考点11功和机械能（解析版）-2022年物理中考一轮复习考点透析（北师大版）

这是一份考点11功和机械能（解析版）-2022年物理中考一轮复习考点透析（北师大版），共14页。试卷主要包含了功的定义，功的两个必要条件，不做功的三种情况，功的公式，功的单位，功的公式的应用，05m＝25J；等内容，欢迎下载使用。
考点11功和机械能 考点总结一：功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.功的两个必要条件：① 有力作用在物体上；② 物体在力的方向上通过了距离。3.不做功的三种情况：有力无距离；有距离无力、力和距离垂直。4.功的公式：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。公式：。5.功的单位：国际单位制中，功的单位是：焦耳，符号是J，1J= 1N·m 。6.功的公式的应用：①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；②公式中S一定是在力的方向上通过的距离，强调对应；③功的单位“焦”（牛·米 = 焦），不是力和力臂的乘积（牛·米，力臂单位不能写成“焦”）。二：功率1.定义：单位时间里完成的功；或说成：单位时间内力作做的功。2.功率的物理意义：功率是表示力做功快慢的物理量；即单位时间内完成的功。3.公式：。4.单位：在国际单位制中，功率单位是瓦特，符号是 W 。常用单位还有千瓦（kW）、马力。 换算关系：。5.功率公式的解释：（1）物体在拉力F的作用下，以速度v沿拉力的方向做匀速直线运动，则拉力做功的功率等于力与物体速度的乘积，即。（2）利用该公式时要注意：拉力F必须是恒力，且物体运动的速度应不变；v的单位必须用m/s，这样算出的功率单位才是W；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。三：动能1.什么是动能：物体由于运动而具有的能。如图（1）所示，物体都具有动能。行驶的汽车飞翔的小鸟空中的客机自由下落的小球图（1）运动的物体2.影响动能的因素物体动能的大小与两个因素有关：一是物体的质量，二是物体运动的速度大小。当物体的质量一定时，物体运动的速度越大其动能越大，物体的速度越小其动能越小；具有相同运动速度的物体，质量越大动能越大，质量越小动能越小。3.动能是“由于运动”而产生的，一定不要把它理解成“运动的物体具有的能量叫动能”，不运动的物体也具有能量，但不具有动能。例如在空中飞行的飞机，不但有动能而且还具有其它形式的能量。四：势能1.重力势能：物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能。（1）重力势能的大小与质量和高度有关。物体的质量越大，被举得越高，则它的重力势能越大。（2）重力势能是“被举高”这个原因而产生的，一定不要把它理解成“被举高的物体具有的能量叫重力势能”，被举高的物体具有重力势能，同时也具有其他形式能量。例如在空中飞行的飞机，不但有重力势能而且还具有其它形式的能量。2.弹性势能：物体由于发生弹性形变，而具有的能叫做弹性势能。如图（2）所示，撑杆跳高时弯曲的杆、拉开的弓箭都具有弹性势能。弹性势能的大小与弹性形变的程度有关；形变程度越大，其弹性势能越大。撑杆跳高拉开的弓箭五：机械能及其转化1.动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。2.动能与势能的相互转化（1）在一定的条件下，动能和重力势能之间可以相互转化。如将一块小石块，从低处抛向高处，再从高下落的过程中，先是动能转化为重力势能，后又是重力势转化为动能。（2）在一定的条件下，动能和弹性势能之间可以相互转化。如跳水运动员，在起跳的过程中，压跳板是动能转化为弹性势能，跳板将运动员反弹起来是弹性势能转化为动能。