2024年中考物理母题解密专题11 功和机械能 讲义（有解析）

专题11功和机械能
考点解读 考点有:（1）理解功的两个必要因素，判断物体是否做功；（2）在简单做功过程中对功、功率的计算或估算；（3））动能、势能的大小变化及转化；（4）实验探究题主要考查日常生活中做功过程对应功率的测定，用控制变量的方法研究动能、重力势能大小的影响因素；计算题主要考查功、功率、机械效率与速度、密度、力、压强、浮力、简单机械等知识点的综合运用.近年来，功的计算与运动图象相结合考查学生数理结合的能力成为中考新动向.
【母题1】（2023 镇江）小华参加校外劳动时，经历了如下过程：①她用力搬一筐玉米，未能搬起；②她又用力推筐，仍未推动；③在小明的帮助下，他们将这筐玉米抬起并放到手推车上；④接着他们用水平力推着手推车沿水平路面前往仓库。则　　
A．①中小华对这筐玉米做了功 B．②中小华对这筐玉米做了功
C．③中他们对这筐玉米做了功 D．④中他们对手推车没有做功
【答案】
【分析】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。若做功，利用计算。据此分析判断。
【解答】解：、①她用力搬一筐玉米，未能搬起，没有移动距离，故不做功，故错误；
、②她又用力推筐，仍未推动，虽然用力了，但没有移动距离，故不做功，故错误；
、③在小明的帮助下，他们将这筐玉米抬起并放到手推车上；抬的力竖直向上，玉米在竖直向上的方向上移动了距离，故他们对这筐玉米做了功，故正确；
、④接着他们用水平力推着手推车沿水平路面前往仓库，推力水平方向，推车在水平方向移动了距离，因而做功了，故错误。
故选：。
【母题2】（2023 连云港）下列有关功的说法正确的是　　
A．用力推车没有推动，人对车也做了功
B．足球在水平地面上滚动时重力对足球没有做功
C．运动员举起杠铃在空中静止不动时对杠铃做了功
D．学生背着书包在水平路面匀速前进时对书包做了功
【答案】
【分析】本题要抓住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。
【解答】解：、用力推车，但没有推动，没有距离，所以没做功，故不符合题意。
、足球在水平地面上滚动时，重力方向竖直向下，运动方向是水平的，两个方向垂直，重力对足球没有做功，故符合题意；
、运动员举着杠铃静止不动，没有距离，所以没做功，故不符合题意；
、学生背着书包在水平路面匀速前进时，有力也有距离，但不是在力的方向上通过的距离，所以没做功，故不符合题意。
故选：。
【母题3】（2023 随州）在上周的自主复习中物理课代表建议大家“回归课本”，如图是课本上的原图，针对图中情境增加条件拓展科学思维：小强用的力斜向上拉着总重为的小车使小车在水平路面上匀速前进了用了。下列说法中正确的是　　
A．这一过程中地面对小车的摩擦力一定是
B．这一过程中的拉力对小车做的功一定是
C．这一过程中小车的速度为
D．这一过程中小车对地面的压力一定等于
【答案】
【分析】（1）小车做匀速运动，水平方向的拉力与摩擦力，大小相等，方向相反；
（2）做功包括两个必要因素：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；
（3）根据速度公式求出小车的速度；
（4）根据小车的受力情况分析回答。
【解答】解：、由于拉力不是水平方向，拉力与摩擦力不是一对平衡力，大小不相等，故错误；
、若小车在水平方向拉力作用下移动，根据功的公式可知，，而小车受到斜向上的拉力，此时水平方向上的拉力不等于，因此这一过程中的拉力对小车做的功不是，故错误；
、小车在水平路面上匀速前进了用了，则这一过程中小车的速度为：
，故正确；
、小车在竖直方向受到向下的重力、斜向上的拉力和支持力的作用，根据力的合成可知，，支持力与压力是相互作用力，大小相等，因此这一过程中小车对地面的压力应该小于，故错误。
