第十一章 功和机械能
章末总结与复习
@本章知识体系
@甘肃命题指引
命题点1 功和功率
1.（2023·济南改编）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！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 ）
A.做功越多 B.功率越大
C.做功越快 D.功率越小
2.（2024·武威凉州区校级三模）物体在水平地面上做直线运动，当物体运动的路程和时间图像如图甲时，受到的水平推力为F1；当物体运动的速度和时间图像如图乙时，受到水平推力为F2，两次推力的功率分别为P1、P2。则下列关系正确的是（ A ）
A.F1＝F2；P1＜P2 B.F1＝F2；P1＞P2
C.F1＞F2；P1＞P2 D.F1＜F2；P1＞P2
3.（2023·甘肃）随着人们生活水平的提高，房车旅游受到了大众的青睐，某公司推出了如图所示的小型房车，小林和父母参观车展时试驾了该车，该车在平直公路上以54 km/h的速度匀速行驶了3 600 m。已知车轮与水平地面总接触面积为0.4 m2，试驾时车和人总质量为4×103 kg，阻力是车重的0.1倍。（假定汽车静止时对地面的压力大小等于汽车总重力，汽车匀速行驶时牵引力等于阻力，g取10 N/kg）请回答：
（1）该房车匀速行驶了多长时间？
（2）该房车静止在水平地面上时，对地面的压强是多少？
（3）该房车匀速行驶时牵引力做功的功率是多大？
解：（1）该房车的速度：
v＝54 km/h＝15 m/s，
由v＝可得，该房车行驶的时间：
t＝＝＝240 s；
（2）该房车的总重力：
G＝mg＝4×103 kg×10 N/kg＝4×104 N，
该房车静止在水平地面上时，对地面的压力F＝G＝4×104 N，
对地面的压强：
p＝＝＝1×105 Pa；
（3）房车匀速行驶时受到的阻力：
f＝0.1G＝0.1×4×104 N＝4 000 N，
由题意知汽车匀速行驶时牵引力等于阻力，则牵引力F'＝f＝4 000 N，牵引力做功的功率：
P＝＝＝F'v＝4 000 N×15 m/s＝6×104 W。
命题点2 机械能及其转化
4.如图所示的是神舟十三号载人飞船返回舱返回地面时的情境。打开降落伞后，若返回舱在一段时间内的运动可看作是竖直向下的匀速运动，则关于返回舱在这段时间内，下列说法正确的是（ A ）
A.返回舱的动能不变
B.返回舱的重力势能不变
C.返回舱的机械能不变
D.返回舱所受重力不做功
5.（2023·海南）4月26日我省举行了首届中学生自制水火箭比赛。参赛选手对水火箭打气，拉开气阀，水向下喷出，水火箭一飞冲天。在水火箭上升过程中，下列说法正确的是（ A ）
A.水火箭能起飞是受到水对它向上的推力
B.水火箭受到的重力不变
C.水火箭的动能一直增大
D.水火箭的重力势能一直增大
6.（2023·荆州）2023年5月30日，我国三名航天员乘坐神舟十六号载人飞船，成功进入中国空间站，与神舟十五号航天员乘组会师天宫，如图所示。下列说法正确的（ C ）
A.飞船在升空过程中，只存在动能和势能的相互转化
B.漂浮在空间站中的航天员重力势能为零
C.空间站组合体在轨稳定运行过程中机械能守恒
D.空间站组合体在太空中沿椭圆轨道绕地球运行，在近地点时动能最小
7.如图所示为运动员在空中运动的轨迹，图中a、c两处等高，若不计空气阻力，下列说法正确的是（ B ）
A.运动员从a处到b处重力势能转化为动能
B.运动员在a处和c处的重力势能相等
C.运动员在b处时的机械能最大
D.运动员从b处到d处速度逐渐减小
8.频频发生高空抛物坠物致人伤亡事件严重危害人民群众生命财产安全，原因是物体所处的高度越高，物体所具有的重力势能越 大 （选填“大”或“小”），当高处的物体坠落时，因重力势能转化为 动 能，从而带来安全隐患。
