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专题12 功和机械能
中考新趋势 中考真题速递 考点1 功 考点2 功率 考点3 机械效率 考点1 动能和势能 考点2 机械能及其转化
【中国传统文化】
1.（2025·湖北）如图是我国古代水力鼓风机示意图。水轮驱动装置推动杆压缩皮橐（音tuó，口袋）送风，带动连接杆的绳拉弯竹子，随后竹子恢复原状带动皮橐张开吸气。下列说法错误的是（ ）
A. 绳对竹子的拉力改变了竹子的形状
B. 送风时竹子的弹性势能增大
C. 送风时杆对皮橐不做功
D. 竹子恢复过程弹力减小
【答案】C
【解析】
【详解】A．水轮驱动装置推动杆压缩皮橐送风时，带动连接杆的绳拉弯竹子，力能改变物体的形状，是绳对竹子的拉力改变了竹子的形状，故A正确，不符合题意；
B．送风时竹子的弹性形变量增加，弹性势能增大，故B正确，不符合题意；
C．水轮驱动装置推动杆压缩皮橐送风时，杆压缩皮囊,杆对皮囊有压力，并且沿力的方向上通过一段距离，所以杆对皮橐做功，故C错误，符合题意；
D．竹子恢复原状过程中，弹性形变变小，弹力变小，故D正确，不符合题意。
故选C。
【中国航天航空】
2.（2025·黑龙江伊春市） 如图，2025年4月19日，我国在太原卫星发射中心使用长征六号改运载火箭成功将试验二十七号卫星01星﹣06星发射。有关发射的描述正确的是（ ）
A. 发射前，以发射塔为参照物，运载火箭是运动的
B. 发射时，发射塔周围出现大量“白气”是升华现象
C. 加速升空过程中，卫星的动能转化为重力势能
D. 加速升空过程中，卫星的机械能增大
【答案】D
【解析】
【详解】A．发射前，运载火箭相对于发射塔位置不变，以发射塔为参照物，运载火箭是静止的，故A错误；
B．发射时，发射塔周围“白气”是水蒸气遇冷液化形成的小水珠，属于液化现象，故B错误；
C．加速升空过程中，卫星质量不变，速度增大、高度增大，动能和重力势能都增大，是燃料燃烧的内能转化为机械能，不是动能转化为重力势能，故C错误；
D．加速升空过程中，卫星动能增大，重力势能增大，机械能等于动能与势能之和，所以机械能增大，故D正确。
故选D。
【结合生活实际】
3.（2025·山东威海卷）溜索曾经是劳动人民跨越峡谷的重要工具，人们借助滑轮利用自身重力沿溜索无动力滑行，利用木片等与溜索之间的摩擦减速，如图所示。某村寨的特色旅游项目，需修建两条溜索方便游人从村寨（甲）前往茶园（乙）并返回。已知甲乙海拔相差约30m、相距约150m，峡谷深约800m。最合理的溜索设计方案是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】A．图中上面溜索甲的位置较高，乙的位置较低，可以从甲滑动到乙，下面的溜索乙位置低，甲位置高，设计为“V”形，从乙滑动到甲，由于乙的机械能小于甲的机械能，乙无法自动滑动到甲，故A不符合题意；
B．图中两条溜索都是甲的位置较高，乙的位置较低，可以从甲滑动到乙，无法从乙滑动到甲，故B不符合题意；
C．图中上面溜索乙的位置较高，甲的位置较低，可以从乙滑动到甲，下面的溜索甲位置低，乙位置高，可以从甲滑动到乙，坡度较小，设计方案合理，故C符合题意；
D．图中可以从甲滑动到乙，也可以从乙滑动到甲，但是两条溜索有交叉部分，会互相干扰，起点的位置距离较远，坡度较大，滑动到终点速度较大，会有危险，故D不符合题意。
故选C。
【新科技新情境】
4.（2025·广西） 如图所示，驮着货物匀速上山过程中的智能机器狗（ ）
A. 动能增大 B. 动能减小 C. 重力势能增大 D. 重力势能减小
【答案】C
【解析】
【详解】智能机器狗驮着货物匀速上山过程中，质量不变，速度不变，则动能不变；高度升高，则重力势能增大，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
5. （2025·长沙卷）无人机送快递为市民的生活带来了极大的便利。在某次取货途中，无人机载着空货箱竖直匀速上升36m用时30s。不计空气阻力，g取10N/kg。
（1）无人机上升时，以地面为参照物，它是______的；
（2）无人机竖直匀速上升时的速度为______m/s；
（3）在取货点，工作人员将快递放入货箱，无人机再次升空，竖直匀速上升30m用时30s。已知无人机配备的货箱质量为1kg，取货前后两次匀速升空过程中无人机对货箱拉力做功的功率之比为1∶2，放入货箱的快递质量为______kg。
【答案】（1）运动 （2）1.2
