第十一章功和机械能
类型一 功
1．[2023·苏州模拟]下列关于功的说法正确的是( )
A．小明用力推发生故障的汽车而未推动时，推力对汽车做了功
B．吊车吊着重物沿水平方向匀速运动一段距离时，吊车的拉力对重物做了功
C．足球在水平地面上滚动一段距离时，重力对足球做了功
D．举重运动员从地面将杠铃举起的过程中，举重运动员对杠铃做了功
2．[2024·乐山]如图所示，某次比赛中，运动员推着冰壶从A点运动6 m到达B点时轻轻松手，随后冰壶沿冰道运动30 m停在O点．若运动员对冰壶的水平推力为9 N，冰壶运动中受到水平方向的阻力，大小恒定为1.5 N．从A点到O点冰壶沿直线运动中( )
第2题图
A．推力对冰壶做功为270 J
B．推力对冰壶做功为324 J
C．冰壶克服阻力做功为54 J
D．冰壶克服阻力做功为45 J
3．一辆地铁列车从A站出发，沿水平直线轨道匀速行驶到达B 站，停靠一段时间后，又沿水平直线轨道匀速行驶到达C 站，其路程—时间图像如图所示．若列车行驶时牵引力的功率不变，列车在AB 站间行驶时受到的阻力为 1.2×105 N，则列车从A 站行驶到C站的过程中牵引力做的功为( )
第3题图
A．4.8×108 J B．3.6×108 J
C．2.4×108 J D．6×108 J
类型二 功率
4．关于功和功率，下列说法中正确的是( )
A．功率大的机器，做功可能少
B．功率大的机器做功可能慢
C．做功时间越长，机器的功率越小
D．机器做功少，功率一定小
5．[2024·镇江]如图所示，某种可重复使用火箭在降落过程中，通过控制推力，沿竖直方向先从A点减速运动到B点，再从B点匀速运动到C点，且AB＝BC，不计运动过程中的空气阻力，忽略火箭质量的变化．则( )
第5题图
A．火箭受到推力的施力物体是空气
B．AB段的推力小于BC段的推力
C．AB段重力做功的功率大于BC段
D．AB段火箭的重力势能转化为动能
6．[2023·达州]如图所示，A、B两个粗糙程度相同的物体以甲、乙两种不同的方式叠放在同一水平地面上，分别用水平方向的拉力F甲和F乙使A、B一起向右运动，甲运动的s t图像和乙运动的v t图像分别如图丙、丁所示，已知F甲＝10 N，下列说法正确的是( )
第6题图
A．F甲B．甲、乙两图中A、B之间的摩擦力均为10 N
C．拉力F甲与拉力F乙的功率相等
D．甲、乙两图中地面受到的摩擦力相等
7．[2023·东营]2023年5月，世界智能大会在天津的成功举办，将进一步推动我国人工智能技术的研发和应用．如图甲所示为某款智能机器人，质量为30 kg，底部轮与地面接触总面积为150 cm2，它在某次引领接待工作中沿直线行走的速度随时间变化的图像如图乙所示．(g取10 N/kg)
(1)求智能机器人静止在水平地面上时，对地面产生的压强；
(2)求智能机器人在0～6 s内行走的距离和0～10 s内的平均速度；
(3)在0～6 s内，智能机器人受到的水平阻力为重力的0.05倍，求此段时间内智能机器人牵引力做功的功率．
第7题图
类型三 功和功率计算
8．图甲中，物块A在水平拉力F的作用下由静止沿粗糙程度均匀的水平面向右运动，拉力F随时间t变化的关系如图乙所示．如图丙所示是从t＝0开始每隔2 s记录一次物块A的位置，下列说法正确的是( )
第8题图
A．6～12 s内物块A所受的摩擦力为9 N
B．6～12 s内拉力F做功的功率保持不变
C．12～18 s内拉力F做功的功率为0.36 W
D．12～18 s内物块A克服摩擦力做功216 J
9．[2022·湖南]用40 N水平拉力拉着重为100 N的物体，在10 s内由静止开始沿水平直线移动了5 m．此过程中，重力对物体做的功为 J，水平拉力对物体做功的功率为 W.
