1、课时训练(十)功、功率和机械能(限时:50分钟)|对点训练|【考点1】 知道机械功的规定、定义式W=Fs和单位:焦耳(简称焦,符号为J);能在具体问题中判断力是否做功;能运用该定义式进行计算。(B)1.2019黑龙江如图K10-1所示,力对物体做功的是()图K10-12.2019海南用大小相同的力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K10-2所示,力F所做的功分别为W1和W2,则()图K10-2A.W1=12W2B.W1=W2C.W1=2W2D.W1=4W23.2019邵阳一物体在水平拉力F的作用下,沿力的方向以0.2 m/s的速度匀速运动了4
2、s,拉力F的大小为5 N,则4 s内拉力F做的功为()A.1 JB.3 JC.2 JD.4 J4.在水平地面上,用50 N的水平拉力拉重力为100 N的小车,使小车沿水平方向前进5 m,则在此过程中,拉力所做的功为J,重力所做的功为J。5.2019山西小明利用“3D”打印机打印出和自己大小一样的“自己”模型,但质量只有自己的110,这个模型的密度是小明密度的。小明把“自己”模型从一楼搬到二楼教室克服该模型重力做功约为J。6.2019岳阳如图K10-3所示,动滑轮实质上是一个(选填“省力”或“费力”)杠杆,用60 N的拉力将沙桶从地面提到9 m高的楼上,拉力做的功是J。图K10-37.如图K10
3、-4所示,用大小为20 N的拉力F拉着一个重为50 N的物体在光滑的水平面上做匀速圆周运动,若绳长为0.5 m,则物体运动一周,拉力做的功为J。图K10-4【考点2】 能说明功率的物理意义;理解功率的定义式P=Wt和单位:瓦特(简称瓦,符号为W);能说明机械(包括用电器等)功率的意义;能运用该定义式进行计算。(B)1.2019株洲甲、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K10-5所示。若规定做功较快的获胜,则最后胜出的一定是()图K10-5A.甲B.乙C.丙D.丁2.2018广州如图K10-6所示,OQ是水平地面,物体在水平拉力作用下从O点匀速直线运动到Q点,OP段拉
4、力F1为300 N,F1做的功为W1,功率为P1;PQ段拉力F2为200 N,F2做的功为W2,功率为P2,则()图K10-6A.W1W2B.W1P2D.P1P2B.F1=F2P1F2P1P2D.F1P24.2018枣庄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的功为W1、功率为P1,小明克服自身重力做的功为W2、功率为P2,则下列关系正确的是()A.W1W2=21P1P2=61B.W1W2=23P1P2=21C.W1W2=21P1P2=32D.W1W2=21P1P2=235.某同学在 1
5、0 s内做了5个“引体向上”,他的质量为 60 kg,每次上升的高度为 40 cm,则该同学做一次“引体向上”克服重力做的功是 J,10 s内做功的功率为 W。(g取10 N/kg)6.如图K10-8所示的滑轮组中,用F=3 N的力拉着重为20 N的木块以0.2 m/s的速度匀速向左移动了0.4 m,不计滑轮重及滑轮与绳、轴之间的摩擦,则拉力F所做的功是J,功率是W。图K10-87.2019凉山州“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200 kW,速度为72 km/h。公交车行驶1 h,发动机做的功为 J,公交车行驶的路程为m。8.2019长沙如图K10-
6、9所示为洋湖湿地公园的“河道保洁船”清理水面垃圾时的情景,保洁船的质量为2.5 t,收集宽度为3.4 m。它某次工作时以1 m/s的速度做匀速直线运动,其牵引力为5104 N,保洁船工作50 s,求这段时间内:图K10-9(1)保洁船行驶的路程。(2)牵引力做的功。(3)牵引力的功率。【考点3】 能说明物体的动能、重力势能与哪些因素有关;知道机械能的意义(包括了解弹性势能);能通过具体的实例,说明物体的动能和势能之间是可以相互转化的,以及是如何进行相互转化的。(A)1.2019云南第24届冬奥会将于2022年在北京-张家口举办,高山滑雪是冬奥会的重要竞赛项目之一。如图K10-10所示是滑雪运动
