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中考物理一轮复习单元复习讲练考专题32 功和机械能 单元对点难题训练（含解析）
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这是一份中考物理一轮复习单元复习讲练考专题32 功和机械能 单元对点难题训练（含解析），共20页。试卷主要包含了0dm-1， 如图甲所示，有一底面积为0， ，求， 的等内容，欢迎下载使用。
考点1：功
1. （2022吉林省）下列关于力学知识的描述中，说法正确的是（ ）
A. 静止在地面上的人受到的重力和人对地面的压力是一对平衡力
B. 太空中的空间站受到浮力
C. 用注射器注射药液时利用了大气压强
D. 雨滴下落过程中重力对其做功
【答案】D
【解析】A．人受到的重力和地面对人的支持力是一对平衡力，故A错误；
B．太空中没有空气，故空间站没有受到浮力，故B错误；
C．注射器注射药物是由于活塞受到了推力的原因，与大气压无关，故C错误；
D．雨滴下落时受到了重力的作用，并且沿着重力的方向运动了一段距离，所以该过程重力做了功。故D正确。故选D。
2. （2022广西北部湾）第十二届中国（南宁）国际园林博览会为打造“智慧园博”，引入纯电动无人驾驶观光车，供市民免费乘坐游览，如图所示。若观光车与乘客总质量为600kg，轮胎与地面的总接触面积为0.02m2，在园内某段平直路面上匀速行驶30m，用时10s，牵引力为2×103N，求：
（1）观光车行驶的速度；
（2）牵引力做的功；
（3）观光车静止在水平地面上时对地面的压强。
【答案】（1）3m/s；（2）6×104J；（3）3×105Pa
【解析】（1）观光车在平直路面上匀速行驶30m，用时10s，所以观光车行驶的速度为
SKIPIF 1 < 0
（2）牵引力为2×103N，行驶的路程为30m，所以牵引力做的功为
W=Fs=2×103N×30m=6×104J
（3）观光车与乘客总质量为600kg，静止在水平地面上时对地面的压力为
F=G=mg=600kg×10N/kg=6000N
观光车轮胎与地面的总接触面积为0.02m2，所以观光车对地面的压强为
SKIPIF 1 < 0
3. （2022广西玉林）如图所示，质量为200g的小车从斜面顶端由静止下滑，图中显示小车到达A、B、C三处的时刻（数字分别表示“时：分：秒”）。问：
（1）小车通过 SKIPIF 1 < 0 段、 SKIPIF 1 < 0 段的路程分别为多少m？
（2）小车通过 SKIPIF 1 < 0 段的平均速度为多少m/s？
（3）小车重力在 SKIPIF 1 < 0 段所做的功比在 SKIPIF 1 < 0 段所做的功多几分之几？
【答案】（1）0.40m，0.50m；（2）0.3m/s；（3）四分之一
【解析】（1）由图可知
sAB=10.0dm-6.0dm=4.0dm=40cm=0.40m
sBC=6.0dm-1.0dm=5.0dm=0.50m
（2）由图可知
sAC=10.0dm-1.0dm=9.0dm=0.90m
tAC=23s-20s=3s
小车通过AC段的平均速度为
SKIPIF 1 < 0
（3）设斜面的角度为α，小车重力在BC段所做的功
W1= G×hBC =G×sBC×sinα=0.5Gsinα
小车重力在AB段所做的功
W2= G×hAB=G×sAB×sinα=0.4Gsinα
小车重力在BC段所做的功比在AB段所做的功多
ΔW=W1-W2=0.5Gsinα-0.4Gsinα=0.1Gsinα
小车重力在BC段所做的功比在AB段所做的功多
SKIPIF 1 < 0
答：（1）小车通过AB段、BC段的路程分别为0.400m和0.500m；
（2）小车通过AC段的平均速度为0.3m/s；
（3）小车重力在BC段所做的功比在AB段所做的功多四分之一。
4. （2022黑龙江牡丹江）课间，小冰为班级换矿泉水，他把刚抬回来的满桶矿泉水立放到水平地面上。若桶与水的总质量为16kg，桶与地面的接触面积为100cm2，课桌高为0.8m。求：
（1）立放时，这桶矿泉水对水平地面的压强是多少？
（2）小冰将这桶矿泉水匀速抬到课桌上，对这桶水做的功是多少？
【答案】（1） SKIPIF 1 < 0 ；（2） SKIPIF 1 < 0
【解析】（1）桶与水的总质量为16kg，则桶和水的总重力
SKIPIF 1 < 0
因为矿泉水放在水平地面上，则地面受到的压力等于桶和水的总重力，即
SKIPIF 1 < 0
则立放时，这桶矿泉水对水平地面的压强
SKIPIF 1 < 0
（2）将这桶矿泉水匀速抬到课桌上，则对这桶水做的功
SKIPIF 1 < 0
5. （2022黑龙江绥化）如图甲所示，有一底面积为0.01m2，质量为3kg的正方体物块，在拉力F的作用下在水平面上做直线运动。拉力随时间变化、速度随时间变化图象分别如图乙、丙所示，已知物块在2～4s的运动距离为2m。求：
（1）物块静止时对水平面的压强；
（2）在2～4s物块受到的摩擦力；
（3）在前6s内，拉力F做的功。
【答案】（1） SKIPIF 1 < 0 ；（2） SKIPIF 1 < 0 ；（3） SKIPIF 1 < 0
【解析】（1）物块对水平面压力
SKIPIF 1 < 0
物块对水平面的压强
SKIPIF 1 < 0
（2）由图象可知物块在4～6s做匀速直线运动，摩擦力f与拉力F大小相等，即
SKIPIF 1 < 0
物块运动过程压力和接触面粗糙程度不变，摩擦力不变。所以2～4s物块受到的摩擦力
SKIPIF 1 < 0
（3）0～2s物块处于静止状态拉力不做功，已知物块在2～4s运动的距离 SKIPIF 1 < 0 ，2～4s拉力F做的功
SKIPIF 1 < 0
物块在4～6s内运动的距离
SKIPIF 1 < 0
4～6s拉力F做的功
SKIPIF 1 < 0
前6s拉力F做的功
SKIPIF 1 < 0
6.(2021甘肃威武)机器人送餐以往只能在科幻电影中看到的场面，现在已成为现实。如图所示，一个机器人用手托着盘子，在水平地面上匀速行走，并使盘子一直保持同一高度不变。甲同学说机器人对盘子做了功，而乙同学却说它对盘子没有做功。请问你支持谁的观点？为什么？
【答案】 乙同学；作用在物体上的力与距离垂直，垂直无功
【解析】乙同学，因为在水平方向上匀速直线运动，而机器人对盘子的力是向上的，力与距离垂直，垂直无功。
当物体在力的方向上移动一段距离时，外力才做功，结合物体的受力情况的移动方向判断即可。
考点2：功率
1. （2022齐齐哈尔）如图甲所示，放在水平地面上的物体在水平推力F的作用下做直线运动。当水平推力为F1时，物体运动的路程与时间关系如图乙所示：当水平推力为F2时，物体运动的速度与时间关系如图丙所示。则F1___________ F2，若两次推力的功率分别为P1、P2，则P1___________ P2（两空均选填 “大于”、“等于”或“小于”）
【答案】 等于 小于
【解析】由图乙可知，物体做匀速直线运动，速度大小为
SKIPIF 1 < 0
由图丙可知，物体仍做匀速直线运动，速度大小为 v2=5m/s，物体在水平地面上做匀速直线运动时，所受推力与摩擦力是一对平衡力，大小相等，即F=f，虽然v1[2]已知v1 SKIPIF 1 < 0
可得，两次推力的功率关系为P12. （2022甘肃金昌）小勇放学后，背着重40N的书包沿水平路面走了200m，用时3min，又用1min爬上了大约9m高的四楼回到了家，小勇的重力为600N。则他在回家过程中对书包所做的功为______J，他所做总功的功率是______W。
【答案】 360 24
【解析】小勇回家过程中对书包的作用力沿竖直方向，所以他背着书包在水平路面行走时，他对书包不做功，只在爬楼过程对书包做了功。所做的功
