科学九年级上册第3节 能量转化的量度课后作业题

浙教版九年级上册第三章第三节

能量转化的量度

【知识点分析】

一.功

1.定义：物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过一段距离，我们就说这个力对物体做了功。

2.做功的两个必要因素：

（1）作用在物体上的力；

（2）物体在力的方向上通过一段距离。

3.力对物体不做功的三种情况

①有距离无力：物体没有受到力的作用，但由于惯性通过一段距离；

②有力无距离：有力作用在物体上，但物体没动，即物体没有通过一段距离；

③力与运动距离垂直：物体受到了力的作用，也通过了一段距离，但通过的距离与力的方向垂直。

二.功与功率的计算

1.功

（1）定义：力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。即功=力x距离。

（2）计算公式为W=Fs ,  W表示功，F表示力，S表示沿力方向的距离

（3）单位：在国际单位制中，力的单位是牛( N )，距离的单位是米( m)，功的单位是牛.米(N. m )，在国际单位制中，用专门的名称“焦耳”来表示，简称为焦，符号是J。1焦=1牛.米。

（4）做功的实质：能量转化的量度

2.功率

（1）定义：单位时间内做功的多少

（2）意义：表示物体做功快慢的物理量

（3）计算公式为P=W/t    P表示功率，W表示功，t表示做功时间

推导可得：P=FV  F表示力，V表示沿力方向的运动速度

(4)功率的单位：在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号为W。

1瓦=1焦/秒。在实际应用中还常用千瓦( kW )、兆瓦( MW )作为功率的单位。

1千瓦=1000瓦，1兆瓦=106瓦。

【考点回顾】

1.      理解功的定义和意义
2.      判断是否做功及计算功与功率
3.      功和功率的区别与联系

【例题分析】

【例1】甲物体放在粗糙程度不变的水平地面上，在大小为6牛的水平推力F作用下，向右做速度为5米/秒的匀速直线运动，如图所示（忽略空气阻力）。下列叙述中，错误的是（　　）

A．甲物体在竖直方向上受到重力和支持力的作用

B．甲物体受到水平向左的摩擦力大小为6牛

C．当F的大小为6牛时，做功的功率为30瓦

D．当F的大小为10牛时，甲物体将做速度大于5米/秒的匀速直线运动

【答案】D

【解析】

AB．已知甲物体做匀速直线运动，速度为v=5m/s，甲物体在竖直方向上受到重力和支持力的作用，水平方向受到的摩擦力和推力是一对平衡力；由题意可知，水平推力F为6N，方向水平向右，则摩擦力也为6N，方向水平向左；故AB正确，不符合题意；

C．当F的大小为6N时，做功的功率

故C正确，不符合题意；

D．滑动摩擦力的大小与压力大小、接触面的粗糙程度有关，与速度无关，因此当F的大小为10牛时，摩擦力不变，还是6N，则推力大于摩擦力，甲物体将做速度大于5米/秒的加速直线运动，故D错误，符合题意。

【例2】现有甲、乙、丙三个质量不同的物体（m甲>m乙>m丙），在相等的恒力F作用下，分别在水平方向、沿斜面向上、竖直方向通过了相等的距离s，如图所示。F在三种情况下做的功分别为W甲、W乙、W丙，三者大小判断正确的是（　　）

A．W甲>W乙>W丙 B．W甲<W乙<W丙 C．W甲=W乙=W丙 D．W甲=W乙<W丙

【答案】C

【解析】

先后用同样大小的力F使物体沿力的方向移动相同的距离s，该力在这三个过程中所做的功分别为W甲、W乙、W丙，三个功的大小都等于W=Fs，即     W甲=W乙=W丙

【例3】如图所示，要粗略测量小科做“引体向上”时的功率。下面所列的科学量中，不需要测量的是（　　）   

A．自身的质量 B．每次身体上升的高度

C．单杠的高度 D．完成“引体向上”的时间

【答案】C

【解析】

根据功率的公式                       

可知需要测量的物理量有自身的的质量、身体上升的高度、做引体向上的时间，故ABD不符合题意，C符合题意。

【例4】如图所示，某同学分别用背、抱、平拉、滚拉的方式运水（塑料桶中间带有转轴，桶中装满水），在粗糙程度相同的水平地面上匀速行走相同路程，他对水做功最多的是（　　）

