1、专题15 功、功率、机械能考点一：判断物体是否做功1如图所示，力对物体做功的是（）A用力搬石头，搬而末动B提着桶在水平路面上前进C用力将鸡蛋举高D手举杠铃静止不动【答案】C【解析】A、用力搬石头，搬而末动，有力作用在石头上，石头在力的作用下没有通过距离，所以力对物体没有做功，故A不符合题意。B、提着桶在水平路面上前进，人给水桶的力向上，水桶向上没有通过距离，所以力对物体没有做功，故B不符合题意。C、用力将鸡蛋举高，人给鸡蛋的力向上，鸡蛋向上移动了距离，所以力对物体做功，故C符合题意。D、手举杠铃静止不动，手给杠铃的力向上，杠铃没有移动距离，所以力对物体没有做功，故D不符合题意。2如图为一名举重
2、运动员做挺举连续动作时的几个状态图。下列说法中正确的是（）A从发力到上拉的过程中，运动员对杠铃不做功B从上拉到翻站的过程中，运动员对杠铃不做功C从翻站到上挺的过程中，运动员对杠铃不做功D举着杠铃稳定站立的过程中，运动员对杠铃不做功【答案】D【解析】A、从发力到上拉的过程中，运动员对杠铃施加一个向上的力，杠铃向上移动了距离，所以人对杠铃做了功，故A错；B、从上拉到翻站的过程中，运动员对杠铃施加一个向上的力，杠铃向上移动了距离，所以人对杠铃做了功，故B错；C、从翻站到上挺的过程中，运动员对杠铃施加一个向上的力，杠铃向上移动了距离，所以人对杠铃做了功，故C错；D、举着杠铃稳定站立的过程中，运动员施加
3、了力，但杠铃没移动距离，所以人对杠铃不做功，故D正确。考点二: 功、功率大小的比较3用大小相同的力F，作用在质量不同的物体上，使它们分别在同一水平面上沿力的方向移动相同的距离s（如图所示），F所做的功分别为W1和W2，则（）AW1W2BW1W2CW12W2DW14W2【解答】两个物体受到的力都是F，通过的距离都是s，根据WFs可以判断两个力做功相等，即W1W2。故选：B。4甲、乙、丙、丁四个同学进行攀岩比赛，他们做的功W与时间t的关系如图所示。若规定做功最快的获胜，则最后胜出的一定是（）A甲B乙C丙D丁【答案】A【解析】在相同时间内，做功越多，功率越大，也就是做功越快。由图象知，当时间相同时，
4、甲做功最多，所以由公式P知，甲功率最大，做功最快。5如图所示，ACBC，在相同时间内把同一物体分别沿斜面AC、BC匀速推上顶端，推力分别为F1、F2，功率分别为P1、P2，在不考虑摩擦的情况下（）AF1F2，P1P2BF1F2，P1P2CF1F2，P1P2DF1F2，P1P2【答案】A【解析】（1）不计摩擦，斜面AC倾斜角度小于BC，则ACBC，所以物体沿AB运动时拉力较小，即F1F2；（2）不计摩擦，使用光滑的斜面没有额外功，拉力在两斜面上做功相同（等于克服物体重力所做的功），即W1W2；拉力做功相同，所用时间相同，根据P可知，拉力做功的功率相同，即P1P2。6物体在水平地面上做直线运动，当
5、物体运动的路程和时间图象如图甲时，受到的水平推力为F1；当物体运动的速度和时间图象如图乙时，受到的水平推力为F2两次推力的功率分别为P1、P2则下列关系正确的是（）AF1F2 P1P2BF1F2 P1P2CF1F2 P1P2DF1F2 P1P2【答案】B【解析】由图象甲可知，物体作匀速直线运动，速度大小为v甲2m/s；由vt图象乙可知，物体的速度保持不变，即物体做匀速直线运动，速度大小为v乙4m/s；因为两次都是匀速直线运动，根据二力平衡条件可知，推力都等于摩擦力，摩擦力没变，故受到的水平推力为F1F2；已知v甲v乙，由PFv可得，两次推力的功率P1P2。考点三: 功、功率相关计算7小华把装有
6、30个鸡蛋的塑料袋从1楼提到3楼的家里，他提鸡蛋的力做功最接近（）A9JB30JC90JD300J【答案】C【解析】由题知，托起两个鸡蛋的力大约是1N，则提30个鸡蛋的力大约为FN15N；每层楼的高度大约为3米，家住3楼，则小华实际爬楼的高度h3m26m；小华提鸡蛋的力做功约为：WFs15N6m90J。8妈妈与小明进行爬山比赛，他们选择的起点、路径和终点都相同，全程设为匀速运动，妈妈的体重是小明的2倍，妈妈所用的时间是小明的3倍，若妈妈克服自身重力做功为W1、功率为P1，小明克服自身重力做功为W2、功率为P2，则下列关系正确的是（）AW1：W22：1 P1：P26：1BW1：W22：3 P1：
