2021年中考科学精讲精练专题20:功和功率 机械能(含答案)
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1、专题专题 2020 功和功率功和功率 机械能机械能 【知识点回顾】【知识点回顾】 一、机械能一、机械能 考点考点1 识别动能、重力势能和弹性势能识别动能、重力势能和弹性势能 1动能是物体由于_而具有的能。 2势能 重力势能:物体由于_而具有的能叫做重力势能。 弹性势能:物体由于_而具有的能叫做弹性势能。 考点考点2 知道动能大小跟质量、速度的定性关系知道动能大小跟质量、速度的定性关系 动能的大小与物体的_及物体运动的_有关。质量相同的物体,运动的速度越大,它的 动能越_;运动速度相同的物体,质量越大,它的动能也越_。 考点 3 知道重力势能大小跟质量、举高高度的定性关系 重力势能的大小与物体的
2、_及物体所处的_有关。 考点考点4 知道弹性势能大小跟弹性形变的定性关系知道弹性势能大小跟弹性形变的定性关系 弹性势能的大小跟物体的材料以及_的大小有关, 弹性形变越大, 物体的弹性势能就越_。 考点考点5 举例说出动能和势能的相互转化举例说出动能和势能的相互转化 单摆:将摆锤拉高一定的高度后放手。摆锤在向下摆动的过程中_转化为_,在摆锤摆 过中点后向上摆动的过程中_转化为_。 考点考点6 描述机械能守恒的含义描述机械能守恒的含义 动能和势能统称为_。动能和势能之间可以_。如果没有摩擦等阻力,那么在势能和动 能的相互转化中,机械能的_,即机械能守恒。(注意不考虑阻力) 考点考点7 利用机械能守
3、恒解释简单的现象利用机械能守恒解释简单的现象 1如果没有摩擦阻力,动能和势能在相互转化的过程中,机械能总量_。 2如果存在摩擦阻力,动能和势能在相互转化的过程中,机械能的总量会减少。减少的机械能转化为 摩擦产生的_能。 二、机械功二、机械功 考点考点8 理解功的概念理解功的概念 1做功的两个必要因素:_和_。 2功是作用于物体的力和物体在力的方向上移动的_的_。 考点考点9 知道功的单位知道功的单位 功的单位:_,简称焦,符号是 J。1 焦1 牛米。 考点考点10 运用功的公式进行简单的计算运用功的公式进行简单的计算 公式:功力距离,即_。 力没有做功的三种情况: 物体受到力的作用,但没有移动
4、距离;物体不受外力,由于惯性做匀速直线运动;物体通过的 距离跟它受到的力的方向垂直。 注意:物体做功的多少与物体是否做匀速直线运动、速度多大、接触面是否粗糙均无关。 三、功率三、功率 考点考点11 说明功率的概念说明功率的概念 1定义:_内做的功叫功率。 2意义:功率是用来描述物体_的物理量。 考点考点12 知道功率的单位知道功率的单位 功率的单位:_,简称瓦,符号是 W。 1 瓦1 焦/秒 考点考点13 运用功率公式进行简单的计算运用功率公式进行简单的计算 功率的公式:_ PFv 考点考点14 从能的转化来说明功率从能的转化来说明功率 _,所以做功快慢也就是能量转化的快慢。因此,功率是表示能
5、量转化快慢的物理量。 考点 1 1.运动 2.被举高 弹性形变 考点 2 质量 速度 大 大 考点 3 质量 高度 考点 4 弹性形变 大 考点 5 重力势能 动能 动能 重力势能 考点 6 机械能 相互转化 总量保持不变 考点 7 1.保持不变 2.热 考点 8 1.作用在物体上的力 物体在力的方向上通过的距离 2.距离 乘积 考点 9 焦耳 考点 10 WFs 考点 11 1.单位时间 2.做功快慢 考点 12 瓦特 考点 13 PW/t 考点 14 功是能量转化的量度 【例题精析】【例题精析】 例 1 (2020舟山)乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出 a、b、c 三
