考点18 功、功率和机械能-备战2023年中考物理考点一遍过

一、功

1．做功的两个因素：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过的距离。判断一个力是否做了功，必须同时满足功的两个必要的条件，缺一不可，否则就没有做功。

在下列三种情况下，力对物体没有做功：

2．功的计算

（1）力学里规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。

（2）功的计算公式为W=Fs，其中W表示功，单位是焦耳；F表示力，单位牛顿；s表示沿力的方向移动的距离，单位是米。

（3）应用功的计算公式W=Fs进行计算时，必须注意以下几点：

①要明确是哪个力对哪个物体做功，或者是哪个施力物体对哪个受力物体做功。

②公式中的F是作用在物体上的力，公式中的s是物体在力的作用下“在力的方向上通过的距离”，即注意“F”和“s”的同体性和同向性，否则在计算功时容易出现错误。

③W=Fs中的F是使物体沿着F方向移动s距离过程中始终作用在物体上的力，其大小和方向是不变的。

二、功率

1．定义：功和做功时间之比叫做功率。

2．物理意义：表示做功快慢的物理量。

3．公式：。

4．单位：主单位W，常用单位kW，换算：1 kW=103 W。如：某小轿车功率为66 kW，它表示小轿车１ s内做功66 000 J。

5．功率的计算

功率的计算公式为，其中P表示功率，单位是瓦特；W表示做功的多少，单位是焦耳；t表示时间，单位是秒。公式推导：。

注意：P、W、t必须对应于同一段时间和同一物体；具有普遍性，不限制物体的运动状态，题目中若出现距离，则考虑公式；若出现速度，没有距离，则考虑公式P=Fv。

三、机械能

1、机械能的相关概念

机械能：动能和势能总称为机械能。

动能：物体由于运动而具有的能，叫做动能。

重力势能：物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能。

弹性势能：物体由于发生了弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。

2、影响动能大小的因素

动能的大小决定于物体的质量和速度。

①在质量相同时，物体的速度越大，它具有的动能越大，物体的速度越小，它具有的动能越小。

②在速度相同时，物体的质量越大，它具有的动能越大，物体的质量越小，它具有的动能也越小。

3、影响势能大小的因素

①在质量相同时，物体所处的高度越高，它的重力势能越大，物体所处的高度越低，它的重力势能越小。

②在高度相同时，物体的质量越大，它的重力势能越大，物体的质量越小，它的重力势能越小。

③同一物体的弹性形变越大，则它具有的弹性势能越大。

4、动能和势能可以相互转化

动能和重力势能是可以相互转化的。如果只有动能势能相互转化，机械能的总和保持不变，或者说机械能是守恒的。

一位同学正在进行投掷实心球的训练，以下情境中，他对球做功的是

A．手拿球静止

B．手托球水平匀速直线运动

C．将球举起

D．抛出后的球在空中继续运动

【参考答案】C

【详细解析】A．手拿球静止，有力，但球没有在力的方向上移动距离，故没有做功，故A错误；B．手托球水平匀速直线运动，有力，但球没有在力的方向上移动距离，故没有做功，故B错误；C．将球举起，有力作用在球上，球在力的方向上通过了一定的距离，故有力做功，故C正确；D．球飞出去，球由于惯性向前运动，有距离，但没有对球施加力，没有对球做功，故D错误。

下列实例中，人对物体做功的是

A．学生背着书包在水平路面上匀速前进

B．人推车，车未动

C．足球被踢后，在草地上滚动一段距离

D．举重运动员将杠铃举起

【答案】D

【解析】A选项，学生背着书包在水平路面上匀速前进，有力存在但力的方向上无移动的距离．不符合做功的两个必要因素，A错误。B选项，人推车，车未动，有力无距离．人用的力不符合做功的两个必要因素，B错误。C选项，人足球被踢后，在草地上滚动一段距离，人对足球已经没有作用力，所以没有做功，不符合做功的两个必要因素， C错误。D选项，将杠铃举起，人对杠铃有作用力，且杠铃在力的方向上通过了一定的距离，所以符合题意。故D正确。正确的选择是D。

