专题16 功和机械能中考物理知识点分类突破必过题解析版.docx

1、专题16 功和机械能中考物理知识点分类突破必过题解析版专题16 功和机械能命题热点透视：近年来本专题的命题热点主要集中在考查以下几个方面（1）判断物态是否做功；（2）功、功率的大小比较；（3）功、功率的相关计算；（4）动能和势能及其相互转化；（5）有关动能和势能的实验探究；（6）有关功、功率的综合计算题。本专题精选全国中考典型题型，通过考点深度详解、典例精讲、拔高集训，旨在让同学们能够系统地掌握解题规律、方法及技巧，帮助同学们轻松攻克解题难关，复习做到有的放矢，胸有成竹，对中考信心十足, 轻松斩获高分！考点深度详解一、功1、功(1)力学中的功：如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向移动了一

2、段距离，这个力的作用就显示出成效，力学里就说这个力做了功。(2)功的两个因素：一个是作用在物体上的力，另一个是物体在这个力的方向上通过的距离。两因素缺一不可。(3)不做功的三种情况：有力无距离；有距离无力；有力有距离，但是力垂直距离。2、功的计算(1)计算公式：物理学中，功等于力与力的方向上移动的距离的乘积。即：W=Fs。(2)符号的意义及单位：W表示功，单位是焦耳(J)，1J=1Nm；F表示力，单位是牛顿(N)；s表示距离，单位是米(m)。(3)计算时应注意的事项：分清是哪个力对物体做功，即明确公式中的F。公式中的“s”是在力F的方向上通过的距离，必须与“F”对应。F、s的单位分别是N、m，

3、得出的功的单位才是J。二、功率1、功率的概念：功率是表示物体做功快慢的物理量。2、功率(1)定义：功与做功所用的时间叫做功率，用符号“P”表示。单位是瓦特（W）常用单位还有kW。1kW=103W。(2)公式：P=W/t。式中P表示功率，单位是瓦特；W表示功，单位是焦耳；t表示时间，单位是秒。三、动能和势能1、能量（1）物体能够对外做功，表示这个物体具有能量，简称能。（2）单位：焦耳（J）2、动能(1)定义：物体由于运动而具有的能，叫做功能。(2)影响动能大小的因素：物体的质量；物体运动的速度。物体的质量越大，运动速度越大，物体具有的动能就越大。3、重力势能(1)定义：物体由于被举高而具有的能，

4、叫做重力势能。(2)影响重力势能大小的因素：物体的质量；物体被举高的高度。物体的质量越大，被举得越高，具有的重力势能就越大。 4、弹性势能(1)定义：物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能。(2)影响弹性势能大小的因素：物体发生弹性形变的程度。物体的弹性形变程度越大，具有的弹性势能就越大。四、机械能及其转化1、机械能(1)定义：动能和势能统称为机械能。机械能是最常见的一种形式的能量。(2)单位：J。2、动能和势能的转化(1)在一定的条件下，动能和势能可以互相转化。(2)如果只有动能和势能香菇转化，尽管动能、势能的大小会变化，但是机械能的总和不变，或者说机械能是守恒的。(3)在分析动能和势

5、能转化的实例时，首先要明确研究对象是在哪一个过程中，再分析物体质量、运动速度、高度、弹性形变程度的变化情况，从而确定能的变化和转化情况。3、水能和风能的利用(1)从能量的角度来看，自然界的流水和风都是具有大量机械能的天然资源。让水流冲击水轮转动，用来汲水、磨粉；船靠风力鼓起帆来推动航行。到19世纪，人类开始利用水能发电。(2)修筑拦河坝来提高上游的水位，一定量的水，上、下水位差越大，水的重力势能越大，能发出的电就越多。风能也可以用来发电，风吹动风车可以带动发电机发电。4.人造地球卫星(1)人造地球卫星沿椭圆轨道绕地运行，所以存在动能和势能。(2)卫星在大气层外运行，不受空气阻力，只有动能和势能

6、的转化，因此机械能守恒。(3)当卫星从远地点向近地点运动时，它的势能减小、动能增大；当卫星从近地点向远地点运动时，它的势能增大、动能减小。典例精讲典例1.（2019安徽省卷）如图，在光滑的水平台面上，一轻弹簧左端固定。右端连接一金属小球，O点是弹簧保持原长时小球的位置。压缩弹簧使小球至A位置，然后释放小球，小球就在AB间做往复运动（已知AOOB）。小球从A位置运动到B位置的过程中，下列判断正确的是（ ） A.小球的动能不断增加B.弹簧的弹性势能不断减少C.小球运动到O点时的动能与此时弹簧的弹性势能相等D.在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变【答案】D 考点：机械能的相互转化【解析】

