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中考物理专题复习分类集训（真题版） 分类集训：10 功和机械能（含答案）
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这是一份中考物理专题复习分类集训（真题版） 分类集训：10 功和机械能（含答案），共16页。
物理集训10 《功和机械能》
命题点1 判断物体是否做功
1. (2021钦州6题3分)如图所示的四种情景中，人对物体做功的是( )
2. (2021杭州11题3分)在台球比赛中，选手推动球杆撞击白球，白球发生运动后碰撞其他球．以下说法正确的是( )
第2题图
A. 在水平桌面滚动的球受到了重力，重力对它做了功
B. 手推动球杆前进时，手对球杆做了功
C. 桌面对球的支持力做了功
D. 白球撞击黑球后没有静止，是因为人的手还在对白球做功
3. (2021北京12题2分)水平地面上的购物车在水平推力的作用下，沿推力的方向运动一段距离，则下列判断中正确的是( )
A. 重力对购物车做了功 B. 支持力对购物车做了功
C. 推力对购物车做了功 D. 没有力对购物车做功
命题点2 功、功率的大小比较
4. (2021赤峰7题2分)如图所示，大人与小孩爬相同的楼梯所用时间相同，下列说法正确的是( )
第4题图
A. 大人与小孩做功相同，两人功率相同
B. 大人与小孩做功相同，小孩功率大
C. 大人比小孩做功多，大人功率大
D. 大人比小孩做功多，小孩功率大
5. (2021广州10题3分)如图所示，水平地面O点两侧粗糙程度不同，物体一直受到沿水平方向3 N的力F，物体经过M点开始计时，每经过相同时间，用虚线框记录物体的位置．物体在MO段做匀速直线运动．F在MN、OP段做功分别为WMN、WOP，功率分别为PMN、POP，则( )
A. WMNWOP C. PMN>POP D. PMN
第5题图
命题点3 (重点)
类型一 体育运动类
6. (2021朝阳39题2分)一攀岩爱好者体重为540 N，背着质量为6 kg的背包用20 min登上8 m的峭壁，在此过程中，攀岩者对背包做功________J，他对自己的背包在上升过程中做功的平均功率是________W(g取10 N/kg)．
7. [2021新疆建设兵团16(3)题3分]在实心球测试时，小华捡起重为20 N的实心球，并缓慢举至2 m高处，这一过程小华对球做功________J；将球用力投出后，由于________，实心球向前飞行了10 m；球出手后，小华对球做功________J.
类型二 交通工具类
8. (2021十堰33题3分)一辆汽车以20 m/s的速度在水平路面上沿直线匀速行驶5分钟，汽车的质量为1 500 kg，行驶时所受阻力为车重的0.2倍，则牵引力为________N，此时汽车的功率为________kW，重力做的功为______J(取g＝10 N/kg)．
9. (2021黔东南22题5分)凯里市环卫部门为了保持城市的清洁，环卫洒水车常在主干道进行洒水保洁．已知洒水车自重5吨，满载时装水10吨，共有6个轮胎，在某水平直线路段匀速行驶，其受到的摩擦力是其总重力的0.1倍，当汽车满载且未洒水时，g到10 N/kg，求：
(1)洒水车与水共重多少牛顿？
(2)洒水车在3分钟内行驶1 440米，洒水车牵引力做功的功率．
10. (2021泉州32题6分)如图所示，万众期待的泉州公共自行车——“小黄人”于5月20日终于和市民见面啦！小健同学骑着“小黄人”在一段平直的公路上匀速行驶了300 m，用时1 min，若自行车的质量为20 kg，受到的阻力为20 N，与地面的总接触面面积为3×10－3 m2，小健的质量为55 kg，求：
(1)自行车行驶的速度；
(2)骑行时地面受到的压强(g＝10 N/kg)；
(3)小健骑行时的功率．
第10题图
类型三 模型类
11. (2021南京11题2分)用水平拉力先后两次拉着重为20 N的同一物体，沿同一水平面做直线运动．第一次拉力为10 N，物体恰好做匀速直线运动，拉力对物体做了20 J的功；第二次将拉力增大为20 N，拉力对物体做了48 J的功，分析两次做功过程，以下判断正确的是( )
A. 第一次物体受到的摩擦力是10 N，物体运动了1 m
B. 第一次物体受到的摩擦力是20 N，物体运动了2 m
C. 第二次物体受到的摩擦力是10 N，物体运动了2.4 m
D. 第二次物体受到的摩擦力是20 N，物体运动了4.8 m
第12题图
12. (2021泰安26题2分)如图所示，物体A在水平拉力F的作用下，沿水平面以0.4 m/s的速度运动了2 s，弹簧测力计的示数为5 N．则拉力F做功为________J.
命题点4 机械能及其转化
13. (2021泰安14题2分)下列事例中，由弹性势能转化为动能的是( )
A. 风吹动树叶 B. 秋千从高处向低处摆动
C. 汽车沿盘山公路匀速前进 D. 拉弯的弓把箭射出
14. (2021广元7题2分)我国在太空航天领域处于世界领先水平，如图所示，是我国近期发射的一颗北斗导航卫星，它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．在大气层外运行，不受空气阻力．关于此人造卫星的运行下列说法正确的是( )
A. 卫星从远地点运行到近地点，势能减小，动能增大，速度增大
B. 卫星从远地点运行到近地点，势能减小，动能减小，速度减小
C. 卫星从近地点运行到远地点，势能增大，动能增大，速度增大
D. 卫星从近地点运行到远地点，势能增大，动能增大，速度减小
第14题图 第15题图
15. (2021咸宁15题2分)如图所示，小球由静止开始沿着粗糙的路面从a点向d点自由运动，其中b和d两点在同一水平高度．则下列说法中错误的是( )
A. 小球从a到c加速下滑，重力势能转化为动能
B. 小球从c到d减速上坡，动能转化为重力势能
C. 小球在b和d时重力势能和动能都相等
D. 小球从a到d的过程中部分机械能转化为内能
命题点5 探究物体的动能跟哪些因素有关
16. (2021广东21题6分)如图所示是“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置．实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平方向向右运动直至停止．
第16题图
[来源:Z&xx&k.Com]
(1)实验中是通过观察____________________来判断钢球的动能大小．
(2)让同一钢球从斜面的不同高度由静止开始滚下，目的是探究钢球的动能大小与________的关系．
(3)换用质量不同的钢球从斜面的相同高度由静止开始滚下，目的是探究钢球的动能大小与________的关系．
(4)木块最终会停下来的主要原因是______________，在此过程中木块通过____________方式把动能转化为内能．
(5)如果木块在运动过程中所受的摩擦阻力为0，木块将______________．
命题点6 探究物体的重力势能跟哪些因素有关
17. (2015衡阳25题6分)某同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到：物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关．于是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，其中A、C、D三球的质量为m，B球质量为2 m，让A、B两球从距沙表面高H处静止下落，C球从距沙表面高2H静止下落，D球从距沙表面高2H的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下(球在光滑管道中运动的能量损失不计)．实验测得A、B两球陷入沙深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙深度均为h3，且h1＜h2＜h3.
