1、课后强化训练 19 功、功率和机械能基础训练1(2014湖州)一物体在空气中沿竖直方向运动，运动过程中只受重力和空气阻力的作用。则该物体的( A )A动能可能不变 B势能可能不变 C机械能一定不变 D机械能可能不变解析 当重力和阻力方向相反时，若重力等于阻力物体做匀速运动，动能不变，势能减小；若重力大于阻力，物体做加速运动，物体的动能增大，势能减小；当重力和阻力方向相同时，物体向上做减速运动，动能减小，势能增加；由于受空气阻力，运动的过程中要克服阻力做功，所以机械能一定减小，故选 A。2(2014江西)小生同学用 100N 的推力推动重 500N 的木箱，使木箱沿推力方向做匀速直线运动，10s
2、 内前进了 6m。求：小生同学对木箱做的功和功率。解析 小生同学对木箱做的功：WFs100N 6m600J；P Wt60W 。600J10s答：小生同学对木箱做的功和功率分别是 600J 和 60W。3(2014广州)人直接用 F1 的力匀速提升重物，所做的功是 W1，若人使用某机械匀速提升该重物到同一高度则人的拉力为 F2，所做的功是 W2( C )AF 1 一定大于 F2BF 1 一定小于 F2CW 2 一定大于 W1D只有 F2 大于 F1，W 2 才大于 W1解析 直接用 F1 的力匀速提升重物，F 1G ，使用某机械匀速提升该重物，由于机械可能是省力，也可能费力，也可能既不省力也不费
3、力，所以 F1 与 G 的大小关系不能判断，则无法比较 F1 与 F2 的大小，故 A、B 错误；直接用 F1 的力匀速提升重物，所做的功是 W1W 有用 Gh；若人使用某机械匀速提升该重物到同一高度，W 有用 Gh ；但由于要克服机械重力和摩擦力做额外功，所以 W2W 有用 W 额外 ，则 W2W 1；故 C 正确、D 错误。故选 C。4(2014白银)起重机把一个质量为 0.5t 的工件在 15s 内匀速向上提升了 6m，则起重机提升工件的拉力为 5000N，起重机提升工件的功率为2000W。( g 取 10N/kg)解析 FGmg 500kg10N/kg 5000N；起重机提升工件的功率
4、：P 2000W 。Wt Ght 500kg10N/kg6m15s5(2014菏泽)如图所示，冰壶从出发点 A 被运动员推着运动 6m 后，在 B 点被推出，沿冰道运动 30m 到O 点停下来。被推出去的冰壶停下来，是由于冰面对冰壶有摩擦阻力；从 A 点到 O 点运动过程中，若运动员对冰壶的推力是10N，运动员对冰壶做的功是_60_J。解析 力是改变物体运动状态的原因，被推出去的冰壶停下来，是由于冰面对冰壶有摩擦阻力；从出发点 A 被运动员推着运动 6m，到达投掷线，做功 W Fs10N 6m60J ；从 B 点到 O 点的过程中冰壶由于惯性而向前运动，运动员对冰壶没有做功。6(2015无锡)
5、如图所示，小明在做模拟“蹦极”的小实验，一根橡皮筋一端系一个小石块，另一端固定在 A 点，B点是橡皮筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置，C 点是小石块从 A 点自由释放后所能达到的最低点，关于小石块从 A点到 C 点运动过程的说法，正确的是 ( C )A小石块减少的重力势能全部转化为动能B从 A 点下落到 B 点的过程中，小石块受到重力和弹力的作用C从 B 点下落到 C 点的过程中，小石块的速度先增大后减小D小石块在 C 点时，受到平衡力的作用解析 小石块在下落过程中，在 AB 段，小石块只受到重力作用，重力不断改变小石块的运动状态，小石块加速下落；在 BC 段受到橡皮筋的拉力作用，过 B
6、点后橡皮筋开始伸长( 大于原长)，弹力逐渐增大，当拉力小于重力时，小石块仍处于加速状态；当拉力大于重力时，小石块减速下落。A.从 A 点到 C 点运动过程中小石块的重力势能转化为动能还转化为橡皮筋的弹性势能，故 A 错误； BB 点是橡皮筋自然下垂长度，所以在 AB 段，橡皮筋对小石块没有弹力作用，故 B 错误； C从 B 点下落到 C 点的过程中，小石块先加速后减速，故 C 正确； D.从 B 到 C 过程中小石块先加速后减速，减速过程中是因为弹力大于重力，C 点是下落的最低点，此时小石块虽然速度为 0，到达 C 点后小石块会改变运动状态向上运动，故 C 点时受到的并不是平衡力，故 D 错误