SKIPIF 1 < 0
上楼时，小勇不仅要克服书包的重力做功，还要克服自身重力做功。克服自身重力做的功
SKIPIF 1 < 0
做的总功
SKIPIF 1 < 0
整个过程所用时间
SKIPIF 1 < 0
所做总功的功率
SKIPIF 1 < 0
3. （2022江苏无锡）北京2022年冬奥会花样滑冰双人自由滑比赛中，中国组合隋文静、韩聪完美发挥，摘得冠军，如图所示是比赛中的一个场景，韩聪双脚立于冰面，仅用0.40s就将原本站立于冰面的隋文静托举起来，隋文静的质量为38kg，韩聪的质量为62kg，身高h=170cm。（g取10N/kg）
（1）若韩聪将隋文静托举起的过程中所施加的力的大小等于隋文静所受的重力大小，韩聪将隋文静托举起的高度h1=_______cm，托举过程中所做功的功率为_______W；
（2）保持图中姿势静止时，若韩聪脚底冰刀与冰面的总接触面积为10cm2，韩聪对地面的压强为_____Pa，冰面对韩聪的支持力为_______N。
【答案】 （1）116 1102 （2）1×106 1000
【解析】（1）用刻度尺测量出h1和h2所对应的长度分别为2.2cm和1.5cm，由数学知识有
SKIPIF 1 < 0
代入数据
SKIPIF 1 < 0
解得
SKIPIF 1 < 0
隋文静的重力
G隋=m隋g=38kg×10N/kg=380N
托举过程中所做的功
W=G隋h=m隋gh1=38kg×10N/kg×1.16m=440.8J
托举过程中所做功的功率
SKIPIF 1 < 0
（2）韩聪对地面压强为
SKIPIF 1 < 0
冰面对韩聪的支持力为
F支=G总=m总g=(38kg+62kg)×10N/kg=1000N
4. （2022甘肃兰州）如图所示，物块在水平拉力 SKIPIF 1 < 0 （大小未知）的作用下，在水平直线轨道上运动，其中 SKIPIF 1 < 0 。已知物块在 SKIPIF 1 < 0 段和 SKIPIF 1 < 0 段分别以 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 的速度匀速运动，且在 SKIPIF 1 < 0 段、 SKIPIF 1 < 0 段所受摩擦力分别为 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 ，则该物块通过 SKIPIF 1 < 0 段和 SKIPIF 1 < 0 段所用的时间之比为 ___________，拉力 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 段做功的功率为 ___________ SKIPIF 1 < 0 。
【答案】 2∶1 2
【解析】由速度公式可得，该物块通过AB段所用时间
SKIPIF 1 < 0
通过CD段所用时间
SKIPIF 1 < 0
则该物块通过AB段和CD段所用的时间之比为
SKIPIF 1 < 0
物块在AB段做匀速直线运动，处于平衡状态，所受的拉力
SKIPIF 1 < 0
根据
SKIPIF 1 < 0
可知拉力F在AB段做功的功率
SKIPIF 1 < 0
5. （2022黑龙江牡鸡）如图所示工人师傅正在用叉车搬运货物，现将质量为1t的货物匀速提高1.5m用时5s。试求：
（1）货物上升的速度是多少?
（2）货物所受到重力是多少?
（3）叉车提升货物时对货物所做的功是多少?
（4）叉车提升货物的功率是多少?
【答案】（1）0.3m/s；（2）104N；（3）1.5×104J；（4）3×103W
【解析】（1）货物上升的速度
SKIPIF 1 < 0
（2）货物所受的重力
G=mg=1000kg×10N/kg=104N
（3）叉车提升货物时对货物所做的功
W=Fs=104N×1.5m=1.5×104J
（4）叉车提升货物的功率
SKIPIF 1 < 0
6. （2022甘肃金昌）绿色环保已成为人们生活中重要的理念。电动汽车是一种节能环保的交通工具，某电动汽车部分参数如下。若某次车满载时，车和人的总质量为1.8吨，四个车轮与水平地面接触面积分别为50cm2（g=10N/kg）。求：
（1）满载时汽车对水平地面的压强；
（2）若汽车以108km/h的速度在平直高速公路匀速行驶20分钟，行驶的距离是多少；
（3）若汽车在额定功率下沿平直公路以10m/s的速度匀速行驶，发动机效率为80%，则汽车在行驶过程中受到的阻力大小。
【答案】（1） SKIPIF 1 < 0 ；（2）36km；（3） SKIPIF 1 < 0
【解析】（1）满载时汽车对水平地面的压力为
SKIPIF 1 < 0
满载时汽车对水平地面的压强
SKIPIF 1 < 0
（2）行驶的距离是
SKIPIF 1 < 0
（3）若汽车在额定功率下输出有用的功率为
SKIPIF 1 < 0
汽车在匀速行驶过程中牵引力为
SKIPIF 1 < 0
汽车是匀速行驶的，牵引力与阻力是平衡力，故汽车在行驶过程中受到的阻力大小为
SKIPIF 1 < 0
答：（1）满载时汽车对水平地面的压强 SKIPIF 1 < 0 ；
（2）若汽车以108km/h的速度在平直高速公路匀速行驶20分钟，行驶的距离是36km；
（3）汽车在行驶过程中受到的阻力大小为 SKIPIF 1 < 0 。
7. （2022贵州黔东南州）据新华社报道，5月31日上午，贵阳至黄平高速公路全线通车。贵黄高速的通车，将极大地方便沿线群众出行，提升贵阳市、黔南州、黔东南州至长江三角洲、长株潭城市群通道运输能力，对完善全省高速公路网络、推动沿线资源开发、振兴乡村经济提供强有力的交通支撑。贵黄高速主线全长120.6公里，设计时速100公里。周末，小明与他爸爸从黄平开着小汽车到贵阳游玩，人和车的总质量为1.5t，四轮与地面接触总面积为200cm2。若小汽车在行驶过程中受到的阻力是人和车总重力的0.04倍（取g=10N/kg），求：
（1）因车发生故障，当车停在水平应急道上（人未下车）时，车对水平地面的压强；
（2）若该车在某平直路段以72km/h的速度匀速行驶了25s，此过程小汽车牵引力的功率。
【答案】（1） SKIPIF 1 < 0 ；（2） SKIPIF 1 < 0
【解析】（1）汽车和人的总质量
SKIPIF 1 < 0
汽车和人对地面的压力等于人和车的总重力
SKIPIF 1 < 0
汽车静止时对地面的压强
SKIPIF 1 < 0
（2）车在某平直路段匀速行驶，牵引力等于摩擦阻力
SKIPIF 1 < 0
此过程小汽车牵引力的功
SKIPIF 1 < 0
汽车牵引力做功的功率
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0
答：（1）汽车静止在水平地面时对地面的压强为7.5x10 Pa；
（2）此过程中汽车牵引力所做的功 SKIPIF 1 < 0 。
考点3：动能和势能
1. （2022苏州）手机具有录音和显示波形的功能。某乒乓球爱好者将一乒乓球从一定高度由静止释放，利用手机记录下乒乓球碰撞台面发出的声音，其波形随时间的变化如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 每次发声的时间间隔相等
B. 整个过程中乒乓球的机械能不变
C. 乒乓球每次弹起时的动能依次减小
D. 乒乓球每次与台面碰撞的最大形变程度相同
【答案】C
【解析】A．由图可知，第1次碰撞的时间是1.12s，第2次碰撞的时间是1.58s，第3次碰撞的时间是2.00s，第4次碰撞的时间是2.40s，第5次碰撞的时间是2.78s，第1、2次时间间隔为0.4s，第2、3次时间间隔为0.42s，第3、4次时间间隔为0.4s，第4、5次时间间隔为0.38s，每次发声的时间间隔不相等，故A错误；