6、个球,若不计 空气阻力,则落到水平桌面时三者的速度大小关系是( ) Avavbvc Bvbvcva Cvavcvb Dvavbvc 【解答】解:乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出 a、b、c 三个球,由于高度 和速度都相同,则机械能是相同的;不计空气阻力,三个小球的机械能是守恒的,所以三个小球到达桌 面时的机械能相同,由于高度相同,重力势能相同,则动能相同,速度相同。 故选:D。 例 2 (2020湖州)在无风的环境中雨滴的降落可简化为两个过程,先加速竖直降落,后匀速竖直降落。雨 滴(忽略质量变化)在( ) A加速降落过程中只受重力作用 B加速降落过程中机械能逐渐增大 C匀
7、速降落过程中减少的重力势能全都转化成内能 D匀速降落过程中机械能保持不变 【解答】解:A、加速降落过程中,雨滴受到重力和空气阻力的共同作用,故 A 错误; B、加速降落过程中,由于空气阻力存在,克服空气的阻力做功,机械能转化为内能,机械能逐渐减小, 故 B 错误; CD、匀速降落过程中,动能不变,重力势能减小,机械能减小;雨滴克服空气的阻力做功,减少的重力 势能全都转化成内能,故 C 正确,D 错误; 故选:C。 例 3 (2019雅安)如图所示,粗糙的弧形轨道竖直固定在水平面,一小球由 A 点以一定的速度沿轨道 滚下,经另一侧与 A 等高点 B 后到达最高点 C下列分析正确是( ) A整个过
8、程只有重力在对小球做功 B小球在 A 点的惯性比在 C 点的惯性大 C小球在 A 点的动能比在 B 点的动能大 D小球在 A 具有的机械能等于它在 C 点具有的重力势能 【解答】解: A、小球受到竖直向下的重力的作用,下落中,移动了距离,小球的重力是做功的,因为是粗糙的弧形 轨道,所以受摩擦力,要克服摩擦力做功,故 A 错误; B、惯性大小只与质量有关,小球在运动过程中,质量不变,其惯性不变,故 B 错误; C、 小球运动过程中, 要克服摩擦力做功, 机械能减小; 小球质量不变, 小球在 A、 B 两点时的高度相同, 其重力势能相同,因 A 点的机械能大于 B 点的机械能(机械能等于动能与势能
9、的总和) ,所以可知 A 点 的动能要大于 B 点的动能,故 C 正确; D、 要克服摩擦力做功, 机械能减小, 故在 A 点具有的机械能大于它在 C 点具有的重力势能, 故 D 错误。 故选:C。 例 4 (2018湖州)在某次演习中,解放军在海拔 6000 米的高空空投重达 8 吨的新型履带式伞兵战车,如 图。空投下来的战车在后阶段可认为与降落伞一起匀速竖直掉向地面。下列观点正确的是( ) A伞兵战车出机舱后在水平方向仍会向前运动,这是由于战车受到惯性的作用 B后阶段匀速下降的过程中机械能守恒 C空投战车后,若飞机仍在原高度水平飞行,则飞机的势能比空投前减小 D伞兵战车从出机舱到地面的整个
10、过程中,重力做功 4.8107焦 【解答】解: A、伞兵战车出机舱后在水平方向仍会向前运动,这是由于战车具有惯性,惯性是一种性质,不能说受 到惯性的作用,故 A 错误; B、后阶段匀速下降的过程中,动能不变,高度减小,重力势能减小,机械能减小,故 B 错误; C、空投战车后,若飞机仍在原高度水平飞行,由于飞机的质量减小了,故飞机的势能比空投前减小, 故 C 正确; D、 伞兵战车从出机舱到地面的整个过程中,重力做功为:WGhmgh8000kg10N/kg6000m4.8 108J,故 D 错误。 故选:C。 例 5 (2018绍兴)如图,木块以一定的速度滑过 A、B 点,到 C 点滑出下落至
11、D 点,A 和 B、C 和 D 之 间的垂直距离均为 h。若空气阻力忽略不计,则对木块在运动过程中能量变化的分析,正确的是( ) AD 点与 A 点相比,动能增加,势能减少,机械能不变 BA 点到 C 点减少的重力势能大于 C 点到 D 点减少的重力势能 CB 点的动能可能等于 A 点的动能,但一定大于 C 点的动能 DB 点的动能可能等于 D 点的动能,但一定大于 A 点的动能 【解答】解: A、D 点与 A 点相比,势能减少,由于存在摩擦,机械能转化为内能,机械能减小,故 A 错误; B、A 和 B、C 和 D 之间的垂直距离均为 h,则 A 点到 C 点减少的重力势能等于 C 点到 D
