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第十一章　功与机械能
第十一章诊断提分卷
一、单选题(每题3分,共30分)
1.【跨学科融合·体育】(2025安徽庐江模拟)投掷实心球是中考体育测试项目之一,如图所示是某同学投掷实心球的几个过程,其中人对实心球做功的是(　　)
A. ①②
B. ①③
C. ②③
D. ③④
2.【核心素养·物理观念】(2026江西南昌青山湖期末)下列关于功、功率和机械效率的说法正确的是(　　)
A. 做功多的机械,功率一定大
B. 功率大的机械,做功一定快
C. 做功快的机械,机械效率一定高
D. 做有用功多的机械,机械效率一定高
3.【跨学科实践·日常生活】(2026江西南昌期中)某同学听到上课铃响了,他一口气从一楼跑到三楼,所用时间为15 s。那么他在上楼的过程中,克服自身重力做功的功率最接近(　　)
A. 2 W　　B. 20 W　　C. 200 W　　D. 2000 W
4.【跨学科融合·数学】(2026广东汕头澄海期末)某物体在水平拉力的作用下,沿粗糙程度相同的水平面做直线运动,其运动的s-t图像如图所示。图像中OA段拉力对物体做的功和功率分别为WOA和POA,AB段拉力对物体做的功和功率分别为WAB和PAB。根据图像分析可知(不计空气阻力)(　　)
A. WOAB. WOA=WAB
C. POAD. POA>PAB
5.(2025四川眉山中考)一台起重机将重2 000 N的货物在10 s内匀速提高5 m,如果额外功是10 000 J,则下列说法错误的是(　　)
A. 起重机做的总功是20 000 J
B. 起重机的功率是1 000 W
C. 起重机的机械效率为50%
D. 增大货物的质量,可以提高起重机的机械效率
6.(2025广东广州白云二模)A、B是两个完全相同的物体,质量均为1 kg。如图甲,小白同学分别将A、B两物体匀速拉到斜面顶端,将对物体做功情况绘制成的图像如图乙所示,下列分析不正确的是(g取10 N/kg)(　　)
A. 斜面的高度是0.2 m
B. 人对物体A做的有用功是2 J
C. 人对物体B做的额外功是0.5 J
D. 两次的机械效率ηA=ηB
7.(2026安徽淮北期末)工人站在水平地面上用如图所示的滑轮组提升物体A,他用竖直向下400 N的力拉动绳子,5 s内将绳子匀速下拉2 m,提升物体的过程中滑轮组对物体A做功的功率为120 W,不计绳重和摩擦,下列说法正确的是(　　)
A. 物体A上升的速度为0.8 m/s
B. 动滑轮重力为100 N
C. 滑轮组的机械效率为75%
D. 适当减轻物体A的重力可以提高滑轮组的机械效率
8.【跨学科融合·体育】(2026广东广州天河期末)图甲为演员表演杂技"抛彩球"的场景,某个彩球离开手在空中飞行时,过程中先后经过M、S两点,在这两点彩球的动能和重力势能如图乙所示,则该彩球在(　　)
A. 运动过程中机械能守恒
B. M点的重力势能比S点小
C. S点的高度比M点的高
D. S点的速度比M点的大
9.(2026广西柳州月考)如图所示,小明将一把铁锁用绳子悬挂起来,将铁锁贴着自己的鼻子后松手,头保持不动,铁锁向前摆去。下列说法中正确的是(　　)
A. 铁锁摆回时会打到鼻子
B. 铁锁摆动到最低点时动能最小
C. 铁锁从高处摆动到低处的过程中重力势能主要转化为动能
D. 铁锁在摆动的过程中机械能守恒
10.【跨学科融合·体育】(2026安徽马鞍山花山月考)"蹦极"是一种富有刺激性的运动项目。如图所示,一根弹性橡皮绳,一端系住人的腰部,另一端系于跳台,当人下落至图中A点时,橡皮绳刚好伸直,C点是人下落过程中所能到达的最低点,当人下落至图中B点时,橡皮绳对人的拉力与人受到的重力大小相等。对于人离开跳台到最低点的过程中(不考虑空气阻力),下列说法正确的是(　　)
