第20讲 机械能 功和功率
1．(2020，天津)2020年6月23日，我国北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星发射成功。若某卫星沿椭圆轨道从远地点向近地点运动时速度增大了，由此可知其动能(
)
A．减小
B．增大
C．不变
D．消失
2．(2020，深圳)2020年6月30日，北斗三号最后一颗全球组网卫星成功定点地球同步轨道。对卫星在加速上升的过程中能量的变化，说法正确的是(
)
A．动能增大，势能不变，机械能增大B．动能增大，势能增大，机械能增大
C．动能增大，势能增大，机械能不变
D．动能减小，势能增大，机械能不变
3．仅用8天就建成的武汉火神山医院，彰显的不仅是中国速度，更是战胜疫情的坚强决心。如图所示，为了在最短的时间完成地面基础建设，上百台挖掘机同时工作，其目的是增大所有挖掘机总的(
)
A.机械效率
B．功率
C．功
D．有用功
4．(2020，永州)如图所示，在粗糙的轨道内，小球从a点静止释放，小球沿轨道运动到达c点时速度为0，b为轨道的最低点。下列正确的是(
)
A.小球从a点运动到b点的过程，重力势能逐渐减小
B．小球从b点运动到c点的过程，动能逐渐增大
C．小球从a点运动到c点的过程，机械能守恒
D．小球运动到c点后，小球一定沿原路径返回到达a点
5．(2020，嘉兴)乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个球，若不计空气阻力，则落到水平桌面时三者的速度大小关系是(
)
A.va＞vb＞vc
B．vb＞vc＞va
C．va＞vc＞vb
D．va＝vb＝vc
6．(2019，黄石)专业蹦床运动逐渐进入大众生活，下列对蹦床运动的表述错误的是(
)
A.下落到蹦床前运动员的重力势能转化为动能
B．运动员下降到最低点时，蹦床的弹性势能最大
C．运动员想弹得更高，就要在蹦床上发力，消耗体能
D．若运动员不发力，会一直运动下去，因为能量是守恒的
7．(2020，北京)如图所示的情境中，人对物体做功的是(
)
8．(2018，贵阳)如图所示，带正电的小球甲固定于水平绝缘支架上，另一带正电的小球乙从甲正上方A点由静止释放(图中虚线表示两球球心的连线)。已知：电荷间的相互作用力随它们之间距离的减小而增大。若乙运动至B点时，所受重力恰好等于甲对它的排斥力。不计空气阻力，下列对小球乙下落过程的分析正确的是(
)
A．到达B点前增加的动能等于减小的重力势能
B．到达B点后它能保持平衡状态
C．从A到B的过程中，它始终受到平衡力作用
D．从A点到B点，重力做的功比排斥力的功多
9．(2020，随州)物块在水平拉力F(大小未知)的作用下，在水平直线轨道上运动(如图)，其中AB＝CD＝10m。已知物块在AB段和CD段分别以2m/s和5m/s的速度匀速运动，且在AB段、CD段所受摩擦阻力分别为1N和2N，则以下判断正确的是(
)
A．该物块在CD段的惯性比AB段大
B．该物块通过AB段和CD段所用的时间之比为2∶5
C．拉力F在AB段所做的功为20J
D．拉力F在CD段做功的功率为10W
10．暴雨天，在山体滑坡的地方，极易发生泥石流。原因之一是，在雨水的作用下，滑坡处的泥石与地面(泥石)之间的____减小了。泥石流在向下游流动的过程中，____(填主要的能量转化)。与水流相比，由于相同体积泥石流的质量较大，故具有的____能较大，其造成的破坏和损失更大，因此，暴雨天，尤其在山体滑坡的地方，要加强防范泥石流灾害。
11．(2020，无锡)用“模拟打桩”来探究物体重力势能的大小与哪些因素有关，物体的质量m1＝m2＜m3，实验时，让物体从木桩正上方的某一高度处自由下落，将木桩打入沙中，三次实验木桩进入沙中的深度如图所示，木桩进入沙中的深度越深，则物体对木桩做的功越____，比较a、b可知：物体重力势能的大小与物体的____有关；比较____可知：物体重力势能的大小与物体的质量有关。
12．(2020，贵港)如图所示，在3N的拉力F作用下，重为20N的物体A，以0.2m/s的速度匀速移动了0.4m，不计滑轮重及滑轮与绳之间的摩擦，则拉力所做的功是___J，功率是__W。
