中考考点总动员06 机械能和功率解析版.docx

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中考考点总动员06机械能和功率解析版

考点06机械能和功率

考点一：

机械能和机械能守恒

1、物体由于被举高而具有的势能。

2、影响重力势能大小的因素：

物体的质量、物体所处的高度；在质量一定下，物体的所处的高度越高，重力势能越大。

在高度一定下，物体的质量越大，重力势能越大。

3、物体由于发生形变而具有的势能。

4、影响弹性势能大小的因素：

物体的形变大小

5、物体由于运动而具有的能量

6、影响动能大小的因素：

物体的质量、物体运动的速度；在质量一定下，物体的运动速度，动能越大，物体的质量越大，动能越大

7、动能和势能的相互转化

①单摆：

单摆的摆锤从最高点摆向最低点时，位置越来越低，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能；从最低点摆向最高点时，位置越来越高，重力势能增大，动能减小，动能转化为重力势能。

②滚摆：

在下降过程中，越转越快，它的重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能；上升过程中，越转越慢，它的重力势能越来越大，动能越来越小，动能转化为重力势能。

8、机械能守恒：

物体的动能和势能可以相互转化，在转化过程中，如果不受阻力，机械能总量保持不变，即机械能守恒。

考点二：

做功及其概念

1、做功的两个必要因素：

缺一不可（同时性、同向性、同体性）

（1）作用在物体上的力；

（2）物体在力的方向上通过的距离。

2、力对物体没有做功的三种情况：

（1）没有力，但有距离。

（2）有力的作用，但没有距离的移动

（3）物体受到力的作用，也运动了一段距离，但在力的方向上没有距离的移动，这个力对物体没有做功。

3、计算公式：

功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。

W=Fs（F的单位是牛N，s的单位是米m，功W的单位是焦J）

【明确】①要明确是哪个力对哪个物体做功，或者是哪个施力物体对哪个受力物体做功；

公式中的F是作用在物体上的力，公式中的s是物体在力F作用下通过的距离，“在力方向上通过的距离”要引起重视；

W=Fs中的F是使物体沿着F方向移动s距离过程中始终作用在物体上的力，其大小和方向是不变的；

考点三：

功率及其应用

1、比较做功的快慢

（1）相同的功，比较做功的时间，所用的时间越少做功越快，所用的时间越多做功越慢。

（2）相同的时间，比较做功的多少，做功越多，做功越快；做功越少，做功越慢。

（3）比较做功的多少与时间的比值，比值越大，做功越快；比值越小，做功越慢。

2、功率

（1）定义：

单位时间内物体所做的功；

（2）功率大小反映了做功的快慢，做功越快，功率越大；做功越慢，功率越小。

能量转化的越快，功率越大；能量转化的越慢，功率越小。

【注意】

①功率只反映做功的快慢，不能表示做功的多少，如功率大做功就多，这句话不对，还的看时间，由此可得，功率的大小决定于做功的时间和做功的多少两个因素决定的。

②功率与机械效率是完全不相关的两个物理量，不要混淆。

3、功率的公式：

P=W/t【功W的单位J；功率P的单位是瓦W；时间t的单位是秒s】

4、功率的单位：

瓦特，简称“瓦”，W。

1W=1J/s1KW=1000W1MW=1000KW=106W

当物体在力F的作用下，以速度v做匀速直线运动时，由W=Fs、v=s/t、P=W/t可得P=Fv。

一、机械能和机械能守恒

1.如图是杂技演员演出时的过程示意图。

男演员从甲处用力向上起跳，落下后踩在翘翘板的a端，能把站在b端的女演员弹上乙处。

由于存在阻力，故（    ）

A. 男演员的质量必须要大于女演员的质量

B. 甲处男演员的势能一定要大于乙处女演员的势能

C. 男演员离开跳台时的机械能一定大于乙处女演员的势能

D. 女演员弹起时的动能与她站在乙处时的机械能相等

【答案】C

【解析】【分析】由于存在阻力，克服阻力做功，机械能转化为内能，机械能不断减小，内能不断增大，所以男演员的机械能一定大于女演员的机械能。

【解答】A、甲处的男演员要想把女演员弹起到乙处，由于乙处高于甲处，男演员的机械能一定大于女演员的机械能，男演员向上跳起，同时具有动能和重力势能，女演员到达乙处静止不动，只具有重力势能，所以男演员的质量不一定大于女演员质量．如果男演员自由下落时，男演员的质量一定大于女演员质量，不符合题意。