（3）机械能守恒：如果一个过程中，只有动能和势能相互转化，机械能的总和就保持不变，这个规律叫做机械能守恒。（4）水能和风能的利用：自然界的流水和风能都是具有大量机械能的天然资源。利用水能发电，一定量的水，上、下水位差越大，水的重力势能越大，能发出的电就越多。利用风能发电，在风力资源丰富的地区，可以同时安装几十台到几百台风力发电机，组成“风车田”联在一起供电。 真题演练一．选择题（共10小题）1．如图是某学生投篮时的场景，以下说法正确的是（　　）A．该学生站在地面上不动时，他对地面的压力与地面对他的支持力是一对平衡力 B．篮球离开手后，继续运动是因为篮球受到惯性的作用 C．篮球离手后，在空中飞行过程中，人对篮球做了功 D．篮球由运动到静止，说明力可以改变物体的运动状态【分析】（1）根据二力平衡的条件进行分析，即大小相等，方向相反，作用在一条直线上，作用在一个物体上；（2）根据惯性定律进行分析，任何物体都有保持原来运动状态的性质；（3）做功包含的两个必要条件：作用在物体上的力；物体在力的方向上通过的距离；（4）力可以改变物体的运动状态、改变物体的形状。【解答】解：A、该学生站在地面上不动时，他对地面的压力与地面对他的支持力作用在不同物体上，不是一对平衡力，故A错误；B、篮球离开手后，继续运动是因为篮球具有惯性，而不能说受到惯性的作用，故B错误；C、篮球离手后，在空中飞行过程中，人对篮球没有施加力，所以不做功，故C错误；D、篮球由运动到静止是因为篮球受到了力的作用，说明力可以改变物体的运动状态，故D正确。故选：D。2．马拉着质量是2000kg的车在水平路上前进400米，马的水平拉力做了3×105J的功，则马的水平拉力是（　　）A．500N B．20000N C．750N D．800N【分析】根据W＝Fs求出马的水平拉力。【解答】解：由W＝Fs可得，马的水平拉力：F＝＝＝750N。故选：C。3．一名中学生跳绳时平均每分钟跳120次，那么跳绳2分钟克服重力做的功大约是这名同学爬几层楼克服重力做的功（　　）A．1层 B．2层 C．4层 D．8层【分析】估计中学生的质量和跳绳重心每次上升的高度，利用重力公式求其重力，再利用W＝Gh求跳起一次克服重力做的功；进一步计算2分钟做的总功，估计一层楼的高度，根据做功公式计算爬一层楼克服重力做的功，进一步计算楼的层数。【解答】解：中学生的质量大约是50kg，跳绳重心每次上升的高度大约为5cm，中学生的重力：G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N，跳1次克服重力做功：W1＝Gh＝500N×0.05m＝25J；跳120次克服重力做功：W＝120×W1＝120×25J＝3000J，跳绳2分钟克服重力做的功：W0＝2W＝2×3000J＝6000J，一层楼高约3m，爬一层楼克服重力做的功：W′＝Gh′＝500N×3m＝1500J，楼的层数：n＝＝＝4。故选：C。4．有关同学们在中考前体育考试时力现象的描述，正确的是（　　）A．小王跳远时用力蹬地快速跳起，说明力是维持物体运动的原因 B．小英推出后的实心球在空中飞行过程中，她对实心球做了功 C．往返跑中小科在作变速运动，到达终点时他不能立即停下来是因为受到惯性作用 D．小芮在水平地面上站立时所受的重力和地面对她的支持力是一对平衡力【分析】（1）根据力是改变物体运动状态的原因来进行分析判断。（2）根据做功的两个必要条件判断。（3）物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性。（4）处于平衡状态的物体受到的力是平衡力。【解答】解：A、跳远时用力蹬地快速跳起，说明力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动的，故A错误。