专题06功和机械能-2023年中考物理二轮复习专题精讲

专题六  功和机械能

2023年中考物理二轮复习专题精讲

1.常考考点解析

2.2023年命题趋势分析

(1)本专题常见题型有填空题、选择题、实验探究题、计算题。

(2)预计2023年考查的内容是理解做功的两个必要因素，判断物体是否做功，功、功率的计算，应用动能、势能和机械能解决实际问题，探究动能、势能与什么因素有关，本专题有时还会出现力热、力电等综合性较强的题目。

3.重难点知识精析

1.力学里所说的功包括两个必要因素，一是作用在物体上的            ，二是物体沿力的方向上通过的            。

2.功等于力和物体在            的方向上移动的距离的            。功的计算公式            。

3.功的单位：在国际单位制中，力的单位是            ,距离的单位是            ,功的单位是            ,它的专门名称是            。

4.功率是表示物体做功            的物理量。功率的计算式                  ,P表示               ;W表示         ;t表示            。功率的单位是            ，常用的功率单位还有            。

5.动能:物体由于            而具有的能,运动物体的            越大,            越大，动能就越大。

6.重力势能:物体由于被            而具有的能,物体               越大,被举得越            ,重力势能就越大。

7.弹性势能:物体由于发生            而具有的能,物体的            越大,它的弹性势能就越大。

8.机械能是            和            的统称。动能和势能之间可以互相转化，在相互转化过程中,除            和            外无别的力对物体做功，则机械能守恒。

参考答案

1.力   距离

2.力   乘积   W=Fs

3. N   m   N · m   J

4.快慢                 功率   功   时间   瓦千瓦

5.运动   速度   质量

6.举高   质量   高

7.弹性形变   弹性形变

8.动能   势能   重力   弹力

4.重难点考点精炼

1．一个人用同样大小的水平拉力拉着木箱，分别在光滑和粗糙两种水平地面上前进相同的距离。关于拉力所做的功，下列说法中正确的是（　　）

A．在光滑地面上做功较少 B．在粗糙地面上做功较少

C．两次做功一样多 D．条件不足，无法比较

【答案】C

【详解】由题知，在光滑水平面上和粗糙水平面上拉力大小相同，移动距离相同，根据公式可知，两种情况下做功相同。

故ABD错误；C正确。

故选C。

2．下列四幅图中，力有对物体做功的是（　　）

A．推车未推动

B．提着滑板水平前行

C．搬石未搬起

D．用绳子提升物体

【答案】D

【详解】A．推车未推动，有力但是没有距离，劳而无功，故A不符合题意；

B．提着滑板水平前行，力与物体运动距离垂直，垂直无功，故B不符合题意；

C．搬石未搬起，有力但是没有距离，劳而无功，故C不符合题意；

D．用绳子提升物体，有力作用在物体上，并且在力的方向上移动了距离，故这个力做了功，故D符合题意。

故选D。

3．如图所示，用一水平压力F将重为10N的物体压在粗糙程度相同的竖直墙壁上。当压力F为30N时，体处于静止状态；当压力F为25N时，物体恰好匀速下滑。下列说法中正确的是（　　）

A．物体处于静止状态时，受到墙壁对它竖直向下的摩擦力为10N

B．若物体匀速下滑的速度为0.2m/s，则其重力做功的功率为5W

C．物体在匀速下滑过程中，受到墙壁对它竖直向上的摩擦力为15N

D．保持25N的压力不变，竖直向上施加20N的拉力可使物体匀速上滑

【答案】D

【详解】A．物体处于静止状态时，竖直方向受重力和摩擦力，二力平衡，因此受到墙壁对它竖直向上的摩擦力为10N，故A错误；

B．若物体匀速下滑的速度为0.2m/s，则其重力做功的功率为

故B错误；

C．物体在匀速下滑过程中，竖直方向受重力和摩擦力，二力平衡，因此受到墙壁对它竖直向上的摩擦力为10N，故C错误；

D．滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度有关，保持25N的压力不变，则物体匀速上滑时，摩擦力仍为10N，方向竖直向下，重力为10N，方向竖直向下，物体受力平衡，则需竖直向上施加拉力为

