2020年中考物理知识精选专题 13.1功和机械能 知识精析
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1、专题13.1 功和机械能丨知识精析丨挖空练知识点一:功1.功的定义:一个力作用在物体上,使物体在 通过一段 ,这个力就对物体做了功。2.功的两个必要条件: 有力作用在 ; 物体在 通过了距离。3.不做功的三种情况:有力无距离;有距离无力、力和距离垂直。4.功的公式:功等于 跟物体在力的方向上通过的 的乘积。公式:。5.功的单位:国际单位制中,功的单位是: ,符号是 ,1J= 1Nm 。6.功的公式的应用:分清哪个力对物体做功,计算时F就是这个力;公式中S一定是在力的方向上通过的距离,强调对应;功的单位“焦”(牛米 = 焦),不是力和力臂的乘积(牛米,力臂单位不能写成“焦”)。【真题跟踪一】(2
2、019海南)用大小相同的力F,作用在质量不同的物体上,使它们分别在同一水平面上沿力的方向移动相同的距离s(如图所示),F所做的功分别为W1和W2,则( )。A B C D【答案】B。【解析】根据功的计算公式,得,。可见,故应选B。【真题跟踪二】(2017黄冈)滑板车是深受小朋友们喜爱的玩具,使用时一只脚站在滑板上,另一只脚蹬地,滑板车就能载着人前进。蹬地时人对车 (选填“做功”或“不做功”);蹬地的脚离地后,人和车由于 一起继续向前滑行,滑行时以人为参照物,滑板车是 (选填“运动”或“静止”)的。【答案】做功、惯性、静止。【解析】滑板车使用时一只脚站在滑板上,另一只脚蹬地,滑板车就能载着人前进
3、,有力有距离,所以蹬地时人对车做功;蹬地的脚离地后,人和车由于具有惯性,仍要保持原来的运动状态,所以会一起继续向前滑行;滑行时以人为参照物,滑板车与人之间的位置没有变化,所以是滑板车是静止的。故答案为:做功、惯性、静止。【真题跟踪三】(2019武威)“节能减排,低碳生活”旨在倡导节约能源和减少二氧化碳排放。李明同学坚持骑自行车上下学,他的质量为50kg,所骑自行车质量为15kg。(g=10N/kg)求:(1)若他在平直公路上5min内匀速行驶了1500m,则这段时间他骑行的速度是多大?(2)若他骑行时的牵引力恒为60N,则他骑行这5min内克服阻力做了多少功?(3)若他骑行时自行车两轮与地面总
4、的接触面积为25cm2,则他骑行时自行车对地面的压强为多少?【解析】(1)他骑行的速度是:v=5m/s。(2)他在平直公路上5min内匀速行驶,受力平衡,则阻力f=F=60N,所以他骑行这5min内克服阻力做的功:W=fs=60N1500m=9104J。(3)骑行过程中地面受到的压力为:F压=G总=(m人+m车)g=(50kg+15kg)10N/kg=650N,则他骑行时自行车对地面的压强为:p=2.6105Pa。答:(1)这段时间他骑行的速度是5m/s;(2)若他骑行时的牵引力恒为60N,则他骑行这5min内克服阻力做了9104J功;(3)若他骑行时自行车两轮与地面总的接触面积为25cm2,
5、则他骑行时自行车对地面的压强为2.6105Pa。知识点二:功率1.定义:单位时间里完成的 ;或说成:单位时间内力作做的功。2.功率的物理意义:功率是表示力做功 的物理量;即单位时间内完成的功。3.公式:。4.单位:在国际单位制中,功率单位是 ,符号是 。常用单位还有千瓦(kW)、马力。 换算关系:。5.功率公式的解释:(1)物体在拉力F的作用下,以速度v沿拉力的方向做匀速直线运动,则拉力做功的功率等于力与物体速度的乘积,即。(2)利用该公式时要注意:拉力F必须是恒力,且物体运动的速度应不变;v的单位必须用m/s,这样算出的功率单位才是W;速度v跟拉力F必须对应,即v必须是受到拉力的物体在拉力的
6、方向上移动的速度。【真题跟踪一】(2019邵阳)参加今年邵阳市初中毕业学业考试的王小鹏同学听到考试预备铃响了,考室还在四楼呀!一口气从一楼跑到四楼考室,所用时间为30秒。他上楼过程克服自身重力做功的功率最接近( )。A1.5W B15W C150W D1500W【答案】C。【解析】王小鹏同学的体重约为500N,一层楼高约为3m,从一楼跑到四楼上升了三层楼的高度约9m,所用时间为30s;则克服自己重力做功的功率约为:P=150W。故选C。【真题跟踪二】(2019邵阳)参加今年邵阳市初中毕业学业考试的王小鹏同学听到考试预备铃响了,考室还在四楼呀!一口气从一楼跑到四楼考室,所用时间为30秒。他上楼过
7、程克服自身重力做功的功率最接近( )。A1.5W B15W C150W D1500W【答案】C。【解析】王小鹏同学的体重约为500N,一层楼高约为3m,从一楼跑到四楼上升了三层楼的高度约9m,所用时间为30s;则克服自己重力做功的功率约为:P150W。故选C。【真题跟踪三】(2019绵阳)如图所示,斜面长20m、高10m,固定在水平地面上。一位同学用平行于斜面向上40N的拉力,在20s内把重60N的物体沿斜面向上匀速拉动了10m。在此过程中( )。A斜面的机械效率是66.7%; B斜面的机械效率是75%;C该同学对物体做功的功率是10W;D该同学对物体做功的功率是30W【答案】B。【解析】由题
