專題10功和功率的計算 能量轉(zhuǎn)化與守恒（原卷版）-2024年中考科學(xué)【熱點(diǎn)·重點(diǎn)·難點(diǎn)】專練（浙江專用）

專題10功和功率的計算能量轉(zhuǎn)化與守恒備考方向常見題型考生需要具備綜合運(yùn)用知識的能力，能夠?qū)⒉煌R點(diǎn)聯(lián)系起來解決問題。考生可以從以下幾個方面進(jìn)行備考:1.夯實(shí)基礎(chǔ)知識:考生需要對功和功率的基本概念、公式和原理進(jìn)行深入理解，確保能夠熟練掌握。2.提高知識運(yùn)用能力:充分理解功是能量轉(zhuǎn)化的量度來分析非恒力做功問題。在解題過程中，要注意分析物理過程，選擇正確的公式進(jìn)行計算。選擇題、填空題、實(shí)驗(yàn)題、解答題知識點(diǎn)一、功（一）功的含義物體受到力的作用，并且在這個力的方向上通過一段距離，我們就說這個力對物體做了功。力做功也常說成物體做功，如人的推力對小車做功，也可以說成人對小車做功。（二）做功的兩個必要因素做功包括兩個必要因素：一是作用在物體上的力；二是物體在力的方向上通過一段距離。(1)力對物體不做功的三種情況①有距離無力：物體沒有受到力的作用，但由于慣性通過一段距離；②有力無距離：有力作用在物體上，但物體沒動，即物體沒有通過一段距離；③力與距離垂直：物體受到了力的作用，也通過了一段距離，但通過的距離與力的方向垂直。(2)物體在力的方向上通過一段距離是指力與距離具有同向性、同體性和同時性。

（三）功的計算功有大小，科學(xué)上規(guī)定：功等于力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積。即功=力x距離。如果用F表示力，s表示物體在力的方向上通過的距離，W表示功，則功的計算公式為W=Fs。【重要提醒】功和能的區(qū)別與聯(lián)系：功和能是兩個不同性質(zhì)的量，功是過程量，它對應(yīng)的是一段時間和一段過程；能是狀態(tài)量，它對應(yīng)的是一個時刻和一個狀態(tài)。但功和能這兩個量又是密切相關(guān)的，首先，能是物體做功的本領(lǐng)，如果一個物體具有做功的本領(lǐng)，我們就說它具有能；其次，功是能量轉(zhuǎn)化的量度，即在一個過程中，能量究竟轉(zhuǎn)化了多少，可以用相應(yīng)的功量度出來。知識點(diǎn)二、功率（一）功率(1)定義：單位時間里完成的功叫做功率。(2)意義：反映做功快慢的量(即表示能量轉(zhuǎn)化快慢的量)。(3)符號：P(4)功率的公式：由功率的定義知，功率=功/時間，如果用P表示功率，W表示功，t表示時間，則功率的公式可表示為P=W/t(5)功率的單位在國際單位制中，功率的單位是瓦特，簡稱瓦，符號為W。1瓦=1焦/秒。在實(shí)際應(yīng)用中還常用千瓦(kW)、兆瓦(MW)作為功率的單位。1千瓦=1000瓦，1兆瓦=106瓦?！灸芰ν卣埂竣佼?dāng)物體在力F的作用下，以速度v做勻速直線運(yùn)動時(力F與速度v同方向)，由W=Fs、v=s/t，得出P=Fv，即功率等于力與力的方向上運(yùn)動速度的乘積。利用P=Fv可以知道：拖拉機(jī)在上坡時，當(dāng)功率一定時，通過換擋減小速度是為了增大牽引力，這樣有利于上坡。②應(yīng)用公式P=W/t時一定要注意三個量的對應(yīng)關(guān)系，功W一定是在對應(yīng)的時間t內(nèi)完成的功，這樣算出的功率才是時間t內(nèi)的功率，不同的時間內(nèi)對應(yīng)的功率一般來說是不同的，功率越大，反映了完成功的“速度”越大，但并不代表做功一定多。功率的公式P=W/t是指平均功率，即在t時間內(nèi)的平均功率，而不是某一時刻的瞬間功率。知識點(diǎn)三、能量的轉(zhuǎn)化與守恒（一）動能和彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化一個木球從高處滾下來，撞擊到彈簧片上。