都市生活离不开电梯，如图，将电梯简化为“钢绳拉着电梯箱在竖直导轨上运动”模型。小刚同学乘坐电梯从一楼到五楼，电梯箱和人的总质量为500 kg，电梯上行受到轨道摩擦力为500 N，钢绳对电梯箱的拉力用T表示。电梯（底面）在A点（一楼地面）到B点（二楼地面）过程中速度在增加，用时4 s：在B点到D点（四楼地面）过程中匀速运动，用时4 s：在D点到E点（五楼地面）过程中速度逐渐减小，用时四楼地面4 s；每层楼高3 m，（g取10 Nkg），下面说法正确的是

A．电梯从A点到B点过程中，钢绳拉力T做功1.65×104 J

B．电梯从B点到C点过程中，钢绳拉力T做功的功率4.125×103 W

C．电梯从C点到D点过程中，钢绳拉力T做功的功率8.25×103 W

D．电梯从D点到E点过程中，钢绳拉力T＝5.5×103N

【参考答案】C

【详细解析】电梯厢和人的总重力G＝mg＝500kg×10N/kg＝5000N，匀速运动时，钢绳的拉力T＝Gf＝5000N500N＝5500N，电梯从A点到B点过程中，加速运动，T′＞5 500 N，钢绳拉力T做功W＞Ts＝5 500 N×3 m＝1.65×104 J，故A错误；电梯从B点到C点过程中或电梯从C点到D点过程中，做匀速运动，上升一层楼高，s＝3m，用时t＝2s，拉力做的功W1＝Ts＝5500N×3m＝1.65×104J，钢绳拉力T做功的功率P＝＝8.25×103W，故B错误，故C正确；电梯从D点到E点过程中，减速运动，合力向下，即T″＜5 500 N，故D错误，故选C。

如图初三（1）的小华同学从地上拿起一个鸡蛋，并用大约1s的时间举过头顶，做功的功率约为

A．0.25 W B．0.5 W C．1 W D．2 W

【答案】C

【解析】因为小华同学是从地上拿起一只约50 g的鸡蛋，缓缓举过头顶。所以他通过的距离是自己的身高再加上大约半只胳膊的长度，因此鸡蛋向上移动的距离约(1.8∼2.2) m；向上举鸡蛋的力：F＝G＝mg＝50×10−3 kg×10 N/kg＝0.5 N，做的功：W＝Fs＝0.5 N×(1.8∼2.2) m＝(0.9∼1.1) J，功率P＝＝＝0.9∼1.1 W，故选C。

“国庆”黄金周，吴昊同学和爸爸妈妈一起游览某高山景点，在他们乘坐旅游车沿盘山公路下山的过程中，发现司机师傅要不时地踩踏刹车踏板，当车行驶至中途还要停下来，让工作人员用水龙头向车轮闸片部位喷水.吴昊同学提出了以下几种看法正确的是

A．喷水的主要目的是为了降低车闸的温度，以防车闸因温度过高而损坏

B．下山过程中，重力势能在不断地减小

C．下山过程中，重力对汽车不做功

D．刹车过程中有部分机械能转化为内能

【参考答案】ABD

【详细解析】A．车轮与车闸相互摩擦生热，温度升高，此时喷水，水可以吸收车闸的热量，使车闸的温度降低，以防车闸因温度过高而损坏，A正确；B．下山过程中，高度在变小，汽车质量大小不变，那么汽车的重力势能在不断地减小，B正确；C．下山过程中，在重力的方向上有移动距离，重力对汽车做功，C错误；D．刹车过程中摩擦生热，会有部分机械能转化为内能，D正确。

