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第12讲 功和机械能
功、功率
1．(2017·鄂州)下列生活实例中，力对物体做功的有()
A．甲和乙 B．甲和丙 C．乙和丙 D．丙和丁
2．(2017·怀化)小张用40 N的推力将重力为100 N的物体沿水平方向匀速推动了10 m，则小张对物体所做的功是()
A．400 J B．600 J C．1 000 J D．1 400 J
3．(2017·兰州)某同学在10 s内做了5个“引体向上”，他的质量为60 kg，每次上升的高度为40 cm.该同学做一次“引体向上”克服重力做的功是________J，10 s内做功的功率为________W．(g取10 N/kg)
4．(2018·重庆A卷改编)如图所示，某公司研发的智能服务机器人，它具有净化室内空气、陪伴老人聊天散步等功能．若它在50 N的牵引力作用下，以0.5 m/s的速度在水平地面匀速直线行驶60 s，求：
(1)它行驶的路程；
(2)此过程中牵引力所做的功；
(3)牵引力做功的功率．
考点2 动能、势能
5．(2017·扬州)扬州城区的高层建筑越来越多，但高空抛物却存在巨大的安全隐患，因为高处的物体具有较大的()
A．弹性势能 B．重力势能 C．体积 D．阻力
6．(2017·邵阳)邵阳市在创建文明卫生城市期间，每天洒水车都清洁街道．匀速行驶的洒水车在洒水的过程中，洒水车的动能________．(填“增大”“不变”或“减小”)
机械能及其转化
7．直升机在空中匀速下降的过程中(忽略燃油的变化)，直升机的动能________，重力势能________，机械能________．
8．(2018·云南)如图所示，光滑斜面PM与水平面MN平滑连接，弹簧左端固定．小物块在斜面上从P点由静止滑向M点的过程中，机械能________；小物块压缩弹簧的过程中，弹簧的弹性势能________．(填“变大”“变小”或“不变”)
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9．(2018·赤峰)如图所示是蹦床运动，当运动员从高处下落过程中________能转化为动能，运动员与蹦床面接触的瞬时________能最大；与蹦床接触后，床面发生弹性形变，运动员的动能转化为蹦床的________势能．
重难点1 功和功率的计算
(2018·兰州)如图所示，一物体放在同一水平面上，第一次在拉力F1的作用下，以速度v1匀速运动了距离s，第二次在拉力F2的作用下，以速度v2匀速运动了同样的距离，已知v2＞v1.比较前后两次拉力做的功及其功率的大小关系，正确的是()
A．W1＝W2 B．W1＜W2 C．P1＝P2 D．P1>P2
【变式训练1】 放学后，体重为500 N的小明同学背着重40 N的书包沿水平路面走了200 m，又登上大约10 m高的四楼才回到家，共用了5分钟．则他在回家的过程中对书包所做的功约为________J，功率约为________W.
【变式训练2】 某汽车发动机输出功率为30 kW，恰能以15 m/s的速度在水平路面匀速行驶4.5 km，其间发动机共做功________J，汽车行驶时受到的阻力为________N．当汽车上坡时，只能保持36 km/h的速度匀速行驶，此时汽车发动机的牵引力为________N.
