专题11 机械功与机械能2024年中考物理专项练习（全国通用）_zip

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在2024年的中考物理中，"机械功和机械能"这一部分仍然是重点考察内容。从命题趋势来看，以下几个方面值得考生特别关注：
1. 基础知识掌握：对于"机械功和机械能"的基本概念、公式和原理，考生需要熟练掌握。例如，功的计算公式W=Fs，动能定理的表达形式等。
2. 知识运用能力：考生需要具备运用所学知识解决实际问题的能力。例如，通过分析物理过程，选择正确的公式进行计算等。
3. 实验操作技能：对于涉及"机械功和机械能"的实验，考生需要掌握实验操作技能，能够独立完成实验，并分析实验数据得出结论。
4. 物理图像的理解：对于涉及"机械功和机械能"的物理图像，考生需要理解其含义，能够通过图像获取信息，分析物理过程。
5. 综合运用知识的能力：在中考物理中，"机械功和机械能"往往与其他知识点结合在一起进行考察。考生需要具备综合运用知识的能力，能够将不同知识点联系起来解决问题。
针对以上命题趋势，考生可以从以下几个方面进行备考：
1. 夯实基础知识：考生需要对"机械功和机械能"的基本概念、公式和原理进行深入理解，确保能够熟练掌握。
2. 提高知识运用能力：考生需要通过练习题、模拟题等方式，提高运用所学知识解决实际问题的能力。在解题过程中，要注意分析物理过程，选择正确的公式进行计算。
知识点1：功
1.功的概念和判定：
（1）功的定义：一个力作用在物体上，使物体在力的方向上通过一段距离，这个力就对物体做了功；
（2）功的单位：国际单位制中，功的单位是：焦耳，符号是J，1J=1N·m；
（3）判断力是否做功包括两个必要因素：一是力作用在物体上；二是物体在力的方向上通过的距离；二者缺一不可。
2.三种不做功的情况
①功的原理：
使用任何机械时，人们所做的功，都不会少于（大于或等于）不用机械时所做的功，也就是使用任何机械都不省功，这个结论叫做功的原理。
②物体的运动方向与受力方向相反时的做功情况
如果力的方向和物体运动方向相反，力也做功，此时我们说物体克服这个力做了功，做功的大小等于这个力的大小与物体在力的反方向上通过的距离的乘积。如将重物G提升高度h的过程，重物克服重力做功Gh。
2.功的计算：
（1）功的计算公式：W=FS，其中各量单位功W：J（焦耳），力F：N（牛顿）；移动距离s：m（米）；或者W=Pt；
应用W=Fs计算时的注意事项
（1）做功的多少只由F和s决定，与物体的质量大小、速度大小、运动的方向、物体是否做匀速运动、是否受摩擦力等均无关。
（2）要明确是哪个力对哪个物体做功。
（3）公式中的F是作用在物体上的力，s是物体"在力F的方向上通过的距离"，这句话要引起重视，否则在计算时容易出错。如图所示，重力为G的小物块从斜面顶端运动到底端的过程，在力F的方向上（沿斜面方向）通过的距离为s，因此力F对物体做功为Fs；在重力G的方向上（竖直向下）通过的距离为h，因此重力G对物体做功为Gh。
（4）物体在力的方向上移动的距离应该是这个力作用在物体上时物体移动的距离，该力撤销后物体移动的距离不能计算在内。
知识点2：功率
1.功率的概念：
（1）功率定义：物体在单位时间内所做的功叫功率，在物理学中用字母P表示；
（2）功率意义：物理学中，用功率来表示物体做功的快慢；
（3）功率公式：；
（4）推导公式∶
（4）功率单位：国际单位：瓦（W），1W=1J/s；常用单位：千瓦（kW），1kW=103W；
①汽车爬坡时为什么要用低速挡
由P=Fv可知在功率一定时，速度越小，汽车获得的牵引力越大，爬坡越容易。因此汽车爬坡时要用低速挡。
②应用功率的公式进行计算时应注意以下几点
A.是功率的定义式，它表示做功的物体在一段时间内的平均功率，既适用于匀速直线运动，也适用于非匀速直线运动。
B.运用计算时，一定要注意P、W、t三个量的对应关系，功"W"一定是对应时间"t"内完成的，且各物理量的单位分别是瓦（W）、焦（J）、秒（s）。
C.P=Fv是功率的推导式，它是物体在恒力F的作用下，以速度v做匀速直线运动时计算功率的公式，因此拉力F必须是恒力，且物体做匀速直线运动。
D.运用P=Fv进行计算时，P、F、v的单位分别是瓦（W）、牛（N）、米每秒（m/s）。
③功率大小比较：一般采用下列三种办法比较大小：
A.在相同时间内，比较做功的多少，做功越多的物体，功率越大。
B.在完成相同功的条件下，比较所用时间的长短，所用时间越短的物体，功率越大。
C.做功多少和所用时间都不同的情况下，通过公式计算，然后进行比较。
①公式中F、s的测量
人上楼时克服自身重力做功，因此公式中的F=G=mg，故应先测出人的质量m；公式中的s指的是在重力方向上通过的距离，而非倾斜楼梯的总长度，可先测量一级台阶的高度h，再数出上楼时的总台阶数n，则通过的距离s=nh。
【测量步骤】
（1）测量人的质量m；