B、小英推出后的实心球在空中飞行过程中，小英对实心球不再施加力的作用，根据做功的条件知，小英对实心球没有做功，故B错误。C、往返跑中小科在作变速运动，到达终点时他不能立即停下来是因为小科具有惯性，惯性不是力，不能说受到惯性作用，故C错误。D、小芮在水平地面上站立时处于平衡状态，则小芮所受的重力和地面对她的支持力是一对平衡力，故D正确。故选：D。5．推理是学习理化知识的一种重要方法。下列推理合理的是（　　）A．酸雨中含有酸，所以引起酸雨的二氧化硫和二氧化氮都是酸 B．同种元素的原子和离子中质子数相同，所以质子数相同的粒子一定属于同种元素 C．对物体做功，需要对物体施加力，所以只要物体受到了力，该力就一定对物体做功              D．在水平面上运动的小车，受到的阻力越小，运动距离越远，所以如果小车不受阻力，将一直运动下去【分析】（1）根据物质的种类来分析；（2）质子数相同的粒子不一定属于同种元素；（3）根据力与做功的关系来分析；（4）根据运动与力的关系来分析。【解答】解：A、二氧化硫和二氧化氮是氧化物，不是酸，故A错误；B、质子数相同的粒子不一定属于同种元素，例如水分子和氖原子质子数都是10，不属于同种元素，故B错误；C．物体受到力，该力不一定对物体做功，故C错误；D．运动的小车在水平面上受到的阻力越小，滑行距离越远，所以小车不受阻力作用，运动状态不会改变，将一直运动下去，故D正确。故选：D。6．如图所示，重为80N的物体在大小为10N，水平向左的拉力F1作用下，沿水平地面以3m/s的速度做匀速直线运动，所用时间2s。若不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦，则下列结论正确的是（　　）A．物体与地面之间的摩擦力f＝10N B．拉力F1做的功W1＝60J C．拉力F1的功率P1＝30W D．机械对物体做功的功率P2＝60W【分析】（1）物体与地面间的摩擦力可通过二力平衡求出；（2）根据s＝vt可求得F1移动的距离，因此装置是动滑轮，所以F1移动的距离为2s，2s拉力F1做的功可利用公式W＝Fs求出；（3）再利用P＝可求得拉力F1的功率和机械对物体做功的功率。【解答】解：A、图中是一只动滑轮，用2段绳子拉动物体，匀速运动时，拉力与摩擦力是一对平衡力，故摩擦力f＝2F1＝2×10N＝20N，所以A错误；B、由v＝得，物体移动的距离s＝vt＝3m/s×2s＝6m，则F1移动的距离为2s＝2×6m＝12m，F1所做的功为W＝F1×2s＝10N×12m＝120J，故B错误；C、F1的功率P1＝＝＝60W，故C错误；D、机械对物体做功W2＝fs＝20N×6m＝120J，则机械对物体做功的功率P2＝＝＝60W，故D正确。故选：D。7．一物体在拉力的作用下沿水平方向做直线运动，物体在前5s内加速行驶了30m，后5秒内以10m/s的速度做匀速直线运动，若物体在运动的过程中所受的阻力大小始终为20N，通过计算可知（　　）A．前5s内，物体的平均速度为5m/s B．前5s内，物体的拉力等于阻力为20N C．后5s内，拉力做的功为1000J D．后5s内，拉力做功的功率为100W【分析】（1）由v＝可求得前5s内，物体的平均速度；（2）物体在前5s内加速行驶，不是处于平衡状态，物体的拉力不等于阻力；（3）由v＝公式变形可求得后5s内移动的路程，由W＝Fs可求得后5s内，拉力做的功；（4）P＝＝＝Fv可求得后5s内拉力做功的功率。【解答】解：A、前5s内，物体的平均速度v1＝＝＝6m/s，故A错误；B、物体在前5s内加速行驶，处于非平衡状态，物体的拉力不等于阻力，故B错误；C、由v＝可得，后5s内移动的路程：s2＝v2t2＝10m/s×5s＝50m，拉力做的功W＝Fs2＝20N×50m＝1000J，故C正确；D、后5s内拉力做功的功率P＝＝＝Fv2＝20N×10m/s＝200W，故D错误。故选：C。8．如图所示，舰载机既要在航母上起飞，又要在航母上降落。