第三章能量的轉化與守恒（功和能培優）一、選擇題（共15題）用彈簧測力計兩次水平拉同一木塊，使它在同一水平木板上做勻速直線運動，圖乙是它運動的路程隨時間變化的圖象，下列說法正確的是 A．圖甲中木塊受到的拉力為3.2?N B．木塊第一次和第二次速度之比為1:2 C．木塊兩次受到滑動摩擦力之比為1:1 D．相同時間內拉力兩次對木塊做功之比為1:1如圖所示，小明用桶把一些沙子運上三樓。在此過程中 A．小明克服自身重力所做的功是總功 B．小明克服沙子重力所做的功是有用功 C．小明克服沙子重力所做的功是額外功 D．小明克服桶的重力所做的功是有用功如圖所示的情景中，所述的力對物體做功的是A.熊貓用力舉著杠鈴不動B.用力搬石頭沒搬動C.用力提著水桶沿水平方向移動D.用力拉繩勻速提升重物如圖所示，邊長為10?cm的實心正方體木塊（不吸水）放入底面積為400?cm2 A．木塊的密度為600?kg/ B．放上去的鋁塊重4?N C．放置鋁塊后，木塊下表面受到水的壓強增大 D．鋁塊放上去到木塊靜止過程中，木塊重力做的功為0.06?J山體滑坡是一種破壞力極強的自然災害，在一次山體滑坡時，有一體積為2?m3的巨石從20?m長的上坡上滾落到山下平整的公路上，如圖所示（巨石的密度為 A．巨石的重力是6×10 B．巨石滾落的過程中，勢能減小，動能增加 C．巨石對山坡的壓力和對公路的壓力不同 D．巨石滾落的過程中，重力做的功為1.2×10如圖所示，是使用汽車打撈水下重物的示意圖。在重物從水底拉到井口的過程中，汽車以恒定速度向右運動，忽略水的阻力和滑輪的摩擦。四位同學畫出了汽車功率P隨時間t的變化圖象，其中正確的是 A． B． C． D．如圖，甲圖中放在水平地面上的物體重20?N，受到方向不變的水平拉力F的作用，F的大小與時間t的關系如乙所示，物體運動速度v與時間t的關系如圖丙所示，由圖象可知，下列判斷正確的是 A．當t=1?s時，物體受到的摩擦力大于2? B．從2?s到4? C．當t=3?s時，物體受到的摩擦力為4? D．從4?s到6?s，拉力F做功近幾年流行的低速電動汽車是指速度低于70?km/h的簡易四輪純電動汽車。小明的媽用這種低速電動汽車帶著小明以36?km/h的速度勻速行駛，電動汽車所受的阻力為總重力的0.1倍，已知人和車的總質量為1000?kg， A．1.8×103?W B．1.0×105?W小明沿水平方向推木箱（甲圖），推力F隨時間的變化情況如乙圖所示，木箱運動的v?t圖如丙圖所示，以下說法正確的是 A．0?s B．10?s C．10?s～20?s D．20?s～30?s重為G的物塊掛在測力計下，其下端的紙帶穿過打點計時器。現分別兩次拉動物塊豎直向上運動，打出的紙帶分別如圖（a）、（b）所示，測力計的示數分別為Fa、Fb。則關于Fa、Fb對應的功率P A．Pa<Pb B．Pa=P如圖四幅圖中，動能和勢能之間沒有發生轉化的是A.勻速行駛的壓路機B.上升的滾擺C.用弓將箭射出去D.過山車向下俯沖如圖所示，甲、乙兩個質量不同的小球從相同高度靜止釋放，甲球下落過程中經過P、Q兩點，忽略空氣阻力，下列說法正確的是 A．著地瞬間，兩球的動能相等 B．甲球在P點和Q點的機械能相等 C．釋放瞬間，兩球的重力勢能相等 D．從釋放到著地，兩球所受重力做的功相等立定縱跳摸高是中學常見的運動項目，起跳前先屈膝下蹲，然后腳掌用力蹬地，伸展身體，兩臂上揮，豎直向上跳起至最高點，小剛同學在一次立定縱跳摸高中消耗的能量約為 A．3×102?J B．3×103?J如圖所示，在一個罐子的蓋和底各開兩個小洞。將小鐵塊用細繩綁在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋兩端穿過小洞用竹簽固定。做好后將它從不太陡的斜面滾到水平面。下列說法正確的是 A．罐子從斜面滾下，重力勢能只轉化為動能 B．罐子從斜面滾下的過程中，只有動能和彈性勢能的相互轉化 C．因為能量之間可以相互轉化，所以罐子滾下后可能再次滾上斜面 D．