7、P22：1CW1：W22：1 P1：P23：2DW1：W22：1 P1：P22：3【答案】D【解析】由题可知，妈妈与小明爬山的高度相同，妈妈的体重是小明的2倍，妈妈所用的时间是小明的3倍，由WGh可得，妈妈和小明克服重力做功之比：；由P可得，妈妈和小明克服重力做功的功率之比：，故D正确。9 “绿色环保，低碳出行。”一辆纯电动公交车在水平路面上匀速行驶，发动机的功率为200kW，速度为72km/h。公交车行驶1h，发动机做的功为 J，公交车行驶的路程为 m。【答案】7.2108；72000【解析】（1）t1h3600sWPt200103W3600s7.2108J。（2）v72km/h20m/ss
8、vt20m/s3600s72000m。10如图所示，木块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做直线运动，两次拉动木块得到的st图象分别是图乙中的图线，两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，两次拉力的功率分别为P1、P2，则F1 F2，P1 P2（均选填“”、“”、或“”）【答案】；【解析】（1）木块两次都进行匀速直线运动，拉力等于滑动摩擦力，滑动摩擦力相等，拉力F相等，即F1F2。（2）从图象中可以判断出，第次的运动速度v较小，根据公式PFv，当拉力相等时，速度越大，拉力的功率越大，即P1P2。11 2018年5月21日，我国成功发射了“嫦娥四号”的中继星“鹊桥号”、它将成为“嫦
9、娥四号”与地球间的通信桥梁。“鹊桥号”在随火箭加速升空的过程中会发出巨大的声音，这声音是由物体的 产生的。若“鹊桥号”质量为500kg，加速升空1000m，“鹊桥号”需克服重力做功 J（g取10N/kg）。【答案】振动；5106【解析】声音都是由物体振动产生的，振动停止，发声停止；“鹊桥号”需克服重力做功：WGhmgh500kg10N/kg1000m5106J。12小明同学用20N的水平推力，将重为280N的购物车沿水平地面向前推动了10m，在此过程中，推力对购物车做功 J，购物车的重力做功 J；一个皮球落地后弹起，弹起的高度越来越低，皮球在运动过程中，机械能总量 （选填“增加”、“减少”或“
10、保持不变”）。【答案】200；0；减少【解析】（1）推力对购物车做功WFs20N10m200J，（2）购物车在水平地面上移动4m，没有在重力的方向上移动距离，所以重力不做功，即重力做功为0J；（3）皮球运动过程中弹起的高度越来越小，说明重力势能越来越小，同时速度越来越慢，也就是动能越来越小，即机械能减少。13如图甲所示，水平地面上的物体，受到方向不变的水平推力F的作用，其Ft和vt图象分别如图乙和图丙所示。由图象可知，912s内，推力对物体做功 J；t2s时，物体受到的摩擦力是 N。【答案】18；3【解析】（1）由丙图知，912s内，物体做匀速运动，且v1m/s，由乙图知，912s内的推力F6
11、N，则912s内推力F做功：WFsFvt6N1m/s3s18J；（2）当t2s时，由图丙可知，物体运动的速度为0，即物体处于静止状态，受到的摩擦力与推力F平衡，由图甲知此时物体所受摩擦力fF3N。考点四：机械能及其转化14北京世园会上，车身离地30cm高的电动无人扫地车在平直路面上匀速前进并将地面上的落叶吸入车内，此过程中，扫地车整体的（）A动能不变，重力势能不变B动能不变，重力势能变大C动能变大，重力势能不变D动能变大，重力势能变大【答案】D【解析】电动无人扫地车在平直路面上匀速前进并将地面上的落叶吸入车内，此过程中，扫地车的总质量变大，速度和高度不变，则动能和重力势能均变大。故ABC错误，
12、D正确。15如图所示，小球从A点摆动到C点的过程中（不计空气阻力）下列说法正确的是（）A从A到B的过程中，动能增大，重力势能减小B从A到B的过程中，动能减小，重力势能增大C从B到C的过程中，动能增大，重力势能增大D从B到C的过程中，动能减小，重力势能减小【答案】A【解析】AB、从A到B的过程中，小球的质量不变、速度增大，动能增大；小球的质量不变、高度减小，重力势能减小，故A正确、B错；CD、从B到C的过程中，小球的质量不变、速度减小，动能减小；小球的质量不变、高度增大，重力势能增大，故CD错。16如图所示，“长征”火箭在加速升空过程中，（）A惯性变大B机械能保持不变C动能增加，重力势能减小D动
13、能增加，重力势能增加【答案】D【解析】火箭在加速升空时，火箭质量不变、速度增大，动能增大；火箭的质量不变、高度增加，重力势能增加；因为火箭的动能和重力势能都增加，机械能增加；火箭的质量不变，惯性不变，故ABC错、D正确。17如图所示，物块在光滑斜面上由静止开始下滑，依次经过a、b两个点，不计空气阻力，比较物块在a、b两点的能量，下列说法正确的是（）A物块在a点动能大B物块在b点动能大C物块在b点重力势能大D物块在a、b两点的重力势能一样大【答案】B【解析】物块在光滑斜面上由静止开始下滑（不计空气阻力），在下滑过程中，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能变大；由于a点的位置要高于b点的位置，所
