专题11 功和机械能
1．（2018•增城区一模）如图所示，用大小不同的力（F1＞F2＞F3）将质量为m的物体在不同的接触面上沿力的方向移动相同的距离S，力在三个过程中所做的功分别为W1、W2、W3，则
A．W1＞W2＞W3 B．W1＜W2＜W3 C．W1=W2＜W3 D．W1=W2=W3
【考点】功的大小比较．
【答案】A
2．（2018•丰台区二模）如图所示的四种情景中，人对物体做功的是
A．举着杠铃不动 B．将货物从地面搬到车上
C．踢出去的足球在地面上背着书包在水平滚动一段距离 D．背着书包在水平路面行走
【考点】力是否做功的判断．
【解析】A、运动员举着杠铃不动，有力但无距离，所以该过程中没有做功，故A错误；B、人给汽车一个力，但是汽车没动，即没有沿力的方向通过距离，故做了功，故B正确；C、将货物从地面搬到车上有一个向上的力，且沿向上的方向移动了一段距离，所以没有做功。故C错误；D、背着书包，人给书包一个竖直力，而书包没有在力的方向上通过的距离，所以没有做功。故D错误。故选B。
【答案】B
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3．（2018•秀屿区模拟）有一台拖拉机，它的功率是25kW，一头牛，它的功率是300W，这台拖拉机4h做的功由这头牛来完成，需要的时间是
A．20h B．10h C．333.3h D．4h
【考点】功率计算公式的应用．
【解析】由题知，拖拉机的功率P机=25kW，工作时间t机=4h，由P=可得，拖拉机4h所做的功为：W=P机t机=25kW×4h=100kW•h；而牛的功率P牛=300W=0.3kW，由P=可得，牛做这些功需要的时间：t牛==≈333.3h。故选C。【答案】C
4．（2018•昌平区二模）将重为3N的物体A挂于弹簧测力计下，弹簧测力计与物体A一起竖直向上做匀速直线运动。则下列判断正确的是
A．弹簧测力计的示数大于3N B．物体A的重力势能增加
C．物体A的动能增加 D．弹簧测力计对物体A的拉力不做功
【考点】弹簧测力计的使用与读数；力是否做功的判断；动能和势能的大小变化．菁
【答案】B
5．（2018•天桥区三模）如图所示是利用无人机拍摄体育比赛的情景，在无人机匀速直线上升到运动场上空的过程中，无人机的
A．动能不变，重力势能减小，机械能不变 B．动能增大，重力势能增大，机械能增大
C．动能减小，重力势能减小，机械能减小 D．动能不变，重力势能增大，机械能增大
【考点】动能和势能的大小变化．
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【解析】无人机匀速直线上升到运动场上空的过程中，无人机的质量不变，速度不变，动能不变；高度增加，则重力势能增大。机械能=动能+势能，动能不变，重力势能增大，所以机械能增大。故选D。
【答案】D
6．（2018•西湖区模拟）在如图所示的滚摆实验中，下列说法正确的是
A．滚摆下降时，动能减小，重力势能增加
B．滚摆运动时，有部分机械能转化为其它形式的能
C．滚摆运动至最低点时，动能为零
D．滚摆运动至最高点时，一切外力突然消失，滚摆会继续向上转动
【考点】动能和势能的大小变化；动能和势能的转化与守恒．
【答案】B
7．（2018•连云港二模）2016年4月29 日，连云港跨海大桥已实现全线贯通。跨海大桥全长约4.5km，桥面道路单向宽度17m，若一辆洒水车以15km/h的速度匀速通过该大桥给路面洒水降温，则需要________h；洒水车的机械能________，（选填“增大”、“减小”或“不变”）以洒水车为参照物，桥是________（选填“运动的”或“静止的”），若该洒水车发动机的功率为60kW，则通过大桥发动机所做的功为________J。
【考点】功率计算公式的应用．
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【答案】0.3；减小；运动的；6.48×107。
8．（2018•台安县三模）如图所示，是小明在“五•一”时，在游乐城乘坐过山车的情景，过山车由上到下加速滑下过程，过山车的动能将________（填“变大”“变小”或“不变”），而其速度不断变快的原因是由于过山车受到________的作用，以小明所在的车厢为参照物，则小明是________（填“运动”或“静止”）。
【考点】运动和静止的相对性；动能和势能的大小变化．
【解析】（1）过山车由上到下加速滑下过程，过山车的质量不变，速度增大，所以其动能将变大，而其速度不断变快的原因是由于过山车受到重力的作用，重力对过山车做了功；（2）以小明所在的车厢为参照物，小明的位置没有发生改变，所以小明是静止的。
【答案】变大；重力；静止。
