专题8功和能
一、选择题
1．【2017?宜昌卷】在水平桌面上滑行的小车，速度越来越慢直至停止，下列描述中错误的是（）
A．小车的机械能转化为内能
B．小车克服阻力做功动能减小
C．摩擦力改变了小车的运动状态
D．小车的惯性逐渐变小直至为零
【答案】
【考点定位】做功改变物体内能；力的作用效果；惯性；动能和势能的大小变化
．【2017?宜昌卷】航空母舰上的飞机起飞时，由于跑道距离有限，可采用蒸汽弹射来帮助飞机迅速起飞所需要的速度，我国正在加紧研制这项技术力争在后续的航母中投入使用，蒸汽弹射是将水蒸气的内能转化为飞机的动能，转化效率约为9%，对于蒸汽弹射以下说法正确的是（）
A．功率大、效率高 B．功率大、效率低
C．功率小、效率高 D．功率小、效率低
【答案】
【解析】
航空母舰上的飞机起飞时，由于跑道距离有限，可采用蒸汽弹射来帮助飞机迅速起飞所需要的速度，这就要求蒸汽弹射的功率大；由“蒸汽弹射是将水蒸气的内能转化为飞机的动能，转化效率约为9%”知蒸汽弹射的效率低，故B正确故应选B。
功率的概念；热机的效率
．【2017?武汉卷】如图所示，让钢球从斜槽上由静止滚下，钢球运动到水平面上碰到静止的木块后，能将木块撞出一段距离．下列说法正确的是（不计空气阻力）（）
A．钢球能从斜槽上滚下是因为它具有惯性
B．木块被撞得越远，说明钢球对木块做的功越多
C．钢球在斜槽上向下滚动时，它的机械能越来越大
D．木块被撞出一段距离，说明物体的运动需要力来维持
【答案】
【考点定位】惯性；功的大小比较；机械能
.【2017?成都卷】2017年4月20日19时41分35秒，“天舟一号”货运飞船在文昌航天发射中心由“长征七号二”运载火箭成功发射升空。在它们加速升空的过程中，关于火箭搭载的“天舟一号”货运飞船的能量下列说法正确的是（ ）A、机械能的总量不变
B、机械能的总量变小
C、动能不变
D、重力势能变大
【答案】D
【解析】
动能的大小与质量和速度大小有关，重力势能的大小与质量和高度有关。“天舟一号”货运飞船在文昌航天发射中心由“长征七号二”运载火箭成功发射升空。在它们加速升空的过程中，质量不变，速度变大，动能变大，高度变大，重力势能变大，故机械能变大。故本题正确选项是D。
【考点定位】影响动能、重力势能大小的因素。
．下列物体具有动能的是（）
A．静止不动的课桌 B．挂在树上的椰子
C．拉长了的橡皮筋 D．正在行驶的汽车
【答案】
【考点定位】动能和势能的概念
．如图所示，塞子从试管口跳出，是由于水蒸气对塞子做了功，这个过程中能量的转化是（）
A．内能转化为机械能 B．化学能转化为内能
C．机械能转化为内能 D．只有内能的转移
【答案】
【解析】
在该过程中，水蒸气把软木塞冲开，是水蒸气对木塞做功，即消耗了水蒸气的内能，变成了瓶塞的机械能，故是水蒸气的内能转化为木塞的机械能的过程故选A
【考点定位】做功改变物体内能
．图为一种爬杆机器人，仅凭电池提供的能量，就能像人一样沿杆竖直向上匀速爬行．机器人在此过程中（）
A．所受摩擦力方向竖直向下
B．对杆的握力增大时，所受摩擦力增大
C．匀速爬行速度增大时，所受摩擦力不变
D．动能全部转化为重力势能
【答案】
【解析】
【考点定位】二力平衡条件的应用；动能和势能的转化与守恒
.【2017?成都卷】如图18所示，小王通过滑轮组向高处提升重210N的物体，动滑轮重10N，定滑轮重15N，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦。8s内物体匀速上升4m，则该8s内（ ）
A．小王做的有用功为840J
B．小王做的额外功为100J
C．小王做功的功率为110W
D．小王对绳子的拉力为70N
【答案】
【解析】