第17题图
(1)本实验中，铅球的重力势能大小是通过________来反映的．
(2)比较A、B两球，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当下落高度一定时，____________________．
(3)比较________两球，发现C球陷入沙中深度更大，由此可得出结论：当物体质量相同时，下落高度越高，物体的重力势能越大．
(4)比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径________(选填“有关”或“无关”)．
(5)小球在下落过程陷入沙面前，将重力势能转化为________能，陷入沙中后到小球静止过程中，将机械能转化为____________能．
考冲刺集训
(时间：40分钟 满分：68分)
一、选择题(本大题共11小题，每小题2分，共22分)
1. (2021无锡4题)一位同学用20 s从一楼走到三楼，他上楼时的功率可能是( )
A. 1.5 W B. 15 W C. 150 W D. 1 500 W
2. 如图所示，空中加油机正在给匀速水平飞行的战斗机加油，加油后战斗机仍以原来的高度和速度做匀速飞行，则战斗机的( )
第2题图
A. 动能不变，势能不变，机械能不变
B. 动能不变，势能减少，机械能减少
C. 动能增加，势能不变，机械能增加
D. 动能增加，势能增加，机械能增加
3. (2021大连11题)一个小石块从空中的某一高度，由静止开始竖直下落．若不计空气阻力，从小石块开始下落，到刚落到地面的过程中，小石块的重力势能Ep随着时间t的变化图像可能是( )
4. (2021泰州25题)根据如图所示的几个情景，下列说法正确的是( )
第4题图
[来源:学科网ZXXK]
A. 女孩搬起了一个箱子，女孩对箱子做了功
B. 司机费了很大的力也未能推动汽车，但司机对汽车做了功
C. 吊车吊着货物水平移动一段距离，吊车对货物做了功
D. 足球被踢出后在草地上滚动的过程中，运动员对足球做了功
5. (2021烟台7题)如图是跳水运动员跳板跳水时的情景，跳板跳水运动有起跳、腾空、落水几个阶段，若不计空气阻力，从腾空到落水的过程中( )
A. 动能增加，机械能增加
B. 重力势能减小，机械能减少
C. 动能先减小后增大，机械能不变
D. 重力势能先减少后增大，机械能不变
第5题图
第6题图
6. (2021安徽14题)掷实心球是某市的中考体育加试项目之一．掷出去的实心球从a处出手后，在空中运动的轨迹如图所示，球最终停在水平地面e点处(不计空气阻力)．则实心球( )
A. 在a处重力势能最小 B. 在b处动能为零
C. 在a、b、c三处机械能相等 D. 在d处动能为零
7. (2021温州9题)将一支内有弹簧的圆珠笔向下按压(如图)，放手后笔会向上弹起一定高度．下列关于该过程中能量变化的叙述，其中正确的是( )
A. 向下按笔的过程中，弹簧的弹性势能减小
B. 向下按笔的过程中，笔的重力势能增大
C. 笔向上弹起的过程中，笔的重力势能增大
D. 笔向上弹起的过程中，弹簧的弹性势能增大
第7题图
第8题图
8. (2021锦州16题)如图所示，是小球在地面弹跳的情景．小球在A点的机械能为120 J，当小球由A点运动到B点时，机械能变为100 J，则小球由B点运动到C点时，其机械能可能为( )
A. 120 J B. 100 J C. 90 J D. 80 J
9. (2021山西18题)如图所示，滑滑梯是我们儿时喜欢的游戏，下列对小梦滑滑梯过程分析正确的是( )
A. 下滑过程中，小梦相对地面是静止的
B. 下滑过程中，小梦的动能转化为重力势能[来源:学科网ZXXK]
C. 小梦躺着比坐着下滑受力面积大，减小了摩擦力
D. 下滑过程中，所有的力突然全部消失，小梦将做匀速直线运动
第9题图
第10题图
10. (2021荆州22题)如图所示，叠放在一起的物体A和B，在大小为F＝10 N的恒力作用下，10 s内沿水平方向匀速直线运动1 m，下列结论中正确的是( )
A. 甲、乙两图中物体B所受摩擦力大小均为10 N
B. 甲、乙两图中物体A受到地面对它的摩擦力大小均为10 N
C. 甲图中，力F做功1 J
D. 乙图中，力F做功的功率为10 W
11. (2021德州12题)如图甲所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平拉力F的作用，其F－t和v－t图像分别如图乙、丙所示．下列说法正确的是( )[来源:Zxxk.Com]
第11题图
A. 当t＝1 s时，物体处于静止状态，摩擦力是0
B. 当t＝3 s时，物体受到摩擦力是7 N
C. 4～6 s内，拉力F做的功是20 J
D. 2～4 s内物体的机械能保持不变
二、填空题(每空1分，共14分)
12. (2021宿迁14题)在高速铁路上，一列车以324 km/h的速度在平直轨道上匀速行驶50 km，若列车的牵引力为105 N，通过这段路程牵引力所做的功为________J，功率为________W.
13. (2021永州 20题)随着我国经济的高速发展，城市建筑物越建越高，“高空坠物伤人”事件时有发生．原因是物体所处的高度越高，物体所具有的重力势能越________(选填“大”或“小”)．当高处的物体坠落时，因重力势能转化为________能，从而带来安全隐患．
14. (2021广州16题)图甲中玩具猩猩手中的香蕉以相同大小的速度转动．如图乙所示，香蕉(看成点)从最高位置1转到最低位置2的过程中，其动能________、重力势能________、机械能________(均选填“增大”、“不变”或“减小”)．
第14题图
第15题图
15. (2021杭州25题)如图所示，一个静止小球从A点沿粗糙程度相同的轨道下滑，经B点到达C点，从A点到达C点的过程中，小球的动能________；小球的重力势能________；小球的机械能________(选填序号)．①保持不变；②一直减小；③先增大后减小；④一直增大；⑤先减小后增大
16. (2021重庆B卷9题)2021年4月24日定为首个中国航天日，是为了纪念我国首枚人造卫星东方红一号发射成功，卫星加速升空的过程中重力势能________，动能________(均选填“变大”“变小”或“不变”)．
17. (2021天津18题)在水平地面上，工人师傅用100 N的力沿水平方向推着重为300 N的箱子匀速前进，5 s内移动了6 m．在这个过程中，地面对箱子的摩擦力为______N，推力做功的功率为________W.
三、实验题(每题6分，共12分)
18. (2021乐山47题)物体由于________而具有的能，叫作动能．在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验中，小明提出如下猜想：
A．物体的动能可能与物体的质量有关；
B．物体的动能可能与物体的速度有关．
第18题图
设计以下探究实验：让质量为m的小球从高为h的斜槽上滚下，在水平面上运动．运动的小球碰上水平面上静止的木块后，能将木块撞出一段距离s.实验过程如图甲、乙、丙所示，图中m1
(2)通过比较甲、乙两次实验，可初步验证______(填猜想序号)是正确的．
(3)通过比较__________两次实验，可初步验证猜想A是正确的．
(4)实验表明：质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越__________；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越__________．
19. (2021潍坊23题)为了探究“弹簧的弹性势能跟哪些因素有关”，小明同学设计了如图所示的装置，并进行了如下实验．
①将弹簧放在水平面上，一端固定．
②在弹性限度内，用物块(物块与弹簧不连结)将弹簧压缩，测量并记录弹簧的形变量ΔL.
第19题图
③由静止释放物块，测量并记录物块在水平面上滑行的距离s.
④多次改变弹簧的形变量，重复步骤②③.
⑤分析实验数据得出结论．
请回答以下问题：
(1)本实验中，探究了弹簧弹性势能大小跟______________的关系．
(2)本实验中，弹簧弹性势能大小是通过______________来间接反映的．
(3)本实验中，从物块离开到弹簧静止，物块将________能转化为________能．
四、计算题(20、21题7分，22题6分，共20分)
20. (2021长沙38题)某海上蹦极挑战者的质量为50 kg，下落的高度为45 m，所用时间为5 s，g取10 N/kg，求：
(1)挑战者下落的平均速度；
(2)重力对挑战者所做的功；
(3)重力做功的功率．
21. (2021广东19题)小明骑车在某段平直的水平路面上由静止开始运动，共用时12 s．小明重450 N，自行车重250 N，轮子与地面的总接触面积是2×10－3 m2.图甲是速度v随时间t变化的关系图像，小明在t＝7 s时刚好到达这段路程的中点．图乙是动力F随时间t变化的关系图像．
(1)请问小明骑自行车在水平地面行驶时，对地面的压强为多大？
(2)在7～12 s内，自行车所受的摩擦阻力是多少？自行车克服摩擦阻力做了多少功？此时功率是多少？
(3)自行车在0～7 s内的平均速度是多少(保留小数点后两位)?
第21题图
22. (2021牡丹江31题)小明跑1 000 m用时4分30秒．为了提高成绩，体育老师建议他通过快速爬楼梯训练来加强耐力和腿部力量．小明的质量为50 kg，双脚与地面的接触面积是400 cm2.
(1)训练前，小明1 000 m跑的平均速度是多少？(计算结果保留1位小数)
(2)爬楼梯前，小明双脚站在水平地面上，对地面的压强是多少？(g＝10 N/kg)
(3)某次训练时，小明在30 s内从一楼爬到四楼(每层楼高3 m)，在这个过程中他至少做了多少功？功率是多少？
分类集训9 功和机械能
命题点分类集训
命题点1 判断物体是否做功
题规律】
①主要在选择题和填空题中考查，分值1～3分．②多结合教材图片或生活事例进行考查．
【归纳整理】不做功的三种情况：
不做功
劳而无功
不劳无功
垂直无功
原因
有力，但是在力的方向上通过的距离为0
有距离，但是和距离同一方向上没有力的作用
有力，也有距离，但是力和距离方向相互垂直
实例
举重运动员把杠铃举起后在高处停留5秒的过程中没有做功
冰壶在光滑水平冰面上由于惯性向前运动，在水平方向上没有力做功
学生背着书包在水平路面上匀速前进，学生对书包没有做功
1. C 【解析】人提滑板的力方向是竖直向上，而滑板水平运动，并没有在力的方向上通过距离，故人对滑板没有做功，A错误；搬而未起，物体没有运动距离，故不做功，B错误；人推小车的力是向前的，小车也向前通过了距离，物体在力的方向上通过了距离，故人对小车做功，C正确；举着杠铃不动，杠铃没有通过距离，所以人对它不做功，D错误．故选C.
2. B 【解析】桌球受到的重力竖直向下，而球是沿水平桌面移动的，故重力不做功， A选项错误；手推动球杆时，球杆沿推力的方向向前运动，B选项正确；桌面对桌球的支持力竖直向上，而桌球是沿水平桌面运动的，支持力不做功，C选项错误；白球撞击黑球后没有静止，是因为白球具有惯性，而不是人的手还在对白球做功，D选项错误．故选B.