BC．整个过程中乒乓球和空气摩擦，并且与台面碰撞，它的机械能减小，所以每次弹起时的动能减小，故B错误，C正确；
D．由于乒乓球的机械能减小，乒乓球每次与台面碰撞转化的弹性势能减小，乒乓球每次与台面碰撞的最大形变程度不同，故D错误。故选C。
2. （2022江苏无锡）用如图所示的器材探究动能大小与哪些因素有关，实验时让小车从斜面上由静止开始下滑，撞击置于水平面上的木块，关于该实验，下列说法中错误的是（ ）
A. 小车从斜面下滑过程中重力势能转化为动能
B. 小车撞击木块对木块做功，使木块获得动能
C. 木块被撞击后移动的距离可反映小车动能大小
D. 本套器材只能探究小车动能大小与速度的关系
【答案】D
【解析】A．小车从斜面下滑过程中高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增大，重力势能转化为动能，故A正确，A不符合题意；
B．小车撞击木块对木块做功，使木块具有初速度，从而获得动能，故B正确，B不符合题意；
C．本实验将小车动能的大小转换为木块移动距离的长短，木块移动距离越长，小车动能越大，故C正确，C不符合题意；
D．把钩码固定在小车上，增加小车的质量，因此本套器材还可以探究小车的动能与质量的关系，故D错误，D符合题意。故选D。
3. （2022湖南衡阳）2022年2月15日，中国选手苏翊鸣夺得北京2022年东奥会单板滑雪男子大跳台冠军，实现了中国单板滑雪在东奥会上金牌“零的突破”。如图，苏翊鸣在助滑区从起点A由静止开始加速下滑到最低点的过程中，他的（ ）
A. 重力势能增大，动能减小B. 重力势能减小，动能增大
C. 重力势能减小，动能减小D. 重力势能增大，动能增大
【答案】B
【解析】苏翊鸣在助滑区从起点A由静止开始加速下滑到最低点的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。
4. （2022广西河池）如图所示是某实验小组探究动能的大小与什么因素有关的实验装置。实验中，用力将钢球推出，让钢球瞬间获得速度并向右运动，钢球跟弹簧碰撞后把弹簧压缩。
（1）本实验是通过观察________来比较钢球动能的大小；
（2）保持钢球的质量不变，推出钢球的速度越大，弹簧被压缩的程度也越大。表明：物体的动能大小与________有关；
（3）换不同质量的钢球，以相同的速度推出，钢球的质量越大，弹簧被压缩的程度也越大。表明：物体的动能大小与________有关；
（4）本实验中用到的研究方法是________（填其中一种即可）。
【答案】 （1）弹簧被压缩的程度 （2）速度 （3）质量 （4）控制变量法（或转换法）
【解析】（1）实验中，用力将钢球推出，让钢球瞬间获得速度并向右运动，钢球跟弹簧碰撞后把弹簧压缩，将动能转化为弹簧的弹性势能，钢球的动能越大，转化成的弹性势能越大，弹簧被压缩的程度就越大，所以本实验是通过观察弹簧被压缩的程度来比较钢球动能的大小，这是利用了转换法。
（2）保持钢球的质量不变，推出钢球的速度越大，弹簧被压缩的程度也越大，说明钢球的动能越大，可得结论：物体的动能大小与速度有关，物体的速度越大动能越大。
（3）换不同质量的钢球，以相同的速度推出，钢球的质量越大，弹簧被压缩的程度也越大，说明钢球的动能越大，可得结论：物体的动能大小与质量有关，物体的速度相同时，物体的质量越大，动能越大。
（4）本实验中在探究动能大小与质量的关系时，控制小球的速度不变，用到的研究方法是控制变量法。
5. （2022贵阳）“十次事故九次快”说明汽车超速会带来危害，汽车“多拉快跑”更是追尾事故中的罪魁祸首，超速与超载严重危害了道路交通安全。
小明通过实验探究货车超速与超载在追尾事故中的危害，用到的器材有：小车（模拟货车）、木块（模拟被追尾车辆）、砝码若干、坡度固定的斜面。将小车从如图甲所示的A处自由释放，小车在水平面上运动一段距离s0后停止，s0可视为刹车后运动的距离。将木块静置于小车右侧所在的位置B处，表明符合核载量并在限速内的货车不会对前车追尾。
请回答下列问题：
（1）探究货车超速的危害：如图乙所示，木块置于B处，小车由斜面顶端释放，撞击木块并与木块共同运动一段距离s1，这表明货车超速___________（选填“会”或“不会”）产生追尾的危害。本实验可用木块运动的___________反映追尾的危害程度；
（2）探究货车超载的危害：如图丙所示，木块置于B处，将砝码固定在小车上，仍从A处释放小车，观察小车的运动情况。逐次增加砝码个数重复实验，发现小车在水平面上运动的距离几乎都为s0，均未与木块撞击。小明猜想：小车每次到达斜面底端时，虽其动能随___________的逐次增大而增大，但仍未追尾，原因可能是小车此时___________还不够大；
（3）由（2）问中的实验看出小车超载几乎不会追尾前车，但生活中货车超载引起的追尾事故却频频发生。请你在上述实验的基础上再设计一步实验操作（木块仍置于B处），证明货车追尾前车会因超载带来危害；
①操作：___________；
②请你对可能产生的现象进行合理预设，并指出仅因超载造成追尾的危害程度在实验结果中是如何体现的？___________。
【答案】 （1）会 距离 （2）质量 速度 （3）见详解 见详解
【解析】（1）小车由斜面顶端释放，撞击木块并与木块共同运动一段距离s1，说明速度越大的物体具有动能越大，动能过大的货车会造成追尾事故。
危害程度不能直观体现，只能运用转换法，用木块被撞击的距离间接体现。
（2）逐次增加砝码个数重复实验，增加砝码质量越大，造成小车的动能越大。
影响动能的因素除了质量，还有速度，所以考虑可能是速度还不够大。
（3）将装有砝码的小车放在斜面顶端释放，观察木块被撞击后运动的距离。
若木块运动的距离比乙图中木块运动的距离更远，则木块两次运动距离之差即可体现仅因超载带来的危害程度。
6. （2022黑龙江绥化）为了探究动能大小的影响因素，利用斜面、钢球、木块等器材在同一水平面上开展了如图所示的探究活动。
（1）该实验中所探究物体的动能是指___________的动能；（选填“钢球”或“木块”）
（2）由甲、乙两图可知，当物体质量相同时，速度越大，动能越大；
（3）如甲、丙两图所示，让不同质量的钢球从同一斜面的___________由静止滚下，目的是___________，可得出结论：___________；
（4）若斜面下方水平面光滑，本实验___________达到实验目的。（选填“能”或“不能”）
【答案】 （1）钢球 （3）同一高度 使钢球运动到水平面时速度相同 当物体速度相同时，质量越大，动能越大 （4）不能
【解析】（1）实验中通过比较滚下的钢球撞击木块移动的距离，来比较钢球动能的大小，这里用到了转换法。
（3）用不同质量的两个钢球从同一斜面的相同高度自由滚下，钢球到达水平面的速度是相同的；探究动能与质量的关系时，需要控制速度相同，质量不同，故需要比较甲、丙两次实验，根据实验现象可知，当物体速度相同时，质量越大，动能越大。
（4）若斜面下方水平面光滑，根据牛顿第一定律，钢球和木块将永远一直运动下去，没有运动距离的远近之分，就不能达到通过比较距离来比较动能的目的，即此时达不到实验目的。
7. （2022湖北宜昌）小明和小红在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验中，让钢球从斜槽上一定高度的位置滚下，在水平面上运动，碰上木块C并将C推动一段距离，通过推动距离的大小来判断动能大小。
（1）实验中探究的动能是指（ ）
A．钢球撞击木块时的动能
B．钢球撞击木块后的动能
C．木块被钢球撞击后的动能