7、由题知，O点是弹簧保持原长时小球的位置，则AO段弹簧处于压缩状态，OB段弹簧处于拉伸状态；小球从A运动到O的过程中，弹簧逐渐恢复原状，形变程度变小，弹性势能变小，小球所受弹力方向向右、速度不断增大，动能变大，此过程中弹性势能转化为动能；到达O点时，弹簧恢复原长，弹性势能为零，小球所受弹力为零，此时速度最大，动能最大；小球从O运动到B的过程中，弹簧被拉长，形变程度变大，弹性势能变大，此时小球所受弹力方向向左、速度不断减小，动能变小，此过程中动能转化为弹性势能；则小球从A位置运动到B位置的过程中： A.小球的动能先增加后减少，A不符合题意；B.弹簧的弹性势能先减少后增大，B不符合题意；C.小球运动

8、到O点时的动能（最大）与此时弹簧的弹性势能（为零）不相等，C不符合题意；D.水平台面光滑，且AOOB，说明没有机械能转化为内能，小球和弹簧组成的整体机械能守恒，所以在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变，D符合题意。典例2.庆祝中国人民解放军海军成立70周年海上阅兵活动在青岛附近海域举行，图中093改进型攻击核潜艇于2019年4月27日公开亮相,进行了战略巡航。该潜艇最大核动力功率为2.8104kW,完全下潜到海面下后的排水量为6.8103t(取海水密度=1103kg/m3、g=10N/kg)。问：(1)该潜艇悬浮时,其上一面积为0.05m2的整流罩距海面深度为200m，此时整流罩受

9、到海水的压力为多少?(2)若最大核动力功率转化为水平推力功率的效率为80%，该潜艇在海面下以最大核动力功率水平巡航时，受到的水平推力为1.6106N，此时潜艇的巡航速度为多少?(3)该潜艇浮出海面处于漂浮时,露出海面的体积为1.5103m3，此时潜艇的总重量是多少?【答案】(1)1105N；(2)14m/s；(3) 5.3107N 【解析】考点：液体的压强的计算，物体的浮沉条件及其应用，功率计算公式的应用分析：（1）运用液体压强公式p=gh，可求压强大小。再根据F=pS可求压力。（2）根据=P有用/ P总，求出有用功率，根据P=Fv即可求出潜艇的巡航速度。（3）潜艇浮出海面处于漂浮时，求出排开

10、水的体积，利用阿基米德原理和漂浮条件即可求出艇的总重量。解答：(1)潜艇下潜到200m深处时，h=200m；此时整流罩所受海水的压强：p=gh=1.0103kg/m310N/kg200m=2106Pa。整流罩的面积：S=0.05m2，由p=FS变形得,整流罩所受压力为：F=pS=2106Pa0.05m2=1105N。(2)最大核动力功率：P总=2.8104kW=2.8107W；根据=P有用/P总可得：有用功率：P有用=P总=80%2.8107W=2.24107W；由P=Fv得潜艇的巡航速度：v=P有用/F=2.24107W/1.6106N=14m/s；(3)完全下潜到海面下后的排水量为6.81

11、03t,则V=V排=m排/水=6.8103103kg/1103kg/m3=6.8103m3。潜艇浮出海面处于漂浮时,排开水的体积V排=VV露=6.8103m31.5103m3=5.3103m3根据漂浮条件和F浮=液gV排可得，此时潜艇的总重量：G=F浮=水gV排=1.0103kg/m310N/kg5.3103m3=5.3107N。故答案为：(1)整流罩受到海水的压力为1105N；(2)潜艇的巡航速度为14m/s；(3)该潜艇浮出海面处于漂浮时,潜艇的总重量是5.3107N。拔高集训考查点1 判断物态是否做功1.（2019北京市）如图为一名举重运动员做挺举连续动作时的几个状态图。下列说法中正确的

12、是（）A从发力到上拉的过程中，运动员对杠铃不做功 B从上拉到翻站的过程中，运动员对杠铃不做功 C从翻站到上挺的过程中，运动员对杠铃不做功 D举着杠铃稳定站立的过程中，运动员对杠铃不做功【答案】D【解析】A、从发力到上拉的过程中，运动员对杠铃施加一个向上的力，杠铃向上移动了距离，所以人对杠铃做了功，故A错；B、从上拉到翻站的过程中，运动员对杠铃施加一个向上的力，杠铃向上移动了距离，所以人对杠铃做了功，故B错；C、从翻站到上挺的过程中，运动员对杠铃施加一个向上的力，杠铃向上移动了距离，所以人对杠铃做了功，故C错；D、举着杠铃稳定站立的过程中，运动员施加了力，但杠铃没移动距离，所以人对杠铃不做功，故

