专题15 机械能 功和功率——2024浙江中考科学（省统考）分类专练

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考向1 机械能
如图甲所示，重为G的正方体滑块P套在水平放置的方管Q上，在水平向右风力的作用下，滑块P向右做匀速直线运动。将方管Q按图乙竖直放置后，滑块P竖直向下运动。假设滑块P受到风力的大小和方向始终保持不变，其受到方管Q的摩擦力等于压力大小的0.8倍，方管足够长且忽略空气阻力。则（ ）
A．甲、乙中P对Q的压力大小相同
B．甲、乙中Q对P的摩擦力大小相同
C．乙中P匀速向下运动
D．乙中P动能一直增大
如图，甲、乙是完全相同的小球，处于同一水平面上。甲以速度v竖直上抛，乙以与水平面成一定角度、大小也是v的速度斜向右上抛出，到达最高点时小球的动能分别为E1、E2，重力势能分别为E3、E4。若上述运动过程中均不计空气阻力和一切摩擦，比较达到最高点时小球具有的动能E1、E2和重力势能E3、E4，正确的是（ ）
A．E1＝E2，E3＝E4B．E1＝E2，E3＞E4
C．E1＜E2，E3＝E4D．E1＜E2，E3＞E4
“蹦极”是一种富有刺激性的勇敢者的运动项目，如图所示。一根弹性橡皮绳，一端系住人的腰部，另一端系于跳台，当人下落至图中A点时，橡皮绳刚好被伸直，C点是游戏者所能达到的最低点，当人下落至图中B点时，橡皮绳对人的拉力与人受到的重力大小相等。对于游戏者离开跳台到最低点的过程中（不考虑空气阻力），下列说法正确的是（ ）
A．游戏者的动能一直在增加
B．游戏者到达C点时，重力势能全部转化为动能
C．游戏者到达B点时，游戏者的动能增加到最大值
D．游戏者从C点向B点运动的过程中，重力势能转化为动能和弹性势能
考向2 功和功率
在两个等长、等高但材质不同的斜面上，用平行于斜面且大小相等的拉力F分别将质量为2m和3m的A、B两物体从斜面底部匀速拉到顶端，如图所示。此过程中，甲、乙两斜面上的拉力F所做的功分别为W甲、W乙，拉力F所做的额外功分别为W额甲、W额乙。则（ ）
A．W甲＜W乙，W额甲＞W额乙B．W甲＝W乙，W额甲＞W额乙
C．W甲＝W乙，W额甲＝W额乙D．W甲＝W乙，W额甲＜W额乙
物体A重5N，如图1，A在水平拉力F1作用下，在水平面从M匀速直线运动到N用时3s；如图2，在A上放置一个钩码，A在水平拉力F2作用下，在另一水平面从P匀速直线运动到Q用时2s。
（1）A从M运动到N，A所受重力做的功为 J。
（2）MN段拉力F1做功为W1，PQ段拉力F2做功为W2，则W1 W2（选填“＞”“＜”或“＝”）。
塔吊是修建高层建筑常见的起重设备，又名“塔式起重机”。某塔吊以24kW的恒定功率将质量为2t的重物从静止开始竖直向上提升45s，重物上升过程中的速度v和时间t的关系图像如图所示。（g取10N/kg，忽略空气阻力和摩擦）
（1）求t＝30s时重物所受的拉力。
（2）求整个过程中重物的最大速度。
（3）若重物上升的总高度为60m，则最后12s拉力的平均功率为多大？
2024年2月义乌市地下环路工程完工。全长约2公里，主要布置地下2层。环路采用单向三车道规模，通过“五进五出”的出入口匝道衔接市政道路和机场快速路，设计时速60千米/小时。最大特色便是进入地下后，全程单向快速行驶，无红绿灯，节省时间的同时，也能规避高峰时间段路面的拥堵。
（1）该地下环路限速60千米/小时，其实质是控制汽车的 不至于过大。
A．惯性 B．势能 C．动能 D．摩擦力
（2）若小华爸爸开着轿车以60千瓦的恒定功率运行，运动的速度v与时间t的关系如图所示。
①在0﹣5秒时间内，轿车发动机做了多少功？
②轿车在匀速直线运动过程中受到的阻力是多少？
如图表示撑杆跳高运动的几个阶段：助跑、撑杆起跳、越横杆。在这几个阶段中能量的转化情况判断错误的是（ ）
A．助跑阶段，运动员的化学能转化为动能
B．撑杆起跳阶段，运动员的重力势能增加
C．撑杆起跳阶段，运动员的动能不变
D．越过横杆后，运动员的重力势能减小
如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将一重为G＝50N的金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，则（ ）
A．t1时刻小球的动能最大
B．t2时刻小球的动能最大
C．t2到t3时间内，小球的动能先增加后减少
D．t2到t3时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能
“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环，人从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，上升到最高位置C点，其中在B点时速度最快，上下震荡后静止在空中。对此过程，下列描述正确的是（ ）
A．最低点A和最高点C弹性绳的弹性势能一样大
B．到达B点时，弹性绳处于原长位置
C．人上升和下降时最大速度相同，所处位置也相同