类型四 动能和势能
10．如图所示，物块在拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动．物块的相关科学量随时间变化规律的图像正确的是( )
第10题图
11．[2023·邵阳]毛主席在《沁园春·雪》一词中写道：“一代天骄，成吉思汗，只识弯弓射大雕．”对于“弯弓”的过程中所蕴含的物理知识，下列理解正确的是( )
A．“弯弓”发生塑性形变
B．“弯弓”说明力可以改变物体的运动状态
C．“弯弓”的过程中弓的弹性势能增大
D．“弯弓”的过程中弓的机械能不变
12．[2024·大庆]神舟十八号是中国载人航天工程第十八艘载人飞船，于2024年4月25日，在酒泉卫星发射中心发射成功．中国国旗随神舟十八号载人飞船搭载进入中国空间站，由神舟十八号航天员乘组与神舟十七号航天员乘组进行了太空传递和在轨展示．在飞船加速上升的过程中，若不考虑其质量的变化，下列分析正确的是( )
A．重力势能增加，动能不变
B．重力势能减少，动能增加
C．重力势能增加，动能增加
D．重力势能不变，动能不变
13．[2022·江苏]如图所示为某学习小组“探究动能大小跟哪些因素有关”的实验操作(步骤甲、乙、丙中小球质量分别为m、2m、3m)．
第13题图
(1)让小球从同一高度由静止开始滚下，目的是使小球到达水平面时具有相同的 ．
(2)实验中通过比较木块B被小球撞击后移动的距离s来判断小球具有动能的大小，这种方法在物理学中属于 (填“控制变量法”或“转换法”)．
(3)小华认为由实验步骤乙和实验步骤丙可以判断动能大小与速度的关系，你认为该观点是 (填“正确”或“错误”)，理由是 ．
(4)通过比较步骤 和 可以判断动能大小与物体质量的关系．
第14题图
14．为了研究物体的重力势能与哪些因素有关，让质量为m和2m的重物从不同高度落下，把相同的木桩打入泥土的情况如图所示，观察比较A、B实验，可知物体的重力势能与物体 有关；比较B、C实验可知重力势能与物体 有关．
类型五 机械能转化
15．[2023·呼和浩特]人类文明，一脉相传．从远古的水磨，到今天的水电站，都是人类对水能的合理开发与利用．如图所示，图甲是远古的水磨，流水冲击水轮，水轮转动，去汲水、碾谷、磨面；图乙是今天的水电站，流水冲击水轮，带动发电机发电．下列说法不正确的是( )
第15题图
A．水轮是人类把水能转化成水轮动能的装置
B．流水冲击水轮，带动发电机发电，减少的水能等于发电机产生的电能
C．右图中的拦河大坝，起到了提高水重力势能的效果
D．流水通过水轮后，其机械能减小第十一章功和机械能
类型一 功
1．[2023·苏州模拟]下列关于功的说法正确的是( D )
A．小明用力推发生故障的汽车而未推动时，推力对汽车做了功
B．吊车吊着重物沿水平方向匀速运动一段距离时，吊车的拉力对重物做了功
C．足球在水平地面上滚动一段距离时，重力对足球做了功
D．举重运动员从地面将杠铃举起的过程中，举重运动员对杠铃做了功
2．[2024·乐山]如图所示，某次比赛中，运动员推着冰壶从A点运动6 m到达B点时轻轻松手，随后冰壶沿冰道运动30 m停在O点．若运动员对冰壶的水平推力为9 N，冰壶运动中受到水平方向的阻力，大小恒定为1.5 N．从A点到O点冰壶沿直线运动中( C )
第2题图
A．推力对冰壶做功为270 J
B．推力对冰壶做功为324 J
C．冰壶克服阻力做功为54 J
D．冰壶克服阻力做功为45 J
3．一辆地铁列车从A站出发，沿水平直线轨道匀速行驶到达B 站，停靠一段时间后，又沿水平直线轨道匀速行驶到达C 站，其路程—时间图像如图所示．若列车行驶时牵引力的功率不变，列车在AB 站间行驶时受到的阻力为 1.2×105 N，则列车从A 站行驶到C站的过程中牵引力做的功为( A )
第3题图
A．4.8×108 J B．3.6×108 J
C．2.4×108 J D．6×108 J
类型二 功率
4．关于功和功率，下列说法中正确的是( A )
A．功率大的机器，做功可能少
B．功率大的机器做功可能慢
C．做功时间越长，机器的功率越小
D．机器做功少，功率一定小
5．[2024·镇江]如图所示，某种可重复使用火箭在降落过程中，通过控制推力，沿竖直方向先从A点减速运动到B点，再从B点匀速运动到C点，且AB＝BC，不计运动过程中的空气阻力，忽略火箭质量的变化．则( C )
第5题图
A．火箭受到推力的施力物体是空气
B．AB段的推力小于BC段的推力
C．AB段重力做功的功率大于BC段
D．AB段火箭的重力势能转化为动能
6．[2023·达州]如图所示，A、B两个粗糙程度相同的物体以甲、乙两种不同的方式叠放在同一水平地面上，分别用水平方向的拉力F甲和F乙使A、B一起向右运动，甲运动的s t图像和乙运动的v t图像分别如图丙、丁所示，已知F甲＝10 N，下列说法正确的是( D )
第6题图
A．F甲B．甲、乙两图中A、B之间的摩擦力均为10 N
C．拉力F甲与拉力F乙的功率相等
D．甲、乙两图中地面受到的摩擦力相等
7．[2023·东营]2023年5月，世界智能大会在天津的成功举办，将进一步推动我国人工智能技术的研发和应用．如图甲所示为某款智能机器人，质量为30 kg，底部轮与地面接触总面积为150 cm2，它在某次引领接待工作中沿直线行走的速度随时间变化的图像如图乙所示．(g取10 N/kg)
(1)求智能机器人静止在水平地面上时，对地面产生的压强；
(2)求智能机器人在0～6 s内行走的距离和0～10 s内的平均速度；
(3)在0～6 s内，智能机器人受到的水平阻力为重力的0.05倍，求此段时间内智能机器人牵引力做功的功率．
第7题图
解：(1)智能机器人静止在水平地面上时对地面产生的压力：
F＝G＝mg＝30 kg×10 N/kg＝300 N，
智能机器人静止在水平地面上时对地面产生的压强：
p＝＝＝2×104 Pa；
(2)由图像可知，0～6 s机器人匀速运动的速度v1＝1.2 m/s，则在0～6 s内行走的距离：
s1＝v1t1＝1.2 m/s×6 s＝7.2 m，
由图像知，6～10 s内物体匀速运动的速度v2＝1.0 m/s，则在6～10 s内行走的距离：
s2＝v2t2＝1.0 m/s×4 s＝4.0 m，
0～10 s内的平均速度：
v＝＝＝＝1.12 m/s；
(3)在0～6 s内机器人受到的阻力：
f＝0.05G＝0.05×300 N＝15 N，
机器人匀速直线运动时，水平方向上牵引力和阻力是一对平衡力，则此过程机器人牵引力
F′＝f＝15 N，
此段时间内牵引力做功的功率：
P＝F′v1＝15 N×1.2 m/s＝18 W.
