专题8功和能
一、选择题
1.【2017?广州卷】电梯匀速上升过程中，电梯的（）
A.动能保持不变B.机械能保持不变C.重力势能保持不变D.动能转化为重力势能
【答案】A
【解析】动能与质量和速度有关，质量越大，速度越大，动能越大；重力势能与质量和高度有关，质量厚度越大，重力势能越大。因为电梯匀速，因此动能不变；又因为上升，所以重力势能增大，机械能是重力势能和动能之和。因此机械能增大。故选A。
考点：动能重力势能的影响因素机械能。
．【2017?泰安卷】2017年5月5日，C919国产打飞机在上海浦东国际机场首飞成功，标志着中国从此成为世界上能够制造大飞机的少数国家之一．当大飞机加速升空时，下列说法正确的是（）
A．以大飞机内的驾驶员为参照物，大飞机是运动的
B．大飞机的动能增大，机械能不变
C．大飞机机翼上方空气的流速大于机翼下方空气的流速
D．大飞机受到的重力大于升力
【答案】
【解析】
【考点定位】动能和势能的大小变化；参照物及其选择；流体压强与流速的关系
、【2017?自贡卷】如图所示，一名运动员投掷铅球的过程示意图．铅球在b点离手，c点是铅球运动的最高点，不计空气阻力．在a到d的整个过程中，下列说法不正确的是（）
A、只有在a到b的过程中，运动员对铅球做了功
B、在b到d的过程中，铅球的机械能先增加后减少
C、在c到d的过程中，铅球的重力势能减少
D、在a到d的过程中，铅球的运动状态在不断的变化
【答案】B
考点：力是否做功的判断；动能和势能的大小变化．
．【2017?扬州卷】扬州城区的高层建筑越来越多，但高空抛物却存在巨大的安全隐患，因为高处的物体具有较大的
A．弹性势能B．重力势能C．体积D．阻力
【答案】B
【解析】
物体的重力势能与物体的高度有关，物体的质量越大、高度越高，重力势能越大，所以高处的物体具有较大重力势能，故B正确为答案。
考点：重力势能和动能的转化
．【2017?扬州卷】将一本物理书从地面捡起放到课桌上，所做的功大约是
A．0．2JB．2J
C．20JD．200J
【答案】B
【解析】
物理课本的质量约为200g，课本的重力G=mg=0.2kg×10N/kg=2N，所以将一本物理书从地面捡起放到课桌上，所做的功W=Gh=2N×1m=2J，故B符合题意为答案，选项ACD错误。
考点：功
62017?绵阳卷】2017年4月20日19点41分在文昌航天发射场，长征七号重型运载火箭搭载天舟一号货运飞船发射升空。该型号火箭以液氧煤油为燃料，在火箭加速上升过程中
A.液氧煤油燃烧放出的热量全部转化为火箭和天舟一号的机械能
B.液氧煤油燃烧放出的热量全部转化为火箭和天舟一号的动能
C.天舟一号的动能和重力时能都增大
D.天舟一号的动能转化为重力势能
【答案】C
考点：能量转化
7．如图所示，木块沿斜面从顶端匀速下滑的过程中，木块的（）
A．重力势能减小，动能增大 B．重力势能减小，机械能减小
C．动能不变，机械能不变 D．重力势能不变，机械能减小
【答案】
【解析】
木块在匀速下滑的过程中，速度不变，动能不变；高度减小，重力势能减小；木块在下滑过程中，受到摩擦力的作用；木块要克服摩擦力做功，机械能减少故选B
【考点定位】动能和势能的大小变化
8．【2017?德阳卷】一定质量的物体在水平拉力的作用下沿水平面运动，物体运动的路程（s）～时间（t）图象如图所示，根据图象，下列判断正确的是（）
A．物体10s时的速度大于4s时的速度
B．0﹣6s拉力对物体所做的功大于6﹣12s拉力对物体所做的功
C．0﹣6s拉力对物体做功的功率小于6﹣12s拉力对物体做功的功率
D．0﹣6s物体所受的拉力大于6﹣12s物体所受的拉力
【答案】
【解析】
从图象上看，0～6s和6s～12s物体以不同的速度做匀速直线运动，而0～6s过程中通过的路程是3m，6～12s的过程中通过路程为1m，因为相同时间内通过的路程越多，速度越大，因此0～6s过程中的速度大于6～12s的过程中的速度，即4s时的速度大于10s时的速度，故A错误；从图中可以看出，0～6s过程中通过的距离为3m；6～12s的过程中通过的距离为1m；而拉力相同，由W=FS可知，0至6s内钢索拉力做的功大于6s至12s内钢索拉力做的功；故B正确；由于速度发生了改变，根据P=Fv可知，由0～6s过程中的速度大于6～12s的过程中的速度，0﹣6s拉力对物体做功的功率大于6﹣12s拉力对物体做功的功率，故C错误；因为物体做匀速直线运动，拉力等于阻力，0～6s物体所受的拉力等于6﹣12s物体所受的拉力，故D错误故应选B
【考点定位】速度公式及其应用；二力平衡条件的应用；功的大小比较；功率大小的比较
．【2017?岳阳卷】如图，小明沿水平地面推箱子，但箱子没有移动，此过程
A．小明对箱子没有做功
B．重力对箱子做了功
C．小明对箱子的推力大于地面对箱子的阻力