研究的過程球的速度動能彈簧片形變程度彈性勢能能的轉(zhuǎn)化木球壓彎彈簧片不斷減小直至為零不斷減小直至為零由小變大不斷增大動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能彈簧片把木球彈回由零不斷增大由零不斷增大由大變小不斷減小，直至為零彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能（二）機(jī)械能守恒動能和勢能之和稱為機(jī)械能。物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而且在轉(zhuǎn)化過程中，如果只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化,機(jī)械能的總量就保持不變，即機(jī)械能守恒。（三）機(jī)械能守恒與能量守恒定律的區(qū)別

(1)機(jī)械能守恒是有條件的一沒有能量損失或額外的能量補(bǔ)充。

因?yàn)闄C(jī)械能守恒是指一個物體如果只存在著動能和勢能之間的轉(zhuǎn)化時，機(jī)械能的總量將保持不變。如果存在機(jī)械能與其他形式的能之間的轉(zhuǎn)化，機(jī)械能總量發(fā)生改變，機(jī)械能不再守恒，例如克服摩擦做功，產(chǎn)生內(nèi)能，機(jī)械能的總量將減少，損失的機(jī)械能將轉(zhuǎn)化為其他形式的能。

(2)能量守恒定律的成立不需要條件。這是因?yàn)槟芰哭D(zhuǎn)化形式是多樣的，可以在機(jī)械能、內(nèi)能、化學(xué)能、電能、光能、聲能間相互轉(zhuǎn)化，不限于動能和勢能之間的轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化過程中，一種形式的能減少，另一種形式的能必然增加，能的總量保持不變。（建議用時：30分鐘）A組中考真題（2023?杭州）小金將小球豎直向上拋出，小球先上升后下落，不計空氣阻力。小球從離開手后到落回手中之前，此過程中能量變化的分析，正確的是（）A．動能先增大后減小 B．勢能先減小后增大 C．機(jī)械能先減小后增大 D．機(jī)械能保持不變（2023?溫州）如圖是滾擺完成一次下降和上升的示意圖。該過程中，滾擺處于甲、乙位置時（）A．重力勢能不同，動能相同 B．重力勢能不同，動能不同 C．重力勢能相同，動能相同 D．重力勢能相同，動能不同（2023?臺州）某同學(xué)研究滑輪的作用，用重為0.2牛的滑輪，把2牛的鉤碼勻速提升1米。在不計繩重和摩擦的情況下，拉力F做的功為（）A．0焦 B．1.1焦 C．2.2焦 D．4.4焦（2023?浙江）福建艦是我國完全自主設(shè)計制造的第三艘航母，其配置的電磁彈射是當(dāng)今世界少數(shù)國家掌握的先進(jìn)技術(shù)。電磁彈射的結(jié)構(gòu)示意如圖甲，其科學(xué)原理如圖乙。（1）航母上的發(fā)射軌道相當(dāng)于圖乙中兩根金屬導(dǎo)軌，彈射車相當(dāng)于金屬棒ab，通電后磁場對彈射車產(chǎn)生，從而使彈射車牽引飛機(jī)快速運(yùn)動，當(dāng)彈射車運(yùn)動到軌道末端停下來時，由于飛機(jī)具有而保持原來的運(yùn)動狀態(tài)，并在發(fā)動機(jī)動力的作用下加速飛離甲板。（2）電磁彈射原理雖簡單，但是建造所需的技術(shù)難度極高。如電磁彈射需要強(qiáng)大的電力儲能系統(tǒng)，能在3秒內(nèi)提供1.2×108焦的電能，將幾十噸的飛機(jī)加速到幾百米/秒，該系統(tǒng)的功率至少達(dá)瓦。（2023?麗水）2023年，廣交會上展出的可騎行電動行李箱，受到許多客商的歡迎。某品牌電動行李箱的部分參數(shù)如下表。質(zhì)量為50千克的測試者坐在空行李箱上（如圖），以最大速度在展廳勻速直線騎行20秒，騎行時所受阻力是總重的0.04倍。