（2）测量一级台阶的高度h，数出所有台阶的级数n；
（3）测量人爬完所有台阶所用的时间t，并将数据填入表格；
（4）根据公式算出人爬楼时的功率，并将计算结果填入表格。
②爬楼梯模型拓展
爬楼梯的功率测量方法可以应用到跳绳、引体向上、俯卧撑等过程的功率测量。爬楼梯的功率测量属于小范围重复运动功率测量的一个模型，其表达式，对于跳绳、引体向上.和俯卧撑来说，应该为，这里的就是通过n次跳绳、引体向上或俯卧撑的总时间计算出运动一次的时间。
知识点3：动能和势能
1.能量∶物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。
理解能量与做功
（1）一个正在做功的物体一定具有能量，一个具有能量的物体不一定正在做功。"能够对外做功"是指这个物体具有做功的本领，但它不一定做了功或者正在做功。
（2）功和能量的关系∶①功是能量转化的量度，功是一个过程量，而能量是物体本身具有的，是一个状态量。②做功的过程，一定伴随着能量的转化。物体做功越多，说明某种形式的能转化为其他形式的能就越多。
2.动能
（1）概念：物体由于运动而具有的能，叫做动能。一切物体都具有动能。
（2）影响动能大小的因素：物体的质量和速度。物体的质量越大，速度越大，物体具有的动能就越大。
（3）单位：焦耳（J）。
理解：动能是物体"由于运动具有的能量"，不能理解为"运动的物体具有的能量"
一切运动的物体都有动能，动能指的是与物体运动有关的能量，不能理解为"运动的物体具有的能量"，因为运动的物体不只具有动能，它还可能具有其他形式的能量，如重力势能、弹性势能、内能等。
3.势能：弹性势能和重力势能统称为势能。
（1）重力势能
①概念：物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能。
②影响重力势能大小的因素：物体的质量和物体所处的高度。物体的质量越大，所处的高度越高，物体的重力势能就越大。
③单位：焦耳（J），重为1N的物体（质量约为0.1kg），被举高1m时所获得的能量，就是1J。
理解：对物体重力势能的理解
重力势能定义中的"高度"是指相对高度，例如在山顶有一块石头，如果以地面为参照物，石头具有重力势能，如果以山顶为参照物，其重力势能为零；一般情况下我们都是以地面为参照物来确定物体是否具有重力势能。
（2）弹性势能
①概念：物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能。
②影响弹性势能大小的因素：弹性形变程度。同一物体在弹性形变范围内的弹性形变程度越大，弹性势能就越大。
③单位：焦耳（J）。
知识点4：机械能及其转化
1.机械能的概念：
（1）动能和势能之和称为机械能。动能和势能都属于机械能，动能是物体运动时具有的能量，势能是存储着的能量，动能和势能是机械能的两种表现形式。
（2）机械能大小：等于动能和势能的总和。
2.机械能守恒
（1）机械能守恒∶大量研究结果表明，如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。
（2）机械能守恒的条件∶机械能守恒是有条件的，只有动能和势能相互转化时，或者说只有重力和弹力做功时，机械能才守恒。
（3）机械能不守恒的情况
①受到阻力作用的物体机械能不守恒。如果运动的物体受到摩擦或空气阻力，机械能就会转化为其他形式的能，从而使机械能逐渐减小，不再守恒。如落地的篮球越跳越低，最终静止在地面上，机械能逐渐减小。
②有重力或弹力以外的力对物体做功时，机械能不守恒。
实验探究1：探究物体的动能跟哪些因素有关
【实验猜想】动能大小可能跟物体的质量、速度有关。
【实验图示】
【实验步骤】
（1）如图甲所示，让质量为m的小球从斜面上高度为h处由静止滑下，运动到水平面上后撞击小木块，测量小木块在水平面上滑行的距离，并将相关数据填入表格；
（2）如图乙所示，让质量为m的小球从同一斜面上高度为2h处由静止滑下，运动到水平面上后撞击同—位置的同小本块测量小木块在水平面上滑行的距离，并将相关数据填入表格；
（3）如图丙所示，让质量为2m的小球从同一斜面上高度为2h处由静止滑下，运动到水平面上后撞击同一位置的同—小木块，测量小木块在水平面上滑行的距离，并将相关数据填入表格。
物理方法：转换法、控制变量法
（1）转换法∶小球的动能大小无法直接观察，实验中将小球的动能大小转换为被撞击木块运动距离的大小，这是转换法的应用。
（2）控制变量法∶实验中应注意控制变量法的应用。探究动能大小与速度的关系时，应保证小球质量相同，到达水平面的速度不同，即图甲、乙；探究动能大小与质量的关系时，应控制小球到达水平面的速度相同，质量不同，即图乙、丙。还要注意保持其他因素不变，如实验过程中要使用同一个斜面（粗糙程度、倾角不变）、被撞击的是同一个木块等。
知识拓展：从斜面滑下的物体的速度