13、D正确。2.（2019广东广州）如图所示的摆设,正常运行时,小轮在支架上来回滚动,每次到达的最大高度相同,小明发现摆设上有一电源,关掉电源后,小轮逐渐停下来()A. 小轮滚动过程中没有力对其做功B. 正常运行时，小轮的速度一直不变C. 断电后小轮会停下，说明能量守定律不一定成立D. 正常运行时，小轮往返一次，摆设一定需要消耗电能【答案】D【解析】A.小轮滚动过程中受到竖直向下的重力，小轮也在竖直方向上移动了距离，所以重力对小轮做功，并且小轮受到摩擦力的作用，摩擦力也对小轮做了功，故A说法错误。B.在正常运行时小轮到达两端最高点时速度为零，在最低点时速度最大，速度不停的变化，故B说法错误。C.在

14、任何时候能量守恒定律都是成立的，故C说法错误。D.关掉电源后，小轮逐渐停下来，是因为小轮受到摩擦力的作用，小轮的机械能转化为内能，机械能逐渐减小；当通电时小轮能运动到相同高度，说明电能转化为机械能，即在小轮运行时需要消耗电能，故D说法正确。故选D。3.（2019湖北怀化）下列所示现象中，对物体做功的是（ ） A.搬而未起 B.提着滑板在水平路面上前行 C.人将木箱推到斜面的顶端 D.举着杠铃在空中不动【答案】C【解析】A用力搬石头，石头未搬起，石头没有在力的方向上运动一段距离，力对石头没有做功。故A错误。B提着滑板在水平路面上前行，提滑板的力竖直向上，但滑板在水平方向运动，即滑板没有在力的方向

15、上运动一段距离，力对滑板没有做功。故B错误。C人将木箱推到斜面的顶端，推力沿斜面向上作用在木箱上，木箱也沿斜面向上运动，符合做功的两个必要条件，所以推力对木箱做功。故C正确。D举着杠铃在空中不动，杠铃没有在力的方向移动一段距离，力对杠铃没有做功。故D错误。考查点2 功、功率的大小比较4.（2019江苏连云港）物体在水平地面上做直线运动,当物体运动的路程和时间图象如图甲时,受到的水平推力为F1；当物体运动的速度和时间图象如图乙时,受到的水平推力为F2.两次推力的功率分别为P1、P2。则下列关系正确的是( )A. F1=F2 P1P2B. F1=F2 P1F2 P1P2D. F1P2【答案】B【解

16、析】由图象甲可知,物体作匀速直线运动,速度大小为v甲=s甲/t甲=4m/2s=2m/s；由vt图象乙可知,物体的速度保持不变,即物体做匀速直线运动,速度大小为v乙=4m/s；因为两次都是匀速直线运动，根据二力平衡条件可知,推力都等于摩擦力，摩擦力没变，故受到的水平推力为F1=F2；已知v甲v乙，由P=W/t=Fs/t=Fv可得,两次推力的功率P1EK1 B. EK2EP1 D. EP2EK2；故B正确，ACD错误。故选B。13.（2019山东东营）某汽车在平直公路上由于行驶速度过快， 能大，危害性就大，为防止意外，汽车不能超速行驶。乘客必须使用安全带，一旦发生碰撞，车身就停止运动，而乘客身体由

17、于 会继续向前运动造成伤害。【答案】动；惯性【解析】（1）汽车在平直公路上由于行驶速度过快，质量不变，速度很大，动能很大，危害性很大，所以要控制车速。（2）汽车在行驶过程中，乘客和汽车一起运动，一旦发生碰撞，车身就停止运动，而乘客身由于惯性保持原来的运动状态会继续向前运动，容易造成伤害，所以乘客必须系好安全带。故答案为：动；惯性。14.（2019江苏常德）如图所示，斜面与水平面在M点相连，弹簧左端固定。小物块从斜面上P点由静止滑下，与弹簧碰撞后最高返回到T点。则下列说法中正确的是（ ）A小物块从P向M运动过程中，机械能减小 B小物块从P向M运动过程中，重力势能增大 C弹簧被压缩到最短时，小物块

18、动能最大 D小物块从M向T运动过程中，速度变快【答案】A【解析】A、小物块从斜面上P点由静止滑下，与弹簧碰撞后最高返回到T点，说明接触面不光滑，则小物块从P向M运动过程中，需要克服摩擦力做功，一部分机械能转化为内能，所以小物块的机械能减小，故A正确。B、小物块从P向M运动过程中，质量不变，高度变小，其重力势能减小，故B错误；C、弹簧被压缩的过程，小物块的动能转化为弹簧的弹性势能，弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性形变达到最大，其弹性势能最大，此时小物块的动能最小，故C错误；D、小物块从M向T运动过程中，动能不断转化为重力势能和内能，所以小物块的动能减小、速度变慢，故D错误。15.（2019湖北黄石