（2）如图甲、乙为小明两次实验的示意图，钢球A、B的质量mA>mB，高度hA>hB，距离sA>sB。他得出“物体的质量越大，动能越大”的结论，他的实验方法___________（选填“正确”或“错误”），理由是___________；
（3）小红让钢球A分别从同一斜面的不同高度由静止自由滚下，撞击木块，这是为了探究物体动能与___________的关系。
【答案】 （1）A （2）错误 没有控制钢球的速度一样 （3）速度
【解析】（1）一个物体能量的多少，可由它对外做功的多少来确定，本实验研究钢球动能的大小是通过钢球撞击木块时对木块做功，通过木块被推移的距离远近来反映做功的多少，所以本实验探究的是钢球在撞击木块时的动能大小，故A符合题意，BC不符合题意。
故选A。
（2）在研究物体的动能与物体的质量的关系时，要控制物体运动的速度相同，甲乙两次实验中，钢球在斜面上的高度不同，从斜面上滚下来碰撞木块的速度不同，因此他的实验方法是错误的。
（3）小红让同一钢球A从同一斜面的不同高度由静止滚下，钢球的质量相同，而钢球的速度不同，则本次实验是为了研究物体动能的大小与物体运动的速度大小关系。
考点4：机械能及其转化
1. （2022湖南益阳）2021年7月30日，中国蹦床运动员朱雪莹和刘灵玲包揽了东京奥运会女子蹦床金银牌，为国争了光。比赛中朱雪莹先被蹦床弹起上升到最高点，之后从最高点下落直至将蹦床压缩到最低点。在此过程中，有关朱雪莹机械能变化的说法正确的是（ ）
A. 在空中上升过程中，她的动能转化为重力势能
B. 在最高点她的动能最大
C. 下落到将与床面接触时，她的动能为零
D. 蹦床被压缩到最低点时，她的重力势能最大
【答案】A
【解析】A．在空中上升过程中，运动员的质量不变，速度变小，高度升高，动能减少，重力势能增大，是动能转化为重力势能，故A正确；
B．在最高点，运动员的速度为0，动能为0，故B错误；
C．在空中下落时，重力势能转化为动能，所以与床面接触时，动能不为0，故C错误；
D．运动员上升到最高点时，高度最高，重力势能最大，蹦床被压缩到最低点时，弹性形变最大，床具有的弹性势能最大，故D错误。故选A。
2. （2022湖南邵阳）2022年4月16日，摘星妈妈王亚平和航天员耀志刚、叶光富三人乘坐神舟十三号返回舱成功返回地球。下列关于返回舱进入大气层后的有关说法错误的是（ ）
A. 返回舱下落过程中，动能转化为重力势能
B. 返回舱加下落过程中其动能增大
C. 返回舱下落过程中与大气摩擦，外表面温度升高，其内能增加
D. 返回舱下落过程中，航天员相对地球是运动的
【答案】A
【解析】A．返回舱下落过程中，高度减小，速度变大，质量不变，所以重力势能减小，动能增大，将重力势能转化为动能，故A错误，符合题意；
B．返回舱加下落过程中，速度增大，质量不变，所以其动能增大，故B正确，不符合题意；
C．返回舱下落过程中与大气摩擦，克服空气阻力做功，将机械能转化为内能，内能增加，外表面温度升高，故C正确，不符合题意；
D．返回舱下落过程中，航天员相对地球的位置不断的变化，所以航天员是运动的，故D正确，不符合题意。故选A。
3. （2022湖北天门）苏翊鸣在2022年北京冬奥会单板滑雪男子大跳台比赛中夺得金牌，如图所示为运动员在空中运动的轨迹，图中a、c两处等高，若不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 运动员从a处到b处重力势能转化为动能
B. 运动员在a处和c处的重力势能相等
C. 运动员在b处时的机械能最大
D. 运动员从b处到d处速度逐渐减小
【答案】B
【解析】A．若不计空气阻力，运动员从a处到b处的过程中，机械能守恒，运动员位置升高，重力势能增加，动能减小，减小的动能全部转化为重力势能，故A错误；
B．如图，a处和c处的高度相同，运动员的质量不变，因此运动员在a处和c处的重力势能相等，故B正确；
C．运动员运动过程中不计空气阻力，机械能守恒，因此运动员在b处时的机械能与其他各点的机械能相同，故C错误；
D．运动员从b处到d处的过程中，高度降低，重力势能减小，机械能守恒，因此减小的重力势能全部转化为动能，运动员的速度逐渐增大，故D错误。故选B。
4. （2022湖北荆州）打篮球是很多同学喜爱的运动项目，某次打篮球过程中，篮球的部分运动轨迹如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 篮球经过相同高度的B、C两点时，机械能相等
B. 篮球第一次反弹后到达最高点D时，动能为0
C. 篮球经过B、E两点时，动能可能相等
D. 篮球在整个过程中机械能守恒
【答案】C
【解析】AD．由图可知，每次篮球反弹后到达的最高点都比上一次的最高点要低，说明篮球的机械能不断减小，因此在B点的机械能大于在C点的机械能，故AD错误；
B．由图可知，篮球在最高点时，竖直方向速度为0，但在水平方向上速度不为0，所以篮球第一次反弹后到达最高点时的动能不为0，故B错误；
C．篮球在B点的机械能大于在E点的机械能，由图可知，B点比E点高，所以B点的重力势能大于E点的重力势能，机械能是物体动能和势能的总和，因此在B点的动能可能等于在E点的动能，故C正确。
故选C。
5. （2022广西北部湾）2022年5月31日，我国自主研制的大型两栖飞机——“鲲龙”AG600在广东珠海首飞成功。返航时，飞机在减速下降过程中（ ）
A. 动能增大，重力势能减小 B. 动能减小，机械能不变
C 动能增大，重力势能增大 D. 动能减小，机械能减小
【答案】D
【解析】飞机在减速下降过程中，质量不变，速度减小，动能减小；质量不变，高度变小，重力势能减小，则飞机的机械能减小，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。
6. （2022广西百色）北京时间2022年6月5日10时44分，神舟十四号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射。关于飞船在离地加速升空过程中能量的变化，下列说法正确的是（ ）
A. 动能增大，势能增大，机械能增大 B. 动能增大，势能不变，机械能增大
C. 动能增大，势能减小，机械能不变 D. 动能减小，势能增大，机械能不变
【答案】A
【解析】动能大小与质量和速度有关，飞船在离地加速升空过程中，质量不变，速度增大，故动能增大；重力势能大小与质量和高度有关，飞船在离地加速升空过程中，质量不变，高度增加，故势能增大；机械能为动能与势能的总和，故机械能增大。故BCD错误，A正确。故选A。
7. （2022北京）图所示的是神舟十三号载人飞船返回舱返回地面时的情境。打开降落伞后，若返回舱在一段时间内的运动可看作是竖直向下的匀速运动，则关于返回舱在这段时间内，下列说法正确的是（ ）
A. 返回舱的动能不变B. 返回舱的重力势能不变C. 返回舱的机械能不变D. 返回舱所受重力不做功
【答案】A
【解析】A．因为返回舱是匀速运动，且质量未改变，所以返回舱的动能不变，故A正确；
B．返回舱的质量未变，但其高度在不断减小，所以返回舱的重力势能变小，故B错误；
C．机械能等于动能和势能之和，动能不变，势能减小，所以机械能减小，故C错误；
D．重力竖直向下，返回舱在重力的方向上移动了距离，所以返回舱所受重力做功，故D错误。
故选A。
8. （2022广东）图甲中过山车从A点出发，先后经过B、C、D、E点。图乙是过山车在B、C，D、E点的动能和重力势能大小的示意图，则过山车的动能在___________点最大，B点重力势能的大小___________E点动能的大小。在这个过程中，过山车的机械能是___________（选填“变化”或“不变”）的。
【答案】 C 等于 变化