小球在光滑斜面上由静止开始滚下，到达斜面底端时的速度大小只与起点的高度有关，高度越高，到达底端时的速度就越大，与其他因素无关；因此质量不等的小球从斜面的同一高度由静止释放，运动到水平面时，它们的速度大小相等。
【实验结论】物体动能的大小与物体的速度和质量有关，速度越大，质量越大，物体所具有的动能就越大。
实验探究2探究物体的重力势能跟哪些因素有关
【实验猜想】重力势能可能跟物体的高度、质量有关。
【实验图示】
【实验步骤】
（1）如图甲、乙所示，将质量相等（均为m）的重物分别从不同高度（高度分别为h和2h）由静止释放，记录这两次实验小桌陷下去的深度；
（2）如图乙、丙所示，将质量不等（分别为m和M）的重物从相同高度（均为2h）由静止释放，记录这两次实验小桌陷下去的深度。
【注意事项】（1）实验操作时，要注意使重物下落后击中小桌的中部，以免小桌发生歪斜，影响陷入深度的测量。
（2）每次实验后要将实验小桌恢复原样放置。
物理方法：转换法、控制变量法
（1）转换法∶重物的重力势能大小无法直接观察，实验中将重物的重力势能大小转换为被撞击的小桌陷入沙子的深度，这是转换法的应用。
（2）控制变量法∶实验中应注意控制变量法的应用。探究重力势能大小与高度的关系时，应保持重物质量相同，高度不同，即图甲、乙；探究重力势能大小与质量的关系时，应控制高度相同，质量不同，即图乙、丙。
【实验结论】物体的重力势能与物体的质量和高度有关，质量越大，高度越高，物体所具有的重力势能就越大。
一、单选题
1．（2023·江苏淮安·校考模拟预测）如图所示，用一个动滑轮把重200N的物体匀速提高了1m，所用的拉力F为125N，用时10s。下列说法正确的是（ ）
A．物体在匀速上升过程中，物体的动能不变，机械能不变
B．拉力F做功的功率为12.5W
C．该过程中，动滑轮的机械效率为80%
D．增大提升物体的速度可以提高该动滑轮的机械效率
【答案】C
【解析】A．物体在匀速上升过程中，质量不变，速度不变，物体的动能不变，高度变大，重力势能变大，机械能为动能和势能的和，所以机械能变大，故A错误；
B．图中为动滑轮，n＝2，则绳子自由端移动的距离
s＝nh＝2×1m＝2m
拉力做的总功
W总＝Fs＝125N×2m＝250J
拉力做功的功率
故B错误；
C．动滑轮的机械效率
故C正确；
D．根据
可知，机械效率的高低与提升物体的速度无关，故D错误。
故选C。
2．（2023·黑龙江大庆·统考模拟预测）下列与体育相关的物理知识中，分析正确的是（ ）
A．百米运动员跑到终点后不能立刻停下来，是因为运动员受到惯性作用
B．抛出去的实心球在空中运动到最高点时机械能最大
C．打排球时手把球击出去说明力可以改变物体的运动状态
D．人双手握住单杠静止时，人对单杠的拉力与单杠对人的拉力彼此平衡
【答案】C
【解析】A．百米运动员跑到终点后不能马上停下来，是因为运动员具有惯性要保持原来的运动状态，惯性不是力，不能说受到惯性作用，故A错误；
B．抛出去的实心球在空中运动到最高点时，不计阻力时，机械能不变，考虑阻力的影响时，机械能变小，因此最高点时，机械能不可能最大。故B错误；
C．打排球时手把球击出去，排球由静止变为运动，说明力可以改变物体的运动状态，故C正确；
D．人双手握住单杠静止时，人对杠的拉力与杠对人的拉力是一对相互作用力（作用在不同的物体上），不是平衡力、不能说彼此平衡。故D错误。
故选C。
3．（2023·山东临沂·统考二模）2020年12月17日凌晨，嫦娥五号探测器的返回器携带月壤返回地球，顺利降落在内蒙古四子王旗着陆场，标志着我国探月工程收官之战取得圆满成功，中国探月六战六捷。嫦娥五号返回器在减速、着陆的过程中，以下说法正确的是（ ）
A．重力势能增加B．动能不变
C．机械能减小D．受到的惯性减少
【答案】C
【解析】ABC．嫦娥五号返回器在减速、着陆的过程中，质量不变，速度变小，动能变小，高度变低，重力势能减小；动能和势能的和称为机械能，所以机械能减小，故C正确，AB错误；
D．惯性大小只与质量有关，质量不变，惯性不变，因此返回器的惯性不变；惯性不是力，不能说返回器受到惯性，故D错误。
故选C。
4．（2024·全国·校联考模拟预测）如图装置中，物体A重100牛，物体B重10牛，在物体B的作用下，物体A在水平面作匀速直线运动，则如果在物体A上加一个水平向左的拉力F，拉力的功率为10瓦，使物体B匀速上升4米所用的时间为（不计滑轮与轴之间的摩擦，不计轮和绳重）（ ）
A．5秒B．6秒C．7秒D．8秒
【答案】D
【解析】由图可知，通过动滑轮绳子段数n=3，不计轮与轴之间的摩擦，不计轮重、绳重，物体A在物体B的作用下向右做匀速直线运动时
f=F拉=3GB=3×10N=30N
拉动A向左运动时，A受力如图：
拉力
F=f+F拉=30N+30N=60N
物体B匀速上升4m，A移动的距离
拉力F做功为
所用时间为
故选D。
二、多选题
5．（2023·辽宁铁岭·校联考三模）如图为辽宁男篮新星张镇麟比赛时滑翔“劈扣”的情景。下列说法正确的是（ ）