13．(2019，乐山)如图所示，在斜面上将一个重600N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F＝400N，拉动的距离s＝4.5m，提升高度h＝1.8m，所用时间t＝30s。则拉力F做功的功率为___W，此过程中物体受到的摩擦力为___N。
14．图甲所示的铁块重力G＝4
N，被吸附在竖直放置且足够长的磁性平板上，当它在竖直方向上拉力F＝6
N的作用下向上运动时，铁块受到的摩擦力为____N；铁块此时速度v与时间t的关系图像如图乙所示，则4
s内拉力F做功是____J。
15．(2020，毕节市)如图甲所示，水平地面上的一个物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系及物体的速度v与时间t的关系如图乙所示，则0～3s推力F大小为___N，3～6s物体所受摩擦力大小为____N，6～9s内推力F对物体所做的功为____J。
16．(2020，嘉兴)十八世纪，瓦特发明的冷凝器蒸汽机，推动了人类第一次工业革命。如图为利用瓦特蒸汽机提升物体的工作示意图，蒸汽机的工作原理为：打开阀门A、关闭阀门B，高压蒸汽进入汽缸，推动活塞上行。当活塞到达汽缸顶部时，关闭阀门A、打开阀门B，蒸汽进入冷凝器，汽缸内压强减小，活塞下降。如此循环往复。
(1)蒸汽推动活塞上行过程中，能量转化是____。
(2)蒸汽机活塞上行过程与汽油机的____冲程相似。
(3)蒸汽机工作时，汽缸内部压强为1.1×106帕，若活塞面积为0.1米2，则活塞受到蒸气的压力是多少？
(4)蒸汽机活塞往复运动，通过杠杆和定滑轮对重物做功。若物体质量为200千克，活塞每次上升高度为0.6米，则活塞上升一次蒸汽机对物体做了多少有用功？假设活塞每分钟向上运动100次，该蒸汽机对物体做有用功的功率为多少？第20讲 机械能 功和功率
1．(2020，天津)2020年6月23日，我国北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星发射成功。若某卫星沿椭圆轨道从远地点向近地点运动时速度增大了，由此可知其动能(B)
A．减小
B．增大
C．不变
D．消失
2．(2020，深圳)2020年6月30日，北斗三号最后一颗全球组网卫星成功定点地球同步轨道。对卫星在加速上升的过程中能量的变化，说法正确的是(B)
A．动能增大，势能不变，机械能增大
B．动能增大，势能增大，机械能增大
C．动能增大，势能增大，机械能不变
D．动能减小，势能增大，机械能不变
3．仅用8天就建成的武汉火神山医院，彰显的不仅是中国速度，更是战胜疫情的坚强决心。如图所示，为了在最短的时间完成地面基础建设，上百台挖掘机同时工作，其目的是增大所有挖掘机总的(B)
A.机械效率
B．功率
C．功
D．有用功
4．(2020，永州)如图所示，在粗糙的轨道内，小球从a点静止释放，小球沿轨道运动到达c点时速度为0，b为轨道的最低点。下列正确的是(A)
A.小球从a点运动到b点的过程，重力势能逐渐减小
B．小球从b点运动到c点的过程，动能逐渐增大
C．小球从a点运动到c点的过程，机械能守恒
D．小球运动到c点后，小球一定沿原路径返回到达a点
5．(2020，嘉兴)乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个球，若不计空气阻力，则落到水平桌面时三者的速度大小关系是(D)
A.va＞vb＞vc
B．vb＞vc＞va
C．va＞vc＞vb
D．va＝vb＝vc
6．(2019，黄石)专业蹦床运动逐渐进入大众生活，下列对蹦床运动的表述错误的是(D)
A.下落到蹦床前运动员的重力势能转化为动能
B．运动员下降到最低点时，蹦床的弹性势能最大
C．运动员想弹得更高，就要在蹦床上发力，消耗体能
D．若运动员不发力，会一直运动下去，因为能量是守恒的
7．(2020，北京)如图所示的情境中，人对物体做功的是(B)
8．(2018，贵阳)如图所示，带正电的小球甲固定于水平绝缘支架上，另一带正电的小球乙从甲正上方A点由静止释放(图中虚线表示两球球心的连线)。已知：电荷间的相互作用力随它们之间距离的减小而增大。若乙运动至B点时，所受重力恰好等于甲对它的排斥力。不计空气阻力，下列对小球乙下落过程的分析正确的是(D)
A．到达B点前增加的动能等于减小的重力势能
B．到达B点后它能保持平衡状态
C．从A到B的过程中，它始终受到平衡力作用
D．从A点到B点，重力做的功比排斥力的功多