故选：。
方法技巧 1.判断力是否做功的方法： （1）判断了是否做功的两个必要因素（作用在物体上的力和物体在力的方向上移动的距离）是否同时存在； （2）看是否符合三种不做功的情况，即有距离无力、有力无距离、有力有距离但力的方向与物体移动的方向垂直。 2. 对公式W=Fs理解 （1）公式中的三个物理量必须是同一物体上的物理量。根据题目设定的内容需要认真判断。 （2）公式中F是使物体沿着力的方向移动距离s过程中（同时），作用在物体上的力； （3）若物体在运动过程中力是变化的，应分过程计算力的功。 （4）公式中F是作用在物体上的力，s是物体在力的方向上移动的距离，有时不能看作物体实际移动的距离。
【母题4】（2023 济南）2023年5月23日12时30分许，我国13名科考队员成功登顶珠穆朗玛峰，巍巍珠峰再次见证历史！如图所示。在他们从山脚下到峰顶的过程中，体重（含装备）越大的队员一定　　
A．做功越多 B．功率越大 C．做功越快 D．功率越小
【答案】
【分析】功表示物体在力与力的方向上通过距离的乘积；物体在单位时间内所做的功叫功率，物理学中，用功率来表示物体做功的快慢。
【解答】解：从山脚到峰顶的过程中，各科考队员上升的高度是相同的，根据公式可知，体重越大（含装备）越大的队员，做功越多；
因为从山脚到山顶各科考队员所用的时间未知，根据公式可知，功率的大小无法比较。
故选：。
【母题5】（2023 广元）如图所示是运动员在冬奥会跳台滑雪空中下落的情景，在下落过程中，运动员的重力势能逐渐 　 　（选填“减小”“不变”或“增大” ；若某运动员质量为，在空中经下落的竖直高度为，则这段时间内该运动员的重力的功率是 　　。取
【答案】减小；4000。
【分析】（1）影响重力势能大小的因素：物体的质量和物体所处的高度．物体的质量越大，所处的高度越高，物体的重力势能就越大；
（2）根据求运动员的重力，利用求运动员的重力做的功；利用求运动员的重力的功率。
【解答】解：（1）在下落过程中，运动员的质量不变，高度减小，由重力势能大小的影响因素可知，运动员的重力势能逐渐减小；
（2）运动员的重力：，
运动员的重力做的功：，
运动员的重力的功率：。
故答案为：减小；4000。
【母题6】（2023 绥化）如图，斜面长，高。小华用平行于斜面向上的拉力，用将重为的物体从斜面底端匀速拉到斜面顶端，物体沿斜面匀速向上运动时所受摩擦阻力恒为。则拉力所做的功为 　 　，拉力的功率为 　　。
【答案】400；40
【分析】将物体从斜面底端拉到顶端所做的功是有用功，可以用来计算，克服摩擦力做的功是额外功，根据计算出额外功的大小，根据计算出总功的大小，即拉力所做的功；根据计算拉力的功率。
【解答】解：物体从斜面底端拉动顶端时，所做的有用功：；
额外功的大小为：；
则总功即拉力所做的功为：；
拉力的功率为：。
故答案为：400；40。
方法技巧 1.定义：单位时间里完成的功；或说成：单位时间内力作做的功。 2.功率的物理意义：功率是表示力做功快慢的物理量；即单位时间内完成的功。 3.公式。 4.单位：在国际单位制中，功率单位是瓦特，符号是 W 。常用单位还有千瓦（kW）、马力。 换算关系：1kW=103W 1马力=735W 5.功率公式的解释： （1）物体在拉力F的作用下，以速度v沿拉力的方向做匀速直线运动，则拉力做功的功率等于力与物体速度的乘积，即。 （2）利用该公式时要注意：拉力F必须是恒力，且物体运动的速度应不变；v的单位必须用m/s，这样算出的功率单位才是W；速度v跟拉力F必须对应，即v必须是受到拉力的物体在拉力的方向上移动的速度。
【母题7】（2023 雅安）“神舟十五号”载人飞船返回舱接近地面时，反推发动机点火，返回舱减速下降，安全降落在着陆预定区域。在此过程中返回舱　　