7、员从山顶加速下滑训练的情境,在下滑过程中运动员的动能,重力势能。(均选填“减小”“增大”或“不变”)图K10-102.2019武威迄今为止,我国已发射40余颗北斗导航卫星。若某卫星沿椭圆轨道绕地球运行,如图K10-11所示,则该卫星从远地点向近地点运行的过程中,能转化为能。图K10-113.2019咸宁甲、乙是两个完全相同的网球。如图K10-12所示,在同一高度同时以大小相等的速度,将甲球竖直向下抛出、乙球竖直向上抛出,不计空气阻力,则抛出时两球机械能(选填“相等”或“不相等”);落地前的运动过程中,甲球的动能(选填“增大”“不变”或“减小”),乙球的机械能(选填“增大”“先增大后减小”“不变
8、”或“减小”)。图K10-124.2019无锡如图K10-13所示,将钢锯条固定在桌面边缘,将棋子放在钢锯条的端部,然后用手将钢锯条的端部压下一段距离,松手后,棋子会被弹起一定的高度,此过程中,钢锯条的弹性势能转化为棋子的势能,增加钢锯条被下压的距离,发现棋子被弹起的高度增加,实验表明,物体的越大,它的弹性势能越大。图K10-135.2019怀化如图K10-14所示,小球从A点摆动到C点的过程中,下列说法正确的是(不计空气阻力)()图K10-14A.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
9、中,动能减小,重力势能减小6.2019荆州如图K10-15所示,粗糙水平面AB与光滑斜面BC平滑连接,弹簧左端固定。小木块P被压缩的弹簧弹出并冲上斜面BC的过程中(空气阻力忽略不计),下列说法正确的是()图K10-15A.在弹簧恢复原状的过程中,弹簧的弹性势能全部转化为小木块P的动能B.小木块P离开弹簧后在粗糙水平面AB上滑行时机械能守恒C.小木块P在斜面上向上运动时,动能减小,重力势能增加D.小木块P运动到最高点时处于平衡状态7.2019绥化如图K10-16所示,某实验小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,让小球从同一斜面某处由静止释放,撞击同一水平面上的同一木块,木块移动一段距离
10、后停止。图K10-16(1)小球滚下斜面的过程中,它的能转化为动能,其动能大小是通过木块移动的距离来反映的。(2)分析比较两次实验,可得出的结论是:质量相同的物体,速度越大,动能越大。(3)甲实验中若木块的重力为1 N,水平移动的距离是30 cm,则重力对木块做的功为J。(4)如果水平面光滑,则(选填“能”或“不能”)完成本实验。|综合训练|一、填空题1.2019连云港小明同学用20 N的水平推力,将重为280 N的购物车沿水平地面向前推动了10 m,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,其机械能总量(选填“增加”“减少”
11、或“保持不变”)。2.2019眉山如图K10-17甲所示,水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力的作用,其F-t和v-t图像分别如图乙和丙所示。由图像可知,912 s 内,推力对物体做功J;t=2 s时,物体受到的摩擦力是N。图K10-173.2019绍兴某工厂发货传输分拣线示意图如图K10-18所示,等间距排列的相同货物先被传送带匀速运送到工作台上,在工作台AB上匀速下滑时被扫描,后滑至水平工作台BC,最后在C点静止时被机械手臂取走进行分类。传送带与AB、AB与BC都平滑连接,AB与BC材料相同,且长度均为1 m,空气阻力忽略不计。图K10-18(1)若货物对AB的压力小于对BC的压力,则