A．B．C． D．

【答案】C

【解析】

A．由图可知，A中是用背背，即力的方向向上，而桶是在水平方向上移动距离，即沿向上的方向没有移动距离，因此A中对货物不做功，故A不符合题意；

B．由图可知，B中是用手抱，即力的方向向上，而桶是在水平方向上移动距离，即沿向上的方向没有移动距离，因此B中对货物不做功，故B不符合题意；

CD．CD中用平拉、滚拉的方式运送同一货物，C中滑动摩擦力大于D中的滚动摩擦力，所以C中拉力大于D中的拉力，由于所移动的距离s相同，由W＝Fs可知C做功最多，故C符合题意，D不符合题意。

【例5】台球比赛中，选手推动球杆前进，击打白球，使白球水平向前撞击红球，对这一过程的分析正确的是（　　）

A．击打白球时，手对白球做了功

B．手推动球杆前进时，手对球杆做了功

C．白球撞击红球后，红球滚动时，白球对红球做了功

D．击球后，白球离开球杆向前滚动时，球杆对白球做了功

【答案】B

【解析】

A．手对白球没有力的作用，手对白球没有做了功，白球继续运动是因为白球具有惯性，故A错误；

B．手推动球杆前进时，有力作用在杆上，杆在力的作用下沿力的方向移动了距离，所以手对球杆做了功，故B正确；

C．白球撞击红球后，红球滚动时，白球对红球没有力的作用，则白球对红球没有做功，故C错误；

D．击球后，白球离开球杆向前滚动时，是因为白球具有惯性，球杆对白球没有力的作用，不做功，故D错误。

【例6】如图所示，用5牛的水平推力推着重为20牛的物体沿水平方向做直线运动。若推力对物体做了20焦的功，则在这一过程中（　　）

A．物体一定运动了1米 B．物体一定运动了4米

C．重力做的功一定为20焦 D．物体一定受到5牛的摩擦力

【答案】B

【解析】

AB．由W=Fs可得，物体沿水平方向运动的距离

故A错误，B正确。

C．物体在重力的方向没有移动距离，故重力做的功为0，故C错误。

D．用5N的水平推力推着重为20N的物体沿水平方向做直线运动，没有说是匀速直线运动，故摩擦力不一定是5N，故D错误。

【例7】如图是某篮球比赛中的精彩画面，运动员的精彩表现为球迷留下了深刻印象，下列说法正确的是（　　）

A．运动员助攻传球时，球的运动状态不变 B．运动员持球突破上篮时，球的动能不变

C．运动员摘下篮板时，球具有的惯性不变 D．运动员双手灌篮时，不需要对球做功

【答案】C

【解析】

A．运动员助攻“传球”时，力改变了篮球的运动状态，故A错误。

B．运动员持球突破上篮时，篮球的质量不变，速度变大，则篮球的动能增加，故B错误。

C．惯性的唯一量度是质量，质量不变，惯性不变，故C正确。

D．运动员双手灌篮时，篮球的速度变大，对篮球做功，故D错误。

【例8】在排球运动中，跳发球（如图所示）是最具威力的发球方式。现用100N的力击打重为5N的排球，排球离手后飞行落到15m远的地面上。排球飞行过程中，运动员对排球做功（　　）

A．1500J B．75J C．500J D．0J

【答案】D

【解析】

排球飞行过程中，运动员不再对排球有力的作用，虽然运动了一段距离，但运动员对排球没有力的作用，所以运动员对排球没做功，即做功为0J。

【例9】跳绳是体育中考项目之一，如图是小虹同学在跳绳考试时的情景，他一分钟跳了180次，则他跳绳的功率约为（　　）   

A．0.5瓦        B．5瓦 C．50瓦 D．500瓦

【答案】C

【解析】

小虹同学的体重大约50kg，每次跳起大约0.03m，

则每分钟做功

W=Gh=50kg×10N/kg×（0.03m×180）=3240J

他跳绳的功率为

【例10】物体A挂于弹簧测力计下，分别做图甲、乙、丙所示的匀速直线运动，已知运动的速度。则下列判断正确的是（　　）

A．若三个物体移动了相等的距离，则乙图中物体A增加的机械能最多

B．在相同的时间里，丙图中弹簧测力计对物体A的拉力做功最多

C．乙图中弹簧测力计对物体A的拉力做功的功率最大

D．甲、乙、丙三图中物体A的机械能均增加

【答案】C

【解析】

AD.甲乙两图中，物体A的速度不变，高度增加，动能不变，因为上升距离相同，所以重力势能增加量相同，则机械能增加量相同；丙图中物体A的速度不变，高度不变，动能和重力势能都不变，所以机械能不变，故A、D错误。

