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专题13功和机械能考点一功1．力学里所说的功包含两个必要因素：一是作用在物体上的力，另一个是物体在力的方向上移动的距离。2．在物理学中，把力与在力的方向上移动的距离的乘积叫做功，公式：W＝Fs，单位：焦耳。3．功的原理：使用机械时人们所做的功都不少于不用机械时所做的功，即使用任何机械都不省功。考点二功率4．物体在单位时间内做的功，叫做功率，它是表示物体做功快慢的物理量，公式：P＝Wt，单位：瓦特。5．P＝Wt＝F·st＝Fv，由该公式可知，在功率P一定时，力F与速度v成反比。考点三机械效率6．有用功与总功的比值叫做机械效率，公式：η＝W有用W总。有用功总是小于总功，所以机械效率总小于1，通常用百分数表示。7．机械效率的计算：(1)斜面：η＝W有用W总＝GhFl；(2)用滑轮组提升物体时：η＝W有用W总＝GhFs＝GhFnh＝GnF。影响滑轮组机械效率的因素(不考虑绳重和摩擦)：同一滑轮组，提升的物体重力越大，机械效率越高；提升同一物体，动滑轮越重，机械效率越低。(3)用滑轮组水平拉动物体时：η＝W有用W总＝fs物Fs＝fs物Fns物＝fnF。考点四机械能8．物体能够对外做功，表示这个物体具有能量。一个物体能够做功，并不一定正在做功。挂在树上的苹果，没有做功，但只要掉下来就能做功，所以它具有能。9．物体由于运动而具有的能叫动能。物体的动能与质量和速度有关。质量相同，速度越大，动能越大；速度相同，质量越大，动能越大。10．物体由于被举高而具有的能叫重力势能。重力势能的大小与质量和高度有关，质量相同，高度越大，重力势能越大；高度相同，质量越大，重力势能越大。11．物体由于发生了弹性形变而具有的能叫弹性势能，物体发生弹性形变程度越大，弹性势能越大。重力势能和弹性势能统称为势能。考点五机械能及其转化12．动能和势能统称为机械能，动能和势能可以相互转化，在只有动能和势能相互转化时，机械能的总量不变。13．能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变，这就是能量守恒定律。(2010·义乌)掷实心球是我市初中生体育测试项目之一。某同学将质量为2千克的实心球从地上拿起，用双手举高2米后用力抛出，球恰好落在9分线上。在举高过程中该同学克服实心球的重力做功________焦(g取10牛/千克)。解析：功包含的两个因素为作用在物体上的力和物体在力的方向上移动的距离。实心球在力的作用下被举高，根据W＝Gh＝2kg×10N/kg×2m＝40J答案：40一足球运动员用100N的力踢一个重为5N的足球，球离脚后在水平草地上向前滚动了30m，在球滚动的过程中，运动员对足球做的功为(D)A．3000JB．500JC．150JD．0J(2010·宁波)学习了功率的知识后，小科和几位同学准备做“比一比谁的功率大”的活动。以下是他们设计的三套方案，其中可行的是()①控制爬楼的时间相同，测量出各自的体重、爬上楼的高度，算出功率进行比较。②控制爬楼的高度相同，测量出各自的体重、爬楼用的时间，算出功率进行比较。③测量出各自的体重、爬楼用的时间和爬楼的高度，算出功率进行比较。A．只有①B．只有①②C．只有②③D．①②③解析：测定同学之间功率的大小与爬楼的高度、每位同学的体重、爬楼所需的时间有关，运用控制变量法，进行比较，或将所有量求出，再算出其平均功率进行比较。答案：D一吊车在2s内将1500N的货物提高2m后，在空中停留了3s，又在5s内沿水平方向将货物移送了10m，则10s内吊车的功率为(A)A．300WB．2000WC．3000WD．1500W(2010·宁波)如图所示的是运动员在铅球比赛中的场景。铅球离手后，在空中飞行过程中动能EK随时间t变化的曲线最接近的是()解析：本题与高中知识相衔接，和学生生活实际结合，考查学生对动能的理解和读图分析的能力。