主題09機械能（解析版）

2023年新版物理課標下18個二級主題全攻略（中考全程復(fù)習全國通用）第三個一級主題能量二級主題9.機械能課標內(nèi)容（考點）要求1.知道動能、勢能和機械能。通過實驗，了解動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化。舉例說明機械能和其他形式能量的相互轉(zhuǎn)化。例1定性說明蕩秋千過程中動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化。例2分析《天工開物》中汲水裝置工作時能量的相互轉(zhuǎn)化。2.知道機械功和功率。用生活中的實例說明機械功和功率的含義。3.知道機械效率。了解提高機械效率的意義和途徑。例3測量某種簡單機械的機械效率。4.能說出人類使用的一些機械。了解機械的使用對社會發(fā)展的作用。典型例題解析【例題1】（2022遼寧撫順）2022年2月15日，在北京冬奧會單板滑雪男子大跳臺決賽中，我國運動員蘇翊鳴獲得金牌。如圖為比賽時的情景，下列說法正確的是（）A.蘇翊鳴在空中旋轉(zhuǎn)的過程一直處于平衡狀態(tài)B.從高處沿坡道加速下滑的過程中，蘇翊鳴的動能增大C.加速下滑時，蘇翊鳴身旁的空氣流速變大，壓強變大D.蘇翊鳴最終落到地面，是因為他具有慣性【答案】B【解析】A．蘇翊鳴在空中旋轉(zhuǎn)的過程中受到重力和空氣阻力的作用，這兩個力不是平衡力，一直處于非平衡狀態(tài)，故A錯誤；B．從高處沿坡道加速下滑的過程中，人的質(zhì)量不變，速度變大，動能增大，故B正確；C．在流體中，流速越大的位置壓強越小，所以加速下滑時，蘇翊鳴身旁的空氣流速變大，壓強變小，故C錯誤；D．蘇翊鳴最終落到地面，是因為受到重力的作用，重力改變了運動員的運動狀態(tài)，故D錯誤。故選B?！纠}2】下列實例中，能反映出力對物體沒有做功的是（）A.起重機吊起大象B.用力推車但沒推動C.杠鈴紋絲不動D.馬拉車前進【答案】BC【解析】力對物體做功有兩個必要條件，缺一不可。有力和力的方向上通過的距離。 起重機吊起大象，起重機對大象的拉力做功，A不符合題意；用力推車但沒推動，有力的作用，但在力的方向上沒有通過距離，力不做功，B符合題意；杠鈴紋絲不動，人對杠鈴有向上的舉力，但這個力沒有移動距離，不做功，C符合題意；馬拉車前進，馬對車有拉力作用，這個拉力通過了距離，所以做功，D不符合題意。【例題3】（2022山東濟南）把常用的按鈕式圓珠筆筆尖朝上用力按下后放手，它會彈起很高。把它拆開后發(fā)現(xiàn)，它能彈起的原因是內(nèi)部裝有一根彈簧，如圖甲所示。小強仔細觀察后發(fā)現(xiàn)，圓珠筆彈起的過程可以分為“A：按下后放手”到“B：獲得一個向上的速度”再到“C：向上運動到達最高點”，如圖乙所示。圓珠筆在“A→B”階段，______轉(zhuǎn)化為動能；圓珠筆在“B→C”階段，動能轉(zhuǎn)化為______?！敬鸢浮繌椥詣菽苤亓菽堋窘馕觥緼到B階段，彈簧形變所具有的彈性勢能轉(zhuǎn)化為圓珠筆的動能。B到C階段，圓珠筆的質(zhì)量不變，速度變小，高度變大，動能減小，重力勢能增大，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能?！纠}4】（2022湖南益陽）2021年7月30日，中國蹦床運動員朱雪瑩和劉靈玲包攬了東京奧運會女子蹦床金銀牌，為國爭了光。比賽中朱雪瑩先被蹦床彈起上升到最高點，之后從最高點下落直至將蹦床壓縮到最低點。