9.“十次事故九次快”说明汽车超速会带来危害，汽车“多拉快跑”更是追尾事故中的罪魁祸首，超速与超载严重危害了道路交通安全。
小明通过实验探究货车超速与超载在追尾事故中的危害，用到的器材有：小车（模拟货车）、木块（模拟被追尾车辆）、砝码若干、坡度固定的斜面。将小车从如图甲所示的A处自由释放，小车在水平面上运动一段距离 s0后停止， s0可视为刹车后运动的距离。将木块静置于小车右侧所在的位置B处，表明符合核载量并在限速内的货车不会对前车追尾。
请回答下列问题：
（1）探究货车超速的危害：如图乙所示，木块置于B处，小车由斜面顶端释放，撞击木块并与木块共同运动一段距离s1，这表明货车超速 会 （选填“会”或“不会”）产生追尾的危害。本实验可用木块运动的 距离 反映追尾的危害程度；
（2）探究货车超载的危害：如图丙所示，木块置于B处，将砝码固定在小车上，仍从A处释放小车，观察小车的运动情况。逐次增加砝码个数重复实验，发现小车在水平面上运动的距离几乎都为s0，均未与木块撞击。小明猜想：小车每次到达斜面底端时，虽其动能随 质量 的逐次增大而增大，但仍未追尾，原因可能是小车此时 速度 还不够大；
（3）由（2）问中的实验看出小车超载几乎不会追尾前车，但生活中货车超载引起的追尾事故却频频发生。请你在上述实验的基础上再设计一步实验操作（木块仍置于B处），证明货车追尾前车会因超载带来危害。
①操作： 将装有砝码的小车放在斜面顶端释放，观察木块被撞击后运动的距离 ；
②请你对可能产生的现象进行合理预设，并指出仅因超载造成追尾的危害程度在实验结果中是如何体现的？ 若木块运动的距离比乙图中木块运动的距离更远，则木块两次运动距离之差即可体现仅因超载带来的危害程度 。
10.如图所示，小华在“探究重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，选用的器材有透明容器、细沙、木质小桌，质量不同的两个铁块，让铁块从小桌正上方的某一高度处自由下落将小桌打入沙中。
（1）该实验是通过观察 小桌陷入沙中的深度 来判断重力势能大小的；
（2）让质量不同的铁块从同一高度自由下落，铁块的质量越大，小桌陷入沙中越深，由此得出重力势能的大小与 质量 有关；
（3）探究重力势能与高度的关系时，应选择让质量 相同 的铁块从不同高度自由下落；
（4）铁块在空中下落时减少的重力势能主要转化为 动能 。第十一章 功和机械能
章末总结与复习
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@甘肃命题指引
命题点1 功和功率
1.（2023·济南改编）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！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
2.（2024·武威凉州区校级三模）物体在水平地面上做直线运动，当物体运动的路程和时间图像如图甲时，受到的水平推力为F1；当物体运动的速度和时间图像如图乙时，受到水平推力为F2，两次推力的功率分别为P1、P2。则下列关系正确的是（ ）
A.F1＝F2；P1＜P2 B.F1＝F2；P1＞P2
C.F1＞F2；P1＞P2 D.F1＜F2；P1＞P2
3.（2023·甘肃）随着人们生活水平的提高，房车旅游受到了大众的青睐，某公司推出了如图所示的小型房车，小林和父母参观车展时试驾了该车，该车在平直公路上以54 km/h的速度匀速行驶了3 600 m。已知车轮与水平地面总接触面积为0.4 m2，试驾时车和人总质量为4×103 kg，阻力是车重的0.1倍。（假定汽车静止时对地面的压力大小等于汽车总重力，汽车匀速行驶时牵引力等于阻力，g取10 N/kg）请回答：
（1）该房车匀速行驶了多长时间？
（2）该房车静止在水平地面上时，对地面的压强是多少？
（3）该房车匀速行驶时牵引力做功的功率是多大？