A. 人的动能一直在增加
B. 人到达C点时,重力势能全部转化为动能
C. 人到达B点时,人的动能增加到最大值
D. 人从C点向B点运动的过程中,重力势能转化为动能和弹性势能
二、填空题(每空2分,共28分)
11.(2025安徽中考)网球比赛中,高速飞行的网球撞击球拍使球拍发生形变,如图所示,则在球拍恢复原状的过程中,球拍的弹性势能转化为网球的_______。
12.【情境素材·科技成就】(2025江苏常州中考)2025年2月20日,实践二十五号卫星与北斗G7卫星对接之后,实践二十五号卫星为北斗G7卫星注入142 kg燃料。燃料加注过程中,两颗卫星结合在一起环绕地球做匀速转动且距地高度不变,加注过程中北斗G7卫星的动能_______、重力势能_______、机械能_______。
13.【跨学科实践·日常生活】(2026江西新余期末)随着科技发展,智能服务机器人已经被广泛应用。如图所示是一款智能服务机器人,其重力为450 N。其内置电动机为机器人提供300 N的水平动力,6 s内机器人在水平地面上匀速前进了5 m。机器人自身重力做功_________J,水平动力做功的功率是_____________。
14.【科学方法·转换法】在水平地面上铺一张白纸,将两个外观、弹性相同,质量分别为mA和mB的皮球A和B表面涂黑,让它们从相同高度由静止下落,在纸上留下的黑色圆斑如图所示,分析图中两个圆斑大小,可推断mA_______(选填"大于""小于"或"等于")mB。皮球落地后反弹上升,在离开地面后上升的过程中,皮球所具有的动能将逐渐_______,反弹高度比原来由静止下落时高度低,由此判断,皮球的机械能_______。(后两空均选填"增大""减小"或"不变")
15.(2025安徽芜湖三模)如图所示,重500 N的物体在F=30 N的拉力作用下水平向右做匀速直线运动,此时水平地面对物体的摩擦力为物体重力的0.05倍,则此时滑轮组的机械效率η=_____________。(百分号前保留一位小数)
16.一人用50 N的力往下按杠杆一端,把一个重力为180 N的物体举高0.5 m,若该杠杆的机械效率是90%,则这个人所做的额外功是__________J,这个人将杠杆一端按下了_________m。
17.【核心素养·科学思维】已知雨滴在空中运动时所受到的阻力f=kv (v为雨滴运动速度,k为常数)。若有两个雨滴从同一高度落下,其质量分别为m1、m2,落到地面前均已做匀速直线运动,则匀速运动阶段两个雨滴重力做功的功率之比为___________;整个过程中,重力做功之比为_____________。(用题中物理量的符号表示)
三、实验探究题(每空2分,共22分)
18.【核心素养·科学探究】(2025四川广安中考)小丽用图甲所示的装置,测量滑轮组的机械效率。根据所学知识回答下列问题。
实验次数 钩码重力G/N 钩码上升的高度h/cm 绳子自由端的拉力F/N 绳子自由端移动的距离s/cm 机械效率η
1 1 3 0.5 ① 66.7%
2 3 5 1.4 15 71.4%
3 6 9 2.5 27 ②
(1)实验时应该竖直向上_______(选填"匀速"或"变速")拉动弹簧测力计。
(2)她按照正确步骤进行了3次实验,记录数据如表格所示。第1次实验中,绳子自由端移动的距离①为_________;第3次实验中,机械效率②为_____________。
(3)她将图甲装置改接为图乙装置,提升相同钩码,得出图乙装置更_______(选填"省力"或"费力")。
19.(2026江西南昌期中)大型运输车因"多拉快跑"而造成的交通事故时有发生,引起交通管理部门的高度重视。某兴趣小组的同学发现高速公路对不同的车型限速不同,如图1所示,于是他们认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关,并且提出两个猜想。