如果水平面是光滑的，則罐子會一直滾動下去甲、乙二人的質量相同，同時從一樓開始登樓，若甲比乙先到三樓，則他們二人 A．做的功相同，但甲的功率較大 B．做的功相同，功率也相同 C．甲做的功較多，但功率相同 D．甲做的功較多，功率也較大二、填空題（共7題）新能源汽車因節能、環保等優點深受廣大家庭的喜愛。小明爸爸駕駛電動汽車在平直公路上勻速行駛12?km，用時10?min。已知該車的總質量為1.6×103?kg，行駛中阻力為車重的5100，此過程中該車牽引力做功J以同樣速度勻速行駛的小轎車和大卡車，的動能比較大；同一輛汽車行駛在高架路上或地面路上，行駛在路上時，汽車重力勢能比較大。在斜面上將一個重600?N的物體勻速拉到高處，沿斜面向上的拉力F=400?N，拉動的距離s=4.5?m，提升高度?=1.8?m，所用時間t=30?s。則拉力F做功的功率為W、和統稱為機械能。小新同學遙控重為10?N的小型無人飛機從水平地面由靜止開始經歷加速、勻速、減速三個豎直上升階段，共用時20?s，然后懸停在地面16?m的高度，在減速上升階段飛機的動能（選填“增大”或“減小”），在整個上升階段飛機的重力勢能（選填“一直增大”、“先減小后增大”或“先增大后減小”），起飛時，增大四個旋翼的轉速，使吹向下方的風景增加，無人機就會上升，這是因為力的作用是，在空中飛行時，只要增加側（填“前”或“后”或“左”或“右”）兩個旋翼的轉速，就能使無人機右側抬升，向左傾斜飛行；若不記空氣阻力，且無人機在勻速豎直上升的階段速度為1.2?m/s，則在勻速上升階段，無人機升力的功率為甲升降機比乙升降機的機械效率高，它們分別把相同質量的物體勻速提升相同高度，兩者相比，甲升降機提升重物做的有用功（選填“多”“少”或“與乙升降機相同”)，你的判斷依據是；甲升降機的電動機做的總功（選填“多”“少”或“與乙升降機相同”)，你的判斷依據是。小華用20?N的水平推力使重100?N的超市購物車在水平路面前進了12?m，所用的時間為0.5?min。在此過程中，小華對購物車做了J的功，功率為W，購物車所受重力對購物車做了三、計算題（共3題）2018年10月24日，港珠澳大橋正式建成通車。如圖所示，一輛汽車行駛在其中一段長15?km的直橋上，已知：汽車的總質量為1.5?t（包括車、車上的人和物品等），輪胎與地面的總接觸面積為0.2?m2，汽車以90?km/h的速度勻速通過大橋的這一段路段，行駛過程中受到的阻力為900?(1)汽車靜止在水平地面時對地面的壓強。(2)此過程中汽車牽引力所做的功。(3)此過程中汽車牽引力做功的功率。周末，小強騎著山地自行車與同學去郊游。小強的質量為70?kg車架材料碳纖維(1)求碳纖維車架的密度。(2)小強在騎游時，山地自行車對水平地面的壓強。(3)小強在某路段勻速騎行6?km，耗時10?min，若該路段阻力為總重力的小科做俯臥撐時（如圖所示），可將其視為一個杠桿，重心在O點，他將身體撐起時，地面對兩腳尖的支持力為F1=200?N，兩腳尖與地面的接觸面積為60?(1)如果小科的兩腳尖對地面的壓強與雙手對地面的壓強之比為5:2，地面對雙手的支持力F2(2)小科在1?min內做了30個俯臥撐，每次肩部上升的距離都為0.36?m，則他(3)求小科所受的重力為G=N。四、實驗題（共3題）請回答下列問題。(1)在“探究物體的動能與哪些因素有關”的實驗中，如圖甲所示。i小宇選用質量不同的兩個鋼球A、B（mA>mii實驗中，鋼球在水平面上推動木塊移動的距離（選填“相同”或“不同”）。比較實驗現象，可以得出動能較小的是鋼球；iii實驗中，若讓同一鋼球從斜面相同高度處滾下，推動木塊在粗糙程度不同的水平面上移動，他發現水平面越光滑，木塊移動的距離越（選填“遠”或“近”），若水平面絕對光滑，木塊將；(2)他還想“探究滑動摩擦力與壓力大小的關系”，進行了如圖乙所示的實驗；i在實驗操作中他發現，彈簧測力計斜向上拉動物塊時，也可使物塊在長木板上沿水平方向做勻速直線運動，此過程中，物塊處于（選填“平衡”或“非平衡”）狀態；彈簧測力計對物塊的拉力和物塊受到的滑動摩擦力（選填“是”或“不是”）一對平衡力，理由是；ii保持接觸面粗糙程度不變，沿水平方向拉物塊做勻速直線運動，通過實驗得到了表格中的相關數據，請幫他分析，此次試驗中，滑動摩擦力的大小與壓力之間的表達式為：。