2022年中考科学一轮复习讲义知识点11:功和功率、机械能(含答案)
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1、知识点知识点 11 功和功率、机械能功和功率、机械能 一、机械能 1动能和势能 能是一个物体能够做功的本领,可以用能够做功的多少来衡量。 (1)动能是物体由于运动而具有的能。动能的大小与物体的质量和速度有关,物体的质量越大,运动速度越快,其动能越大。 (2)重力势能是物体由于被举高而具有的能。重力势能的大小与物体的质量和被举高的高度有关,物体的质量越大,被举高的高度越高,其重力势能越大。 (3)弹性势能是物体由于发生弹性形变而具有的能。 同一物体在一定限度内弹性形变越大, 弹性势能越大。在相同的形变程度下,不同的物体弹性势能可以不同。 (4)探究动能与重力势能的大小可利用控制变量法设计对照实验
2、。 比较动能和重力势能的大小可利用转化法进行观察。 (5)动能和势能之和称为机械能。 【知识延伸】 1物体具有能,但不一定要做功(有钱不一定花钱) 。 2 动能和重力势能的大小及其影响因素可分别用公式 E动mv2/2 和 E势Ghmgh(高中)来帮助理解,但这两个公式不要求计算。 2动能和势能的转化 思维导图 教材精析 (1)动能和重力势能的转化 单摆、滚摆等一定质量的物体加速下降过程中,动能增大,重力势能减小,重力势能转化为动能;减速上升过程中,动能减小,重力势能增大,动能转化为重力势能。 (2)动能和弹性势能的转化 弹簧的一端固定,另一端带着小球作弹性运动时,弹簧的弹性势能和小球的动能之间
3、可以相互转化。 (3)机械能守恒 人造地球卫星绕地球作椭圆轨道运动时,位置不断在远地点和近地点之间变化,几乎没有摩擦,也就没有能量损失。一个物体在动能和势能转化过程中,若不考虑因摩擦等因素引起的能量损失,则机械能守恒(有条件守恒) 。 二、功 1一个物体在力的作用下沿力的方向移动一段距离,则这个力对物体做功。功是能量转化或转移的量度,用字母 W 表示。 做功的两个必要因素:作用在物体上的力,物体在力的方向上通过一段距离。 2功的计算 功等于力跟物体在力的方向上通过距离的乘积。 计算公式: WFsGh(克服重力)fs(克服摩擦力)Pt 功的单位是焦耳,简称焦,符号是 J。 1J 1N m。将 2
4、 个鸡蛋举高 1m 约做 1J 的功。 【知识延伸】 1三种情况不做功:一是有力而无距离,如搬石头未搬动;二是有距离而无力,如物体在光滑平面上自由滑动;三是有力也有距离,但力的方向和距离垂直,如手提水桶在水平面上走动。 2计算功的大小时,一要注意是哪个力在做功,二要注意是在力的方向上的距离。若力的方向与距离的方向一致可直接代入计算;若移动的距离与力的方向不一致,可先通过计算求出在力的方向上的距离再代入计算。如求在斜面上滚动的物体重力所做的功,则需要先算出斜面的高度,再把重力和高度代入公式进行计算(三同一统) 。 三、功率 1功率是单位时间内做的功,用字母 P 表示。功率是用来描述物体做功快慢的
5、物理量。 2功率的计算 计算公式: PW/tFs/tFv(匀速或平均速度)Gh/t 功率的单位是瓦特,简称瓦,符号是 W。 常用单位:kW、马力(hp)等。 单位换算:1kW103W 1hp735W(目前,空调、发动机等仍用马力作单位) Gy1 (2021 浙江衢州 中考真题)如图所示,物块在拉力 F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动。物块的相关科学量随时间变化规律的图像正确的是( ) A B C D 【答案】B 【详解】 A物块在拉力 F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动,路程与时间成正比,图像应为正比例函数,故 A 错误; B物块在拉力 F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动,速度不变,动能不变,
6、故 B 正确; C物块在斜面的位置逐渐升高,重力势能随时间的增加而增大,故 C 错误; D运动过程中,物块动能不变,重力势能增加,则机械能增加,故 D 错误。 故选 B。 Gy2 (2021 浙江温州 中考真题)一颗番茄从手中由静止开始下落,撞击水面时溅起许多水珠(如图) ,同时番茄仍有较大速度并继续下沉。 若不计一切机械能损耗, 番茄从开始下落至刚好浸没时减少的势能 ( ) 典例精讲 A等于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和 B大于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和 C等于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和 D小于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和 【