一位摄影爱好者采用在同一张底片上多次曝光的方法，拍摄了极限跳伞运动员从悬崖上跳下的过程。从运动员离开悬崖时开始，每隔0.3s曝光一次，得到了一张记录运动员在打开降落伞之前的一段下落情况的照片，如图。已知运动员从a点到d点可视为沿竖直方向运动，通过ab、bc和cd的时间间隔均为0.6s，空气阻力不能忽略。对于运动员从a点到d点的下落过程，下列分析中正确的是

A．运动员下落过程中的速度的大小保持不变

B．运动员所受的重力在ab段所做的功等于在cd段所做的功

C．运动员所受的重力在ab段做功比在cd段做功慢

D．运动员下落过程中减少的重力势能全部转化为动能

【答案】C

【解析】A．由图知，运动员下落过程中在相同时间内通过的距离不同，因此他的速度的大小是变化的，故A错误； B．由图知，运动员在ab段与cd段通过的距离不同，且运动员的重力不变，由公式W=Gh可知，其所受的重力在ab段所做的功不等于在cd段所做的功，故B错误；C．由图知，运动员在ab段比在cd段通过的距离短，因此相同时间内做功少，即重力在ab段做功比在cd段做功慢，故C正确；D．由于空气阻力不能忽略，所以运动员下落过程中克服空气阻力会消耗一部分机械能（会转化为内能），所以减少的重力势能并没有全部转化为动能，故D错误。

1．如图中甲图所示，小明用弹簧测力计拉木块，使它先后两次沿水平木板匀速滑动相同的距离，乙图是他两次拉动同一木块得到的距离随时间变化的图像。下列说法正确的是

A．两次木块运动的速度相同

B．木块第一次受到的摩擦力较大

C．两次拉力对木块做的功一样多

D．两次拉力对木块做功的功率一样大

2．用水平拉力先后两次拉着重为20 N的同一物体，沿同一水平面做直线运动．第一次拉力为10N，物体恰好做匀速直线运动，拉力对物体做了20 J的功；第二次拉力增大为20 N，拉力对物体做了48 J的功。分析两次做功过程，以下判断正确的是

A．第一次物体受到的摩擦力是10N，物体运动了1m

B．第一次物体受到的摩擦力是20N，物体运动了2m

C．第二次物体受到的摩擦力是10N，物体运动了2.4m

D．第二次物体受到的摩擦力是20N，物体运动了4.8m

3．如图所示，水平地面O点两侧粗糙程度不同，物体一直受到沿水平方向3 N的力F。物体经过M点开始计时，每经过相同时间，用虚线框记录物体的位置。物体在MO段做匀速直线运动，F在MN、OP段做功分别为WMN、WOP，功率分别为PMN、POP，则

A．WMN<WOP  B．WMN>WOP

C．PMN>POP  D．PMN<POP

4．对于下图中所示的四幅图，下列说法中正确的是

A．甲图中软木塞飞出时，管内水蒸气的内能增加

B．乙图中酒精热值的大小是通过酒精燃烧时间的长短来反映的

C．丙图中卫星的由近地点向远地点运动时重力势能转化为动能

D．丁图中学生背着书包在水平地面匀速前进，学生对书包没有做功

5．关于功、功率、机械效率，下列说法中正确的是

A．物体受力且运动时，力对物体就做了功

B．功率大的机器做功一定多

C．功率大的机器做功就快

D．做功快的机器其机械效率一定高

6．在台球比赛中，选手推动球杆撞击白球,白球发生运动后碰撞其他球, 如图所示。以下说法正确的是

A．手推动球杆前进时，手对球杆做了功

B．在水平桌面滚动的球受到了重力，重力对球做了功

C．桌面对球的支持力做了功

D．白球撞击黑球后没有静止;是因为人的手还在对白球做功

7．下列关于做功、功率与机械效率的说法正确的是

A．越省力的机械，功率越大

B．做功越多的机械，功率越大

C．功率越小的机械，机械效率越低

D．同一机械，有用功一定，额外功越小，机械效率越高

8．如图，用滑轮组将600N的重物在10s内匀速提升了2m，动滑轮重为100N（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是 