A．动能减小，重力势能减小，机械能不变
B．动能不变，重力势能减小，机械能减小
C．动能减小，重力势能增加，机械能不变
D．动能减小，重力势能减小，机械能减小
【答案】
【分析】（1）动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大。
（2）重力势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大。
（3）机械能是动能和势能之和。
【解答】解：返回舱减速下降的过程中，质量不变，速度减小，动能减小；质量不变、高度减小，重力势能减小，机械能的总量也相应减小。
故选：。
【母题8】（2023 通辽）掷实心球是通辽中考体育测试项目之一，如图所示是某同学掷出的实心球的运动轨迹，点是实心球刚离开手的位置，点是实心球运动到最高点的位置，点是实心球落地前瞬间的位置，不计空气阻力，下列说法正确的是　　
A．实心球在最高点时，动能为零
B．实心球从点运动到点时，动能转化为重力势能
C．实心球从点运动到点的动能先增大后减小
D．实心球在点的机械能大于在点的机械能
【答案】
【分析】（1）动能的影响因素是质量和速度，重力势能的影响因素是质量和高度；机械能包括动能和重力势能；
（2）物体只有处于静止状态或匀速直线运动状态时，才称为平衡状态；
（3）机械能守恒的条件：只有动能和势能的相互转化或者只有重力做功，机械能才守恒。
【解答】解：、由图可知，小球在位置速度不为零，动能不为零，故错误；
、实心球从运动到，质量不变，速度变小，动能减小；高度增加，重力势能增大，动能转化为重力势能，故正确；
、由可知，实心球从点运动到点过程中，其动能减小；而实心球从点运动到点过程中，质量不变，速度增大，动能增大，所以整个过程中，实心球的动能先减小后增大，故错误；
、不计空气阻力，实心球在点的机械能等于在点的机械能，故错误。
故选：。
【母题9】（2023 泰州）如图所示，小明沿滑道从顶端匀速下滑的过程中，小明的　　
A．重力势能减小，机械能减小 B．动能不变，机械能不变
C．重力势能减小，动能增大 D．重力势能不变，机械能减小
【答案】
【分析】动能大小的影响因素：质量、速度；质量越大，速度越大，动能越大；
重力势能大小的影响因素：质量、高度；质量越大，高度越高，重力势能越大；
对物体做功（克服摩擦力做功、压缩气体做功等），将机械能转化为物体的内能。
【解答】解：小明沿滑道从顶端匀速下滑的过程中质量不变，高度减小，因此小明的重力势能减小；速度不变，因此动能不变。有部分机械能转化为物体的内能，因此机械能减小。
故选：。
方法技巧 1.动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。 2.动能与势能的相互转化 （1）在一定的条件下，动能和重力势能之间可以相互转化。如将一块小石块，从低处抛向高处，再从高下落的过程中，先是动能转化为重力势能，后又是重力势转化为动能。 （2）在一定的条件下，动能和弹性势能之间可以相互转化。如跳水运动员，在起跳的过程中，压跳板是动能转化为弹性势能，跳板将运动员反弹起来是弹性势能转化为动能。 （3）机械能守恒：如果一个过程中，只有动能和势能相互转化，机械能的总和就保持不变，这个规律叫做机械能守恒。 （4）水能和风能的利用：自然界的流水和风能都是具有大量机械能的天然资源。利用水能发电，一定量的水，上、下水位差越大，水的重力势能越大，能发出的电就越多。利用风能发电，在风力资源丰富的地区，可以同时安装几十台到几百台风力发电机，组成“风车田”联在一起供电。
1．（2023 雨山区校级一模）如图所示，将同一物体分别沿光滑斜面由、匀速提升到时，如若沿斜面的拉力分别为、，各个过程拉力做功为、，则它们的大小关系正确的是　　
A．， B．，
