第十六讲 功和机械能
基础题
一、选择题
1.(2025·柳州模拟)起重机将1 000 N的重物先竖直向上匀速提升3 m,再悬停6 s,起重机对重物做功情况是(D)
A.提升过程做了功,悬停过程做了功
B.提升过程不做功,悬停过程不做功
C.提升过程不做功,悬停过程做了功
D.提升过程做了功,悬停过程不做功
2.(2025·南宁模拟)随着中国科技的发展,在农业领域,人们开始用普通无人机代替人工喷洒农药,可以大大地提高喷洒的效率。假定无人机在喷洒农药的过程中是在同一高度匀速飞行,下列说法正确的是(D)
A.无人机重力势能不变
B.无人机动能不变
C.无人机重力势能增大
D.无人机动能减小
3.(2025·南宁模拟)如图所示为无人机的飞行表演。在无人机加速升空的过程中(忽略空气阻力),关于无人机的能量变化,下列说法错误的是(C)
A.动能一直增大 B.重力势能一直增大
C.机械能保持不变 D.机械能一直增大
4.(多选)(2024·柳州模拟)两个相同的小球a、b处于相同的高度,a在空中从静止开始自由下落,经时间t1落到地面;b沿光滑斜面从静止开始下滑,经时间t2滑到地面,t1A.W1=W2 B.P1>P2
C.v1二、填空题
5.(2025·南宁模拟)在某老旧小区改造工地上,工人用起重机将重1.2×104 N的施工材料分成两个阶段运到工作台上。第一阶段,施工材料被匀速吊起6 m,使其与工作台处在同一高度,用时10 s;第二阶段,施工材料被水平匀速移动5 m,用时5 s。那么在第一阶段,起重机对施工材料做功的功率是 7 200 W;在第二阶段,起重机对施工材料做的功为 0 J。
6.(2025·桂林模拟)如图,小球从A点开始经B点摆到右边的最高点C时(忽略空气阻力作用),小球在C点的机械能 等于 (选填“大于”“小于”或“等于”)在A点的机械能;小球在摆动过程中,在 B (选填“A”“B”或“C”)点动能最大。
7.(2025·邯郸一模)如图所示是《天工开物》中古代炼铁工艺的示意图,匠人在打铁成型时,会将手中的重锤高高举起,然后重重落下这一过程中,重锤的重力势能转化为 动能 ,使得铁器在受到重锤打击时能够发生形变,达到成型的目的。同时,这种反复的打击也能够增加铁器的密度和硬度,提高其使用性能。重锤在A、B两点时的机械能 A点更大 (选填“A点更大”“B点更大”或“一样大”)。
三、实验探究题
8.(2025·南宁模拟)小张在高速公路上看到了许多限载限速标志牌,由此想探究动能的大小与哪些因素有关,于是做了如图所示的实验。
(1)该实验中,小球动能的大小是通过 木块移动距离的远近 来反映的。
(2)在探究动能的大小与质量的关系时,为保证小球到达水平面时的速度相同,需控制小球由静止下滑时的 高度 相同。
(3)通过比较 甲、丙 两次实验,可以得出动能的大小与质量的关系;比较甲、乙两次实验,得出的结论可以解释汽车在高速公路上 超速 (选填“超速”或“超载”)的危害。
(4)小张在老师的指导下,改进了实验装置,如图丁所示,他想通过用质量不同的铁球压缩同一弹簧至相同程度后由静止释放,使其撞击同一木块,来探究铁球的动能大小与质量的关系,请判断这个设计方案是否正确,并说明原因: 不正确,没有控制铁球撞击木块时的速度相同 。
四、综合应用题
9.电梯的简化模型如图甲所示,考虑到安全、舒适等因素,电梯运行过程中拉力的大小会发生变化。某次电梯挤满人(重约800 kg),电梯所受拉力F随上升高度h变化的图像如图乙所示,这个过程用时20 s,g取10 N/kg,求这个过程中:
(1)电梯对人做的功;
(2)拉力做的功;
(3)拉力做功的功率。
解:(1)人的重力:
G=mg=800 kg×10 N/kg=8×103 N,
电梯对人做的功:
W人=Gh=8×103 N×48 m=3.84×105 J;
(2)拉力在0~4 m做的功:
W1=F1h1=2.5×104 N×4 m=1.0×105 J,
拉力在4~44 m做的功:
W2=F2h2=2.0×104 N×40 m=8.0×105 J,
拉力在44~48 m做的功:
W3=F3h3=1.5×104 N×4 m=0.6×105 J,
上升过程拉力做的功:
W=W1+W2+W3=1.0×105 J+8.0×105 J+0.6×105 J=9.6×105 J;
(3)拉力做功的功率:
P===4.8×104 W。
中档题
10.(跨学科实践)(2025·乐山中考)为响应国家“每日体育锻炼时间不低于两小时”的要求,某校组织学生远足爬山,开展户外运动。爬山区域等高线如图所示,不考虑重力变化,队伍重力势能最大的位置是(D)