A．绳子自由端拉力的功率是70W

B．滑轮组的机械效率是85.7%

C．提升重物的过程中所做的额外功是400J

D．提升的重物变成400N时，滑轮组的机械效率将变大

9．如图所示，是我国首架自行研制的C919大飞机在加速升空的过程，对其机械能的变化情况，下列分析正确的是

A．动能增大，重力势能减小

B．动能减小，重力势能增大

C．动能增大，重力势能增大

D．动能减小，重力势能减小

10．掷出去的实心球从a处出手后，在空中的运动轨迹如图所示，球最终停在水平地面e点处（不计空气阻力）。则实心球

A．在a处重力势能最小

B．在b处动能为零

C．在a、b、c三处机械能相等

D．在d处动能为零

11．将一支内有弹簧的圆珠笔向下按压(如图)，放手后笔会向上弹起一定高度。下列关于该过程中能量变化的叙述，其中正确的是

A．向下按笔的过程中，弹簧的弹性势能减小

B．向下按笔的过程中，笔的重力势能增大

C．笔向上弹起的过程中，笔的重力势能增大

D．笔向上弹起的过程中，弹簧的弹性势能增大

12．将一轻质弹簧固定在水平桌面上，在上面放置一个小钢球，静止时弹簧长度为L，如图甲所示；再用手向下压到一定程度，如图乙所示；释放后钢球运动到距离水平桌面2L处，如图丙所示。对钢球分析不 正确的是

A．甲图中，钢球一定受平衡力作用

B．丙图中，弹簧一定不存在弹性势能

C．从乙图到丙图过程中，弹簧的机械能一定改变

D．钢球上升但没有离开弹簧之前运动速度先变大后减少

13．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变化的图象最接近的是

A．    B．    C．    D．

14．在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让同一铁球从斜面的不同高度由静止释放，撞击同一木块，下列说法中正确的是

A．这样做的目的是研究物体的动能大小与质量的关系

B．该实验说明物体的动能大小与高度有关

C．若水平面绝对光滑，木块将做匀速直线运动

D．铁球从斜面上滚下来的过程中动能一直减小

15．2019年5月7日23时48分，我国在西昌卫星发生中心用长征三号丙运载火箭，成功发射了第四十五颗北斗导航卫星.卫星在加速升空的过程中，下列说法正确的是

A．动能不变，重力势能增加，机械能增加

B．动能增加，重力势能不变，机械能增加

C．动能增加，重力势能增加，机械能增加

D．动能不变，重力势能不变，机械能不变

16．“莫拉克”台风给台湾同胞带来巨大伤害，大陆民众纷纷伸出援助之手，由于道路被冲毁，救灾物资需飞机空投，飞机在某一高度匀速飞行投放物资的过程中，它的

A．动能增大，重力势能减少

B．动能减少，重力势能减少

C．动能不变，重力势能减少

D．动能增大，重力势能不变

17．如图所示图片，它反映了我国近年在航空航天领域的巨大成果，在这些图片反映的物理过程中，机械能增大的是

A．大飞机沿水平方面匀速直线飞行

B．同步卫星绕地飞行

C．飞船返回舱进入大气层

D．长征火箭点火升空

1．【答案】C

【解析】A．两次木块运动相同的距离，第2次所用时间比第1次长，两次木块运动的速度不相同，A选项说法不正确；B．摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关，两次运动中压力大小和接触面的粗糙程度相同，所以摩擦力相同，B选项说法不正确；C．木块两次沿水平木板匀速滑动相同的距离，两次滑动中水平方向所受到的滑动摩擦力与拉力是一对平衡力，大小相等，因摩擦力大小相等，两次的拉力相等，由W=Fs可得两次拉力对木块做的功一样多，C选项说法正确；D．由图可见两次滑动距离相同，所用时间不同，由得两次拉力对木块做功的功率不一样大，D选项说法不正确；故选C。