D.箱子所受的重力与箱子对地面的压力是一对平衡力
【答案】A
【解析】
功包括两个必要的条件：一是有力作用在物体上，二是物体在力的方向通过了一段距离；小明对箱子用了力且箱子在力的方向上移动了距离，所以小明做了功，故
【考点定位】功的判断
10．【2017?岳阳卷】4月27日，我国的“天舟一号”飞船圆满完成飞行任务返回地球，飞船受空气阻力匀速下降过程中，它的
A．动能增加，势能减少，内能不变
B．动能减少，势能不变，内能增加
C．动能不变，势能增加，内能减少
D．动能不变，势能减少，内能增加
【答案】D
【考点定位】能转化
1．如图所示，一物体在水平向右的拉力F1作用下以1m/s速度在水平地面上匀速运动了10m，拉力F1所做的功为W1，功率为P1，若该物体在水平向右的拉力F2作用下以2m/s的速度在同一水平地面上匀速运动了10m，拉力F2所做的功为W2，功率为P2，则W1W2，P1P2（选填“＞”、“＜”或“=”）．
【答案】=；＜
由题可知，同一物体先后以不同的速度在同一水平地面上匀速运动，则物体对水平地面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，因此两次物体受到的滑动摩擦力不变；又因为物体在水平地面上匀速运动，根据二力平衡条件可知，水平拉力F和滑动摩擦力f是一对平衡力，大小相等，即F1=F2=f；物体运动的距离都为10m，且F1=F2，由W=Fs可知W1=W2；因为v1＜v2，且F1=F2，由P===Fv可知，P1＜P2
【考点定位】功的大小比较；功率大小的比较
、【2017?舟山卷】如图所示，不计空气阻力，将排球竖直向上击出后，其运动速度越来越小，原因是排球受到的重力方向与运动方向________。而将排球向斜上方击出后，其运动速度的大小和方向都会发生变
化，原因是________；排球在上升过程中动能将________（选填“增大”或“减小”）。
【答案】（1）相反；（2）排球运动方向与所受到的重力方向不在一条直线上；（3）减小
（1）将排球竖直向上击出后，其运动速度越来越小，原因是排球受到的重力方向与运动方向相反；（2）斜上方击出后，速度方向斜向上，重力方向竖直向下，由于排球运动方向与所受到的重力方向不在一条直线上（或“成一夹角”），排球的运动速度的大小和方向都会发生变化；（3）球在上升过程中，重力势能不断增加，由于该系统中只受到重力，因此机械能守恒，势能增大，动能减小。
动能和势能的转化与守恒
．【2017?烟台卷】各种形式的能在一定的条件下可以相互转化，请你仿照图中给出的两个示例，写出电能转化为机械能、化学能转化为电能、光能转化为内能的实例．
【答案】如下所示
电风扇在工作过程中消耗电能，转化为机械能；干电池使用过程中消耗化学能，得到电能；太阳能热水器工作过程中将光能转化为内能
【考点定位】能量的相互转化
.【2017?菏泽卷】2016年10月17日7点30分28秒，神舟十一号载人飞船进入太空与天宫二号交会对接。在对接过程中，地面的工作人员发出的指令通过_________________传送给载人飞船，飞船加速追赶天宫二号时，载人飞船的机械能__________________（填“增大”、“不变”或“减小”）。
【答案】电磁波增大
【解析】
（1）地面的工作人员发出的指令通过电磁波传送给载人飞船。
（2）飞船加速追赶天宫二号时，速度增加，载人飞船的机械能增大。
考点：电磁波机械能
5．【2017?丽水卷】2016年浙江最大抽水蓄能电站在缙云开建。其工作原理如图所示。用电低谷时（如深夜），电站利用电网多余电能把水从下水库抽到上水库中储存起来；用电高峰时，再利用上水库中的水发电。
（1）蓄能时，水被抽到上水库中，电能转化为水的；
（2）发电时，若该电站上水库可用于发电的库容量为7.86×104米3，上下水库平均水位差637米。上水库中可用于发电的水流到下水库，水的重力做功为焦。
【答案】（1）重力势能（2）5.00682×1013
【解析】
（1）蓄能时，水被抽到上水库中，水的位置升高，重力势能增大，电能转化为水的重力势能。
（2）由发电库容量可求得，水的重力G=ρgV=1×103kg/m3×7.86×104m3×10N/kg=7.86×108N，
水的重力做功W=Gh=7.86×108N×637m=5.00682×1011J
考点：能量的转化
、【2017?绍兴卷】如图为四旋翼无人机，质量为1.2千克，下方悬挂着一个质量为0.1千克的摄像机。在10秒内无人机从地面竖直上升了20米，然后边摄像边斜向上飞行了30秒，仪表盘上显示离地高度为36米。无人机前10秒对摄像机做功________焦，整个过程中，无人机对摄像机做功的功率为________瓦。
【答案】（1）20；（2）0.9