运动员投出铅球后，可以把铅球的运动看成两部分：(1)铅球斜向上飞行到最高点的过程中，一部分动能转化为铅球的重力势能和克服空气摩擦阻力而产生的内能，铅球的动能减小，但不会减少到零，因为铅球仍有向右的运动速度；(2)铅球由最高点落到地面上的过程中，铅球的重力势能转化为铅球的动能，所以动能增加。读图分析可知：A符合题意。如果学生认为铅球到最高点的速度为零(实际上竖直方向速度为零，水平方向不为零)，易错选C。答案：A如右图所示，小孩从不太陡的滑梯上滑下的过程中，臀部有灼热的感觉。下列说法正确的是(B)A．动能一定越来越大B．重力势能一定越来越小C．机械能总量保持不变D．以上说法都不对专题训练23功和机械能（时间：50分钟分值：100分）一、选择题(每小题4分，共48分)1．(2010·温州)2010年5月，全国蹦床锦标赛在温州举行。比赛中，当运动员从蹦床上起跳后，在空中上升的过程中()A．动能变大，重力势能变小B．动能变小，重力势能变小C．动能变大，重力势能变大D．动能变小，重力势能变大解析：本题考查动能和势能的转化。运动员在空中上升的过程中运动员上升的速度变小，动能变小，在空中的高度升高，所以重力势能变大。本题主要是找到关键词“起跳后在空中上升的过程中”就迎刃而解了。如果学生审题不清，往往会选错。答案：D2．(2010·龙岩)林雨同学把掉在地上的物理课本拾回课桌，他对课本所做的功最接近()A．0.02JB．0.2JC．2JD．20J解析：物理课本的重3N，课桌高度约为0.8m，由公式W＝Gh知把物理课本捡回课桌约做功2.4J，因此选C。答案：C3．(2010·梅州)如图所示，已知物体A和B质量相等，A在粗糙的水平地面，B在光滑斜面上。现它们分别在同样大小力的作用下沿F的方向移动了s，则F对物体做的功()A．对A做的功多B．对A和B做功一样多C．对B做的功多D．条件不足，无法确定解析：根据功的定义，W＝Fs，做功多少只与拉力大小和在拉力方向上通过的距离有关，与物体在光滑表面，还是粗糙表面无关。答案：B4.(2010·潍坊)如图所示，小球沿轨道由静止从A处运动到D处的过程中，忽略空气阻力和摩擦力，仅有动能和势能相互转化，则()A．小球在A处的动能等于在D处的动能B．小球在A处的动能大于在D处的动能C．小球在B处的机械能小于在C处的机械能D．小球在B处的机械能等于在C处的机械能解析：小球沿轨道由静止从A运动到D处的过程中，忽略空气阻力和摩擦，则机械能守恒，轨道任意位置机械能大小相等，故D正确。答案：D5．(2010·桂林)如图所示，是探究“动能的大小与什么因素有关”实验的示意图。小球从a处滚下，在c处与小木块碰撞，并与小木块共同运动到d处停下。下面的一些判断正确的是()A．从a到b，小球的势能不变，动能增大B．从b到c，小球的势能增大，动能增大C．到达c处，小球的势能最小，动能最大D．到达d处，小球的动能为零，小木块的动能最大解析：小球从a到b，高度减小、速度增大，重力势能减小，动能增大，势能转化为动能，A错误；从b到c，小球继续下降，势能减小，动能增大，B错误；到达c处，小球高度最低，势能最小，动能最大，C正确；到达d处时，小球与木块共同停下，所以二者的动能都变成零，D也错误。答案：C6．(2010·河北)小明用两个相同的滑轮组成不同的滑轮组(如图所示)，分别将同一物体匀速提高到相同高度，滑轮组的机械效率分别为η1、η2。下列关系正确的是(忽略绳重及摩擦)()A．F1＞F2，η1＝η2B．F1＞F2，η1＞η2C．F1＜F2，η1＝η2D．F1＜F2，η1＞η2解析：由题目知，滑轮相同、重物相同，忽略绳重和摩擦的情况下，分别利用这两个滑轮组把同一物体匀速提高到相同高度时，所做的有用功、额外功都相同，故二者机械效率相等，即η1＝η2。但左侧滑轮有两段绳子承担物重，右侧滑轮组却有三段绳子承担物重，它更省力，故F1＞F2。答案：A7．(2009中考变式题)如图所示，将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点A，已知ABAC，施加的力分别为F1、F2，拉力做的功为W1、W2，拉力做功的功率分别为P1、P2，则下列判断中正确的是()A．