實驗次數1小明同學將一個箱子從一樓搬到三樓，小強同學想測定小明搬運箱子過程中對箱子做功的功率。所用的測量工具有臺秤和卷尺。(1)要完成實驗還需要的測量工具是。(2)實驗原理是：。(3)小強測量步驟如下，其中多余的是。A.測出箱子的質量m箱B.測出小明的質量m人C.測出樓梯的總長度LD.測出一樓到三樓的豎直高度?E.測出小明從一樓到三樓的時間tF.算出小明搬運箱子的功率P小欣在探究“阻力對物體運動的影響”時，使用到的器材有斜面、木板、毛巾、棉布和小車。(1)實驗時要固定斜面，并讓小車從斜面上（選填“同一”或“不同”）位置由靜止滑下，目的是使小車到達水平面時的速度大小（選填“相同”或“不相同”）；(2)根據實驗現象，可以得出結論，水平面越光滑，小車受到的阻力越，在水平面上運動的距離越，小車運動狀態受到的影響越（選填“大”或“小”）；(3)如果水平面絕對光滑，對小車沒有阻力，則小車將做運動。

答案一、選擇題（共15題）1.【答案】C【解析】從圖甲知，彈簧測力計的分度值為0.2?N，彈簧測力計的示數為3.4?N，即圖甲中木塊受到的拉力為從圖乙可知，木塊兩次都做勻速直線運動，第一次10?s運動路程為50?m，第二次10?s運動路程為25?兩次接觸面的粗糙程度相同、壓力相同，摩擦力相同，即木塊兩次受到滑動摩擦力之比為1:1，故C正確；從圖乙可知，木塊兩次都做勻速直線運動，而做勻速直線運動的物體受平衡力作用，所以兩次木塊受到的拉力和摩擦力相等，因為摩擦力相同，故拉力也相同；由B可知相同時間內的路程之比為s1:s2=2:12.【答案】B【解析】小明用桶把一些沙子運上三樓，對克服沙子重力做的功為有用功；為了提升沙子不得不克服自身重力、克服桶的重力所做的功為額外功；克服沙子重力做的功、克服自身重力、克服桶的重力所做的功之和為總功。可見，B正確、ACD錯。3.【答案】D【解析】熊貓對杠鈴有一個向上的力，但杠鈴沒有通過距離，所以沒有做功，故A不符合題意；女孩給石頭一個向上的力，但石頭沒有移動距離，所以沒有做功，故B不符合題意；人對水桶施加了一個豎直向上的力，而水桶在水平方向上通過了距離，距離不是在力的方向上通過的距離，所以，人沒有做功，故C不符合題意；人給物體一個力，物體在力的方向上通過了距離，所以此過程人做了功，故D符合題意。故選：D。4.【答案】D5.【答案】D6.【答案】C【解析】根據公式F浮=ρ7.【答案】C【解析】由v?t圖象可知，0?s～2?s物體靜止不動，此時拉力與摩擦力是一組平衡力，從F?t圖象可知0?從2?s當t=3?s時，物體已經動起來了，由v?t圖象可知，4?s～6?s物體做勻速運動，此時拉力與摩擦力是一組平衡力，從從4?s～6?s，物體做勻速運動，速度為2?m/s，路程為2?m/s8.【答案】C9.【答案】D【解析】A、0?sB、10?sC、由圖丙可知，在20～30?s內木箱做勻速直線運動，處于平衡狀態，由平衡條件可知，木箱受到的滑動摩擦力f=F，由圖乙可知，在20～30?s內推力F=15?N，則木箱受到的滑動摩擦力f=F=15?N；由圖丙可知，木箱在10～20?sD、由丙圖知，20?s～30?s由乙圖知，此時受到的推力F=15?N，因此推力做功W=Fs=15?故選：D。10.【答案】A11.【答案】A【解析】A、壓路機的速度不變，質量不變，動能不變，沒有發生動能和勢能的轉化，符合題意；B、上升的滾擺，高度變大，重力勢能變大；速度減小，動能減小；動能轉化為重力勢能，不合題意；C、用弓將箭射出去，弓彈性勢能減小，箭的動能增大，彈性勢能轉化為動能，不合題意；D、過山車向下俯沖，高度減小，勢能減小，速度變大，動能變大，勢能轉化為動能，不合題意。