第十章功與機械能

一'選擇題

1.天問一號火星探測器在我國文昌航天發(fā)射場發(fā)射升空，開始火星探測之旅，2021年5月15日，

天問一號火星探測器所攜帶的祝融號火星車及其著陸組合體，成功在火星表面降落。天問一號在到

達火星附近時，通過剎車減速進入環(huán)繞火星運行的軌道（天問一號在火星大氣層外運行，不受火星

大氣阻力）。在某次環(huán)繞火星的橢圓軌道上運行時，近火點A高度約280km,遠火點B高度約

5.9x104km。下列說法錯誤的是（）

A.火箭放置在發(fā)射臺上準備發(fā)射時，發(fā)射臺對火箭沒有做功

B.天問一號在環(huán)火軌道運行中受平衡力作用

C.天問一號在火星附近剎車減速后，具有的機械能減小

D.天問一號從近火點A運動到遠火點B的過程中，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能

2.如圖所示，用60N的水平向右的力F拉著重100N的物體，在10s內(nèi)沿水平地面向右勻速直線運

動了5m,則在這段時間內(nèi)（）

--------------F-----------------------------------------------r------------>

--?

<-->

A.物體的重力做功500JB.拉力做了600J的功

C.重力做功的功率為50WD.拉力做功的功率為30W

3.2022年，神舟十三號、十四號、十五號接力騰飛，中國空間站全面建成。2023年，載人空間站

工程進入應(yīng)用與發(fā)展階段，長征二號F、長征七號運載火箭將繼續(xù)開展空間站運營階段發(fā)射任務(wù)。長

征運載火箭在加速上升的過程中（）

A.動能增大，重力勢能減小B.動能減小，重力勢能增大

C.動能不變，重力勢能增大D.動能增大，重力勢能增大

4.在體操比賽的“鞍馬”項目中，運動員上“馬”前要踩踏板，如圖所示，當腳接觸跳板M直至彈簧K

被壓縮至最短的過程中，下列有關(guān)運動員動能變化情況正確的是（）

A.先增大后減小B.由零不斷增大

C.先減小后增大D.不斷減小

5.下列關(guān)于功率的說法中，正確的是（）

A.功率大的機器做功一定多B.功率大的機器做功時間一定短

C.功率大的機器做功一定快D.功率大的機器機械效率一定高

6.小亮踢足球，球離開腳后向上運動到一定高度又落回地面，不計空氣阻力，關(guān)于足球離開腳后的

運動過程，下列說法中正確的是（）

A.下落過程中，足球機械能總量增大

B.下落過程中，足球重力勢能增大

C.上升過程中，足球受力方向是豎直向下的

D.上升過程中，小亮對足球做功

7.如圖所示，將一把鐵鎖用繩子懸掛起來，把它拉到自己的鼻子附近，松手后鐵鎖來回擺動。下列

說法正確的是（）

A.擺動過程中，鐵鎖的動能保持不變

B.擺動過程中，鐵鎖的運動狀態(tài)一定發(fā)生變化

C.擺動過程中若繩子突然斷開，鐵鎖將做勻速直線運動

D.擺動過程中，繩子對鐵鎖的拉力和鐵鎖對繩子的拉力是一對平衡力

8.在單擺實驗中，我們發(fā)現(xiàn)每次蕩起的高度在逐漸變小，下列說法正確的是（）

A.能量正在消失

B.只存在動能和勢能的互相轉(zhuǎn)化

C.機械能是守恒的

D.機械能是不守恒的，但各種能量的總量守恒

9.茶美在球場上將籃球斜向上拋出，籃球被拋出后的運動軌跡如圖甲所示，a、c兩點的動能和重力

勢能如圖乙所示。下列說法正確的是（）

能量

甲乙

A.球在運動過程中機械能不守恒

B.球上升過程中動能增大，重力勢能減小

C.a點離地高度比c點低

D.球從a點運動到c點過程中，球的重力勢能一直保持不變

10.平直公路上的甲，乙兩輛汽車，在相同功率作用下勻速行駛，如果在相同時間內(nèi)通過的路程之

比為3：2,則甲與乙（）

A.牽引力做功之比為2：3B.牽引力做功之比為3：2

C.牽引力大小之比為2：3D.牽引力大小之比為3：2

二'填空題

11.攀巖是一項挑戰(zhàn)自然，超越自我的驚險運動，一位攀巖者重為550N,背著質(zhì)量為5kg的背包，

用時20min登上高為8m的峭壁。在此過程中攀巖者對背包做功J,他做功的平均功率是_