12、货物在AB上减小的机械能(选填“大于”“等于”或“小于”)在BC上减小的机械能。(2)若机械手臂每隔3 s取走一件货物,传送带运动的速度为0.8 m/s,为防止货物的碰撞与堆积,货物之间的距离d至少为m。4.2019襄阳劲度系数为12 N/cm(弹簧每受到12 N的力,长度就要变化1 cm)的一根弹簧自然悬挂时的长度为6 cm,在它下面再悬挂一个48 N的重物,由如图K10-19所示位置静止放手,在下落过程中,当弹簧的长度在(填某一范围)时,物体的重力势能和动能同时转化为弹性势能。物体在经历了一段时间的往复运动后最终停止下来,则物体减小的重力势能最终转化为弹性势能和能。(上述过程没超出该弹簧的
13、弹性限度)图K10-19二、选择题5.2018德州两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动,物体两次运动的s-t图像如图K10-20所示。根据图像,判断下列说法正确的是()A.两次物体运动的速度v1F2C.06 s内两次拉力对物体所做的功W1W2D.06 s内两次拉力对物体做功的功率P1Ek1B.Ek2Ep1D.Ep2F2,则由P=Wt=Fst=Fv可知,功率P1P2,故C正确,D错误。3.B解析由图乙可知,物体做匀速直线运动,速度大小为v乙=s乙t乙=4m2s=2 m/s;由图丙可知,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丙=4 m/s;因为两次都是做匀速直线运动,则
14、所受推力和摩擦力是平衡力,根据二力平衡条件可知,推力都等于摩擦力,压力和接触面的粗糙程度不变,摩擦力不变,受到的水平推力关系为F1=F2。已知v乙v丙,由P=Wt=Fst=Fv可得,两次推力的功率关系为P1P2。4.D5.2401206.3.61.87.7.2108720008.解:(1)保洁船行驶的路程s=vt=1 m/s50 s=50 m。(2)牵引力做的功W=Fs=5104 N50 m=2.5106 J。(3)牵引力的功率P=Wt=2.5106 J50s=5104 W。考点31.增大减小解析滑雪运动员从山顶加速下滑的过程中,运动员的质量不变,速度增大,动能增大;高度减小,重力势能减小。2
15、.重力势动3.相等增大不变4.重力弹性形变解析发生形变的钢锯条在恢复原状时弹性势能减小,棋子会被弹起一定的高度,说明棋子的重力势能增大,则此过程中,钢锯条的弹性势能转化为棋子的重力势能;在弹性限度内,增大钢锯条被下压的距离,钢锯条的形变程度增大,使棋子被弹起的高度增加,说明钢锯条的弹性势能增大,则物体的弹性形变越大,它的弹性势能越大。5.A6.C解析在弹簧恢复原状的过程中,弹簧的形变程度变小,弹性势能变小,木块的速度变大,动能变大,同时因为水平面AB粗糙,木块需要克服摩擦力做功,内能变大,故弹簧的弹性势能一部分转化为小木块P的动能,一部分转化为小木块P的内能,故A错误。小木块P离开弹簧后在粗糙
16、水平面AB上滑行时,需要克服摩擦力做功,一部分机械能转化为内能,所以机械能减小,故B错误。小木块P在斜面上向上运动时,高度增加,重力势能变大,因为斜面BC光滑,且空气阻力忽略不计,所以机械能守恒,故动能减小,故C正确。因为斜面BC光滑,故木块不受摩擦力作用,小木块P运动到最高点时受到垂直于斜面向上的支持力和竖直向下的重力作用,这两个力不在一条直线上,不属于平衡力,所以小木块P处于非平衡状态,故D错误。7.(1)重力势(2)甲、乙(3)0(4)不能综合训练1.2000减少2.183解析从图乙可以看出,912 s内,人的推力大小为6 N,从图丙可以看出,912 s内,物体运动的速度为1 m/s。可
17、得物体在这3 s内通过的路程为s=vt=1 m/s3 s=3 m,推力对物体做功为W=Fs=6 N3 m=18 J。当t=2 s时,由图丙可得,物体处于静止状态,所以受到的是静摩擦力,此时物体处于平衡状态,所以它受到的静摩擦力与推力是一对平衡力,此时物体受到的推力大小为3 N,所以f=F=3 N。3.(1)小于(2)2.4解析(1)AB和BC段材料相同,即粗糙程度相同,因为货物对AB的压力小于对BC的压力,所以货物在AB段所受的摩擦力小于在BC段的摩擦力;根据W=fs可知,当它们长度相同时,货物在AB段克服摩擦力做的功小于在BC段克服摩擦力做的功;因为货物机械能的减少量就等于克服摩擦力做的功,