2．【答案】C

【解析】AB．物体在水平面上做匀速直线运动时，在水平方向受拉力和摩擦力作用，并且二力是一对平衡力，故物体受到的拉力：F=f=10 N；根据W=Fs可知，第一次物体通过的距离，故AB错误；CD．若增大拉力，而压力大小和接触面的粗糙程度都没有改变，因此，物体受到的摩擦力不变，仍为10N；根据W=Fs可知，第二次物体通过的距离，故C正确，D错误。故选C。

3．【答案】D

【解析】物体经过M点开始计时，每经过相同时间，用虚线框记录物体的位置。物体在MO段做匀速直线运动，由图可得MN的距离等于OP的距离，根据功的公式W=Fs可知：在F相同和s相同的情况下，W应该相同，所以AB均错误；在做功相同时，MN段所用时间是OP段时间的2倍，根据P=W/t，得出PMN<POP；答案选D。

4．【答案】D

【解析】A．图中软木塞飞出时，水蒸气对木塞做功，内能转化为机械能，管内水蒸气的内能减少，故A错误；B．1kg某种燃料完全燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值，酒精热值的大小与酒精燃烧时间的长短无关，故B错误；C．图中卫星由远地点向近地点运动时，质量不变，高度减小，速度增大，重力势能转化为动能；卫星由近地点向远地点运动时，质量不变，高度增大，速度减小，动能转化为重力势能，故C错误；D．学生背着书包在水平地面上匀速前进，学生给书包的力是向上的，向上没有移动距离，即学生对书包没有做功，故D正确。

5．【答案】C

【解析】A、若物体运动的方向与受力方向垂直，则力对物体没有做功，说法错误，B、功率大的机器只有说明它做功快，而不一定做功多，说法错误，C、功率是表示做功快慢的物理量，功率大，做功快，说法正确；D、做功快的机器只能说明功率大，而机械效率不一定高，说法错误。故选：C。

6．【答案】A

【解析】做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过的距离，二者缺一不可。手推动球杆前进时，有力也有距离，所以手对球杆做了功，故A正确；由于重力的方向与小球运动的方向垂直，所以，重力对小球不做功，故B错误；桌面对球的支持力的方向与小球的运动方向垂直，所以，支持力对小球不做功，故C错误；白球撞击黑球后没有静止，而是继续运动，是因为白球具有惯性，不是手对白球有力的作用，更不是对白球做功，故D错误，故选A。

7．【答案】D

【解析】A．功率指做功的快慢，与做功和做功时间有关，与是否省力无关，故A错误；B．功率指做功的快慢，做功越多的机械，时间未知，不能判断功率大小，故B错误；C．功率是单位时间内做的功，功率小，做功一定慢，机械效率不一定低，故C错误；D．有用功一定，额外功越小，说明总功越小，所以有用功与总功的比值即机械效率越高，故D正确。

8．【答案】B

【解析】根据图示可知，n=2，不计绳重和摩擦，拉力：F=1/2（G+G轮）=1/2（600N+100N）=350N，拉力端移动距离：s=2h=2×2m=4m，总功：W总=Fs=350N×4m=1400J，拉力的功率：P=W总/t=1400J/10s=140W；故A错；有用功：W有用=Gh=600N×2m=1200J，滑轮组的机械效率：η=W有/W总=1200J/1400J≈85.7%，故B正确；提升重物的过程中所做的额外功：W额=W总﹣W有用=1400J﹣1200J=200J，故C错；（4）当提升重物的重力减小为400N，做的有用功就变小，而额外功几乎不变，有用功和总功的比值变小，故滑轮组的机械效率变小，故D错；故应选B。

