1、1第十讲 功和机械能一、填空题1(2018玉林 改编)2018 年世界杯正在俄罗斯举行，如图所示，是正在加速下降的足球，在此过程中，足球的动能_，机械能_。(均选填“增大”“不变”或“减小”)。第 1 题图2(2019特色)图中表示机械能的组成，请你将图中的补充完整：_，_。第 2 题图3(2018绵阳改编)蹦床运动是奥运会比赛项目。运动员比赛开始前直立在蹦床中央，比赛开始时快速下蹲并立即恢复直立被蹦床弹起，离开蹦床时是成直立状态并一直保持，到达最高点后下落到接触蹦床时又快速下蹲并立即恢复直立，再次被蹦床弹起，达到更高点。忽略空气阻力，在此整个过程中，运动员的机械能_，运动员从离开蹦床到下落接
2、触蹦床的过程中，他的机械能_。(均选填“守恒”或“不守恒”)24(2017江西样卷)如图所示，杂技演员表演时将蹬鼓竖直向上蹬起，蹬鼓上升过程中重力势能_(选填“增大”或“减小”)，当蹬鼓竖直上升到最高点的瞬间，受到_个力(忽略空气阻力)。5(2019改编)如图甲所示，拉满弓将箭射出，是利用_能来做功的。如图乙所示，运动员拉弦的手要戴上“护指”，是通过增大 受力面积来_。6(2019改编)如图为麻省理工学院的教授在课堂上演示的情景，教授将一个摆球从下巴处放手，结果摆球摆回时并没有砸到他的下巴，这是因为摆球在摆动的过程中部分机械能因为和空气摩擦转化为_能而导致摆球的机械能减少。这一过程_(选填“符
3、合”或“不符合”)能量的转化和守恒定律。第 6 题图7(2019易错)大山同学在中考体育考试中立定跳远跳出了 218_(填适当的单位)的好成绩。小芳同学用 60 N 的力投出的实心球在空中画了一条优美的弧线。若实心球重为 20 N，小芳投出了 6.3 m 的距离，球最高点距地面 2.6 m，则球在空气中飞行的过程中，小芳对球所做的功为_J。二、选择题8(2018福建)2018 年 5 月 5 日，中国国产航母首次舰载直升机起降， 直升机 减速下降靠近航母甲板的过程 中( )A惯性变大 B动能变小C重力势能不变 D机械能不变9(2018吉安一模)下列有关功和能的叙述，正确的是( )A小军搬石头没
4、有搬动，搬石头的力对石头做了功B在空中飞行的飞机，只具有重力势能3C“长征七号”火箭搭载“天舟一号”太空飞船发射升空的过程中，“天舟一号”太空飞船的机械能不变D正常行驶的汽车比路旁行走的人的动能大10(2018盐城)小明将掉在地面上的物理书捡起来放在课桌上，他对课本所做功最接近于( )A0.02 J B0.2 JC2 J D20 J11(2018长沙)下列关于功的说法正确的是( )A小明用力推发生故障的汽车而未推动时，推力对汽车做了功B吊车吊着重物沿水平方向匀速运动一段距离时，吊车的拉力对重物做了功C足球在水平地面上滚动一段距离时，重力对足球做了功D举重运动员从地面将杠铃举起的过程中，举重运动
5、员对杠铃做了功12(2018贵阳改编)如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面，一小球由 A 点以速度 v 沿轨道滚下，经另一侧等高点 B 后到达最高点 C，下列关于小球滚动过程的分析正确的是( )第 12 题图A整个过程只有重力在对小球做功B小球在 A、 B 两点具有的动能相同C小球在 A、 B、 C 三点的速度大小关系是 vAvBvCD小球在 A 点具有的机械能等于它在 C 点具有的重力势能13(2019原创)2018 年 4 月 24 日羽毛球亚洲锦标赛在武汉举行，谌龙在男单半决赛中以 2 比 0 战胜印度的普兰诺伊。如图是谌龙击球过网的瞬间，关于比赛中涉及的力学知识分析正确的是( )第
6、 13 题图A羽毛球离开球拍上升过程中，谌龙对羽毛球做了功B当羽毛球上升到 最高点时，其动能为零4C羽毛球在空中运动过程中其机械能逐渐减小D击球时，球拍对羽毛球的力和羽毛球对球拍的力是一对平衡力14(2018襄阳)在排球比赛中，小明把排球竖直向上抛出，排球在运动中动能 E 随时间 t 变化的图像最接近的是( )15如图所示是一位同学投掷铅球的过程示意图。铅球在 b 点离手， c 点是铅球运动的最高点，不计空气阻力。在 a 到 d 的整个过程中，下列说法不正确的是( )第 15 题图A只有在 a 到 b 的过程中，该同学对铅球做了功B在 b 到 d 的过程中，铅球的机械能先增加后减少C在 c 到
7、 d 的过程中，铅球的重力势能减少D在 a 到 d 的过程中，铅球的运动状态在不断地变化16(2018聊城改编)2018 年 2 月 12 日 13 时 03 分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第二十八、二十九颗北斗导航卫星。如图所示的卫星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，它在大气层外运行，不受空气阻力，则下列说法正确的是( )5第 16 题图A卫星从远地点运行到近地点，重力势能减小，动能增大，机械能守恒B卫星从远地点运行到近地点，重力势能增大，动能减小，机械能守恒C卫星从近地点运行到远地点，重力势能增大，机械能不守恒D