在此過程中，有關(guān)朱雪瑩機械能變化的說法正確的是（）A.在空中上升過程中，她的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能B.在最高點她的動能最大C.下落到將與床面接觸時，她的動能為零D.蹦床被壓縮到最低點時，她的重力勢能最大【答案】A【解析】A．在空中上升過程中，運動員的質(zhì)量不變，速度變小，高度升高，動能減少，重力勢能增大，是動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，故A正確；B．在最高點，運動員的速度為0，動能為0，故B錯誤；C．在空中下落時，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，所以與床面接觸時，動能不為0，故C錯誤；D．運動員上升到最高點時，高度最高，重力勢能最大，蹦床被壓縮到最低點時，彈性形變最大，床具有的彈性勢能最大，故D錯誤。故選A?！纠}5】（2022黑龍江龍東）如圖所示，用滑輪組提升重540N的物體，使它在10s內(nèi)勻速上升1m，所用的拉力為200N，則在提升重物的過程中（不計繩重和摩擦），下列說法正確的是（）A.有用功為600J B.動滑輪重60NC.滑輪組的機械效率為67.5% D.拉力做功的功率為60W【答案】BD【解析】A．有用功是克服物體重力所做的功，根據(jù)題意可得有用功為W有用=Gh=540N×1m=540J故A錯誤；B．由圖可知，該滑輪組的繩子承重段數(shù)n=3，又因為不計繩重和摩擦，根據(jù)公式可得，動滑輪的重為故B正確；C．由題意可得，根據(jù)公式可得，該滑輪組的機械效率為故C錯誤；D．由題意可得，在10s內(nèi)繩子自由端的移動速度為根據(jù)公式可得，拉力做功的功率為故D正確。故選BD?！纠}6】（2022山東濟南）爸爸開車帶著小明行駛在高速公路上，小明看到圖所示的限速標志，想起了學過的“動能”的知識，也產(chǎn)生了一系列有關(guān)的問題。其中最有探究價值且易于探究的是（）A.物體的動能與物體的形狀是否有關(guān)？B.物體的動能與它的速度有什么關(guān)系？C.物體的動能與它的質(zhì)量和速度有什么關(guān)系？D.物體的動能與哪些因素有關(guān)？【答案】C【解析】ABC．由圖可知，三種汽車的質(zhì)量不同，限制的速度不同，從質(zhì)量和速度兩個方面進行探究動能，動能的大小與物體的形狀無關(guān)，最有探究價值且易于探究的是物體的動能與它的質(zhì)量和速度有什么關(guān)系，故C符合題意，AB不符合題意；D．“物體的動能與哪些因素有關(guān)？”這問題不具體，范圍較廣，故D不符合題意。故選C。機械能達標訓練1.（2022吉林?。┫铝嘘P(guān)于力學知識的描述中，說法正確的是（）A.靜止在地面上的人受到的重力和人對地面的壓力是一對平衡力B.太空中的空間站受到浮力C.用注射器注射藥液時利用了大氣壓強D.雨滴下落過程中重力對其做功【答案】D【解析】A．人受到的重力和地面對人的支持力是一對平衡力，故A錯誤；B．太空中沒有空氣，故空間站沒有受到浮力，故B錯誤；C．注射器注射藥物是由于活塞受到了推力的原因，與大氣壓無關(guān)，故C錯誤；D．雨滴下落時受到了重力的作用，并且沿著重力的方向運動了一段距離，所以該過程重力做了功。故D正確。故選D。2.