【解析】（1）过山车在B点重力势能最大，在下降的过程中，重力势能转化为动能，再加上之前前进的动能，所以在C点动能最大。
由图乙可知，B点的重力势能与E点的动能大小在一个水平线上。所以大小相等。
因为有摩擦以及空气阻力的原因，一部分机械能转化为内能，所以过山车的机械能是变化的。额定乘客人数
5
电动机额定电压
500V
电动机额定功率
100kW
电池容量
500Ah
考点1：功
1. （2022吉林省）下列关于力学知识的描述中，说法正确的是（ ）
A. 静止在地面上的人受到的重力和人对地面的压力是一对平衡力
B. 太空中的空间站受到浮力
C. 用注射器注射药液时利用了大气压强
D. 雨滴下落过程中重力对其做功
【答案】D
【解析】A．人受到的重力和地面对人的支持力是一对平衡力，故A错误；
B．太空中没有空气，故空间站没有受到浮力，故B错误；
C．注射器注射药物是由于活塞受到了推力的原因，与大气压无关，故C错误；
D．雨滴下落时受到了重力的作用，并且沿着重力的方向运动了一段距离，所以该过程重力做了功。故D正确。故选D。
2. （2022广西北部湾）第十二届中国（南宁）国际园林博览会为打造“智慧园博”，引入纯电动无人驾驶观光车，供市民免费乘坐游览，如图所示。若观光车与乘客总质量为600kg，轮胎与地面的总接触面积为0.02m2，在园内某段平直路面上匀速行驶30m，用时10s，牵引力为2×103N，求：
（1）观光车行驶的速度；
（2）牵引力做的功；
（3）观光车静止在水平地面上时对地面的压强。
【答案】（1）3m/s；（2）6×104J；（3）3×105Pa
【解析】（1）观光车在平直路面上匀速行驶30m，用时10s，所以观光车行驶的速度为
SKIPIF 1 < 0
（2）牵引力为2×103N，行驶的路程为30m，所以牵引力做的功为
W=Fs=2×103N×30m=6×104J
（3）观光车与乘客总质量为600kg，静止在水平地面上时对地面的压力为
F=G=mg=600kg×10N/kg=6000N
观光车轮胎与地面的总接触面积为0.02m2，所以观光车对地面的压强为
SKIPIF 1 < 0
3. （2022广西玉林）如图所示，质量为200g的小车从斜面顶端由静止下滑，图中显示小车到达A、B、C三处的时刻（数字分别表示“时：分：秒”）。问：
（1）小车通过 SKIPIF 1 < 0 段、 SKIPIF 1 < 0 段的路程分别为多少m？
（2）小车通过 SKIPIF 1 < 0 段的平均速度为多少m/s？
（3）小车重力在 SKIPIF 1 < 0 段所做的功比在 SKIPIF 1 < 0 段所做的功多几分之几？
【答案】（1）0.40m，0.50m；（2）0.3m/s；（3）四分之一
【解析】（1）由图可知
sAB=10.0dm-6.0dm=4.0dm=40cm=0.40m
sBC=6.0dm-1.0dm=5.0dm=0.50m
（2）由图可知
sAC=10.0dm-1.0dm=9.0dm=0.90m
tAC=23s-20s=3s
小车通过AC段的平均速度为
SKIPIF 1 < 0
（3）设斜面的角度为α，小车重力在BC段所做的功
W1= G×hBC =G×sBC×sinα=0.5Gsinα
小车重力在AB段所做的功
W2= G×hAB=G×sAB×sinα=0.4Gsinα
小车重力在BC段所做的功比在AB段所做的功多
ΔW=W1-W2=0.5Gsinα-0.4Gsinα=0.1Gsinα
小车重力在BC段所做的功比在AB段所做的功多
SKIPIF 1 < 0
答：（1）小车通过AB段、BC段的路程分别为0.400m和0.500m；
（2）小车通过AC段的平均速度为0.3m/s；
（3）小车重力在BC段所做的功比在AB段所做的功多四分之一。
4. （2022黑龙江牡丹江）课间，小冰为班级换矿泉水，他把刚抬回来的满桶矿泉水立放到水平地面上。若桶与水的总质量为16kg，桶与地面的接触面积为100cm2，课桌高为0.8m。求：
（1）立放时，这桶矿泉水对水平地面的压强是多少？
（2）小冰将这桶矿泉水匀速抬到课桌上，对这桶水做的功是多少？
【答案】（1） SKIPIF 1 < 0 ；（2） SKIPIF 1 < 0
【解析】（1）桶与水的总质量为16kg，则桶和水的总重力
SKIPIF 1 < 0
因为矿泉水放在水平地面上，则地面受到的压力等于桶和水的总重力，即
SKIPIF 1 < 0
则立放时，这桶矿泉水对水平地面的压强
SKIPIF 1 < 0
（2）将这桶矿泉水匀速抬到课桌上，则对这桶水做的功
SKIPIF 1 < 0
5. （2022黑龙江绥化）如图甲所示，有一底面积为0.01m2，质量为3kg的正方体物块，在拉力F的作用下在水平面上做直线运动。拉力随时间变化、速度随时间变化图象分别如图乙、丙所示，已知物块在2～4s的运动距离为2m。求：
（1）物块静止时对水平面的压强；
（2）在2～4s物块受到的摩擦力；
（3）在前6s内，拉力F做的功。
【答案】（1） SKIPIF 1 < 0 ；（2） SKIPIF 1 < 0 ；（3） SKIPIF 1 < 0
【解析】（1）物块对水平面压力
SKIPIF 1 < 0
物块对水平面的压强
SKIPIF 1 < 0
（2）由图象可知物块在4～6s做匀速直线运动，摩擦力f与拉力F大小相等，即
SKIPIF 1 < 0
物块运动过程压力和接触面粗糙程度不变，摩擦力不变。所以2～4s物块受到的摩擦力
SKIPIF 1 < 0
（3）0～2s物块处于静止状态拉力不做功，已知物块在2～4s运动的距离 SKIPIF 1 < 0 ，2～4s拉力F做的功
SKIPIF 1 < 0
物块在4～6s内运动的距离
SKIPIF 1 < 0
4～6s拉力F做的功
SKIPIF 1 < 0
前6s拉力F做的功
SKIPIF 1 < 0
6.(2021甘肃威武)机器人送餐以往只能在科幻电影中看到的场面，现在已成为现实。如图所示，一个机器人用手托着盘子，在水平地面上匀速行走，并使盘子一直保持同一高度不变。甲同学说机器人对盘子做了功，而乙同学却说它对盘子没有做功。请问你支持谁的观点？为什么？
【答案】 乙同学；作用在物体上的力与距离垂直，垂直无功
【解析】乙同学，因为在水平方向上匀速直线运动，而机器人对盘子的力是向上的，力与距离垂直，垂直无功。
当物体在力的方向上移动一段距离时，外力才做功，结合物体的受力情况的移动方向判断即可。
考点2：功率
1. （2022齐齐哈尔）如图甲所示，放在水平地面上的物体在水平推力F的作用下做直线运动。当水平推力为F1时，物体运动的路程与时间关系如图乙所示：当水平推力为F2时，物体运动的速度与时间关系如图丙所示。则F1___________ F2，若两次推力的功率分别为P1、P2，则P1___________ P2（两空均选填 “大于”、“等于”或“小于”）
【答案】 等于 小于
【解析】由图乙可知，物体做匀速直线运动，速度大小为
SKIPIF 1 < 0
由图丙可知，物体仍做匀速直线运动，速度大小为 v2=5m/s，物体在水平地面上做匀速直线运动时，所受推力与摩擦力是一对平衡力，大小相等，即F=f，虽然v1
可得，两次推力的功率关系为P1
【答案】 360 24
【解析】小勇回家过程中对书包的作用力沿竖直方向，所以他背着书包在水平路面行走时，他对书包不做功，只在爬楼过程对书包做了功。所做的功
SKIPIF 1 < 0
上楼时，小勇不仅要克服书包的重力做功，还要克服自身重力做功。克服自身重力做的功
SKIPIF 1 < 0
做的总功
SKIPIF 1 < 0
整个过程所用时间
SKIPIF 1 < 0
所做总功的功率
SKIPIF 1 < 0