重难点2 机械能及其转化
(2018·聊城)2018年2月12日13时03分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第二十八、二十九颗北斗导航卫星，如图所示的卫星沿椭圆轨道绕地球运行，离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点，它在大气层外运行，不受空气阻力，则下列说法正确的是()
A．卫星从远地点运行到近地点，重力势能减小，动能增大，机械能守恒
B．卫星从远地点运行到近地点，重力势能增大，动能减小，机械能守恒
C．卫星从近地点运行到远地点，重力势能增大，动能增大，机械能不守恒
D．卫星从近地点运行到远地点，重力势能减小，动能减小，机械能不守恒
【变式训练3】(2018·无锡)如图，弹簧的左端固定，右端连接一个小球，把它们套在光滑的水平杆上，a是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b是弹簧处于原长状态时小球的位置，c是小球到达最右端的位置．则小球从a运动到c的过程中，在________(填“a”“b”或“c”)位置机械能最大；从b到c的过程中，小球的动能转化为弹簧的________．
破解易错题
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小夏推箱子经历了如图所示的过程，最终箱子被推出去后又向前滑行了一段距离．对上述过程中涉及的物理知识，分析正确的是()
A．图甲：因为箱子没动，所以小夏没有对箱子施加力的作用
B．图乙：因为箱子受到的摩擦力大于推力，所以小夏没推动箱子
C．图乙：因为小夏对箱子施加了力，所以小夏对箱子做了功
D．图丙：小夏对箱子做的功小于推力与箱子移动距离的乘积,
实验突破 探究物体的动能跟哪些因素有关
(2018·荆州)为了探究物体动能大小与哪些因素有关，同学们设计了如图甲、乙所示的实验装置来进行实验. 图甲是让不同质量的小球沿同一光滑斜面从B处由静止自由释放，然后分别撞击到放在同一水平面上同一位置处的同一木块，木块在水平面上运动一段距离后静止时的情景；图乙是让质量相同的小球沿同一光滑斜面分别从A、B处由静止自由释放，然后分别撞击到放在同一水平面上同一位置处的同一木块，木块在水平面运动一段距离后静止时的情景．
(1)若要探究动能大小与速度的关系，应选择图________(填“甲”或“乙”)进行实验．
(2)木块在水平面上滑动时，受到水平面的摩擦力________(填“变大”“变小”或“不变”)，克服摩擦力做功的功率________(填“变大”“变小”或“不变”)．
(3)本实验装置的水平面如果绝对光滑，还能得出结论吗？________，原因是________．
(4)通过比较____________来比较小球动能大小．
(5)为比较超载超速带来的危害程度，兴趣小组利用上述器材进行定量研究．得到数据如下表：
小球
质量/g
高度/cm
木块滑动距离/cm
A
10
5
10
B
20
5
18
C
30
5
29
D
10
10
38
E
10
15
86
请根据上表数据分析，货车超载20%与超速20%两者相比，潜在危害较大的是________．
1．(2017·岳阳)如图，小明沿水平地面推箱子，但箱子没有移动，此过程()
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A．小明对箱子没有做功
B．重力对箱子做了功
C．小明对箱子的推力大于地面对箱子的阻力
D．箱子所受的重力与箱子对地面的压力是一对平衡力
2．如图所示，用大小相等的拉力F，分别沿光滑的斜面和粗糙的水平面拉木块，在力的作用下移动的距离sAB＝sCD，比较两种情况下拉力F所做的功及其功率()
A．AB段做功较多
B．CD段做功较多
C．AB段与CD段做的功一样多
D．AB段的功率比CD段的功率大
3．(2018·黄石)今年3月4日，我市阳新地区下了一场冰雹，已知冰雹在下落过程中受到的空气阻力随下落速度的增大而增大，且落地前已做匀速运动．关于冰雹的下落过程，下面说法正确的是()
A．冰雹的重力势能越来越大
B．冰雹的机械能越来越小
C．当冰雹匀速下落时空气阻力对冰雹不做功
D．冰雹受到的空气阻力越来越大，可能大于重力
4． (2018·天津)用细线将小球系好后，固定在天花板上，做成一个摆．如图所示，小球从A点摆动到B点的过程中()
A．速度变小，动能变大
B．速度变小，动能变小
C．速度变大，重力势能变小
D．速度变大，重力势能变大
5．(2018·常州)现代农业利用喷洒无人机喷洒农药，安全又高效，如图所示，喷洒无人机在农田上方沿水平方向匀速飞行，同时均匀喷洒农药．此过程中，喷药无人机的 ()
A．动能减小、重力势能减小
B．动能减小、重力势能不变
C．动能不变、重力势能减小
D．动能不变、重力势能不变
6． (2018·广州)如图所示，甲、乙两个质量不同的小球从相同高度静止释放，甲球下落过程中经过P、Q两点．忽略空气阻力，下列说法正确的是()
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A．着地瞬间，两球的动能相等
B．甲球在P点和Q点的机械能相等
C．释放瞬间，两球的重力势能相等
D．从释放到着地，两球所受重力做的功相等
7．(多选)(2018·河南)如图所示，水平木板上有甲、乙两个木块，甲的质量大于乙的质量．两木块下表面的粗糙程度相同．甲、乙分别在水平拉力F1和F2的作用下，以相同速度匀速直线运动了相同时间，下列说法中正确的是()
A．F1大于F2
B．F1比F2做功多
C．F2比F1的功率大
D．甲的重力做功较多
8．(2018·邵阳)人造地球卫星广泛应用于全球通信、军事侦察、气象观测、资源普查、环境监测、大地测量等方面．如图所示，当卫星从近地点向远地点运动时，它的()
A．重力势能减小
B．速度增大
C．机械能增大
D．动能转化为重力势能
9．(2017·宜昌)小明同学用40 N的水平推力推着重100 N的书箱在水平地面上前进了2 m，松开手后，书箱仍向前滑行了1 m，整个过程中小明做功________J，书箱的重力做功________J.