C．， D．，
【答案】
【分析】（1）斜面倾斜角度越大，越费力。斜面的倾斜角度小于斜面，所以斜面更省力，
（2）斜面光滑说明摩擦力为0，即使用光滑的斜面没有额外功。
【解答】解：
（1）斜面的倾斜角度小于，所以物体沿运动时拉力较小，即；
（2）斜面光滑说明摩擦力为0，没有做额外功，则两次做的功都等于克服物体重力做的功；两次分别把同一物体提升到相同的高度，克服物体重力做的功相同，所以拉力做功也相同，即。
综上分析可知，选项错误，正确。
故选：。
2．（2023 兴宁区校级模拟）下列实例中物体机械能增大的是　　
A．汽车紧急刹车后停下 B．运载火箭加速升空
C．货物沿倾斜木板缓慢滑下 D．飞机在空中水平匀速飞行
【答案】
【分析】机械能是动能和势能的总和。动能的大小与物体的质量和速度有关，重力势能与物体的质量和被举的高度有关。
【解答】解：、汽车紧急刹车后停下，速度变小，机械能变小，故错误；
、运载火箭在加速升空时，质量不变，速度增大，所以动能增加，升空过程中高度增大，所以重力势能增加，机械能等于动能和重力势能的和，所以机械能增加，故正确；
、货物从倾斜木板上慢慢滑下，货物和木板之间存在摩擦力，克服摩擦做功，货物的机械能减小，故错误；
、飞机在空中水平匀速飞行，高度、速度不变，重力势能不变，动能不变，机械能总量不变，故错误；
故选：。
3．（2023 平潭县模拟）飞机在农田上空喷洒农药，当飞机在某一高度水平匀速飞行喷洒农药时，飞机的　　
A．动能增大，重力势能减小 B．动能减小，重力势能增大
C．动能不变，重力势能不变 D．动能减小，重力势能减小
【答案】
【分析】（1）影响动能大小的因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大；
（2）影响重力势能大小的因素：质量、被举的高度。质量越大，高度越大，重力势能就越大。
【解答】解：飞机在某一高度水平匀速飞行喷洒农药的过程中，飞机的质量变小，速度不变，所以动能减小；质量减小，高度不变，所以重力势能减小。
故选：。
4．（2023 青羊区校级模拟）如图所示，运动中物体的弹性势能转化为动能的是　　
A．子弹射出枪膛 B．发条带动指针
C．流星从天而降 D．秋千荡向高处
【答案】
【分析】自然界的能量既不会创生，也不会消失，只会从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体。故依次判断出题目中每个选项的能量转化即可。
【解答】解：、枪膛内燃气膨胀将子弹射出，燃气对子弹做功，是将燃气的内能转化为子弹的机械能，故不符合题意；
、钟表里的发条带动指针转动是由弹性势能转化成了动能，故符合题意；
、流星从天而降的过程中，机械能转化为内能，故不符合题意；
、秋千荡向高处的过程中，质量不变，速度变小，动能减小，高度升高，重力势能变大。故为动能转化为重力势能，故不符合题意。
故选：。
5．（2023 建湖县一模）2022年6月5日10时44分，搭载神舟十四号载人飞船的长征二号遥十四运载火箭发射取得圆满成功，在神舟十四号加速上升过程中　　
A．动能减小 B．重力势能增大 C．机械能不变 D．机械能减小
【答案】
【分析】动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大；重力势能的影响因素，物体的质量和高度；机械能是动能和势能之和。
【解答】解：神舟十四号加速升空的过程中，神舟十四号的质量不变，速度变大，动能增大；质量不变、高度增大，势能增大，故神舟十四号的机械能增大，故正确，错误。
故选：。
6．（2023 市北区校级模拟）在水平拉力作用下，、两物体分别在光滑和粗糙的水平面运动，拉力、的功与路程的关系如图所示，比较拉力、的大小　　
A． B． C． D．无法确定
【答案】