14、以a处的重力势能大于b处的重力势能；物块在下滑过程中动能变大，所以物块在b点动能大，故B正确，ACD错误。18如图所示，斜面与水平面在M点相连，弹簧左端固定。小物块从斜面上P点由静止滑下，与弹簧碰撞后最高返回到T点。则下列说法中正确的是（）A小物块从P向M运动过程中，机械能减小B小物块从P向M运动过程中，重力势能增大C弹簧被压缩到最短时，小物块动能最大D小物块从M向T运动过程中，速度变快【答案】A【解析】A、小物块从斜面上P点由静止滑下，与弹簧碰撞后最高返回到T点，说明接触面不光滑，则小物块从P向M运动过程中，需要克服摩擦力做功，一部分机械能转化为内能，所以小物块的机械能减小，故A正确。B、小
15、物块从P向M运动过程中，质量不变，高度变小，其重力势能减小，故B错误；C、弹簧被压缩的过程，小物块的动能转化为弹簧的弹性势能，弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性形变达到最大，其弹性势能最大，此时小物块的动能最小，故C错误；D、小物块从M向T运动过程中，动能不断转化为重力势能和内能，所以小物块的动能减小、速度变慢，故D错误。考点五：探究物体动能跟哪些因素有关19如图是探究“物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图，其中，mAmBmC，hAhChB。（1）实验中，探究的动能是指 （填序号）A小球在斜面上的动能B小球撞击木块时的动能C小球撞击木块后的动能D木块被小球撞击的动能（2）使质量相同的小球从斜
16、面上不同高度处自由滚下，是为了研究动能大小与 的关系。（3）在做了探究“物体动能大小与哪些因素有关”的实验后，有些同学对“质量不同的小球从同一光滑斜面同一高度由静止开始滚下，刚到达底部时的速度大小相等”有疑惑，小明设计了如图所示的实验：让质量不同的小球A、C同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下，观察和比较两球相对运动情况，若C球相对于A球 （选填“运动”或“静止”），就可以说明任一时刻两球的速度大小相等。表面毛巾棉布木板摩擦力最大较大最小小车运动距离最近较远最远（4）完成实验后，同学们还联想到以前学习牛顿第一定律时，也用到了斜面：让同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，在三个不同的表面上能
17、滑行的距离不同（如上表），小车在这三个表面上滑行的过程中克服摩擦力做功 （选填“相等”或“不相等”）【答案】（1）B；（2）速度；（3）静止；（4）相等【解析】（1）据题意可知，实验中探究小球动能，即小球撞击木块时的动能的大小；故选B；（2）实验表明动能的大小与物体的速度和质量有关；使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下，则小球到达水平面时的速度不同，所以，这是为了研究动能大小与物体速度的关系；（3）让质量不同的小球A、C同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下，观察和比较两球相对运动情况，若任一时刻两球的速度大小相等，即以任何一个小球为参照物，另一个小球都是静止的，所以若C球相对于A球静止
18、，就可以说明任一时刻两球的速度大小相等。（5）让小车从同一高度由静止下滑，根据决定重力势能大小的因素可知，最初小车的重力势能相同，下滑到水平面时的动能也相同，在不同的材料表面上运动时，最终停下来后，动能全部转为内能，克服摩擦力做了多少功就有多少动能转化为内能，所以，在三个表面克服摩擦力做功相等。20如图是探究“动能的大小跟哪些因素有关”的实验装置图。（1）若让同一钢球分别从斜面不同的高度由静止开始滚下，高度h越高，钢球运动到水平面时速度越 ，木块B被撞得越 。（2）若让不同质量的钢球分别从斜面相同的高度h由静止开始滚下，比较木块B被撞击后运动距离s的远近。这是为了探究动能的大小与 的关系。【答