（3）1.4
【解析】
【小问1详解】
无人机上升时，以地面为参照物，无人机的位置发生变化，故它是运动的。
【小问2详解】
无人机的上升速度
【小问3详解】
取货前无人机对空货箱的拉力
拉力的功率
取货后无人机对货箱的拉力的功率
由
得
快递与货箱的总质量
快递的质量
6.（2025·山东卷）为了促进低空经济高质量发展，山东省多个城市正在积极构建无人机智慧物流体系。如图所示，自重300N的无人机装载重200N的货物后停在水平地面上，与地面的总接触面积为0.01m2，无人机运送货物过程中，达到限定速度后，匀速上升100m，接近限定高度。求：
（1）无人机转载货物后对水平地面的压强；
（2）无人机匀速上升过程对货物做的功。
【答案】（1）5×104Pa
（2）2×104J
【解析】
【小问1详解】
无人机转载货物后的总重力为G=G无人机+G货=300N+200N=500N
无人机转载货物后对水平地面的压强
【小问2详解】
无人机匀速上升过程对货物做的功W=G货h=200N×100m=2×104J
考点1 功
1.（2025·黑龙江伊春市）如图所示，举重运动员将杠铃举起的过程中，举重运动员对杠铃 _______ （填“做功”或“没做功”）；当举重运动员将杠铃高高举起后保持静止时，地面对举重运动员的支持力与举重运动员受到的重力 _______ （填“是”或“不是”）一对平衡力。
【答案】 ①. 做功 ②. 不是
【解析】
【详解】[1]举重运动员将杠铃举起的过程中，有力的作用，杠铃在力的方向上移动了距离，所以运动员对杠铃做了功。
[2]举重运动员举起杠铃静止时，地面对运动员的支持力等于运动员与杠铃的总重力，要大于运动员的重力，所以地面对运动员的支持力与运动员的重力不是一对平衡力。
2.（2025·贵州）如图所示，一木块在水平桌面上沿直线从A点滑行至B点刚好停止，已知木块在A点时的动能为60J。小明设想：若不计空气阻力，我提供60J的能量全部用来推动木块做功，就可以用下列两种方式将木块沿原路推回A点。
方式一：用水平推力从B点推动木块，使其达到某一速度后，保持这一速度推动至A点；
方式二：用水平推力从B点推动木块，使其运动一段距离后，撤去推力，木块能滑行至A点。
请分别判断小明设想的这两种方式是否可行？说明理由。
【答案】见解析
【解析】
【详解】木块在水平桌面上沿直线从A点滑行至B点刚好停止，已知木块在A点时的动能为60J，则木块在A、B两点间运动需要克服阻力做功60J。方式一中，用水平推力从B点推动木块，使其达到某一速度后，保持这一速度推动至A点，则到达A点时木块速度不为零，动能不为零，则推动木块做功需要大于60J，所以方式一不可行；方式二中，用水平推力从B点推动木块，使其运动一段距离后，撤去推力，木块能滑行至A点，克服阻力做功不变，仍为60J，所以推动木块做功60J，所以方式二可行。
3.（2025·山西）小亮看到如图所示的阳光健身海报，决定每天放学回家由乘电梯改为爬楼梯。爱生活爱运动脂肪完全“燃烧”释放的能量为（即可看作脂肪的热值）。若小亮的质量为，家住11楼，每层楼高为。（取）
（1）求小亮所受的重力。
（2）小亮每次乘电梯从1楼到11楼回家，若电梯匀速运行，求电梯对他做的功。
（3）若小亮每次爬楼梯回家消耗脂肪的质量为5g，求脂肪完全“燃烧”放出的能量。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
小亮所受的重力
【小问2详解】
小亮随电梯做匀速直线运动，小亮所受的支持力与重力大小是平衡力，大小相等，即
小亮在支持力方向上移动的距离
电梯对小亮所做的功
【小问3详解】
脂肪完全“燃烧”放出的能量
4.（2025·广西）某同学探究不同密度的物块在液体中的特点，如图所示，现有质地均匀，不吸水的正方体物块A和B，其质量分别为和、边长分别为和，以及内部边长为的正方体玻璃容器。已知水的密度。取。求：
（1）将物块A放置于玻璃容器底部中央，物块A对容器底部的压强；
（2）往容器内缓慢注水，物块A不上浮，当水深为时，水对容器底部的压强和注入水的体积；
（3）接着把物块B放在物块A的正上方。再将质量为的水缓慢注入容器。在此过程中，水对物块B所做的功。
【答案】（1）
（2），
（3）
【解析】
【小问1详解】
将物块A放置于玻璃容器底部中央，物块A对容器底部的压力为
则物块A对容器底部的压强
【小问2详解】
当水深为时，水对容器底部的压强
注入水的体积为
【小问3详解】
质量为的水体积为
A的体积为
容器的容积为
B的密度为
则B漂浮时受到的浮力为
