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1、备战九年级物理提升训练专题三十二功和机械能备战2020九年级物理提升训练专题三十二：功和机械能考点一：功及其计算1.如图所示的情景中,关于力对物体做功的叙述,正确的是()2.如图是小明自制的弹弓,小明站在楼上用20 N的力将弹弓的橡皮筋拉伸15 cm,将质量为20 g的小石块沿水平方向射出20 m,弹弓距离地面的高度为7 m,关于此过程说法正确的是(g取10 N/kg)()A.橡皮筋弹射石块时,对石块做的功为3 JB.橡皮筋弹射石块时,对石块做的功为400 JC.小明拉伸橡皮筋时,对橡皮筋做的功为140 JD.石块下落过程中,重力做功为1.4 J3.步行是一种简易的健身运动,小华根据自己的腿长

2、和步距画出了如图所示的步行示意图,对步行时重心的变化进行了分析,当两脚一前一后着地时重心降低,而单脚着地迈步时重心升高,因此每走一步都要克服重力做功。如果小华的质量为50 kg,根据图中小华测量的有关数据,可计算出他每走一步克服重力所做的功为(g取10 N/kg)()A.30 J B.300 J C.25 J D.250 J考点二：功率及其计算1.小华同学骑着自行车在平直公路上以正常速度匀速行驶时的功率约为100 W,则他骑车时所受的阻力约为()A.2 000 N B.200 N C.20 N D.2 N2.如图所示,用50 N的水平拉力F拉着物体在2 s内沿水平方向前进了4 m,下列说法正确

3、的是()A.拉力做功为零 B.拉力的功率为零C.拉力做功为100 J D.拉力的功率为100 W3.如图所示,蚂蚁用10-3 N的力拉着树叶,10 s内沿拉力方向前进了10 cm,则蚂蚁对树叶做功为 J,此时的功率为 W。4.如图所示,甲用90 N的拉力,乙用50 N的推力,在30 s内共同使一辆小车从一个倾角为30长为60 m的斜坡底端匀速运动到顶端。甲、乙二人对小车做功J,甲对小车做功的功率为W。5.风车是利用风力做功的装置。小明制作了一架小风车,他想粗略测定风车在一定风速下做功的功率,实验装置如图所示。(1)观察实验装置,小明是通过测量细线对做功的功率来测定风车做功功率的。(2)实验时,

4、逐渐增加挂在细线下的回形针数量,直到细线恰好缓慢匀速提升回形针为止。需要测量的物理量有:回形针匀速上升的高度h、,则风车做功的功率P=。(3)小明测量的风车做功的功率风车的实际功率(大于/等于/小于)。6.在某建筑土地上,起重机在2 min内把体积为30 m3的花岗岩碑石提升2.5 m高。已知该花岗岩的密度为2.8103 kg/m3。取g=10 N/kg。通过计算回答:(1)这块花岗岩碑石的质量多大?(2)起重机对碑石所做的功是多少?(3)起重机对碑石做功的功率是多少?7.一辆电动小车沿水平轨道做匀速直线运动,已知小车内的电机对小车产生的水平驱动力为5 N。(1)当小车通过10 m路程时,求电

5、机对小车所做的功W。(2)若保持电机对小车做功的功率不变,让小车沿另一水平轨道做匀速直线运动,发现小车的速度小于在前轨道上的速度,则电机对小车产生的水平驱动力如何变化?并简述理由。考点三：机械能的转化与守恒1.冬奥会上滑雪运动员从山坡上匀速滑下,则运动员的()A.动能不变,重力势能减小B.动能增加,重力势能减小C.机械能守恒D.机械能增加2.掷实心球是某市的中考体育加试项目之一。掷出去的实心球从a处出手后,在空中运动的轨迹如图所示,球最终停在水平地面e点处(不计空气阻力)。则实心球()A.在a处重力势能最小B.在b处动能为零C.在a、b、c三处机械能相等D.在d处动能为零3.下列关于功和能的说