3. C 【解析】重力的方向竖直向下，在竖直方向上没有移动距离，重力没有做功，A错误；支持力的方向竖直向上，在竖直方向上没有移动距离，支持力没有做功，B错误；购物车在推力的方向移动了上一段距离，推力做功，C正确，D错误．故选C.
命题点2 功、功率的大小比较
4. C 【解析】 在大人与小孩爬楼梯过程中，高度相同，所用时间相同；但大人比小孩的质量大，大人就比小孩克服重力做的功多，由P＝可知大人做功功率大．故选C.
5. D 【解析】由题意知F不变，sMN＝sOP＝3 m，由W＝Fs知，WMN＝WOP，A、B选项错误；tMN＝2tOP，WMN＝WOP，由P＝可知，POP＝2PMN，D选项正确．故选D.
命题点3 功、功率的相关计算
【命题规律】
①多在选择题、填空题和计算题中考查，分值1～6分；
②考查背景常见的有三类：分别是体育运动类、交通工具类和模型类；其中体育运类多是给出一个背景，直接利用功和功率的计算公式进行计算；交通工具类常结合力与运动、压强等知识进行考查；模型类常以水平或竖直拉动物体这类问题为背景考查．
【知识归纳】运用公式W＝Fs的注意事项：
同体性
F和s必须对应于同一物体
同时性
F和s是同时发生
同向性
F和s方向是一致的
统一性
F的单位是N、s的单位是m、W的单位才是J
不变性
F在物体移动距离过程中，大小和方向不变
注：做功的多少只由W＝Fs决定，与物体的质量、速度、运动方向、接触面的粗糙程度等无关．
公式
物理量意义
解题注意事项
P＝
W表示在这段时间内做的功；
t表示做功所用的时间
①P、W、t必须对应于同一段时间和同一物体；②时间的单位用s，功的单位用J，功率的单位才能是W[来源:Z*xx*k.Com]
P＝Fv
F表示拉力，v表示物体在拉力方向上的速度，不一定是物体的运动速度
①拉力F必须是恒力，且物体运动的速度应不变；
②计算时，v的单位必须是m/s，这样算出的功率单位才是W；
③速度v跟拉力F必须对应，即v必须是受到拉力的物体在拉力的方向上移动的速度
6. 480 4 【解析】背包重为G＝mg＝6 kg×10 N/kg＝60 N，所做功W＝Gh＝60 N×8 m＝480 J；人和背包总重为G总＝G人＋G＝540 N＋60 N＝600 N，W总＝G总h＝600 N×8 m＝4 800 J，则P＝＝＝4 W.
7．40 惯性 0 【解析】小华对实心球做的功为W＝Gh＝20 N×2 m＝40 J；由于惯性，实心球出手后向前飞行了10 m；这时虽然距离增加，但是小华对实心球没有力的作用，所以小华对球做的功为0 J.
8. 3 000 60 0 【解析】因为汽车沿水平面匀速直线行驶，所以f＝F＝0.2 G＝0.2 mg＝0.2×1 500 kg×10 N/kg＝3 000 N; P＝＝＝Fv＝3 000 N×20 m/s＝6×104 W＝60 kW；汽车在水平路面上行驶，重力不做功．
9. 解：(1)汽车满载时装水10 t＝104 kg，汽车自重5 t＝5×103 kg，则洒水车与水的总质量为m总＝m水＋m车＝104 kg＋5×103 kg＝1.5×104 kg；
则总重为G＝m总g＝1.5×104 kg×10 N/kg＝1.5×105 N；
(2)已知洒水车受到的摩擦力是其总重力的0.1倍，则摩擦力为f＝0.1G＝0.1×1.5×105 N＝1.5×104 N，
匀速行驶时洒水车处于平衡状态，此时洒水车的牵引力：F＝f＝1.5×104 N，
则3 min内洒水车做的功为W＝Fs＝1.5×104 N×1 440 m＝2.16×107 J，
洒水车运行时间t＝3 min＝180 s，
则洒水车牵引力做功的功率为P＝＝＝1.2×105 W.
10. 解：(1)自行车行驶的速度为：v＝＝＝5 m/s；
(2)自行车对地面的压力为：F＝G总＝(m车＋m人)g＝(20 kg＋55 kg)×10 N/kg＝750 N，
自行车对地面的压强为：p＝＝＝2.5×105 Pa；
(3)骑行时的功率：P＝＝＝＝fv＝20 N×5 m/s＝100 W.
11. C 【解析】第一次物体在10 N的拉力下做匀速直线运动，说明物体受到的摩擦力等于拉力，即为10 N，根据W＝Fs可知，s1＝＝＝2 m，所以A、B错误；第二次拉力增大为20 N，但是还是同一个水平面，压力和接触面的粗糙程度不变，所以摩擦力还等于10 N，做功为48 J，根据W＝Fs可知，s2＝＝＝2.4 m，所以C正确，D错误．故选C.
12. 8 【解析】物体A运动的距离为s物＝vt＝0.4 m/s×2 s＝0.8 m，拉力F拉着绳子移动的距离为s绳＝0.8 m×2＝1.6 m，弹簧测力计的示数为5 N，即F＝5 N，则拉力F做的功为W＝Fs绳＝5 N×1.6 m＝8 J.
命题点4 机械能及其转化
【命题趋势】
①动能和势能及其相互转化基本是在选择题和填空题中考查；②主要涉及的考点有：动能和势能的影响因素、机械能及其转化等；③命题时多结合实际生活或热点信息来单独考查，偶尔会与其他知识综合考查．
13. D 【解析】风吹动树叶，是将风能转化为树叶的动能；秋千从高处向低处摆动的过程中，秋千的高度逐渐减小，重力势能逐渐减小，其速度逐渐增大，动能逐渐增大，是将重力势能转化为动能；汽车在盘山公路匀速前进，是将燃料燃烧产生的内能转化为机械能；拉弯的弓把箭射出的过程中，弓的形变变小，“箭”的速度增加，弓的弹性势能转化为“箭”的动能．故选D.
14. A 【解析】卫星从远地点运行到近地点时，高度减小，重力势能减小，重力势能转化为动能，动能增大，速度增大，A选项正确，B选项错误；卫星从近地点运行到远地点时，高度增加，重力势能增大，动能转化为重力势能，动能减小，速度减小，C、D选项错误．故选A.
15. C 【解析】由于地面是粗糙的，小球要克服摩擦力做功，所以机械能不守恒，虽然b、d两点的高度相等，重力势能相等，但动能减小了，因而小球在b、d处的机械能不相等，故C错误，符合题意．故选C.
命题点5 探究物体的动能跟哪些因素有关
【命题趋势】本实验主要考查的知识点有：a.控制变量法的应用(让不同质量的小球从相同高度下滑，探究质量对动能的影响；让同一小球从不同高度下滑，探究速度对动能大小大小的影响)，b.操作过程中的注意事项(让小球从静止状态自由下滑)，c.转化法的应用(从木块移动的距离判断动能的大小)，d.实验结论的总结．
16. (1)木块移动的距离远近 (2)速度 (3)质量 (4)受到阻力(或摩擦力)的作用 做功 (5)一直做匀速直线运动
【解析】(1)实验中应用到转换法的思想，将小球的动能大小转化为木块在水平方向移动的距离远近，通过比较木块移动的距离远近，来比较小球的动能大小；(2)同一个小球确保质量相同，小球从斜面不同位置自由滚下，到达水平面的速度不同，这是为了探究动能大小与小球速度的关系；(3)选用不同质量的小球，确保小球在同一高度自由滚下，到达水平面时速度的大小相同，是为了探究动能大小与质量的关系；(4)由于木块在水平面受到了阻力作用，所以木块最终会停下来，在此过程中木块通过做功的方式将动能转化为内能；(5)如果木块在运动过程中所受到的摩擦力为0，那么木块将保持被小球撞击时获得的速度一直做匀速直线运动．
命题点6 探究物体的重力势能跟哪些因素有关
17．(1)铅球陷入沙坑的深度 (2)质量越大的物体重力势能越大
(3)A C (4)无关 (5)动 内 【解析】(1)被举高的物体具有重力势能，当铅球落入沙坑时陷入的深度不同，由陷入的深度可反映出铅球的重力势能的大小，这种方法叫转换法；(2)比较A、B两球可知它们所处的高度相同而质量不同，质量大的B球陷入沙坑的深度更大，说明了高度相同时，质量越大的物体重力势能越大；(3)比较A、C两球可知，它们的质量相同而高度不同，高度较高的C球在沙坑中陷入的深度越大，可以得出在质量相同时，高度越高的物体重力势能越大；(4)比较C、D两球可知它们的质量、所处的高度均相同，只有下落的路径不同，而它们陷入沙坑中的深度相同，说明了物体的重力势能与物体的运动路径无关；(5)下落过程陷入沙面前，高度逐渐减小，速度增大，重力势能转化为动能，陷入沙中后，与沙子摩擦，最终静止，将机械能转化为内能．
中考冲刺集训
1. C 【解析】一个学生的质量为50 kg，每一层楼的高度为3 m，从一楼走到三楼，上升的高度为6 m，则克服重力做的功W＝Gh＝mgh＝50 kg×10 N/kg×6 m＝3 000 J，则他上楼时的功率P＝＝＝150 W．故选C.
2. D 【解析】“加油后战斗机仍以原来的高度和速度做匀速飞行”，尽管它的速度和高度不变，但由于战斗机油量增加，质量增大，故动能、重力势能、机械能均会增加．故选D.
3. C 【解析】小石块在下落的过程中高度逐渐减小，重力势能逐渐减小，由于小石块在下落过程中速度逐渐增大，在相同时间内通过的路程逐渐增大，故重力势能减小得越来越快．C选项中的图像正确反映了重力势能随时间变化的关系．
4. A 【解析】本题考查了做功的必要条件．功等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积．女孩搬起箱子时，需要对箱子施加一个向上的力，箱子被搬起，箱子向上移动了距离，因此，女孩对箱子做了功，A选项说法正确；司机对汽车施加了力，但汽车没有移动距离，因此，司机没有对汽车做功，B选项说法错误；吊车吊着货物水平移动，吊车对货物施加的力的方向竖直向上，而货物在竖直方向上没有移动距离，因此，吊车没有对货物做功，C选项说法错误；足球被踢出去后，由于惯性，足球在草地上滚动的过程中，运动员不再对足球有力的作用，故运动员对足球不做功，D选项说法错误．故选A.