故D正确。

故选D。

4．如图所示，我国自主设计制造的隐形歼击机“歼-20”进入人民空军序列！这标志着中国已成为世界上继美国之后第二个装备先进隐形战机的国家，亚洲的天空又多出了一支捍卫和平的强大空中作战力量。关于该歼击机的相关物理知识，下列说法中正确的是（　　）

A．若飞行时歼击机所受外力全部消失，它将做减速运动

B．歼击机升空时受到的浮力大于自身的重力

C．歼击机匀速向上飞行时，重力势能逐渐减小

D．歼击机匀速向下飞行时，动能将保持不变

【答案】D

【详解】A．若飞行时歼击机所受外力全部消失，根据牛顿第一定律可知，它将做匀速直线运动，故A错误；

B．战机升空时，机翼上方气流速度较大，气流对机翼的压强小，下方气流速度较小，空气对机翼的压强大，这样在机翼的上下表面存在压力差，就产生了向上的升力，战机升空，是因为升力大于重力，故B错误；

C．歼击机匀速向上飞行时，高度增加，重力势能增大，故C错误；

D．歼击机匀速向下飞行时，质量不变，速度不变，动能将保持不变，故D正确。

故选D。

5．如图所示为冬奥会的一些运动项目，关于这些项目中的情景，下列说法中正确的是（　　）

A． 跳台滑雪运动员在空中下落的过程中，重力势能不变

B． 短道速滑运动员在转弯滑行的过程中，运动状态可能不变

C． 冰壶运动员掷出去的冰壶向前运动，机械能不变

D． 冰球运动员用球杆推着冰球使其水平滑动的过程中，冰球动能可能不变

【答案】D

【详解】A．重力势能与物体的高度、质量有关。跳台滑雪运动员在空中下落的过程中，质量不变，高度降低，重力势能减小。故A错误；

B．短道速滑运动员在转弯滑行的过程中，运动方向一定发生改变，所以运动状态一定改变。故B错误；

C．冰壶运动员掷出去的冰壶向前运动时，会受到冰面的摩擦力，一部分机械能转化为内能，所以冰壶的机械能减小。故C错误；

D．动能与物体的质量、速度有关。冰球运动员用球杆推着冰球使其水平滑动的过程中，冰球的质量不变，若冰球受到的推力和阻力是一对平衡力，做匀速直线运动时，冰球在运动过程中速度不变，那么冰球的动能就会不变。故D正确。

故选D。

6．当马拉着载有800kg货物的雪撬在平直的公路上匀速向南行驶时，马对雪橇的水平拉力是500N，雪撬在水平方向上受到的阻力是______N；若马拉雪橇前进了100m，则马的拉力做的功是______J，重力做的功是______J。

【答案】     500          0

【详解】[1]因雪橇在平直的公路上匀速向南行驶，处于平衡状态，雪橇在水平方向受到拉力和阻力的作用，二力是一对平衡力，所以二力大小相等、方向相反，则阻力

[2]由W=Fs可知，马的拉力做的功

[3]重力的方向是竖直向下，车在水平路面上行驶，没有在竖直方向移动距离，所以重力不做功，即为0。

7．2022年9月22日，女篮世界杯在澳大利亚悉尼举行，首战中国女篮107比44大胜韩国队。如图所示是篮球落地后又弹起的示意图。则______（A/B）点的机械能较大，______（B/C/D）点的动能肯定小于A点。

【答案】     A     B

【详解】[1]由图示知，篮球弹起的高度逐渐降低，则在这个过程中，要克服摩擦做功，部分机械能转化为内能，机械能不守恒，所以B点的机械能小于A点的机械能。

[2]由图示知，C、D两点的高度比A点低，B点高度比A高，若机械能守恒，则C、D两点的动能大于A点，B点的动能小于A点的，所以可判定，机械能不守恒时，B点的运动一定比A点的小。

