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2022浙江省中考科学一轮复习
模 块 三
物质科学（物理部分）
第34讲 机械能和功
〇知识框架
2022浙江省中考科学一轮复习之模块三物质科学（物理部分）
功和能
能量 机械能
功
功率
动能 决定因素
势能
重力势能 决定因素
弹性势能 决定因素
两个必要因素
计算公式
含义
计算公式
一、机械能
1、动能
（1）动能是物体由于_______而具有的能。
（2）决定动能大小的因素有 和 ； 质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越 ；运动速度相同的物体，质量越 ，它的动能也越大。
运动
物体的质量 物体的运动速度
〇回归教材
大
大
2、势能:
（1）势能包括重力势能和弹性势能；
（2）重力势能：
物体由于_______而具有的能叫做重力势能。
重力势能大小与 和 有关。当物体质量相等时，物体所处的位置越高，其重力势能越 ；当物体所处高度相同时，物体的质量越大，其重力势能越 。
被举高
物体的质量 物体所处的高度
大
大
（3）弹性势能：
物体由于 而具有的能叫做弹性势能。
弹性势能大小与物体的材料以及 有关。同一个物体发生弹性形变时，形变程度越大，其弹性势能越 。
注意：
在做研究“影响动能的因素”或“影响重力势能的因素”实验时，应该采用 法进行研究。
发生弹性形变
物体的形变程度
大
控制变量
3、动能和势能的相互转化
单摆：将摆锤拉高一定的高度后放手。摆锤在向下摆动的过程中_________转化为_____，在摆锤摆过中点后向上摆动的过程中_____转化为_________。
重力势能
动能
动能
重力势能
4、机械能守恒
动能和势能统称为_______。动能和势能之间可以__________。如果没有摩擦等阻力，那么在势能和动能的相互转化中，机械能的______________，即机械能守恒。
注意：
机械能守恒定律的适用条件：在只有重力或弹力对物体做功的条件下(或者不受其他外力的作用下），物体的动能和势能（包括重力势能和弹性势能）发生相互转化，此时机械能的总量保持不变。
机械能
相互转化
总量保持不变
5、利用机械能守恒解释简单的现象
（1）如果没有摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能总量___________。
（2）如果存在摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能的总量会减少。减少的机械能转化为摩擦产生的____能。
保持不变
热
二、机械功
1、功的概念及单位
（1）做功的两个必要因素：
__________________和_____________________________。
（2）功是作用于物体的力和物体在力的方向上移动的_______的________。
（3）功的单位：_____，简称焦，符号是J。1焦＝1牛·米。
作用在物体上的力
物体在力的方向上通过的距离
距离
乘积
焦耳
2、运用功的公式进行简单的计算
（1）公式：功＝力×距离，即________。
（2）力没有做功的三种情况：
①物体受到力的作用，但没有移动距离；②物体不受外力，由于惯性做匀速直线运动；③物体通过的距离跟它受到的力的方向垂直。
注意：a.物体做功的多少与物体是否做匀速直线运动、速度多大、接触面是否粗糙均无关。
b.重力做功与路径无关，重力的功等于重力势能的减少量。
W＝Fs
三、功率
1、功率的概念及单位
（1）定义：__________内做的功叫功率。
（2）意义：功率是用来描述物体_________的物理量。
（3）功率的单位：______，简称瓦，符号是W。1瓦＝1焦/秒
（4）功率的公式：_______ 常用公式：P＝Fv
2、从能的转化来说明功率
___________________，所以做功快慢也就是能量转化的快慢。因此，功率是表示能量转化快慢的物理量。
单位时间
做功快慢
瓦特
P＝W/t
功是能量转化的量度
〇典例剖析
例1、如图所示，小邦玩蹦极的情景，不考虑空气阻力，关于他在下降过程中的能量分析，下列说法正确的是( )
A．弹性绳绷直前，重力势能增大，动能减小
B．弹性绳绷直前，重力势能减小，动能不变
C．下降到最低点，动能最小，弹性势能最大
D．下降到最低点，重力势能最大，弹性势能最大
C
解析：
A、B.人在下降过程中，弹性绳绷直前，高度减小，重力势能减小，速度变大，则动能变大，故A、B错误；C、D.下降到最低点时，人的速度减小为0，动能最小；高度最小，重力势能最小；弹性绳的形变最大，则弹性势能最大，故C正确，D错误。
所以本题答案：C。
例2、如图所示的滚摆实验中，关于滚摆的能量转化情况，下列说法正确的是（ ）
A．滚摆上升时动能转化为重力势能
B．滚摆下降时动能转化为重力势能
C．滚摆将永远上升、下降地交替运动下去
D．滚摆运动时，其他形式的能转化为机械能
A
解析：
滚摆在上下摆动过程中重力势能和动能之间可以相互转化。滚摆下降时，重力势能转化为动能，重力势能减小，动能增加。滚摆上升过程恰好相反。由于存在空气阻力和摩擦，滚摆的机械能逐渐转化为热能，所以机械能会逐渐减少直到变成零，滚摆最后会停止不动。
所以本题答案：A。
例3、乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个球，若不计空气阻力，则落到水平桌面时三者的速度大小关系是（ ）
A．va＞vb＞vc B．vb＞vc＞va
C．va＞vc＞vb D．va＝vb＝vc
D
解析：
乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个球，由于高度和速度都相同，则机械能是相同的；不计空气阻力，三个小球的机械能是守恒的，所以三个小球到达桌面时的机械能相同，由于高度相同，重力势能相同，则动能相同，速度相同。
所以本题答案：D。
例4、某工厂发货传输分拣线示意如图，等间距排列的相同货物先被传送带匀速运送到工作台，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米，空气阻力忽略不计。
（1）若货物对AB的压力小于对BC的压力，则货物在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秒钟取走一件货物，
传送带运动的速度为0.8米/秒，为防止货
物的碰撞与堆积，货物之间的距离d至少
为 米。
C
小于
2.4
解析：
（1）货物在地面上运动时和地面之间存在摩擦力，机械能转化为内能，若货物对AB的压力小于对BC的压力，AB与BC材料相同，接触面粗糙程度相同，货物和AB的摩擦力小于和BC的摩擦力，且长度均为1米，货物在BC面上克服摩擦力做功多，机械能转化为的内能多，机械能减少量就多，所以，则货物在AB上减小的机械能小于在BC上减小的机械能。（2）机械手臂每隔3秒钟取走一件货物，传送带运动的速度为0.8米/秒，所以货物之间的距离最小为：d＝vt＝0.8m/s×3s＝2.4m。
所以本题答案为：（1）小于；（2）2.4。
例5、某跳伞运动员从飞机上跳下，沿竖直方向降落，一段时间后打开降落伞，最后安全着地。已知运动员和跳伞设备的总重力为700牛，跳伞过程中下降的速度与时间的关系如图甲所示。
（1）图甲中曲线OA段速度越来越大的原因是 。
（2）图乙是跳伞过程中部分阶段的情景及受力示意图，其中与图甲曲线中CD阶段对应的是 。
（3）计算运动员和跳伞设备的总重力在AB段所做的功。
运动员和跳伞设备的总重力大于阻力
③
解析：
（1）由图甲可知，跳伞运动员在AB段处于加速降落过程中，此时运动员和跳伞设备受到的重力大于空气阻力；（2）①图中降落伞打开，运动员受到的阻力大于重力，运动员处于减速降落过程，应该是图甲曲线中BC阶段，故①不符合题意；
②图中运动员已经着陆，运动员的速度为0，与图甲曲线中CD阶段不符，故②不符合题意；③图中降落伞打开，运动员受到的阻力等于重力，运动员处于匀速降落过程，是图甲曲线中CD阶段，故③符合题意；④图中降落伞未打开，运动员受到的阻力等于重力，运动员处于匀速降落过程，应该是图甲曲线中AB阶段，故④不符合题意；
（3）由图甲可知，运动员在AB段的速度为v＝50m/s，时间为t＝40s﹣20s＝20s，
由速度公式得，运动员在AB段下降的高度：h＝s＝vt＝50m/s×20s＝1000m，则运动员和跳伞设备的总重力在AB段所做的功为：W＝Gs＝700N×1000m＝7×105J。
所以本题答案为：（1）运动员和跳伞设备的总重力大于阻力；（2）③；
（3）运动员和跳伞设备总重力在AB段所做的功为7×105J。
例6、一种常见的电动自行车，使用前要先对车上的蓄电池充电。骑行时，蓄电池对车上的电动机供电，电动机为车提供动力。如表是这种品牌电动自行车的一些主要技术参数。
请回答：
（1）若质量是60kg的人骑电动自行车在水平路面上以6m/s的速度匀速行驶时，受到的阻力是人与车总重的0.02倍。求：行驶10min，电动机对自行车做的功。
（2）若摩托车每行驶10km耗油0.5L，油价约6元/升，照明用电的电费约0.6元/千瓦时，请通过计算说明使用电动自行车与摩托车哪种更经济。
（3）该电动自行车的一个轮胎与地面的接触面积为0.005m2，则一个60kg的人骑该电动自行车在公路上行驶时对路面的压强是多少？
解析：
（1）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：F＝f＝0.02G＝0.02mg＝0.02×（60kg+40kg）×10N/kg＝20N，由v可得，电动车行驶距离：s＝vt＝6m/s×10×60s＝3600m，电动机对自行车做的功：W＝Fs＝20N×3600m＝7.2×104J；
（2）电动车每行驶50km耗电的费用为0.6kW h×0.6元/kW h＝0.36元，摩托车每行驶50km耗电的费用为2.5L×6元/L＝15元，由此可知，每行驶50km的路程，电动自行车比摩托车的费用低很多。所以使用电动车更经济 。
（3）电动自行车行驶时，对地面的压力：F′＝G总＝（m车+m人）g
＝（40kg+60kg）×10N/kg＝1000N，受力面积：S＝2×0.005m2＝0.01m2，
电动自行车行驶时对地面的压强：
所以本题答案：（1）行驶10min，电动机对自行车做的功为7.2×104J。
（2）使用电动车更经济。（3）一个60kg的人骑该电动自行车在公路上行驶时对路面的压强是1×105Pa。
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2022浙江省中考科学一轮复习之模块三 物质科学（物理部分）
第34讲 机械能和功 （课堂讲解）
〇知识框架
〇回归教材
一、机械能
1、动能
（1）动能是物体由于_______而具有的能。
（2）决定动能大小的因素有 和 ； 质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越 ；运动速度相同的物体，质量越 ，它的动能也越大。
2、势能:
（1）势能包括重力势能和弹性势能；
（2）重力势能： 物体由于_______而具有的能叫做重力势能。
重力势能大小与 和 有关。当物体质量相等时，物体所处的位置越高，其重力势能越 ；当物体所处高度相同时，物体的质量越大，其重力势能越 。
（3）弹性势能：物体由于 而具有的能叫做弹性势能。