小王通过滑轮组向高处提升重210N的物体，动滑轮重10N，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦。8s内物体匀速上升4m，则该8s内小王做的有用功为840J，A是正确的；小王做的额外功为J，B是错误的；小王做功的功率为110W，C是正确的；小王对绳子的拉力为73.3N，D是错误的。故本题正确选项是A、C。
【考点定位】
9．下列生活实例中，力对物体做功的有
A．甲和乙B．甲和丙C．乙和丙D．丙和丁
【答案】考点：力是否做功的判断
10．【2017?衡阳卷】
【答案】C
【解析】
A用弓将箭射出，弓发生形变具有弹性势能，松手后，将弹性势能转化为箭的动能；B上升的滚摆，高度升高，重力势能增大，速度变小，动能越来越小，将动能转换为重力势能；C水平公路上匀速行驶汽车，高度没变，重力势能没变，速度没变，动能没有发生改变，这个过程没有动能和势能之间的转化；D卫星运行时，近地点具有较大的动能，势能较小，到远地点，有较大的势能，较小的动能，卫星从近地点到远地点动能减小，势能增大，动能转化为势能，从远地点到近地点势能增大，动能减小，势能转化为动能，转化过程中机械能守恒。题中问没有发生动能与势能转化的，故应选C。
【考点】机械能及转化
11．【2017?黄石卷】下列说法正确的是（）
A．运动的物体具有的能量叫做动能
B．甲乙二人同时登山，甲先到达山顶，则甲的功率大
C．功就是能，因为它们的单位相同
D．用50N的水平力拉着重100N的小车沿着水平地面前进5m，则此过程拉力做的功比重力做的功多
【答案】
【考点定位】动能和势能的概念；功的大小比较；功率大小的比较
．【2017?郴州卷】改革开放以来，我国的航天事业得到了空前的发展，并取得了举世瞩目的成就．如图所示，为我国神舟号飞船返回舱减速降落的情景．返回舱在此过程中（）
A．动能减小，重力势能减小 B．动能增大，重力势能增大
C．动能不变，重力势能减小 D．动能减小，重力势能不变
【答案】
【解析】
回舱减速降落的过程中，质量不变，速度变小，高度变小，则返回舱的动能减小、重力势能减小，故A正确、BCD错误故应选A。
【考点定位】机械能转化
．【2017?岳阳卷】如图，小明沿水平地面推箱子，但箱子没有移动，此过程
A．小明对箱子没有做功
B．重力对箱子做了功
C．小明对箱子的推力大于地面对箱子的阻力
D.箱子所受的重力与箱子对地面的压力是一对平衡力
【答案】A
【考点定位】功的判断
1．【2017?岳阳卷】4月27日，我国的“天舟一号”飞船圆满完成飞行任务返回地球，飞船受空气阻力匀速下降过程中，它的
A．动能增加，势能减少，内能不变
B．动能减少，势能不变，内能增加
C．动能不变，势能增加，内能减少
D．动能不变，势能减少，内能增加
【答案】D
【解析】
A．动能增加，势能减少，内能不变，错误，匀速下降，动能不变，势能减少B．动能减少，势能不变，内能增加，错误，匀速下降，动能不变，势能减少C．动能不变，势能增加，内能减少 ，错误，匀速下降，动能不变，势能减少D．动能不变，势能减少，内能增加，正确，匀速下降，动能不变，势能减少，内能增加故应选D。
【考点定位】能转化
1．【2017?无锡卷】射箭时，拉开的弓弦能将箭射出，箭离开弓弦后还能继续飞行，小明根据这一现象得出了以下结论：弓弦对箭施加的力改变了箭的运动状态：弓弦的弹性势能转化为箭的动能；箭由于惯性作用仍能继续飞行；在空中飞行的箭若不受任何力作用，将处于静止状态，其中说法正确的是（）
A．只有 B．只有 C．只有 D．都正确
【答案】
【解析】
①弓弦对箭施加的力使箭由静止变为运动，改变了箭的运动状态，故正确；箭射出时，弓弦的弹性形变程度变小，弹性势能减小；箭由静止变为运动，动能增大；所以，弓弦的弹性势能转化为箭的动能，故正确；射出去的箭离开弓以后能够继续向前运动，是箭由于惯性仍然保持原来的运动状态；惯性是物体保持原来运动状态不变的性质，不是力，不能说由于惯性作用，故错误；在空中飞行的箭若不受任何力作用，将保持原来的运动状态，继续做匀速直线运动，故错误综上分析可知，只有正确故应选B。