下列说法正确的是（　　）A．舰载机加速升空的过程中，它的机械能不变 B．空中加油机对匀速飞行的舰载机加油过程中，舰载机动能不变 C．舰载机的着舰速度越快，它的惯性越大 D．舰载机着舰时，阻拦索的拉力改变了它的运动状态【分析】（1）机械能包括动能和势能；物体由于运动而具有的能量叫动能；物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能叫重力势能；物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能。动能的大小与质量和速度有关，重力势能大小与质量和高度有关。（2）惯性是物体保持原运动状态不变的性质，惯性大小与质量有关。（3）力的作用效果有两个：①力可以改变物体的形状即使物体发生形变。②力可以改变物体的运动状态，包括物体的运动速度大小发生变化、运动方向发生变化。【解答】解：A、舰载机加速升空的过程中，质量不变，由于速度增大所以动能变大，由于高度增大，所以重力势能变大，故它的机械能变大，故A错误；B、空中加油机对匀速飞行的舰载机加油过程中，由于舰载机的质量变大，所以舰载机动能变大，故B错误；C、舰载机的着舰速度越快，它的惯性不变，因为惯性只与质量有关，故C错误；D、舰载机着舰时，阻拦索的拉力改变了它的运动状态，使舰载机由运动变为静止，故D正确。故选：D。9．2020年12月17日，“嫦娥五号”返回器携月球样品在预定区域安全着陆，探月工程“嫦娥五号”任务取得圆满成功。在返回器打开降落伞后落地阶段，月球样品是被固定在返回器内的。在这一阶段下列说法正确的是（　　）A．返回器的动能增加，机械能不变 B．返回器的重力势能减小，机械能减小 C．以返回器为参照物，月球样品是运动的 D．以地面为参照物，返回器是静止的【分析】动能的大小跟物体的质量和速度有关；重力势能的大小跟物体的质量和高度有关；动能和势能的和称为机械能。在研究物体运动时，要选择参照的标准，即参照物，物体的位置相对于参照物发生变化，则运动，不发生变化，则静止。【解答】解：AB、在返回器打开降落伞后落地阶段，返回器的质量不变，高度变小，重力势能变小；速度变小，动能变小，机械能为动能和势能的和，所以机械能变小，故A错误，B正确；C、以返回器为参照物，月球样品与返回器之间没有发生位置变化，是静止的，故C错误；D、以地面为参照物，返回器与地面之间发生了位置的变化，是运动的，故D错误。故选：B。10．周末，小丽跟妈妈去千佛山游玩，如图所示，小丽和妈妈乘坐缆车匀速上山时，她们的（　　）A．势能减小 B．势能增大 C．动能减小 D．动能增大【分析】影响动能的影响因素是物体的质量和物体运动的速度，影响重力势能的因素是物体的质量和物体的高度。在分析各个能量的变化时，根据各自的影响因素进行分析。【解答】解：小丽和妈妈乘坐缆车匀速上升时，她们的质量不变，速度不变，动能不变；质量不变，高度升高，重力势能增加。故选：B。二．填空题（共7小题）11．小明去商场购物时，站在匀速上行的自动扶梯上（如图所示），以扶梯的扶手为参照物时，小明是 　静止　的；若扶梯的高度是5m，扶梯长是7m，小明体重为600N．扶梯用10s把小明从一楼送到二楼，扶梯对小明做功 　3000　J；扶梯对小明做功的功率是 　300　W；小明运动的速度是 　0.7　m/s。【分析】（1）判断物体是否运动，即看该物体相对于所选的参照物位置是否发生改变即可；（2）扶梯对小明做的功即为克服小明的重力所做的功，根据W＝Gh求出其大小；根据P＝求出对小明做功的功率；（3）小明同学通过的路程就是扶梯长，知道时间，利用v＝即可求出运动的速度。【解答】解：（1）在上升过程中，以扶手为参照物，小明相对于扶手的位置没有改变，所以小明是静止的。（2）扶梯对小明做的功：W＝Gh＝600N×5m＝3000J，扶梯对小明做功的功率：P＝＝＝300W；（3）小明运动的速度v＝＝＝0.7m/s。