弹性势能大小与物体的材料以及 有关。同一个物体发生弹性形变时，形变程度越大，其弹性势能越 。
注意：在做研究“影响动能的因素”或“影响重力势能的因素”实验时，应该采用 法进行研究。
3、动能和势能的相互转化
单摆：将摆锤拉高一定的高度后放手。摆锤在向下摆动的过程中_________转化为_____，在摆锤摆过中点后向上摆动的过程中_____转化为_________。
4、机械能守恒
动能和势能统称为_______。动能和势能之间可以__________。如果没有摩擦等阻力，那么在势能和动能的相互转化中，机械能的______________，即机械能守恒。
注意：机械能守恒定律的适用条件：在只有重力或弹力对物体做功的条件下(或者不受其他外力的作用下），物体的动能和势能（包括重力势能和弹性势能）发生相互转化，此时机械能的总量保持不变。
5、利用机械能守恒解释简单的现象
（1）如果没有摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能总量___________。
（2）如果存在摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能的总量会减少。减少的机械能转化为摩擦产生的____能。
二、机械功
1、功的概念及单位
（1）做功的两个必要因素：________________和_____________________________。
（2）功是作用于物体的力和物体在力的方向上移动的_______的________。
（3）功的单位：_____，简称焦，符号是J。1焦＝1牛·米。
2、运用功的公式进行简单的计算
（1）公式：功＝力×距离，即________。
（2）力没有做功的三种情况：
①物体受到力的作用，但没有移动距离；②物体不受外力，由于惯性做匀速直线运动；③物体通过的距离跟它受到的力的方向垂直。
注意：a.物体做功的多少与物体是否做匀速直线运动、速度多大、接触面是否粗糙均无关。
b.重力做功与路径无关，重力的功等于重力势能的减少量。
三、功率
1、功率的概念及单位
（1）定义：__________内做的功叫功率。
（2）意义：功率是用来描述物体_________的物理量。
（3）功率的单位：______，简称瓦，符号是W。1瓦＝1焦/秒
（4）功率的公式：_______ 常用公式：P＝Fv
2、从能的转化来说明功率：
_______ ____，所以做功快慢也就是能量转化的快慢。因此，功率是表示能量转化快慢的物理量。
〇典例剖析
例1、如图所示，小邦玩蹦极的情景，不考虑空气阻力，关于他在下降过程中的能量分析，下列说法正确的是( )
A．弹性绳绷直前，重力势能增大，动能减小
B．弹性绳绷直前，重力势能减小，动能不变
C．下降到最低点，动能最小，弹性势能最大
D．下降到最低点，重力势能最大，弹性势能最大
（例1图） （例2图）
例2、如图所示的滚摆实验中，关于滚摆的能量转化情况，下列说法正确的是（ ）
A．滚摆上升时动能转化为重力势能
B．滚摆下降时动能转化为重力势能
C．滚摆将永远上升、下降地交替运动下去
D．滚摆运动时，其他形式的能转化为机械能
例3、乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个球，若不计空气阻力，则落到水平桌面时三者的速度大小关系是（ ）
A．va＞vb＞vc B．vb＞vc＞va C．va＞vc＞vb D．va＝vb＝vc
（例3图） （例4图）
例4、某工厂发货传输分拣线示意如图，等间距排列的相同货物先被传送带匀速运送到工作台，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米，空气阻力忽略不计。
（1）若货物对AB的压力小于对BC的压力，则货物在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秒钟取走一件货物，传送带运动的速度为0.8米/秒，为防止货物的碰撞与堆积，货物之间的距离d至少为 米。
例5、某跳伞运动员从飞机上跳下，沿竖直方向降落，一段时间后打开降落伞，最后安全着地。已知运动员和跳伞设备的总重力为700牛，跳伞过程中下降的速度与时间的关系如图甲所示。
（1）图甲中曲线OA段速度越来越大的原因是 。
（2）图乙是跳伞过程中部分阶段的情景及受力示意图，其中与图甲曲线中CD阶段对应的是 。
（3）计算运动员和跳伞设备的总重力在AB段所做的功。
例6、一种常见的电动自行车，使用前要先对车上的蓄电池充电。骑行时，蓄电池对车上的电动机供电，电动机为车提供动力。如表是这种品牌电动自行车的一些主要技术参数。
请回答：
（1）若质量是60kg的人骑电动自行车在水平路面上以6m/s的速度匀速行驶时，受到的阻力是人与车总重的0.02倍。求：行驶10min，电动机对自行车做的功。
（2）若摩托车每行驶10km耗油0.5L，油价约6元/升，照明用电的电费约0.6元/千瓦时，请通过计算说明使用电动自行车与摩托车哪种更经济。
（3）该电动自行车的一个轮胎与地面的接触面积为0.005m2，则一个60kg的人骑该电动自行车在公路上行驶时对路面的压强是多少？
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第34讲机械能和功 作业
1、为了证明高空抛物的危害，专家进行了实验测试，从30米的高处掉下的瓶装水可以将5毫米木板压碎，出现很长的裂缝。专家认为，高空抛物的效果相当于将物体本身的质量放大。下列关于高空抛物物体下落过程中说法正确的是（ ）
A．下落过程中物体的质量在增大 B．下落过程中物体的重力在增大
C．下落过程中物体的动能在增大 D．下落过程中物体的势能在增大