D．人从A到B的过程中，人的重力势能和动能以及机械能都增加
跳水运动中蕴含着许多物理知识，如图所示，有关跳板跳水过程中能量变化的说法正确的是（ ）
A．运动员用力下压跳板的过程中，跳板的弹性势能减小
B．运动员被跳板向上弹起的过程中，重力势能减小
C．运动员离开跳板向上运动的过程中，动能减小
D．运动员从最高点下落的过程中，机械能增大
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，依次经过等高的B点和C点。下列关于小球滚动过程的分析正确的是（ ）
A．小球在B点的动能大于C点动能
B．小球在B点的机械能等于C点的机械能
C．无论速度v多大，小球都不会到达E点
D．小球从A点到B点的过程中，减少的重力势能都转化为小球的动能
如图所示，将同一物体分别沿光滑的斜面AC、BC以相同的速度从底部匀速拉到顶点C，已知AC＞BC，施加的力分别为FA、FB，拉力做功的功率分别为PA、PB，则下列判断中正确的是（ ）
A．FA＞FB，PA＜PBB．FA＞FB，PA＞PB
C．FA＜FB，PA＜PBD．FA＜FB，PA＞PB
如图所示，为两个光滑的圆弧槽和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧圆弧槽A点由静止释放，最高到达右侧圆弧槽B点处，然后再次滑下，最高到达左侧圆弧槽C点处，其中A、B两点距离水平面的高度分别为H、h（忽略空气阻力）。下列选项错误的是（ ）
A．物体从A点滑到水平面时，重力所做的功为mgH
B．C点距离水平面的高度为2h﹣H
C．物体能返回至C点处，可推出H＜2h
D．从A点到B点又回到C点过程中，克服水平面上摩擦力做功为mg（2h﹣H）
一物体在水平向右的拉力F1作用下以2m/s的速度在水平地面上匀速运动了10m，拉力F1所做的功为W1，功率为P1；若该物体在水平向右的拉力F2作用下以3m/s的速度在同一水平地面上匀速运动了10m，拉力F2所做的功为W2，功率为P2。则（ ）
A．W1＝W2 P1＞P2B．W1＝W2 P1＜P2
C．F1＞F2 P1＝P2D．F1＝F2 P1＞P2
如图所示，用大小相等的拉力F分别沿斜面和水平面拉同一个木箱，拉力方向和运动方向始终一致。斜面AB粗糙，长度为sAB，水平面CD光滑，长度为sCD，运动时间分别为tAB、tCD，运动速度分别为vAB、vCD．则（ ）
A．若sAB＝sCD，则拉力在AB段做功较多
B．若sAB＞sCD且tAB＝tCD，则拉力在AB段做功较快
C．若sAB＝sCD且tAB＞tCD，则拉力在AB段做功较快
D．若vAB＝vCD，则拉力在AB段和CD段做功一样多
十八世纪，瓦特发明的冷凝器蒸汽机，推动了人类第一次工业革命。如图为利用瓦特蒸汽机提升物体的工作示意图，蒸汽机的工作原理为：打开阀门A、关闭阀门B，高压蒸汽进入汽缸，推动活塞上行。当活塞到达汽缸顶部时，关闭阀门A、打开阀门B，蒸汽进入冷凝器，汽缸内压强减小，活塞下降。如此循环往复。
（1）蒸汽机工作时，汽缸内部压强为1.1×106帕，若活塞面积为0.1米2，则活塞受到蒸汽的压力是多少？
（2）蒸汽机活塞往复运动，通过杠杆和定滑轮对重物做功。若物体质量为200千克，活塞每次上升高度为0.6米，则活塞上升一次蒸汽机克服物体重力做了多少功？（假设杠杆转动时，定滑轮上的绳子始终保持竖直状态）
（3）假设活塞每分钟向上运动100次，该蒸汽机克服物重做功的功率为多少？
跳绳看起来似乎很简单，然而亲自跳起来就会感到运动量是相当大的。有位同学对此作了专门研究：跳绳者的质量m＝50kg，跳绳者的重心高度随时间变化的情况如图所示。根据所给条件分析：
（1）跳绳者跳一次绳所做的功为多少焦？
（2）在1分钟内做功的平均功率为多少瓦？
小明学了力学知识后，做了如下实验。他用方向不变的水平拉力F拉动放在水平地面上的物体，如图甲，并测出了物体的速度大小，绘制了乙、丙两图。乙图表示水平拉力F随时间t的变化关系，丙图表示物体的运动速度v随时间t的变化关系。
请回答：
（1）6～8秒时间内，物体通过的路程。
（2）t＝4秒时，物体受到的摩擦力大小。
（3）6～8秒时间内，拉力F所做的功的功率。
如图所示甲为某品牌的电动平衡车，它在行驶过程中仅仅通过人体重心的改变便可实现车辆的启动、停止等动作。
（1）若该电动平衡车的踏板高度为30厘米，小明质量为60千克，当小明从水平地面站到电动平衡车的踏板上，求该过程中小明克服自身重力所做的功为多少？
（2）如图乙所示为小明某次骑行平衡车时运动速度随时间变化曲线。若该平衡车自重为120牛，运动过程中所受阻力为总重的0.1倍，请计算：小明骑行过程中，电动车在5﹣10秒内牵引力做功的功率为多少？
（3）如表为在5米/秒的速度下，普通自行车和电动平衡车遇到突发情况时所需的制动（从发现情况到车停下）时间。请分析表中数据，从安全角度给电动平衡车使用者提出建议。（一条即可）

考情分析
浙江省2023年本专题考察主要机械能守恒，动能和势能的相互转化，功和功率的计算。
机械能
⭐⭐
功和功率
⭐⭐
车辆种类
普通自行车
电动平衡车
时间（秒）
2
8