故答案为：静止；3000；300；0.7。12．一辆海南生产的“马自达”汽车，在高速公路上以72km/h的速度匀速行驶，受到的阻力是2000N，行驶过程中这辆车的牵引力为 　2000　N，汽车发动机的功率为 　4×104　W。【分析】（1）物体做匀速直线运动时，处于平衡状态，受到平衡力的作用，根据二力平衡条件即可得出牵引力的大小；（2）根据公式P＝＝Fv求出汽车发动机的功率。【解答】解：（1）因为汽车匀速行驶，牵引力和阻力；由二力平衡知识得，F＝f＝2000N；（2）速度v＝72km/h＝20m/s，汽车发动机的功率为；P＝＝Fv＝2000N×20m/s＝4×104W。故答案为：2000；4×104。13．如图所示，为了把小车运送到平台上，小明将绳子一端固定在A处、另一端绕过小车前端把手B，在绳子末端用150N的拉力将小车沿斜面匀速拉动5m，在此过程中小车被提升的高度为2m。已知小车重700N，两股绳子均与斜面平行（不计动滑轮重、绳重、绳与把手的摩擦）。整个过程中，小明施加的拉力做的功为 　1500　J，小车受到的阻力为 　20　N。【分析】（1）由图可知，小明使用的是动滑轮，已知将小车沿斜面匀速拉动5m，则绳子移动的距离s′＝2s，根据W总＝Fs可求得小明施加的拉力做的功；（2）由W有用＝Gh可求得有用功，总功减去有用功为额外功，由W额＝fs可求得小车受到的阻力。【解答】解：（1）绳子移动的距离s′＝2s＝2×5m＝10m，小明施加的拉力做的功W总＝Fs＝150N×10m＝1500J，（2）有用功W有用＝Gh＝700N×2m＝1400J，W额＝W总﹣W有用＝1500J﹣1400J＝100J，由W额＝fs可得，小车受到的阻力：f＝＝＝20N。故答案为：1500；20。14．用3N的水平拉力使物块沿水平方向匀速前进了0.5m，则物块受到的摩擦力大小为　3　N，拉力对物块做的功为　1.5　J。【分析】物体在水平地面上做匀速直线运动，物体受到的拉力、摩擦力是一对平衡力，大小相等，据此可求拉力大小；再利用W＝Fs求拉力对物块做的功。【解答】解：因为物块在水平方向上做匀速直线运动，所以物块受到的拉力、摩擦力是一对平衡力，大小相等，则物块受到的摩擦力大小：f＝F＝3N；物体在水平方向上移动距离s＝0.5m，拉力对物块做的功：W＝Fs＝3N×0.5m＝1.5J。故答案为：3；1.5。15．如图甲所示，物体在水平拉力F的作用下由静止沿粗糙水平面向右运动，0﹣6s内拉力随时间变化的规律如图乙，速度随时间变化的规律如图丙，则在2﹣4s内，物体克服摩擦力所做的功为 　30　J，第5s时物体受到的摩擦力为 　3　N。【分析】（1）由图乙可知，在2～4s内的拉力大小，分析图丙可知，在2～4s内，物体做匀速运动以及速度大小，根据二力平衡条件求出滑动摩擦力的大小，利用速度公式的变形式s＝vt求物体运动的距离；利用W＝fs求物体克服摩擦力所做的功；（2）由图丙可知，在4～6s内，物体做减速运动，受到滑动摩擦力的作用，物体对接触面的压力大小和接触面的粗糙程度均未变，故滑动摩擦力大小不变，据此得出第5s时物体受到的摩擦力大小。【解答】解：（1）由图乙可知，在2～4s内，拉力F＝3N，由图丙可知，在2～4s内，物体做匀速运动，且v＝5.0m/s，此时滑动摩擦力与拉力是一对平衡力，大小相等，所以f＝F＝3N，由速度公式可得，在2～4s内物体运动的距离：s＝vt＝5.0m/s×2s＝10m，则在2～4s内物体克服摩擦力所做的功：W＝fs＝3N×10m＝30J；（2）由图丙可知，在4～6s内，物体做减速运动，受到滑动摩擦力的作用，物体对接触面的压力大小和接触面的粗糙程度均未变，故滑动摩擦力的大小不变，则第5s时物体受到的摩擦力为3N。故答案为：30；3。16．我们知道影响物体动能的大小因素有物体的质量和物体的 　速度　，在这两个因素中对物体动能影响较小的是 　质量　。