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第11讲功和机械能1.(2018·福建)2018年5月5日,中国国产航母完成首次舰载直升机起降。直升机减速下降靠近航母甲板的过程中 (B)A.惯性变大B.动能变小C.重力势能不变D.机械能不变找问题·知易2.(2018·潍坊)(多选)如图所示,滚摆由最高点释放,旋转着下降到最低点后又上升,每次上升的最大高度逐渐降低。下列说法正确的是 (AD)A.下降时重力势能转化为动能和内能B.下降时减少的重力势能等于增加的动能C.上升时减少的动能等于增加的重力势能D.上升的最大高度逐渐降低说明机械能不守恒3.(2018·盐城)将掉在地面上的一本物理书捡起来放在课桌上,人对物理书做的功最接近于 (C)A.0.02JB.0.2JC.2JD.20J4.(2018·杭州)跳绳是大家喜爱的体育运动之一,小金的质量为50千克,每次跳起高度约为6厘米(人整体上升,如图所示),一分钟跳100次,下列说法正确的是 (D)A.向上起跳过程中小金的动能持续增大B.在整个跳绳过程中小金的机械能守恒C.小金跳一次克服重力做功约3焦D.小金在这一分钟内跳绳的功率约为50瓦体系构建 夯基础·学易考点一功和功率「5年5考」做功的必要因素力学里所说的功包括两个必要因素:一是①作用在物体上的力;二是物体在②力的方向上通过的距离不做功的三种情况:③有力无距离、有距离无力、力和距离垂直功的计算(1)计算公式:物理学中,功等于④力与力的方向上移动的距离的乘积。即:⑤W=Fs(2)符号的意义及单位:F表示力,单位是牛顿(N);s表示距离,单位是米(m);W表示功,单位是⑥焦耳(J)(3)计算时应注意的事项:①分清是哪个力对物体做功,即明确公式中的F②公式中的“s”是在⑦力F的方向上通过的距离,必须与“F”对应③F、s的单位分别是⑧N、m,得出的功的单位才是J功率定义:⑨单位时间内做的功公式:⑩P= =FvWt1.(2018·长沙)下列关于功的说法正确的是 (D)A.小明用力推发生故障的汽车而未推动时,推力对汽车做了功B.吊车吊着重物沿水平方向匀速运动一段距离时,吊车的拉力对重物做了功C.足球在水平地面上滚动一段距离时,重力对足球做了功D.举重运动员从地面将杠铃举起的过程中,举重运动员对杠铃做了功2.(2018·连云港)如图所示,物块从光滑斜面上A点由静止滑下,B为斜面AC的中点,设物块在AB段重力做功为W1,重力的功率为P1;在BC段重力做功为W2,重力的功率为P2,则下列关系正确的是 (C)A.W1W2P1P2B.W1=W2P1=P2C.W1=W2P1P2D.W1W2P1P2学法提点1.判断是否做功一定要注意有距离无力的情况,如:踢出去的足球,在草地上运动过程中,脚没做功。2.计算做功多少时,要注意力和距离的对应。考点二机械能及其转化「5年5考」动能和势能动能的决定因素:①物体质量和物体速度重力势能的决定因素:②物体质量和物体被举的高度弹性势能的决定因素:③弹性形变程度机械能及其转化④动能、⑤重力势能、⑥弹性势能统称为机械能机械能守恒的条件:⑦只有动势能之间的转化3.(2018·玉林)2018年世界杯正在俄罗斯举行,如图所示是正在加速下降的足球,在此过程中,对其机械能的变化情况,下列分析正确的是 (A)A.动能增大,重力势能减小B.动能减小,重力势能增大C.动能增大,重力势能增大D.动能减小,重力势能减小4.(2018·常熟)现代农业利用喷药无人机喷洒农药,安全又高效,如图所示,喷药无人机在农田上方沿水平方向匀速飞行,同时均匀喷洒农药。此过程中,喷药无人机的 (A)A.动能减小、重力势能减小B.动能减小、重力势能不变C.动能不变、重力势能减小D.动能不变、重力势能不变学法提点1.在路上匀速直线行驶的洒水车、在高空匀速直线运动的喷药无人机,重力势能、动能都在减小,因为质量在减小。2.在分析动能和势能转化的实例时,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。