BC.根据力做功的两个必要因素可知，甲乙两图中，物体A受到拉力的作用，也在拉力的方向上通过了距离，拉力对物体A做功，丙图中，拉力与运动方向垂直，拉力不做功；所以做功的是甲、乙两图，而甲乙中，拉力相等

v1＜v2

由功率公式

可知，乙图中弹簧测力计对物体A的拉力做功的功率最大，故B错误，C正确。

【例11】如图甲所示，水平地面上的一物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物体速度v与时间t的关系如图乙所示。下列说法错误的是（　　）

A．该物体在6～9s内F做功的功率是8W

B．该物体在3～6s内受到的力不是平衡力

C．该物体在3～6s内受到的摩擦力为6N

D．在0～3s内F没有做功

【答案】C

【解析】

A．由v-t图象可知，在6s～9s物体做匀速直线运动，速度为2m/s；由F-t图象可知，在6s～9s内拉力F=4N，故功率为

故A正确，不符合题意；

B．由v-t图象可知，第3秒到第6秒物体速度增大，做匀加速直线运动，受力不平衡，故B正确，不符合题意；

C．由v-t图象可知，在6s～9s物体做匀速直线运动，处于平衡状态；由F-t图象可知，在6s～9s内拉力F=4N，由平衡条件可得滑动摩擦力

f=F=4N

由v-t图象可知，第3秒到第6秒物体速度增大，做匀加速直线运动，受到的摩擦力为滑动摩擦力，虽然速度变化，但压力和接触面的粗糙程度不变，摩擦力大小不变，因此物体受到的摩擦力仍是4N，故C错误，符合题意；

D．由图象可知，0～3秒，物体没有推动，有力没有距离，F不做功，故D正确，不符合题意。

【例12】如图甲所示，用弹簧测力计水平拉动木块，使它在水平长木板上做匀速直线运动，图乙是它运动的路程随时间变化的两段图像下列说法正确的是（       ）

A．图甲中木块受到的拉力为

B．木块在AB段和BC段受到的滑动摩擦力之比为1：2

C．AB段和BC段拉力做功的功率之比为2：1

D．AB段木块受平衡力作用，BC段木块受力不平衡

【答案】C

【解析】

A．由图甲知道，弹簧测力计的分度值为0.2N，弹簧测力计的示数为2.2N，所以，图甲中木块受到的拉力为2.2N，故A错误；

B．两次拉动同一木块在水平长木板上做匀速直线运动，压力大小和接触面的粗糙程度均相同，则木块受到的摩擦力大小相同，即木块在AB段和BC段受到的滑动摩擦力之比为1：1，故B错误；

CD．由图乙知道，木块两段都做匀速直线运动，AB段3s运动路程为12m，BC段3s运动路程为

18m-12m=6m

由知道，木块AB和BC段的速度之比

v1：v2=s1：s2=12m：6m=2：1

由图乙知道，木块两段都做匀速直线运动，而做匀速直线运动的物体受平衡力作用，所以两次木块受到的拉力和摩擦力相等，因为摩擦力大小相同，故拉力的大小也相同，由知道，在拉力一定时，功率与速度成正比，即

P1：P2=v1：v2=2：1

故C正确，D错误。

【例13】如图，木板可绕固定的水平轴○转动。板从水平位置缓慢转到位置，木板上的物块始终相对于木板静止，在这一过程中，物块的重力势能增加了2J用N表示物块受到的支持力，用f表示物块受到的静摩擦力。在这一过程中，以下判断正确的是（       ）

A．N和f对物块都不做功

B．N对物块做功为2J，f对物块不做功

C．N对物块不做功，f对物块做功为2J

D．N和f对物块所做的总功为2J

【答案】BD

【解析】

由受力分析知，支持力N的方向是垂直于木板向上的，物体的位移也是向上的，所以支持力做正功，但摩擦力f方向是沿斜面向上的，摩擦力的方向始终和速度方向垂直，所以摩擦力不做功。由动能定理可知

WN-mgh=0

故支持力N做功为

mgh=2J

故N和f对物体做的总功为2J。故A、C错误，BD正确

【例14】图为一名举重运动员做挺举连续动作时的几个状态图。下列说法中不正确的是（       ）

A．从发力到上拉的过程中，运动员对杠铃做功

B．从上拉到翻站的过程中，运动员对杠铃做功

C．从翻站到上挺的过程中，运动员对杠铃做功

D．举着杠铃稳定站立等待裁判亮灯的过程中，运动员对杠铃做功

【答案】D

【解析】

A．从发力到上拉的过程中，运动员对杠铃施加一个向上的力，杠铃向上移动了距离，所以人对杠铃做了功，故A正确，不符合题意；

B．从上拉到翻站的过程中，运动员对杠铃施加一个向上的力，杠铃向上移动了距离，所以人对杠铃做了功，故B正确，不符合题意；

C．从翻站到上挺的过程中，运动员对杠铃施加一个向上的力，杠铃向上移动了距离，所以人对杠铃做了功，故C正确，不符合题意；

D．举着杠铃稳定站立的过程中，运动员施加了力，但杠铃没移动距离，所以人对杠铃不做功，故D错误，符合题意。

【例15】一端封闭的两个完全相同的玻璃管（如图所示）甲中装水乙中装食用油。两个完全相同的金属小球从O处静止释放，下落到P处，小球在食用油中下落的时间更长。比较两小球从O处到P处的下落情况，则小球（　　）