猜想一:汽车动能的大小可能跟它的质量有关。
猜想二:汽车动能的大小可能跟它的行驶速度有关。
【证据】利用斜槽、钢球、木块等器材在同一水平面上进行探究活动。钢球从高为h的斜槽上_______释放,在水平面上运动,运动的钢球碰到木块后,能将木块撞出一段距离。钢球从斜槽释放的高度h1A. 钢球从斜槽释放的高度h
B. 钢球的质量m
C. 木块被撞出的距离s
【解释】(1)本实验中用到的科学方法,除了转换法,还用到了_________;
(2)用________两图的实验现象所得到的结论是钢球质量相同时,_______越大,动能越大,可以解释汽车超速行驶时危险性大的原因;
(3)用________两图的实验现象所得到的结论是钢球速度相同时,_______越大,动能越大,可以解释汽车超载行驶时危险性大的原因。
四、综合应用题(共20分)
20.【跨学科实践·社会发展】(2026安徽亳州期末)(8分)某款氢燃料新能源公交车,其总质量为5×10 kg,某次在平直道路上测试时该车匀速行驶时受到的阻力是车重的0.02倍,测试0.5 h行驶了27 km的路程。g取10 N/kg,求:
(1)测试过程中牵引力做的功;
(2)牵引力做功的功率。
21.(2025安徽中考)(12分)图示为某工人利用一滑轮提升物体的示意图。若该工人将质量为40 kg的物体沿竖直方向匀速提升3 m,此过程中滑轮的机械效率为80%,g取10 N/kg。求:
(1)物体受到的重力大小;
(2)工人所做的有用功;
(3)工人所做的总功。
参考答案与解析
1. B　解析:①将实心球从地上捡起,有力作用在球上且球在该力的方向上移动了距离,人对球做了功;②手举球停在空中静止,有力但球在力的方向上没移动,人没做功;③挥动球,有力且球移动了距离,人做了功;④球飞出去,人没对球施加力,不做功。综上,人对实心球做功的是①和③,故选B。
2. B　解析:做功多但时间长,功率不一定大,故A错误;功率是表示做功快慢的物理量,功率越大做功越快,故B正确;机械效率与有用功占总功的比值有关,与做功快慢无关,故C错误;机械效率高低看有用功占比,不是有用功多少,故D错误。
3. C　解析:一层到三楼上升约6 m,中学生质量约50 kg,重力约500 N,克服重力做功W=Gh=500 N×6 m=3 000 J,功率P=W/t=3 000 J/15 s=200 W,故选C。
4. D　解析:s-t图像中OA段倾斜度大、AB段小,说明OA段速度大、AB段速度小;水平粗糙程度相同,拉力恒定,故W=Fs,OA段和AB段时间、位移关系由图像可知;因OA段速度快,拉力的功率POA=PAB更大,即POA>PAB,故选D。
5. B　解析:有用功W有=Gh=2 000 N×5 m=10 000 J,额外功W额=10 000 J,总功W总=10 000 J+10 000 J=20 000 J,故A正确;功率P=W总/t=20 000 J/10 s=2 000 W,故B错误;机械效率η=W有/W总=10 000 J/20 000 J=50%,故C正确;增大货物质量可提高效率,故D正确。本题选错误的,故选B。
6. D　解析:由甲图斜面,图乙为做功图像,A物体W总=2.5 J,W有=Gh=10 N×0.2 m=2 J,ηA=2/2.5=80%;B物体W总=3 J,W有=2 J,W额=1 J,ηB=2/3≈66.7%,故ηA≠ηB,D错误,故选D。
7. C　解析:设滑轮组有n段绳子承担,物体上升速度v物,v绳=2 m/5 s=0.4 m/s。由机械效率η=W有/W总=Gh/Fs=G/(nF),结合功率可求得η=75%,故选C。