12、点减少的重力 势能,故 B 错误; C、 若斜面光滑, 则 B 的速度一定大于 A 的速度, 且大于 C 的速度; 若斜面粗糙, 则 AB 段有可能匀速, 但因摩擦力的存在 B 的速度一定大于 C 的速度,故 C 正确; D、木块从 B 到 C,若木块与地面有摩擦,则 C 处的动能小于 B 处的动能,从 C 到 D,由于忽略空气阻 力,木块的重力势能减小,动能增加,故 D 点动能大于 C 点动能,但与 A 点的动能不确定,故 D 错误。 故选:C。 例 6(2019绍兴) 某工厂发货传输分拣线示意如图, 等间距排列的相同货物先被传送带匀速运送到工作台, 在工作台 AB 上匀速下滑时被扫描,后滑
13、至水平工作台 BC,最后在 C 点静止时被机械手臂取走进行分 类。传送带与 AB、AB 与 BC 都平滑连接,AB 与 BC 材料相同,且长度均为 1 米,空气阻力忽略不计。 (1) 若货物对 AB 的压力小于对 BC 的压力, 则货物在 AB 上减小的机械能 小于 (选填 “大于” 、 “等 于”或“小于” )在 BC 上减小的机械能。 (2)若机械手臂每隔 3 秒钟取走一件货物,传送带运动的速度为 0.8 米/秒,为防止货物的碰撞与堆积, 货物之 间的距离 d 至少为 2.4 米。 【解答】解: (1)货物在地面上运动时和地面之间存在摩擦力,机械能转化为内能,若货物对 AB 的压力小于对
14、BC 的压力,AB 与 BC 材料相同,接触面粗糙程度相同,货物和 AB 的摩擦力小于和 BC 的摩擦力,且长度 均为 1 米,货物在 BC 面上克服摩擦力做功多,机械能转化为的内能多,机械能减少量就多,所以,则 货物在 AB 上减小的机械能小于在 BC 上减小的机械能。 (2)机械手臂每隔 3 秒钟取走一件货物,传送带运动的速度为 0.8 米/秒,所以货物之间的距离最小为: dvt0.8m/s3s2.4m。 故答案为: (1)小于; (2)2.4。 例 7 (2019衢州)2019 年衢江抽水蓄能电站开建,其工作原理如图,用电低谷时(如深夜) ,电站利用电 网多余电能把水从下水库抽到上水库中
15、储存起来;用电高峰时,再利用上水库中的水发电。 (1)蓄能时,水被抽到上水库,此过程是将 电 能转化为水的机械能。 (2)抽水蓄能电站选址衢江黄坛口,不仅因当地水资源丰富,同时还考虑到当地地势较陡,这样建成的 电站上、下水库的高度差比较 大 ,有利于蓄能与发电。 【解答】解: (1)蓄能时,水被抽到上水库中,电能转化为水的机械能; (2)抽水蓄能电站在发电时,从能量的角度看,是将水的机械能最终转化为电能,水的机械能越大转化 获得的电能越多,所以建成的电站上、下水库的高度差应该比较大,最初水的重力势能较大,有利于蓄 能与发电。 故答案为: (1)电; (2)大。 例例 8 (2020温州)在做“
16、探究动能大小与质量关系”的实验时,小明想:小球从相同高度滚下,若小球材 质和斜面倾角不同,到达水平位置时的速度会相同吗? (1)图甲是用挡板控制大小不同的两个小球在斜面上起始位置的两种方案,小明实验时选择 A 方案而 不能选择 B 方案的原因是 B 方案中两球从起始位置到水平位置的高度差不同 。 (2)小明选择大钢球、小钢球、木球以及可调整倾角的斜面进行实验。分别让球从斜面同一高度由静止 开始释放,利用测速仪测出球到达水平位置时的速度如表所示。 10 20 30 40 50 60 大钢球 2.67 2.67 2.67 2.75 2.88 2.97 小钢球 2.67 2.67 2.67 2.75
17、 2.88 2.97 木球 2.67 2.67 2.67 2.67 2.74 2.89 分析表中数据可知: 要使球到达水平位置时的速度与球是钢质或木质无关, 则斜面倾角不可能是 D 。 A.15 B.25 C.35 D.45 (3)小明利用图乙装置做“探究动能大小与质量关系”的实验时,通过观察球撞击相同塑料软片的数目 来比较球的动能大小 (图中未画出固定塑料软片的装置) 。老师指出此装置不适合体积不同的两个球做实 验,原因是 塑料软片对不同体积的小球的阻力不同 。 【解答】解: (1) 图 A 中挡板水平放置, 两小球从起始位置到水平位置的高度差相同, 图 B 中挡板与斜面垂直放置, 两小球从