8．如图所示是某球员传球时足球的一段运动轨迹，其中A点的重力势能___________B点的重力势能（选填“大于”、“小于”或“等于”）。若不计空气阻力，足球在下落的过程中，重力势能转化为___________能。

【答案】     小于     动

【详解】[1]同一个足球，质量相同， B点的高度大于A点，故A点的重力势能小于B点的重力势能。

[2]若不计空气阻力，足球在下落的过程中，高度减小，重力势能减小。速度变大，动能变大，故下落时，是重力势能转化为动能。

9．如图为火箭发射的场景，火箭的燃料使用了液态氢，主要是因为它的______大，火箭发射升空时，燃料的化学能转化为______能，再转化为火箭的机械能，这个过程中火箭的机械能______（选填“守恒”或“不守恒”）。

【答案】     热值     内     不守恒

【详解】[1]利用液态氢作为燃料，主要是因为液态氢的热值大，相同质量的液态氢完全燃烧产生的热量多。

[2]燃料燃烧时将化学能转化为内能。

[3]火箭发射升空时，高度和速度都增大，所以重力势能和动能增大，机械能增大，机械能不守恒。

10．一电动抽水机10秒内把100kg的水抽到10m高的水池中，则抽水机至少对水做功_____J，在抽水的过程中，若抽水机其消耗的电能是1.25×104J，则抽水机的效率是______．(g=10N/kg）

【答案】     1×104     80%

【详解】第一空．水的重力：

G=mg=100kg×10N/kg=1000N，

做的有用功：

W有=Gh=1000N×10m=1×104J；

第二空．抽水机的效率：

．

11．暑假，小飞随爸爸自驾游时发现如图甲所示的公路上的限速标志牌，在同样的道路上，不同的车型限速不同。

【提出问题】小飞联想到汽车在公路上行驶时禁止“超载”与“超速”，猜想：在影响物体动能大小的因素中，质量和速度哪个对动能的影响更大呢？

【设计并进行实验】实验装置如图乙、丙所示：

（1）本实验运用了物理研究方法中的转换法：___________ 用来表示小球动能的大小；

（2）利用上述器材进行实验，记录数据如表：

【分析数据得出结论】

①对比分析序号1、2可知，物体速度变为原来的2倍，物体的动能变为原来的___________倍；

②对比分析序号1、3可知，物体质量变为原来的2倍，物体的动能变为原来的___________倍；

③综合分析实验数据可知，你认为在“质量”和“速度”这两个因素中，对物体动能影响较大的是___________ ；

（3）【拓展应用】

在相同的道路上，不同车型的机动车质量不同。速度相同时，质量大的动能大，制动距离___________，质量小的动能小，制动距离___________，当制动距离相同时，不同车型___________就不同。

【答案】     将木块被撞后运动的距离     4

     2     速度     大     小     限制速度

【详解】（1）[1]通过观察木块被撞击后移动距离的远近来判断动能大小，木块移动的距离越远，小球的动能越大，此处应用的是转换法。

（2）[2]对比分析序号1、2可知物体速度变为原来2倍时，小木块在水平面运动的距离变为原来的4倍，即动能为原来的4倍。

[3]对比分析序号1、3可知物体质量变为原来2倍时，小木块在水瓶面运动的距离变为原来的2倍，即动能为原来的2倍。

[4]根据[2][3]分析可知同样是提高2倍，“质量”提高两倍，动能变为原来的2倍，但是速度提高2倍动能变为原来的4倍，故可判断速度对动能影响的更大。

（3）[5][6][7]汽车制动距离会受到动能的影响，动能越大制动距离就越大，根据实验数据分析可知动能受到质量和速度的影响，故有此可判断质量相同时，速度越大的动能越大，故制动距离越大，反之则越小；不同车型的质量一般不同，比如大货车和小轿车的质量很明显区别很大，因此为了交通安全，不同车型在道路上的限制行驶速度不同。