A．他手持篮球静止在地面时，他受的重力和支持力是一对平衡力
B．他起跳时用力蹬地，是利用物体间力的作用是相互的
C．他在空中能高速滑翔是因为受到了惯性
D．他托举篮球上升时对篮球做了功
【答案】BD
【解析】A．他手持篮球静止在地面时，受到的重力小于支持力，不是一对平衡力，故A错误；
B．他起跳时用力蹬地，地给他一个作用力而跳起，是利用物体间力的作用是相互的，故B正确；
C．他在空中能高速滑翔是因为他具有惯性，惯性不是力，不能说受到了惯性，故C错误；
D．他托举篮球上升时，篮球在手对篮球的作用力的方向移动了距离，手对篮球做功，故D正确。
故选BD。
6．（2023·河南商丘·商丘市第六中学校考模拟预测）如图是撑竿跳高运动员进行撑竿跳高的情景，下列说法正确的是（ ）
A．是运动员的重力将撑竿压弯的
B．运动员在上升过程中具有的动能减小
C．运动员在上升过程中具有的重力势能变大
D．运动员上升过程中，撑竿的弹性势能减小
【答案】BCD
【解析】A．撑杆被压弯是因为受到了运动员的压力，故A错误；
B．在上升过程中，运动员运动的速度减小，动能减小，故B正确；
C．在上升过程中，运动员质量不变，高度增加，重力势能增加，故C正确；
D．在上升过程中，撑竿的弹性形变变小，其弹性势能减小，故D正确。
故选BCD。
7．（2023·广东深圳·深圳市龙岗区香港中文大学（深圳）附属知新学校校考三模）如图所示，斜面长20m、高10m，固定在水平地面上。一位同学用平行于斜面向上，大小为40N的拉力，在20s内把重60N的物体沿斜面底匀速拉动到斜面顶。在此过程中正确的是（ ）

A．该同学对物体做功是300J
B．斜面的机械效率是80%
C．斜面对物体的摩擦力为10N
D．该同学对物体做功的功率是40W
【答案】CD
【解析】ABD．由图知，若物体沿斜面向上匀速拉动了20m，物体升高的高度为10m，此过程所做有用功为
W有=Gh=60N×10m=600J
对物体所做总功为
W总=Fs=40N×20m=800J
斜面的机械效率为
对物体做功的功率
故AB错误，D正确；
C．此过程所做额外功为
W额=W总-W有=800J-600J=200J
由W额=fs变形可得物体受到的摩擦力
故C正确。
故选CD。
三、填空题
8．（2023·安徽安庆·统考二模）爸爸给小明买了一部电动平衡车（平衡车参数见表）。小明的质量为40kg，小明在市民广场水平路面上骑行，若骑行平衡车时所受阻力为人和车总重的0.1倍，则小明在市民广场中以最高速度骑行时，平衡车动力的功率是 W。
【答案】250
【解析】骑行平衡车时人和车总重
G总=m总g=(10kg+40kg)×10N/kg=500N
平衡车以最高车速行驶时，处于平衡状态，所受阻力和动力为平衡力，大小相等，且骑行平衡车时受阻力为人和车总重的0.1倍，则平衡车的动力
F=f=0.1G总=0.1×500N=50N
最高车速
v=18km/h=5m/s
根据可得平衡车动力的功率
P=Fv=50N×5m/s=250W
9．（2024·湖北·模拟预测）《天工开物》中记载了我国古代的一种水力舂米机械——水碓（duì），如图所示。水碓工作时，水流推动大轮转动，从而使石锤抬高，石锤的重力势能 （选填“增大”“减小”或“不变”），然后石锤落下， 能增大，再对下方臼中的稻米做功。
【答案】 增大 动
【解析】[1]石锤被抬高时，质量不变，高度增大，石锤的重力势能增大。
[2]石锤落下时，重力势能转化为动能，动能增大。
10．（2023·陕西西安·西安市大明宫中学校考三模）公务船是维护国家主权和海洋权利的行政执法船。如图所示，这是我国一艘装备精良的现代化综合公务船正在巡航的示意图。该船满载排水量为3400t，最大航行速度为54km/h。（海水密度为1.03×103kg/m3，g取10N/kg）
（1）公务船由东海驶入长江后，公务船排开液体的体积 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
（2）该公务船满载时距海面深度为5m的声呐探头受到海水的压强是多少？( )
（3）当该公务船满载时以最大航行速度匀速直线航行6min，受到的阻力为船总重的，则航行6min动力所做功的功率是多少？( )
【答案】 变大 5.15×104Pa 2.55×107W
【解析】（1）[1]公务船由东海驶入长江时，始终漂浮于水面上，根据物体沉浮条件可知，船所受的浮力等于自身重力，重力不变，则浮力不变。根据可知，因江水的密度小于海水的密度，故公务船由东海驶入长江后，排开海水的体积变大。
（2）[2]声呐探头受到海水的压强为
（3）[3]最大航行速度
v=54km/h=15m/s
公务船漂浮于水面上，则公务船的总重为
因为公务船匀速直线运动，所以公务船的动力为
则动力所做功的功率为