18、起始位置到水平位置的高度差不同,为来控制大小不同的两个小球在斜面上从起始位置到水平 位置的高度差相同,实验时选择 A 方案而不能选择 B 方案; (2)根据表中数据可知,斜面倾角为 10、20、30时,大钢球、小钢球、木球达到水平面时的速 度相同,斜面倾角为 40、50、60时,大钢球、小钢球、木球达到水平面时的速度不同,所以要使 球到达水平位置时的速度与球是钢质或木质无关,则斜面倾角不可能是 40以上,故 D 符合题意; (3) 体积大的小球从塑料软片下面通过时受到的阻力大,即体积大小不同的小球从塑料软片下面通过时 受到的阻力不同,无法“探究动能大小与质量关系” 。 故答案为: (1)B 方
19、案中两球从起始位置到水平位置的高度差不同; (2)D; (3)塑料软片对不同体积 的小球的阻力不同。 例 9 (2020温州) 某跳伞运动员从飞机上跳下, 沿竖直方向降落, 一段时间后打开降落伞, 最后安全着地。 已知运动员和跳伞设备的总重力为 700 牛,跳伞过程中下降的速度与时间的关系如图甲所示。 (1)图甲中曲线 OA 段速度越来越大的原因是 运动员和跳伞设备的总重力大于阻力 。 (2)图乙是跳伞过程中部分阶段的情景及受力示意图,其中与图甲曲线中 CD 阶段对应的是 。 (3)计算运动员和跳伞设备的总重力在 AB 段所做的功。 【解答】解: (1)由图甲可知,跳伞运动员在 AB 段处于加
20、速降落过程中,此时运动员和跳伞设备受到的重力大于空 气阻力; (2)图中降落伞打开,运动员受到的阻力大于重力,运动员处于减速降落过程,应该是图甲曲线中 BC 阶段,故不符合题意; 图中运动员已经着陆,运动员的速度为 0,与图甲曲线中 CD 阶段不符,故不符合题意; 图中降落伞打开,运动员受到的阻力等于重力,运动员处于匀速降落过程,是图甲曲线中 CD 阶段, 故符合题意; 图中降落伞未打开,运动员受到的阻力等于重力,运动员处于匀速降落过程,应该是图甲曲线中 AB 阶段,故不符合题意; (3)由图甲可知,运动员在 AB 段的速度为 v50m/s,时间为 t40s20s20s, 由速度公式得,运动员
21、在 AB 段下降的高度: hsvt50m/s20s1000m, 则运动员和跳伞设备的总重力在 AB 段所做的功为: WGs700N1000m7105J。 故答案为: (1)运动员和跳伞设备的总重力大于阻力; (2); (3)运动员和跳伞设备总重力在 AB 段所做的功为 7105J。 例 10 (2020绍兴)2020 年 5 月 27 日,中国珠峰高程测量登山队从北坡成功登顶,圆满完成峰顶测量任 务,亿万民众共同见证这一极限挑战,激起国人满腔豪情。 (1)登顶的一大难关是“第二台阶” ,这段垂直高度 4 米的岩壁上架着“中国梯” (图甲) ,登山队员的 质量为 75 千克,爬完岩壁至少需要克服
22、重力做功多少焦耳? (2)科学家在珠峰底部设立了多个观测点(图乙)来测量珠峰高度的目的是 多次测量求平均值减小误 差 。 (3)受到测量珠峰高度的启发,小敏用激光笔来测量校内的旗杆高度(图丙) ;打开激光笔开关,让激 光对准旗杆的顶端,要测算出旗杆高度 H,需测出的数据有 AB、AC、OB 。 【解答】解: (1)登山队员的重力: Gmg75kg10N/kg750N, 爬完岩壁做功: WGh750N4m3000J; (2)科学家在珠峰底都设立了多个观测点来测量珠峰高度的目的是多次测量求平均值减小误差; (3)要测算出旗杆高度 H,利用相似三角形对应边的比等于相似比,则 = ,因此需测出的数据有
23、 AB、AC、OB。 答: (1)爬完岩壁至少需要克服重力做功 3000J; (2)多次测量求平均值减小误差; (3)AB、AC、OB; 。 【习题巩固】【习题巩固】 一选择题(共一选择题(共 15 小题)小题) 1蹦床运动有“空中芭蕾”之称,运动时利用蹦床中的弹簧反弹让人在空中表演动作技巧。下列对蹦床运 动员的叙述正确的是( ) A离开蹦床后的速度是先变大后变小 B从最高点到落到蹦床最低点速度是一直变大 C从接触蹦床至到达最低点,只有人的动能转化为蹦床的弹性势能 D后一次比前一次“蹦”得更高,一定是做了功 【解答】解: A、离开蹦床后,人在空中受到竖直向下的重力的作用而做减速运动,速度会变小
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