12．在探究物体的动能大小跟哪些因素有关的实验中，同学们设计了如图实验。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，其中、h2＞h1（不考虑空气阻力）。

（1）实验中是通过观察_______来判断钢球的动能大小；

（2）用来研究超速安全隐患时，我们应选择_______两图所示实验来进行比较；

（3）在图甲、丙中，小球下滑到斜面底端时的速度 ，若，则表明物体的动能与质量的关系是：_______；

（4）实验中钢球碰撞木块后继续向前运动一段距离，则开始时钢球的重力势能_______木块克服摩擦力所做的功（选填：“＞”“＜”或“＝”）；

（5）小敏利用丁图来研究动能和势能相互转化，图中两个相同的光滑弧形槽，一个为凸形，一个为凹形，A、B两个相同的钢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，A小球通过凸形槽的时间为t1，B小球通过凹形槽的时间t2，则时间较长的是：_______（选填“t1”或“t2”）。

【答案】     木块滑行距离远近     甲乙     运动速度相同的物体，质量越大，动能越大     >     t1

【详解】（1）[1]物体动能的大小无法直接体验，所以通过小球对木块做功的多少来体现小球动能的多少，即通过木块被推动的距离来判断小球动能的大小，所用方法为转换法。

（2）[2]超速是指汽车的质量一定，速度越大，动能越大，所以应选择质量相等、速度不同的小球进行实验，据此可知应甲、乙两图进行比较。

（3）[3]在图甲、丙中，小球的质量不同，下滑的高度相同，小球下滑到斜面底端时的速度，若 ，这说明丙中小球对木块所做的功多，丙中小球的动能大，故结论为：物体速度相同时，质量越大，动能越大。

（4）[4]钢球滚下时，钢球的重力势能转化为钢球的动能，钢球与木块碰撞后继续运动，钢球的一部分动能转化为木块的动能，木块克服摩擦力运动过程中，动能转化为内能，所以钢球的动能大于木块克服摩擦力所做的功，钢球的动能是由钢球的重力势能转化而来的，故开始时钢球的重力势能大于木块克服摩擦力所做的功。

（5）[5]在凸形滑道运动的物体，在运动到最高点的过程中，要将动能转化为重力势能，最高点的运动速度小于初速度；在下落过程中不计滑道的摩擦，机械能守恒，重力势能再全部转化为动能，末端的速度等于初速度；整个过程的平均速度小于初速度v；

在凹形滑道运动的物体，在加速运动到最低点的过程中，要将重力势能转化为动能，最低点的运动速度大干初速度；在减速上升过程中不计滑道的摩擦，机械能守恒，动能再转化为重力势能，末端的速度等于初速度；整个过程的平均速度大于初速度v；

因此在凸形滑道运动物体的平均速度小于在凹形滑道运动物体的平均速度，由可知，通过A滑道用的时间t1大于通过B滑道用的时间为 t2。

13．下图为某学习小组“探究动能大小跟哪些因素有关”的实验操作（步骤甲、乙、丙中小球质量分别为m、2m、3m）。

（1）让小球从同一高度由静止开始滚下，目的是使小球到达水平面时具有相同的______；

（2）实验中通过比较木块B被小球撞击后移动的距离s来判断小球具有动能的大小，这种方法在物理学中属于______（选填“控制变量法”或“转换法”）；

（3）小华认为由实验步骤乙和实验步骤丙可以判断动能大小与速度的关系，你认为该观点是______（选填“正确”或“错误”），理由是______；

（4）通过比较步骤______和______可以判断动能大小与物体质量的关系。

【答案】     速度     转换法     错误     小球质量不同     甲     乙

【详解】(1)[1]小球开始下落时起始点的高度在这里决定了小球到达平面时速度的大小，实验中小球的质量不同，是探究动能与质量的关系，让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是使小球到达斜面底端与木块B相碰时速度相同。