7、答案】B 【详解】 若不计一切机械能损耗,番茄从开始下落至刚好浸没时,番茄具有一定的速度,具有一定的动能,所有减少的势能一部分转化为动能,另一部分转化为所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能,所以番茄从开始下落至刚好浸没时减少的势能大于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和。 故选 B。 Gy3 (2021 浙江金华 中考真题)立定跳远是我是体育中考项目之一,其动作分解如图所示。下列对运动员在立定跳远过程中的相关分析正确的是( ) A起跳时,没有受到地面对它的作用 B起跳后,能继续往前,是由于他具有惯性 C腾空到达最高点时,速度大小刚好减为零 D落地后站稳,机械能全部转化为化学能 【答案】
8、B 【详解】 A起跳时,运动员用力向下蹬地,同时,地对运动员有向上的力,故 A 错误; B起跳后,由于惯性,运动员要保持原来的运动状态,所以仍继续向前运动,故 B 正确; C运动员腾空到达最高点时,有水平方向的速度,故 C 错误; D落地后站稳,运动员的机械能转化为内能,故 D 错误。 故选 B。 Gy4 (2021 浙江绍兴 中考真题)滑板是深受青少年喜欢的一项体育运动。如图是 U 型滑台和运动员姿势的简化示意图。运动员在滑台 A 处由静止自由下滑,不计滑台摩擦和空气阻力,仅依靠滑行过程中运动员姿势的自然(不用力)变化,最有可能滑到滑台 C 处的是( ) A B C D 【答案】B 【详解】
9、 运动员在滑台 A处站立时,具有重力势能较大,不计滑台摩擦和空气阻力,机械能守恒,到达 B处时,运动员全蹲时,重心的高度小于 A处重心的高度,B处运动员的重力势能小于 A 处重力势能,由机械能守恒可知,运动员在 B 处具有一定的动能,能滑到滑台 C处,故 B 符合题意,ACD 不符合题意。 故选 B。 Gy5 (2021 浙江嘉兴 中考真题)如图是雨滴在空中下落过程中速度与时间的关系图。雨滴在 t1-t3三个时刻中具有的动能分别是 E1、E2、E3,不考虑下落过程中雨滴的质量变化,则动能的大小关系是( ) AE1E2E2E3 CE1E2=E3 DE1=E2E3 【答案】C 【详解】 由图知道,
10、t1t3三个时刻速度的关系是 v1v2=v3 不考虑下落过程中雨滴的质量变化,所以,动能 E1vbvc Bvbvcva Cvavcvb Dva=vb=vc 【答案】D 【详解】 乒乓球的运动可以分解为水平方向和竖直方向上的两个运动,在水平方向上,由于惯性,乒乓球的速度保持不变,即三者的速度是相同的的;在竖直方向上,由于乒乓球的高度相同具有的重力势能相同,因为不计空气阻力机械能守恒,所以落地时速度相同;因此三种情况下,乒乓球落地时的合速度大小相等。 故选 D。 Gy7 (2020 浙江 中考真题)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(
11、) 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 【答案】C 【详解】 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 不符合题意; 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 不符合题意; 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 符合题意,D 不符合题意。 故选 C。 Gy8 (2019 浙江舟山 中考真题)建立结构与层次的观念,有利于我们认识纷繁复杂的客观世
12、界。下列各项中,依次与图中 a、b、c、d 四圈所表示的结构志层次对应的是 A系统器官组织细胞 B质子原子核原子分子 C地月系太阳系银河系河外星系 D动能势能机械能能量 【答案】B 【详解】 A.人体的结构层次由小到大依次是:细胞组织器官系统,故 A 选项错误; B.微观粒子按照由小到大可排序:质子原子核原子分子,故 B 选项正确; C.星系按照从小到大可排序:地月系太阳系银河系总星系,其中银河系和河外星系是互补关系,河外星系不包含银河系,所以 C 选项错误; D.机械能包含动能和势能,二者是并列关系,也就是说势能不包括动能,故 D 选项错误; Gy9 (2017 浙江浙江 中考真题)如图为自