动能和势能的转化与守恒；力的作用效果；牛顿第一定律；惯性
．【2017?威海卷】装着开水的暖水瓶塞有时会弹起来．同时看到一股“白气”冒出来，以下解释正确的是（）
A．木塞弹起来，是因为暖水瓶里的空气受热膨胀对木塞做功
B．在木塞弹起过程中瓶内气体的内能增加，木塞的机械能增加
C．看到的“白气”是从瓶子里出来的水蒸气
D．看到的“白气”是水蒸气遇冷液化形成的小冰晶
【答案】
【考点定位】做功改变物体内能；液化及液化现象；能量的转化和转移
1．【2017?无锡卷】用如图所示的装置研究动能大小与速度的关系时．应让同一小车从斜面的高度处从静止滑下，小车撞击木块的过程中，对木块（选填“做功”“不做功”）．
【答案】不同；做功
在探究过程中，研究动能大小与速度的关系时，要控制质量一定，改变物体的速度，所以应让同一小车从斜面的不同高度从静止滑下；小车撞击木块的过程中，对木块施加了力，且木块在小车的推动下移动了距离，对木块做功
【考点定位】势能的影响因素
．【2017?衡阳卷】，克服重力做功；功率。
【考点】功和功率
3．【2017?宜昌卷】小明同学用40N的水平推力推着重100N的书箱在水平地面上前进了2m，松开手后，书箱仍向前滑行了lm，整个过程中小明做功J，书箱的重力做功J．
【答案】80；0
功的计算
．在自由下落过程中，物体运动速度会越来越快，一个物体由A点自由下落，相继经过B、C两点，已知AB=BC．如图所示，物体在AB段重力做功W1，做功功率P1；在BC段重力做功W2，做功功率P2，则W1W2，P1P2（两空均选填“＞”、“＜”或“=”）
【答案】=；＜
由题AB=BC，根据W=Gh可知，物体在AB段和BC段做的功相等，即W1=W2；由于小球在自由下落时做加速运动，根据t=可知，小球在BC段运动的时间短，根据公式P=可知，物体在AB段重力做功功率小于BC段重力做功功率，即P1＜P2
【考点定位】功的大小比较；功率大小的比较
．在图的漫画中，老人和小孩的感觉虽然不同，但从科学的角度看，两幅图都说明了可以改变物体能的内能，图中的小孩从滑梯上滑下，他的机械能（选填“增加”、“不变”或”减少”）．
【答案】做功；减少
做功改变物体内能；动能和势能的大小变化
.【2017?菏泽卷】核电站发电流程如图所示，其能量转化过程为：核能内能________能电能。
【答案】机械
【解析】
根据核电站发电流程，核反应堆工作时释放的能量使水汽化，推动蒸汽轮机带动发电机发电，其能量转化过程为核能→内能→机械能→电能。
考点：能量的转化
.【2017?菏泽卷】从你的生活实际出发，举出一条有效措施，能够有效地保护环境或有助于社会的可持续发展。
措施：______________________________________。
【答案】太阳能的开发与利用能够有效地保护环境，节约能源。
【解析】
这是一道开放型题目，目的在于让学生树立节能环保意识，促进社会的可持续发展。从生活实际出发，选择和生活息息相关的事例，比如太阳能、风能、地热能等清洁型能源的利用。
考点：能源开发与可持续发展
1．【2017?衢州卷】大家都知道：“摩擦生热”。那摩擦做功与生热之间存在怎样的关系？
焦耳等科学家运用多种方法、不同实验，测出做功(W)和做功产生的热(Q)两者之间的比值关系。其中最经典的是1847年焦耳设计的桨叶轮实验：如图甲，在一个装满水的绝热桶里放入铜制的翼轮，多次用下落的重物带动翼轮上的叶片转动，转动的叶片与水摩擦，产生的热使水的温度升高。焦耳通过测量_______________和重物下落的距离，计算出重物做的功，即翼轮克服水的摩擦所做的功(W)；测量绝热桶中水升高的温度，从而计算出水吸收的热(Q)。
(1)焦耳做这个实验的目的是_______________________________________________________。