9．【答案】C

【解析】C919大飞机在加速升空的过程，质量不变，速度变大，动能增大，同时高度上升，重力势能增大，故应选C。

10．【答案】C

【解析】A．重力势能的大小与物体的质量和高度有关，据图可知，d、e两点高度最小，重力势能最小，故A不符合题意；B．据图可知，球在b点时，在水平方向上仍有速度，所以此时的动能不为零，故B不符合题意；C．不计空气阻力，即说明球在空中的机械能是守恒的，所以实心球在a、b、c三处的机械能相等，故C符合题意；D．据图可知，球达到d点后没有静止，仍然向前滚动，所以动能不为零，故D不符合题意。

11．【答案】C

【解析】向下按笔的过程中，弹簧被压缩，弹性势能增大，故A错；向下按笔的过程中，笔的高度降低，重力势能减小，故B错；笔向上弹起的过程中，笔的高度增大，重力势能增大，故C正确；笔向上弹起的过程中，弹簧形变变小，弹性势能减小，故D错；应选C。

12．【答案】B

【解析】A．甲图中，钢球静止时，处于平衡状态，所以一定受到平衡力的作用。故A 正确，不符合题意；B．丙图中，弹簧发生了弹性形变，所以弹簧一定存在弹性势能。故B错误，符合题意；C．从乙图到丙图过程中，弹簧的弹性形变变小，弹性势能转化为钢球的机械能，所以机械能一定改变。故C正确，不符合题意；D．用手将重物向下压缩到一定程度后，突然将手撤去，开始阶段，弹簧的弹力大于重物的重力，其合力方向竖直向上，重物向上做加速运动；当弹簧的弹力小于重物的重力时，合力竖直向下，而速度竖直向上，重物做减速运动。所以钢球上升但没有离开弹簧之前运动速度先变大后减少。故D正确，不符合题意。

13．【答案】A

【解析】影响动能大小的因素是：质量与速度。质量越大，速度越大，动能越大；影响重力势能大小的因素是：质量与被举得高度，质量越大，高度越高，重力势能越大。小明把排球竖直向上抛出，在排球向上运动的过程中，高度变大，速度减小，动能转化为重力势能，到达最高点时速度为零，动能为零；然后排球在重力的作用向下运动，高度减小，速度变大，重力势能转化为动能，所以，排球在运动中动能先变小至零，然后再变大，故A图符合题意，故选A。

14．【答案】C

【解析】A．此实验中利用的是同一个铁球，因此质量是相等的，它们的高度不同，则到达底端时的速度就会不同，所以该实验可以探究动能大小与速度的关系，故A选项说法错误；B．该实验最终说明物体的动能大小与速度有关，该题中的球的高度代表速度的大小，故B选项说法错误；C．如果水平面绝对光滑，则木块在水平方向没有摩擦力，则木块将会一直保持匀速直线运动状态运动下去，故C选项说法正确；D．铁球从斜面上滚下来的过程中，重力势能转化为动能，动能越来越大，故D选项说法错误。

15．【答案】C

【解析】卫星加速上升过程中，卫星的质量不变，速度增大、动能增大；高度增大、重力势能增大，机械能等于动能和势能之和，故机械能变大。

16．【答案】B

【解析】影响动能的因素有质量和速度，影响重力势能的因素有质量和高度，飞机在某一高度匀速飞行投放物资的过程中，高度不变、速度大小也不变，但是投放物资，它的质量在减小，那么动能和重力势能都会减少，故选B。

17．【答案】D

【解析】A. 飞机沿水平方向匀速飞行时，因速度、质量和高度都不变，所以它的动能和势能都不变，也就是机械能不变；B. 地球同步卫星从近地点到远地点时，动能转化为重力势能；从远地点到近地点时，重力势能转化为动能；但动势能的和机械能不变；C. 飞船返回舱进入大气层时，由于与空气摩擦，机械能转化成内能，所以机械能减小了；D. 火箭升空时，它的速度和高度都增加，所以动势能都变大，也就是机械能变大；故选D。