5. C 【解析】运动员上升腾空过程中质量不变，速度减小，动能减小；质量不变，高度增大，重力势能增大；达到最高点动能为零．在下降落水的过程中，质量不变，速度增大，高度减小，动能增大，重力势能减小．在整个过程中，若不计空气阻力，机械能是守恒的，机械能不变，故C正确；故选C.
6. C 【解析】由于不计空气阻力，出手后的实心球在落地前机械能都是守恒的，所以在 a、b、c三处机械能相等，C正确；由于a点不是在最低处，所以重力势能不是最小的，A错误；实心球到达最高点b时，由于在水平方向上还是运动的，所以动能不为零，B错误；实心球到地面d处后还能运动到e点，说明在d点处时，实心球的动能不为零，D错误．故选C.
7. C 【解析】向下按笔的过程中，笔内的弹簧发生弹性形变，弹簧的弹性势能增大，同时由于笔的高度在减小，故笔的重力势能减小，故A、B选项错误；笔向上弹起的过程中，笔的高度在增加，故重力势能增大，故C选项正确；在笔向上弹起的过程中，将弹簧的弹性势能转化为笔的重力势能和动能，因此笔的弹性势能减小，故D选项错误．故选C.
8. C 【解析】由于空气阻力及球和地面碰撞使得球的机械能减小，转化为内能．所以球在同一高度，弹跳次数越多，具有的动能越少，球速度越小．而速度越小，球受到的空气阻力越小，且球上升最大高度越小，根据W＝fs可知，球克服摩擦阻力做功越小．所以从A到B机械能减少120 J－100 J＝20 J，则从B到C机械能减少会小于20 J，则C点机械能应大于100 J－20 J＝80 J，小于100 J，所以C正确．故选C.
9. D 【解析】下滑过程中，小梦相对于地面的位置发生了改变，所以小梦相对于地面是运动的，A错误；下滑过程中，人的质量不变，速度变大，动能变大，同时高度减小，故重力势能减小，所以是将重力势能转化为动能的过程，B错误；小梦躺着比坐着时与滑梯的接触面积大，所以在压力一定时，小梦躺着比坐着受到摩擦力更大，即增大了摩擦力，C错误；小梦在下滑过程中，若全部力消失，根据牛顿第一定律可知，运动的小梦将永远做匀速直线运动，D正确．故选D.
10. B 【解析】甲图中B随A在水平面上一起做匀速直线运动，B和A 相对静止，所以B不受摩擦力，A选项错误；甲图中，A受到的拉力和地面对它的摩擦力是平衡力为10 N，乙图中A受到的B对它的摩擦力和地面对A的摩擦力是一对平衡力，地面对A的摩擦力为10 N，B选项正确；甲图中力F做功W＝Fs＝10 N×1 m＝10 J，C选项错误；乙图中拉力F的功率P＝＝＝1 W，D选项错误．故选B.
11. C 【解析】根据题图乙可知，当t＝1 s时，物体所受的拉力为3 N，根据题图丙可知，当t＝1 s时，物体的运动速度为零，也就是说物体仍处于静止状态，说明它受到的拉力与摩擦力是平衡的，大小相等，均为3 N，故A项错误；根据题图乙可知，当t＝3 s时，物体所受的拉力为7 N，根据题图丙可知，当t＝3 s时，物体正在做加速运动，这说明它所受的拉力大于摩擦力，所以摩擦力小于7 N，故B项错误；4～6 s内，物体所受的拉力为5 N，且物体做匀速直线运动，速度为2 m/s，行驶的路程为s＝vt＝2 m/s×2 s＝4 m，故拉力做的功为W＝Fs＝5 N×4 m＝20 J，故C项正确；2～4 s内，物体做加速直线运动，动能增大，故机械能也增大，D项错误．故选C.
12. 5×109 9×106 【解析】本题考查功和功率的计算．列车匀速行驶，牵引力做的功为：W＝Fs＝105 N×50×103 m＝5×109 J ；速度v＝324 km/h＝90 m/s，牵引力做功的功率为：P＝Fv＝105 N×90 m/s＝9×106 W.
13. 大 动 【解析】高空时物体的质量不变，而高度较高，重力势能较大；当高处的物体坠落时，其高度越来越小、重力势能越来越小，而速度越来越大、动能越来越大，所以把重力势能转化为动能．
14. 不变 减小 减小 【解析】香蕉以相同大小速度转动，所以香蕉的动能大小不变，香蕉从最高位置“1”转到最低位置“2”时，高度变小，所以重力势能减小，机械能等于重力势能与动能之和，动能不变，重力势能变小，因此机械能减小．
15. ③ ⑤ ② 【解析】小球从A点到B点，将重力势能转化为动能，故速度逐渐变大，在从B点到C点过程中，将动能转化为重力势能，故速度逐渐变小，所以小球从A点到C点的过程中，动能是先增大后减小，重力势能是先减小后增大；因为轨道粗糙，在小球运动过程中，要克服摩擦做功，消耗一部分机械能，故机械能一直减小．
16. 变大 变大 【解析】卫星加速升空时质量不变，高度增大，速度增大，所以重力势能和动能均增大．
17. 100 120 【解析】箱子在水平地面上匀速前进，受到的推力和摩擦力为一对平衡力，则箱子与地面间的摩擦力f＝F＝100 N；推力做的功W＝Fs＝100 N×6 m＝600 J，推力做功的功率P＝＝＝120 W.
18. 运动 (1)木块移动的距离远近 转换 (2)B (3)甲、丙 (4)大 大 【解析】物体由于运动而具有的能叫作动能；(1)实验中通过木块被小球撞击后移动的距离s的长短来反映小球动能的大小，这种方法叫作转换法；(2)甲、乙两次实验，小球质量相同，从斜面上滚下的高度不同，到达斜面底端时具有的初始速度不同，木块被撞击后移动的距离也不同，说明物体的动能与物体的速度有关，即可验证猜想B是正确的；(3)要验证猜想A是否正确，就要控制小球的速度不变，即让小球从斜面上滚下的高度相同，改变小球的质量，可以通过比较甲、丙两次实验验证；(4)影响物体动能大小的因素是物体的质量和速度，质量相同时，速度越快，物体的动能越大；速度相同时，质量越大，物体的动能越大．
19. (1)弹簧形变量 (2)物块滑行的距离 (3)动(或机械) 内(或热) 【解析】(1)根据实验步骤④可知，本实验是探究弹簧弹性势能的大小跟弹簧形变量的关系；(2)本实验中，利用转换法将弹簧弹性势能的大小转换为弹簧对物块做功，使物块滑行的距离改变；(3)本实验中，从物块离开到弹簧静止，物块的动能(机械能)转化为与地面摩擦时产生的内能(或热能)．
20. 解：(1)挑战者下落的平均速度是：v＝＝＝9 m/s
(2)挑战者的重力是：G＝mg＝50 kg×10 N/kg＝500 N
重力对挑战者所做功为：W＝Gh＝500 N×45 m＝22 500 J
(3)重力做功的功率是：P＝＝＝4 500 W
【一题多解】P＝Fv＝500 N×9 m/s＝4 500 J
21. 解：(1)小明骑自行车在地面行驶时，则对水平地面的压力：
F＝G＝G人＋G车＝450 N＋250 N＝700 N，
对水平地面的压强：
p＝＝＝3.5×105 Pa.
(2)由题图甲可知：自行车在7～12 s内做匀速直线运动，且速度为6 m/s，
根据二力平衡条件，f＝F＝30 N，
自行车运动的距离：s＝vt＝6 m/s×(12 s－7 s)＝30 m，
自行车克服的摩擦阻力做功：W＝fs＝30 N×30 m＝900 J；
此时功率：P＝＝＝180 W；
(3)因为t＝7 s时，刚好到达这段路程的中点，所以自行车在0～7 s内的平均速度是v＝＝≈4.29 m/s
22. 解：(1)训练前，小明1 000 m跑的平均速度v＝＝≈3.7 m/s
(2)小明的重力G＝mg＝50 kg×10 N/kg＝500 N
双脚站立在水平地面上，对地面的压强p＝＝＝＝1.25×104 Pa
(3)小明从一楼爬到四楼，至少做的功
W＝Gh＝500 N×(4－1)×3 m＝4 500 J，
功率P＝＝＝150 W.
