彈性繩彈力F的大小隨時舊t變化的情況如圖乙所示（蹦極過程視為在豎直方向的運動）。下列判

A.運動員在B點的動能大于在C點動能

B.從B點到C點繩的彈性勢能增大

C.運動員重力大小大于Fo

D.to時刻運動員動能為0

【解答】解：由題知，在B點運動員所受彈力恰好等于重力，C點是第一次下落到達的最低點；

A、運動員從B點到C點過程中，由于彈力大于重力，所以人的運動速度減小，動能減小，因此

運動員在B點的動能大于在C點動能，故A正確；

B、從B點到C點過程中，繩子的長度越來越長，形變程度越來越大，則繩的彈性勢能越來越大，

故B正確；

C、由圖乙可知，最后繩的彈力幾乎不變，說明此時運動員已經(jīng)靜止下來，此時彈力與亟力平衡，

由圖象可知，運動員的重力小于Fo,故C錯誤；

D、由圖乙可知，to時刻彈力最大，則繩子的彈性形變是最大的，所以運動員應(yīng)達到了最低點，

此時速度為零，動能最小為零，故D正確。

故選：Co

13.（2023?越秀區(qū)校級模擬）低空跳傘是一種極限運動。一名跳傘運動員背著傘包從某高層建筑頂

層跳下，且一直沿豎直方向下落，整個運動過程的v-t圖像如圖所示，10s末時打開了降落傘。

下列說法正確的是（）

A.前10s內(nèi)，運動員減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能

B.10?15s,運動員和降落傘受到的空氣阻力大于其總重力

C.15?30s,運動員和降落傘的動能增大

D.10?30s,運動員和降落傘的機械能總量保持不變

【解答】解：

A、前10s內(nèi)，運動員會克服空氣阻力做功，減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和運動員的動能，故A

錯誤；

B、10?15s,運動員和降落傘做減速運動，受到的空氣阻力大于其總重力，故B正確；

C、15?30s,運動員和降落傘的質(zhì)量不變，速度不變，動能不變，故C錯誤；

D.10-30s,運動員和降落傘克服空氣的阻力做功，機械能會減小，故D錯誤。

故選：Bo

14.（2023?保山二模）在''探究滑動摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)”的實驗中，如圖中所示，用同

一彈簧測力計兩次水平拉動同一木塊，使它在同一水平木板上做勻速直線運動，圖乙是它運動的

路程隨時間變化的圖象，貝J下列說法正確的是（）

A.木塊第一次和第二次運動的速度之比為1：2

B.木塊兩次受到的滑動摩擦力大小之比為2：1

C.相同時間內(nèi)拉力兩次對木塊做功之比為4：1

D.木塊兩次所受拉力之比為1：1

【解答】解：

A、從圖乙可知，木塊兩次都做勻速直線運動，第一次10s運動路程為50m,第二次10s運動路

程為25m；因為時間一定，速度與路程成正比，即木塊第一次和第二次速度之比為50m：25m=2：

1,故A錯誤；

B、兩次水平拉動同一木塊，使它在同一水平木板上運動，兩