部分參數(shù)最大速度3米/秒空箱質(zhì)量10千克輪子與地面的總接觸面積0.003米2（1）測試者在20秒內(nèi)騎行的路程為米；（2）求測試者坐在電動行李箱上時，行李箱對水平地面的壓強(qiáng)；（3）求測試過程中電動行李箱克服阻力做功的功率。（2023?金華）我國設(shè)計生產(chǎn)的無人機(jī)世界領(lǐng)先，具有高效、輕巧、功率大等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事等領(lǐng)域。如圖為某型號農(nóng)用無人機(jī)，主要用于播種、施肥、打藥等，銘牌上的部分參數(shù)如下表所示，完成下列問題。整機(jī)型號N420最大起飛質(zhì)量56kg藥箱額定容量30L作業(yè)速度1～12m/s（1）這款無人機(jī)以5m/s的作業(yè)速度共水平飛行3.6km，需要多少小時？（2）這款無人機(jī)以最大起飛質(zhì)量停放在水平地面，對地面的壓強(qiáng)約7000Pa，無人機(jī)與地面的總接觸面積約為多少平方米？（3）若這款無人機(jī)以最大起飛質(zhì)量、1.2m/s速度豎直向上勻速飛行，不計空氣阻力，則按此要求計算無人機(jī)的功率至少是多少瓦？B組模擬提高（2023?鹿城區(qū)模擬）小明同學(xué)以一定速度將彈性球扔向地面，彈性球經(jīng)地面和墻壁兩次反彈，重新在同一高度用手接住，碰撞時小球能量損失不計，1處和2處是在同一高度。如果1處小球的動能大于2處，則下列說法錯誤的是（）A．1處的機(jī)械能一定大于2處 B．1處的動能一定大于4處 C．3處的動能一定大于4處 D．接到小球時的速度一定小于扔出時的速度（2023?長興縣三模）如圖甲是蹦極運(yùn)動過程示意圖，小明從O點(diǎn)開始下落，OA長度是彈性繩的自由長度，在B點(diǎn)時他所受彈性繩彈力恰好等于自身重力，C點(diǎn)是下落到達(dá)的最低點(diǎn)。蹦極過程中人和彈性繩的能量變化如圖乙（忽略空氣摩擦的影響），下列判斷正確的是（）A．a(chǎn)圖像表示人的重力勢能 B．t3時刻人在B點(diǎn)位置 C．t2時刻繩的彈性勢能最大 D．t3時刻人的動能為零（2023?臺州模擬）圖甲是水火箭制作項(xiàng)目學(xué)習(xí)小組同學(xué)的設(shè)計圖，圖乙為水火箭發(fā)射后的v﹣t圖像。下列說法正確的是（）A．在上升過程中，噴出的水對水火箭有向下的力 B．在上升過程中，水火箭的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變 C．在上升過程中，水火箭到達(dá)最高點(diǎn)的時刻為t1 D．在下降過程中，水火箭的機(jī)械能逐漸增大（2023?杭州二模）如圖所示，將一彈簧固定在水平桌面上，在其上放置一個小鋼球。鋼球靜止時彈簧長度為L，用手向下壓彈簧到一定程度，釋放后鋼球運(yùn)動到距離水平桌面2L處，整個過程中，對鋼球分析錯誤的是（）A．甲圖中，鋼球靜止時受到平衡力的作用 B．鋼球在彈簧上靜止時，彈簧的彈性勢能不為0 C．鋼球上升過程中，當(dāng)彈簧長度為L時，鋼球動能最大 D．鋼球上升但未離開彈簧之前鋼球一直加速運(yùn)動（2023?鹿城區(qū)模擬）我國研制的“神舟九號”實(shí)驗(yàn)飛船在返回地面通過大氣層的飛行中，下列說法中不正確的是（）A．飛船的機(jī)械能保持不變 B．飛船的一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 C．飛船的勢能越來越小 D．飛船的外表溫度會升高（2023?舟山一模）在體育課上，小康用胳膊將排球向上墊起后，排球上升過程中運(yùn)動得越來越慢。下列說法中正確的是（）A．排球在脫離胳膊后能繼續(xù)上升，是由于排球所受的重力小于排球的慣性 B．排球在脫離胳膊后的上升過程中，受到方向向上的力 C．排球在脫離胳膊后的上升過程中，重力勢能逐漸減小 D．排球在脫離胳膊后的上升過程中，動能逐漸減?。?023?龍灣區(qū)二模）千年商港，幸福溫州。溫州朔門古港遺址發(fā)現(xiàn)的宋代古沉船是溫州作為海上絲綢之路的絕佳闡釋。