【分析】由图可知拉力、做功相同时，的距离较大，根据比较拉力、的大小。
【解答】解：由图可知拉力、做功相同时，的距离较大，根据可得。
故选：。
7．（2023 新宁县模拟）如图所示是2023年2月23日19时49分，我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭，成功将中星26号卫星发射升空。长征三号乙运载火箭在加速升空过程中，卫星的机械能的变化，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．动能减少，重力势能减少，机械能减少
C．动能增加，重力势能增加，机械能增加
D．动能增加，重力势能减少，机械能不变
【答案】
【分析】（1）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。
（2）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。
（3）机械能等于动能加势能。
【解答】解：长征三号乙运载火箭在加速升空，卫星的质量不变，速度增大，所以动能增加，升空过程中高度增大，所以重力势能增加，机械能等于动能和重力势能的和，所以机械能增加。
故选：。
8．（2023 官渡区二模）消防直升机是森林火灾救援的中坚力量，一次可携带数吨水。图是直升机吊桶取水灭火的场景，下列说法正确的是　　
A．图中桶受到的重力和绳子对桶的拉力是一对平衡力
B．直升机下降过程中，其重力不做功
C．直升机取水前后经过同一位置时，整体的重力势能不变
D．直升机洒水后整体的惯性变小
【答案】
【分析】（1）二力平衡的条件：大小相等、方向相反、作用在同一个物体上，作用在同一条直线上。
（2）物理学中的做功的两个必要条件：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上移动一段距离，二者缺一不可。
（3）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度；质量越大，高度越高，重力势能越大。
（4）惯性大小只跟物体的质量大小有关，质量越大，惯性越大。
【解答】解：、绳子对桶的拉力等于桶和桶中水的总重力，则图中桶受到的重力和绳子对桶的拉力大小不相等，所以不是一对平衡力，故错误。
、直升机下降过程中，受到重力的作用，且在重力的方向上通过了距离，其重力做功，故错误。
、直升机取水前后经过同一位置时，高度不变，但整体的质量变大，则整体的重力势能变大，故错误。
、直升机洒水后整体的质量变小，则整体的惯性变小，故正确。
故选：。
9．（2023 姑苏区校级一模）如图所示在水平台面上，一根弹簧左端固定，右端连接一金属滑块，点是弹簧保持原长时滑块的位置。开始时用力推滑块压缩弹簧到位置，释放滑块，是滑块能到达的最右端，，滑块从位置滑到位置的过程中（滑块到达某一位置是指滑块中心到达该位置上方，不计空气阻力），下列说法正确的是　　
①速度最快的位置在之间
②弹簧对滑块弹力最大的位置在点
③滑块在从位置滑到位置的过程中机械能不变
④滑块最终可能停在点的右侧
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
【答案】
【分析】弹性势能的大小与物体弹性形变程度的大小有关；动能的大小与质量、速度有关；
小球从运动到的过程中，弹簧由压缩到恢复原状，此时小球所受弹力方向向右，弹力大于摩擦力时，速度增大，弹力小于摩擦力时速度减小，故速度先增大后减小；小球从运动到的过程中，弹簧被拉伸，小球所受弹力方向向左、速度不断减小；小球在运动过程中受弹力和摩擦力作用，当二者平衡时，小球可能静止。
【解答】解：从到，，说明此过程存在摩擦力；