9．（2018•泗洪县校级模拟）小明为了探究动能的大小与哪些因素有关，他设计了如图甲、乙所示的实验。
（1）让质量相同的两个小球沿同一光滑斜面分别从A处和B处开始向下运动，然后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图甲所示。
（2）让不同质量的两个小球沿同一光滑斜面分别从B处开始向下运动，然后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示。
上述甲、乙两组实验中：
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① 小明是根据________判断比较小球动能的大小，
② 要探究动能与物体运动速度的关系应选用________图。
③ 乙图中让两个小球从同一高度滚下的目的是：________，乙组实验可以得出的结论是：________。
④ 若水平面绝对光滑，该实验还能得出结论吗？________，理由是：________。
【考点】探究影响物体动能大小的因素．
【答案】①木块被推开的距离；②甲； ③使小球到达水平面时的速度相同；质量一定的物体速度越大动能越大；④不能；木块将一直运动下去。
10．（2018•河东区一模）小明在体育活动中，观察铅球下落陷入沙坑的深度情况产生了如下猜想。猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关; 猜想二：物体的重力势能与物体的下落高度有关; 猜想三：物体的重力势能与物体的运动路径有关.
为此他设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球分别从距离沙坑表面某高度处静止释放，其中D球从光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计）。
实验数据如下表：
实验序号
铅球代号
铅球质量/g
下落高度/m
陷入沙中的深度/m
①
A
200
0.5
0.1
②
B
400
0.5
0.25
③
C
200
1
0.2
15
④
D
200
1
0.2
（1）本实验中，采用的研究问题的方法是________（写出一种方法即可）。铅球的重力势能大小是通过________来反映的。
（2）为验证猜想二，应比较________（填实验序号），得到的结论是：当物体质量相同时，________。
（3）比较③④，得到的结论是________。
【考点】探究影响物体势能大小的因素．
【答案】（（1）控制变量法；铅球陷入沙中的深度；（2）①③；物体所处的高度越高，重力势能越大；（3）物体的重力势能与物体运动的路径无关。
11．（2018•梁山县模拟）小汽车是我们熟悉的交通工具，它给我们的生活提供了便利，某型号小汽车以72km/h的速度匀速行驶时，牵引力的功率是70kW。
求：（1）小汽车匀速行驶1000m牵引力做的功是多少焦？
（2）小汽车以该速度匀速行驶时牵引力是多大？
【考点】功的计算；功率计算公式的应用．
15
【答案】小汽车匀速行驶1000m牵引力做的功是3500N。
12．（2018•潍坊一模）如图所示，用水平向右的拉力F拉动物体，使其沿直线匀速运动了5m，时间为10s，F做功的功率是100W，求这段时间内：（1）拉力F做的功；（2）物体受到的摩擦力。
【考点】二力平衡条件的应用；功率计算公式的应用．
【解析】（1）由P=可得，拉力F做的功：W=Pt=100W×10s=1000J；
（2）因为物体做匀速直线运动，所以受到的摩擦力：f=F===200N。
【答案】（1）拉力F做的功为1000J；（2）物体受到的摩擦力为200N。
1．（2017•宁夏）下列有关力做功的说法中，正确的是
A．把水桶从一楼提到二楼，提水桶的力对水桶没有做功
B．提着水桶站在水平路面上，提水桶的力对水桶做了功
C．推着自行车沿水平方向前进，推车的力对车做了功
D．投出去的篮球在空中飞行的过程中，手的推力对篮球做了功
【考点】力是否做功的判断．
【答案】
2．（2018•眉山）小李将一排球竖直向上抛出，排球离开手后竖直向上运动到一定高度又落回地面，不计空气阻力，关于排球离开手后的运动过程中，下列说法正确的是
A．排球在上升过程中小李对排球做功 B．排球在下落过程中排球的动能减小
C．排球在上升过程中排球受到一个竖直向上的力 D．排球在下落过程中排球所受的重力做功越来越快
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【考点】功率大小的比较．