11．（2023·陕西西安·西安市大明宫中学校考三模）在新农村建设中，工人师傅自制了向高处运送材料的装置如图所示。某次运送的材料重为400N，在拉力F=250N的作用下，材料在20s内匀速上升4m。则该过程中，克服材料的重做的有用功为 J，拉力F做功的功率为 W，该装置的机械效率为 。不计绳重和摩擦，若增大提升材料的重，可以 （选填“省力”、“省功”或“提高装置的机械效率”）。
【答案】 1600 100 80% 提高装置的机械效率
【解析】[1]提升物体做的有用功为
[2]有2段绳子与动滑轮接触，所以绳子自由移动距离是物体上升距离的2倍。拉力的功率为
[3]机械效率为
[4]不计绳重与摩擦，动滑轮重力不变，在相同情况下，提升动滑轮做的额外功是一定的；物体越重，做的有用功就越多，根据机械效率定义可以知道，机械效率会增大。
12．（2023·江苏无锡·无锡市天一实验学校校考一模）传统的电车要由2条“辫子”供电，行驶中容易掉“辫子”，已逐渐被淘汰。我国最新研发的超级电容储能式新型电车，没有传统电车的“辫子”，可在乘客上下车的短时间内充满电，还可以把刹车时减小的机械能转化成电能回收储存再利用。某型号新型电车的有关技术参数如下表：
（1）传统电车掉“辫子”时，电车电路处于 路状态，无法对电车持续供电；
（2）新型电车满载时的质量是 t；
（3）新型电车满载时，在匀速直线行驶中，水平地面对电车的阻力为车总重的倍；刹车时减小的机械能总量为，这部分能量的回收再利用，可供电车在上述水平路面上匀速行驶多少米？
（4）其蓄电池容量为“1000Ah”标称电压为380V，若充电效率为，一次充满要消耗的电能为多少？
【答案】 断 20
【解析】（1）[1]电车掉“辫子”时，电车电路断开，处于断路状态，从而无法对电车持续供电。
（2）[2]新型电车满载时的压力
重力等于压力，所以满载时的质量为
（3）[3]水平地面对电车的阻力为
回收再利用的能量
由得，可供电车在水平路面匀速行驶的路程
（4）[4]电池充满电需要的电能为
四、实验题
13．（2023·江苏淮安·统考一模）小明猜想物体动能的大小可能与物体质量和运动速度都有关，于是他设计了如图甲、乙所示的两个实验装置，用它们来探究影响动能大小的因素：
如图甲所示，让质量相同的两个小球沿同一光滑斜面，分别从A处和B处由静止开始向下运动，然后与放在水平面上的相同纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后变为静止；
如图乙所示，让不同质量的两个小球沿同一光滑斜面，分别从B处由静止开始向下运动，然后与放在水平面上的相同纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后变为静止。
上述甲、乙两组实验中：
（1）图甲探究的是动能与物体 的关系，得出的结论是 ；
（2）图乙探究的是动能与物体 的关系，得出的结论是 ；
（3）本题中，小球动能大小是用 来表示的，这种方法在物理学上被称为 。
【答案】 速度 物体质量一定时，运动速度越大，动能越大 质量 物体运动速度一定时，质量越大，动能越大 小球推动纸盒移动的距离 转换法
【解析】（1）[1][2]甲图中小球的质量不变，高度不同，小球所处的位置越高，到达斜面底部获得的速度越大，所以探究动能与速度的关系；观察到小球质量相同时，小球速度越大，推动纸盒移动越远，故得出的结论是物体质量一定时，运动速度越大，动能越大。
（2）[3][4]乙图中两个不同质量的小球从同一斜面同一高度滑下，到达斜面底部时速度相同，质量不同，所以实验探究动能跟质量的关系；观察到小球速度相同时，小球质量越大，推动纸盒移动越远，故得出的结论是物体运动速度一定时，质量越大，动能越大。
（3）[5][6]实验中通过物体推动纸盒移动的距离来反映物体动能大小，运用了转换法的思想。
14．（2023·广西柳州·统考一模）小明在探究“物体的动能、重力势能大小跟哪些因素有关”的实验中：
（1）如图甲所示，小明利用斜面、钢球、木块等器材进行实验，该实验中物体的动能是指 （选填“钢球”或“木块”）的动能；实验中通过观察 来反映物体动能的大小；
（2）由甲图可以得出的结论是：在物体质量一定时， 越大，物体的动能越大；
（3）甲图实验中，若水平面绝对光滑，则 （选填“能”或“不能”）完成实验；
（4）甲图实验中，木块在水平面上滑动的过程中，克服摩擦力做功的功率 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（5）如图乙所示，有三个实心的、大小相同的铁球A、铁球B和塑料球C，球A、C离沙地高度相同。现让三个球同时由静止释放，球落到沙地上的状态如图乙中虚线球所示。比较球A、C可得出重力势能大小与 的关系；比较球A、B可得出重力势能大小与 的关系；
【答案】 钢球 木块移动的距离 速度 不能 变小 质量 高度
【解析】（1）[1][2]如图甲，控制了木块的距离不变，将钢球从不同的高度静止滑下，这是研究钢球的动能，根据转换法可知，实验中通过观察木块移动的距离来反映钢球动能的大小。