物理集训10 《功和机械能》
命题点1 判断物体是否做功
1. (2021钦州6题3分)如图所示的四种情景中，人对物体做功的是( )
2. (2021杭州11题3分)在台球比赛中，选手推动球杆撞击白球，白球发生运动后碰撞其他球．以下说法正确的是( )
第2题图
A. 在水平桌面滚动的球受到了重力，重力对它做了功
B. 手推动球杆前进时，手对球杆做了功
C. 桌面对球的支持力做了功
D. 白球撞击黑球后没有静止，是因为人的手还在对白球做功
3. (2021北京12题2分)水平地面上的购物车在水平推力的作用下，沿推力的方向运动一段距离，则下列判断中正确的是( )
A. 重力对购物车做了功 B. 支持力对购物车做了功
C. 推力对购物车做了功 D. 没有力对购物车做功
命题点2 功、功率的大小比较
4. (2021赤峰7题2分)如图所示，大人与小孩爬相同的楼梯所用时间相同，下列说法正确的是( )
第4题图
A. 大人与小孩做功相同，两人功率相同
B. 大人与小孩做功相同，小孩功率大
C. 大人比小孩做功多，大人功率大
D. 大人比小孩做功多，小孩功率大
5. (2021广州10题3分)如图所示，水平地面O点两侧粗糙程度不同，物体一直受到沿水平方向3 N的力F，物体经过M点开始计时，每经过相同时间，用虚线框记录物体的位置．物体在MO段做匀速直线运动．F在MN、OP段做功分别为WMN、WOP，功率分别为PMN、POP，则( )
A. WMN
第5题图
命题点3 (重点)
类型一 体育运动类
6. (2021朝阳39题2分)一攀岩爱好者体重为540 N，背着质量为6 kg的背包用20 min登上8 m的峭壁，在此过程中，攀岩者对背包做功________J，他对自己的背包在上升过程中做功的平均功率是________W(g取10 N/kg)．
7. [2021新疆建设兵团16(3)题3分]在实心球测试时，小华捡起重为20 N的实心球，并缓慢举至2 m高处，这一过程小华对球做功________J；将球用力投出后，由于________，实心球向前飞行了10 m；球出手后，小华对球做功________J.
类型二 交通工具类
8. (2021十堰33题3分)一辆汽车以20 m/s的速度在水平路面上沿直线匀速行驶5分钟，汽车的质量为1 500 kg，行驶时所受阻力为车重的0.2倍，则牵引力为________N，此时汽车的功率为________kW，重力做的功为______J(取g＝10 N/kg)．
9. (2021黔东南22题5分)凯里市环卫部门为了保持城市的清洁，环卫洒水车常在主干道进行洒水保洁．已知洒水车自重5吨，满载时装水10吨，共有6个轮胎，在某水平直线路段匀速行驶，其受到的摩擦力是其总重力的0.1倍，当汽车满载且未洒水时，g到10 N/kg，求：
(1)洒水车与水共重多少牛顿？
(2)洒水车在3分钟内行驶1 440米，洒水车牵引力做功的功率．
10. (2021泉州32题6分)如图所示，万众期待的泉州公共自行车——“小黄人”于5月20日终于和市民见面啦！小健同学骑着“小黄人”在一段平直的公路上匀速行驶了300 m，用时1 min，若自行车的质量为20 kg，受到的阻力为20 N，与地面的总接触面面积为3×10－3 m2，小健的质量为55 kg，求：
(1)自行车行驶的速度；
(2)骑行时地面受到的压强(g＝10 N/kg)；
(3)小健骑行时的功率．
第10题图
类型三 模型类
11. (2021南京11题2分)用水平拉力先后两次拉着重为20 N的同一物体，沿同一水平面做直线运动．第一次拉力为10 N，物体恰好做匀速直线运动，拉力对物体做了20 J的功；第二次将拉力增大为20 N，拉力对物体做了48 J的功，分析两次做功过程，以下判断正确的是( )
A. 第一次物体受到的摩擦力是10 N，物体运动了1 m
B. 第一次物体受到的摩擦力是20 N，物体运动了2 m
C. 第二次物体受到的摩擦力是10 N，物体运动了2.4 m
D. 第二次物体受到的摩擦力是20 N，物体运动了4.8 m
第12题图
12. (2021泰安26题2分)如图所示，物体A在水平拉力F的作用下，沿水平面以0.4 m/s的速度运动了2 s，弹簧测力计的示数为5 N．则拉力F做功为________J.
命题点4 机械能及其转化
13. (2021泰安14题2分)下列事例中，由弹性势能转化为动能的是( )
A. 风吹动树叶 B. 秋千从高处向低处摆动
C. 汽车沿盘山公路匀速前进 D. 拉弯的弓把箭射出
14. (2021广元7题2分)我国在太空航天领域处于世界领先水平，如图所示，是我国近期发射的一颗北斗导航卫星，它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．在大气层外运行，不受空气阻力．关于此人造卫星的运行下列说法正确的是( )
A. 卫星从远地点运行到近地点，势能减小，动能增大，速度增大
B. 卫星从远地点运行到近地点，势能减小，动能减小，速度减小
C. 卫星从近地点运行到远地点，势能增大，动能增大，速度增大
D. 卫星从近地点运行到远地点，势能增大，动能增大，速度减小
第14题图 第15题图
15. (2021咸宁15题2分)如图所示，小球由静止开始沿着粗糙的路面从a点向d点自由运动，其中b和d两点在同一水平高度．则下列说法中错误的是( )
A. 小球从a到c加速下滑，重力势能转化为动能
B. 小球从c到d减速上坡，动能转化为重力势能
C. 小球在b和d时重力势能和动能都相等
D. 小球从a到d的过程中部分机械能转化为内能
命题点5 探究物体的动能跟哪些因素有关
16. (2021广东21题6分)如图所示是“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置．实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平方向向右运动直至停止．
第16题图
[来源:Z&xx&k.Com]
(1)实验中是通过观察____________________来判断钢球的动能大小．
(2)让同一钢球从斜面的不同高度由静止开始滚下，目的是探究钢球的动能大小与________的关系．
(3)换用质量不同的钢球从斜面的相同高度由静止开始滚下，目的是探究钢球的动能大小与________的关系．
(4)木块最终会停下来的主要原因是______________，在此过程中木块通过____________方式把动能转化为内能．
(5)如果木块在运动过程中所受的摩擦阻力为0，木块将______________．
命题点6 探究物体的重力势能跟哪些因素有关
17. (2015衡阳25题6分)某同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到：物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关．于是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，其中A、C、D三球的质量为m，B球质量为2 m，让A、B两球从距沙表面高H处静止下落，C球从距沙表面高2H静止下落，D球从距沙表面高2H的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下(球在光滑管道中运动的能量损失不计)．实验测得A、B两球陷入沙深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙深度均为h3，且h1＜h2＜h3.