13、动垂直升降式车库的停车过程示意图。下列关于汽车匀速上升时的说法,正确的是( ) A动能增加,重力势能不变 B动能增加,重力势能增加 C动能不变,重力势能不变 D动能不变,重力势能增加 【答案】D 【详解】 汽车匀速上升时,汽车的速度不变,因此动能不变,汽车的高度不断增加,因此重力势能增加,故选 D。 Gy10 (2020 浙江绍兴 中考真题)2020 年 5 月 5 日,我国自主研发的长征 5 号 B 型运载火箭圆满完成发射任务,图为起飞阶段加速上升的火箭,该过程中,内部的新型返回舱的动能_(选填“增大”、“减小”或“不变”) ,火箭整体的机械能_(选填“增大”、“减小”或“不变”) 。 【答
14、案】 增大 增大 【详解】 12火箭加速上升时,内部的新型返回舱的速度变大,动能变大;高度增大,重力势能增大,火箭整体的机械能增大。 Gy11 (2020 浙江 中考真题)在做“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_。 (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。 分析表中数据可知: 要使球
15、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_。 斜面倾角 速度(米/秒) 球的类别 10 20 30 40 50 60 大钢球 267 267 267 275 288 297 小钢球 267 267 267 275 288 297 木球 267 267 267 267 274 289 A15 B25 C35 D45 (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_。 【答案】 B 方案中两球从起始位置到水平位置的高度差不同 D
16、 塑料软片对不同体积的小球的阻力不同 【详解】 (1)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,两小球从起始位置到水平位置的高度差不同,为了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)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)3体积大小不
17、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”。 Gy12 (2019 浙江温州 中考真题)小明参加科技节“掷飞机”比赛,该项目的规则是:纸飞机掷出后在空中滞留的时间越长成绩越好。查阅资料得知:纸飞机在空中滞留的时间与其形状、质量、出手速度和出手角度有关。小明认为还可能与纸飞机表面的粗糙程度有关。为了验证自己的猜想,小明准备了以下器材进行实验研究发射器(如图) ;秒表;剪刀;面积、质量大小和表面粗糙程度不同的两种纸 A、B 各若干张(同种纸正反面粗糙程度相同) (1)发射器的弹簧压缩得越短,释放后纸飞机获得的速度越大,其原因是_。 (2)写出本实验的主要步骤。_ 【
18、答案】 见解析 见解析 【详解】 (1)发射器的弹簧压缩得越短,释放后纸飞机获得的速度越大,其原因是:弹簧压缩得越短,弹性势能越大,纸飞机获得动能越大,纸飞机的速度越大; (2)实验步骤为: 用剪刀将 A、B 两种纸裁成形状、面积大小相同的纸各若干张; 将 1 张 A 纸叠放在 1 张 B 纸上,折一纸飞机;将 1 张 B 纸叠放在 1 张 A 纸上,按相同的折法制作另一纸飞机; 选择无风的环境,将两只纸飞机分别放在发射器上,压缩弹簧到相同的位置,以相同的角度进行发射; 用秒表记录两只纸飞机滞空时间; 多次重复实验; 分别计算两只纸飞机的平均滞空时间,进行比较得出结论 Gy13 (2017 浙
19、江浙江 中考真题)根据能量转化与守恒定律,在与外界没有热传递的条件下,物体内能的增加量与外界对物体做功多少相等。为了验证此规律,某兴趣小组设计了如图所示的实验:在容器里装一定质量的水,中间装上带有叶片的转轴,转轴上绕上绳子,绳子另一端通过滑轮与一重物相连;当重物下降时,绳子拉动转轴转动,带动叶片旋转,使容器里的水温度升高,结合水的比热计算出水增加的内能,以此验证水的内能增加量与重物的重力做功多少是否相等。 (1)为了完成此实验,除已提供测质量的电子天平外,还需要的测量工具有:_。 (2) 兴趣小组在实验过程中发现, 水内能的增加量小于重物做功的大小, 请写出造成这种现象的一种原因:_。 (3)