2、如图所示是体能测试中掷出的实心球运动的情景，下列说法正确的是（ ）
A．实心球从a点运动到b点的运动过程中，惯性越来越小
B．实心球在b点时，受推力和重力的作用
C．实心球从b点运动到c点的过程中，重力势能转化为动能
D．实心球在c点时，内能为零
(第2题图) （第3题图） （第4题图）
3、如图，重物P放在一长木板OA上，将长木板绕O端匀速缓慢转动一定角度，重物P相对于木板始终保持静止。匀速转动过程中，下列说法错误的是（ ）
A．外力对木板做了功 B．木板对重物P做了功
C．重物P的机械能不断变大 D．长木板和重物的总机械能保持不变
4．如图甲，木块在恒定不变的拉力F的作用下沿斜面作匀速直线运动，随时间变化规律如图乙所示的科学量是（ ）
A．动能 B．距离 C．重力势能 D．拉力做的功
5、超期服役的“天宫一号”空间站于2018年4月2日在大气层坠落烧毁，走完了它辉煌的一生。下列有关说法正确的是（ ）
A．“天宫一号”坠毁时将依次通过外层、中间层、平流层和对流层
B．“天宫一号”坠落时重力势能转化为动能，且机械能守恒
C．“天宫一号”燃烧所得产物的总质量和“天宫一号”的总质量相同
D．浙江地区4月2日昼长夜短
6、在无风的环境中雨滴的降落可简化为两个过程，先加速竖直降落，后匀速竖直降落。雨滴（忽略质量变化）在（ ）
A．加速降落过程中只受重力作用 B．加速降落过程中机械能逐渐增大
C．匀速降落过程中减少的重力势能全都转化成内能 D．匀速降落过程中机械能保持不变
7、如图，乘客站在水平台阶上随自动扶梯匀速上楼。下列说法正确的是（ ）
A．乘客的机械能增加 B．乘客的重力势能不变
C．扶梯台阶不对乘客做功 D．扶梯上乘客受到重力、支持力和摩擦力的作用
（第7题图） （第8题图） （第9题图）
8、2019年5月17日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭成功发射第45颗北斗导航卫星。如图所示是北斗卫星随火箭加速上升与沿椭圆轨道绕地球运行时的情景。下列说法错误的是（ ）
A．运载火箭加速上升过程中，重力势能变大，动能增大
B．运载火箭加速升空是利用了物体间力的作用是相互的
C．北斗卫星绕轨道运行时受到非平衡力的作用
D．北斗卫星绕轨道从近地点向远地点运动时，动能变大，机械能守恒
9、如图，木块以一定的速度滑过A、B点，到C点滑出下落至D点，A和B、C和D之间的垂直距离均为h。若空气阻力忽略不计，则对木块在运动过程中能量变化的分析，正确的是（ ）
A．D点与A点相比，动能增加，势能减少，机械能不变
B．A点到C点减少的重力势能大于C点到D点减少的重力势能
C．B点的动能可能等于A点的动能，但一定大于C点的动能
D．B点的动能可能等于D点的动能，但一定大于A点的动能
10、在同一斜面上先后用相同大小的拉力F，平行于斜面拉动质量为m和2m的物体，使它们在斜面上移动相同的距s，如图甲和乙所示。若拉力F在前后两个过程中所做的功分别为W甲和W乙，则W甲和W乙的大小关系是（ ）
A．W甲＞W乙 B．W甲＝W乙 C．W甲＜W乙 D．无法确定
11、如图所示，小晨用拴在细线下的小球在竖直平面内来回摆动做实验，A、C是小球能摆到的最高点，B点是小球的最低点，忽略空气阻力，下列分析不正确的是（ ）
A．如果在B点时把绳子剪断，小球此后至落地前的运动状态都将时刻在改变，机械能不变
B．如果在D点是绳子突然断了，则小球不可能落到E点，如果落到E点左侧，则小球脱离绳子后动能 先减小后增大
C．小球在整个运动过程中受到只2个力的作用，这2个力都对小球做功，其中小球在B点时受到平衡力的作用
D．A、C距地面高度相同，小球在A、C两点运动速度为零，但小球受到的力不平衡
（第11题图） （第12题图）
12、如图所示，A、B两球质量相等，A球用不可伸长的轻绳系于O点，B球用轻弹簧系于O′点，O与O′点在同一水平面上。分别将A、B球拉到与悬点等高处，细绳和轻弹簧均处于水平，弹簧处于自然状态，将两球分别由静止开始释放，当两球第一次达到各自悬点的正下方时，两球仍处在同一水平面上，则两球各自第一次到达悬点正下方时（不计空气阻力）（ ）
A．A球的速度较大 B．B球的动能较大 C．两球的动能相等 D．两球的机械能相等
13、如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定在水平面，一小球由A点以一定的速度υ沿轨道滚下，经另一侧与A等高点B后到达最高点C。下列分析正确是（ ）
A．整个过程只有重力在对小球做功
B．小球在A点的惯性比在C点的惯性大
C．小球在A点的动能比在B点的动能大
D．小球在A具有的机械能等于它在C点具有的重力势能
（第13题图） （第14题图）
14、如图所示，一轻质弹簧一端系在墙上的O点，自由伸长到B点，今将一小物体m连在弹簧上，并把弹簧压缩到A点，然后释放，小物体能运动到C点静止，物体与水平地面间的摩擦力恒定，下列说法中正确的是（ ）
A．物体从A到B动能越来越大，从B到C动能越来越小
B．物体从A到B动能越来越小，从B到C所受合力不变
C．物体从A到B动能先增大后减小，从B到C动能一直减小
D．物体在B点动能最大
15、2019年衢江抽水蓄能电站开建，其工作原理如图，用电低谷时（如深夜），电站利用电网多余电能把水从下水库抽到上水库中储存起来；用电高峰时，再利用上水库中的水发电。
（1）蓄能时，水被抽到上水库，此过程是将 能转化为水的机械能。
（2）抽水蓄能电站选址衢江黄坛口，不仅因当地水资源丰富，同时还考虑到当地地势较陡，这样建成的电站上、下水库的高度差比较 ，有利于蓄能与发电。
16、在探究“物体的动能与质量和速度是否有关”实验中，小蔡先探究“物体的动能与质量是否有关”，所用的器材有：一个用长木板搭成的斜面、三个质量不同的铁球、一个木块。各器材的组装示意图如图1所示。