3. （2022江苏无锡）北京2022年冬奥会花样滑冰双人自由滑比赛中，中国组合隋文静、韩聪完美发挥，摘得冠军，如图所示是比赛中的一个场景，韩聪双脚立于冰面，仅用0.40s就将原本站立于冰面的隋文静托举起来，隋文静的质量为38kg，韩聪的质量为62kg，身高h=170cm。（g取10N/kg）
（1）若韩聪将隋文静托举起的过程中所施加的力的大小等于隋文静所受的重力大小，韩聪将隋文静托举起的高度h1=_______cm，托举过程中所做功的功率为_______W；
（2）保持图中姿势静止时，若韩聪脚底冰刀与冰面的总接触面积为10cm2，韩聪对地面的压强为_____Pa，冰面对韩聪的支持力为_______N。
【答案】 （1）116 1102 （2）1×106 1000
【解析】（1）用刻度尺测量出h1和h2所对应的长度分别为2.2cm和1.5cm，由数学知识有
SKIPIF 1 < 0
代入数据
SKIPIF 1 < 0
解得
SKIPIF 1 < 0
隋文静的重力
G隋=m隋g=38kg×10N/kg=380N
托举过程中所做的功
W=G隋h=m隋gh1=38kg×10N/kg×1.16m=440.8J
托举过程中所做功的功率
SKIPIF 1 < 0
（2）韩聪对地面压强为
SKIPIF 1 < 0
冰面对韩聪的支持力为
F支=G总=m总g=(38kg+62kg)×10N/kg=1000N
4. （2022甘肃兰州）如图所示，物块在水平拉力 SKIPIF 1 < 0 （大小未知）的作用下，在水平直线轨道上运动，其中 SKIPIF 1 < 0 。已知物块在 SKIPIF 1 < 0 段和 SKIPIF 1 < 0 段分别以 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 的速度匀速运动，且在 SKIPIF 1 < 0 段、 SKIPIF 1 < 0 段所受摩擦力分别为 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 ，则该物块通过 SKIPIF 1 < 0 段和 SKIPIF 1 < 0 段所用的时间之比为 ___________，拉力 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 段做功的功率为 ___________ SKIPIF 1 < 0 。
【答案】 2∶1 2
【解析】由速度公式可得，该物块通过AB段所用时间
SKIPIF 1 < 0
通过CD段所用时间
SKIPIF 1 < 0
则该物块通过AB段和CD段所用的时间之比为
SKIPIF 1 < 0
物块在AB段做匀速直线运动，处于平衡状态，所受的拉力
SKIPIF 1 < 0
根据
SKIPIF 1 < 0
可知拉力F在AB段做功的功率
SKIPIF 1 < 0
5. （2022黑龙江牡鸡）如图所示工人师傅正在用叉车搬运货物，现将质量为1t的货物匀速提高1.5m用时5s。试求：
（1）货物上升的速度是多少?
（2）货物所受到重力是多少?
（3）叉车提升货物时对货物所做的功是多少?
（4）叉车提升货物的功率是多少?
【答案】（1）0.3m/s；（2）104N；（3）1.5×104J；（4）3×103W
【解析】（1）货物上升的速度
SKIPIF 1 < 0
（2）货物所受的重力
G=mg=1000kg×10N/kg=104N
（3）叉车提升货物时对货物所做的功
W=Fs=104N×1.5m=1.5×104J
（4）叉车提升货物的功率
SKIPIF 1 < 0
6. （2022甘肃金昌）绿色环保已成为人们生活中重要的理念。电动汽车是一种节能环保的交通工具，某电动汽车部分参数如下。若某次车满载时，车和人的总质量为1.8吨，四个车轮与水平地面接触面积分别为50cm2（g=10N/kg）。求：
（1）满载时汽车对水平地面的压强；
（2）若汽车以108km/h的速度在平直高速公路匀速行驶20分钟，行驶的距离是多少；
（3）若汽车在额定功率下沿平直公路以10m/s的速度匀速行驶，发动机效率为80%，则汽车在行驶过程中受到的阻力大小。
【答案】（1） SKIPIF 1 < 0 ；（2）36km；（3） SKIPIF 1 < 0
【解析】（1）满载时汽车对水平地面的压力为
SKIPIF 1 < 0
满载时汽车对水平地面的压强
SKIPIF 1 < 0
（2）行驶的距离是
SKIPIF 1 < 0
（3）若汽车在额定功率下输出有用的功率为
SKIPIF 1 < 0
汽车在匀速行驶过程中牵引力为
SKIPIF 1 < 0
汽车是匀速行驶的，牵引力与阻力是平衡力，故汽车在行驶过程中受到的阻力大小为
SKIPIF 1 < 0
答：（1）满载时汽车对水平地面的压强 SKIPIF 1 < 0 ；
（2）若汽车以108km/h的速度在平直高速公路匀速行驶20分钟，行驶的距离是36km；
（3）汽车在行驶过程中受到的阻力大小为 SKIPIF 1 < 0 。
7. （2022贵州黔东南州）据新华社报道，5月31日上午，贵阳至黄平高速公路全线通车。贵黄高速的通车，将极大地方便沿线群众出行，提升贵阳市、黔南州、黔东南州至长江三角洲、长株潭城市群通道运输能力，对完善全省高速公路网络、推动沿线资源开发、振兴乡村经济提供强有力的交通支撑。贵黄高速主线全长120.6公里，设计时速100公里。周末，小明与他爸爸从黄平开着小汽车到贵阳游玩，人和车的总质量为1.5t，四轮与地面接触总面积为200cm2。若小汽车在行驶过程中受到的阻力是人和车总重力的0.04倍（取g=10N/kg），求：
（1）因车发生故障，当车停在水平应急道上（人未下车）时，车对水平地面的压强；
（2）若该车在某平直路段以72km/h的速度匀速行驶了25s，此过程小汽车牵引力的功率。
【答案】（1） SKIPIF 1 < 0 ；（2） SKIPIF 1 < 0
【解析】（1）汽车和人的总质量
SKIPIF 1 < 0
汽车和人对地面的压力等于人和车的总重力
SKIPIF 1 < 0
汽车静止时对地面的压强
SKIPIF 1 < 0
（2）车在某平直路段匀速行驶，牵引力等于摩擦阻力
SKIPIF 1 < 0
此过程小汽车牵引力的功
SKIPIF 1 < 0
汽车牵引力做功的功率
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0
答：（1）汽车静止在水平地面时对地面的压强为7.5x10 Pa；
（2）此过程中汽车牵引力所做的功 SKIPIF 1 < 0 。
考点3：动能和势能
1. （2022苏州）手机具有录音和显示波形的功能。某乒乓球爱好者将一乒乓球从一定高度由静止释放，利用手机记录下乒乓球碰撞台面发出的声音，其波形随时间的变化如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 每次发声的时间间隔相等
B. 整个过程中乒乓球的机械能不变
C. 乒乓球每次弹起时的动能依次减小
D. 乒乓球每次与台面碰撞的最大形变程度相同
【答案】C
【解析】A．由图可知，第1次碰撞的时间是1.12s，第2次碰撞的时间是1.58s，第3次碰撞的时间是2.00s，第4次碰撞的时间是2.40s，第5次碰撞的时间是2.78s，第1、2次时间间隔为0.4s，第2、3次时间间隔为0.42s，第3、4次时间间隔为0.4s，第4、5次时间间隔为0.38s，每次发声的时间间隔不相等，故A错误；
BC．整个过程中乒乓球和空气摩擦，并且与台面碰撞，它的机械能减小，所以每次弹起时的动能减小，故B错误，C正确；
D．由于乒乓球的机械能减小，乒乓球每次与台面碰撞转化的弹性势能减小，乒乓球每次与台面碰撞的最大形变程度不同，故D错误。故选C。
2. （2022江苏无锡）用如图所示的器材探究动能大小与哪些因素有关，实验时让小车从斜面上由静止开始下滑，撞击置于水平面上的木块，关于该实验，下列说法中错误的是（ ）