A.A处 B.B处 C.C处 D.D处
11.(多选)(2025·玉林模拟)小柳在打羽毛球时练习发高远球,羽毛球离拍后的飞行轨迹如图中曲线所示,其中CD段羽毛球匀速下落。下列有关说法正确的是( A、B、C )
A.羽毛球拍击打球发生形变时,球拍具有弹性势能
B.羽毛球上升过程中,有部分动能转化成了重力势能
C.在下落的过程CD段中,羽毛球动能不变
D.羽毛球飞行的整个过程中,机械能总量保持不变第十六讲 功和机械能
基础题
一、选择题
1.(2025·柳州模拟)起重机将1 000 N的重物先竖直向上匀速提升3 m,再悬停6 s,起重机对重物做功情况是( )
A.提升过程做了功,悬停过程做了功
B.提升过程不做功,悬停过程不做功
C.提升过程不做功,悬停过程做了功
D.提升过程做了功,悬停过程不做功
2.(2025·南宁模拟)随着中国科技的发展,在农业领域,人们开始用普通无人机代替人工喷洒农药,可以大大地提高喷洒的效率。假定无人机在喷洒农药的过程中是在同一高度匀速飞行,下列说法正确的是( )
A.无人机重力势能不变
B.无人机动能不变
C.无人机重力势能增大
D.无人机动能减小
3.(2025·南宁模拟)如图所示为无人机的飞行表演。在无人机加速升空的过程中(忽略空气阻力),关于无人机的能量变化,下列说法错误的是( )
A.动能一直增大 B.重力势能一直增大
C.机械能保持不变 D.机械能一直增大
4.(多选)(2024·柳州模拟)两个相同的小球a、b处于相同的高度,a在空中从静止开始自由下落,经时间t1落到地面;b沿光滑斜面从静止开始下滑,经时间t2滑到地面,t1A.W1=W2 B.P1>P2
C.v1二、填空题
5.(2025·南宁模拟)在某老旧小区改造工地上,工人用起重机将重1.2×104 N的施工材料分成两个阶段运到工作台上。第一阶段,施工材料被匀速吊起6 m,使其与工作台处在同一高度,用时10 s;第二阶段,施工材料被水平匀速移动5 m,用时5 s。那么在第一阶段,起重机对施工材料做功的功率是 W;在第二阶段,起重机对施工材料做的功为 J。
6.(2025·桂林模拟)如图,小球从A点开始经B点摆到右边的最高点C时(忽略空气阻力作用),小球在C点的机械能 (选填“大于”“小于”或“等于”)在A点的机械能;小球在摆动过程中,在 (选填“A”“B”或“C”)点动能最大。
7.(2025·邯郸一模)如图所示是《天工开物》中古代炼铁工艺的示意图,匠人在打铁成型时,会将手中的重锤高高举起,然后重重落下这一过程中,重锤的重力势能转化为 ,使得铁器在受到重锤打击时能够发生形变,达到成型的目的。同时,这种反复的打击也能够增加铁器的密度和硬度,提高其使用性能。重锤在A、B两点时的机械能 (选填“A点更大”“B点更大”或“一样大”)。
三、实验探究题
8.(2025·南宁模拟)小张在高速公路上看到了许多限载限速标志牌,由此想探究动能的大小与哪些因素有关,于是做了如图所示的实验。
(1)该实验中,小球动能的大小是通过 来反映的。
(2)在探究动能的大小与质量的关系时,为保证小球到达水平面时的速度相同,需控制小球由静止下滑时的 相同。
(3)通过比较 两次实验,可以得出动能的大小与质量的关系;比较甲、乙两次实验,得出的结论可以解释汽车在高速公路上 (选填“超速”或“超载”)的危害。
(4)小张在老师的指导下,改进了实验装置,如图丁所示,他想通过用质量不同的铁球压缩同一弹簧至相同程度后由静止释放,使其撞击同一木块,来探究铁球的动能大小与质量的关系,请判断这个设计方案是否正确,并说明原因: 。
四、综合应用题
9.电梯的简化模型如图甲所示,考虑到安全、舒适等因素,电梯运行过程中拉力的大小会发生变化。某次电梯挤满人(重约800 kg),电梯所受拉力F随上升高度h变化的图像如图乙所示,这个过程用时20 s,g取10 N/kg,求这个过程中:
(1)电梯对人做的功;
(2)拉力做的功;
(3)拉力做功的功率。
中档题
10.(跨学科实践)(2025·乐山中考)为响应国家“每日体育锻炼时间不低于两小时”的要求,某校组织学生远足爬山,开展户外运动。爬山区域等高线如图所示,不考虑重力变化,队伍重力势能最大的位置是( )
A.A处 B.B处 C.C处 D.D处
11.(多选)(2025·玉林模拟)小柳在打羽毛球时练习发高远球,羽毛球离拍后的飞行轨迹如图中曲线所示,其中CD段羽毛球匀速下落。下列有关说法正确的是( A、B、C )
A.羽毛球拍击打球发生形变时,球拍具有弹性势能
B.羽毛球上升过程中,有部分动能转化成了重力势能
C.在下落的过程CD段中,羽毛球动能不变
D.羽毛球飞行的整个过程中,机械能总量保持不变