（1）如图1，每一次实验时都应将铁球从同一斜面的 处由静止释放，通过观察比较木块移动的距离来判断铁球动能大小。
（2）小金对小蔡的实验方案进行改进：不用木块，在木块的位置上固定一个面积较大的挡板，在挡板前面贴上足够厚的长方体橡皮泥，如图2所示，每次实验后都要换上另一块相同的橡皮泥，通过观察比较 来 判断铁球动能大小。此外，他还需要调整 相同。
（3）探究完成后，小蔡看到右图3，如果小球从A点静止释放运动到C点时，若一切外力消失，则小球会沿哪条路线继续运动，并写出你判断的依据 。
17、在做“探究动能大小与质量关系”的实验时，小明想：小球从相同高度滚下，若小球材质和斜面倾角不同，到达水平位置时的速度会相同吗？
（1）图甲是用挡板控制大小不同的两个小球在斜面上起始位置的两种方案，小明实验时选择A方案而不能选择B方案的原因是 。
（2）小明选择大钢球、小钢球、木球以及可调整倾角的斜面进行实验。分别让球从斜面同一高度由静止开始释放，利用测速仪测出球到达水平位置时的速度如表所示。分析表中数据可知：要使球到达水平位置时的速度与球是钢质或木质无关，则斜面倾角不可能是 。
A.15° B.25° C.35° D.45°
（3）小明利用图乙装置做“探究动能大小与质量关系”的实验时，通过观察球撞击相同塑料软片的数 目来比较球的动能大小（图中未画出固定塑料软片的装置）。老师指出此装置不适合体积不同的两个球做实验，原因是 。
18、如图所示为某款质量为2.5千克的4翼“无人机”。它可邇过无线电进行操控，在拍摄调查、无人配送等方面具有广阔的前景。
（1）无人机起飞时，增大4个旋翼的转速，使吹向下方的风量增加，它就会上升，这是因为 。
（2）若该机在50秒内匀速竖直上升100米进行空中拍摄，则此过程中无人机克服自身重力做功多少焦？
（3）当该无人机静止在水平地面上时，与地面的接触面积为40厘米2，此时无人机对水平地面的压强为多少帕？
19、2017年2月28日5“蛟龙号”载人潜水器在西北印度洋完成中国大洋38航次首次下潜。这是我国首次对西北印度洋开展深潜调查。“蛟龙号”的相关标准参数为：质量22000kg，最大荷载240kg，最大潜水深度7062m，最大航速46.3km/h（海水密度ρ取1.0×103kg/m3）。
（1）如某次“蛟龙号”在海水中由3062m处下潜至最大潜水深度时，共耗时1h40min。
①“蛟龙号”下潜过程中受到海水的压强是 （填“增大”“减小”或“保持不变”）的。
②此次“蛟龙号”下潜的平均速度是多少？
（2）若完成下潜任务后满载的“蛟龙号”漂浮在海面，由起重装置将其匀速竖直吊离海面。起重装置拉力的功率随时间变化的图象如图所示，图中P2＝2P1．求t1时刻起重装置对“蚊龙号”的拉力。（不考虑水的阻力）
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2022浙江省中考科学一轮复习模块三物质科学（物理部分）
第34讲机械能和功 作业
1、为了证明高空抛物的危害，专家进行了实验测试，从30米的高处掉下的瓶装水可以将5毫米木板压碎，出现很长的裂缝。专家认为，高空抛物的效果相当于将物体本身的质量放大。下列关于高空抛物物体下落过程中说法正确的是（ ）
A．下落过程中物体的质量在增大 B．下落过程中物体的重力在增大
C．下落过程中物体的动能在增大 D．下落过程中物体的势能在增大
[解析]由题意可知，高空抛物现象之所以会造成危害，是因为物体被举高后具有了重力势能，而且物体的质量越大、高度越高，重力势能越大。当物体下落时，质量不变，重力不变，高度降低，速度增大，所以重力势能逐渐减小，动能逐渐增大，重力势能转化为动能。故只有选项C的说法是正确的。
[答案]C
2、如图所示是体能测试中掷出的实心球运动的情景，下列说法正确的是（ ）
A．实心球从a点运动到b点的运动过程中，惯性越来越小
B．实心球在b点时，受推力和重力的作用
C．实心球从b点运动到c点的过程中，重力势能转化为动能
D．实心球在c点时，内能为零
[解析]A、惯性大小只跟物体的质量大小有关，实心球从a点运动到b点的运动过程中质量不变，故惯性不变，故A错误；B、实心球在b点时，不再受到推力的作用，受到重力和空气阻力的作用。故B错误；C、实心球从b点运动到c点的过程中，质量不变，高度降低，重力势能变小，同时速度变大，动能变大，故重力势能转化为动能，故C正确；D、一切物体在任何时候都有内能，所以实心球在c点时，内能不为零，故D错误。
[答案]C
3、如图，重物P放在一长木板OA上，将长木板绕O端匀速缓慢转动一定角度，重物P相对于木板始终保持静止。匀速转动过程中，下列说法错误的是（ ）
A．外力对木板做了功 B．木板对重物P做了功
C．重物P的机械能不断变大 D．长木板和重物的总机械能保持不变
[解析]A、将长木板绕O端匀速缓慢转动一定角度，木板受到了外力的作用，且在这个力的方向上通过了一定距离，所以，外力对木板做了功。故A正确。B、重物在木板的支持力作用下，沿力的方向移动了距离，木板对重物做了功；故B正确；CD、重物在上升的过程中，质量不变，速度不变，动能不变；高度逐渐增加，重力势能逐渐增加，所以机械能不断变大；同理可知，长木板的动能不变，重力势能不断变大，长木板的机械能变大；所以长木板和重物的总机械能不断变大；故C正确、D错误。
[答案]D
4．如图甲，木块在恒定不变的拉力F的作用下沿斜面作匀速直线运动，随时间变化规律如图乙所示的科学量是（ ）
A．动能 B．距离 C．重力势能 D．拉力做的功
[解析]由图乙可知，随着时间的增大，该物理量保持不变；A、木块在恒定不变的拉力F的作用下沿斜面作匀速直线运动，由于木块的质量和速度均不变，所以它的动能不变，故A符合题意；B、在上升的过程中，木块的高度增大，其重力势能变大，故B不符合题意；C、在上升的过程中，木块运动的距离是一直增大的，故C不符合题意；D、由题知拉力的大小不变，而木块运动的距离s变大，根据W＝Fs可知，拉力做的功一直变大，故D不符合题意。