【解析】A、排球在上升过程中，小李不再对排球施加力，所以小李对排球不做功，故A错误；B、排球在下落过程中，质量不变，速度逐渐变大，排球的动能变大，故B错误；C、排球在上升过程中，不计空气阻力，排球只受到竖直向下的重力作用，故C错误；D、功率是反映做功快慢的物理量；排球在下落过程中，重力做功的功率P===Gv；由于排球下落时速度越来越快，所以重力做功的功率越来越大，即重力做功越来越快；故D正确。故选D。
【答案】D
3．（2018•常州）现代农业利用喷药无人机喷洒农药，安全又高效，如图所示，喷药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
【考点】动能和势能的大小变化．
【解析】无人机在农田上空的某一高度水平匀速飞行，同时均匀喷洒农药，飞机的速度和高度均不变，但质量变小，所以无人机的动能减小，重力势能减小。故选A。
【答案】A
4．（2018•梧州）2018曼谷汤尤杯羽毛球赛于5月27日收官，中国男队时隔六年再次捧起汤姆斯杯，如图所示，是中国队新人石宇奇在比赛中的情景，在他挥拍把羽毛球击回到对方场地的过程中，下列说法正确的是
A．羽毛球上升过程中机械能变大 B．羽毛球下落过程中机械能变大
C．羽毛球上升过程中重力势能变大 D．羽毛球下落过程中动能变小
【考点】动能和势能的大小变化．
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【答案】C
5．（2018•天门）如图所示，将铁锁从鼻尖处静止释放，结果铁锁摆回时并没有碰到鼻尖，下列关于此过程的说法正确的是
A．铁锁从左边最高处摆到最低处的过程中动能减小
B．铁锁从最低处摆到右边最高处的过程中势能增加
C．铁锁从释放到摆回的过程中内能转化为机械能
D．铁锁从释放到摆回的过程中机械能守恒
【考点】动能和势能的大小变化；动能和势能的转化与守恒．
【解析】A、铁锁从左边最高处摆到最低处的过程中，质量不变，高度减小，所以重力势能减小；速度增大，所以动能增大。故A错误；B、铁锁从最低处摆到右边最高处的过程中，质量不变，高度增加，所以重力势能增加。故B正确；C、铁锁从释放到摆回的过程中，克服与空气的摩擦做功，机械能逐渐转化为内能。故C错误；D、铁锁从释放到摆回的过程中，机械能转化为内能，所以机械能不断减少。故D错误。故选B。
【答案】B
6．（2017•株洲）一高尔夫球以二百公里的时速水平撞击钢板，图为球撞击过程中的三个状态，其中甲是刚要撞击的时刻，乙是球的形变最大的时刻，丙是刚撞击完的时刻，已知撞击时间非常短，若忽略球的机械能损失，则
A．球在甲、丙两个时刻的动能相等 B．球在甲时刻的动能较丙时刻的大
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C．球在甲时刻的动能较丙时刻的小 D．条件不足，无法比较球在甲、丙两个时刻的动能大小
【考点】机械能守恒条件．
【答案】B
7．（2018•凉山州）一个重为20N的物体在水平地面上受水平拉力作用时恰能以50cm/s的速度匀速运动，若物体运动了5m，拉力的功率为3W，则拉力做功________J，重力做功________J。
【考点】功的计算．
【解析】由题可知，物体匀速运动，v=50cm/s=0.5m/s，由P=Fv可得，物体所受的水平拉力：F===6N，物体运动5m时，拉力所做的功：W=Fs=6N×5m=30J；物体水平运动，沿重力方向上并未移动距离，所以重力没有做功，即重力做功为0J。
【答案】30；0。
8．（2016•攀枝花）如图所示，木块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做直线运动，两次拉动木块得到的s﹣t图象分别是图乙中的图线①②，两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，两次拉力的功率分别为P1、P2，则F1________F2，P1________P2（均选填“＜”、“=”、或“＞”）
【考点】功率大小的比较．
【答案】=；＞。
9．（2018•辽阳）在探究“动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小阳用同一实验装置，让从斜面上滚下的小钢球钻入水平面上的硬纸盒，完成以下实验。
15
（1）通过比较甲、乙两次实验中硬纸盒被推的远近，可以得出结论：质量相同时物体的________越大，动能越大。对比甲、乙两次实验还可以得出：质量相同时，物体位置越高，重力势能________。在甲、乙两次实验中，硬纸盒所受滑动摩擦力________（选填“相同”或“不同”）