在第七屆世界軍人運動會上，我國羽毛球代表隊取得了驕人的戰(zhàn)績。如圖是我國選手在比賽時的情景。下列說法正確的是（）A.發(fā)球時，球由靜止變?yōu)檫\動，說明力可以改變物體的運動狀態(tài)B.球離開球拍向前運動過程中，機械能增大C.扣球時，球拍的網(wǎng)面不會發(fā)生形變D.球下落過程中，如果不受力的作用，它將處于靜止狀態(tài)【答案】A【解析】A．發(fā)球時，球受力由靜止變?yōu)檫\動，表明力可以改變物體的運動狀態(tài)，故A正確；B．球離開球拍向前運動過程中，只受重力作用，機械能不變，故B錯誤；C．扣球時，球拍的網(wǎng)面受到球的反作用力而發(fā)生形變，故C錯誤；D．球下落過程中，如果不受力的作用，它將保持勻速直線運動狀態(tài)，故D錯誤。3.人造地球衛(wèi)星繞地球從近地點向遠地點運動時，下列說法正確的是（）A.勢能變小 B.動能不變C.動能轉(zhuǎn)化為重力勢能 D.機械能變小【答案】C【解析】人造地球衛(wèi)星從近地點向遠地點運動的過程中，衛(wèi)星的質(zhì)量不變，速度減小，動能減??；衛(wèi)星的質(zhì)量不變，高度增加，重力勢能增大，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能；此時的機械能是守恒的，保持不變。4.（2022湖北荊州）如圖所示，工人往車上裝重物時，用長木板搭個斜面，工人用平行于斜面向上的力，把重物沿斜面從底端勻速推到頂端。下列說法正確的是（）A.用斜面可以省力也可以省功B.勻速推動重物的速度越大，推力越大C.勻速推動重物的速度越大，推力做功越多D.勻速推動重物的速度越大，推力的功率越大【答案】D【解析】A．根據(jù)斜面的工作特點和功的原理可知，用斜面提高物體可以省力，但不能省功，故A錯誤；B．沿斜面勻速推動物體時，物體在豎直向的重力、垂直于斜面向上的支持力、沿著斜向下的摩擦力和沿著斜面向上的推力作用下于平衡狀態(tài)，因此推力大小只與物體的重力斜面的支持力和摩擦力有關(guān)，與物體速度無關(guān)，故B錯誤；C．由W=Fs可知，推力做的功與物體在推力方向上移動的距離有關(guān)，與物體的速度關(guān)，故C錯誤；D．由P=Fv可知，推力功率與物體的移動速度有關(guān)，在推力一定時速度越大，推力的功率越大，故D正確.5.（2022湖南長沙）如圖為小慶滑雪時的情景，他收起雪杖加速下滑的過程中（）A.動能增大B.重力勢能減小C.機械能增大D.動能轉(zhuǎn)化為重力勢能【答案】AB【解析】A．加速下滑的過程中，速度變大，故動能變大，故A符合題意；B．高度減小，故重力勢能減小，故B符合題意；C．克服摩擦力做功，機械能減小，故C不符合題意；D．在下滑的過程中，重力勢能減小，動能增大，故是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，故D不符合題意。故選AB。6.（2022廣西北部灣）2022年5月31日，我國自主研制的大型兩棲飛機——“鯤龍”AG600在廣東珠海首飛成功。返航時，飛機在減速下降過程中（）A.動能增大，重力勢能減小B.動能減小，機械能不變C動能增大，重力勢能增大D.動能減小，機械能減小【答案】D【解析】飛機在減速下降過程中，質(zhì)量不變，速度減小，動能減小；質(zhì)量不變，高度變小，重力勢能減小，則飛機的機械能減小，故ABC不符合題意，D符合題意。故選D。7.