（2）[3]由甲图可知，钢球的质量不变，从不同高度静止滑下，使得钢球到达水平面的速度不同，撞击木块移动的距离也就不同，动能大小不同，所以可以得到结论，在物体质量一定时，速度越大，物体的动能越大。
（3）[4]根据牛顿第一定律可知，若水平面绝对光滑，物体将一直做匀速直线运动，所以，不能完成实验。
（4）[5]如图甲，由于水平面滑动摩擦力作用，木块在水平面上运动时的速度越来越小，木块对水平面的压力和接触面的粗糙程度保持不变，滑动摩擦力的大小也保持不变，则根据功率可知，克服摩擦力做功的功率变小。
（5）[6]比较球A、C可知道，球A、C的质量不同，从相同的高度静止释放，铁球A的质量大，落到沙地的坑越深，说明重力势能大，可以探究出重力势能大小与质量的关系。
[7]比较球A、B可得，球的质量相同，但静止释放的高度不同，高度高的，落到沙地的坑越深，说明重力势能大，可以探究出重力势能大小与高度的关系。
15．（2023·广东东莞·可园中学校考二模）物理兴趣小组在探究影响动能、势能的因素时，做了如下实验：

同学们利用如图甲装置进行“探究动能大小的影响因素”实验，用两根细绳将小球悬挂起来，拉起小球，当细绳与竖直方向成θ角后松手，小球撞击水平木板上的木块，记下木块移动的距离s。改变角度θ的大小，重复实验。
（1）本实验探究的问题是物体的动能大小与 的关系，实验的研究对象是 （选填“小球”或“木块”）；利用本实验装置，同时还可以探究的问题是 ；
（2）本实验通过木块被小球撞击后运动距离的长短来比较小球动能的大小，这种实验方法叫做 （选填“控制变量法”或“转换法”）。木块最终会停止下来，在此过程中木块通过 方式把动能转化为内能；
（3）如图乙所示，在竖直平面内用轻质无弹性细线悬挂一个小球，将小球拉至P点（细线处于拉直状态），由静止开始释放。不计空气阻力，小球运动到A点时，若它受到的所有外力突然消失，则小球将 。
A．沿AB方向做加速直线运动
B．沿AC方向做匀速直线运动
C．沿AD方向做匀速直线运动
D．静止在A点
【答案】 速度 小球 重力势能与高度的关系 转换法 做功 C
【解析】（1）[1]根据控制变量法，实验中小球一定，小球摆动的角度不同，撞击木块时的速度不同，所以本实验探究的问题是物体的动能大小与速度的关系。
[2]实验对象是小球，木块用来反映小球的动能，这是转换法的应用。
[3]细绳与竖直方向成的θ角不同，则下落的高度不同，通过对木块做功的多少，可以判断小球重力势能的大小，所以该实验可以探究重力势能与高度的关系。
（2）[4][5]实验中小球的动能大小可以通过小球推动木块运动的距离大小来体现，这是转换法的应用；由于木块受到摩擦力的作用，所以木块最终会停下来，在此过程中木块通过做功方式把动能转化为内能。
（3）[6]将小球拉至P点，由静止开始释放，因为不计空气阻力，小球运动到A点时，速度不为零，若它受到的所有外力突然消失，将保持原来的速度，沿原来的方向做匀速直线运动，即沿AD方向做匀速直线运动。
故选C。
五、计算题
16．（2023·江苏淮安·校考模拟预测）某一型号房车的总质量为4.5t，轮胎与地面的总接触面积为1500cm2。在一段平直公路上匀速行驶了40km，用时30min，受到的阻力为车重的0.1倍，在这一过程中消耗燃油16kg，求：（燃油热值q为4.5×107J/kg，g取10N/kg）
（1）当该房车静止在水平地面上时，求其对地面的压强；
（2）该房车牵引力做功的功率；
（3）该房车热机的效率。
【答案】（1）3×105Pa；（2）1×105W；（3）25%
【解析】解：（1）房车的重力
对地面的压力
受力面积
该房车对地面的压强
（2）房车受到的阻力
因为房车在平直公路匀速行驶，所以房车牵引力
行驶距离
该房车牵引力所做的功
该房车牵引力做功的功率
（3）汽车消耗的总能量
该房车热机的效率
答：（1）当该房车静止在水平地面上时，对地面的压强为3×105Pa；
（2）该房车牵引力做功的功率为1×105W；
（3）该房车热机的效率为25%。
17．（2023·辽宁锦州·统考模拟预测）随着汽油税费改革，汽车已经走进我们的家庭。小明的爸爸最近也购买了一辆轿车。
（1）通过查看说明书得知轿车车身质量为1725kg。当车上载有195kg的人和物品时，车轮与地面的总接触面积为4.0×10﹣2m2，试求轿车对地面的压强。
（2）在设计汽车发动机时，既要考虑能量的利用效率，也是考虑发动机的冷却问题。为了防止发动机过热，汽车的冷却系统常用水的循环来降低发动机的温度。在发动机的冷却系统中共有5kg的水，在冷却过程中水温升高了50℃，所吸收的热量是多少？
（3）若轿车以90kW的恒定功率启动做直线运动，运动过程中受到的阻力不变，运动的速度v与时间t的关系如图所示。则轿车运动过程中受到的阻力是多少？
（4）汽油在汽车发动机汽缸内燃烧时，如果每分钟释放1.2×107J的能量，发动机的输出功率是90kW，则此汽车发动机的效率是多少？