则B漂浮时排开水的体积为
B漂浮时浸入水中的深度为
因为
所以最终B漂浮；因为
所以水没有溢出，则最终水深为
则B上升的高度为
则水对物块B所做的功
考点2 功率
5.（2025·四川宜宾卷）在物理学中，把路程与时间之比叫做速度。下列物理量采用该方法定义的是（ ）
A. 长度 B. 温度 C. 功率 D. 功
【答案】C
【解析】
【详解】
A．长度是基本物理量，非比值定义，故A不符合题意；
B．温度是基本物理量，非比值定义，故B不符合题意；
C．功率的定义是功与时间的比值，即 ，与速度 的定义方法相同，均采用比值法定义，故C符合题意；
D．功的定义为 ，属于乘积定义，故D不符合题意。
故选C。
考点3 机械效率
6.（2025·河南）如图，某工人利用滑轮在时间内，将重为的物料匀速提升了的高度，工人对绳子竖直向上的拉力大小为，不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是（ ）
A. 该工人使用的是定滑轮
B. 提升物料做的有用功为
C. 拉力做功的功率为
D. 该滑轮的机械效率为
【答案】C
【解析】
【详解】A．用该滑轮提升物料时，滑轮的轴会随着物体一起运动，该滑轮是动滑轮，故A错误；
B．当物体匀速提升时，做的有用功是克服物料的重力做功，物料的重力为G，上升的高度为h，故有用功为，故B错误；
C．绳子自由端移动的距离
则绳子自由端的拉力做的总功
拉力的功率，故C正确；
D．该滑轮的机械效率，故D错误。
故选C。
7.（2025·吉林卷） 如图所示，工人用500N的拉力，在15s内将重为450N的物体匀速提升3m，在这个过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 使用的滑轮是动滑轮 B. 做的有用功为1500J
C. 拉力的功率为90W D. 该装置的机械效率为90%
【答案】D
【解析】
【详解】A．由图可知，滑轮的轴固定不动，是定滑轮，故A错误；
B．由题意得，有用功
故B错误；
C．定滑轮不省力也不省距离，拉力端移动距离
拉力做的功
则拉力的功率为
故C错误；
D．该装置的机械效率为
故D正确。
故选D。
8.（2025·黑龙江绥化卷）（多选）如图所示，某同学利用动滑轮将质量为9kg的物体竖直向上匀速提升1m，用时4s，所做额外功为10J。下列选项中正确的是（ ）
A. 动滑轮重为10N B. 拉力F做功的功率为22.5W
C. 动滑轮的机械效率为90% D. 绳子自由端上升的速度为0.5m/s
【答案】CD
【解析】
【详解】A．竖直使用动滑轮，额外功的来源主要是克服动滑轮重、克服绳与滑轮间的摩擦、克服绳重等做的功，题中未说明不计摩擦，不能仅由额外功10J和，得动滑轮重，由于缺少条件，故动滑轮重无法计算，故A错误；
B．物体重力
动滑轮做的有用功
拉力F做的总功
拉力F做功的功率
故B错误；
C．动滑轮的机械效率
故C正确；
D．由图知，动滑轮承重绳子段数，物体上升1m，则绳子自由端移动距离
绳子自由端上升的速度
故D正确。
故选CD。
9.（2025·天津） 用图所示的动滑轮，先后将两个不同重物在相同时间内匀速提升相同高度，两次做功的情况如图所示。第一次的额外功为900J，不计绳重和摩擦，则（ ）
A. 第一次提升重物时机械效率较高
B. 第二次提升重物时的额外功较大
C. 先后两次提升重物的重力之比为7∶9
D. 先后两次提升重物的总功率之比为6∶5
【答案】AD
【解析】
【详解】A．有用功和总功的比值等于机械效率，由图可知，第一次动滑轮的机械效率是75%，第二次动滑轮的机械效率是70%，所以第一次提升重物时机械效率较高，故A符合题意；
B．不计绳重和摩擦，使用动滑轮提升重物，额外功是克服动滑轮重力做的功，两次使用相同的动滑轮，克服动滑轮做的功相同，额外功相同，故B不符合题意；
C．第一次的额外功为900J，第一次额外功25%，总功为
有用功W有1=W总1η1=3600J×75%=2700J
两次额外功相同，第二次额外功30%，总功为
有用功W有2=W总2η2=3000J×70%=2100J
先后将两个不同重物在相同时间内匀速提升相同高度，先后两次提升重物的重力之比为
故C不符合题意；
D．先后两次提升重物的时间相同，先后两次提升重物的总功率之比
故D符合题意。
故选AD。
10.（2025·北京）（多选）如图所示，重600N的工人通过滑轮组用竖直向下的拉力匀速提升货物，表中是他某次工作的相关数据。若三个滑轮重均相等，不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