B、男演员向上跳起，同时具有动能和重力势能，女演员到达乙处静止不动，只具有重力势能，男演员的重力势能不一定大于女演员的重力势能．如果男演员自由下落时，男演员的重力势能一定大于女演员重力势能，不符合题意。

C、由于存在阻力，克服阻力做功，机械能转化为内能，机械能不断减小，所以男演员离开跳台时的机械能一定大于乙处女演员的势能，符合题意。

D、女演员弹起时动能转化为重力势能，由于存在阻力，克服阻力做功，动能没有完全转化为重力势能，所以女演员弹起时的动能大于她站在乙处时的机械能，不符合题意。

故答案为：

C

2.轻质弹簧的一端固定于竖直墙壁，另一端与一木块连接在一起，木块放在粗糙的水平地面上。

在外力作用下，木块将弹簧压缩了一段距离后静止于A点，如图所示。

现撤去外力，木块向右运动，当它运动到O点时弹簧恰好恢复原长。

在此过程中（  ）

A. 木块的速度先增大后减小                                    

B. 木块的速度一直在增大

C. 弹簧的弹性势能先减小后增大                             

D. 弹簧减小的弹性势能等于木块增加的动能

【答案】A

【解析】【分析】

（1）如果物体受到的合力方向与运动方向一致，那么它做加速运动；如果合力为0，物体的加速停止；如果合力的方向与运动方向相反，那么物体做减速运动；

（2）根据

（1）中分析判断；

（3）弹性势能与物体形变程度大小有关；

（4）木块在运动过程中，它的机械能会部分转化为内能。

【解答】撤去外力后，木块受到弹簧向右的推力，此时推力大于地面的摩擦力，即合力向右，与运动方向相同，所以木块开始作加速运动；随着弹簧形变程度的减小，木块受到的推力减小，当推力和摩擦力相同时，合力为0，此时加速停止，即木块速度达到最大；再往后，弹簧的推力小于摩擦力，合力的方向与运动方向相反，木块做减速运动，因此木块的速度先增大后减小，故A正确，B错误；