(2)小柯利用刻度尺、温度计、天平、双层真空平底圆柱体保温杯、水等器材，粗略测量做功和做功产生的热之间的比值关系。具体方案是：
①用刻度尺测量空保温杯内部高度，记为h杯。
②用天平称量一定质量的水，记为m水，用温度计测出水的温度，记为t1。
③将水倒入保温杯中，测量杯中水的高度，记为h水。计算出h杯－h水，这也就是杯中水下落的高度。
④在保温杯盖子上安装一支分度值为0.1℃的温度计(连接处密闭绝热)，盖紧保温杯，如图乙。
⑤_______________________________________(填写操作)，计算出水的重力所做的功(W)。
⑥测出杯中水的温度，记为t2，计算出水吸收的热(Q)。
⑦根据⑤、⑥数据，得出两者的比值关系。
【答案】
【解析】
【考点定位】研究摩擦做功和产生热量的关系
2．【2017?山西卷】小明和同学打乒乓球时，注意到乒乓球台上的球不小心就会滚到台下，落地点时时远时近．小明思考：若运动着的小球从桌上滚落后，小球的落地点到桌子的水平距离可能与哪些因素有关呢？他的猜想如下：
猜想一：小球的落地点到球台的水平距离s可能与小球离开桌面的速度大小有关；
猜想二：小球的落地点到球台的水平距离s可能与桌子的高度H有关．
然后，小明选取了钢球并用高度可调的桌子与斜面组成如图所示的装置，并进行了实验，得到了部分数据如表．
同一钢球，H=1.2m 次数 小球高度h/m 落地点到桌子的水平距离s/m 1 0.1 0.65 2 0.2 0.96 3 0.3 1.16 （1）在实验中让钢球从桌上的斜面不同高度由静止滚下，其目的是：．
（2）分析表中数据你可得到的结论是：．
【答案】（1）使钢球到达桌面的速度不同；（2）在小球的质量和运动速度相同时，小球所处高度越高，落地时的水平距离越大
【解析】
（1）当同一个小球从同一斜面高度滚下时，小球的质量和速度是不变的，这样可以探究小球的落地点到球台的水平距离与球台的高度的关系；（2）分析表数据可得出的结论为：在小球的质量和运动速度相同时，小球所处高度越高，落地时的水平距离越大。
【考点定位】控制变量法与探究性实验方案
【考点定位】能的转化与机械能守恒，非平衡力。
4．【2017?郴州卷】观察、实验、推理是物理研究的重要手段，物理学家伽利略因观察到比萨大教堂穹顶上吊灯因风不停摆动，发现了摆的重要特性．某兴趣小根据当时情况，准备了小钢球（大小可忽略不计）．弹性很小的结实轻细绳等器材组成了图甲装置．在无风的情况下，把小钢球拉离到最低位置（A）x处释放．如图乙所示，小钢球将来回摆动．兴趣小组猜想影响小钢球往返一次的时间因素有：摆绳长l，小钢球质量m，起始小钢球拉离到最低位置（A）的距离x．由此进行实验，用秒表记下小钢球往返的时间．实验数据记录如下：
实验
次第 摆绳
长/（m） 小钢球
质量（m） 最初将小钢球拉至最低
位置的距离x（cm） 小钢球往返动一次
的平均时间（s） 1 1 50 5.0 1.99 2 1 50 7.0 2.00 3 1 50 9.0 2.00 4 1 100 9.0 2.00 5 1 150 9.0 2.00 6 2 50 9.0 2.83 7 4 50 9.0 3.99 （1）由表中（填表中实验次第序号）三组数据可知：小钢球往返一次的时间与小钢球拉离最低位置的距离x无关；
（2）由表中笫3、4、5次实验数据分析可知：小钢球往返一次的时间与无关：
（3）由表中第3、6、7次实验数据分折可知：摆绳越长，小钢球往返一次的时间越；
（4）我们生活用的摆钟（如图丙），就是利用这一原理工作的，有人发现正在工作的摆钟往返一次的时间变长了（即钟的走时比准确时慢），则需将摆锤往调（填“上“或“下”）．
【答案】（1）1、2、3；（2）小钢球的质量；（3）长；（4）上
【解析】