货物所受重力G/N 货物被提升高度h/m 绳端所受拉力F/N 所用时间t/s
540 3 200 25
A. 工人做功的功率为72W
B. 滑轮组对悬挂点A的拉力为920N
C. 滑轮组的机械效率为90%
D. 若货物离开水平地面之前，工人用100N的力竖直向下拉绳端，则地面对货物的支持力为200N
【答案】ABC
【解析】
【详解】A．由图可知，滑轮组由3段绳子承担货物的重力，所以绳子股数，则绳端移动的距离
工人做的总功
工人做功的功率，故A正确；
B．不计滑轮组的绳重和摩擦，根据滑轮组的工作原理，则绳端拉力，则动滑轮的自重
由于三个滑轮重均相等，所以定滑轮的重力也为60N。由图可知，滑轮组有2个定滑轮，则定滑轮总重。将2个定滑轮看作整体受力分析，整体受自身重力、受到4股绳子的拉力，受到悬挂点A的拉力。整体静止，受平衡力，则悬挂点对整体的拉力
因为力作用是相互的，则滑轮组对悬挂点A的拉力，故B正确；
C．滑轮组的机械效率，故C正确；
D．当工人用100 N的力拉绳端时，绳端拉力。将动滑轮和物体看作整体，整体受重力、3股绳子的拉力、地面的支持力，由于整体静止，受平衡力，则此时地面对货物的支持力，故D错误。
故选ABC。
11.（2025·黑龙江卷）（多选） 小明用如图所示的滑轮拉着重的物体，使以的速度在水平地面上向左匀速直线运动，作用在绳端的水平拉力，该滑轮的机械效率为。关于该过程，下列说法正确的是（ ）
A. 物体受到的重力所做的功是
B. 绳端移动的距离是
C. 拉力做功的功率是
D. 地面对物体的摩擦力大小是
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．物体没有在重力的方向上移动距离，所以物体受到的重力所做的功是，故A正确；
B．物体A移动的距离为
图中为动滑轮，有效绳子段数，则绳端移动的距离
故B正确；
C．拉力做功
则拉力做功的功率
故C错误；
D．有用功为
则地面对物体的摩擦力
故D正确。
故选ABD。
12.（2025·黑龙江伊春市） 如图所示，小李同学用滑轮将重6N的物体竖直向上匀速提升20cm。若此滑轮自重为2N，忽略绳重和摩擦，则小李同学作用在绳子自由端的拉力F为______N，这个滑轮的机械效率是______。
【答案】 ①. 4 ②. 75%
【解析】
【详解】[1][2]由图可知，该滑轮为动滑轮，动滑轮上的绳子段数为n＝2，忽略绳重和摩擦，小李同学作用在绳子自由端的拉力
这个滑轮的机械效率
考点1 动能和势能
13.（2025·黑龙江卷）如图所示，人造地球卫星在绕地球椭圆轨道运行的过程中，当卫星从近地点向远地点运行时，下列说法正确的是（ ）
A. 动能增大，势能增大 B. 动能减小，势能增大
C 动能增大，势能减小 D. 动能减小，势能减小
【答案】B
【解析】
【详解】人造地球卫星在绕地球椭圆轨道运行的过程中，机械能守恒，近地点高度小于远地点，则近地点重力势能小于远地点，当卫星从近地点向远地点运行时，重力势能增大，动能转化为重力势能，动能减小，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
14.（2025·黑龙江绥化卷）哈尔滨冰雪大世界的超长大滑梯是人们喜爱的冰雪项目。当游客滑下时，他的重力势能______（选填“变大”“变小”或“不变”）；以游客为参照物，地面是______（选填“运动”或“静止”）的。
【答案】 ①. 变小 ②. 运动
【解析】
【详解】[1]游客滑下时，质量不变，高度降低，根据重力势能大小影响因素，则重力势能变小。
[2]当游客滑下时，以游客为参照物，地面相对于游客的位置不断变化，所以地面是运动的。
15.（2025·天津）我国大力发展新质生产力。最新研发的人形机器人，关节处有液态润滑剂形成的润滑膜，可减小______，使其动作更灵活；山区果农用无人机将一筐橙子从山上运往山下的过程中，这筐橙子的重力势能______（选填“增大”“减小”或“不变”）。
【答案】 ①. 摩擦 ②. 减小
【解析】
【详解】[1]“液态润滑剂形成的润滑膜”将两个相互接触的表面分开，可以减小摩擦。
[2]“橙子从山上运往山下的过程中”，橙子的质量不变，位置变低，则重力势能减小。
考点2 机械能及其转化
16.（2025·长沙卷）在紧急救援时，可用充氦浮空器将发电机组升至高空发电，为现场提供照明和通信。当浮空器匀速升空时，它的（ ）
A 动能增大 B. 动能减小