[答案]A
5、超期服役的“天宫一号”空间站于2018年4月2日在大气层坠落烧毁，走完了它辉煌的一生。下列有关说法正确的是（ ）
A．“天宫一号”坠毁时将依次通过外层、中间层、平流层和对流层
B．“天宫一号”坠落时重力势能转化为动能，且机械能守恒
C．“天宫一号”燃烧所得产物的总质量和“天宫一号”的总质量相同
D．浙江地区4月2日昼长夜短
[解析]A、“天宫一号”坠毁时，将依次通过暖层、中间层、平流层和对流层。故A错误；B、“天宫一号”坠落时高度降低、速度增大，重力势能会转化为动能，但由于空气的摩擦，一部分机械能会转化为内能，所以机械能不守恒，故B错误；C、“天宫一号”燃烧的过程是与氧气发生反应的过程，所得产物的总质量要大于“天宫一号”的总质量。故C错误；D、在我国夏至日是6月21日或22日，冬至是12月21日或22日，从夏至日到冬至日，我国浙江地区是昼短夜长，但过了冬至日，白昼逐渐变长，黑夜变短。故D正确。
[答案]D
6、在无风的环境中雨滴的降落可简化为两个过程，先加速竖直降落，后匀速竖直降落。雨滴（忽略质量变化）在（ ）
A．加速降落过程中只受重力作用
B．加速降落过程中机械能逐渐增大
C．匀速降落过程中减少的重力势能全都转化成内能
D．匀速降落过程中机械能保持不变
[解析]A、加速降落过程中，雨滴受到重力和空气阻力的共同作用，故A错误；B、加速降落过程中，由于空气阻力存在，克服空气的阻力做功，机械能转化为内能，机械能逐渐减小，故B错误；CD、匀速降落过程中，动能不变，重力势能减小，机械能减小；雨滴克服空气的阻力做功，减少的重力势能全都转化成内能，故C正确，D错误。
[答案]C
7、如图，乘客站在水平台阶上随自动扶梯匀速上楼。下列说法正确的是（ ）
A．乘客的机械能增加 B．乘客的重力势能不变
C．扶梯台阶不对乘客做功 D．扶梯上乘客受到重力、支持力和摩擦力的作用
[解析]AB、顾客的质量不变、速度不变所以动能不变，高度升高，所以重力势能增加，机械能增大，故A正确、B错误；C、顾客相对于站立的台阶其位置没有发生改变，故相对于其站立的台阶是静止的，但台阶对人有向上的力，人在力的方向上通过了距离，所以扶梯台阶对乘客做了功，故C错误；D、乘客处于匀速直线运动状态，合力为0，受到重力、支持力的作用，故D错误。
[答案]A
8、2019年5月17日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭成功发射第45颗北斗导航卫星。如图所示是北斗卫星随火箭加速上升与沿椭圆轨道绕地球运行时的情景。下列说法错误的是（ ）
A．运载火箭加速上升过程中，重力势能变大，动能增大
B．运载火箭加速升空是利用了物体间力的作用是相互的
C．北斗卫星绕轨道运行时受到非平衡力的作用
D．北斗卫星绕轨道从近地点向远地点运动时，动能变大，机械能守恒
[解析]A、火箭上升过程中速度增大，动能增大，重力势能增大，机械能增大，故A正确；B、火箭升空时向后喷出高温气体有一个向后的力，气体给火箭以反作用力，是利用了物体间力的作用是相互的，故B正确；C、火箭入轨后做圆周运动，运动状态不断改变，故受的力不是平衡力，故C正确；D、入轨后的卫星从近地点向远地点运动时，高度增大，重力势能变大，速度变小，动能变小，机械能守恒，故D错误。
[答案]D
9、如图，木块以一定的速度滑过A、B点，到C点滑出下落至D点，A和B、C和D之间的垂直距离均为h。若空气阻力忽略不计，则对木块在运动过程中能量变化的分析，正确的是（ ）
A．D点与A点相比，动能增加，势能减少，机械能不变
B．A点到C点减少的重力势能大于C点到D点减少的重力势能
C．B点的动能可能等于A点的动能，但一定大于C点的动能
D．B点的动能可能等于D点的动能，但一定大于A点的动能
[解析]A、D点与A点相比，势能减少，由于存在摩擦，机械能转化为内能，机械能减小，故A错误；B、A和B、C和D之间的垂直距离均为h，则A点到C点减少的重力势能等于C点到D点减少的重力势能，故B错误；C、若斜面光滑，则B的速度一定大于A的速度，且大于C的速度；若斜面粗糙，则AB段有可能匀速，但因摩擦力的存在B的速度一定大于C的速度，故C正确；D、木块从B到C，若木块与地面有摩擦，则C处的动能小于B处的动能，从C到D，由于忽略空气阻力，木块的重力势能减小，动能增加，故D点动能大于C点动能，但与A点的动能不确定，故D错误。
[答案]C
10、在同一斜面上先后用相同大小的拉力F，平行于斜面拉动质量为m和2m的物体，使它们在斜面上移动相同的距s，如图甲和乙所示。若拉力F在前后两个过程中所做的功分别为W甲和W乙，则W甲和W乙的大小关系是（ ）
A．W甲＞W乙 B．W甲＝W乙 C．W甲＜W乙 D．无法确定
[解析]在同一斜面上先后用相同大小的拉力F，平行于斜面拉动质量为m和2m的物体，使它们在斜面上移动相同的距s，拉力F相等，物体在拉力的方向上移动的距离s相等，根据W＝Fs可知，拉力F在前后两个过程中所做的功相等，即W甲＝W乙。
[答案]B
11、如图所示，小晨用拴在细线下的小球在竖直平面内来回摆动做实验，A、C是小球能摆到的最高点，B点是小球的最低点，忽略空气阻力，下列分析不正确的是（ ）
A．如果在B点时把绳子剪断，小球此后至落地前的运动状态都将时刻在改变，机械能不变
B．如果在D点是绳子突然断了，则小球不可能落到E点，如果落到E点左侧，则小球脱离绳子后动能 先减小后增大
C．小球在整个运动过程中受到只2个力的作用，这2个力都对小球做功，其中小球在B点时受到平衡力的作用
D．A、C距地面高度相同，小球在A、C两点运动速度为零，但小球受到的力不平衡