8、卫星从近地点运行到远地点，重力势能减 小，动能减小，机械能不守恒17(2018南昌九年级第二次质量调研测试)如图所示为南昌市新华书店的卸书流程图，书从靠在车厢的木板顶端由静止加速下滑的过程中，以下说法正确的是( )第 17 题图A书的机械能不断增大B木板对书的支持力没有做功C书所受的重力做功越来越慢D斜面的机械效率 1三、简答与计算题18(2019原创)如图是一则公益广告：现如今随着入住高楼的人们越来越多，高空抛物的现象也屡屡发生。高空抛物有非常大的危险性，一个鸡蛋从 18 楼抛下来就可以砸碎行人头骨。请从能量的角度解释高空落下的鸡蛋能砸伤人的原因。第 18 题图619(2018成都)成都 I
9、E 在大力发展包括无人机在内的高新技术产业。快递行业的一些公司积极尝试无人机送货，如图所示。一架无人机载着货物沿竖直方向匀速上升 5 m，该货物质量为 3.6 kg、体积为2.4103 m3。( g 取 10 N/kg)求：(1)货物的密度；(2)提升货物所做的功。第 19 题图20(2018德州)我国首款大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600 如图所示，该飞机蓄满水后总质量 53.5 t。为检测飞机性能，先后进行了模拟灭火和水 面滑行测试。在灭火测试中：飞机盘旋在火场上方 150 m处，将所蓄水分次投下，每次投水 200 kg，用时 20 s 到达地面。在水面滑行测试中：飞机在水平面上以10 m
10、/s 的速度沿直线匀速滑行了 60 s，飞机发动机牵引力的总功率始终保持 2.5106 W。( 水1.010 3 kg/m3， g10 N/kg)求：第 20 题图(1)飞机蓄满水静止在水面上时排开水的体积；(2)每次投下的水在下落过程中重力做功的平均功率；(3)飞机在水面沿直线匀速滑行时，飞机所受的牵引力。721(2017宜宾)高速公路已广泛应用 ETC 收费系统，这种系统是对过往车辆无需停车即能实现收费的电子系统。如图所示是某高速公路入口处的 ETC 通道示意图。现有一辆总质量 M1 500 kg 的汽车，在进入 ETC 收费岛区域前 s150 m 处开始减速，经 t14 s 后运动至 E
11、TC 收费岛(图中阴影区域)边界，然后再经 t26 s 匀速通过 ETC 收费岛，其长 s236 m。不计车长，取 g10 N/kg。第 21 题图(1)求汽车的重力大小；(2)求汽车从减速开始到离开 ETC 收费岛全过程的平均速度大小；(3)若汽车在 ETC 收费岛匀速行驶所受阻力为车重力的 0.2 倍，求汽车通过 ETC 收费岛牵引力所做的功和功率。8四、实验与探究题22(2018吉安一模)小宇用如图所示的装置探究“动能的大小与什么因素有关”的实验步骤如下：(1)将质量为 m 的小球从光滑斜面上的 A 处静止释放，滚下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
12、。(2)将质量为 m 的小球从光滑斜面上的 B 处静止释放，滚下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。(3)将质量为 2m 的小球从光滑斜面上的 B 处静止释放，滚下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，如图丙所示。根据上述三次实验，回答下列问题：实验中小球动能的大小是通过观察比较_反映出来的，这里用到了物理学研究问题的一种_(选填“直接测量”“放大”或“转换”)方法；为了探究动能的大小与物体运动速度的关系，应选用_两个图来分析，并由此得出的实验结论是_；分析乙、丙两图，得到的实验结论是_；其中小球在光滑斜面上从 B处滚到底端的过程中
13、，小球的_能转化为_能。23(2018潍坊改编)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(1)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：9第 23 题图(1)弹簧处于自由状态时，读出其上端距水平面的高度 h0；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；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；改变弹簧的压缩长度，重复步骤，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
14、方 x2和小铁块上升的距离 h。实验次数 h0/m h1/m h2/m x/m x2/m2 h/m1 0.50 0.40 0.55 0.10 0.01 0.152 0.50 0.30 0.90 0.20 0.04 0.603 0.50 0.20 1.55 0.30 0.09 1.354 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 h2 C h2 h0 D h2 h110(3)该同学根据表中数据分别做出 hx 和 hx2图像，如图(2)甲、乙所示由此得到的