7、。7(2015呼和浩特) 如图所示是一名运动员投掷铅球的过程示意图。铅球在 b 点离手，c 点是铅球运动的最高点，不计空气阻力。在 a 到 d 的整个过程中，下列说法不正确的是( B )A只有在 a 到 b 的过程中，运动员对铅球做了功B在 b 到 d 的过程中，铅球的机械能先增加后减少C在 c 到 d 的过程中，铅球的重力势能减少D在 a 到 d 的过程中，铅球的运动状态在不断地变化解析 A在 a 到 b 的过程中，运动员对铅球有一个推力的作用且铅球在推力作用下移动了一段距离，所以在这个阶段，运动员对铅球做了功；铅球离开手，由于惯性继续运动，所以手就不做功了，故 A 正确。 B.在 b到 d
8、 的过程中，由于不计空气阻力，所以铅球的机械能不变，故 B 错误。C. 在c 到 d 的过程中，铅球的质量不变，高度减小，故重力势能减小，故 C 正确。D.在 a 到 d 的过程中，铅球的运动方向和运动快慢都发生了改变，所以运动状态是在不断变化的，故 D 正确。故选 B。8(2015大连)如图所示，一弹簧的左端固定，右端连接一个小球，把它们套在光滑的水平杆上。a 点是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b 点是弹簧原长时小球的位置，c 点是小球到达最右端的位置。则小球从 a 点运动到 c 点的过程中，下列说法正确的是 ( C )A小球在 a 点，弹簧的弹性势能最小B小球在 b 点，小球的速度最小C从
9、 a 点到 b 点，小球的动能逐渐增大D从 b 点到 c 点，弹簧的弹性势能逐渐减小解析 Aa 点是压缩弹簧后形变程度最大处，弹性势能也最大，故 A错误；B. 因为水平杆光滑，所以小球在 a 点时只受到弹簧向右的弹力，则小球由 a 向 b 运动时会加速运动，故 B 错误；C. 小球质量一定，从 a 点到 b点时速度越来越快，所以动能逐渐增大，故 C 正确；D.b 点是弹簧原长时小球的位置，弹性势能为 0，小球到达 b 点后由于惯性继续向右运动，所以弹簧逐渐被拉伸，弹性势能逐渐变大，故 D 错误。9(2015潍坊)如图所示，斜面与水平面在 M 点通过小圆弧相连，弹簧左端固定，原长时右端在 N 点
10、，小物块从斜面上 P 点由静止滑下，与弹簧碰撞后又返回到 P 点，则下列说法不正确的是( B )A小物块从 P 向 M 运动过程中，重力势能减少B小物块从 P 向 M 运动过程中，机械能减少C小物块从 P 向 M 运动过程中，机械能不变D弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大解析 小物块从 P 向 M 运动过程中，质量不变，高度变小，重力势能减小，故 A 正确；物块从 P 到 N 碰撞后还能返回到 P 说明没能量损失，机械能守恒，小物块从 P 向 M 运动过程中，重力势能转化为动能，机械能不变，故 B 错误，C 正确；弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性形变达到最大限度，弹性势能最大，故 D 正确。
11、拓展提高10(2015贵州)建筑工地上的起重机将重物沿竖直方向提起。若不计空气阻力及摩擦力，则货物在匀速上升过程中( B )A动能增加，重力势能增加B动能不变，机械能增加C动能减少，机械能减少D重力势能不变，机械能增加解析 货物在匀速上升过程中动能不变，机械能增加。11(2015长春)在探究物体动能大小与质量的关系时，利用如图所示的装置，让不同质量的钢球，从同一斜面同一高度由静止滚下，撞击水平面上的木块。(1)实验中，通过观察木块被推动的距离比较小球动能的大小。(2)通过观察甲、乙两图的实验现象，可得出结论：在速度相同时，物体的质量越大，动能越大。(3)交通规则中“禁止超载”就是通过限制车辆装