C. 重力势能增大 D. 机械能减小
【答案】C
【解析】
【详解】AB．当浮空器匀速升空时，质量不变，速度不变，动能不变，故AB不符合题意；
CD．当浮空器匀速升空时，质量不变，高度增大，重力势能增大，动能不变，机械能包括动能和势能，机械能增大，故C符合题意，D不符合题意。
故选C。
17.（2025·湖北）如图为我国海上原油加工平台“海葵一号”甲板配备的救生艇。在紧急状况下，人员可搭载救生艇从轨道上由静止释放滑入大海脱困。则救生艇（ ）
A. 静止时不受支持力
B. 下滑过程机械能增大
C. 下滑过程重力势能减小
D. 离开轨道后沿轨道方向做匀速直线运动
【答案】C
【解析】
【详解】A．救生艇静止时受重力和支持力，这两个力是一对平衡力，故A不符合题意；
B．救生艇下滑过程重力势能转化为动能，因为有摩擦力，所以有一部分机械能转化为内能，所以机械能减小，故B不符合题意；
C．救生艇下滑过程重力势能转化为动能，所以重力势能减小，动能增加，故C符合题意；
D．救生艇从轨道上由静止释放滑入大海后，由于摩擦力的存在，所以离开轨道后的救生艇在水面上做减速速直线运动，故D不符合题意。
故选C。
18.（2025·贵州）（多选）设一雨滴从高空由静止竖直下落，从开始下落计时，一段时间内雨滴所受合力随时间变化的关系如图所示。整个过程仅考虑雨滴受重力和空气阻力作用，忽略雨滴质量变化，下列判断正确的是（ ）
A. 0~t1时间内，雨滴所受空气阻力逐渐增大
B. t1时刻雨滴所受空气阻力大小为F2
C. 0~t1时间内，雨滴的动能保持不变
D. 0~t1时间内，雨滴的机械能逐渐减小
【答案】AD
【解析】
【详解】A．整个过程仅考虑雨滴受重力和空气阻力作用，重力竖直向下，阻力竖直向上，合力为，根据图像可知0~t1时间内合力逐渐减小，因为雨滴质量变化忽略不计，即雨滴重力不变，所以造成合力变小的原因是0~t1时间内雨滴所受空气阻力逐渐增大，故A正确；
B．t1时刻雨滴所受合力大小为F2，受到的空气阻力大小为，故B错误；
C．0~t1时间内，雨滴受到的空气阻力发生变化，速度也发生变化，所以雨滴的动能改变，故C错误；
D．空气阻力也做功，力的方向与运动方向相反，做负功，会消耗机械能，因此0~t1时间内，雨滴的机械能逐渐减小，故D正确。
故选AD
19.（2025·四川宜宾卷）（多选）2025年5月29日1时31分，我国使用长征三号乙运载火箭成功将“天问二号”送入预定轨道，开启了对小行星2016HO3以及主带彗星311P的探测与采样返回之旅。下列说法正确的是（ ）
A. 加速升空过程中，“天问二号”克服重力做功
B. 加速升空过程中，“天问二号”的机械能守恒
C. 在深空探测过程中，“天问二号”通过电磁波与地面联系
D. 燃料的化学能全部转化为长征三号乙运载火箭的机械能
【答案】AC
【解析】
【详解】A．加速升空过程中，“天问二号”需要克服地球引力即重力做功，重力势能增大，故A正确；
B．加速升空过程中，火箭升空时，火箭的发动机做功，使“天问二号”的机械能增加，所以机械能不守恒，故B错误；
C．在深空探测过程中，“天问二号”通过电磁波与地面联系，因为电磁波可以传递信息，且不需要介质，故C正确；
D．燃料的化学能产生的热量一部分转化为火箭的机械能，一部分以内能、机械能等形式散失，故D错误。
故选AC。
20.（2025·河南）（多选）为构建新型能源体系，河南省已建成多个抽水蓄能电站。如图，在用电低谷时，用电将水从下水库抽至上水库蓄能；在用电高峰期，上水库放水至下水库发电。下列说法正确的是（ ）
A. 抽水蓄能时，水重力势能转化为电能
B. 上水库放水时，流下的水的重力势能减小
C. 放水发电时，发电机是利用电磁感应工作的
D. 放水发电时，水的机械能全部转化为了电能
【答案】BC
【解析】
【详解】A．蓄能时，水被抽到上水库中，电能转化为水的重力势能，故A错误；
B．上水库放水时，流下的水的高度降低，重力势能减小，故B正确；
C．发电时，发电机将水的动能转化为电能，是利用电磁感应的原理工作的，故C正确；
D．在能量转化过程中，总存在一定能量损耗，所以放水发电时不可能将水的机械能全部转化为电能，故D错误。
故选BC。
21.（2025·深圳） 5月29日，我国探月工程天宫一号顺利升空，琴琴和小林同学一起观看了这一过程，琴琴同学提出：火箭加速上升过程中，燃料燃烧放出热量_______（全部/部分）转化为机械能，天宫一号进入轨道后，_____（有/无）惯性。
【答案】 ①. 部分 ②. 有
【解析】