10．(2018·济宁)如图所示，跳水运动员为获得充足的空间滞留时间，都会在跳水前先用力下压跳板，以便利用跳板的____________让自己上升得更高．不计空气阻力，运动员从离开跳板到入水的过程中，________(填“离开跳板”“最高点”或“入水”)时动能最大．
11．(2018·连云港)如图是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案图，与站台连接的轨道有一定坡度．从节能的角度分析，这样的设计可以让列车无动力滑行进站时将________能转化为________能储存起来，此过程中机械能总量________．
12．
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(2017·安顺)在自由下落过程中，物体运动速度会越来越快，一个物体由A点自由下落，相继经过B、C两点，已知AB＝BC.如图所示，物体在AB段重力做功W1，做功功率P1；在BC段重力做功W2，做功功率P2，则W1________W2，P1________P2.(填“＞”“＜”或“＝”)
13．(2018·临沂)新能源汽车因节能、环保等优点深受广大家庭的喜爱．小明爸爸驾驶电动汽车在平直公路上匀速行驶12 km，用时10 min.已知该车的总质量为1.6×103 kg，行驶中阻力为车重的0.05倍，此过程中该车牵引力做功________J，功率为________kW.(g取10 N/kg)
14．(2018·包头)在“研究物体动能与质量和速度的关系”实验中，将钢球从某一高度由静止释放，钢球摆到竖直位置时，撞击水平木板上的木块，将木块撞出一段距离．
实验
次序
钢球质量
m/g
钢球下摆
高度h/cm
木块滑行
距离s/cm
1
20
30
35
2
40
30
65
3
60
30
(1)本实验使钢球获得动能的操作方法是______________________________________________________________________________．
(2)从上表数据可以看出，实验中控制了________相同，从而探究动能与________的关系．
(3)第1次实验时若不考虑能量损失，钢球对木块最多可做________J的功；第3次实验时，木块被撞后滑出木板无法记录数据，需要重做第3次实验，甲同学建议换用同样较长的木板，乙同学建议换一个较大的木块，丙同学建议降低钢球下摆的高度，你认为应当采用________同学的建议．
(4)由上述实验数据和现象可得出结论：_________________________________________________________________________．
15．(2018·菏泽)小东积极投入到“绿色环保、低碳出行”的新潮流中，他尽量减少驾驶机动车辆外出，坚持骑自行车上下班．小东和自行车的总质量是80 kg.当小东以5 m/s的速度在平直的公路上骑行时，自行车着地面积为0.01 m2，所受阻力是其总重的0.02倍(g取10 N/kg)．求：
(1)正常行驶的自行车对路面的压强；
(2)自行车行驶1 000 m动力所做的功；
(3)自行车行驶的功率．
16．(2018·襄阳)在排球比赛中，小明把排球竖直向上抛出，排球在运动中动能E随时间t变化的图象最接近的是()
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17．(2018·广州)如图所示，OQ是水平地面，物体在水平拉力作用下从O匀速直线运动到Q，OP段拉力F1为300 N，F1做的功为W1，功率为P1，PQ段拉力F2为200 N，F2做的功为W2，功率为P2，则()
A．W1> W2 B．W1< W2
C．P1> P2 D．P1< P2
18．(多选)(2018·衡阳)如图所示，在表面粗糙的斜面上，物块从A点由静止释放下滑到B点的过程中，下列说法正确的是()
A．物块的动能不一定增加
B．物块的重力势能一定减小
C．物块的重力势能减少量等于动能的增加量
D．物块的重力势能减少量大于动能的增加量
19．(2018·云南)如图甲所示，张华用水平推力F推置于水平地面上的木箱，在此过程中，推力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示，木箱运动速度v的大小随时间t变化的情况如图丙所示，则1～3 s木箱做________(填“匀速”或“变速”)运动；3～5 s推力对木箱做的功是________J.