8、知,斜面长20m、高10m,则物体沿斜面向上匀速运动s=10m时,物体升高h=5m;(1)拉力F做的总功:W总=Fs=40N10m=400J;拉力做的有用功:W有用=Gh=60N5m=300J;斜面的机械效率:;(2)该同学对物体做功的功率:。故选B。知识点三:动能1.什么是动能:物体由于 而具有的能。2.影响动能的因素:物体动能的大小与两个因素有关:一是物体的 ,二是物体运动的 大小。当物体的质量一定时,物体运动的速度越大其动能 ,物体的速度越小其动能 ;具有相同运动速度的物体,质量越大动能 ,质量越小动能 。3.动能是“由于运动”而产生的,一定不要把它理解成“运动的物体具有的能量叫动能”,
9、不运动的物体也具有能量,但不具有动能。例如在空中飞行的飞机,不但有动能而且还具有其它形式的能量。【真题跟踪一】(2019潍坊)无人机已被应用于诸多领域,如图所示是一款四翼无人机。在无人机匀速上升过程中,对其分析正确的是( )。A质量增加;B动能增加;C重力势能增加;D机械能不变【答案】C。【解析】无人机匀速上升过程中,无人机的质量不变,高度增大,重力势能增大;速度不变,质量不变,其动能不变;无人机上升过程中,没有发生弹性形变,不具有弹性势能,所以机械能等于重力势能与动能的总和,重力势能增大,动能不变,其机械能增大。故选C。【真题跟踪二】(2017广元)如图甲所示是小张“探究物体的动能与哪些因素
10、有关”的实验装置。(1)小张让大小不同的实心钢球从同一斜面上相同的高度处由静止滚下,在水平面上运动并推动木块移动,是为了探究动能大小与 的关系;(2)同班同学小红发现,木块被钢球撞击后移动的距离没有其他同学的明显,认为是木块太重导致滑动摩擦力过大的原因造成。为了验证猜测,小红设计了如图乙所示“探究滑动摩擦力与压力大小关系”的实验,当接触面粗糙程度不变,用弹簧测力计拉动木块匀速直线运动时,通过多次实验得到了表格中的相关数据,请你根据表中数据帮她分析并得出,滑动摩擦力f与压力F之间的数量关系式为 。实验次数12345木块对木板压力F/N23456弹簧测力计读数f/N0.60.91.21.51.8【
11、答案】(1)质量;(2)f=0.3F。【解析】(1)影响动能大小的因素是物体质量和运动速度;小明选用大小不同的钢球,故其质量也不同,如果从同一斜面的同一高度静止滚下,它们的速度相同,故实验是为了探究动能大小与质量的关系。(2)由表哥中的数据,可求得f1=0.3F;滑动摩擦力的大小等于拉力大小,即弹簧测力计的示数,故滑动摩擦力的大小与压力之间的关系为:f=0.3F。【真题跟踪三】(2017龙东)(多选题)为了更好的推进习总书记提出的“一带一路”发展战略,我国计划发射十八颗通信卫星,为沿线国家提供服务。下列关于人造卫星说法中,正确的是( )。A卫星运动到近地点时,动能最大,重力势能最小;B卫星运动
12、到远地点时,动能最大,重力势能最小;C卫星由近地点向远地点运动,重力势能转化为动能;D卫星由远地点向近地点运动,重力势能转化为动能【答案】A、D。【解析】卫星运动到近地点时,速度最大,距离最近,所以动能最大,重力势能最小,故A正确。卫星运动到远地点时,速度最小,距离最远,所以动能最小,重力势能最大,故B错误。卫星由近地点向远地点运动,速度越来越小,动能越来越小,同时距离地球越来越远,重力势能越来越大,动能转化为重力势能,故C错误。卫星由远地点向近地点运动,速度越来越大,动能越来越大,同时距离地球越来越近,重力势能越来越小,重力势能转化为动能,故D正确。知识点四:势能1.重力势能:物体由于被举高
13、而具有的能量,叫做 。(1)重力势能的大小与 和 有关。物体的质量越大,被举得越高,则它的重力势能 。(2)重力势能是“被举高”这个原因而产生的,一定不要把它理解成“被举高的物体具有的能量叫重力势能”,被举高的物体具有重力势能,同时也具有其他形式能量。例如在空中飞行的飞机,不但有重力势能而且还具有其它形式的能量。2.弹性势能:物体由于发生弹性形变,而具有的能叫做 。弹性势能的大小与弹性形变的程度有关;形变程度越大,其弹性势能 。【真题跟踪一】(2017扬州)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】
14、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。【真题跟踪二】(2017深圳)关于功和能,下列描述正确的是( )。A机械表上发条是增加了发条的弹性势能;B深圳大亚湾核电站是把电能转化为核能;C汽车加油后,以原来的速度继续匀速行驶它的动能会降低;D“飞流直下三千尺”中水的动能转化为重力势能【答案】A。【解析】A:上紧的机械表发条具有弹性势能,并且发条形变越大具有的弹性势能越大;故A正确。B:在核电站中,核燃料发生裂变,释放出核能,把核能再转化为电能;故B错误。C:汽车加油后相对于原来质量增加,虽然仍按原速度行驶,