8. D　解析:由图乙可知,彩球在M点的重力势能与动能之和大于在S点的重力势能与动能之和,机械能不守恒,故A错误;M点重力势能大于S点,故M点比S点高,B、C错误;S点动能大于M点,故S点速度比M点大,D正确。
9. C　解析:实际存在空气阻力,铁锁摆动过程中机械能不守恒,摆回时不会打到鼻子,A、D错误;最低点重力势能最小、动能最大,B错误;从高处摆到低处,重力势能主要转化为动能,C正确。
10. C　解析:人过A点前橡皮绳无拉力,重力势能转动能;过A点后橡皮绳被拉伸,部分重力势能转弹性势能,达到最大速度后动能减小,速度先变大后变小,A错误;到C点速度为零,动能为零,B错误;到B点时速度最大,动能最大,C正确;从C到B,橡皮绳弹性势能转化为动能和重力势能,D错误。
11. 动能　解析:球拍恢复原状过程中,球拍的弹性势能转化为网球的动能。
12. 变大;变大;变大　解析:加注过程中北斗G7质量变大,速度不变故动能变大;高度不变、质量变大故重力势能变大,机械能变大。
13. 0;250 W　解析:重力的方向竖直向下,机器人水平前进,重力方向上没有位移,重力做功为0 J;水平动力做功W=Fs=300 N×5 m=1 500 J,功率P=W/t=1 500 J/6 s=250 W。
14. 小于;减小;减小　解析:B球黑色圆斑较大,说明B球落地时动能较大,两球下落高度相同,故B球质量较大,即mA15. 27.8%　解析:摩擦力f=0.05×500 N=25 N,设滑轮组有n=3段绳子,η=W有/W总=f·s物/(F·s绳)=f/(nF)=×100%=×100%≈27.8%。
16. 2;10　解析:有用功W有=Gh=180 N×0.5 m=90 J,η=90%,总功W总=W有/η=90 J/0.9=100 J,额外功W额=W总-W有=100 J-90 J=10 J;由W总=Fs′,s′=W总/F=100 J/50 N=2 m。
17. m1∶m2;m1∶m2　解析:匀速时重力=阻力,即mg=kv ,功率P=Fv=mgv,故功率之比与重力之比相关,为m1∶m2;整个过程重力做功W=mgh,之比为m1∶m2。
18. (1)匀速　(2)①9　②80.0%　(3)费力
解析:(1)实验时应竖直向上匀速拉动弹簧测力计。(2)由第1、2次数据规律,n=s/h=15/5=3,故第1次s①=3×3 cm=9 cm;第3次η②==×100%=×100%=80.0%。(3)图乙改接后承担绳子段数增加但需承担动滑轮更多,提升相同钩码更费力。
19. 静止;C
解析:【证据】钢球应从斜槽不同高度h由静止释放;通过木块被撞出距离s反映钢球动能大小,故选C。
(1)控制变量法
(2)甲、乙;速度
(3)乙、丙;质量
解析:甲、乙两图钢球质量相同、释放高度不同(速度不同),说明速度越大动能越大;乙、丙两图释放高度相同(速度相同)、质量不同,说明质量越大动能越大。
20. (1)2.7×10 J　(2)1.5×10 W
解析:(1)车重G=mg=5×10 kg×10 N/kg=5×10 N,阻力f=0.02G=10 N,匀速运动牵引力F=f=10 N,路程s=27 km=2.7×10 m,牵引力做功W=Fs=10 N×2.7×10 m=2.7×10 J。
(2)时间t=0.5 h=1 800 s,功率P===1.5×10 W。
21. (1)400 N　(2)1 200 J　(3)1 500 J
解析:(1)物体重力G=mg=40 kg×10 N/kg=400 N。
(2)有用功W有=Gh=400 N×3 m=1 200 J。
(3)总功W总===1 500 J。

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