（1）研究小钢球往返一次的时间与小钢球拉离最低位置的距离x的关系时，要控制摆长、质量不变，故由表中1、2、3三组数据可知：小钢球往返一次的时间与小钢球拉离最低位置的距离x无关；（2）由表中笫3、4、5次实验数据可知，只有小球的质量不同，而其它因素相同，而分小钢球往返一次的时间相同，故小钢球往返一次的时间与小钢球质量无关：（3）由表中第3、6、7次实验数据可知，只有摆长不同，因它因素相同，分折可知：摆绳越长，小钢球往返一次的时间越长；（4）根据（3）：摆绳越长，小钢球往返一次的时间越长；摆绳越短，小钢球往返一次的时间越少，正在工作的摆钟往返一次的时间变长了（即钟的走时比准确时慢），应缩短摆垂，则需将摆锤往上调
【考点定位】机械能转化
1．【2017?郴州卷】利用如图所示的滑轮组，用F=1000N的力拉绳子自由端，货物A以0.1m/s的速度匀速直线运动l0s，整个过程中，滑轮组的机械效率为75%．求：
（1）货物A在10s内移动的距离：
（2）这个过程中拉力F的功率：
（3）水平地面对货物A的摩擦力大小．
【答案】（1）1m；（2）200W；（3）1500N
【考点定位】功和能；滑轮组的机械效率
．【2017?东营卷】进入三月份以来，东营街头出现了一种共享电动汽车。下表是这种汽车的主要参数。（g取10N/kg）
（1）电动机是电动汽车的核心部分，电动机工作时能量的转化是。电动机的工作原理是 。（2）标准承载下，电动汽车静止时对水平地面的压强是多少？
（3）右图是电动汽车行驶在某路段的路程与时间图像，标准承载下，电动汽车以速度匀速行驶1分钟的耗电量为0.4kw·h，电动机的效率是多少？
（4）若某燃油汽车百公里耗油6升，每升油5.5元，电动汽车充电每度0.8元，通过计算比较使用燃油汽车与电动汽车哪种更经济？
kW·h=1.44×106J，电动汽车发动机的效率：η=W有/W=1.08×106J/1.44×106J=75%。（4）燃油汽车100km的费用：6×5.5=33（元），电动汽车100km的费用：44×0.8÷2=17.6（元），因为17.6元小于33元，所以使用电动汽车费用少，更经济。
【考点定位】电动机，压强、效率等综合计算与分析。
3.【2017?菏泽卷】我国自主研发的“蛟龙4500”深海潜水器的质量是，长度有8米，高为3.5米，宽度是3米。潜水器被轮船上的机械牵引出水面时的情景如图所示。（）问：潜水器离开水面沿竖直方向匀速上升12米。
牵引机械对潜水器的拉力有多大？
牵引机械对潜水器所做的功是多少？
假如牵引机械提升时间为2分钟，牵引机械的功率应为多少？
【答案】（1）2×105N（2）2.4×106J（3）2×104W
【解析】
解：（1）牵引机械对潜水器的拉力F=G=mg=2×104kg×10N/kg=2×105N。
（2）潜水器离开水面沿竖直方向匀速上升12米，牵引机械对潜水器所做的功
W=Gh=2×105N×12m=2.4×106J
（3）牵引机械的功率
答：（1）牵引机械对潜水器的拉力为2×105N。（2）牵引机械对潜水器所做的功是2.4×106J。（3）牵引机械的功率应为2×104W。
考点：功功率
．如图所示，工人用斜面向上、大小为500N的推力，将重800N的货物从A点匀速推至B点；再用100N的水平推力使其沿水平台面匀速运动5s，到达C点．已知AB长3m，BC长1.2m，距地面高1.5m．试问：
（1）利用斜面搬运货物主要是为了；
（2）货物在水平面上运动的速度为多少？
（3）水平推力做功的功率为多少？
（4）斜面的机械效率为多少？
【答案】（1）省力；（2）0.24m/s；（3）24W；（4）80%．
斜面的机械效率；速度公式及其应用；功率的计算
18
空车质量
800kg50cm2
44kw·h
每个轮胎与地面接触面积
电池容量
标准承载
200kg
最大续航（充满电最大行驶路程）
200km
所受阻力与汽车总重的比值
0.09
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