19、案】（1）大；远；（2）质量【解析】（1）若让同一钢球分别从斜面不同的高度由静止开始滚下，高度h越高，钢球运动到水平面时速度越大，所具有的动能越大，则木块B被撞得越远；（2）若让不同质量的钢球分别从斜面相同的高度h由静止开始滚下，钢球运动到水平面时的速度相同，比较木块B被撞击后运动距离s的远近，这是为了探究动能的大小与质量的关系；考点六：探究物体重力势能跟哪些因素有关21小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时，提出了如下猜想：猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关猜想二：物体的重力势能与物体所在高度有关为了验证上述猜想，他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验：如图所示，将小
20、桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把铁块从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面的中心部位，记录桌腿进入沙子的深度。按上述方案进行实验，其实验数据如下表所示。实验序号铁块质量m/g铁块距桌面高度H/cm桌腿进入沙子的深度h/cm20201.920302.920403.830202.940204.1（1）实验中通过比较 来判断物体重力势能的大小；（2）为了验证猜想一，需选择表中 （填实验序号）三组数据进行分析；（3）分析表中的实验数据，可得出的结论是： 。【答案】（1）桌腿进入沙子的深度；（2）；（3）质量相同的物体，高度越大，重力势能越大【解析】（1）通过小明设计的实验可以知道，他是通过比较桌腿进入沙
21、子的深浅来比较重力势能的大小的。桌腿进入沙堆越深说明物体做的功越多，它原来具有的重力势能越大；（2）根据控制变量法，要验证物体的重力势能与物体的质量有关，应控制物体的高度相同，改变物体质量的大小，故小明要完成探究，需要找数个质量不同的物体进行实验；故三组数据符合，所以应利用三组数据分析得出结论。（3）比较表中的实验数据，可以发现，高度相同，中桌腿进入沙子的深度更深，所以，中的物体具有重力势能大，即可以得出的初步结论是：质量相同的物体，高度越大，重力势能越大。考点七：计算题22如图，水平地面上一个重为50N的物体，在大小为10N的水平拉力F作用下，向左做匀速直线运动，在5s的时间内通过的距离为2
22、m。求物体运动过程中（1）所受摩擦力的大小；（2）拉力F做功的功率。【解析】解：（1）用10N的水平拉力，拉着物体向左做匀速直线运动，物体处于平衡状态，则地面对物体的摩擦力与拉力是一对平衡力，大小相等，故fF10N；（2）拉力F做的功：WFs10N2m20J，拉力F做功的功率：P4W。答：（1）所受摩擦力的大小为10N；（2）拉力F做功的功率为4W。23 2019年4月15日起正式实施电动自行车新国家标准，小金买了一辆按新国标生产的电动自行车（如图），部分参数如表所示，已知小金质量为60千克，假定电动自行车在水平骑行过程中受到的阻力始终为总重的0.08倍。项目参数最高车速（千来/小时）25整车
23、质量（千克）40电动自行车最大功率（瓦）400（1）车轮上刻花纹的目的是 ；（2）小金在水平地面骑行时，车轮与地面的总接触面积为50厘米2，则骑行的电动自行车对地面产生的压强是多少帕？（3）小金在水平公路上骑电动自行车，匀速行驶10千米过程中克服阻力做了多少功？（4）若小金骑行过程中电动车以最大功率输出，匀速行驶时的车速为多少？【解析】解：（1）车轮上刻花纹，能增大接触面的粗糙度，可以增大摩擦；（2）电动自行车行驶时，对地面的压力：FG总（m车+m人）g（40kg+60kg）10N/kg1000N，受力面积：S50cm20.005m2，电动自行车行驶时对地面的压强：p2105Pa；（3）因电动车在水平的路面上匀速行驶时，处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，电动车受到的牵引力：Ff0.08G0.081000N80N，匀速行驶10千米过程中克服阻力做的功：WFs80N10103m8105J；（4）根据PFv知，匀速行驶时的车速：v5m/s。答：（1）增加接触面的粗糙程度来增大摩擦力；（2）小金在水平地面骑行时，车轮与地面的总接触面积为50厘米2，则骑行的电动自行车对地面产生的压强是2105Pa；（3）小金在水平公路上骑电动自行车，匀速行驶10千米过程中克服阻力做了8105J的功；（4）若小金骑行过程中电动车以最大功率输出，匀速行驶时的车速为5m/s。