A. 小车从斜面下滑过程中重力势能转化为动能
B. 小车撞击木块对木块做功，使木块获得动能
C. 木块被撞击后移动的距离可反映小车动能大小
D. 本套器材只能探究小车动能大小与速度的关系
【答案】D
【解析】A．小车从斜面下滑过程中高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增大，重力势能转化为动能，故A正确，A不符合题意；
B．小车撞击木块对木块做功，使木块具有初速度，从而获得动能，故B正确，B不符合题意；
C．本实验将小车动能的大小转换为木块移动距离的长短，木块移动距离越长，小车动能越大，故C正确，C不符合题意；
D．把钩码固定在小车上，增加小车的质量，因此本套器材还可以探究小车的动能与质量的关系，故D错误，D符合题意。故选D。
3. （2022湖南衡阳）2022年2月15日，中国选手苏翊鸣夺得北京2022年东奥会单板滑雪男子大跳台冠军，实现了中国单板滑雪在东奥会上金牌“零的突破”。如图，苏翊鸣在助滑区从起点A由静止开始加速下滑到最低点的过程中，他的（ ）
A. 重力势能增大，动能减小B. 重力势能减小，动能增大
C. 重力势能减小，动能减小D. 重力势能增大，动能增大
【答案】B
【解析】苏翊鸣在助滑区从起点A由静止开始加速下滑到最低点的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。
4. （2022广西河池）如图所示是某实验小组探究动能的大小与什么因素有关的实验装置。实验中，用力将钢球推出，让钢球瞬间获得速度并向右运动，钢球跟弹簧碰撞后把弹簧压缩。
（1）本实验是通过观察________来比较钢球动能的大小；
（2）保持钢球的质量不变，推出钢球的速度越大，弹簧被压缩的程度也越大。表明：物体的动能大小与________有关；
（3）换不同质量的钢球，以相同的速度推出，钢球的质量越大，弹簧被压缩的程度也越大。表明：物体的动能大小与________有关；
（4）本实验中用到的研究方法是________（填其中一种即可）。
【答案】 （1）弹簧被压缩的程度 （2）速度 （3）质量 （4）控制变量法（或转换法）
【解析】（1）实验中，用力将钢球推出，让钢球瞬间获得速度并向右运动，钢球跟弹簧碰撞后把弹簧压缩，将动能转化为弹簧的弹性势能，钢球的动能越大，转化成的弹性势能越大，弹簧被压缩的程度就越大，所以本实验是通过观察弹簧被压缩的程度来比较钢球动能的大小，这是利用了转换法。
（2）保持钢球的质量不变，推出钢球的速度越大，弹簧被压缩的程度也越大，说明钢球的动能越大，可得结论：物体的动能大小与速度有关，物体的速度越大动能越大。
（3）换不同质量的钢球，以相同的速度推出，钢球的质量越大，弹簧被压缩的程度也越大，说明钢球的动能越大，可得结论：物体的动能大小与质量有关，物体的速度相同时，物体的质量越大，动能越大。
（4）本实验中在探究动能大小与质量的关系时，控制小球的速度不变，用到的研究方法是控制变量法。
5. （2022贵阳）“十次事故九次快”说明汽车超速会带来危害，汽车“多拉快跑”更是追尾事故中的罪魁祸首，超速与超载严重危害了道路交通安全。
小明通过实验探究货车超速与超载在追尾事故中的危害，用到的器材有：小车（模拟货车）、木块（模拟被追尾车辆）、砝码若干、坡度固定的斜面。将小车从如图甲所示的A处自由释放，小车在水平面上运动一段距离s0后停止，s0可视为刹车后运动的距离。将木块静置于小车右侧所在的位置B处，表明符合核载量并在限速内的货车不会对前车追尾。
请回答下列问题：
（1）探究货车超速的危害：如图乙所示，木块置于B处，小车由斜面顶端释放，撞击木块并与木块共同运动一段距离s1，这表明货车超速___________（选填“会”或“不会”）产生追尾的危害。本实验可用木块运动的___________反映追尾的危害程度；
（2）探究货车超载的危害：如图丙所示，木块置于B处，将砝码固定在小车上，仍从A处释放小车，观察小车的运动情况。逐次增加砝码个数重复实验，发现小车在水平面上运动的距离几乎都为s0，均未与木块撞击。小明猜想：小车每次到达斜面底端时，虽其动能随___________的逐次增大而增大，但仍未追尾，原因可能是小车此时___________还不够大；
（3）由（2）问中的实验看出小车超载几乎不会追尾前车，但生活中货车超载引起的追尾事故却频频发生。请你在上述实验的基础上再设计一步实验操作（木块仍置于B处），证明货车追尾前车会因超载带来危害；
①操作：___________；
②请你对可能产生的现象进行合理预设，并指出仅因超载造成追尾的危害程度在实验结果中是如何体现的？___________。
【答案】 （1）会 距离 （2）质量 速度 （3）见详解 见详解
【解析】（1）小车由斜面顶端释放，撞击木块并与木块共同运动一段距离s1，说明速度越大的物体具有动能越大，动能过大的货车会造成追尾事故。
危害程度不能直观体现，只能运用转换法，用木块被撞击的距离间接体现。
（2）逐次增加砝码个数重复实验，增加砝码质量越大，造成小车的动能越大。
影响动能的因素除了质量，还有速度，所以考虑可能是速度还不够大。
（3）将装有砝码的小车放在斜面顶端释放，观察木块被撞击后运动的距离。
若木块运动的距离比乙图中木块运动的距离更远，则木块两次运动距离之差即可体现仅因超载带来的危害程度。
6. （2022黑龙江绥化）为了探究动能大小的影响因素，利用斜面、钢球、木块等器材在同一水平面上开展了如图所示的探究活动。
（1）该实验中所探究物体的动能是指___________的动能；（选填“钢球”或“木块”）
（2）由甲、乙两图可知，当物体质量相同时，速度越大，动能越大；
（3）如甲、丙两图所示，让不同质量的钢球从同一斜面的___________由静止滚下，目的是___________，可得出结论：___________；
（4）若斜面下方水平面光滑，本实验___________达到实验目的。（选填“能”或“不能”）
【答案】 （1）钢球 （3）同一高度 使钢球运动到水平面时速度相同 当物体速度相同时，质量越大，动能越大 （4）不能
【解析】（1）实验中通过比较滚下的钢球撞击木块移动的距离，来比较钢球动能的大小，这里用到了转换法。
（3）用不同质量的两个钢球从同一斜面的相同高度自由滚下，钢球到达水平面的速度是相同的；探究动能与质量的关系时，需要控制速度相同，质量不同，故需要比较甲、丙两次实验，根据实验现象可知，当物体速度相同时，质量越大，动能越大。
（4）若斜面下方水平面光滑，根据牛顿第一定律，钢球和木块将永远一直运动下去，没有运动距离的远近之分，就不能达到通过比较距离来比较动能的目的，即此时达不到实验目的。
7. （2022湖北宜昌）小明和小红在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验中，让钢球从斜槽上一定高度的位置滚下，在水平面上运动，碰上木块C并将C推动一段距离，通过推动距离的大小来判断动能大小。
（1）实验中探究的动能是指（ ）
A．钢球撞击木块时的动能
B．钢球撞击木块后的动能
C．木块被钢球撞击后的动能
（2）如图甲、乙为小明两次实验的示意图，钢球A、B的质量mA>mB，高度hA>hB，距离sA>sB。他得出“物体的质量越大，动能越大”的结论，他的实验方法___________（选填“正确”或“错误”），理由是___________；
（3）小红让钢球A分别从同一斜面的不同高度由静止自由滚下，撞击木块，这是为了探究物体动能与___________的关系。
【答案】 （1）A （2）错误 没有控制钢球的速度一样 （3）速度