6、法正确的是()A.被拉开的弹弓具有弹性势能B.用力推车而车未动,因为用了力所以推力做了功C.人造地球卫星从近地点向远地点运动时势能减小,动能增大D.速度小的物体动能一定小4.把篮球抛向空中,忽略空气阻力,哪一图线能正确反映球离手后至落回地面前机械能(E)与篮球离地高度(h)的关系()5.一个小球从A点由静止开始下落,速度越来越大,相继经过B、C两点,如图所示。若A、B两点间的距离等于B、C两点间的距离,则下列说法中错误的是()A.小球在下落过程中动能不变B.小球在C点的重力势能小于在B点的重力势能C.小球所受的重力在AB段做的功等于在BC段做的功D.小球所受的重力在AB段做功的功率小于在BC段

7、做功的功率6.如图甲中玩具猩猩手中的香蕉以相同大小的速度转动。如图乙所示,香蕉(看成点)从最高位置1转到最低位置2的过程中,其动能、重力势能、机械能。(选填“增大”、“不变”、“减小”)7.如图是一运动员做蹦床运动的一幅图片。针对蹦床运动,从动能与势能相互转化的角度提出一个问题并回答。(不计空气阻力)问题: ?回答: 。8.为预防高速行驶的汽车因刹车失灵而发生重大交通事故,在很多高速公路的一些特殊路段专门设计了“避险车道”。该车道是一段沿行驶方向的向上斜坡,坡道上铺有厚厚的碎石,如图甲所示。当一辆高速行驶的汽车刹车失灵后,只要进入避险车道,冲上斜坡,便能很快停下,从而避免事故的发生,如图乙所示

8、。请结合避险车道的特点分析说明:(1)避险车道应修建在怎样的特殊路段才更有价值?(2)遇险汽车在避险过程中机械能的转化情况。9.小红猜想动能的大小可能与物体质量和运动速度有关,于是设计了如图甲、乙所示的实验,探究动能的大小与哪些因素有关。(1)让质量相同的两个小球沿同一光滑斜面分别从A处和B处开始向下运动,然后与放在水平面上的纸盒相碰,纸盒在水平面上移动一段距离后静止,如图甲所示。(2)让不同质量的两个小球沿同一光滑斜面分别从B处开始向下运动,然后与放在水平面上的纸盒相碰,纸盒在水平面上移动一段距离后静止,如图乙所示。上述甲、乙两组实验中:乙图中让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是使两球

9、到达水平面时,具有相同的。选用图甲探究的是动能与的关系,理由是:两球相等;得出的结论是:。选用图乙探究的是动能与的关系,得出的结论是:。物理研究方法有许多,如等效替代法、类比法、对比法、控制变量法;本实验中运用了两种研究方法,用纸盒移动的距离长短来表示小球动能的大小运用了法。备战2020九年级物理提升训练专题三十二：功和机械能参考答案考点一：功及其计算1.如图所示的情景中,关于力对物体做功的叙述,正确的是()【答案】A【解析】四种情景中,只有大力士拉汽车时,人对车施加了力,且汽车在力的方向上通过了距离,人拉车的力做了功,故A选项符合题意;起重机吊着重物水平移动、举重运动员举着杠铃不动、足球在水

10、平地面上滚动,货物、杠铃、足球均没有在拉力、举力和重力的方向上通过距离,即没有做功,故B、C、D选项说法均是错误的。2.如图是小明自制的弹弓,小明站在楼上用20 N的力将弹弓的橡皮筋拉伸15 cm,将质量为20 g的小石块沿水平方向射出20 m,弹弓距离地面的高度为7 m,关于此过程说法正确的是(g取10 N/kg)()A.橡皮筋弹射石块时,对石块做的功为3 JB.橡皮筋弹射石块时,对石块做的功为400 JC.小明拉伸橡皮筋时,对橡皮筋做的功为140 JD.石块下落过程中,重力做功为1.4 J【答案】D【解析】石块下落过程中,重力做功W=Gh=mgh=0.02 kg10 N/kg7 m=1.4