打撈沉船時，電動機(jī)將沉船以相同的速度從水下豎直吊起至水面上方一定高度，下列表示此過程中繩子拉力的功率P隨沉船上升高度h變化的大致曲線，其中合理的是（）A． B． C． D．（2023?拱墅區(qū)校級二模）如圖，利用斜面將一個重500N的物體（大小可忽略）勻速拉到高處，沿斜面向上的拉力F＝300N，拉動的距離s＝4m，物體提升的高度h＝2m。此過程中拉力做的功是J，物體受到的摩擦力為N。（2023?鹿城區(qū)校級三模）2023年4月，甌江口海經(jīng)區(qū)第六屆櫻花節(jié)開幕，我校多位老師也參加了櫻花節(jié)歡樂跑活動。（1）歡樂跑過程中，人體的體溫沒有明顯變化，是因?yàn)槿梭w的兩項(xiàng)生理功能保持相對平衡。（2）溫老師完成5千米歡樂跑用時半小時，已知溫老師的質(zhì)量為72千克，假設(shè)跑步時地面對人的摩擦力是體重的0.2倍，則溫老師克服摩擦做功的功率是。（2023?濱江區(qū)二模）如圖所示，要將質(zhì)量一定的木塊從桌面的A點(diǎn)移至C點(diǎn)，水平桌面的粗糙程度一樣，木塊在水平拉力F作用下從A點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動且速度越來越快；當(dāng)木塊到達(dá)B點(diǎn)時撤去拉力F；木塊繼續(xù)移動，速度越來越慢，最后停在C點(diǎn)。已知AB＝2BC＝L，整個過程中拉力F所做的功為（用F、L表示，下同），不計空氣阻力，則物體所受摩擦力f為。（2021?蕭山區(qū)校級一模）如圖1所示，靜止在水平面上的物塊，受水平拉力F作用，F(xiàn)隨時間t的變化關(guān)系如圖2所示。當(dāng)6s時，物塊開始運(yùn)動，小兵每隔2s記錄的物塊位置和時刻如圖3所示，由圖象可知：（1）6～12s物體做運(yùn)動（選填“勻速”或“變速”）；（2）10～12s，物塊克服摩擦力做功J；（3）10～18s，動力做功的平均功率為。（2021?杭州一模）如圖所示，水平桌面的右端固定一定滑輪，輕質(zhì)小盤通過一根繞過定滑輪的細(xì)繩與桌面上質(zhì)量為0.5kg的木塊相連，繩重及繩與滑輪間的摩擦不計。當(dāng)小盤內(nèi)放重為0.7N的砝碼時，木塊未被拉動，這時木塊受到的摩擦力為N；當(dāng)小盤內(nèi)放重為1N的砝碼時，木塊正好向右做勻速直線運(yùn)動，當(dāng)小盤落在地面上后，木塊仍能繼續(xù)運(yùn)動，這時木塊受到的摩擦力為N；若在小盤落地前用一個水平向左的力F拉木塊，使木塊向左勻速運(yùn)動1米，則這個力F做功為J。（2023?衢州三模）在水平地面上鋪一張白紙，將一只皮球表面涂黑，使其先后從h1、h2高度處由靜止自由下落，分別在紙上留下黑色圓斑A、B，如圖所示。（1）分析圖中兩個圓斑大小，可推斷h1h2（選填“大于”、“小于”或“等于”）。（2）皮球下落過程中，主要的能量轉(zhuǎn)化形式為。（3）皮球落地后反彈高度比原來下落時的高度低，由此可判斷，皮球的機(jī)械能總量（選填“不變”、“減少”或“增大”）。（2023?西湖區(qū)校級二模）如圖甲輕質(zhì)彈簧原長為2L，將彈簧豎直放置在地面上，在其頂端將一質(zhì)量為m的物體由靜止釋放，當(dāng)彈簧被壓縮到靜止時，彈簧長度為L，如圖乙現(xiàn)將該彈簧水平放置，一端固定在A點(diǎn)，另一端與物塊P接觸但不連接，AB是長度為5L的光滑水平軌道，B端與半徑為L的光滑半圓軌道B、C、D相切，用外力推動物塊P，將彈簧壓縮至長度L，然后釋放，P開始沿軌道運(yùn)動，問：（1）從豎直放置在地面上的彈簧頂端，靜止釋放物塊P，至彈簧被壓縮后靜止，物塊P的重力勢能轉(zhuǎn)化為彈簧的。（填能量形式）（2）將彈簧壓縮至長度L，然后放開，P開始沿軌道運(yùn)動，能否到達(dá)“D”點(diǎn)？（填“能”或“否”）。物塊P達(dá)到最高點(diǎn)時的機(jī)械能大小為焦耳。（2023?蓮都區(qū)一模）我國完全自主研發(fā)的福建艦是一艘電磁彈射航母：艦載機(jī)從平直甲板上以彈射方式起飛。