【答案】（1）4.704×105Pa；（2）1.05×106J；（3）3000N；（4）45%
【解析】解：（1）轿车对地面的压力
轿车对地面的压强
（2）水吸收的热量
（3）由图可知轿车匀速直线运动时，v=30m/s，则牵引力
轿车匀速直线运动时阻力和牵引力是一对平衡力，所以轿车运动过程中受到的阻力
f=F=3000N
（4）轿车每分钟发动机输出的功
W输出=Pt=90×103W×60s=5.4×106J
此汽车发动机的效率
答：（1）轿车对地面的压强为4.704×105Pa；
（2）水温升高了50℃，所吸收的热量为1.05×106J；
（3）轿车运动过程中受到的阻力是3000N；
（4）此汽车发动机的效率是45%。
18．（2023·山东泰安·统考二模）工人师傅利用如图所示装置，将重2.4×104N，底面积0.5m2的实心物体A匀速提升至高处。设卷扬机对绳子自由端的拉力为F，将物体A提升20m所用时间100s。提升过程中，滑轮组机械效率η＝96%，取g＝10N/kg，求：
（1）提升前，物体A对水平面的压强；
（2）有用功；
（3）拉力F做的功；
（4）拉力F的功率。
【答案】（1）4.8×104Pa；（2）4.8×105J；（3）5×105J；（4）5000W
【解析】解：（1）提升前，物体A对水平面的压力
F＝G＝2.4×104N
对地面的压强
（2）提升物体做的有用功
W有＝Gh＝2.4×104N×20m＝4.8×105J
（3）因为，所以拉力做的总功
（4）拉力F做功的功率
答：（1）提升前，物体A对水平面的压强为4.8×104Pa；
（2）有用功为4.8×105J；
（3）拉力F做的功为5×105J；
（4）拉力F的功率为5000W。
六、科普阅读题
19．（2023·江苏徐州·统考一模）阅读短文，回答文后问题
电动汽车
电动汽车是环保的交通工具，行驶时蓄电池给电动机供电，电动汽车的主要部分参数如表所示，如图甲所示，在测试过程中，司机和一名陪同人员上车。司机驾驶该充满电的车以节电模式匀速行驶，电池剩余容量为，陪同人员负责记录测试数据，已知司机和陪同人员的质量均为，汽车匀速行驶时所受阻力为总重力的取。
（1）汽车刹车原理图如图乙所示，连着刹车踏板的金属杆可视为一根能绕O点转动的 （填“省力”、“等臂”或“费力”）杠杆；
（2）为了节能，车靠近目的地前可采用“再生制动”的方法：在车速逐渐减到60km/h的过程中，不采用机械刹车，由于电动汽车继续行驶，带动电机逆向发电，将电能存储在蓄电池内，此时电机的工作原理是 ；
（3）在此测试过程中，电动汽车匀速行驶30km，牵引力做的功为 J；
（4）如图丙是小明设计的车速提醒电路，R为定值电阻，Rv的阻值随车速的变化而改变。当电压表的示数达到某一数值时提醒驾驶员车速过快，需要减速。图丁是Rv的阻值与车速关系的图像。图戊是车速从加速到过程中，消耗的电功率随电流变化的图像。则图丁中图线与纵坐标相交点的电阻值是 。

【答案】 省力 电磁感应
【解析】（1）[1]在刹车时，连着刹车踏板的金属杆看作一个杠杆，动力臂大于阻力臂，为省力杠杆。
（2）[2]在车速逐渐减到的过程中，不采用机械刹车，由于电动汽车继续行驶，带动电机逆向发电，将电能存储在蓄电池内，此时电机相当于发电机，工作原理是电磁感应。
（3）[3]已知空车的质量为，司机和陪同人员的总质量为，汽车匀速行驶时所受阻力为总重力的，根据二力平衡条件可得，测试过程中汽车受到的牵引力
在此测试过程中，电动汽车匀速行驶，牵引力做的功为
（4）[4]图丙的电路中，与串联，电压表测的电压，由图戊可知，电流为时，的功率为；根据可得，电压表的示数
电流为时，的功率为，此时电压表的示数
根据串联电路的规律和欧姆定律，由电源电压不变列方程可得
即
解得，电源电压。
20．（2023·内蒙古赤峰·统考模拟预测）阅读短文，回答问题。
登陆火星仰望星空，我们追梦不止……
2023年5月15日，我国发射的“祝融号”火星车登陆火星表面。登陆一颗陌生的星球，大体分为“绕”、“着”、“巡”三步。“绕”：探测器经过漫长的旅程，实现对登陆星球的环绕飞行。“着”：探测器着陆星球表面的过程。“巡”：探测器到达星球表面后，放出巡视车，完成对星球表面的拍摄及土壤分析等工作。其中最困难的一步就是“着”，这个过程中要使探测器的速度在短短的几分钟内降至零，通常要先后经历“气动减速”、“降落伞减速”、“动力减速”三个阶段。火星是太阳系中与地球最相似的行星，表面有大气层，温度适宜，火星表面引力为地球表面引力的38%。
（1）探测器环绕火星运动的轨道是一个椭圆，如图乙所示。当探测器运行到“远火点”时，它的势能 （选填“最大”或“最小”）。探测器由远火点向近火点运动过程中机械能不变，则探测器的动能将 ；（选填“不变”、“减小”或“增大”）
（2）探测器着陆星球表面的过程，能通过“气动减速”、“降落伞减速”的原因是因为火星表面有 。
【答案】 最大 增大 大气层