11、 J。3.步行是一种简易的健身运动,小华根据自己的腿长和步距画出了如图所示的步行示意图,对步行时重心的变化进行了分析,当两脚一前一后着地时重心降低,而单脚着地迈步时重心升高,因此每走一步都要克服重力做功。如果小华的质量为50 kg,根据图中小华测量的有关数据,可计算出他每走一步克服重力所做的功为(g取10 N/kg)()A.30 J B.300 J C.25 J D.250 J【答案】C【解析】重心升高h=65 cm-=5 cm=0.05 m;每走一步克服重力做的功为W=Gh=mgh=50 kg10 N/kg0.05 m=25 J。考点二：功率及其计算1.小华同学骑着自行车在平直公路上以正常速

12、度匀速行驶时的功率约为100 W,则他骑车时所受的阻力约为()A.2 000 N B.200 N C.20 N D.2 N【答案】C【解析】骑自行车正常行驶时的速度大约为5 m/s,因为匀速行驶,受平衡力,动力与阻力相等,可由公式P=Fv得出,f=F=20 N。2.如图所示,用50 N的水平拉力F拉着物体在2 s内沿水平方向前进了4 m,下列说法正确的是()A.拉力做功为零 B.拉力的功率为零C.拉力做功为100 J D.拉力的功率为100 W【答案】D【解析】拉力做的功为:W=Fs=50 N4 m=200 J;拉力的功率为:P=100 W。3.如图所示,蚂蚁用10-3 N的力拉着树叶,10

13、s内沿拉力方向前进了10 cm,则蚂蚁对树叶做功为 J,此时的功率为 W。【答案】110-4110-5【解析】蚂蚁对树叶做功为:W=Fs=10-3 N0.1 m=110-4 J;蚂蚁做功功率为:P=110-5 W。4.如图所示,甲用90 N的拉力,乙用50 N的推力,在30 s内共同使一辆小车从一个倾角为30长为60 m的斜坡底端匀速运动到顶端。甲、乙二人对小车做功J,甲对小车做功的功率为W。【答案】8 400180【解析】甲对小车做的功W甲=F甲s=90 N60 m=5 400 J,乙对小车做的功W乙=F乙s=50 N60 m=3 000 J,则甲、乙二人对小车做功W=W甲+W乙=5 400

14、 J+3 000 J=8 400 J。甲对小车做功的功率P甲=180 W。5.风车是利用风力做功的装置。小明制作了一架小风车,他想粗略测定风车在一定风速下做功的功率,实验装置如图所示。(1)观察实验装置,小明是通过测量细线对做功的功率来测定风车做功功率的。(2)实验时,逐渐增加挂在细线下的回形针数量,直到细线恰好缓慢匀速提升回形针为止。需要测量的物理量有:回形针匀速上升的高度h、,则风车做功的功率P=。(3)小明测量的风车做功的功率风车的实际功率(大于/等于/小于)。【答案】(1)回形针(2)所挂回形针的重力G上升的时间t(3)小于【解析】(1)在本实验中,小明是通过测量细线对回形针做功的功率

15、来测定风车做功功率的。(2)细线对回形针做的功W=Gh,功率P=,所以需要测量的物理量有:回形针匀速上升的高度h、所挂回形针的重力G、上升的时间t。(3)在实验中,由于摩擦力的存在,会有一部分能量的损失,因此测量的功率要小于风车的实际功率。6.在某建筑土地上,起重机在2 min内把体积为30 m3的花岗岩碑石提升2.5 m高。已知该花岗岩的密度为2.8103 kg/m3。取g=10 N/kg。通过计算回答:(1)这块花岗岩碑石的质量多大?(2)起重机对碑石所做的功是多少?(3)起重机对碑石做功的功率是多少?【答案】(1)8.4104 kg(2)2.1106 J(3)1.75104 W【解析】(