[解析]A、如在B点把绳子剪断，小球由于惯性继续向前运动，由于受重力作用小球向下运动，小球进行曲线运动，小球的运动状态时刻在变，由于忽略空气阻力作用，小球的机械能不变，选项正确。B、小球无论是上升还是下降，由于惯性小球保持原来的运动状态，不能落到绳子断开点的下方E点，如果落到E点左侧，说明小球从B向A运动过程中，小球脱离绳子，小球由于惯性还在处于上升阶段，动能转化为重力势能，动能减小，速度减小，但是小球还受到重力作用，重力改变小球的运动状态，小球在下降过程中重力势能转化为动能，速度在增大，所以小球的速度先变小后增大，选项正确。C、小球在整个运动过程中受到重力和拉力两个力的作用，小球在重力的作用下移动距离，重力对小球做功，小球在拉力作用下没有移动距离，拉力对小球没有做功，选项错误。D、A、C 距地面高度相同，重力势能相同，整个过程忽略空气阻力，机械能守恒，小球的动能相等，小球在A、C两点速度为零，此时小球受到竖直向下的重力和拉绳子方向的拉力作用，这两个力方向不是相反的，所以不是平衡力，选项正确。
[答案]C
12、如图所示，A、B两球质量相等，A球用不可伸长的轻绳系于O点，B球用轻弹簧系于O′点，O与O′点在同一水平面上。分别将A、B球拉到与悬点等高处，细绳和轻弹簧均处于水平，弹簧处于自然状态，将两球分别由静止开始释放，当两球第一次达到各自悬点的正下方时，两球仍处在同一水平面上，则两球各自第一次到达悬点正下方时（不计空气阻力）（ ）
A．A球的速度较大 B．B球的动能较大 C．两球的动能相等 D．两球的机械能相等
[解析]ABC、两个小球质量相同，且开始时处于同一高度，因此它们具有的重力势能相等，也就是机械能相等。当A球摆动到最低点时，不计空气阻力，它的重力势能全部转化为动能，即动能等于原来的重力势能；当B球到达最低点时，小球的重力势能会转化为小球的动能和弹簧的弹性势能，即小球的动能小于它原来的重力势能，因此A球的动能大，速度较大，故A正确，而B、C错误；D、小球A的机械能无损耗，而小球B的机械能部分转化为弹簧的弹性势能，因此两球到达最低点时的机械能不相同，故D错误。
[答案]A
13、如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定在水平面，一小球由A点以一定的速度υ沿轨道滚下，经另一侧与A等高点B后到达最高点C。下列分析正确是（ ）
A．整个过程只有重力在对小球做功
B．小球在A点的惯性比在C点的惯性大
C．小球在A点的动能比在B点的动能大
D．小球在A具有的机械能等于它在C点具有的重力势能
[解析]A、小球受到竖直向下的重力的作用，下落中，移动了距离，小球的重力是做功的，因为是粗糙的弧形轨道，所以受摩擦力，要克服摩擦力做功，故A错误；B、惯性大小只与质量有关，小球在运动过程中，质量不变，其惯性不变，故B错误；C、小球运动过程中，要克服摩擦力做功，机械能减小；小球质量不变，小球在A、B两点时的高度相同，其重力势能相同，因A点的机械能大于B点的机械能（机械能等于动能与势能的总和），所以可知A点的动能要大于B点的动能，故C正确；D、要克服摩擦力做功，机械能减小，故在A点具有的机械能大于它在C点具有的重力势能，故D错误。
[答案]C
14、如图所示，一轻质弹簧一端系在墙上的O点，自由伸长到B点，今将一小物体m连在弹簧上，并把弹簧压缩到A点，然后释放，小物体能运动到C点静止，物体与水平地面间的摩擦力恒定，下列说法中正确的是（ ）
A．物体从A到B动能越来越大，从B到C动能越来越小
B．物体从A到B动能越来越小，从B到C所受合力不变
C．物体从A到B动能先增大后减小，从B到C动能一直减小
D．物体在B点动能最大
[解析]物体在竖直方向受到重力与地面的支持力平衡，水平方向受到弹簧的弹力和滑动摩擦力。从A到B过程中，弹簧的弹力水平向右，摩擦力水平向左，弹簧的弹力先大于摩擦力，后小于摩擦力，故物体先加速后减速，从B到C过程，物体由于惯性继续向前运动，摩擦力方向向左，物体做减速运动；当质量一定时，速度越大动能越大，速度越小动能越小，所以物体从A到B过程中，动能先增大后减小，从B到C过程中，动能一直减小。故AB错误，C正确。物体在B点时，不是速度最大的位置，已经进入减速阶段，所以在B点动能不最大。故D错误。
[答案]C
15、2019年衢江抽水蓄能电站开建，其工作原理如图，用电低谷时（如深夜），电站利用电网多余电能把水从下水库抽到上水库中储存起来；用电高峰时，再利用上水库中的水发电。
（1）蓄能时，水被抽到上水库，此过程是将 能转化为水的机械能。
（2）抽水蓄能电站选址衢江黄坛口，不仅因当地水资源丰富，同时还考虑到当地地势较陡，这样建成的电站上、下水库的高度差比较 ，有利于蓄能与发电。
[解析]（1）蓄能时，水被抽到上水库中，电能转化为水的机械能；（2）抽水蓄能电站在发电时，从能量的角度看，是将水的机械能最终转化为电能，水的机械能越大转化获得的电能越多，所以建成的电站上、下水库的高度差应该比较大，最初水的重力势能较大，有利于蓄能与发电。
[答案]（1）电；（2）大
16、在探究“物体的动能与质量和速度是否有关”实验中，小蔡先探究“物体的动能与质量是否有关”，所用的器材有：一个用长木板搭成的斜面、三个质量不同的铁球、一个木块。各器材的组装示意图如图1所示。
（1）如图1，每一次实验时都应将铁球从同一斜面的 处由静止释放，通过观察比较木块移动的距离来判断铁球动能大小。
（2）小金对小蔡的实验方案进行改进：不用木块，在木块的位置上固定一个面积较大的挡板，在挡板前面贴上足够厚的长方体橡皮泥，如图2所示，每次实验后都要换上另一块相同的橡皮泥，通过观察比较 来 判断铁球动能大小。此外，他还需要调整 相同。