在运动过程中，弹簧的形变程度逐渐减小，即弹性势能逐渐减小，故C错误；

弹簧的弹性势能转化为木块增加的动能和与地面摩擦产生的内能，故D错误。

故选A。

3.如图所示，足球以初速度v沿着凹凸不平的草地从a运动到d，足球（　　）

A. 在b、d两点动能相等                                          

B. 在a、d两点动能一定相等

C. 从b到c的过程机械能减少                                   

D. 从c到d的过程重力势能减少

【答案】C

【解析】【分析】

（1）动能大小跟质量、速度有关。

质量一定时，速度越大，动能越大；速度一定时，质量越大，动能越大；

（2）足球和草地之间存在摩擦力，克服摩擦做功，机械能转化为内能，机械能不断减小，内能增大；

（3）重力势能大小跟质量、高度有关。

质量一定时，高度越高，重力势能越大；高度一定时，质量越大，重力势能越大。

【解答】A、足球在 b点时，足球有一定的速度，足球具有一定的动能，动能不为零；足球在d点时，足球速度为零，足球动能为零，不符合题意；

B、足球在a点时，足球有一定的速度，足球具有一定的动能，动能不为零；足球在d点时，足球速度为零，足球动能为零，不符合题意；

C、足球从b到c的过程中，足球和草地之间存在摩擦力，克服摩擦做功，机械能转化为内能，机械能不断减小，符合题意；

D、足球从c到d的过程中，足球质量不变，高度增大，重力势能不断增大，不符合题意。

故答案为：

C

4.如图所示，小球从斜面上某一高度由静止开始滑下，撞击静止于水平木板上的木块（不计空气阻力），下列说法正确的是（　　）

A. 小球在斜面上下滑的过程中，如果以木板为参照物，小球是静止的

B. 若木板的表面光滑且足够长，最终木块的动能保持不变

C. 木块对木板的压力就是木块的重力

D. 小球从斜面上开始下滑到撞击木块后静止的过程中，小球的机械能先变大后变小

【答案】B

【解析】【分析】

（1）判断一个物体是运动的还是静止的，要看这个物体与所选参照物之间是否有位置变化，若位置有变化，则物体相对于参照物是运动的；若位置没有变化，则物体相对于参照物是静止的。

（2）动能和重力势能大小的影响因素进行分析，然后由动能和重力势能大小的变化，判断机械能的变化。

（3）静止在水平面上的物体对水平面的压力等于其重力。

（4）木板的表面光滑且足够长，木块在水平方向不受摩擦力，将做匀速直线运动，从这一角度分析。

【解答】A、小球在斜面上下滑的过程中，如果选择木板作为参照物，小球与木板之间的相对位置在不断发生变化，故小球是运动的，故A错误；

B、若木板的表面光滑且足够长，木块在水平方向不受摩擦力，将做匀速直线运动，动能不变，保持平衡，故B正确；

C、静止在水平面上的物体对水平面的压力等于其重力．木块对木板的压力不是木块的重力，故C错误；

D、从斜面上开始下滑到撞击木块后静止的过程中，开始不记阻力，所以机械能先不变撞击木块后又变小；故D错误。

故答案为：

B

5.有一种运动叫蹦极，如图所示是蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端固定在O点，另一端系住运动员，运动员从O点自由下落，A点处弹性绳自然伸直。

B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点，C点是蹦极运动员到达的最低点，运动员从O点到C点的运动过程中忽略空气阻力，则（  ）

A. 从O至C运动员速度一直减小

B. 从O点至A点运动员机械能不守恒，从A点至C点机械能守恒

C. 从O至A过程中运动员速度增大，从A至C过程中运动员速度减小

D. 从O至B过程中运动员速度增大，从B至C过程中运动员速度减小

【答案】D

【解析】【解答】 有题意得，从O点到B点的过程中，运动员受到的重力大于弹性绳对运动员拉力，则速度越来越大；从B点到C点的过程中，弹性绳对运动员拉力大于运动员受到的重力，则运动员的速度开始减小；到达C点时，速度为零；由于不计空气阻力，所有整个过程能量守恒。

故选D

6.如图所示，将一根弹簧和一只质量为1kg的金属球（球上有一直小孔）套在铁架台的金属杆AB上面。

现将小球提到B端后松手，小球的高度随时间变化的情况如图乙所示。

（1）从t1到t3时刻，小球的机械能________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。

（2）在整个过程中，小球在________时动能最大。

（选填“t1”或“t2”或“t3”）

【答案】

（1）减小

（2）t1

【解析】【分析】

（1）小球最初没有动能，只具有重力势能，因此判断重力势能的变化其实就是它机械能的变化。

根据乙图可知，当小球静止下来时，它的高度小于最开始下落时的高度，即它的重力势能减小了，所以小球的机械能在不断减小；

（2）小球开始时只受重力，因此合力向下，做加速运动；接触弹簧后受到向上的弹力，但合力仍然向下，继续做加速运动；当弹力和重力相等时，合力为0，加速停止，此时小球速度达到最大；接下来弹力大于重力，合力向上，小球开始做减速运动，因此当小球的重力和弹力相等时，速度最大，动能最大。

【解答】

（1）从t1到t3时刻，小球的机械减小；

（2）根据乙图可知，小球最终静止在40cm的高度上，此时它受到的重力和弹力相等，因此速度最大，动能最大，故选t1。

7.在今年盛大的70周年国庆大阅兵中，展示了我国许多世界先进的尖端武器装备，歼20飞机是其中之一，图是五机编队匀速水平直线保持整体飞过天安门前时拍摄的其中两架。

飞机在空中匀速水平直线飞过时，飞机推力________功（选填“做”或“没有做”）；两飞机匀速水平直线飞过天安门的过程中，机械能是________（选填“增加”、“不变”或“减少”）。