15、但动能相对于原来是增加的;故C错误。D:“流直下三千尺”中,高处的水具有大量重力势能,下落过程中重力势能转化为动能;故D错误。【真题跟踪三】(2019天津)小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时,提出了如下猜想: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/c
16、m20201.920302.920403.830202.940204.1(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
17、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。故答案为:(1)桌腿进入沙子的深度;(2);(3)质量相同的物体,高度越大,重力势能越大。知识点五:机械能及其转化1.动能、重力势能和弹性势能统称为 。2.动能与势能的相互转化(1)在一定的条件下,动能和重力势能之间可以 。如将一块小石块,从低处抛向高处,再从高下落的过程中,先是动能转化为重力势能,后又是重力势转化为动能。(2)在一定的条件下,动能和弹性势能之间可以 。如
18、跳水运动员,在起跳的过程中,压跳板是动能转化为弹性势能,跳板将运动员反弹起来是弹性势能转化为动能。(3)机械能守恒:如果一个过程中,只有动能和势能相互转化,机械能的总和就保持不变,这个规律叫做 。(4)水能和风能的利用:自然界的流水和风能都是具有大量机械能的天然资源。利用水能发电,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。利用风能发电,在风力资源丰富的地区,可以同时安装几十台到几百台风力发电机,组成“风车田”联在一起供电。【真题跟踪一】(2019绵阳)2019年1月3日,嫦娥四号实现了人类探测器首次成功在月球背面软着陆。嫦娥四号探测器在距离月球表面100米高处悬停,对月
19、球表面识别,并自主避障,选定相对平坦的区域后,开始缓慢地竖直下降,最后成功软着陆。从距离月球表面100米到软着陆在月球表面的过程中,嫦娥四号探测器的重力势能_,机械能_。(选填“增加”或“不变”或“减少”)【答案】减少;减少。【解析】嫦娥四号从距离月球表面100米到软着陆在月球表面的过程中,质量不变,高度减小,重力势能减少;该过程中其速度减小,动能减少;探测器没有发生弹性形变,不具有弹性势能,则机械能等于重力势能与动能的总和,所以其机械能减少。故答案为:减少;减少。【真题跟踪二】(2017绵阳)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。
20、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。【解析】飞船发射升空后,高度在增加,速度也在增加,且与空气之间有摩擦力产生,所以燃料燃烧放出热量转化为火箭和天舟一号的机械能以及火箭和天舟一号克服阻力所做的功,故A、B均错误。天舟一号速度增加,动能增大,高度增加,重力势能增大,故C正确。天舟一号的动能和势能没有转化,二者的增加均来自燃料的燃烧内能的转化,故D是错误的。【真题跟踪三】(201
21、7眉山)如图所示,人造卫星沿椭圆形轨道绕地球运行,下列说法正确的是( )。A卫星在近地点时,动能最大,机械能最大;B卫星在远地点时,势能最大,机械能最大;C卫星从近地点向远地点运行时,动能逐渐减小,势能逐渐增大,机械能不变;D卫星从远地点向近地点运行时,动能逐渐减小,势能逐渐增大,机械能不变【答案】C。【解析】卫星在近地点时,速度最大,动能最大,距离地球最近,势能最小,卫星在绕地球运动过程中,没有受到任何阻力作用,机械能守恒;故A错误。卫星在远地点时,速度最小,动能最小,距离地球最远,势能最大,卫星在绕地球运动过程中,没有受到任何阻力作用,机械能守恒;故B错误。卫星从近地点向远地点运行时,速度
22、越来越小,动能逐渐减小,距离地球越来越远,势能逐渐增大,卫星在绕地球运动过程中,没有受到任何阻力作用,机械能守恒;故C正确。卫星从远地点向近地点运行时,速度越来越大,动能逐渐增大,距离地球越来越近,势能逐渐减小,卫星在绕地球运动过程中,没有受到任何阻力作用,机械能守恒;故D错误。考点一:功功、功率和机械能是初中物理重点内容,也是中考试卷中分值高、考查形式多样、问题变化较多的内容,所以做好本部分的专题复习尤为重要。从近几年的中考试题来看,对于“功”主要考查学生对概念的理解和掌握程度,主要内容有:功概念的认识以及简单计算,能解释生活中做功例子等。功在中考中常见题型是选择题和计算型填空题,均属于基础
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