（3）探究完成后，小蔡看到右图3，如果小球从A点静止释放运动到C点时，若一切外力消失，则小球会沿哪条路线继续运动，并写出你判断的依据 。
[解析]（1）根据实验的要求可知，从同一高度由静止释放的目的是控制到达水平面速度相同，该实验的目的是研究铁球的动能大小与质量的关系；（2）每次实验后都要换上另一块相同的橡皮泥。这样，铁球动能的大小又可以通过橡皮泥的形变程度来间接反映；实验时要多次试验，以便得出普遍规律。如图2所示，每次实验后都用同一铁球，这是不合理的，要换成3个体积完全相同，质量不同的其他金属球。（3）让小球从A点由静止释放，运动到C点时，若一切外力全部消失，根据牛顿第一定律则小球会沿b路线继续运动。
[答案]（1）同一高度；（2）橡皮泥的形变程度；金属球的体积；（3）b；牛顿第一定律。
17、在做“探究动能大小与质量关系”的实验时，小明想：小球从相同高度滚下，若小球材质和斜面倾角不同，到达水平位置时的速度会相同吗？
（1）图甲是用挡板控制大小不同的两个小球在斜面上起始位置的两种方案，小明实验时选择A方案而不能选择B方案的原因是 。
（2）小明选择大钢球、小钢球、木球以及可调整倾角的斜面进行实验。分别让球从斜面同一高度由静止开始释放，利用测速仪测出球到达水平位置时的速度如表所示。
10° 20° 30° 40° 50° 60°
大钢球 2.67 2.67 2.67 2.75 2.88 2.97
小钢球 2.67 2.67 2.67 2.75 2.88 2.97
木球 2.67 2.67 2.67 2.67 2.74 2.89
分析表中数据可知：要使球到达水平位置时的速度与球是钢质或木质无关，则斜面倾角不可能是 。
A.15° B.25° C.35° D.45°
（3）小明利用图乙装置做“探究动能大小与质量关系”的实验时，通过观察球撞击相同塑料软片的数 目来比较球的动能大小（图中未画出固定塑料软片的装置）。老师指出此装置不适合体积不同的两个球做实验，原因是 。
[解析]（1）图A中挡板水平放置，两小球从起始位置到水平位置的高度差相同，图B中挡板与斜面垂直放置，两小球从起始位置到水平位置的高度差不同，为来控制大小不同的两个小球在斜面上从起始位置到水平位置的高度差相同，实验时选择A方案而不能选择B方案；（2）根据表中数据可知，斜面倾角为10°、20°、30°时，大钢球、小钢球、木球达到水平面时的速度相同，斜面倾角为40°、50°、60°时，大钢球、小钢球、木球达到水平面时的速度不同，所以要使球到达水平位置时的速度与球是钢质或木质无关，则斜面倾角不可能是40°以上，故D符合题意；（3）体积大的小球从塑料软片下面通过时受到的阻力大，即体积大小不同的小球从塑料软片下面通过时受到的阻力不同，无法“探究动能大小与质量关系”。
[答案]（1）B方案中两球从起始位置到水平位置的高度差不同；（2）D；（3）塑料软片对不同体积的小球的阻力不同。
18、如图所示为某款质量为2.5千克的4翼“无人机”。它可邇过无线电进行操控，在拍摄调查、无人配送等方面具有广阔的前景。
（1）无人机起飞时，增大4个旋翼的转速，使吹向下方的风量增加，它就会上升，这是因为 。
（2）若该机在50秒内匀速竖直上升100米进行空中拍摄，则此过程中无人机克服自身重力做功多少焦？
（3）当该无人机静止在水平地面上时，与地面的接触面积为40厘米2，此时无人机对水平地面的压强为多少帕？
[解析]（1）增大四个旋翼的转速，使吹向下方的风量增加，无人机就会上升，这是因为力的作用是相互的；
（2）无人机的重力：G＝mg＝2.5kg×10N/kg＝25N，克服重力做的功：W＝Gh＝25N×100m＝2500J。
（3）无人机静止在水平地面上时对地面的压力：F＝G＝25N，则压强：P=F/S=25N/40×10-4m2=6.25×103Pa。
[答案]（1）力的作用是相互的；（2）无人机克服自身重力做功2500J；
（3）无人机对水平地面的压强为6.25×103Pa。
19、2017年2月28日5“蛟龙号”载人潜水器在西北印度洋完成中国大洋38航次首次下潜。这是我国首次对西北印度洋开展深潜调查。“蛟龙号”的相关标准参数为：质量22000kg，最大荷载240kg，最大潜水深度7062m，最大航速46.3km/h（海水密度ρ取1.0×103kg/m3）。
（1）如某次“蛟龙号”在海水中由3062m处下潜至最大潜水深度时，共耗时1h40min。
①“蛟龙号”下潜过程中受到海水的压强是 （填“增大”“减小”或“保持不变”）的。
②此次“蛟龙号”下潜的平均速度是多少？
（2）若完成下潜任务后满载的“蛟龙号”漂浮在海面，由起重装置将其匀速竖直吊离海面。起重装置拉力的功率随时间变化的图象如图所示，图中P2＝2P1．求t1时刻起重装置对“蚊龙号”的拉力。（不考虑水的阻力）
[解析]（1）①“蛟龙号”下潜过程中，海水密度不变，深度增加，根据p＝ρgh可知，“蛟龙号”下潜过程中受到海水的压强是增大的。②下潜的深度：s＝h＝7062m﹣3062m＝4000m＝4km，下潜时间t＝1h40min＝5/3h，则此次“蛟龙号”下潜的平均速度：v=s/t=4km/5/3h=2.4km/h。（2）由图象可知，t2时刻以后，起重装置拉力的功率不变，根据P＝Fv可知，此时拉力不变，则说明“蛟龙号”已经完全露出水面，
根据二力平衡条件可知，此时的拉力：F2＝G总＝（m1+m2）g＝（22000kg+240kg）×10N/kg＝2.224×105N，t2时刻拉力的功率：P2＝F2v，t1时刻拉力的功率：P1＝F1v，又因为P2＝2P1，即F2v＝2F1v，
所以，t1时刻的拉力：F1=1/2F2=1/2×2.224×105N＝1.112×105N。
[答案]（1）增大；②此次“蛟龙号”下潜的平均速度是2.4km/h；（2）t1时刻起重装置对“蚊龙号”的拉力为1.112×105N。
21清风明月