【答案】做；减小

【解析】【分析】

（1）功的两个因素：

①物体受到力；②物体在力的方向上通过距离；

（2）飞机飞行消耗燃料，使飞机的质量减小，据此分析动能和重力势能的变化即可。

【解答】

（1）飞机在空中匀速水平直线飞过时，它受到一个水平方向的推力，且在这个力的方向上通过距离，因此推力做功；

（2）两飞机匀速水平直线飞过天安门的过程中，飞机的质量不断减小，虽然速度不变，但动能减小；虽然高度不变，但重力势能减小；根据机械能=动能+重力势能可知，它们的机械能减小。

8.同学们所用的笔，有些在靠近笔端的地方装有一个轻质弹簧（如图所示）。

小文和小军各自拿自己装有弹簧的笔玩弹笔游戏。

结果发现小军的笔弹得高一些，小文分析：

笔弹起的高度与笔内弹簧的弹性势能的大小有关，那么弹簧弹性势能的大小又跟什么因素有关呢？

小文猜想：

①弹簧弹性势能的大小可能跟它的材料有关；

②弹簧弹性势能的大小可能跟它弹性形变的程度有关。

（1）小文利用两个外形完全相同但材料不同的弹簧A和B、一个小钢球、一个轻木块，在同一水平面上进行了如图所示的实验，此实验是为了验证猜想________，实验中弹性势能的大小是通过________来体现的。

（2）请你设计一个实验方案来验证另一个猜想（写出简要的实验步骤，分析可能出现的现象并得出结论）。

【答案】

（1）①；木块被推动的距离

（2）步骤：

①将小球置于弹簧A右端，使弹簧压缩2cm，放手后小球弹出，与木块相碰，木块推动的距离为s1；

②将同一个弹簧压缩的程度稍大一些，把小球置于弹簧A右端，观察小球撞击木块后木块移动的距离s2。

③比较s1、s2得出结论：

若s1＝s2，说明弹簧弹性势能的大小与弹性形变的程度无关；若s1＞s2，说明弹簧弹性形变的程度越小，弹性势能越大；若s1＜s2，说明弹簧弹性形变的程度越小，弹性势能越小。

【解析】【分析】进行实验时，应控制好变量；如果不易观察的应转化为其它易观察的进行实验。

【解答】

（1）图示实验中，弹簧A和B外形完全相同但材料不同，这是在探究弹性势能的大小跟弹簧材料之间的关系。

由图可以看出，弹性势能的大小是通过木块被推动距离的远近来体现的；

（2）验证猜想②：

弹簧弹性势能的大小可能跟它弹性形变的程度有关。

探究弹簧弹性势能的大小跟弹性形变程度的关系，设计实验方案时，需要保持弹簧的外形、材料完全相同，改变弹簧弹性形变的大小，比较木块移动的距离。

具体操作和结论如下：

①将小球置于弹簧A右端，使弹簧压缩2cm，放手后小球弹出，与木块相碰，木块推动的距离为s1；②将同一个弹簧压缩的程度稍大一些，把小球置于弹簧A右端，观察小球撞击木块后木块移动的距离s2。

③比较s1、s2得出结论：

若s1＝s2，说明弹簧弹性势能的大小与弹性形变的程度无关；若s1＞s2，说明弹簧弹性形变的程度越小，弹性势能越大；若s1＜s2，说明弹簧弹性形变的程度越小，弹性势能越小。

故答案为：

（1）①；木块被推动的距离

（2）步骤：

①将小球置于弹簧A右端，使弹簧压缩2cm，放手后小球弹出，与木块相碰，木块推动的距离为s1；

②将同一个弹簧压缩的程度稍大一些，把小球置于弹簧A右端，观察小球撞击木块后木块移动的距离s2。

③比较s1、s2得出结论：

若s1＝s2，说明弹簧弹性势能的大小与弹性形变的程度无关；若s1＞s2，说明弹簧弹性形变的程度越小，弹性势能越大；若s1＜s2，说明弹簧弹性形变的程度越小，弹性势能越小。