【详解】[1]火箭加速上升过程中，受到大气的阻力，燃料燃烧放出热量会有一部分转化为火箭表面的内能，会有一部分转化为机械能。
[2]一切物体在任何情况下都有惯性，天宫一号进入轨道后有惯性。
22.（2025·贵州）一些容易倾倒的广告牌成为城市的安全隐患，如图甲所示。这一问题引发了小明、小羽的思考：这类广告牌之所以容易倾倒，是否与它们的结构特点有关？通过观察，他们绘制了这类广告牌的结构图（如图乙所示），并猜想：在广告牌展板相同、底座长度相同的情况下，底座宽度越窄的越容易倾倒。
为验证猜想，他们制定了如下探究方案：制作两个展板相同、底座长度相同但宽度不同的模型，底座质量不计，如图丙所示。用悬挂于铁架台上的铁球撞击展板，模拟外界对展板的作用，记录观察到的现象并进行分析。
接下来请参与他们的探究并回答以下问题：
（1）如图丁所示，他们让铁球静止时与展板接触但不挤压。拉起铁球，松手后铁球由静止向下摆动，铁球的重力势能转化为___________能，使铁球具有撞击展板的能量。
（2）小明先后两次释放铁球，分别撞击两块展板最上端。为使两次的撞击作用相同，摆线被拉开的角度α应该___________。撞击后发现：两块展板都未倾倒。由此，小明得出“广告牌是否容易倾倒与底座宽度无关”的结论。你认为他能否根据实验现象得到这一结论？ ___________。（无需说明理由）
（3）小羽对小明的结论提出了质疑。她选用了一个质量更大的铁球，重复上述操作后发现：两块展板都被撞倒。这似乎证明了小明的结论是正确的。你认为当撞击作用相同时，需观察到什么现象，才可对比出哪块展板更容易倾倒？___________。
（4）在不改变实验装置的前提下，如何验证“在广告牌展板相同、底座长度相同的情况下，底座宽度越窄的越容易倾倒”，请写出你的操作方法。
【答案】（1）动能 （2） ①. 相同 ②. 不能
（3）见详解 （4）见详解
【解析】
【小问1详解】
[1]铁球下落过程中，高度降低，速度增大，重力势能转化为动能。
小问2详解】
[1]要使两次撞击作用相同，必须保证铁球撞击展板时的速度相同，因此摆线被拉开的角度α应该相同。
[2]实验中两块展板都未倾倒，说明撞击力度未达到倾倒临界值，无法比较不同底座宽度的抗倾倒能力，故不能得出“与底座宽度无关”的结论。
【小问3详解】
通过两次实验过程可以总结：当撞击作用相同时，需观察到两块展板都未倾倒时倾斜的最大角度的不同，或都倾倒时观察倾倒需要的时间的长短不同。
【小问4详解】
最能得出正确实验结论的方法是能逐渐增大实验所用铁球的质量，直到观察到其中一块倾倒而另一块未倾倒。具体操作方法如下，方法一：保持摆线角度α相同，逐渐增加铁球质量进行多次撞击，记录使不同底座宽度的展板刚好倾倒时的最小铁球质量。比较发现使窄底座展板倾倒所需铁球质量更小，即可验证猜想。方法二：用同一个铁球，不断增大摆线角度α，但需要保证撞击两块展板时，摆线角度相同，直到观察到其中一块倾倒而另一块未倾倒，也可以验证猜想，那就是在广告牌展板相同、底座长度相同的情况下，底座宽度越窄的越容易倾倒。
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专题12 功和机械能
中考新趋势 中考真题速递 考点1 功 考点2 功率 考点3 机械效率 考点1 动能和势能 考点2 机械能及其转化
【中国传统文化】
1.（2025·湖北）如图是我国古代水力鼓风机示意图。水轮驱动装置推动杆压缩皮橐（音tuó，口袋）送风，带动连接杆的绳拉弯竹子，随后竹子恢复原状带动皮橐张开吸气。下列说法错误的是（ ）
A. 绳对竹子的拉力改变了竹子的形状
B. 送风时竹子的弹性势能增大
C. 送风时杆对皮橐不做功
D. 竹子恢复过程弹力减小
【中国航天航空】
2.（2025·黑龙江伊春市） 如图，2025年4月19日，我国在太原卫星发射中心使用长征六号改运载火箭成功将试验二十七号卫星01星﹣06星发射。有关发射的描述正确的是（ ）
A. 发射前，以发射塔为参照物，运载火箭是运动的
B. 发射时，发射塔周围出现大量“白气”是升华现象
C. 加速升空过程中，卫星的动能转化为重力势能
D. 加速升空过程中，卫星的机械能增大
【结合生活实际】
3.（2025·山东威海卷）溜索曾经是劳动人民跨越峡谷的重要工具，人们借助滑轮利用自身重力沿溜索无动力滑行，利用木片等与溜索之间的摩擦减速，如图所示。某村寨的特色旅游项目，需修建两条溜索方便游人从村寨（甲）前往茶园（乙）并返回。已知甲乙海拔相差约30m、相距约150m，峡谷深约800m。最合理的溜索设计方案是（ ）