15、结论是弹簧弹性势能的大小与_ _成正比。1(2019改编)在自由下落过程中，物体运动速度会越来越快，一个物体由 A 点自由下落，相继经过 B、 C 两点，已知 AB BC。如图所示，物体在 AB 段重力做功 W1，做功功率 P1；在BC 段重力做功 W2，做功功率 P2，则 W1_W2， P1_P2。(均选填“”“F2C06 s 两次拉力对物体所做的功： W1W2D06 s 两次拉力对物体做功的功率： P1W2 B W1P2 D P1P27(2018上饶广丰区模拟)(不定项)如图所示，质量为 m 的小球从静止下落，落在与 A 点等高处、竖直放置静止的轻弹簧上，到达与 B 点等高处时小球重力与弹
16、簧的弹力大小相等，图中与 C 点等高处是小球到达的最低点(不计空气阻力)。下列说法正确的是( )12第 7 题图A下落过程中，小球重力势能减小、动能增大、小球与弹簧机械能不守恒B下落过程中，小球重力势能一直减小、动能先增大后减小、小球与弹簧机械能守恒C到达 C 点时，小球的动能为零，受到的重力大于弹簧的弹力D从 B 点到 C 点，小球重力势能与动能都减小，转化成弹性势能8(2018临川一中一模)课堂上老师运用单摆演示动能与重力势能的相互转化，小雨看到单摆小角度不停往复摆动。【 提出问题】单摆小角度往复摆动一次的时间与哪些因素有关呢？【猜想与假设】猜想一：可能与摆球的质量有关；猜想二：可能与摆动
17、的幅度有关；猜想三：可能与绳长有关。【制定计划与设计实验】为了验证猜想是否正确，他设计了如图所示的装置，用系有细线(线长 L 可 调)的小球制作了一个单摆进行了如下探究(摆动角度均较小)：(1)如图甲所示，用细线系住一个小球，保持细线的长度一定，使小球从 A 点由静止释放，改变 OA(O 固定悬点)的连线与竖直方向的夹角 以改变小球摆动的幅度，测出小球在 AB 间往复运动一次所用的时间t 与 的关系如下表所示，由此可得出摆球小角度重复摆动一次的时间与摆动的幅度_(选填13“有关”或“无关”)。 /度 4 6 8 10t/秒 2.0 2.0 2.0 2.0(2)用细线系住一小球，改变细线的长度，
18、使小球以较小的幅度在竖直面内 CD 之间摆动，用频闪相机(保持曝光时间间隔相等)拍摄小球由 C 运动至 D 的过程中的位置如图乙、丙所示(除 C 位置外，其余细线未画出)，由此分析可知，单摆的摆长 L 越长，往复摆动一次的时间越_(选填“长”或“短”)，由此可得出猜想_是正确的。【交流与应用】(3)由表中实验记录可知，单摆来回摆动一次时间较短，直接测量摆动一次的时间误差较大，为减小误差，应_。(4)生活中若摆钟走慢了，应如何调整钟摆的长度？_。参考答案基础过关1增大 减小 2.重力势能 弹性势能 3.不守恒 守恒 4.增大 1 5.弹性势 减小压强 6.内 符合 7.cm 08B 9.D 10
19、.C 11.D 12.C 13.C 14.A 15.B16A 17.B18答：高空中的鸡蛋具有很大的重力势能，下落过程中重力势能转化为动能，在落地前鸡蛋具有很大的动能，砸向行人时会造成较大的伤害。19解：(1)货物的密度： 1.510 3 kg/m3mV 3.6 kg2.410 3 m3(2)提升货物所做的功：W Gh mgh3.6 kg10 N/kg5 m180 J20解：(1)飞机蓄满水静止在水面上时受到的浮力：F 浮 G mg53.510 3 kg10 N/kg5.3510 5 N，14由 F 浮 液 gV 排 得飞机蓄满水静止在水面上时排开水的体积：V 排 53.5 m 3F浮 水 g
20、 5.35105 N1.0103 kg/m310 N/kg(2)每次投水下落过程中重力做功：W Gh m 水 gh200 kg10 N/kg150 m310 5 J每次投水下落过程中重力做功的平均功率：P 1.510 4 WWt 3105 J20 s(3)由 P Fv，得飞机所受的牵引力：Wt FstF 2.510 5 NP总v 2.5106 W10 m/s21解：(1)汽车的重力 G Mg1 500 kg10 N/kg1.510 4 N(2)总路程为 s s1 s250 m36 m86 m，总时间为 t t1 t24 s6 s10 s，全程的平均速度为v8.6 m/s(3)阻力 f0.2 G
21、0.21.510 4 N3 000 N由于汽车做匀速直线运动，牵引力与阻力是一对平衡力，牵引力 F f3 000 N牵引力所做的功为 W Fs3 000 N36 m1.0810 5 J功率为 P 1.810 4 WWt2 1.08105 J6 s22(3)木块在水平面上移动的距离 转换 甲、乙 质量相同的物体，速度越大，动能越大 速度相同的物体，质量越大，动能越大 重力势 动23(1) h0 h1 (2)D (3)形变量的平方(或 x2)高分夺冠1 2.等于 21 3.D 4.D 5.C 6.C 7.BD8【制定计划与设计实验】(1)无关 (2)长 三 (3)测量摆动 20 次的时间，取平均值作为摆动一次的时间 (4)调短一些