解教材·图易类型一功和功率研真题·优易例1(2018·山西,42节选,1分)每天都会有许多全国各地的人民群众,来到天安门广场观看升国旗仪式。天安门广场上的国旗,每天都会准时同太阳一起升起,25000次零失误。这是护卫国旗的战士们,一天一个两万步,两年一个新长征的训练缔造的奇迹。天安门广场上的国旗总重为175N,升旗时(如图),国旗上升高度为30m,所用时间为2分07秒。求解: 将国旗沿竖直方向匀速升高30m,拉力对国旗做的功是多少?命题亮点本题以升国旗为背景,培养了学生的家国情怀,使学生具有民族自豪感、建立了民族自信。解题思路本题难度不大,需要理解克服重力做功的含义。开放解答答案5250J1.在台球比赛中,选手推动球杆撞击白球,白球发生运动后碰撞其他球,以下说法正确的是 (B)A.在水平桌面滚动的球受到了重力,重力对它做了功B.手推动球杆前进时,手对球杆做了功C.桌面对球的支持力做了功D.白球撞击黑球后没有静止,是因为人的手还在对白球做功2.重15000牛的小汽车受到发动机800牛的牵引力作用,在水平地面上做匀速直线运动,其路程随时间变化如图所示。求: (1)10秒内重力对小汽车做的功;(2)10秒内发动机对小汽车做的功和发动机的功率。答案(1)0(2)9.6×104J9.6×103W类型二机械能及其转化例2(2018·广州)如图所示,甲、乙两个质量不同的小球从相同高度静止释放,甲球下落过程中经过P、Q两点。忽略空气阻力,下列说法正确的是 (B)A.着地瞬间,两球的动能相等B.甲球在P点和Q点的机械能相等C.释放瞬间,两球的重力势能相等D.从释放到着地,两球所受重力做的功相等命题亮点本题考查了核心素养中对学生在不同情景中解释和解决实际问题的能力,对于机械能及其转化,主要以真实情景为背景进行考查,要求同学关注生活中事物,注意能量之间的转化现象。解题思路依据动能、势能、机械能的概念和机械能守恒条件逐项判断。3.如图所示,一辆在水平路面上匀速行驶的洒水车正在洒水作业,关于该洒水车,下列说法正确的是 (B)A.机械能不变,重力势能不变B.机械能变小,重力势能、动能变小C.机械能不变,动能变小D.机械能变小,动能不变4.如图所示是北斗导航系统某一卫星的轨道示意图。已知该卫星沿椭圆轨道绕地球运行的过程中机械能守恒。该卫星从远地点向近地点运行过程中,重力势能、动能、速度的变化是 (C)A.重力势能增加、动能减小、速度减小B.重力势能增加、动能减小、速度不变C.重力势能减小、动能增加、速度增加D.重力势能不变、动能不变、速度不变易错点辨析物理意义定义公式功率表示做功的快慢功与时间之比P= 机械效率机械做功的效率有用功与总功之比η= WtWW有用总例3(2017·来宾)下列关于机械效率的说法正确的是 (D)A.越省力的机械,机械效率越高B.做功越少的机械,机械效率越低C.做功越慢的机械,机械效率越低D.总功相同,有用功越大的机械,机械效率越高命题点一功的计算试真题·练易1.(2017·山西,41节选,5分)小明携带质量为10kg的行李箱从太原到运城,选择了尾气零排放的动车组D2503次列车出行。经查询,D2503次列车时刻表如下。若该动车组列车全程匀速行驶在平直的轨道上,牵引力恒为2.8×105N,供电电路输入动车组列车的电功率恒为2×107W。站次站名到达时间开车时间运行里程1太原南/8:2502运城北10:1010:12360km3西安北11:22/556km 请你根据以上信息,解决下列问题:问题二:求该动车组列车从太原南站至运城北站牵引力所做的功。问题三:求该动车组列车从太原南站至运城北站将电能转化成机械能的效率。答案问题二:1.008×1011J问题三:80%2.(2016·山西,22节选,1分)如图甲所示是小梦家新购买未拆封的电热水器,他发现包装箱上有一铭牌,如图乙所示。