12、货物的质量，减小车辆的惯性和动能，防止造成重大伤害。解析 (1)实验中，通过观察木块被推动的距离比较小球动能的大小。(2)通过观察甲、乙两图的实验现象，可得出结论：在速度相同时，物体的质量越大，动能越大。(3)减小车辆的惯性和动能，防止造成重大伤害。12(2015北京)用如图所示的滑轮组提升物体 A，在匀速竖直提升物体 A 的过程中，卷扬机加在绳子自由端竖直向下的拉力 F 为 400N，物体 A 上升的速度 vA为0.1m/s，滑轮的机械效率 为 90%，不计绳重和滑轮与轴的摩擦。求：(1)拉力 F 做功的功率 P；(2)物体 A 所受的重力 GA；(3)动滑轮所受的重力 G 动 。解析 (1
13、)物体 A 上升的速度 vA0.1m/s ，则绳子移动的速度v2v A20.1m/s0.2m/s，拉力 F 做功的功率P Fv 400N0.2m/s80W；(2)滑轮的机械效率 W 有用 /W 总 90%，解得 GA720N ；(3)由图可知，重物 A 由 2 段绳子承担，则 F(G AG 动 )/2，即400N(720N G 动 )/2，解得 G 动 80N 。答：(1)拉力 F 做功的功率 P 为 80W；(2)物体 A 所受的重力 GA为 720N；(3)动滑轮所受的重力 G 动 为 80N。13(2015福州)如图甲所示，小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧。从小球刚接
14、触到弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，得到小球的速度 v 和弹簧被压缩的长度 l 之间的关系，如图乙所示，其中 b 为曲线最高点。不计空气阻力，弹簧在整个过程中始终发生弹性形变，则小球( D )A受到的弹力始终不变B运动过程动能一直增大C运动过程机械能不变D在 b 点时重力等于弹力解析 A小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧。从小球刚接触到弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，弹簧形变程度逐渐变大，所以小球受到弹力也逐渐变大，故 A 错误；B.由图像可知，小球速度先变大，后变小，小球质量不变，所以小球动能先变大，后变小，故 B 错误；C.小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩
15、弹簧，此过程中小球的机械能转化为弹簧的弹性势能，所以小球的机械能变小，故 C 错误；D.在小球向下运动过程中，受竖直向上的弹簧的弹力，竖直向下的重力，开始时，重力大于弹力，合力向下，小球速度越来越大，随弹簧压缩量的增大，弹力越来越大，当弹力与重力相等时，两力是一对平衡力，合力为零，小球再向下运动，弹力大于重力，合力向上，小球速度减小，由此可见，当重力 G 与弹力 F 是一对平衡力时，小球速度最大，故 D 正确。故选 D。14(2014宜宾)某同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到：物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关。于是设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的
16、 A、B、C、D 四个铅球，其中 A、 C、D 三球的质量为 m，B 球质量为 2m，让 A、B 两球从距沙表面高 H 静止下落， C 球从距沙表面高 2H 静止下落，D 球从距沙表面高 2H 的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下(球在光滑管道中运动的能量损失不计)。实验测得 A、B 两球陷入沙深度分别为 h1 和h2，C 、D 两球陷入沙深度均为 h3，且 h1h 2h 3。(1)本实验中，铅球的重力势能大小是通过球陷入沙面的深度来反映的；(2)比较 A、B 两球，发现 B 球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大；(3)比较 A、C