类型三 功和功率计算
8．图甲中，物块A在水平拉力F的作用下由静止沿粗糙程度均匀的水平面向右运动，拉力F随时间t变化的关系如图乙所示．如图丙所示是从t＝0开始每隔2 s记录一次物块A的位置，下列说法正确的是( C )
第8题图
A．6～12 s内物块A所受的摩擦力为9 N
B．6～12 s内拉力F做功的功率保持不变
C．12～18 s内拉力F做功的功率为0.36 W
D．12～18 s内物块A克服摩擦力做功216 J
9．[2022·湖南]用40 N水平拉力拉着重为100 N的物体，在10 s内由静止开始沿水平直线移动了5 m．此过程中，重力对物体做的功为0J，水平拉力对物体做功的功率为20W.
类型四 动能和势能
10．如图所示，物块在拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动．物块的相关科学量随时间变化规律的图像正确的是( B )
第10题图
11．[2023·邵阳]毛主席在《沁园春·雪》一词中写道：“一代天骄，成吉思汗，只识弯弓射大雕．”对于“弯弓”的过程中所蕴含的物理知识，下列理解正确的是( C )
A．“弯弓”发生塑性形变
B．“弯弓”说明力可以改变物体的运动状态
C．“弯弓”的过程中弓的弹性势能增大
D．“弯弓”的过程中弓的机械能不变
12．[2024·大庆]神舟十八号是中国载人航天工程第十八艘载人飞船，于2024年4月25日，在酒泉卫星发射中心发射成功．中国国旗随神舟十八号载人飞船搭载进入中国空间站，由神舟十八号航天员乘组与神舟十七号航天员乘组进行了太空传递和在轨展示．在飞船加速上升的过程中，若不考虑其质量的变化，下列分析正确的是( C )
A．重力势能增加，动能不变
B．重力势能减少，动能增加
C．重力势能增加，动能增加
D．重力势能不变，动能不变
13．[2022·江苏]如图所示为某学习小组“探究动能大小跟哪些因素有关”的实验操作(步骤甲、乙、丙中小球质量分别为m、2m、3m)．
第13题图
(1)让小球从同一高度由静止开始滚下，目的是使小球到达水平面时具有相同的速度．
(2)实验中通过比较木块B被小球撞击后移动的距离s来判断小球具有动能的大小，这种方法在物理学中属于转换法(填“控制变量法”或“转换法”)．
(3)小华认为由实验步骤乙和实验步骤丙可以判断动能大小与速度的关系，你认为该观点是错误(填“正确”或“错误”)，理由是小球质量不同．
(4)通过比较步骤甲和乙可以判断动能大小与物体质量的关系．
第14题图
14．为了研究物体的重力势能与哪些因素有关，让质量为m和2m的重物从不同高度落下，把相同的木桩打入泥土的情况如图所示，观察比较A、B实验，可知物体的重力势能与物体被举高的高度有关；比较B、C实验可知重力势能与物体质量有关．
类型五 机械能转化
15．[2023·呼和浩特]人类文明，一脉相传．从远古的水磨，到今天的水电站，都是人类对水能的合理开发与利用．如图所示，图甲是远古的水磨，流水冲击水轮，水轮转动，去汲水、碾谷、磨面；图乙是今天的水电站，流水冲击水轮，带动发电机发电．下列说法不正确的是( B )
第15题图
A．水轮是人类把水能转化成水轮动能的装置
B．流水冲击水轮，带动发电机发电，减少的水能等于发电机产生的电能
C．右图中的拦河大坝，起到了提高水重力势能的效果
D．流水通过水轮后，其机械能减小