(2)[2] 小球的动能大小是无法直接观察到的，所以实验中通过是比较木块B被小球撞击后移动的距离s来判断小球具有动能的大小，将看不见的转化为看得见的，这种方法在物理学中属于转换法。

（3）[3][4]步骤乙和实验步骤丙中，小球的质量不同，下落的高度即到达水平面的水的不同，存在两个变量，根据控制变量法，没有控制小球的质量相等，所以无法判断动能大小与速度的关系，小华的该观点是错误。

（4）[5][6] 要判断动能大小与物体质量的关系，应控制下落高度相同，即到达水平面的速度相同，而改变小球的质量，由图可知，可以比较步骤甲和乙，通过木块滑行距离的远近来判断动能大小与物体质量的关系。

14．周末小雨在家通过举哑铃来锻炼身体。小雨的质量为50kg，他双脚站立在水平地面上，两鞋底与地面的受力面积为400cm2。单臂举起2kg哑铃，每次举起的高度为0.4m，所用时间为2s。（g取10N/kg）求：

（1）小雨的重力；

（2）小雨举着哑铃静止不动时，他对水平地面的压强；

（3）哑铃被匀速举起一次，克服哑铃重力做的功及其功率。

【答案】（1）500N；（2）1.3×104Pa；（3）8J，4W

【详解】解：（1）小雨的质量为50kg，则小雨的重力

（2）单臂举起2kg哑铃，两鞋底与地面的受力面积为400cm2，他对水平地面的压强

（3）单臂举起2kg哑铃，每次举起的高度为0.4m，所用时间为2s，克服哑铃重力做的功

克服哑铃重力做的功的功率

答：（1）小雨的重力为500N；

（2）小雨举着哑铃静止不动时，他对水平地面的压强为1.3×104Pa；

（3）哑铃被匀速举起一次，克服哑铃重力做的功为8J，功率为4W。

15．如图所示是疫情期间推出的一款消毒机器人。使用前对机器人进行测试，在储液箱中装满消毒液，关闭喷洒装置并使机器人在水平地面上做匀速直线运动，相关数据如表。（消毒液密度ρ取1.0×103kg/m3）求：

（1）该机器人在水平地面做匀速直线运动时，受到的牵引力为多少牛？

（2）若装满消毒液的机器人乘坐电梯上升10m，克服重力做功多少焦？

【答案】（1）360N；（2）7000J

【详解】（1）由表中数据可知，机器人在1min内匀速行驶的路程为30m，则机器人匀速行驶时的速度

0.5m/s

由

可得，机器人所受的牵引力

（2）装满消毒液时消毒液的体积

V=V容=20L=20dm3=0.02m3

由可得，装满消毒液时消毒液的质量

m液=ρV=1.0×103kg/m3×0.02m3=20kg

装满消毒液的机器人受到的总重力

G总=m总g=(m液+m空载)g=(20kg+50kg)×10N/kg=700N

克服重力所做的功为

W=G总h=700N×10m=7000J

答：（1）受到的牵引力为360N；

（2）克服重力所做的功为7000J。

16．总部位于湖南省长沙市岳麓区的某股份有限公司，是一家持续创新的全球化企业。如图是这个公司生产的高空作业平台，它重心低，运行高效。求：

（1）作业平台以2m/s的速度在平直的路面上匀速行驶20s，它行驶的路程；

（2）作业平台用104N的支持力将货物竖直缓慢举高10m，支持力对货物所做的功；

（3）质量为3150kg的作业平台上装有850kg的货物，静止在水平地面上时，车轮与地面的总接触面积为0.04m2，此时作业平台对水平地面的压强。（取g=10N/kg）

【答案】（1）40m；（2）；（3）

【详解】解：（1）作业平台以2m/s的速度在平直的路面上匀速行驶20s，它行驶的路程

（2）支持力对货物所做的功

（3）此时作业平台对水平地面的压力

此时作业平台对水平地面的压强

答：（1）它行驶的路程为40m；

（2）支持力对货物所做的功为；

（3）此时作业平台对水平地面的压强为。