（2022黑龍江牡雞）如圖，小紅在做“測量滑輪組機械效率”的實驗中，得出數(shù)據(jù)：物體重力為2.6N，拉力F為1.5N，在1s內(nèi)將物體迅速提升0.2m，據(jù)此實驗數(shù)據(jù)，下列說法正確的是（）A.拉力所做的有用功為0.3J B.繩子自由端的移動速度為0.1m/sC.拉力所做的總功為0.6J D.提升時，物體的重力勢能變小【答案】C【解析】A．拉力所做的有用功為故A錯誤；B．由圖可知，動滑輪上的繩子為2根，則繩子自由端的移動的距離為由可知，繩子自由端的移動速度為故B錯誤；C．拉力所做的總功為，故C正確；D．提升時，物體質(zhì)量不變，高度增加，所以提升時，物體的重力勢能變大，故D錯誤。故選C。8.（2022北京）如圖所示，工人站在水平臺面上用滑輪組提貨物。工人第一次豎直向上用200N的力拉繩子時，貨物未離開水平地面；第二次豎直向上拉動繩子，使貨物以0.09m/s的速度勻速上升。已知工人體重為600N，貨物重為900N，貨物與地面的接觸面積為，動滑輪重為100N。不計滑輪組的繩重和摩擦，下列說法正確的是（）A.第一次拉繩子時，工人對水平臺面的壓力為800NB.第一次拉繩子時，貨物對地面的壓強為4000PaC.第二次拉繩子的過程中，該滑輪組的機械效率為90%D.第二次拉繩子的過程中，工人拉力的功率為81W【答案】ABC【解析】A．工人第一次豎直向上用200N的力拉繩子時，繩子也在用200N的力豎直向下拉工人，所以工人對水平臺面的壓力為故A正確；B．由于滑輪組上承擔重量的繩子股數(shù)n=3，每股繩子受到的拉力為200N，所以貨物和動滑輪受到繩子的拉力為由于動滑輪重為100N，所以貨物受到的拉力為由于貨物重為900N，所以貨物對地面的壓力為貨物與地面的接觸面積為，所以貨物對地面的壓強為故B正確；C．第二次拉繩子時，繩子自由端的拉力為滑輪組的機械效率為故C正確；D．貨物以0.09m/s的速度勻速上升，繩子移動的速度為工人拉力的功率為故D錯誤。故選ABC。9．《天工開物》中寫道“凡弓弦取食柘葉蠶繭”，指出用多股蠶絲作為弓的弦，這說明蠶絲_______好，拉彎的弓把箭射出去，是把弓的_______能轉(zhuǎn)化為箭的______能。【答案】彈性彈性勢機械【解析】弓的弦需要發(fā)生彈性形變，用多股蠶絲作為弓的弦，這說明蠶絲彈性好。拉彎的弓具有彈性勢能，拉彎的弓把箭射出去，將彈性勢能轉(zhuǎn)化為機械能。10.（2022福建）福廈高鐵預(yù)計明年6月建成運營。若高鐵列車以350km/h的設(shè)計時速行駛210km，需用時______h；列車減速進站時，動能變______。【答案】0.6小【解析】高鐵列車以350km/h的設(shè)計時速行駛210km，需用時列車減速進站時，質(zhì)量不變，速度減小，所以動能變小。11.（2022齊齊哈爾）如圖甲所示，放在水平地面上的物體在水平推力F的作用下做直線運動。當水平推力為F1時，物體運動的路程與時間關(guān)系如圖乙所示：當水平推力為F2時，物體運動的速度與時間關(guān)系如圖丙所示。則F1_____F2，若兩次推力的功率分別為P1、P2，則P1_____P2（兩空均選填“大于”、“等于”或“小于”）【答案】等于小于【解析】由圖乙可知，物體做勻速直線運動，速度大小為由圖丙可知，物體仍做勻速直線運動，速度大小為v2=5m/s，物體在水平地面上做勻速直線運動時，所受推力與摩擦力是一對平衡力，大小相等，即F=f，雖然v1<v2，但由于接觸面的粗糙程度和壓力大小不變，故同一物體所受滑動摩擦力大小不變，則F1=F2。