A. B.
C. D.
【新科技新情境】
4.（2025·广西） 如图所示，驮着货物匀速上山过程中的智能机器狗（ ）
A. 动能增大 B. 动能减小 C. 重力势能增大 D. 重力势能减小
5. （2025·长沙卷）无人机送快递为市民的生活带来了极大的便利。在某次取货途中，无人机载着空货箱竖直匀速上升36m用时30s。不计空气阻力，g取10N/kg。
（1）无人机上升时，以地面为参照物，它是______的；
（2）无人机竖直匀速上升时的速度为______m/s；
（3）在取货点，工作人员将快递放入货箱，无人机再次升空，竖直匀速上升30m用时30s。已知无人机配备的货箱质量为1kg，取货前后两次匀速升空过程中无人机对货箱拉力做功的功率之比为1∶2，放入货箱的快递质量为______kg。
6.（2025·山东卷）为了促进低空经济高质量发展，山东省多个城市正在积极构建无人机智慧物流体系。如图所示，自重300N的无人机装载重200N的货物后停在水平地面上，与地面的总接触面积为0.01m2，无人机运送货物过程中，达到限定速度后，匀速上升100m，接近限定高度。求：
（1）无人机转载货物后对水平地面的压强；
（2）无人机匀速上升过程对货物做的功。
考点1 功
1.（2025·黑龙江伊春市）如图所示，举重运动员将杠铃举起的过程中，举重运动员对杠铃 _______ （填“做功”或“没做功”）；当举重运动员将杠铃高高举起后保持静止时，地面对举重运动员的支持力与举重运动员受到的重力 _______ （填“是”或“不是”）一对平衡力。
2.（2025·贵州）如图所示，一木块在水平桌面上沿直线从A点滑行至B点刚好停止，已知木块在A点时的动能为60J。小明设想：若不计空气阻力，我提供60J的能量全部用来推动木块做功，就可以用下列两种方式将木块沿原路推回A点。
方式一：用水平推力从B点推动木块，使其达到某一速度后，保持这一速度推动至A点；
方式二：用水平推力从B点推动木块，使其运动一段距离后，撤去推力，木块能滑行至A点。
请分别判断小明设想的这两种方式是否可行？说明理由。
3.（2025·山西）小亮看到如图所示的阳光健身海报，决定每天放学回家由乘电梯改为爬楼梯。爱生活爱运动脂肪完全“燃烧”释放的能量为（即可看作脂肪的热值）。若小亮的质量为，家住11楼，每层楼高为。（取）
（1）求小亮所受的重力。
（2）小亮每次乘电梯从1楼到11楼回家，若电梯匀速运行，求电梯对他做的功。
（3）若小亮每次爬楼梯回家消耗脂肪的质量为5g，求脂肪完全“燃烧”放出的能量。
4.（2025·广西）某同学探究不同密度的物块在液体中的特点，如图所示，现有质地均匀，不吸水的正方体物块A和B，其质量分别为和、边长分别为和，以及内部边长为的正方体玻璃容器。已知水的密度。取。求：
（1）将物块A放置于玻璃容器底部中央，物块A对容器底部的压强；
（2）往容器内缓慢注水，物块A不上浮，当水深为时，水对容器底部的压强和注入水的体积；
（3）接着把物块B放在物块A的正上方。再将质量为的水缓慢注入容器。在此过程中，水对物块B所做的功。
考点2 功率
5.（2025·四川宜宾卷）在物理学中，把路程与时间之比叫做速度。下列物理量采用该方法定义的是（ ）
A. 长度 B. 温度 C. 功率 D. 功
考点3 机械效率
6.（2025·河南）如图，某工人利用滑轮在时间内，将重为的物料匀速提升了的高度，工人对绳子竖直向上的拉力大小为，不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是（ ）
A. 该工人使用的是定滑轮
B. 提升物料做的有用功为
C. 拉力做功的功率为
D. 该滑轮的机械效率为
7.（2025·吉林卷） 如图所示，工人用500N的拉力，在15s内将重为450N的物体匀速提升3m，在这个过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 使用的滑轮是动滑轮 B. 做的有用功为1500J
C. 拉力的功率为90W D. 该装置的机械效率为90%
8.（2025·黑龙江绥化卷）（多选）如图所示，某同学利用动滑轮将质量为9kg的物体竖直向上匀速提升1m，用时4s，所做额外功为10J。下列选项中正确的是（ ）
A. 动滑轮重为10N B. 拉力F做功的功率为22.5W
C. 动滑轮的机械效率为90% D. 绳子自由端上升的速度为0.5m/s
9.（2025·天津） 用图所示的动滑轮，先后将两个不同重物在相同时间内匀速提升相同高度，两次做功的情况如图所示。第一次的额外功为900J，不计绳重和摩擦，则（ ）
A. 第一次提升重物时机械效率较高
B. 第二次提升重物时的额外功较大
C. 先后两次提升重物的重力之比为7∶9
D. 先后两次提升重物的总功率之比为6∶5
10.（2025·北京）（多选）如图所示，重600N的工人通过滑轮组用竖直向下的拉力匀速提升货物，表中是他某次工作的相关数据。若三个滑轮重均相等，不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
货物所受重力G/N 货物被提升高度h/m 绳端所受拉力F/N 所用时间t/s
540 3 200 25
A. 工人做功的功率为72W
B. 滑轮组对悬挂点A的拉力为920N
C. 滑轮组的机械效率为90%
D. 若货物离开水平地面之前，工人用100N的力竖直向下拉绳端，则地面对货物的支持力为200N