（2）如果做乙图实验时，硬纸盒被撞后滑出木板掉落，为防止因此造成硬纸盒损坏需改进乙图实验，再与甲图实验对比。在不改变木板长度的情况下，应采用以下________方法（填写正确选项前的字母）。
A．换用质量更小的钢球 B．给水平木板铺上毛巾
C．适当降低钢球的高度 D．换用一个较重的硬纸盒
（3）若要探究影响动能大小的另一因素，具体的操作方法是：选择两个________不同的钢球，从同一斜面相同高度由静止滑下。
（4）小阳在原硬纸盒的上表面粘上砝码，设计了如图丙所示实验，探究影响滑动摩擦力大小的因素，通过比较甲、丙两次实验可得出：滑动摩擦力与________有关。
【考点】探究影响物体动能大小的因素．
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【答案】（1）速度；越大；相同；（2）C；（3）质量；压力大小。
10．（2018•潍坊）某同学在探究弹性势能大小与形变量的关系时，猜测弹性势能可能与形变量x成正比，也可能与形变量的平方x2成正比。用如图装置进行探究，将弹簧套在光滑竖直杆上且底端固定在水平面上，刻度尺与杆平行，进行了如下操作：
①弹簧处于自由状态时，读出其上端距水平面的高度h0；
②将中间有孔的小铁块套在光滑杆上放于弹簧上端，竖直向下按压铁块，读出此时弹簧上端到水平面的高度h1；
③释放小铁块，当铁块上升到最大高度时，读出铁块下端到水平面的高度h2；
④改变弹簧的压缩长度，重复步骤②③，将测出的数据记录在表格中，并计算出弹簧的形变量x、形变量的平方x2和小铁块上升的距离△h
15
实验次数
h0/m
h1/m
h2/m
x/m
X2/m2
△h/m
1
0.50
0.40
0.55
0.10
0.01
0.15
2
0.50
0.30
0.90
0.20
0.04
0.60
3
0.50
0.20
1.55
0.30
0.09
1.35
4
0.50
0.15
2.00
0.35
0.12
1.85
（1）实验中弹簧的形变量x=________（用所测物理量符号表示）；
（2）本实验中，弹簧弹性势能大小是通过________来间接反映的；
A．h1 B．h2C．h2﹣h0 D．h2﹣h1
（3）该同学根据表中数据分别做出图甲△h﹣x和图乙△h﹣x2图象，由此得到的结论是弹簧弹性势能的大小与________成正比
【考点】探究影响物体势能大小的因素．
【答案】（1）h0﹣h1；（2）D；（3）形变量的平方。
11．（2018•山西）每天都会有许多全国各地的人民群众，来到天安门广场观看升国旗仪式。天安门广场上的国旗，每天都会随太阳一起升起，25000次零失误。奇迹。天安门广场上的国旗总重为175N，升旗时（如图），国旗上升高度为30m，所使用时间2分07秒，求解下列问题：
（1）国旗上升的平均速度是多少？（保留一位小数）
（2）将国旗沿竖直方向匀速升高30m，拉力对国旗做的功是多少？
（3）若某持枪战士总重约为700N，估算该战士站立时对水平地面的压强。
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【考点】速度公式及其应用；压强的大小及其计算；功的计算．
【解析】（1）国旗上升的时间：t=2min7s=127s，
国旗上升的平均速度：v==≈0.2m/s；
（2）拉力对国旗做的功：W=Fs=Gh=175N×30m=5250J；（3）战士双脚站立时与地面的接触面积约为：S=500cm2=5×10﹣2m2，战士对地面的压力：F=G=700N，该战士站立时对水平地面的压强：p===1.4×104Pa。
【答案】（1）国旗上升的平均速度是0.2m/s；（2）拉力对国旗做的功为5250J；（3）该战士站立时对水平地面的压强为1.4×104Pa。
12．（2017•丽水）“汽车共享”在丽水市推出以来受到市民的青睐，它属于公共交通的补充，可以满足人们自驾出行的需求。如图是我市一款按租用时间收费的电动共享汽车。五一期间，小科一家租用该款电动共享汽车去旅游，从租车点一路不停行驶105千米到达目的地，若全程的速度为70千米/时。回答下列问题：
（1）推广电动共享汽车的好处有 绿色环保 （答出一点即可）；
（2）租用该电动汽车的价格为0.5元/分钟，小科一家从租车点到目的地的租车费用为 45 元；
（3）该电动汽车发动机的额定功率为30千瓦，若汽车以额定功率在水平路面匀速直线行驶时，所受的阻力恒为1200牛，汽车的速度为多少？
【考点】功率计算公式的应用．
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【答案】（1）绿色环保；（2）45；（3）汽车的速度为25m/s。
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