①③金属滑块从运动到的过程中，因弹簧处于压缩状态而对滑块有水平向右的弹力；开始时，弹力大于摩擦力，滑块做加速运动；当弹力等于摩擦力时，滑块的速度最大；继续运动到的过程中，弹力小于摩擦力，滑块做减速运动；滑块从运动到的过程中，因弹簧处于伸长状态而对滑块有水平向左的弹力，则滑块的速度不断减小，所以速度最大点在之间，而由于摩擦力的存在，滑块和弹簧整个过程机械能逐渐减小，因而滑块的机械能不守恒，故①正确，③错误；
②点是弹簧保持原长时滑块的位置，已知，所以弹簧在点的形变量最大，即弹力最大的位置在点，故②正确；
④金属滑块运动到点，速度为零，停止运动，但是由于弹簧要恢复原来的形状，受到水平向左的弹力作用，所以金属滑块可能不会保持静止，有可能向左运动，直到在水平方向上受到的弹力和摩擦力相等，故物体最终可能停在的右侧，故④正确。本题共有3个正确。
故选：。
10．（2023 周村区二模）图甲中过山车从点出发，先后经过、、、点。图乙是过山车在、、、点的动能和重力势能大小的示意图，则下列说法错误的是　　
A．过山车在整个过程中机械能守恒
B．过山车在点动能最大
C．过山车在点的重力势能最大
D．过山车从点运动到点的过程中重力势能主要转化为动能
【答案】
【分析】（1）做机械运动的物体具有动能，动能的大小与质量和速度有关；
（2）高处的物体具有重力势能，重力势能的大小与质量和高度有关；
（3）动能和势能之和称为机械能。
【解答】解：．对比图乙中、两点可知，点过山车的动能大于点时的动能，而在、两点，过山车的机械能都是以动能的形式而存在的，所以在这个过程中，过山车的机械能变小，机械能不守恒，故错误；
．由图乙可知，过山车在点动能最大，故正确；
．过山车在点的重力势能最大，故正确；
．根据图乙可知，过山车从点运动到点的过程中重力势能减少，动能增大，则重力势能主要转化为动能，故正确。
故选：。
11．（2023 海安市模拟）如下图的三种场景中，拉力、、大小相等，在拉力的作用下物体移动的距离相等。若拉力所做的功分别记为、、，下列关于它们大小关系的判断中正确的是　　
A． B． C． D．
【答案】
【分析】根据功的计算公式可知：比较功的大小要比较拉力和移动距离的大小，从题目中找出、的大小就可比较做功的多少。
【解答】解：由图可见，第一幅图中滑轮为定滑轮，它的特点是不省力，不省距离，所以拉力移动的距离等于物体移动距离为，拉力做的功为：；
第二幅图中，拉力移动的距离也等于物体移动距离为，拉力做的功为：；
第三幅图中滑轮为动滑轮，可以省一半力，但是费距离，拉力移动距离为，拉力做的功为：。
又因为拉力、、大小相等，
所以综上分析可得：．故正确，错误。
故选：。
12．（2023 灌云县校级模拟）如图所示，用大小相等的拉力，分别沿光滑的斜面和粗糙的水平面拉木箱，在力的作用下移动的距离，比较两种情况下拉力所做的功及其功率　　
A． 段做的功较多
B． 段做的功较多
C． 段与 段做的功一样多
D． 段的功率比 段的功率大
【答案】
【分析】用物体做功的公式，判断出做功多少；根据比较功率的大小。
【解答】解：
由题知，沿光滑的斜面和粗糙的水平面拉木箱拉力相等，且木箱移动距离，
由可知，拉力所做的功相同，故正确，错误；
由于本题没有给出两种情况下的运动时间，故无法比较功率的大小，故错误。
故选：。
13．（2023 抚远市三模）如图所示，光滑斜面，沿斜面和分别将同一重物从它们的底部匀速拉到顶部，所用时间相同，所需拉力分别为和，所做的功分别为和，所做功的功率分别为和，则　　
A．， B．， C．， D．，
【答案】
【分析】（1）在光滑的斜面上向上匀速拉动物体，拉力做功用进行计算，在功的关系、力的方向上移动距离的关系确定后，可以用比较力的大小；
（2）用比较功率的大小。
【解答】解：因为斜面光滑，且同一重物被匀速地从底部拉到顶部，
所以，，
又因为，，且，
所以，；
因为，，且，，
所以，。
故选：。