第17题图
(1)本实验中，铅球的重力势能大小是通过________来反映的．
(2)比较A、B两球，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当下落高度一定时，____________________．
(3)比较________两球，发现C球陷入沙中深度更大，由此可得出结论：当物体质量相同时，下落高度越高，物体的重力势能越大．
(4)比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径________(选填“有关”或“无关”)．
(5)小球在下落过程陷入沙面前，将重力势能转化为________能，陷入沙中后到小球静止过程中，将机械能转化为____________能．
考冲刺集训
(时间：40分钟 满分：68分)
一、选择题(本大题共11小题，每小题2分，共22分)
1. (2021无锡4题)一位同学用20 s从一楼走到三楼，他上楼时的功率可能是( )
A. 1.5 W B. 15 W C. 150 W D. 1 500 W
2. 如图所示，空中加油机正在给匀速水平飞行的战斗机加油，加油后战斗机仍以原来的高度和速度做匀速飞行，则战斗机的( )
第2题图
A. 动能不变，势能不变，机械能不变
B. 动能不变，势能减少，机械能减少
C. 动能增加，势能不变，机械能增加
D. 动能增加，势能增加，机械能增加
3. (2021大连11题)一个小石块从空中的某一高度，由静止开始竖直下落．若不计空气阻力，从小石块开始下落，到刚落到地面的过程中，小石块的重力势能Ep随着时间t的变化图像可能是( )
4. (2021泰州25题)根据如图所示的几个情景，下列说法正确的是( )
第4题图
[来源:学科网ZXXK]
A. 女孩搬起了一个箱子，女孩对箱子做了功
B. 司机费了很大的力也未能推动汽车，但司机对汽车做了功
C. 吊车吊着货物水平移动一段距离，吊车对货物做了功
D. 足球被踢出后在草地上滚动的过程中，运动员对足球做了功
5. (2021烟台7题)如图是跳水运动员跳板跳水时的情景，跳板跳水运动有起跳、腾空、落水几个阶段，若不计空气阻力，从腾空到落水的过程中( )
A. 动能增加，机械能增加
B. 重力势能减小，机械能减少
C. 动能先减小后增大，机械能不变
D. 重力势能先减少后增大，机械能不变
第5题图
第6题图
6. (2021安徽14题)掷实心球是某市的中考体育加试项目之一．掷出去的实心球从a处出手后，在空中运动的轨迹如图所示，球最终停在水平地面e点处(不计空气阻力)．则实心球( )
A. 在a处重力势能最小 B. 在b处动能为零
C. 在a、b、c三处机械能相等 D. 在d处动能为零
7. (2021温州9题)将一支内有弹簧的圆珠笔向下按压(如图)，放手后笔会向上弹起一定高度．下列关于该过程中能量变化的叙述，其中正确的是( )
A. 向下按笔的过程中，弹簧的弹性势能减小
B. 向下按笔的过程中，笔的重力势能增大
C. 笔向上弹起的过程中，笔的重力势能增大
D. 笔向上弹起的过程中，弹簧的弹性势能增大
第7题图
第8题图
8. (2021锦州16题)如图所示，是小球在地面弹跳的情景．小球在A点的机械能为120 J，当小球由A点运动到B点时，机械能变为100 J，则小球由B点运动到C点时，其机械能可能为( )
A. 120 J B. 100 J C. 90 J D. 80 J
9. (2021山西18题)如图所示，滑滑梯是我们儿时喜欢的游戏，下列对小梦滑滑梯过程分析正确的是( )
A. 下滑过程中，小梦相对地面是静止的
B. 下滑过程中，小梦的动能转化为重力势能[来源:学科网ZXXK]
C. 小梦躺着比坐着下滑受力面积大，减小了摩擦力
D. 下滑过程中，所有的力突然全部消失，小梦将做匀速直线运动
第9题图
第10题图
10. (2021荆州22题)如图所示，叠放在一起的物体A和B，在大小为F＝10 N的恒力作用下，10 s内沿水平方向匀速直线运动1 m，下列结论中正确的是( )
A. 甲、乙两图中物体B所受摩擦力大小均为10 N
B. 甲、乙两图中物体A受到地面对它的摩擦力大小均为10 N
C. 甲图中，力F做功1 J
D. 乙图中，力F做功的功率为10 W
11. (2021德州12题)如图甲所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平拉力F的作用，其F－t和v－t图像分别如图乙、丙所示．下列说法正确的是( )[来源:Zxxk.Com]
第11题图
A. 当t＝1 s时，物体处于静止状态，摩擦力是0
B. 当t＝3 s时，物体受到摩擦力是7 N
C. 4～6 s内，拉力F做的功是20 J
D. 2～4 s内物体的机械能保持不变
二、填空题(每空1分，共14分)
12. (2021宿迁14题)在高速铁路上，一列车以324 km/h的速度在平直轨道上匀速行驶50 km，若列车的牵引力为105 N，通过这段路程牵引力所做的功为________J，功率为________W.
13. (2021永州 20题)随着我国经济的高速发展，城市建筑物越建越高，“高空坠物伤人”事件时有发生．原因是物体所处的高度越高，物体所具有的重力势能越________(选填“大”或“小”)．当高处的物体坠落时，因重力势能转化为________能，从而带来安全隐患．
14. (2021广州16题)图甲中玩具猩猩手中的香蕉以相同大小的速度转动．如图乙所示，香蕉(看成点)从最高位置1转到最低位置2的过程中，其动能________、重力势能________、机械能________(均选填“增大”、“不变”或“减小”)．
第14题图
第15题图
15. (2021杭州25题)如图所示，一个静止小球从A点沿粗糙程度相同的轨道下滑，经B点到达C点，从A点到达C点的过程中，小球的动能________；小球的重力势能________；小球的机械能________(选填序号)．①保持不变；②一直减小；③先增大后减小；④一直增大；⑤先减小后增大
16. (2021重庆B卷9题)2021年4月24日定为首个中国航天日，是为了纪念我国首枚人造卫星东方红一号发射成功，卫星加速升空的过程中重力势能________，动能________(均选填“变大”“变小”或“不变”)．
17. (2021天津18题)在水平地面上，工人师傅用100 N的力沿水平方向推着重为300 N的箱子匀速前进，5 s内移动了6 m．在这个过程中，地面对箱子的摩擦力为______N，推力做功的功率为________W.
三、实验题(每题6分，共12分)
18. (2021乐山47题)物体由于________而具有的能，叫作动能．在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验中，小明提出如下猜想：
A．物体的动能可能与物体的质量有关；
B．物体的动能可能与物体的速度有关．
第18题图
设计以下探究实验：让质量为m的小球从高为h的斜槽上滚下，在水平面上运动．运动的小球碰上水平面上静止的木块后，能将木块撞出一段距离s.实验过程如图甲、乙、丙所示，图中m1
(2)通过比较甲、乙两次实验，可初步验证______(填猜想序号)是正确的．
(3)通过比较__________两次实验，可初步验证猜想A是正确的．
(4)实验表明：质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越__________；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越__________．
19. (2021潍坊23题)为了探究“弹簧的弹性势能跟哪些因素有关”，小明同学设计了如图所示的装置，并进行了如下实验．
①将弹簧放在水平面上，一端固定．
②在弹性限度内，用物块(物块与弹簧不连结)将弹簧压缩，测量并记录弹簧的形变量ΔL.
第19题图
③由静止释放物块，测量并记录物块在水平面上滑行的距离s.
④多次改变弹簧的形变量，重复步骤②③.
⑤分析实验数据得出结论．
请回答以下问题：
(1)本实验中，探究了弹簧弹性势能大小跟______________的关系．
(2)本实验中，弹簧弹性势能大小是通过______________来间接反映的．
(3)本实验中，从物块离开到弹簧静止，物块将________能转化为________能．
四、计算题(20、21题7分，22题6分，共20分)
20. (2021长沙38题)某海上蹦极挑战者的质量为50 kg，下落的高度为45 m，所用时间为5 s，g取10 N/kg，求：
(1)挑战者下落的平均速度；
(2)重力对挑战者所做的功；
(3)重力做功的功率．
21. (2021广东19题)小明骑车在某段平直的水平路面上由静止开始运动，共用时12 s．小明重450 N，自行车重250 N，轮子与地面的总接触面积是2×10－3 m2.图甲是速度v随时间t变化的关系图像，小明在t＝7 s时刚好到达这段路程的中点．图乙是动力F随时间t变化的关系图像．
(1)请问小明骑自行车在水平地面行驶时，对地面的压强为多大？
(2)在7～12 s内，自行车所受的摩擦阻力是多少？自行车克服摩擦阻力做了多少功？此时功率是多少？
(3)自行车在0～7 s内的平均速度是多少(保留小数点后两位)?
第21题图
22. (2021牡丹江31题)小明跑1 000 m用时4分30秒．为了提高成绩，体育老师建议他通过快速爬楼梯训练来加强耐力和腿部力量．小明的质量为50 kg，双脚与地面的接触面积是400 cm2.
(1)训练前，小明1 000 m跑的平均速度是多少？(计算结果保留1位小数)
(2)爬楼梯前，小明双脚站在水平地面上，对地面的压强是多少？(g＝10 N/kg)
(3)某次训练时，小明在30 s内从一楼爬到四楼(每层楼高3 m)，在这个过程中他至少做了多少功？功率是多少？
分类集训9 功和机械能
命题点分类集训
命题点1 判断物体是否做功
题规律】
①主要在选择题和填空题中考查，分值1～3分．②多结合教材图片或生活事例进行考查．
【归纳整理】不做功的三种情况：
不做功
劳而无功
不劳无功
垂直无功
原因
有力，但是在力的方向上通过的距离为0
有距离，但是和距离同一方向上没有力的作用
有力，也有距离，但是力和距离方向相互垂直
实例
举重运动员把杠铃举起后在高处停留5秒的过程中没有做功
冰壶在光滑水平冰面上由于惯性向前运动，在水平方向上没有力做功
学生背着书包在水平路面上匀速前进，学生对书包没有做功
1. C 【解析】人提滑板的力方向是竖直向上，而滑板水平运动，并没有在力的方向上通过距离，故人对滑板没有做功，A错误；搬而未起，物体没有运动距离，故不做功，B错误；人推小车的力是向前的，小车也向前通过了距离，物体在力的方向上通过了距离，故人对小车做功，C正确；举着杠铃不动，杠铃没有通过距离，所以人对它不做功，D错误．故选C.
2. B 【解析】桌球受到的重力竖直向下，而球是沿水平桌面移动的，故重力不做功， A选项错误；手推动球杆时，球杆沿推力的方向向前运动，B选项正确；桌面对桌球的支持力竖直向上，而桌球是沿水平桌面运动的，支持力不做功，C选项错误；白球撞击黑球后没有静止，是因为白球具有惯性，而不是人的手还在对白球做功，D选项错误．故选B.