故選：A。12.【答案】B【解析】A.甲、乙兩個質量不同的小球從相同高度靜止釋放，忽略空氣阻力，兩個小球同時落地，即速度相等，但甲、乙兩個小球質量不同，所以著地瞬間，兩球的動能不相等，故A錯誤；B.忽略空氣阻力，機械能守恒，故甲球在P點和Q點的機械能相等，故B正確；C.釋放瞬間，兩球所處高度相同，但兩球質量不同，重力不同，所以兩球的重力勢能不相等，故C錯誤；D.從釋放到著地，兩球下落的高度相同，但兩球質量不同，重力不同，所以，根據W=G?可知，兩球所受重力做的功不相等，故D錯誤。故選.B。13.【答案】A【解析】中學生的質量約為50?kg，立定縱跳摸高時重心升高的高度約為0.6?m。所以，立定縱跳摸高過程中克服重力做功約為14.【答案】C【解析】罐子從斜面滾下的過程中，重力做功和克服摩擦力做功，因此重力勢能轉化為動能和內能；這個過程中橡皮筋不斷變形，轉化為彈性勢能存儲起來，在恢復形變的過程中又轉化為動能。15.【答案】A【解析】已知三種情況中拉力的大小相等，物體移動的距離相等，由功的計算公式可知，三種情況中拉力做的功一樣多，C、D錯誤；因為圖甲中水平面光滑，圖乙中水平面粗糙，圖丙中斜面粗糙且物體沿斜面向上運動，所以圖甲中物體運動得最快，拉力做功所用時間最短，故圖甲中的拉力做功最快，A正確，B錯誤。二、填空題（共7題）16.【答案】9.6×106【解析】由于汽車做勻速直線運動，牽引力等于阻力，牽引力F=f=0.05G=0.05mg=0.05×1.6×103?kg×10?17.【答案】大卡車；高架【解析】動能大小的影響因素：質量和速度。以同樣速度勻速行駛的小轎車和大卡車，大卡車的質量大，動能大；重力勢能大小的影響因素：質量和高度。同一輛汽車行駛在高架路上或地面路上，行駛在高架路上時，高度大，汽車重力勢能比較大。18.【答案】60；16019.【答案】動能；重力勢能；彈性勢能20.【答案】減小；一直增大；相互的；右、后；21.【答案】與乙升降機相同；根據G=mg，W有=G?可知，質量、高度相同，甲、乙升降機做的有用功相同；少；根據η=W有W22.【答案】240；8；0【解析】小華對購物車做功：W=Fs=20?Nt=0.5?min推力做功的功率：P=W物體在水平路面上移動12?m，重力的方向豎直向下，物體沒有在重力的方向上移動距離，所以重力不做功，即購物車的重力做功為0?三、計算題（共3題）23.【答案】(1)7.5×10(2)1.35×10(3)2.25×10【解析】(1)汽車質量m=1.5?t=1.5×103?kg，其重力：(2)因為勻速通過大橋，所以牽引力F=f=900?N，牽引力所做的功：W=Fs=900?(3)汽車牽引力做功的功率：P=W24.【答案】(1)1.8×10(2)1×10(3)160?W【解析】(1)碳纖維車架的密度ρ=m(2)地面所受的壓力F=G=m?g=(70?kg地面受到的壓強為p=F(3)中學生的質量70?kg中學生與車的總重力G=m?g=(70?kgf=0.02G=0.02×800?N騎自行車克服阻力所做的功W=fs=16?N功率為P=W25.【答案】(1)400?N(2)4320?J(3)600【解析】(1)p1因為p1:p2=5:2(2)W=nF?=30×400?N(3)G=F四、實驗題（共3題）26.【答案】(1)i質量ii不同；Biii遠；永遠做勻速直線運動(2)i平衡；不是；拉力與摩擦力不在同一條直線上、大小也不相等iif=F【解析】(1)i讓質量不同的兩個鋼球A、B（mAii讓質量不同的兩個鋼球A、B（mA>miii水平面越光滑，對木塊的阻力越小，則木塊移動的距離越遠。因為鋼球撞擊木塊使木塊具備一定的初始速度，若水平面絕對光滑，木塊將永遠做勻速直線運動。(2)i平衡狀態指物體保持靜止狀態或者勻速直線運動狀態，實驗過程中彈簧測力計斜向上拉動物塊時，也可使物塊在長木板上沿水平方向做勻速直線運動，此過程中物塊處于平衡狀態。ii彈簧測力計斜向上拉動物塊時，拉力與摩擦力不在同