16、1)由=得碑石的质量:m=V=2.8103 kg/m330 m3=8.4104 kg;(2)碑石的重力G=mg=8.4104 kg10 N/kg=8.4105 N,起重机对碑石做的功W=Fs=Gh=8.4105 N2.5 m=2.1106 J;(3)起重机对碑石做功的功率:P=1.75104 W。7.一辆电动小车沿水平轨道做匀速直线运动,已知小车内的电机对小车产生的水平驱动力为5 N。(1)当小车通过10 m路程时,求电机对小车所做的功W。(2)若保持电机对小车做功的功率不变,让小车沿另一水平轨道做匀速直线运动,发现小车的速度小于在前轨道上的速度,则电机对小车产生的水平驱动力如何变化?并简述理

17、由。【答案】(1)50 J(2)变大根据W=Pt,功率不变,相同时间内做的功不变;速度减小,相同时间内通过的路程减小;根据F=,W不变,s减小,则水平驱动力变大。【解析】(1)W=Fs=5 N10 m=50 J;(2)根据W=Pt,功率不变,相同时间内做的功不变;速度减小,相同时间内通过的路程减小;根据F=,W不变,s减小,则水平驱动力变大。(其他合理答案也可,例如根据P=Fv分析:根据公式P=Fv可知,功率不变,速度减小,则水平驱动力变大)考点三：机械能的转化与守恒1.冬奥会上滑雪运动员从山坡上匀速滑下,则运动员的()A.动能不变,重力势能减小B.动能增加,重力势能减小C.机械能守恒D.机械

18、能增加【答案】A【解析】滑雪运动员从山坡上匀速滑下,运动员的质量是保持不变的,由于运动员的速度也没变,所以动能不变;其高度降低了,所以受高度影响的重力势能减小;由于机械能为动能和重力势能之和,动能不变,重力势能减小,所以机械能的总量是减少的。2.掷实心球是某市的中考体育加试项目之一。掷出去的实心球从a处出手后,在空中运动的轨迹如图所示,球最终停在水平地面e点处(不计空气阻力)。则实心球()A.在a处重力势能最小B.在b处动能为零C.在a、b、c三处机械能相等D.在d处动能为零【答案】C【解析】物体的重力势能大小与物体的质量和高度有关。实心球的质量不变,a处位置不是最低处,所以A项错。实心球在b

19、处具有水平向右的速度,所以动能不为零,B项错。不计空气阻力,实心球在空中运动过程中只受重力作用,所以机械能守恒,C项正确。由b到d的过程是重力势能转化为动能的过程,实心球落到d点后继续运动,到e点处停止,所以实心球在d处的动能不为零,D项错。3.下列关于功和能的说法正确的是()A.被拉开的弹弓具有弹性势能B.用力推车而车未动,因为用了力所以推力做了功C.人造地球卫星从近地点向远地点运动时势能减小,动能增大D.速度小的物体动能一定小【答案】A【解析】被拉开的弹弓发生了弹性形变,所以具有弹性势能,故A正确;用力推车而车未动,虽然有力,但沿力的方向没有移动距离,所以没有做功,故B错误;人造地球卫星由

20、近地点向远地点运动时,质量不变,高度增大,重力势能增大,速度变小,动能变小,所以是将动能转化为重力势能的过程,故C错误;质量和速度影响动能的大小,故只知道速度,不能确定动能的大小,所以D错误。4.把篮球抛向空中,忽略空气阻力,哪一图线能正确反映球离手后至落回地面前机械能(E)与篮球离地高度(h)的关系()【答案】A【解析】把篮球抛向空中,忽略空气阻力,只有动能和势能的相互转化,机械能不变。5.一个小球从A点由静止开始下落,速度越来越大,相继经过B、C两点,如图所示。若A、B两点间的距离等于B、C两点间的距离,则下列说法中错误的是()A.小球在下落过程中动能不变B.小球在C点的重力势能小于在B点