20．(2017·苏州)小华和妈妈去超市购物，她们将质量为17 kg的物品放在小推车中推行，小推车在某段时间内速度v随时间t变化的关系图象如图所示．已知小推车重130 N，所受阻力是总重的0.15倍．(g取10 N/kg)
(1)在0～10 s内，水平推力________(填“大于”“小于”或“等于”)阻力，阻力大小为________N.
(2)10～20 s内水平推力做了多少功？
(3)10～20 s内水平推力的功率多大？
21．(RJ教材8下P64T3变式)(2018·天津)中国选于张湘祥在奥运会上获得男子举重 62 kg 级冠军，挺举成绩是176 kg，下图为他比赛时的照片．他在挺举过程中对杠铃做的功最接近()
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A．600 J B．1 200 J C．1 800 J D．3 400 J
22． (多选)(RJ教材8下P71想想做做变式)(2018·潍坊)如图所示，滚摆由最高点释放，旋转着下降到最低点后又上升，每次上升的最大高度逐渐降低．下列说法正确的是()
A．下降时重力势能转化为动能和内能
B．下降时减少的重力势能等于增加的动能
C．上升时减少的动能等于增加的重力势能
D．上升的最大高度逐渐降低说明机械能不守恒
第12讲 功和机械能
基础得分训练
1．B 2.A 3.240 120 4.(1)由v＝s/t得，它行驶的路程：s＝vt＝0.5 m/s×60 s＝30 m (2)此过程中牵引力做的功：W＝Fs＝50 N×30 m＝1 500 J (3)牵引力做功的功率：P＝W/t＝1 500 J/60 s＝25 W 5.B 6.减小 7.不变 减小 减小 8．不变 变大 9.重力势 动 弹性
导学提分训练
例1 A
【变式训练1】 400 1.3
【变式训练2】 9×106 2 000 3 000
例2 A
【变式训练3】 b 弹性势能
例3 D
实验突破
①动能的大小 ②同一高度 ③质量 ④越大 ⑤越大
例4 (1)乙 (2)不变 变小 (3)不能 光滑水平面上，木块将不会停下来(或木块在光滑水平面上将永远匀速直线运动下去) (4)木块被撞距离 (5)超速20%
课后提分训练
1．A 2.C 3.B 4.C 5.A 6.B 7.AB 8.D 9.80 0
10．弹性势能 入水 11.动 重力势 减少 12.＝ ＜ 13.9.6×106 16
14.(1)将钢球从某一高度由静止释放 (2)速度 质量 (3)0.06 甲 (4)速度一定时，质量越大，动能越大
15.(1)自行车对水平路面的压力为：F压＝G＝mg＝80 kg×10 N/kg＝800 N 自行车对路面的压强为：p＝F压/S＝800 N/0.01 m2＝8×104 Pa (2)因为自行车匀速行驶，所以动力与阻力平衡，则F＝f＝0.02 G＝0.02×800 N＝16 N 自行车行驶1 000 m动力做的功为：W＝Fs＝16 N×1 000 m＝1.6×104 J (3)由P＝W/t＝Fs/t＝Fv得，自行车行驶的功率：P＝Fv＝16 N×5 m/s＝80 W 16.A 17.C 18.BD 19.变速 400
20.(1)大于 45 (2)由v－t图象可知，在10～20 s内小推车做匀速运动，处于平衡状态，则水平推力F＝f＝45 N 由v＝s/t可得，10～20 s内小推车运动的距离：s＝vt＝0.8 m/s×10 s＝8 m 10～20 s内水平推力做的功：W＝Fs＝45 N×8 m＝360 J (3)10～20 s内水平推力的功率：P＝W/t＝360 J/10 s＝36 W
教材变式题
21．D 22.AD
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