11.（2025·黑龙江卷）（多选） 小明用如图所示的滑轮拉着重的物体，使以的速度在水平地面上向左匀速直线运动，作用在绳端的水平拉力，该滑轮的机械效率为。关于该过程，下列说法正确的是（ ）
A. 物体受到的重力所做的功是
B. 绳端移动的距离是
C. 拉力做功的功率是
D. 地面对物体的摩擦力大小是
12.（2025·黑龙江伊春市） 如图所示，小李同学用滑轮将重6N的物体竖直向上匀速提升20cm。若此滑轮自重为2N，忽略绳重和摩擦，则小李同学作用在绳子自由端的拉力F为______N，这个滑轮的机械效率是______。
考点1 动能和势能
13.（2025·黑龙江卷）如图所示，人造地球卫星在绕地球椭圆轨道运行的过程中，当卫星从近地点向远地点运行时，下列说法正确的是（ ）
A. 动能增大，势能增大 B. 动能减小，势能增大
C 动能增大，势能减小 D. 动能减小，势能减小
14.（2025·黑龙江绥化卷）哈尔滨冰雪大世界的超长大滑梯是人们喜爱的冰雪项目。当游客滑下时，他的重力势能______（选填“变大”“变小”或“不变”）；以游客为参照物，地面是______（选填“运动”或“静止”）的。
15.（2025·天津）我国大力发展新质生产力。最新研发的人形机器人，关节处有液态润滑剂形成的润滑膜，可减小______，使其动作更灵活；山区果农用无人机将一筐橙子从山上运往山下的过程中，这筐橙子的重力势能______（选填“增大”“减小”或“不变”）。
考点2 机械能及其转化
16.（2025·长沙卷）在紧急救援时，可用充氦浮空器将发电机组升至高空发电，为现场提供照明和通信。当浮空器匀速升空时，它的（ ）
A 动能增大 B. 动能减小
C. 重力势能增大 D. 机械能减小
17.（2025·湖北）如图为我国海上原油加工平台“海葵一号”甲板配备的救生艇。在紧急状况下，人员可搭载救生艇从轨道上由静止释放滑入大海脱困。则救生艇（ ）
A. 静止时不受支持力
B. 下滑过程机械能增大
C. 下滑过程重力势能减小
D. 离开轨道后沿轨道方向做匀速直线运动
18.（2025·贵州）（多选）设一雨滴从高空由静止竖直下落，从开始下落计时，一段时间内雨滴所受合力随时间变化的关系如图所示。整个过程仅考虑雨滴受重力和空气阻力作用，忽略雨滴质量变化，下列判断正确的是（ ）
A. 0~t1时间内，雨滴所受空气阻力逐渐增大
B. t1时刻雨滴所受空气阻力大小为F2
C. 0~t1时间内，雨滴的动能保持不变
D. 0~t1时间内，雨滴的机械能逐渐减小
19.（2025·四川宜宾卷）（多选）2025年5月29日1时31分，我国使用长征三号乙运载火箭成功将“天问二号”送入预定轨道，开启了对小行星2016HO3以及主带彗星311P的探测与采样返回之旅。下列说法正确的是（ ）
A. 加速升空过程中，“天问二号”克服重力做功
B. 加速升空过程中，“天问二号”的机械能守恒
C. 在深空探测过程中，“天问二号”通过电磁波与地面联系
D. 燃料的化学能全部转化为长征三号乙运载火箭的机械能
20.（2025·河南）（多选）为构建新型能源体系，河南省已建成多个抽水蓄能电站。如图，在用电低谷时，用电将水从下水库抽至上水库蓄能；在用电高峰期，上水库放水至下水库发电。下列说法正确的是（ ）
A. 抽水蓄能时，水重力势能转化为电能
B. 上水库放水时，流下的水的重力势能减小
C. 放水发电时，发电机是利用电磁感应工作的
D. 放水发电时，水的机械能全部转化为了电能
21.（2025·深圳） 5月29日，我国探月工程天宫一号顺利升空，琴琴和小林同学一起观看了这一过程，琴琴同学提出：火箭加速上升过程中，燃料燃烧放出热量_______（全部/部分）转化为机械能，天宫一号进入轨道后，_____（有/无）惯性。
22.（2025·贵州）一些容易倾倒的广告牌成为城市的安全隐患，如图甲所示。这一问题引发了小明、小羽的思考：这类广告牌之所以容易倾倒，是否与它们的结构特点有关？通过观察，他们绘制了这类广告牌的结构图（如图乙所示），并猜想：在广告牌展板相同、底座长度相同的情况下，底座宽度越窄的越容易倾倒。
为验证猜想，他们制定了如下探究方案：制作两个展板相同、底座长度相同但宽度不同的模型，底座质量不计，如图丙所示。用悬挂于铁架台上的铁球撞击展板，模拟外界对展板的作用，记录观察到的现象并进行分析。
接下来请参与他们的探究并回答以下问题：
（1）如图丁所示，他们让铁球静止时与展板接触但不挤压。拉起铁球，松手后铁球由静止向下摆动，铁球的重力势能转化为___________能，使铁球具有撞击展板的能量。
（2）小明先后两次释放铁球，分别撞击两块展板最上端。为使两次的撞击作用相同，摆线被拉开的角度α应该___________。撞击后发现：两块展板都未倾倒。由此，小明得出“广告牌是否容易倾倒与底座宽度无关”的结论。你认为他能否根据实验现象得到这一结论？ ___________。（无需说明理由）
（3）小羽对小明的结论提出了质疑。她选用了一个质量更大的铁球，重复上述操作后发现：两块展板都被撞倒。这似乎证明了小明的结论是正确的。你认为当撞击作用相同时，需观察到什么现象，才可对比出哪块展板更容易倾倒？___________。
（4）在不改变实验装置的前提下，如何验证“在广告牌展板相同、底座长度相同的情况下，底座宽度越窄的越容易倾倒”，请写出你的操作方法。
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