9.随着高层建筑越来越多，高空坠物伤人事件的发生概率越来越高，小科对物体从高空落到地面的破坏力进行如下模拟探究：

实验器材：

几张大小相同的普通白纸、表面涂有黑色粉末的篮球

实验过程：

将同一个篮球从不同高度由静止释放，落到铺在地面的白纸上

实验序号

1

2

3

高度/m

1

1.5

2

篮球在白纸上留下的圆斑大小

（1）实验中，蓝球从高空坠落的破坏力可以通过________反映出来。

（2）根据实验现象，可以得出：

同一物体从高空落到地面的破坏力与________有关。

（3）请从安全角度出发写出一条建议________。

【答案】

（1）篮球在白纸上留下的圆斑大小

（2）高度（3）不要从高空向外扔东西

【解析】【分析】

（1）篮球在白纸上留下的圆斑越多，说明篮球的形变越大，即它的破坏力越大；

（2）分析表格，根据圆斑的大小确定破坏力的大小，然后寻找破坏力和高度的关系即可；

（3）根据高度越大破坏力越大的规律进行分析即可。

【解答】

（1）实验中，蓝球从高空坠落的破坏力可以通过篮球在白纸上留下的圆斑大小反映出来。

（2）根据实验现象，可以得出：

同一物体从高空落到地面的破坏力与高度有关。

（3）从安全角度提出建议：

不要从高空向外扔东西。

10.某兴趣小组提出利用“研究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置（如图所示）与所需器材（斜面、木块、不同质量的小钢球）来探究“影响重力势能大小的因素”的设想．请你帮助完成如下实验方案：

（1）实验中通过观察________ 的大小，来判断小球重力势能的大小

（2）本实验中若水平面绝对光滑则不能得出结论，原因是________ 

（3）实验中为了要探究重力势能与物体的质量的关系要选用上述图________ ，具体的操作方法是让小球从________ （选填“相同”或“不同”）的高度由静止滚下

（4）要探究重力势能与物体的高度的关系要选用上述图________ ，具体的操作方法是让小球从________ （选填“相同”或“不同”）的高度由静止滚下

（5）通过比较分析可以得出的结论是________ 

【答案】

（1）木块被推出的距离

（2）小球与木块将会做匀速直线运动（3）乙；相同

（4）甲；不同（5）重力势能的大小与物体的质量和高度有关

【解析】【解答】

（1）在该实验中我们用到了转换的方法，即将小球重力势能的大小转化为其对木块做功的多少来比较，即小球推动木块越远，其对木块所做的功就越多，即具有的重力势能就越大；反之就越少；

（2）若水平面绝对光滑，根据牛顿第一定律，小球和木块将永远一直运动下去，没有运动距离的远近之分，就不能达到比较距离来比较重力势能的目的了．

（3）为了探究重力势能与质量的关系，实验中采用质量不同的小球，在探究过程中要注意保持物体从同一高度由静止滚下；所以应选择乙图进行实验；

（4）若要探究物体重力势能大小与物体高度的关系，则需让同一小球从不同高度滚下，所以应选择甲图进行实验；

（5）通过比较分析可以得出的结论是：

重力势能的大小与物体的质量和高度有关．

故答案为：

（1）木块被推出的距离；

（2）小球与木块将会做匀速直线运动；（3）乙；相同；

（4）甲；不同；（5）重力势能的大小与物体的质量和高度有关

【分析】

（1）若一个物体能够对外做功，我们就说该物体具有能量，在实验中我们一般将物体具有能量的多少转化为其能对外做功的多少，故此实验把物体具有重力势能的大小转换为木块被撞击后运动的距离，距离越远表明小球的重力势能越大．

（2）如果水平面绝对光滑，小球和木块将保持匀速直线运动，永远运动下去．

（3）（4）掌握控制变量法在此实验中的应用，重力势能与物体的质量和被举高度有关，在探究重力势能与其中一个量的关系时，另一个量保持不变，改变要探究的量．

（5）重力势能的大小与物体的质量和高度有关

11.如图所示，在“研究物体动能与哪些因素有关”的实验中，将A.B.C三小球先后从同一装置的hA.hB.hC高处滚下（mA=mB＜mC，hA=hC＞hB）推动纸盒运动一段距离后静止．