命题点2 机械能及其转化
4.如图所示的是神舟十三号载人飞船返回舱返回地面时的情境。打开降落伞后，若返回舱在一段时间内的运动可看作是竖直向下的匀速运动，则关于返回舱在这段时间内，下列说法正确的是（ ）
A.返回舱的动能不变
B.返回舱的重力势能不变
C.返回舱的机械能不变
D.返回舱所受重力不做功
5.（2023·海南）4月26日我省举行了首届中学生自制水火箭比赛。参赛选手对水火箭打气，拉开气阀，水向下喷出，水火箭一飞冲天。在水火箭上升过程中，下列说法正确的是（ ）
A.水火箭能起飞是受到水对它向上的推力
B.水火箭受到的重力不变
C.水火箭的动能一直增大
D.水火箭的重力势能一直增大
6.（2023·荆州）2023年5月30日，我国三名航天员乘坐神舟十六号载人飞船，成功进入中国空间站，与神舟十五号航天员乘组会师天宫，如图所示。下列说法正确的（ ）
A.飞船在升空过程中，只存在动能和势能的相互转化
B.漂浮在空间站中的航天员重力势能为零
C.空间站组合体在轨稳定运行过程中机械能守恒
D.空间站组合体在太空中沿椭圆轨道绕地球运行，在近地点时动能最小
7.如图所示为运动员在空中运动的轨迹，图中a、c两处等高，若不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A.运动员从a处到b处重力势能转化为动能
B.运动员在a处和c处的重力势能相等
C.运动员在b处时的机械能最大
D.运动员从b处到d处速度逐渐减小
8.频频发生高空抛物坠物致人伤亡事件严重危害人民群众生命财产安全，原因是物体所处的高度越高，物体所具有的重力势能越 （选填“大”或“小”），当高处的物体坠落时，因重力势能转化为 能，从而带来安全隐患。
9.“十次事故九次快”说明汽车超速会带来危害，汽车“多拉快跑”更是追尾事故中的罪魁祸首，超速与超载严重危害了道路交通安全。
小明通过实验探究货车超速与超载在追尾事故中的危害，用到的器材有：小车（模拟货车）、木块（模拟被追尾车辆）、砝码若干、坡度固定的斜面。将小车从如图甲所示的A处自由释放，小车在水平面上运动一段距离 s0后停止， s0可视为刹车后运动的距离。将木块静置于小车右侧所在的位置B处，表明符合核载量并在限速内的货车不会对前车追尾。
请回答下列问题：
（1）探究货车超速的危害：如图乙所示，木块置于B处，小车由斜面顶端释放，撞击木块并与木块共同运动一段距离s1，这表明货车超速 （选填“会”或“不会”）产生追尾的危害。本实验可用木块运动的 反映追尾的危害程度；
（2）探究货车超载的危害：如图丙所示，木块置于B处，将砝码固定在小车上，仍从A处释放小车，观察小车的运动情况。逐次增加砝码个数重复实验，发现小车在水平面上运动的距离几乎都为s0，均未与木块撞击。小明猜想：小车每次到达斜面底端时，虽其动能随 的逐次增大而增大，但仍未追尾，原因可能是小车此时 还不够大；
（3）由（2）问中的实验看出小车超载几乎不会追尾前车，但生活中货车超载引起的追尾事故却频频发生。请你在上述实验的基础上再设计一步实验操作（木块仍置于B处），证明货车追尾前车会因超载带来危害。
①操作： ；
②请你对可能产生的现象进行合理预设，并指出仅因超载造成追尾的危害程度在实验结果中是如何体现的？ 。
10.如图所示，小华在“探究重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，选用的器材有透明容器、细沙、木质小桌，质量不同的两个铁块，让铁块从小桌正上方的某一高度处自由下落将小桌打入沙中。
（1）该实验是通过观察 来判断重力势能大小的；
（2）让质量不同的铁块从同一高度自由下落，铁块的质量越大，小桌陷入沙中越深，由此得出重力势能的大小与 有关；
（3）探究重力势能与高度的关系时，应选择让质量 的铁块从不同高度自由下落；
（4）铁块在空中下落时减少的重力势能主要转化为 。