Wo（g取10N/kg）

12.如圖是豎直向上拋出的小球上升過程中每隔相等的時間曝光一次所得的照片。從圖中可以判

斷：小球在a、b位置間的平均速度（選填，大于”“小于”或“等于"）在c、d位置間的平

均速度；在上升過程中，小球的重力勢能（選填“逐漸增大”“逐漸減小”或“不變”）。

13.跳繩是一種簡便易行的鍛煉方式。如圖描繪了某同學(xué)某次跳繩時重心移動的高度h隨時間t變

化的圖象。由圖象可知，他的重心移動的最大高度為cm。若該同學(xué)的體重為500N,則他

Imin內(nèi)克服重力做功的功率為W?

14.甲、乙兩同學(xué)進行爬桿比賽，爬到桿頂（桿長相同）時，甲用8s,乙用9s,若甲、乙兩人的體重

之比為4：5,則甲、乙兩人受到桿的摩擦力之比為,爬到桿頂做功之比是,平

均功率之比是o

15.如圖是人造地球衛(wèi)星繞地球運行示意圖，已知衛(wèi)星運行過程中機械能守恒，則衛(wèi)星在遠地點的

速度一定（選填：“大于”、“小于”或“等于”）在近地點的速度。

近地點

遠地點

16.小麗同學(xué)用水平力F拉動如圖所示裝置，使重100N的A物體4s內(nèi)在水平地面上勻速運動了

80cm,物體B重50N（物體B與A始終接觸），此過程中地面受到的摩擦力為10N,彈簧測力計的

示數(shù)為8N.若不計輪重、彈簧測力計重、繩重和繩與滑輪間摩擦，則滑輪移動的速度為

m/s,物體A受到B施加的摩擦力（選填“水平向左”、“水平向右”或“為零”），水平拉

力F為N,水平拉力F的功率為W。

…二7L

17.蕩秋千是一種常見的娛樂休閑活動，也是我國民族運動會的一個比賽項目。小麗同學(xué)蕩秋千時

的情景如圖所示，在從右側(cè)最高點蕩到左側(cè)最高點這一過程中，小麗的動能先

后,重力勢能先后o（均選填“增大”或“減小”）

18.知識梳理是學(xué)習(xí)的一種重要方法，請將動能、重力勢能、機械能、內(nèi)能填在下列知識結(jié)構(gòu)圖對

應(yīng)的序號框中。

⑴;

(2)_____________

19.甲乙兩人登上同樣高的樓層。甲重400N,乙重500N。若甲上樓用20s,乙上樓用10s,則甲乙

二人做功之比為，做功的功率之比為.

20.體育1分鐘跳繩測試項目中，小曾質(zhì)量50kg,單次腳離地的高度平均為8cm,小聰質(zhì)量40kg,單

次腳離地的高度平均為10cm,兩人考試成績都為180次，兩個人做的總功W曾W脆，功率P曾.

P脆。（都選填或“=”）

三、實驗探究題

21.如圖所示，在探究物體動能的大小與哪些因素有關(guān)時，兩輛小車分別從同一斜面的相同高度由

靜止釋放，撞擊水平面上同一木塊。

（1）甲、乙兩圖探究的是小車的動能與的關(guān)系，實驗中是通過觀察

來比較動能的大小。

（2）若要探究動能與另一個因素的關(guān)系時，讓同一輛小車從（選填“相同”或“不同”）

的高度靜止釋放，推動木塊在水平面上移動。

（3）在該裝置基礎(chǔ)上，添加毛巾、玻璃可以完成探究“阻力對物體運動的影響”的實驗，為了便于

推理，以下水平面材料放置順序中最合理的是—o

A.木板、玻璃、毛巾B.木板、毛巾、玻璃

C.毛巾、玻璃、木板D.毛巾、木板、玻璃

22.如圖所示為“探究物體動能大小跟哪些因素有關(guān)”的實驗裝置示意圖。

（1）原理：運動的鋼球A碰上木塊B后，能將木塊B撞出一段距離s；在同樣的水平面上，木

塊B被撞擊得越遠，鋼球A對木塊B做的功就越,鋼球A的動能就越大，通過木塊B

被撞的遠近來反映鋼球A動能大小的方法，在物理學(xué)中屬于（選填“控制變量法”或“轉(zhuǎn)換

法”）；

（2）步驟：①讓同一鋼球A分別從不同高度由靜止開始滾下，高度h越高，鋼球運動到水平面

時速度越,木塊B被撞得越遠；②改變鋼球的質(zhì)量，讓不同的鋼球從（選填

“同一”或“不同”）高度由靜止開始滾下，質(zhì)量越大的鋼球?qū)⒛緣KB撞得越遠；

（3）結(jié)論：通過多次實驗表明，質(zhì)量相同的物體，運動的速度越大它的動能越大；運動速度相同

的物體，質(zhì)量越大，動能越;