這對中國航母艦載機(jī)是一個里程碑式的事件。該航母標(biāo)準(zhǔn)排水量為8萬噸，可同時停放幾十架艦載機(jī)。（1）艦載機(jī)被彈射后加速飛離甲板，艦載機(jī)的機(jī)械能（“填“增大”、“減小”或“不變”）。（2）在標(biāo)準(zhǔn)排水量時，航母所受的浮力為牛。（3）若每架艦載機(jī)質(zhì)量為25噸。當(dāng)一架艦載機(jī)飛離航母后，航母排開海水的體積減少了立方米（海水的密度取1×103千克/立方米）。（2023?吳興區(qū)校級一模）杭州至德清城域鐵路工程起自余杭區(qū)仁和北站終于德清高鐵站，線路全長25.2千米。項(xiàng)目采用市域A型車，它最高運(yùn)行速度為120千米/時，空載時質(zhì)量約為180噸，?？繒r車輪跟鐵軌接觸總面積為0.8平方米。（1）若列車全程以最高設(shè)計速度行駛，途中不?？?，則從仁和北站到德清高鐵站共需要多少小時？（2）?？繒r，空載列車對鐵軌的壓強(qiáng)為多少？（3）若空載列車以最高設(shè)計速度勻速直線行駛時，所受阻力為車重的0.04倍，此時該列車的功率為多少瓦？（2023?金東區(qū)二模）為踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念，以最優(yōu)城市河道環(huán)境迎接亞運(yùn)盛會，杭州市在規(guī)范的指引下，持續(xù)深入地實(shí)施清淤工作。如圖是清淤作業(yè)的水陸兩棲挖掘機(jī)，依靠浮箱可以漂浮在水面上。已知該水陸兩棲挖掘機(jī)漂浮在水面時排水量為30米3，回答下列問題：（1）挖掘機(jī)挖斗前方做成齒牙狀的目的是壓強(qiáng)。（2）挖掘機(jī)漂浮在水面（未開展清淤工作）時，求此時挖掘機(jī)受到的浮力。（3）某次作業(yè)時，挖掘機(jī)將質(zhì)量為0.72噸的淤泥挖出水面后，緩慢提升6米的高度，在此過程中無淤泥流出，求挖掘機(jī)對淤泥所做的功。（2023?金華二模）為助力第19屆亞運(yùn)會金華賽區(qū)足球小組賽，金華市體育中心體育場專門從廣州調(diào)運(yùn)來近8000平方米的專用草坪，通過鋪草機(jī)將草坪一卷卷進(jìn)行鋪植，壓實(shí)，已知鋪草機(jī)的質(zhì)量為0.5t，與地面接觸的總面積為0.5m2，司機(jī)質(zhì)量為50kg，則在此過程中：（1）該鋪草機(jī)以運(yùn)行速度4km/h勻速行駛6分鐘，行駛的路程是多少？（2）若司機(jī)站在蒲草機(jī)上進(jìn)行工作時，對地面的壓強(qiáng)有多大？（3）鋪草時，該機(jī)器以最大運(yùn)行速度運(yùn)動12米所需的時間為10秒，受到的阻力是重力的0.1倍，求此時機(jī)器的功率多大？（2023?椒江區(qū)校級二模）連接椒江、路橋、溫嶺的臺州市域鐵路S1線在2022年底通車運(yùn)營。（1）輕軌電車與架空電線的接觸點(diǎn)所用的材料應(yīng)具有滑膩、不易氧化、能導(dǎo)電的性質(zhì)，以下材料最適合的是。A.橡膠B.石墨C.鐵（2）若列車牽引總功率為1×106瓦，在0.5小時里勻速直線行駛了36千米，求列車運(yùn)行時所受水平阻力大小。（3）如圖為一節(jié)列車與鐵軌、枕木放置于水平地面的示意圖，若列車的總質(zhì)量為55噸，軌與枕木的總質(zhì)量為65噸，相關(guān)部位之間的受力面積數(shù)據(jù)如表，求地面受到的壓強(qiáng)為多少？相關(guān)部位列車與鐵軌鐵軌與枕木枕木與地面總受力面積（m2）51560（2023?溫州模擬）“雪如意”全稱國家跳臺滑雪中心，跳臺滑雪作為冬奧會上極貝觀賞性的項(xiàng)目。跳臺滑雪的基本技術(shù)分為5個部分：助滑、起跳、空中飛行、著陸、滑行至終止區(qū)?；┻\(yùn)動員的成績有多項(xiàng)評分依據(jù)，其中兩項(xiàng)為空中飛行距離及5個技術(shù)是否順利完成。資料1：北京冬奧會跳臺