【解析】（1）[1]当探测器运行到“远火点”时，它的质量不变，高度最大，重力势能势能最大。
[2]当探测器从“远火点”向“近火点”运行的过程中，它的质量不变，高度变小，重力势能减小；质量不变，速度变大，动能增大，是重力势能转化为动能，到达“近火点”时动能最大。
（2）[3]探测器着陆星球表面的过程，能通过“气动减速”、“降落伞减速”的原因是因为火星表面有大气层，探测器克服大气的摩擦做功，机械能会减小。
一、单选题
1．（2023·海南省直辖县级单位·统考模拟预测）用弹簧测力计两次水平拉同一木块，使它在同一水平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图像，下列说法正确的是（ ）

A．木块两次运动的速度相等
B．木块第一次受到的摩擦力较小
C．木块两次受到的摩擦力均为2.3N
D．木块两次受到拉力的功率之比为2：1
【答案】D
【解析】A．根据图形，相同时间内，第一次行走的路程为50m，第二次的路程为25m，故第一次的速度大于第二次的速度，两次速度之比为2：1。故A错误；
B．两次木块都在同一木板上滑动，因为木块与木板间的压力、接触面的粗糙程度都没有变化，故它们间的滑动摩擦力大小不变。故B错误；
C．木块在做匀速直线运动时，摩擦力与拉力二力平衡。测力计的分度值为0.2N，其示数为2.6N，即摩擦力大小为；故C错误；
D．根据
可知，两次的拉力相等，速度之比为2：1，木块两次受到拉力的功率之比为2：1，故D正确。
故选D。
2．（2023·福建厦门·厦门双十中学思明分校校考二模）在粗糙程度均匀的水平地面上的运动物体，受到方向不变的水平拉力F的作用，其F﹣t和v﹣t图像分别如图甲和图乙所示。下列有关拉力做功及功率的分析正确的是（ ）

A．0～3s内拉力做功为9JB．3～6s内拉力做功81J
C．6～9s内拉力的功率逐渐变大D．4s时拉力的功率为9W
【答案】D
【解析】A．由图乙知，0～3s内，物体速度为0，处于静止状态，没有在拉力F的方向上移动距离，拉力不做功，故A错误；
B．由图甲可知，3～6s内，拉力为F=9N。由图乙知，3～6s内，物体做加速运动，速度变化是均匀的，3～6s内平均速度为
则物体通过的距离为
拉力做的功为
故B错误；
C．由图甲可知，6～9s内，拉力不变，由图乙知，6～9s内，物体运动速度逐渐减小，由P=Fv可知，功率逐渐变小，故C错误；
D．由图甲可知，4s时拉力的大小为F=9N，由图乙可知，物体的速度是均匀变大的，3s时速度为0，6s时速度为3m/s，物体做匀加速运动，所以4s时的速度为1m/s，此时拉力的功率为
P=Fv=9N×1m/s=9W
故D正确。
故选D。
3．（2023·安徽合肥·校考二模）如图所示，用重力不计的绳子（绳子不可形变）系着重为G的小球A，让小球A在同一水平面内做匀速圆周运动，不计空气阻力，下列说法中正确的是（ ）

A．绳子对小球的拉力对小球不做功
B．小球的机械能不守恒
C．小球所受的重力与绳子对小球的拉力是一对平衡力
D．小球受到的合力为零
【答案】A
【解析】A．根据图示可知，小球在拉力方向上没有移动距离，由W＝Fs可得，小球所受的拉力没有做功，故A正确；
B．小球A在同一水平面内做匀速圆周运动，球的速度和质量不变，动能不变，高度不变，重力势能不变，则机械能不变，即机械能守恒，故B错误。
C．由于小球受到的重力和拉力不在一条直线上，因此二力一定不是平衡力，故C错误；
D．因为处于静止状态或匀速直线运动状态的物体受平衡力作用，而小球做匀速圆周运动，因此物体受非平衡力的作用，合力不为零，故D错误。
故选A。
4．（2023·陕西商洛·校考模拟预测）西安大唐不夜城是游客们向往的打卡地，如图所示的“不倒翁”表演深受大家喜欢。下列说法正确的是（ ）

A．“不倒翁”整体所受重力与地面对“不倒翁”的支持力是一对相互作用力
B．“不倒翁”由倾斜向直立摆动过程中，重力不做功
C．“不倒翁”不易倾倒，是因为它的重力大
D．“不倒翁”由倾斜位置摆到竖直位置时继续向前摆动是由于具有惯性
【答案】D
【解析】A．“不倒翁”整体所受重力与地面对“不倒翁”的支持力是作用在同一物体上的两个力，不是一对相互作用力，故A错误；
B．“不倒翁”由倾斜向直立摆动过程中，受到重力的作用，且在重力的方向上通过了距离，所以重力做功，故B错误；
C．“不倒翁”不易倾倒，是因为它的重心位置较低，故C错误；
D．“不倒翁”由倾斜位置摆到竖直位置时继续向前摆动是由于具有惯性，仍然要保持原来的运动状态，故D正确。
故选D。
5．（2023上·湖北黄石·八年级黄石市有色中学校考阶段练习）如图所示，两个相同的光滑弧形槽，一个为A1B1C1凸形，一个为A2B2C2凹形，两个相同小球分别进入两弧形槽的速度都为v，运动到槽的末端速度也都为v，小球通过凸形槽的时间为t1，通过凹形槽的时间为t2，则t1、t2的关系为（ ）
A．t1=t2B．t1>t2C．t1