（4）某同學(xué)用如圖所示的方法探究動能的大小與速度的關(guān)系，他將相同質(zhì)量的小球從不同高度

（h2>hi）由靜止開始釋放，通過觀察木塊在鐵板和毛巾上滑行的距離來判斷小球動能的大小，這種

方法是的（選填“正確”或“錯誤”），原因是。

四、計算題

23.五一假期，小明和爸爸玩水上皮劃艇項目。若爸爸的質(zhì)量是80kg,小明的質(zhì)量是50kg,皮劃艇

及附屬物的質(zhì)量是20kg。（g=10N/kg）求：

（1）皮劃艇在水面上受到的浮力；

（2）皮劃艇浸在水中的體積；

（3）水面下2cm處，皮劃艇受到水的壓強。

24.2022年12月4日，神舟十四號載人飛船返回艙成功著陸。如圖所示，主降落傘打開后，返回艙

在返回過程中從6000m的高度落到地面用時600so已知返回艙的總質(zhì)量為33x103kg,從打開主降

落傘到成功著陸過程中，求：

（1）返回艙的總重力；

（2）返回艙的平均速度；

（3）返回艙重力所做的功。

25.如圖是我省江淮汽車集團推出的一款新型汽車，總質(zhì)量為1.5xl03/cg,在性能測試中，沿平直

公路勻速直線行駛，行駛過程中汽車受到的阻力為總重的

距終點距終點

3.6km5.4km

09:35:5009:32:50

求:

(1)汽車牽引力;

(2)此過程中汽車牽引力做功的功率。

答案解析部分

L【答案】B

【解析】【解答】A.火箭放置在發(fā)射臺上準備發(fā)射時，火箭處于靜止狀態(tài)，發(fā)射臺對火箭沒有做

功，A正確，不符合題意；

B.天問一號在環(huán)火軌道運行中運動方向改變，運動狀態(tài)發(fā)生變化，受非平衡力作用，B錯誤，符合

題意；

C.天問一號在火星附近剎車減速后，運動速度減小，動能變小，在高度一定時，具有的機械能減

小，C正確，不符合題意；

D.天問一號從近火點A運動到遠火點B的過程中，運動速度減小，動能減小，相對于火星的高度

升高，重力勢能變大，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，D正確，不符合題意。

故答案為：Bo

【分析】平衡狀態(tài)分為兩種，一是靜止，而是做勻速直線運動；相互平衡的兩個力，要大小相等、

方向相反、作用在同一物體上、作用在同一直線上。

2.【答案】D

3.【答案】D

【解析】【解答】長征運載火箭在加速上升的過程中，速度增大，動能增大，高度增大重力勢能增

大，故D正確，ABC錯誤。

故答案為：D

【分析】(1)動能與質(zhì)量和速度有關(guān)，質(zhì)量一定，速度越大動能越大。

(2)重力勢能與質(zhì)量和高度有關(guān)，質(zhì)量一定，高度越高，重力勢能越大。

4.【答案】A

5.【答案】C

【解析】【解答】功率是指單位時間內(nèi)物體做的功，公式P=W/t,表示做功快慢的物理量。A.功率

大的機器表示做功快，不是做功多，A錯誤；B.功率大的機器做相同的功，時間一定短，因此B

缺少條件“相同的功”，B錯；C.功率大的機器做功一定快，C正確；D.機械效率指機器做的有用

功與總功的比值，因此功率大，機械效率不一定高，D錯誤。

6.【答案】C

【解析】【解答】A.下落過程中，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，不計空氣阻力，足球機械能總量不變，A