[2]已知v1<v2，由可得，兩次推力的功率關(guān)系為P1<P2。12.（2022江蘇無錫）北京2022年冬奧會花樣滑冰雙人自由滑比賽中，中國組合隋文靜、韓聰完美發(fā)揮，摘得冠軍，如圖所示是比賽中的一個場景，韓聰雙腳立于冰面，僅用0.40s就將原本站立于冰面的隋文靜托舉起來，隋文靜的質(zhì)量為38kg，韓聰?shù)馁|(zhì)量為62kg，身高h=170cm。（g取10N/kg）（1）若韓聰將隋文靜托舉起的過程中所施加的力的大小等于隋文靜所受的重力大小，韓聰將隋文靜托舉起的高度h1=______cm，托舉過程中所做功的功率為______W；（2）保持圖中姿勢靜止時，若韓聰腳底冰刀與冰面的總接觸面積為10cm2，韓聰對地面的壓強為_____Pa，冰面對韓聰?shù)闹С至開_____N。【答案】（1）1161102（2）1×1061000【解析】（1）用刻度尺測量出h1和h2所對應(yīng)的長度分別為2.2cm和1.5cm，由數(shù)學知識有代入數(shù)據(jù)解得隋文靜的重力G隋=m隋g=38kg×10N/kg=380N托舉過程中所做的功W=G隋h=m隋gh1=38kg×10N/kg×1.16m=440.8J托舉過程中所做功的功率（2）韓聰對地面壓強為冰面對韓聰?shù)闹С至镕支=G總=m總g=(38kg+62kg)×10N/kg=1000N13.（2022湖北恩施州）如圖所示，讓從斜面上由靜止?jié)L下的小球鉆入水平面上的紙盒，探究影響小球動能大小的因素。（1）有多個因素可以影響物體的動能大小，比較質(zhì)量________（選填“相同”或“不同”）的兩個小球從不同高度滾下，是為了改變小球撞擊紙盒時的運動速度；（2）此實驗現(xiàn)象說明運動速度較________的小球具有的動能較大。【答案】相同大【解析】（1影響動能大小的因素有兩個：質(zhì)量和速度；小球從不同的高度滾下，到達水平面的速度不同，因此探究的是動能與速度的大小關(guān)系，根據(jù)控制變量法可知，應(yīng)控制小球的質(zhì)量相同。（2）小球的速度越大，紙盒被撞得越遠，說明小球的動能越大，因此此實驗現(xiàn)象說明運動速度較大的小球具有的動能較大。14.（2022湖北宜昌）小明和小紅在“探究物體的動能與哪些因素有關(guān)”的實驗中，讓鋼球從斜槽上一定高度的位置滾下，在水平面上運動，碰上木塊C并將C推動一段距離，通過推動距離的大小來判斷動能大小。（1）實驗中探究的動能是指（）A．鋼球撞擊木塊時的動能B．鋼球撞擊木塊后的動能C．木塊被鋼球撞擊后的動能（2）如圖甲、乙為小明兩次實驗的示意圖，鋼球A、B的質(zhì)量mA>mB，高度hA>hB，距離sA>sB。他得出“物體的質(zhì)量越大，動能越大”的結(jié)論，他的實驗方法______（選填“正確”或“錯誤”），理由是______；（3）小紅讓鋼球A分別從同一斜面的不同高度由靜止自由滾下，撞擊木塊，這是為了探究物體動能與_____的關(guān)系?！敬鸢浮浚?）A（2）錯誤沒有控制鋼球的速度一樣（3）速度【解析】（1）一個物體能量的多少，可由它對外做功的多少來確定，本實驗研究鋼球動能的大小是通過鋼球撞擊木塊時對木塊做功，通過木塊被推移的距離遠近來反映做功的多少，所以本實驗探究的是鋼球在撞擊木塊時的動能大小，故A符合題意，BC不符合題意。故選A。（2）在研究物體的動能與物體的質(zhì)量的關(guān)系時，要控制物體運動的速度相