3. C 【解析】重力的方向竖直向下，在竖直方向上没有移动距离，重力没有做功，A错误；支持力的方向竖直向上，在竖直方向上没有移动距离，支持力没有做功，B错误；购物车在推力的方向移动了上一段距离，推力做功，C正确，D错误．故选C.
命题点2 功、功率的大小比较
4. C 【解析】 在大人与小孩爬楼梯过程中，高度相同，所用时间相同；但大人比小孩的质量大，大人就比小孩克服重力做的功多，由P＝可知大人做功功率大．故选C.
5. D 【解析】由题意知F不变，sMN＝sOP＝3 m，由W＝Fs知，WMN＝WOP，A、B选项错误；tMN＝2tOP，WMN＝WOP，由P＝可知，POP＝2PMN，D选项正确．故选D.
命题点3 功、功率的相关计算
【命题规律】
①多在选择题、填空题和计算题中考查，分值1～6分；
②考查背景常见的有三类：分别是体育运动类、交通工具类和模型类；其中体育运类多是给出一个背景，直接利用功和功率的计算公式进行计算；交通工具类常结合力与运动、压强等知识进行考查；模型类常以水平或竖直拉动物体这类问题为背景考查．
【知识归纳】运用公式W＝Fs的注意事项：
同体性
F和s必须对应于同一物体
同时性
F和s是同时发生
同向性
F和s方向是一致的
统一性
F的单位是N、s的单位是m、W的单位才是J
不变性
F在物体移动距离过程中，大小和方向不变
注：做功的多少只由W＝Fs决定，与物体的质量、速度、运动方向、接触面的粗糙程度等无关．
公式
物理量意义
解题注意事项
P＝
W表示在这段时间内做的功；
t表示做功所用的时间
①P、W、t必须对应于同一段时间和同一物体；②时间的单位用s，功的单位用J，功率的单位才能是W[来源:Z*xx*k.Com]
P＝Fv
F表示拉力，v表示物体在拉力方向上的速度，不一定是物体的运动速度
①拉力F必须是恒力，且物体运动的速度应不变；
②计算时，v的单位必须是m/s，这样算出的功率单位才是W；
③速度v跟拉力F必须对应，即v必须是受到拉力的物体在拉力的方向上移动的速度
6. 480 4 【解析】背包重为G＝mg＝6 kg×10 N/kg＝60 N，所做功W＝Gh＝60 N×8 m＝480 J；人和背包总重为G总＝G人＋G＝540 N＋60 N＝600 N，W总＝G总h＝600 N×8 m＝4 800 J，则P＝＝＝4 W.
7．40 惯性 0 【解析】小华对实心球做的功为W＝Gh＝20 N×2 m＝40 J；由于惯性，实心球出手后向前飞行了10 m；这时虽然距离增加，但是小华对实心球没有力的作用，所以小华对球做的功为0 J.
8. 3 000 60 0 【解析】因为汽车沿水平面匀速直线行驶，所以f＝F＝0.2 G＝0.2 mg＝0.2×1 500 kg×10 N/kg＝3 000 N; P＝＝＝Fv＝3 000 N×20 m/s＝6×104 W＝60 kW；汽车在水平路面上行驶，重力不做功．
9. 解：(1)汽车满载时装水10 t＝104 kg，汽车自重5 t＝5×103 kg，则洒水车与水的总质量为m总＝m水＋m车＝104 kg＋5×103 kg＝1.5×104 kg；
则总重为G＝m总g＝1.5×104 kg×10 N/kg＝1.5×105 N；
(2)已知洒水车受到的摩擦力是其总重力的0.1倍，则摩擦力为f＝0.1G＝0.1×1.5×105 N＝1.5×104 N，
匀速行驶时洒水车处于平衡状态，此时洒水车的牵引力：F＝f＝1.5×104 N，
则3 min内洒水车做的功为W＝Fs＝1.5×104 N×1 440 m＝2.16×107 J，
洒水车运行时间t＝3 min＝180 s，
则洒水车牵引力做功的功率为P＝＝＝1.2×105 W.
10. 解：(1)自行车行驶的速度为：v＝＝＝5 m/s；
(2)自行车对地面的压力为：F＝G总＝(m车＋m人)g＝(20 kg＋55 kg)×10 N/kg＝750 N，
自行车对地面的压强为：p＝＝＝2.5×105 Pa；
(3)骑行时的功率：P＝＝＝＝fv＝20 N×5 m/s＝100 W.
11. C 【解析】第一次物体在10 N的拉力下做匀速直线运动，说明物体受到的摩擦力等于拉力，即为10 N，根据W＝Fs可知，s1＝＝＝2 m，所以A、B错误；第二次拉力增大为20 N，但是还是同一个水平面，压力和接触面的粗糙程度不变，所以摩擦力还等于10 N，做功为48 J，根据W＝Fs可知，s2＝＝＝2.4 m，所以C正确，D错误．故选C.
12. 8 【解析】物体A运动的距离为s物＝vt＝0.4 m/s×2 s＝0.8 m，拉力F拉着绳子移动的距离为s绳＝0.8 m×2＝1.6 m，弹簧测力计的示数为5 N，即F＝5 N，则拉力F做的功为W＝Fs绳＝5 N×1.6 m＝8 J.
命题点4 机械能及其转化
【命题趋势】
①动能和势能及其相互转化基本是在选择题和填空题中考查；②主要涉及的考点有：动能和势能的影响因素、机械能及其转化等；③命题时多结合实际生活或热点信息来单独考查，偶尔会与其他知识综合考查．
13. D 【解析】风吹动树叶，是将风能转化为树叶的动能；秋千从高处向低处摆动的过程中，秋千的高度逐渐减小，重力势能逐渐减小，其速度逐渐增大，动能逐渐增大，是将重力势能转化为动能；汽车在盘山公路匀速前进，是将燃料燃烧产生的内能转化为机械能；拉弯的弓把箭射出的过程中，弓的形变变小，“箭”的速度增加，弓的弹性势能转化为“箭”的动能．故选D.
14. A 【解析】卫星从远地点运行到近地点时，高度减小，重力势能减小，重力势能转化为动能，动能增大，速度增大，A选项正确，B选项错误；卫星从近地点运行到远地点时，高度增加，重力势能增大，动能转化为重力势能，动能减小，速度减小，C、D选项错误．故选A.
15. C 【解析】由于地面是粗糙的，小球要克服摩擦力做功，所以机械能不守恒，虽然b、d两点的高度相等，重力势能相等，但动能减小了，因而小球在b、d处的机械能不相等，故C错误，符合题意．故选C.
命题点5 探究物体的动能跟哪些因素有关
【命题趋势】本实验主要考查的知识点有：a.控制变量法的应用(让不同质量的小球从相同高度下滑，探究质量对动能的影响；让同一小球从不同高度下滑，探究速度对动能大小大小的影响)，b.操作过程中的注意事项(让小球从静止状态自由下滑)，c.转化法的应用(从木块移动的距离判断动能的大小)，d.实验结论的总结．
16. (1)木块移动的距离远近 (2)速度 (3)质量 (4)受到阻力(或摩擦力)的作用 做功 (5)一直做匀速直线运动
【解析】(1)实验中应用到转换法的思想，将小球的动能大小转化为木块在水平方向移动的距离远近，通过比较木块移动的距离远近，来比较小球的动能大小；(2)同一个小球确保质量相同，小球从斜面不同位置自由滚下，到达水平面的速度不同，这是为了探究动能大小与小球速度的关系；(3)选用不同质量的小球，确保小球在同一高度自由滚下，到达水平面时速度的大小相同，是为了探究动能大小与质量的关系；(4)由于木块在水平面受到了阻力作用，所以木块最终会停下来，在此过程中木块通过做功的方式将动能转化为内能；(5)如果木块在运动过程中所受到的摩擦力为0，那么木块将保持被小球撞击时获得的速度一直做匀速直线运动．
命题点6 探究物体的重力势能跟哪些因素有关
17．(1)铅球陷入沙坑的深度 (2)质量越大的物体重力势能越大
(3)A C (4)无关 (5)动 内 【解析】(1)被举高的物体具有重力势能，当铅球落入沙坑时陷入的深度不同，由陷入的深度可反映出铅球的重力势能的大小，这种方法叫转换法；(2)比较A、B两球可知它们所处的高度相同而质量不同，质量大的B球陷入沙坑的深度更大，说明了高度相同时，质量越大的物体重力势能越大；(3)比较A、C两球可知，它们的质量相同而高度不同，高度较高的C球在沙坑中陷入的深度越大，可以得出在质量相同时，高度越高的物体重力势能越大；(4)比较C、D两球可知它们的质量、所处的高度均相同，只有下落的路径不同，而它们陷入沙坑中的深度相同，说明了物体的重力势能与物体的运动路径无关；(5)下落过程陷入沙面前，高度逐渐减小，速度增大，重力势能转化为动能，陷入沙中后，与沙子摩擦，最终静止，将机械能转化为内能．
中考冲刺集训
1. C 【解析】一个学生的质量为50 kg，每一层楼的高度为3 m，从一楼走到三楼，上升的高度为6 m，则克服重力做的功W＝Gh＝mgh＝50 kg×10 N/kg×6 m＝3 000 J，则他上楼时的功率P＝＝＝150 W．故选C.
2. D 【解析】“加油后战斗机仍以原来的高度和速度做匀速飞行”，尽管它的速度和高度不变，但由于战斗机油量增加，质量增大，故动能、重力势能、机械能均会增加．故选D.
3. C 【解析】小石块在下落的过程中高度逐渐减小，重力势能逐渐减小，由于小石块在下落过程中速度逐渐增大，在相同时间内通过的路程逐渐增大，故重力势能减小得越来越快．C选项中的图像正确反映了重力势能随时间变化的关系．
4. A 【解析】本题考查了做功的必要条件．功等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积．女孩搬起箱子时，需要对箱子施加一个向上的力，箱子被搬起，箱子向上移动了距离，因此，女孩对箱子做了功，A选项说法正确；司机对汽车施加了力，但汽车没有移动距离，因此，司机没有对汽车做功，B选项说法错误；吊车吊着货物水平移动，吊车对货物施加的力的方向竖直向上，而货物在竖直方向上没有移动距离，因此，吊车没有对货物做功，C选项说法错误；足球被踢出去后，由于惯性，足球在草地上滚动的过程中，运动员不再对足球有力的作用，故运动员对足球不做功，D选项说法错误．故选A.