【分析】动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。【解答】解：影响物体动能的大小因素有物体的质量和物体的速度，在这两个因素中，速度对物体的动能影响较大，质量对物体动能影响较小。故答案为：速度；质量。17．如图所示是小球弹跳的频闪照片，小球弹起的高度越来越低，其中1、2是两等高的位置。小球在上升过程中重力势能 　增大　（选填“增大”、“减小”或“不变”）；小球具有较大机械能的是 　1　（选填“1”或“2”）位置。【分析】重力势能的大小与质量、高度有关；机械能包括动能和势能，在动能和势能转化过程中，若考虑空气阻力、摩擦力等因素，机械能会减小。【解答】解：小球在上升过程中，质量不变，高度变大，重力势能增大；由图可知，小球弹跳的高度会越来越低，说明小球的机械能逐渐减小，是由于小球克服空气阻力做功，消耗一部分机械能，所以在1位置的机械能大于2位置的机械能。故答案为：增大；1。三．解答题（共2小题）18．趣味蹦床可以有效锻炼小朋友的平衡能力。如图所示，小华离开蹦床上升过程中，经过A点（动能为E1）后到达最高点B，从B点下落时，再次经过A点（动能为E2）。不计空气阻力，请回答：（1）从A上升到B的过程中，小华的重力势能如何变化？（2）E1和E2的大小关系，并说明判断依据。【分析】（1）重力势能的大小与质量和高度有关；（2）机械能等于动能与势能的总和；不计空气阻力时，物体在竖直方向运动时机械能是守恒的。【解答】解：（1）从A上升到B的过程中，小华的质量不变，高度变大，所以重力势能变大；（2）E1＝E2；不计空气阻力，小华的机械能是守恒的，即上升过程中的A点和下落过程的A的机械能是相同的，由于A点的高度不变，小华的质量不变，重力势能不变，所以动能是相同的。故答案为：（1）从A上升到B的过程中，小华的重力势能变大；（2）E1＝E2；不计空气阻力，小华的机械能是守恒的，即上升过程中的A点和下落过程的A的机械能是相同的，由于A点的高度不变，小华的质量不变，重力势能不变，所以动能是相同的即E1＝E2。19．在“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验中，同学们做了如图所示三个实验，将小球沿着同一斜面由静止释放，并与同一水平面上的同一木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止。（1）实验中所探究的“物体的动能”是指　小球　（选填“木块”或“小球”）滚动到水平板时的动能。所探究物体的动能大小通过　木块在水平板上通过的距离大小　来表示。（2）实验甲中小球滚动到斜面底端的速度　等于　实验丙中小球滚动到斜面底端的速度（选填“大于”“等于”或“小于”）。（3）由实验甲、乙，可以得到的实验结论是：　质量相同的物体，运动速度越大，它具有的动能就越大　。【分析】（1）探究动能影响因素实验，研究对象是斜面上的小球，从斜面滑下撞击水平面上的木块，通过木块运动距离判断动能大小；（2）高度相同，则小球到达水平面时的速度是相同的；（3）影响物体动能大小的因素有质量和速度，找出相同的量和变化的量，分析得出动能大小与变化量的关系。【解答】解：（1）该实验中所探究物体的动能是指小球的动能；该实验中小球动能的大小是通过物体B移动的距离体现的，木块被撞的越远，说明小球的动能越大，被撞的越近，说明小球的动能越小；（2）由图可知，实验甲和丙中小球滚下的高度相同，则到达水平面时的速度是相同的；（3）由图示实验可知，甲、乙两次实验，球的质量相同，乙滚下的高度大于甲滚下的高度，乙到达斜面底端时的速度较大，将纸盒推动得更远，说明动能更大，由此可得：质量相同的物体，运动速度越大，它具有的动能就越大；故答案为：（1）小球；木块在水平板上通过的距离大小；（2）等于；（3）质量相同的物体，运动速度越大，它具有的动能就越大。