19、）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【答案】D【解析】A.运动员下落到蹦床前，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，重力势能转化为动能，故A正确；B.运动员下落到最低点时，蹦床的弹性形变程度最大，所以蹦床的弹性势能最大，故B正确；C.运动员在蹦床上发力，消耗体能，使蹦床获得更大的弹性势能，运动员弹得更高，故C正确；D.运动员蹦床接触时有摩擦，部分机械能转化为内能，运动员不发力

20、，最终会停下来。故D错误。考查点5 有关动能和势能的实验探究16.（2019天津市）小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时，提出如下猜想：猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关猜想二：物体的重力势能与物体所在高度有关为了验证上述猜想，他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验：如图所示，将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把铁块从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面的中心部位，记录桌腿进入沙子的深度。按上述方案进行实验，其实验数据如下表所示。实验序号铁块质量m/g铁块距桌面高度H/cm桌腿进入沙子的深度h/cm20201.920302.920403.830202.940204.1（

21、1）实验中通过比较_来判断物体重力势能的大小；（2）为了验证猜想一，需选择表中_（填实验序号）三组数据进行分析；（3）分析表中的实验数据，可得出的结论是：_。【答案】桌腿进入沙子的深度；质量相同的物体，高度越大，重力势能越大【解析】（1）通过小明设计的实验可以知道，他是通过比较桌腿进入沙子的深浅来比较重力势能的大小的。桌腿进入沙堆越深说明物体做的功越多，它原来具有的重力势能越大；（2）根据控制变量法，要验证物体的重力势能与物体的质量有关，应控制物体的高度相同，改变物体质量的大小，故小明要完成探究，需要找数个质量不同的物体进行实验； 故三组数据符合，所以应利用三组数据分析得出结论。（3）比较表中

22、的实验数据，可以发现，高度相同，中桌腿进入沙子的深度更深，所以，中的物体具有重力势能大，即可以得出的初步结论是：质量相同的物体，高度越大，重力势能越大。 17.（2019湖南娄底）如图是探究“物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图，其中，mAmBmC，hAhChB。（1）实验中，探究的动能是指 （填序号）A小球在斜面上的动能B小球撞击木块时的动能C小球撞击木块后的动能D木块被小球撞击的动能（2）使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下，是为了研究动能大小与 的关系。（3）在做了探究“物体动能大小与哪些因素有关”的实验后，有些同学对“质量不同的小球从同一光滑斜面同一高度由静止开始滚下，刚到

23、达底部时的速度大小相等”有疑惑，小明设计了如图所示的实验：让质量不同的小球A、C同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下，观察和比较两球相对运动情况，若C球相对于A球 （选填“运动”或“静止”），就可以说明任一时刻两球的速度大小相等。表面毛巾棉布木板摩擦力最大较大最小小车运动距离最近较远最远（4）完成实验后，同学们还联想到以前学习牛顿第一定律时，也用到了斜面：让同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，在三个不同的表面上能滑行的距离不同（如上表），小车在这三个表面上滑行的过程中克服摩擦力做功 （选填“相等”或“不相等”）【答案】（1）B；（2）速度；（3）静止；（4）相等【解析】（1）据题意可知，

24、实验中探究小球动能，即小球撞击木块时的动能的大小；故选B；（2）实验表明动能的大小与物体的速度和质量有关；使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下，则小球到达水平面时的速度不同，所以，这是为了研究动能大小与物体速度的关系；（3）让质量不同的小球A、C同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下，观察和比较两球相对运动情况，若任一时刻两球的速度大小相等，即以任何一个小球为参照物，另一个小球都是静止的，所以若C球相对于A球静止，就可以说明任一时刻两球的速度大小相等。（5）让小车从同一高度由静止下滑，根据决定重力势能大小的因素可知，最初小车的重力势能相同，下滑到水平面时的动能也相同，在不同的材料表面上运动时，最终停下来后，动能全部转为内能，克服摩擦力做了多少功就有多少动能转化为内能，所以，在三个表面克服摩擦力做功相等。18（2019广西贵港）如图是探究“动能的大小跟哪些因素有关”的实验装置图。（1）若让同一钢球分别从斜面不同的高度由静止开始滚下，高度h越高，钢球运动到水平面时速度越 ，木块B被撞得越 。（2）若让不同质量的钢球分别从斜面相同的高度h由静止开始滚下，比较木块B被