5. C 【解析】运动员上升腾空过程中质量不变，速度减小，动能减小；质量不变，高度增大，重力势能增大；达到最高点动能为零．在下降落水的过程中，质量不变，速度增大，高度减小，动能增大，重力势能减小．在整个过程中，若不计空气阻力，机械能是守恒的，机械能不变，故C正确；故选C.
6. C 【解析】由于不计空气阻力，出手后的实心球在落地前机械能都是守恒的，所以在 a、b、c三处机械能相等，C正确；由于a点不是在最低处，所以重力势能不是最小的，A错误；实心球到达最高点b时，由于在水平方向上还是运动的，所以动能不为零，B错误；实心球到地面d处后还能运动到e点，说明在d点处时，实心球的动能不为零，D错误．故选C.
7. C 【解析】向下按笔的过程中，笔内的弹簧发生弹性形变，弹簧的弹性势能增大，同时由于笔的高度在减小，故笔的重力势能减小，故A、B选项错误；笔向上弹起的过程中，笔的高度在增加，故重力势能增大，故C选项正确；在笔向上弹起的过程中，将弹簧的弹性势能转化为笔的重力势能和动能，因此笔的弹性势能减小，故D选项错误．故选C.
8. C 【解析】由于空气阻力及球和地面碰撞使得球的机械能减小，转化为内能．所以球在同一高度，弹跳次数越多，具有的动能越少，球速度越小．而速度越小，球受到的空气阻力越小，且球上升最大高度越小，根据W＝fs可知，球克服摩擦阻力做功越小．所以从A到B机械能减少120 J－100 J＝20 J，则从B到C机械能减少会小于20 J，则C点机械能应大于100 J－20 J＝80 J，小于100 J，所以C正确．故选C.
9. D 【解析】下滑过程中，小梦相对于地面的位置发生了改变，所以小梦相对于地面是运动的，A错误；下滑过程中，人的质量不变，速度变大，动能变大，同时高度减小，故重力势能减小，所以是将重力势能转化为动能的过程，B错误；小梦躺着比坐着时与滑梯的接触面积大，所以在压力一定时，小梦躺着比坐着受到摩擦力更大，即增大了摩擦力，C错误；小梦在下滑过程中，若全部力消失，根据牛顿第一定律可知，运动的小梦将永远做匀速直线运动，D正确．故选D.
10. B 【解析】甲图中B随A在水平面上一起做匀速直线运动，B和A 相对静止，所以B不受摩擦力，A选项错误；甲图中，A受到的拉力和地面对它的摩擦力是平衡力为10 N，乙图中A受到的B对它的摩擦力和地面对A的摩擦力是一对平衡力，地面对A的摩擦力为10 N，B选项正确；甲图中力F做功W＝Fs＝10 N×1 m＝10 J，C选项错误；乙图中拉力F的功率P＝＝＝1 W，D选项错误．故选B.
11. C 【解析】根据题图乙可知，当t＝1 s时，物体所受的拉力为3 N，根据题图丙可知，当t＝1 s时，物体的运动速度为零，也就是说物体仍处于静止状态，说明它受到的拉力与摩擦力是平衡的，大小相等，均为3 N，故A项错误；根据题图乙可知，当t＝3 s时，物体所受的拉力为7 N，根据题图丙可知，当t＝3 s时，物体正在做加速运动，这说明它所受的拉力大于摩擦力，所以摩擦力小于7 N，故B项错误；4～6 s内，物体所受的拉力为5 N，且物体做匀速直线运动，速度为2 m/s，行驶的路程为s＝vt＝2 m/s×2 s＝4 m，故拉力做的功为W＝Fs＝5 N×4 m＝20 J，故C项正确；2～4 s内，物体做加速直线运动，动能增大，故机械能也增大，D项错误．故选C.
12. 5×109 9×106 【解析】本题考查功和功率的计算．列车匀速行驶，牵引力做的功为：W＝Fs＝105 N×50×103 m＝5×109 J ；速度v＝324 km/h＝90 m/s，牵引力做功的功率为：P＝Fv＝105 N×90 m/s＝9×106 W.
13. 大 动 【解析】高空时物体的质量不变，而高度较高，重力势能较大；当高处的物体坠落时，其高度越来越小、重力势能越来越小，而速度越来越大、动能越来越大，所以把重力势能转化为动能．
14. 不变 减小 减小 【解析】香蕉以相同大小速度转动，所以香蕉的动能大小不变，香蕉从最高位置“1”转到最低位置“2”时，高度变小，所以重力势能减小，机械能等于重力势能与动能之和，动能不变，重力势能变小，因此机械能减小．
15. ③ ⑤ ② 【解析】小球从A点到B点，将重力势能转化为动能，故速度逐渐变大，在从B点到C点过程中，将动能转化为重力势能，故速度逐渐变小，所以小球从A点到C点的过程中，动能是先增大后减小，重力势能是先减小后增大；因为轨道粗糙，在小球运动过程中，要克服摩擦做功，消耗一部分机械能，故机械能一直减小．
16. 变大 变大 【解析】卫星加速升空时质量不变，高度增大，速度增大，所以重力势能和动能均增大．
17. 100 120 【解析】箱子在水平地面上匀速前进，受到的推力和摩擦力为一对平衡力，则箱子与地面间的摩擦力f＝F＝100 N；推力做的功W＝Fs＝100 N×6 m＝600 J，推力做功的功率P＝＝＝120 W.
18. 运动 (1)木块移动的距离远近 转换 (2)B (3)甲、丙 (4)大 大 【解析】物体由于运动而具有的能叫作动能；(1)实验中通过木块被小球撞击后移动的距离s的长短来反映小球动能的大小，这种方法叫作转换法；(2)甲、乙两次实验，小球质量相同，从斜面上滚下的高度不同，到达斜面底端时具有的初始速度不同，木块被撞击后移动的距离也不同，说明物体的动能与物体的速度有关，即可验证猜想B是正确的；(3)要验证猜想A是否正确，就要控制小球的速度不变，即让小球从斜面上滚下的高度相同，改变小球的质量，可以通过比较甲、丙两次实验验证；(4)影响物体动能大小的因素是物体的质量和速度，质量相同时，速度越快，物体的动能越大；速度相同时，质量越大，物体的动能越大．
19. (1)弹簧形变量 (2)物块滑行的距离 (3)动(或机械) 内(或热) 【解析】(1)根据实验步骤④可知，本实验是探究弹簧弹性势能的大小跟弹簧形变量的关系；(2)本实验中，利用转换法将弹簧弹性势能的大小转换为弹簧对物块做功，使物块滑行的距离改变；(3)本实验中，从物块离开到弹簧静止，物块的动能(机械能)转化为与地面摩擦时产生的内能(或热能)．
20. 解：(1)挑战者下落的平均速度是：v＝＝＝9 m/s
(2)挑战者的重力是：G＝mg＝50 kg×10 N/kg＝500 N
重力对挑战者所做功为：W＝Gh＝500 N×45 m＝22 500 J
(3)重力做功的功率是：P＝＝＝4 500 W
【一题多解】P＝Fv＝500 N×9 m/s＝4 500 J
21. 解：(1)小明骑自行车在地面行驶时，则对水平地面的压力：
F＝G＝G人＋G车＝450 N＋250 N＝700 N，
对水平地面的压强：
p＝＝＝3.5×105 Pa.
(2)由题图甲可知：自行车在7～12 s内做匀速直线运动，且速度为6 m/s，
根据二力平衡条件，f＝F＝30 N，
自行车运动的距离：s＝vt＝6 m/s×(12 s－7 s)＝30 m，
自行车克服的摩擦阻力做功：W＝fs＝30 N×30 m＝900 J；
此时功率：P＝＝＝180 W；
(3)因为t＝7 s时，刚好到达这段路程的中点，所以自行车在0～7 s内的平均速度是v＝＝≈4.29 m/s
22. 解：(1)训练前，小明1 000 m跑的平均速度v＝＝≈3.7 m/s
(2)小明的重力G＝mg＝50 kg×10 N/kg＝500 N
双脚站立在水平地面上，对地面的压强p＝＝＝＝1.25×104 Pa
(3)小明从一楼爬到四楼，至少做的功
W＝Gh＝500 N×(4－1)×3 m＝4 500 J，
功率P＝＝＝150 W.
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