18、所以货物在AB段减小的机械能小于在BC段减小的机械能。(2)货物之间的距离至少为s=vt=0.8 m/s3 s=2.4 m。4.1014 cm内解析由于在弹簧的弹性限度内,弹簧的伸长量与它所受的拉力成正比;所以在弹簧下面挂48 N的重物时,将重物由图中位置放手,重物下落过程中,当弹簧伸长4 cm时(即弹簧长度达到6 cm+4 cm=10 cm时)物体所受的拉力与重力平衡,继续向下运动的过程中,物体开始减速,其动能和重力势能同时转化为弹性势能;设物体能达到的最低点时的重力势能为0,此点动能也为0,在从图中所示释放点到最低点的运动过程中,理想状态下(即忽略空气阻力的作用),物体在释放点具有的重力势
19、能全部转化为最低点时的弹簧的弹性势能,即Gh=12kL2,因h=L,由可得L=2Gk=248N12N/cm=8 cm;物体在最低点时,弹簧的长度为6 cm+8 cm=14 cm。实际中由于空气阻力的存在,物体往复运动一段时间后,最终会停下来,停留在弹簧长度等于10 cm的状态,则物体减小的重力势能最终转化为弹性势能和内能。5.C6.C7.C解析A点是小球的初始位置,由图知,A点和D点的高度最高且相同,因为小球和轨道间存在摩擦,机械能不守恒,所以小球不能到达D点,故D正确,不符合题意。因重力势能与高度和质量有关,则小球在A点的重力势能最大,故A正确,不符合题意。从A点运动到B点的过程中,其重力势
20、能转化为动能,小球在B点时,质量不变,高度最小,所以小球在B点的动能最大,速度最大,故B正确,不符合题意。小球和轨道间存在摩擦,所以会有部分机械能转化为内能,机械能会减小,则小球在C点和B点的机械能不相等,故C错误,符合题意。8.B解析物体从斜面顶端匀速滑到斜面底端,动能不变,重力势能减小,机械能减小。所以选B。9.B解析在毽子上升与下降过程中,毽子都受到空气阻力的作用,机械能在不断减小;在上升、下落经过同一位置时,高度相同,毽子的重力势能相同,而下落时机械能更小,则下落时的动能更小;故A、C、D错误,B正确。10.C解析皮球经过同一高度的A、B两点时由于空气阻力的影响B处动能小于A处的动能,
21、故A错误;皮球第一次反弹后到达最高点P点时竖直方向上速度为零,但是水平方向上由于继续向右移动,因此水平方向速度不为0,故B错误;皮球由于受到空气阻力的影响,机械能逐渐减小,因此从C到达D时,机械能也存在损失,故C正确;若将皮球表面涂黑,由于空气阻力影响,M、N两点的机械能不相等,皮球形变程度不同,因而留下的两个黑色圆斑大小也是不一样的,且M处较大,故D错误。11.(1)大远(2)质量12.解:(1)小东步行1 min经过的路程s=0.5 m180=90 m,他的步行速度v=st=90m60s=1.5 m/s。(2)由图示及勾股定理可知,重心升高的高度h=65 cm-(65cm)2-(25cm)
22、2=5 cm=0.05 m。则小东每走一步克服重力所做的功W=Gh=mgh=50 kg10 N/kg0.05 m=25 J。(3)小东1 min内克服重力做的总功W总=nW=18025 J=4500 J,则他正常步行克服重力做功的功率P=W总t=4500J60s=75 W。13.解:(1)增大摩擦(2)2105(3)小金在水平路面上骑电动自行车时人与车的总重力G=(m车+m人)g=(40 kg+60 kg)10 N/kg=1000 N,骑行过程中受到的阻力f=0.08G=0.081000 N=80 N,则匀速行驶10 km的过程中克服阻力做的功W=fs=80 N10103 m=8105 J。(4)因电动自行车在水平路面上匀速行驶时,处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,大小相等,所以,电动自行车受到的牵引力F=f=80 N,根据P=Wt=Fst=Fv知,匀速行驶时的车速v=PF=400W80 N=5 m/s。