不符合題意；

B.球在下落過程中，球的質(zhì)量不變，高度減小，重力勢能減小，B不符合題意；

C.不計空氣阻力，球離開腳之后，球只受到重力作用，重力方向豎直向下，C符合題意；

D.球在上升過程中，球離開腳之后，球不再受腳的作用力，腳對足球不做功，球上升是依靠慣性完

成的，D不符合題意。

故答案為：Co

【分析】（1）不計空氣阻力，球離開腳之后，只受到重力作用，根據(jù)重力方向進行判斷。

（2）重力勢能大小的影響因素：質(zhì)量、被舉得高度。質(zhì)量越大，高度越高，重力勢能越大。

（3）抓住做功的兩個必要因素：作用在物體上的力；物體在力的方向上通過的距離。二者缺一不

可。

7.【答案】B

【解析】【解答】A：擺動過程中，鐵鎖從最高點向下擺動時，高度變小，速度變大，鐵鎖的重力勢

能轉(zhuǎn)化為動能，動能變大。從最低點向上運動時，鐵鎖的高度變大，速度變小，動能轉(zhuǎn)化為重力勢

能，所以動能變小，所以動能是變化的，故A錯誤；

B：擺動過程中，鐵鎖的速度和運動方向都在發(fā)生改變，所以鐵鎖的運動狀態(tài)一定發(fā)生變化，故B

正確；

C：擺動過程中，若繩子突然斷開，由于慣性將會保持運動狀態(tài)，但是鐵鎖只受到重力作用，受力不

平衡，不能做勻速直線運動，故C錯誤；

D：繩子對鐵鎖的拉力和鐵鎖對繩子的拉力，受力物體不同，不是一對平衡力，平衡力是作用在同一

個物體上，是一對相互作用力，故D錯誤。

故選Bo

【分析】本題考查動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化以及平衡力和相互作用力的區(qū)別，物體上升的過程是

動能轉(zhuǎn)化為重力勢能的過程，物體下降的過程是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能的過程。

8.【答案】D

【解析】【解答】解：A、在單擺實驗中，每次蕩起的高度在逐漸變小，是因為在擺動過程中，克服

空氣阻力消耗掉一部分機械能，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能了，故A錯誤；

B、在擺動過程中存在著動能和勢能的轉(zhuǎn)化，還存在機械能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，故B錯誤；

C、因為擺動過程中不只是動能和勢能之間的轉(zhuǎn)化，故機械能是不守恒的，故C錯誤；

D、整個過程中雖然機械能不守恒，但是各種能量的總量守恒，故D正確.

故選D.

【分析】本題考查的知識點：機械能守恒的條件：只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化或者只有重力做功，

機械能才守恒；

能量不會憑空消滅，也不會憑空產(chǎn)生，只能是從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式或從一個物體轉(zhuǎn)移到另

一物體，但是能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中總量保持不變.

9.【答案】A

10.【答案】C

【解析】【解答】解：由P=學(xué)得:

牽引力做功之比：

W尹_P奇甲_1

故AB錯誤;

由W=Fs得：

牽引力大小之比:

”甲

#F=~Ws—2=W歹.岑=拐=弓,故C正確，D錯誤.

乙_Z乙甲

~s

乙

故選C.

【分析】已知功率和時間相同，根據(jù)P=3可求做功之比；根據(jù)W=Fs可求牽引力之比.