20、改进实验后,获得了如下数据,规律得到验证。 实验 序号 重物质量 (千克) 下降高度 (米) 升高温度 () 实验 序号 重物质量 (千克) 下降高度 (米) 升高温度 () 1 20 5 0.5 4 10 10 0.5 2 20 10 1.0 5 30 10 1.5 3 20 15 1.5 6 40 10 2.0 若使容器内相同质量水的温度升高 2.5,则 25 千克的重物需下降_米。 【答案】 刻度尺、温度计 由于转轴处存在摩擦(或液体散热) 20 【详解】 试题分析: (1)需要测量温度,以及做功的距离,因此需要刻度尺、温度计; (2)由于转轴处存在摩擦(或液体散热) ,因此存在能量损失
21、; (3)根据表格可以知道升高 0.5 摄氏度,物体 mh=100kg m,因此水的温度升高 2.5,物体 mh=500kg m,则。 【考点定位】能量的转化与守恒定律 Gy14 (2017 浙江浙江 中考真题)为了研究摆锤的摆动,小明用细绳把摆锤悬挂起来,将摆锤从 A 点静止释放,利用频闪照相技术拍摄摆锤在相同时间间隔的位置(如图) 。 (1)摆锤到达最高点 B时,是否处于平衡状态?_ (2)小明发现摆锤从 A点到 O 点时速度越来越大,他从照片中获得的证据是_。 【答案】 否 摆锤相邻位置间隔越来越大 【详解】 (1)1到达最高点时,摆锤受到重力和绳子拉力的作用,由于两个力不是作用在同一直
22、线上,所以它受到的力不是平衡力,它处于非平衡状态。 (2)2摆锤相邻位置间隔越来越大,说明摆锤从 A 点到 O 点时速度越来越大。 Gy15 (2020 浙江衢州 中考真题)近年来,衢州城市面貌焕然一新,这离不开环卫工人们的辛苦付出。如图,洒水车某次在平直的道路上以 15 千米/时的速度匀速行驶,进行洒水作业。洒水车的部分参数如下表。 项目 数值 空载质量(吨) 24 满载装水量(吨) 20 满载时车轮与水平地面接触总面积(米2) 04 正常酒水流量(吨/时) 50 (1)若洒水车满载并按正常洒水流量洒水,它在本次洒水过程中最多可连续喷洒多少路程_? (2)求洒水车满载时,停在水平地面上对地面
23、的压强_。 (3)在本次洒水过程中,洒水车的机械能大小变化情况是_。 【答案】 6km 55.6 10 Pa 变小 【分析】 (1)由表格数据知:满载装水量为 20t,正常洒水流量 50t/h,算出洒水时间,根据Svt算出它在本次洒水的路程; (2)算出洒水车满载时的总质量,根据 G=mg 算出洒水车满载时对水平面的压力,根据压强公式FPS算出洒水车满载时,停在水平地面上对地面的压强; (3)影响动能大小的因素:质量、速度。质量越大,速度越大,动能越大; 影响重力势能大小的因素:质量、被举的高度。质量越大,高度越大,重力势能就越大; 机械能等于动能与势能的总和。 【详解】 (1)洒水时间: 2
24、0t=0.4h50t/ht 可喷酒路面的距离: 15km/h 0.4h6kmsvt 答:最多可连续喷洒6km。 (2)洒水车的总质量: 42.4t20t22.4t2.24 10 kgmmm车水 洒水车的总重: 45=2.24 10 kg 10N/kg=2.24 10 NGmg 洒水车对路面的压力: 5=2.24 10 NFG 洒水车对路面的压强: 5522.24 10 N=5.6 10 Pa0.4mFpS 答:洒水车对地面的压强为55.6 10 Pa (3)一辆在水平路面上匀速行驶的洒水车正在洒水作业,水的质量减小、速度不变,动能减小,重力势能减小;机械能等于动能和势能之和,所以机械能减小。
25、一、选择题一、选择题 1 (2020 浙江 衢州华茂外国语学校二模)在学习牛顿第一定律的时候,我们做了如图所示实验,下列有关叙述正确的是( ) A根据甲、乙、丙的实验现象可以直接得出牛顿第一定律 B每次实验时,小车可以从斜面上的任何位置开始下滑 C实验表明,小车受到的摩擦力越小,运动的距离越大 D小车在毛巾上运动的距离最短,所以它消耗的机械能最少 2 (2020 浙江 衢州华茂外国语学校二模)在粗糙程度相同的水平面上,手推木块向右压缩轻质弹簧至图甲所示位置;松手后,木块最终静止在图乙所示位置。下列说法中正确的是( ) A弹簧恢复原状过程中,弹簧的弹性势能增大 B木块离开弹簧后最终会停下,说明物
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