A．重力势能变化量不相同 B．获得的动能相同

C．在食用油中重力做功慢 D．机械能不变

【答案】C

【解析】

A．重力做功为W=Gh，所以重力做功相同，则重力势能变化量相同，故A错误；

B．在煤油中阻力更大，小球受到的重力与阻力的合力小，做功获得的动能小，所以，两小球从O处到P处获得的动能不同，故B错误；

C．由 知道，在水和食用油中重力做功相等，食用油中时间长，重力做功慢，故C选项正确；

D．由于液体有阻力，机械能会减小，故D错误。

【例16】如图所示，用平行于斜面向上的力F将重为G的物体从底部匀速拉到斜面顶部，斜面高h，长S。则在此过程中，下列说法正确是（　　）

A．物体的重力势能减少

B．物体的动能大小保持不变

C．物体的机械能减小

D．拉力F做功大小是Fh

【答案】B

【解析】

A.重力势能和高度以及物体质量有关，在这个过程中，物体高度增加，所以其重力势能增加，故A错误。

B.动能大小和物体速度以及物体质量有关，在这个过程中，物体质量和速度都不变，所以动能保持不变，故B正确。

C.物体机械能等于重力势能和动能之和，物体动能不变，势能增大，所以机械能增大，故C错误。

D.物体做功等于物体受力和在力的方向上通过距离的乘积，所以拉力F做功，故D错误。

【例17】如图所示，在粗糙程度相同的水平面上，先用拉力F1将物体从A拉到O，改用拉力F2将物体从O拉到C，其中LAO=LOB，用频闪相机每隔相同的时间拍下物体的位置（用虚线框表示），若拉力F在AO段所做的功为W1，拉力F2在OB段所做的功为W2，物体在AO段受到的摩擦力为f1，在OC段受到的摩擦力为f2。下列判断正确的是（　　）

A．W1>W2 B．W1<W2 C．f1>f2 D．f1<f2

【答案】B

【解析】

AB．由于物体对水平面的压力大小不变（等于物体的重力），各段的粗糙程度相同，所以物体运动时受到摩擦力的大小相同，由图可知，在AO段物体在相同时间内运动的距离相同，说明物体做匀速直线运动，根据二力平衡条件可知拉力F1=f；在OC段物体在相同时间内运动的距离增大，说明物体做加速直线运动，则拉力

F2＞f=F1

F2＞F1，LAO=LOB

根据W=Fs可知拉力做的功

W1＜W2

故B正确，A错误；

CD．由于物体对水平面的压力大小不变（等于物体的重力），各段的粗糙程度相同，所以物体运动时受到摩擦力的大小相同，即

f1=f2

故CD错误。

【例18】如图大人质量比小孩大，大人与小孩爬相同的楼梯所用时间相同，则（　　）

A．大人比小孩做功多，小孩功率大 B．两人做功相同，小孩功率大

C．大人比小孩做功多，大人功率大 D．两人做功相同，功率相同

【答案】C

【解析】

大人与小孩爬相同的楼梯，上升的高度相同，但大人体重比小孩的大，由可知大人做功多；已知爬相同的楼梯所用时间相同，根据可知大人的功率大。

【例19】2022年4月3日，第19届亚运会吉祥物“琮琮”“莲莲”“宸宸”正式向世界发出杭州之约。如图是其中的一些比赛项目，下列有关做功情况的叙述正确的是（　　）

A．“琮琮”打网球时，球拍打出网球之后，对网球仍在做功

B．“莲莲”打篮球时，手指转篮球，对篮球做了功

C．“宸宸”打乒乓球时，手上的乒乓球掉落到地上的过程中，对乒乓球做了功

D．“宸宸”跨栏时，人从栏杆上落下的过程中，重力做了功

【答案】D

【解析】

A．球拍打出网球之后，对网球没有力的作用，对网球没有做功，故A错误；

B．手指转篮球，对篮球有向上的力，没有在力的方向上通过距离，对篮球没有做功，故B错误；

C．手上的乒乓球掉落到地上的过程中，对乒乓球没有力的作用，对乒乓球没有做功，故C错误；

D．人从栏杆上落下的过程中，重力方向竖直向下，物体在重力的方向通过一定距离，重力做了功，故D正确。

【例20】两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动，两次物体运动的路程随时间变化的关系图象如图所示。根据图象，下列判断正确的是（　　）