1L【答案】400；4

【解析】【解答】背包的重力G包=m包g=5kgxl0N/kg=50N

在此過程中攀巖者對背包做功Wi=G包h=50Nx8m=400J

攀巖者和背包的總重力G=G人+G包=550N+50N=600N

攀巖者做的總功W=Gh=600Nx8m=4800J

時間t=20min=1200s

則他做功的平均功率P=^=搬=4W

【分析】根據(jù)物體的質(zhì)量計算重力，根據(jù)物體受到的力和移動的距離的乘積計算做功多少；功和時

間的比值計算功率大小。

12.【答案】大于；逐漸增大

【解析】【解答】（1）由圖可以看出，在相同時間內(nèi)，小球在ab位置間運動的路程大于小球在cd間

運動的路程，所以小球在a、b位置間的平均速度大于在c、d位置間的平均速度。（2）在上升過程

中，小球的質(zhì)量不變，高度逐漸變大，所以小球的重力勢能逐漸增大。

【分析】可根據(jù)相同時間內(nèi)的路程大小來判斷平均速度的大小，相同時間內(nèi)，路程越大，平均速度

越大；同一物體根據(jù)高度的變化判斷重力勢能的變化。

13.【答案】6；75

【解析】【解答】由圖象可知，他的重心移動的最大高度為6cm；跳繩者每跳一次克服重力所做的功

W=Gh=5OONxO,O6m=3OJ

由圖分析可知，跳一次的時間為0.4s,故Imin內(nèi)跳完150次，Imin的平均功率為P=牛=

30/X150

75W

-60s-

【分析】克服重力所做的功W=Gh,再利用P=素求得平均功率。

14.【答案】4：5；4：5；9：10

【解析】【解答】甲、乙兩同學(xué)進行爬桿比賽，爬到桿頂（桿長相同）時，甲用8s,乙用9s,若甲、乙

兩人的體重之比為4：5,則甲、乙兩人受到桿的摩擦力與重力平衡，摩擦力之比等于重力之比，由

G=mg可知重力之比等于質(zhì)量之比，所以甲、乙兩人受到桿的摩擦力之比為4：5；由W=FS=Gh

w

甲m

p~r-

可知爬到桿頂做功之比等于重力之比，即4：5；由P可知平均功率之比為產(chǎn)=”2=

乙乙

乙

wt

甲乙_4、，9_9

W~t~~5X8-10°

乙甲

【分析】爬桿時重力平衡摩擦力，大小相等；爬桿做的功為W=FS=Gh；由P=與計算功率之比。

15.【答案】小于

16.【答案】0.1；水平向右；36；3.6

s

【解析】【解答】（1）物體移動的速度V物=*=喑=0.2m/s,滑輪移動的速度

物

11x0.2m/s=0.1m/s；（2）因為力的作用是相互的，相互作用力大小相等，方向相

反，而物體B受到A的摩擦力

/B=8N,所以，物體A受到B施加的摩擦力=，方向水平向右。（3）物體A受到向

左的拉力等于地面對A的摩擦力f地加上物體A受到B施加的摩擦力fA,尸左=/域+%=10N+

8N=18N,滑輪為動滑輪，水平拉力F為F左的2倍，故

F=2F左=2X18N=36N,則拉力做功功率p=號=岸=F?=36NXO.lm/s=3.6勿；

【分析】根據(jù)v=s/t求出物體移動的速度和滑輪移動的速度；物體B受到A的摩擦力，同時物體A

受到B施加的摩擦力，根據(jù)相互作用力大小相等，方向相反進行解答.

17.【答案】增大；減?。粶p?。辉龃?/p>

【解析】【解答】解：在從右側(cè)最高點蕩到左側(cè)最高點這一過程中，小麗的高度先降低后升高，她的

重力勢能先轉(zhuǎn)化為動能，然后動能又轉(zhuǎn)化為重力勢能，所以她的動能先增大后減小，重力勢能先減

小后增大。

故答案為：增大；減??；減??；增大。

【分析】影響重力勢能大小的因素：質(zhì)量、高度，當物體的質(zhì)量越大、高度越高時重力勢能越大；

影響動能大小的因素：質(zhì)量、速度，當物體的質(zhì)量越大、速度越大時動能越大。

18.【答案】(1)機械能

(2)重力勢能

19.【答案】4：5；2：5

【解析】【解答】由于上升的高度相同，甲乙做功的比為：400Nh：500Nh=4：5,根據(jù)功率的計算公

W

式+：Pn=--9

做功的功率比為：言：亮=^x增=2；5.

20s10s20s5

故答案為：4：5；2：5.

【分析】根據(jù)重力和高度的關(guān)系分析做功的比，根據(jù)做功的比和時間分析功率的比.

20.【答案】=；=

【解析】【解答】根據(jù)題意知道，小曾的重力是：G=mg=50kgx10N/kg=500N,

而h=8cm=0.08m,

所以，小曾跳繩180次做的總功是：W-=Gh=180x500Nx0.08m=7200J,

小聰?shù)闹亓椋篏，=m，g=40kgx10N/kg=400N,

而h-10cm=0.1m,

,,

小聰跳繩180次做的總功是：WK=Gh=180x400Nx0.1m=7200J,

所以W?W昭，由于所用時間都為Imin,由P=^知道，兩人做功的功率相同，即P薩P聰。

【分析】求解外力做功，利用外力大小乘以位移在力的方向上移動的距離即可，即W=Fs；利用外力

做的功除以做功需要的時間即為功率。

21.【答案】(1)質(zhì)量；木塊移動的距離

(2)不同

(3)D

【解析】【解答】(1)由圖知，兩質(zhì)量不相同小車分別從同一斜面同高度由靜止滑下，小車的質(zhì)量

不同，初速度相同，所以可探究動能與小車的質(zhì)量的關(guān)系；

實驗中通過小車推動木塊移動的距離來反映動能的大??；

(2)探究動能大小與速度的關(guān)系時，應(yīng)控制質(zhì)量相同，速度不同，故應(yīng)使相同的小車從斜面的不同

高度滑下；

(3)在探究“阻力對物體運動的影響”的實驗中，平面越光滑，小球運動的