9．(2020，随州)物块在水平拉力F(大小未知)的作用下，在水平直线轨道上运动(如图)，其中AB＝CD＝10m。已知物块在AB段和CD段分别以2m/s和5m/s的速度匀速运动，且在AB段、CD段所受摩擦阻力分别为1N和2N，则以下判断正确的是(D)
A．该物块在CD段的惯性比AB段大
B．该物块通过AB段和CD段所用的时间之比为2∶5
C．拉力F在AB段所做的功为20J
D．拉力F在CD段做功的功率为10W
10．暴雨天，在山体滑坡的地方，极易发生泥石流。原因之一是，在雨水的作用下，滑坡处的泥石与地面(泥石)之间的__摩擦力__减小了。泥石流在向下游流动的过程中，__重力势能转化为动能__(填主要的能量转化)。与水流相比，由于相同体积泥石流的质量较大，故具有的__动__能较大，其造成的破坏和损失更大，因此，暴雨天，尤其在山体滑坡的地方，要加强防范泥石流灾害。
11．(2020，无锡)用“模拟打桩”来探究物体重力势能的大小与哪些因素有关，物体的质量m1＝m2＜m3，实验时，让物体从木桩正上方的某一高度处自由下落，将木桩打入沙中，三次实验木桩进入沙中的深度如图所示，木桩进入沙中的深度越深，则物体对木桩做的功越__多__，比较a、b可知：物体重力势能的大小与物体的__高度__有关；比较__a、c__可知：物体重力势能的大小与物体的质量有关。
12．(2020，贵港)如图所示，在3N的拉力F作用下，重为20N的物体A，以0.2m/s的速度匀速移动了0.4m，不计滑轮重及滑轮与绳之间的摩擦，则拉力所做的功是__2.4__J，功率是__1.2__W。
13．(2019，乐山)如图所示，在斜面上将一个重600N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F＝400N，拉动的距离s＝4.5m，提升高度h＝1.8m，所用时间t＝30s。则拉力F做功的功率为__60__W，此过程中物体受到的摩擦力为__160__N。
14．图甲所示的铁块重力G＝4
N，被吸附在竖直放置且足够长的磁性平板上，当它在竖直方向上拉力F＝6
N的作用下向上运动时，铁块受到的摩擦力为__2__N；铁块此时速度v与时间t的关系图像如图乙所示，则4
s内拉力F做功是__4.8__J。
15．(2020，毕节市)如图甲所示，水平地面上的一个物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系及物体的速度v与时间t的关系如图乙所示，则0～3s推力F大小为__2__N，3～6s物体所受摩擦力大小为__4__N，6～9s内推力F对物体所做的功为__24__J。
16．(2020，嘉兴)十八世纪，瓦特发明的冷凝器蒸汽机，推动了人类第一次工业革命。如图为利用瓦特蒸汽机提升物体的工作示意图，蒸汽机的工作原理为：打开阀门A、关闭阀门B，高压蒸汽进入汽缸，推动活塞上行。当活塞到达汽缸顶部时，关闭阀门A、打开阀门B，蒸汽进入冷凝器，汽缸内压强减小，活塞下降。如此循环往复。
(1)蒸汽推动活塞上行过程中，能量转化是__内能转化为机械能__。
(2)蒸汽机活塞上行过程与汽油机的__做功__冲程相似。
(3)蒸汽机工作时，汽缸内部压强为1.1×106帕，若活塞面积为0.1米2，则活塞受到蒸气的压力是多少？
(4)蒸汽机活塞往复运动，通过杠杆和定滑轮对重物做功。若物体质量为200千克，活塞每次上升高度为0.6米，则活塞上升一次蒸汽机对物体做了多少有用功？假设活塞每分钟向上运动100次，该蒸汽机对物体做有用功的功率为多少？
解：(3)由p＝可得活塞受到蒸气的压力：
F＝pS＝1.1×106Pa×0.1m2＝1.1×105N；
(4)由图知杠杆左端的力臂是右端力臂的2倍，活塞每次上升高度为h＝0.6米，则根据相似三角形的知识可知，杠杆右端下降的高度为h，
由定滑轮的特点可知，定滑轮右侧物体上升的高度为：
h′＝h＝×0.6m＝0.3m；
物体的重力：
G＝mg＝200kg×10N/kg＝2000N；
活塞上升一次蒸汽机对物体做的有用功：
W有用＝Gh′＝2000N×0.3m＝600J；
活塞每分钟向上运动100次，该蒸汽机对物体做有用功的功率：
P有用＝＝＝1000W。
答：(3)活塞受到蒸气的压力是1.1×105N；
(4)活塞上升一次蒸汽机对物体做的有用功为600J；该蒸汽机对物体做有用功的功率为1000W。