F1F2，W1＝W2，P1P2B．F1F2，W1W2，P1P2C．F1F2，W1W2，P1P2D．F1F2，W1＝W2，P1P2解析：因为斜面光滑，所以F1·AB＝F2·AC＝Gh，由ABAC，可知F1F2；两个力做的功均等于克服物体重力做的功：W1＝W2＝Gh；两种情况下物体速度相同，即v1＝v2，则由P＝Wt＝F·st＝F·v可知P1P2。答案：A8．(2009中考变式题)如图所示，青蛙从跳起到落地的过程中，它的重力势能()A．一直增大B．一直减小C．先增大后减小D．先减小后增大解析：影响重力势能的因素有物体的重力大小与被举高的高度。由于青蛙的重力不变，其离开地面的高度是先增加后减小，因此其重力势能的变化也是先增大后减小。答案：C9．(2011中考预测题)(多选)用如图所示的滑轮组将重10N的物体匀速提升0.1m，所用时间为2s，作用在绳子末端的拉力F为6N(不计绳重和绳与滑轮间的摩擦)，下列计算结果正确的是()A．所做的有用功为1JB．动滑轮自重0.2NC．拉力F做功的功率为0.3WD．该滑轮组的机械效率为83.3%解析：本题是对功、功率和机械效率的综合考查。W有用＝Gh＝10N×0.1m＝1J；W总＝Fs＝6N×0.2m＝1.2J；P＝W总t＝1.2J2s＝0.6W；η＝W有用W总＝1J1.2J×100%＝83.3%；G轮＝2F－G物＝12N－10N＝2N。故本题答案为AD。答案：AD10．(2011中考预测题)如图所示，小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼，用甲滑轮所做的总功为W1，机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为W2，机械效率为η2。若不计绳重与摩擦，则()A．W1＝W2，η1＝η2B．W1＝W2，η1η2C．W1W2，η1η2D．W1W2，η1η2解析：使用定滑轮甲时不需要克服滑轮重力做功，而使用动滑轮乙时，还需要克服动滑轮重力做额外功，因此提升同一袋沙子，使用乙做的功更多，W1W2，两种情况中有用功相同，而总功W1W2，则由W有用W总可知η1η2。答案：C11．(2009中考变式题)小星乘超市的自动扶梯匀速上升的过程中(如图)，他的()A．动能转化为势能，机械能不变B．动能不变，势能不变，机械能不变C．动能不变，势能增大，机械能增大D．动能转化为势能，机械能增大解析：乘自动扶梯匀速上升的过程中，人的速度不变，高度增大，因此动能不变，重力势能增大，机械能增大。这一过程中扶梯对人做功，人的机械能不守恒。答案：C12．(2011中考预测题)将一支有弹力后盖的圆珠笔按在桌面上，松开手，发现圆珠笔将竖直向上跳起。下列是圆珠笔从松手到上升至最高点的过程中有关能量转化的分析，正确的是()A．动能→重力势能→弹性势能B．内能→动能→重力势能C．弹性势能→动能→重力势能D．动能→重力势能→内能解析：圆珠笔弹起时弹簧的弹性势能减小，动能增大，弹性势能转化为动能；上升过程中动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能，因此C项正确。答案：C二、填空题(每空3分，共27分)13．(2010·台州)如图，两只相同的塑料瓶，分别装有相等质量的水和沙子，从斜面的相同高度同时由静止滚下，结果装水的瓶子会先到达终点。原因是装水的瓶子在下滚过程中，通过克服摩擦做功把势能转化成的______能较少，从而获得较大的动能。解析：塑料瓶滚落过程中重力势能减小，转化成动能和克服摩擦产生的内能。答案：内或热14．(2010·湖州)杭州乐园中有一种游戏叫“终极跳”(如图)。乘客系好安全带后先由电动机牵引上升到高处，然后快速下落到地面附近。(1)乘客在上升过程中，人的势能将________(选填“增大”“减小”或“不变”)。(2)乘客下落过程中感觉地面扑面而来，这是以________为参照物的。答案：(1)增大(2)座位15.(2010·杭州)如图，长为3米的