【解析】（1）一个物体能量的多少，可由它对外做功的多少来确定，本实验研究钢球动能的大小是通过钢球撞击木块时对木块做功，通过木块被推移的距离远近来反映做功的多少，所以本实验探究的是钢球在撞击木块时的动能大小，故A符合题意，BC不符合题意。
故选A。
（2）在研究物体的动能与物体的质量的关系时，要控制物体运动的速度相同，甲乙两次实验中，钢球在斜面上的高度不同，从斜面上滚下来碰撞木块的速度不同，因此他的实验方法是错误的。
（3）小红让同一钢球A从同一斜面的不同高度由静止滚下，钢球的质量相同，而钢球的速度不同，则本次实验是为了研究物体动能的大小与物体运动的速度大小关系。
考点4：机械能及其转化
1. （2022湖南益阳）2021年7月30日，中国蹦床运动员朱雪莹和刘灵玲包揽了东京奥运会女子蹦床金银牌，为国争了光。比赛中朱雪莹先被蹦床弹起上升到最高点，之后从最高点下落直至将蹦床压缩到最低点。在此过程中，有关朱雪莹机械能变化的说法正确的是（ ）
A. 在空中上升过程中，她的动能转化为重力势能
B. 在最高点她的动能最大
C. 下落到将与床面接触时，她的动能为零
D. 蹦床被压缩到最低点时，她的重力势能最大
【答案】A
【解析】A．在空中上升过程中，运动员的质量不变，速度变小，高度升高，动能减少，重力势能增大，是动能转化为重力势能，故A正确；
B．在最高点，运动员的速度为0，动能为0，故B错误；
C．在空中下落时，重力势能转化为动能，所以与床面接触时，动能不为0，故C错误；
D．运动员上升到最高点时，高度最高，重力势能最大，蹦床被压缩到最低点时，弹性形变最大，床具有的弹性势能最大，故D错误。故选A。
2. （2022湖南邵阳）2022年4月16日，摘星妈妈王亚平和航天员耀志刚、叶光富三人乘坐神舟十三号返回舱成功返回地球。下列关于返回舱进入大气层后的有关说法错误的是（ ）
A. 返回舱下落过程中，动能转化为重力势能
B. 返回舱加下落过程中其动能增大
C. 返回舱下落过程中与大气摩擦，外表面温度升高，其内能增加
D. 返回舱下落过程中，航天员相对地球是运动的
【答案】A
【解析】A．返回舱下落过程中，高度减小，速度变大，质量不变，所以重力势能减小，动能增大，将重力势能转化为动能，故A错误，符合题意；
B．返回舱加下落过程中，速度增大，质量不变，所以其动能增大，故B正确，不符合题意；
C．返回舱下落过程中与大气摩擦，克服空气阻力做功，将机械能转化为内能，内能增加，外表面温度升高，故C正确，不符合题意；
D．返回舱下落过程中，航天员相对地球的位置不断的变化，所以航天员是运动的，故D正确，不符合题意。故选A。
3. （2022湖北天门）苏翊鸣在2022年北京冬奥会单板滑雪男子大跳台比赛中夺得金牌，如图所示为运动员在空中运动的轨迹，图中a、c两处等高，若不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 运动员从a处到b处重力势能转化为动能
B. 运动员在a处和c处的重力势能相等
C. 运动员在b处时的机械能最大
D. 运动员从b处到d处速度逐渐减小
【答案】B
【解析】A．若不计空气阻力，运动员从a处到b处的过程中，机械能守恒，运动员位置升高，重力势能增加，动能减小，减小的动能全部转化为重力势能，故A错误；
B．如图，a处和c处的高度相同，运动员的质量不变，因此运动员在a处和c处的重力势能相等，故B正确；
C．运动员运动过程中不计空气阻力，机械能守恒，因此运动员在b处时的机械能与其他各点的机械能相同，故C错误；
D．运动员从b处到d处的过程中，高度降低，重力势能减小，机械能守恒，因此减小的重力势能全部转化为动能，运动员的速度逐渐增大，故D错误。故选B。
4. （2022湖北荆州）打篮球是很多同学喜爱的运动项目，某次打篮球过程中，篮球的部分运动轨迹如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 篮球经过相同高度的B、C两点时，机械能相等
B. 篮球第一次反弹后到达最高点D时，动能为0
C. 篮球经过B、E两点时，动能可能相等
D. 篮球在整个过程中机械能守恒
【答案】C
【解析】AD．由图可知，每次篮球反弹后到达的最高点都比上一次的最高点要低，说明篮球的机械能不断减小，因此在B点的机械能大于在C点的机械能，故AD错误；
B．由图可知，篮球在最高点时，竖直方向速度为0，但在水平方向上速度不为0，所以篮球第一次反弹后到达最高点时的动能不为0，故B错误；
C．篮球在B点的机械能大于在E点的机械能，由图可知，B点比E点高，所以B点的重力势能大于E点的重力势能，机械能是物体动能和势能的总和，因此在B点的动能可能等于在E点的动能，故C正确。
故选C。
5. （2022广西北部湾）2022年5月31日，我国自主研制的大型两栖飞机——“鲲龙”AG600在广东珠海首飞成功。返航时，飞机在减速下降过程中（ ）
A. 动能增大，重力势能减小 B. 动能减小，机械能不变
C 动能增大，重力势能增大 D. 动能减小，机械能减小
【答案】D
【解析】飞机在减速下降过程中，质量不变，速度减小，动能减小；质量不变，高度变小，重力势能减小，则飞机的机械能减小，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。
6. （2022广西百色）北京时间2022年6月5日10时44分，神舟十四号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射。关于飞船在离地加速升空过程中能量的变化，下列说法正确的是（ ）
A. 动能增大，势能增大，机械能增大 B. 动能增大，势能不变，机械能增大
C. 动能增大，势能减小，机械能不变 D. 动能减小，势能增大，机械能不变
【答案】A
【解析】动能大小与质量和速度有关，飞船在离地加速升空过程中，质量不变，速度增大，故动能增大；重力势能大小与质量和高度有关，飞船在离地加速升空过程中，质量不变，高度增加，故势能增大；机械能为动能与势能的总和，故机械能增大。故BCD错误，A正确。故选A。
7. （2022北京）图所示的是神舟十三号载人飞船返回舱返回地面时的情境。打开降落伞后，若返回舱在一段时间内的运动可看作是竖直向下的匀速运动，则关于返回舱在这段时间内，下列说法正确的是（ ）
A. 返回舱的动能不变B. 返回舱的重力势能不变C. 返回舱的机械能不变D. 返回舱所受重力不做功
【答案】A
【解析】A．因为返回舱是匀速运动，且质量未改变，所以返回舱的动能不变，故A正确；
B．返回舱的质量未变，但其高度在不断减小，所以返回舱的重力势能变小，故B错误；
C．机械能等于动能和势能之和，动能不变，势能减小，所以机械能减小，故C错误；
D．重力竖直向下，返回舱在重力的方向上移动了距离，所以返回舱所受重力做功，故D错误。
故选A。
8. （2022广东）图甲中过山车从A点出发，先后经过B、C、D、E点。图乙是过山车在B、C，D、E点的动能和重力势能大小的示意图，则过山车的动能在___________点最大，B点重力势能的大小___________E点动能的大小。在这个过程中，过山车的机械能是___________（选填“变化”或“不变”）的。
【答案】 C 等于 变化
【解析】（1）过山车在B点重力势能最大，在下降的过程中，重力势能转化为动能，再加上之前前进的动能，所以在C点动能最大。
由图乙可知，B点的重力势能与E点的动能大小在一个水平线上。所以大小相等。
因为有摩擦以及空气阻力的原因，一部分机械能转化为内能，所以过山车的机械能是变化的。额定乘客人数
5
电动机额定电压
500V
电动机额定功率
100kW
电池容量
500Ah
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