待电热器安装完毕注满水后,他关闭了家中的其他用电器,只让电热水器工作,观察到家里的电能表(如图丙所示)的转盘1min转了20圈,电热水器中的水从15℃升高到35℃用了40min。请你结合包装箱上的铭牌和电能表实物图提供的有关参数信息解决问题。(g取10N/kg)工人师傅把一个装有热水器的包装箱从地面匀速搬到10m高的小梦家,求工人师傅对包装箱所做的功。答案2000J3.(2015·山西,41节选,2分)空气污染已成为全世界城市居民生活中一个无法逃避的问题,治理污染,人人有责,节能减排,从我做起。如图是小明家购置的新型能源轿车。假期全家驾车从太原到西安游玩,爱钻研的小明收集了如下所示的相关数据,并且记录了轿车在高速公路上匀速行驶90km所用时间为1h。求轿车在1h内牵引力做功的功率。 轿车质量(kg)1050车轮与地面接触总面积(m2)0.15太原到西安距离(km)600行车15km耗天然气量(m3)1匀速行驶时牵引力(N)2000答案5×104W4.(2014·山西,33,2分)如图,用F=10N水平拉力,使重为100N的物体A,沿水平方向在1s内匀速直线运动了0.5m,若滑轮和绳子的质量及其摩擦均不计,则物体受到地面的摩擦力为20N,拉力F的功率为10W。 5.(2014·山西,41节选,4分)如图是我国自主研发的战略重型运输机“运20”,能跻身全球十大运力最强运输机之列,它对于推进我国经济和国防现代化建设,应对抢险救灾,人道主义援助等紧急情况,具有重要意义。求:该机有14个轮子,每个轮子与地面的接触面积约为0.3m2,一次试飞时的总质量为2.1×105kg,该机静止在水平跑道上时对地面的压强约为多少?该机从地面飞到10000米高空时,克服重力所做的功约为多少?(g取10N/kg)答案5×105Pa2.1×1010J命题点二机械能及其转化6.(2017·山西,35节选,2分)阅读与简答请你阅读下面的短文,回答问题: “宇宙级快递小哥”出发了2017年4月20日19时41分35秒,搭载“天舟一号”货运飞船的“长征七号”运载火箭,在我国海南文昌航天发射场点火发射。飞船按计划抵达预定轨道,“长征七号”运载火箭发射取得圆满成功。“天舟一号”是我国首个货运飞船,4月22日12时23分,“天舟一号”货运飞船和“天宫二号”空间实验室在太空完成首次交会对接。“长征七号”运载火箭上还安装了“箭载摄像机”,火箭上升时可拍到摄像机镜头下方箭体周围的实况……“长征七号”火箭加速上升时受到的力是非平衡力(选填“平衡力”或“非平衡力”),所搭载的“天舟一号”货运飞船在此上升过程中的机械能增大(选填“增大”“减小”或“不变”)。7.(2016·山西,31节选,1分)“科技给我力量,创新伴我成长”。在刚刚结束的学校科技创新节活动中,“创新”学习小组的同学们用一支蜡烛使小汽艇开动起来,获得创意一等奖。同学们展示了制作过程:用中空铜管在高温下弯曲成螺旋状制成发动机,用双面胶将发动机黏在塑料泡沫船体上,然后将铜管里注满水,把汽艇放入水池中,点燃放在螺旋状铜管下的蜡烛,铜管中的水杯加热后管内压力变小,池中的水就会从管外流入管内,如此一来,铜管内的水再次被加热,反复进行,汽艇就不断前行。请你阅读上述“制作过程”,回答问题:蜡烛汽艇发动机把内能转化为机械能。8.(2015·山西,32节选,1分)小明观看了中国运动员在索契冬奥会自由式滑雪比赛中获得银牌的全过程。比赛中运动员从雪山顶风驰电掣般下滑,她的重力势能转化为动能。必做实验类活动课·行易实验一探究物体的动能跟哪些因素有关【命题点】1.让不同的小球从斜面的同一高度释放的目的(控制小球到达斜面底端的速度相同)。2.转换法的应用(通过水平面上的物体被推动的距离远近来反映物体动能的大小,推动距离越远,动能越大)。3.控制变量法的应用。(1)探究物体动能的大小与质量的关系(控制不同的物体在同一位置释放,使质量不同的物体在撞击水平面物体时速度相同)。(2)探究物体动能的大小与速度的关系(控制同一物体在不同位置释放,使同一物体在撞击水平面物体时速度不同)。4.机械能及其转化