A．两次物体运动的速度：v1＜v2

B．0~6s两次拉力对物体所做的功：W1＝W2

C．两次物体所受的拉力：F1>F2

D．0~6s两次拉力对物体做功的功率：P1>P2

【答案】D

【解析】

A．由图像可知，当t=8s时，s1=0.8m，s2=0.4m，根据可得v1=0.1m/s，v2=0.05m/s，v1>v2，故A错误；

B．两物体做匀速直线运动，所以拉力等于摩擦力，又因为是同一物体、同一水平面，所以受到的摩擦力是相等的，故两次的拉力F1=F2，由图可知，0~6s第一次运动距离s1=0.6m，第二次运动距离s2=0.3m，所以

W1=F1s1=0.6F1，W2=F2s2=0.3F2

所以W1>W2，故B错误；

C．两物体做匀速直线运动，所以拉力等于摩擦力，又因为是同一物体、同一水平面，所以受到的摩擦力是相等的，故两次的拉力F1=F2，故C错误；

D．第一次做功功率

第二次做功功率

又因为F1=F2，所以P1>P2，故D正确。

【例21】如图所示，质量为m的跳高运动员先后用背越式和跨越式两种跳高方式跳过某一高度，该高度比他起跳时的重心高出h，则他从起跳后至越过横杆的过程中克服重力所做的功（　　）

A．都必须大于mgh

B．都不一定大于mgh

C．用背越式不一定大于mgh，用跨越式必须大于mgh

D．用背越式必须大于，用跨越式不一定大于mgh

【答案】C

【解析】

从起跳后至越过横杆的过程中，跨越式跳高时重心在横杆的上面，故跨越式跳高时运动员克服重力所做的功一定大于，而背越式跳高时其重心不一定在横杆的上面，可以在横杆的下面，故其克服重力的功不一定大于，也可以小于，也可以等于。

【例22】小明用10牛的推力，将桌面上20牛的重物水平推动1．2米后，物体掉落到地面后水平向前继续运动了1米，在这个过程中（       ）

A．推力对物体做功24焦耳 B．推力对物体做功12焦耳

C．重力对物体做功0焦耳 D．桌面支持力对物体做功16焦耳

【答案】B

【解析】

物体在10N的推力作用下前进的距离是1.2m，由于惯性前进的1m没有推力的作用，因此推力做功

W推=Fs=10N×1.2m=12J；

物体在竖直方向移动了0.8m，因此重力做的功为

W=Gh=20N×0.8m=16J；

桌面对物体的支持力为竖直向上，物体在这个方向没有移动距离，故支持力对物体不做功。

【例23】某物体静置于光滑的水平桌面上，施水平方向的作用力物体，所施的力和物体移动的距离之间的关系如图所示，则物体在D点的动能为多少焦耳？（　　）

A．15焦耳 B．26焦耳 C．30焦耳 D．67焦耳

【答案】B

【解析】

由图可知，在前7m时，拉力为1N，则拉力在前7m做的功：

W1=F1S1=1N×7m=7J；

由图可知，在7m-10m时，拉力为3N，则拉力在7m-10m做的功：

W2=F2S2=3N×3m=9J；

由图可知，在10m-15m时，拉力为2N，则拉力在10m-15m做的功：

W3=F3S3=2N×5m=10J；

拉力做的总功为：

W=W1+W2+W3=7J+9J+10J=26J，

因为物体在拉力的作用下在光滑的水平桌面上运动，所以物体在D点的动能为26J。

【例24】如图所示的情境中，人对物体做功的是（       ）

A． 人用力搬石头没有搬动         B． 人将货物从地面拉倒高处

C． 人推一块大石头，没推动       D． 人使箱子沿水平方向做匀速直线运动

【答案】B

【解析】

A．人用力搬石头，人对石头有力的作用，但石头没在力的方向上移动距离，所以人对石头没有做功，故A不符合题意；

B．人将货物从地面拉到高处，人对货物有向上的作用力，而货物也向上移动了距离，所以人对货物做了功，故B符合题意；

C．人推石头推动，人对石头有力的作用，但石头没在力的方向上移动距离，所以人对石头没有做功，故C不符合题意；

D．人使箱子沿水平方向做匀速直线运动，人对箱子的作用力方向竖直向上，但箱子移动的距离是沿水平方向的，所以人对箱子没有做功，故D不符合题意。