（1）要研究动能与质量的关系，我们要选择________两图来进行比较．实验中通过观察________的大小，来判断小球动能的大小．

（2）实验中为了研究动能大小与质量的关系．需要控制小球撞击时的速度不变，具体的控制方法是________．

（3）要研究动能与速度的关系，我们应该选择________两图来进行实验．

【答案】

（1）a.c；纸盒子被推动距离

（2）让小球从斜面的同一高度由静止滚下（3）a.b

【解析】【解答】

（1）用控制变量的方法，要研究动能与质量的关系，对图中各因素（质量.速度）的异同点进行分析；可判断出选择a.c两图进行比较；实验中动能的大小是通过纸盒子被推动距离（小球对盒子做功多少）反映出来；

（2）为了确保小球到达水平面的速度相同，就必须让小球在同一高度滚下；（3）用控制变量的方法，要研究动能与速度的关系，从图中找出质量相同.速度不同的两图即a.b进行比较即可；

故答案为：

a.c；纸盒子被推动距离；让小球从斜面的同一高度由静止滚下；a.b．

【分析】

（1）要研究动能与质量的关系，根据控制变量的思想，就应该让小球下落高度相同（达到水平面时的初速度相同），且用质量不同的小球做实验；能量（动能）的大小，可通过对盒子做的功的多少来反映，这是一种转换的方法；

（2）为了控制小球撞击时的速度不变，具体的控制方法是让质量不同的小球从同一高度由静止滚下；（3）要研究动能与速度的关系，根据控制变量的思想，就应该让小球的质量相同，从不同的高度滚下使其到达水平面的初速度不相同．

小球

质量/克

高度/厘米

木块移动距离/厘米

A

10

5

10

B

20

5

18

C

30

5

29

D

10

10

38

E

10

15

86

12.为了探究物体动能大小与哪些因素有关，如图，兴趣小组将小球从高度为h的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一小木块向前移动一段距离s后停下。

完成甲、乙、丙三次实验，其中h1=h3＞h2，mA=mB＜mC。

（1）由甲、乙实验你能得出的结论是________；

（2）实验后，同学们联想到许多交通事故是因为汽车超载超速造成的。

为比较超载超速带来的危害程度，兴趣小组利用上述器材进行定量研究，用小球作为理想模型，代替汽车作为研究对象，进行了实验测定，得到的数据如表：

请根据上表数据分析，货车超载20%与超速20%两者相比，潜在危害较大是________。

【答案】

（1）当物体质量相同时，物体速度越大，动能越大

（2）超速20%

【解析】【分析】

（1）比较甲、乙两个实验中哪个因素不同，然后根据控制变量法描述动能和它的关系；

（2）将实验AB和AD分别进行比较，通过木块移动的距离判断它们的质量和速度分别增大到2倍时对动能影响的大小，据此进行解答即可。

【解答】

（1）在甲和乙中，小球的质量相同，A球的高度大，那么它到达水平面时速度大，推动木块的距离大，因此得到结论：

当物体质量相同时，物体速度越大，动能越大；

（2）A和B中，高度相同即速度相同，B的质量是A的2倍，而木块移动的距离是A的1.8倍；A和D中，质量相同，而D的高度是A的2倍，木块移动的距离是A的3.8倍；二者比较可知，在质量和速度两个因素中，速度对动能的影响更大，因此货车超载20%与超速20%两者相比，潜在危害较大是超速20%。

二、做功及其概念

13.篮球是学生非常喜欢的一项体育运动。

如图是某同学投篮时的场景。

下列分析正确的是（   ）

A. 篮球上升到最高点时受力不平衡

B. 在投篮过程中人没有对篮球做功

C. 篮球投出去时手对篮球的的推力大于篮球对手的作用力

D. 篮球离开手后还能继续向上运动是由于受到惯性的作用

【答案】A

【解析】【分析】

（1）如果物体受