17、两球，发现 C 球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当物体的质量相同时，下落高度越高，物体的重力势能越大；(4)比较 C、D 两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径无关(选填“有关 ”或“无关”) 。解析 (1)本实验中，铅球的重力势能大小是通过球陷入沙面的深度来反映的；(2)比较 A、B 两球，下落高度和运动路径相同，B 球质量大于 A 球质量，发现 B 球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大；(3)比较 A、C 两球，两球质量相同，下落路径也相同，C 球的下落高度大于 A 球的下落高度，发现 C
18、 球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当物体的质量相同时，下落高度越高，物体的重力势能越大；(4)比较 C、D 两球，两球的质量相同，下落高度也相同，两球的运动路径不同，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径无关。15(2014株洲)如图甲所示，用弹簧测力计测量水平桌面上的钩码所受的重力。弹簧测力计从图示位置开始向上缓慢提升，其示数 F 与上升的高度 h 之间的关系如图乙所示。试解答下列问题：(1)钩码所受的重力为 4.5N。(2)当 h4cm 时，弹簧测力计的示数是 3.0N，桌面对钩码的支持力是1.5N。(3)从开始提升到 h16cm ，弹簧
19、测力计对钩码所做的功是多少？解析 (1)钩码离开桌面后测力计的示数不再变化，此时示数即为钩码所受重力大小，故钩码所受的重力为 4.5N；(2)弹簧的伸长量与拉力成正比，由图像知：当 h6cm 时，弹簧测力计的示数为 4.5N，故每增大 1 牛的力弹簧伸长 0.75cm，当 h4cm 时，弹簧测力计的示数为 3.0N；此时测力计受重力、拉力、支持力的作用，支持力等于重力减去拉力，即4.5N3.0N1.5N ；(3)WFsGh4.5N0.10m0.45J。16(2015昆明)新建成的牛栏江引水济昆工程，是将水从海拔较低的德泽水库，引到海拔较高的盘龙江上游。每年对昆明提供 5.67 亿立方米的水，耗
20、电及相关运行费用已近 10 亿元。所以，珍惜水资源是每一个市民应尽的责任和义务。此工程是在德泽水库库区建泵站，将水泵入山坡高处的水池后，再自流回昆明。泵站的提水高度约 220m，每秒流过水流横截面的水量是 18m3。将 1.8104 kg 的水提高 220m，水泵对水所做的功是3.96107J，做功的功率是 3.96107W。( g 取 10 N/kg， 水 1.0103 kg/m3)解析 水泵对水所做的功 WGh mgh1.810 4kg10 N/kg220m3.96 107J做功的功率 PW/t 3.9610 7 J/1s3.9610 7W。17(2014绍兴)面积很大的水池，水面上浮着一
21、边长为 a、质量为 m的正方体均匀木块，开始时木块静止，如图甲。现用力 F 将木块匀速下压，运动时，F 随深度 H 变化如图乙，则下列正确的是 ( C )A正方体木块的密度为水的 2/3B在木块匀速下沉过程中，F 最大值是 mg/4C木块开始下沉到恰好浸没的过程中，重力对木块做功是 mga/4D木块开始下沉到恰好浸没的过程中，F 对木块做的功是 mga/32解析 A木块的体积 V 木 a 3，由图可知，木块漂浮， F 浮 G 木 ，木块底面深度 H 为 a 时，压力为 0，则浸没在水中的体积为 a2 a a3。根34 34 34据阿基米德原理得：F 浮 水 gV 排 水 g a3 a3 水 g，则 水 gV 排34 34m 水 g 木 gV 木 ， a3 水 g 木 ga3，则 木 水 ，故 A 错误； B.手34 34对木块的最大压力：F 压 F 浮 G 水 水 gV 木 木 gV 木 木 V 木13g mg，故 B 错误；C.木块开始下沉到恰好浸没的过程中，由图可知物体13重心下降了 a，重力所做的功 WG 木 hmg a mga，故 C 正确；D.14 14 14木块开始下沉到恰好浸没的过程中，F 匀速下压，则 F 匀速增大，到浸没时 F 最大 mg，所以 F 对木块做功是 W mga，故 D 错误。13 124