21、的重力势能C.小球所受的重力在AB段做的功等于在BC段做的功D.小球所受的重力在AB段做功的功率小于在BC段做功的功率【答案】A【解析】小球从A点由静止开始下落,速度越来越大,动能变大,A项错误;C点的高度小于B点的高度,小球在C点的重力势能小于在B点的重力势能,B项正确;AB段和BC段的长度相等,重力不变,小球所受的重力在AB段做的功等于在BC段做的功,C项正确;因为小球运动的速度越来越大,所以,在BC段运动的时间比在AB段短,小球所受的重力在BC段做功的功率大,D项正确。故选A。6.如图甲中玩具猩猩手中的香蕉以相同大小的速度转动。如图乙所示,香蕉(看成点)从最高位置1转到最低位置2的过程中

22、,其动能、重力势能、机械能。(选填“增大”、“不变”、“减小”)【答案】不变减小减小【解析】香蕉转动速度的大小不变,质量不变,故动能不变,从1到2的过程中高度减小,故重力势能减小,机械能是动能和势能之和,故机械能减小。7.如图是一运动员做蹦床运动的一幅图片。针对蹦床运动,从动能与势能相互转化的角度提出一个问题并回答。(不计空气阻力)问题:?回答:。【答案】运动员在空中上升过程中,动能和势能是如何转化的动能逐渐转化为重力势能【解析】结合运动员蹦床的过程,可以从运动员下落、接触蹦床、反弹、上升等不同阶段对运动员的动能与势能转化情况进行分析,答案不唯一,合理即可。8.为预防高速行驶的汽车因刹车失灵而

23、发生重大交通事故,在很多高速公路的一些特殊路段专门设计了“避险车道”。该车道是一段沿行驶方向的向上斜坡,坡道上铺有厚厚的碎石,如图甲所示。当一辆高速行驶的汽车刹车失灵后,只要进入避险车道,冲上斜坡,便能很快停下,从而避免事故的发生,如图乙所示。请结合避险车道的特点分析说明:(1)避险车道应修建在怎样的特殊路段才更有价值?(2)遇险汽车在避险过程中机械能的转化情况。【答案】(1)在比较长、陡的下坡路段,易出现载重货车因制动失效而发生严重安全事故的现象,故避险车道应修建在比较长、陡的下坡路段。(2)动能转化为重力势能。【解析】汽车进入避险车道,车速快速减慢,汽车的质量不变,速度减小,动能减小;高度

24、增大,重力势能增大,动能转化为重力势能。9.小红猜想动能的大小可能与物体质量和运动速度有关,于是设计了如图甲、乙所示的实验,探究动能的大小与哪些因素有关。(1)让质量相同的两个小球沿同一光滑斜面分别从A处和B处开始向下运动,然后与放在水平面上的纸盒相碰,纸盒在水平面上移动一段距离后静止,如图甲所示。(2)让不同质量的两个小球沿同一光滑斜面分别从B处开始向下运动,然后与放在水平面上的纸盒相碰,纸盒在水平面上移动一段距离后静止,如图乙所示。上述甲、乙两组实验中:乙图中让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是使两球到达水平面时,具有相同的。选用图甲探究的是动能与的关系,理由是:两球相等;得出的结论

25、是:。选用图乙探究的是动能与的关系,得出的结论是:。物理研究方法有许多,如等效替代法、类比法、对比法、控制变量法;本实验中运用了两种研究方法,用纸盒移动的距离长短来表示小球动能的大小运用了法。【答案】速度速度质量当物体的质量相同时,速度越大动能越大质量当物体的运动速度相同时,质量越大动能越大转换【解析】乙图中让不同质量的两个小球从同一高度滚下,这样它们到达水平面时的运动速度相等;图甲中让质量相同的小球沿斜面从不同高度由静止滚下,撞击水平面上的纸盒,控制了质量相同,目的是探究物体的动能与运动速度的关系,能得出的结论是:当物体的质量相同时,速度越大动能越大;图乙中让质量不同的小球,由斜面的同一高度滚下,撞击水平面上的纸盒,控制了小球的运动速度相同,目的是探究物体的动能与质量的关系,能得出的结论是:当物体的运动速度相同时,质量越大动能越大;实验中通过观察纸盒被撞击后移动的距离的长短来间接判断物体动能的大小,这种研究问题的方法是转换法。