（1）前10秒对摄像机做功W=Gh=mgh=0.1kg×10N/kg×20m=20J；（2）整个过程无人机对摄像机做功W=Gh=mgh=0.1kg×10N/kg×36m=36J，。
功的计算公式的应用，功率计算公式的应用
1.【2017?广州卷】如图15，用测力计拉动木块，使它沿同一水平路而运动。AB段，木块受水平力作用做匀速直线运动.CD段，改用另一大小不变的水平力拉动木块继续运动。两力大小如图15。
（1）为___________N。
（2）若，AB段做的功___________________CD段做的功（选填“>”、“=”、“<”）。
（3）CD段，木块受到的摩擦力大小为__________________N。【答案】（1）2.8（2）<（3）2.2
【解析】（1）弹簧测力计的分度值为0.2N，F2为2.8N；
（2）若SAB=SCD，AB段的距离等于CD段的距离；而F1为2.2N小于F2大小；则W=FS分析，F1做功＜F2在CD段做的功；
（3）因为在AB匀速直线运动，拉力等于摩擦力为2.2N；压力和接触面的粗糙程度都没有发生变化，因此在CD段木块受到的摩擦力大小仍为2.2N。
考点：弹簧测力计的读数功的计算滑动摩擦力大小。
、【2017?绍兴卷】探究“水平抛出物体飞行的距离a与物体质量m、抛出高度H、抛出时的速度v的关系”时，设计并进行了如图甲实验。
实验一：质量不同的A、B球在斜面同一高度处由静止滑下，下落到不同高度的地面。实验二：质量不同的A、B球在斜面不同高度处由静止滑下，下落到同一高度的地面。实验得到表一、表二两组数据：表一
mA=100克，mB=50克，h=0.2米 次数 球 桌面离地高度H/米 落地点与抛出点水平距离s/米 1 A 0.5 ▲ 2 A 1.0 0.74 3 A 1.5 0.90 4 B 0.5 0.53 5 B 1.0 0.74 6 B 1.5 0.91 表二
mA=100克，mB=50克，H=1.2米 次数 球 桌面离地高度H/米 落地点与抛出点水平距离s/米 1 A 0.1 0.59 2 A 0.2 0.81 3 A 0.3 0.99 4 B 0.1 0.58 5 B 0.2 0.81 6 B 0.3 1.00 (1)如图乙是A球从斜面高h=0.2米处下落时，测量球落地点与抛出点水平距离的示意图，该距离是_____米。
(2)实验一，球在斜面的同一高度静止释放，是为了保持小球离开桌面时的________相同。
(3)根据实验数据，可得出的结论是________。
【答案】（1）0.51～0.54；（2）水平速度；（3）水平抛出物体飞行的距离与抛出点的水平速度和抛出高度有关，与质量大小无关。水平抛出速度越大、抛出高度越高，水平飞行距离越远
（1）根据尺子的示数，估读距离为0.51～0.54m；（2）球在斜面的同一高度静止释放，使重力做的功相同，保持小球离开桌面时的速度相同；（3）根据实验数据，可得出的结论是水平抛出物体飞行的距离与抛出点的水平速度和抛出高度有关，与质量大小无关。水平抛出速度越大、抛出高度越高，水平飞行距离越远。
四、计算题
1.【2017?苏州卷】（6分）小华和妈妈去超市购物，她们将17kg物品放在小推车中推行，小推车在某段时间内速度v随时间t化的关系图像如图所示．已知小推车重130N，所受阻力是总重的0.15倍．g取10N/kg
（1）在～ls内，水平推力（大于／小于／等于）阻力，阻力大小为N．10～20s内水平推力做了多少功？
10～20s内水平推力的功率多大？
【答案】【解析】考点：.【2017?菏泽卷】我国自主研发的“蛟龙4500”深海潜水器的质量是，长度有8米，高为3.5米，宽度是3米。潜水器被轮船上的机械牵引出水面时的情景如图所示。（）问：潜水器离开水面沿竖直方向匀速上升12米。
牵引机械对潜水器的拉力有多大？
牵引机械对潜水器所做的功是多少？
假如牵引机械提升时间为2分钟，牵引机械的功率应为多少？
【答案】（1）2×105N（2）2.4×106J（3）2×104W
【解析】
考点：功功率
3.【2017?重庆A卷】重庆至德国杜伊斯堡的中欧班列全程约10800km，运行时间约为300h。中欧班列在平直路面匀速行驶时，和谐型大功率机车提供的牵引力约为9.6×107N。求：（1）中欧班列运行时的平均速度约为多少千米每小时？（2）中欧班列在平直路面以20m/s匀速行驶时，机车功率约为多少瓦？
【答案】（1）36km/h（2）1.92×109W
【解析】
解：（1）列车运行时的平均速度
中欧班列在平直路面以20m/s匀速行驶时，机车功率
答：（1）列车的平均速度为36km/h。（2）机车功率为1.92×109W
考点：速度功率
1
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