专题11 功和机械能本专题中考考点和要求（“”表示该标准要求属于评价水平这一层次）评价目标和评价水平课标要求知识目标技能体验目标了解认识理解独立操作经历认同内化（1）理解机械功和功率。用生活中的实例说明机械功和功率的含义。（2）知道动能、势能和机械能。通过实验，了解动能和势能的相互转化。（3）举例说明机械能和其他形式能量的相互转化。规律总结1：利用功、功率的公式求解计算题策略1.利用W=Fs进行计算时，一定要注意力F和距离S的一 一对应的关系，即距离S是在力F作用下且沿力的方向上移动的距离。其次，一定要注意F和S的同时性，即在计算做功多少时，一定要搞清S是否是F始终作用下运动的距离。比如用60N的力将一重为8N的物体踢出20m远，这20m不是在脚的力的始终作用下运动的，在求脚对物体做功时，不能表示为W=Fs=60N20m=1200J。2.利用P=W/t进行计算时，一定要注意功W和完成这些功所用的时间t的一 一对应的关系。其次，一定要注意W和t的同时性。规律总结2：探究影响物体动能大小因素的实验思路1.实验研究：研究对象小钢球。 方法有控制变量法；转换法。 如何判断动能大小：看木块被小钢球推动的距离多少。使质量不同的钢球从同一高度静止释放的目的：使小球到达水平面时的初速度相同；如何改变钢球速度：使钢球从不同同高度滚下；2.分析归纳：保持钢球质量不变时结论：运动物体质量相同时，速度越大，动能越大；保持钢球速度不变时结论：运动物体速度相同时，质量越大，动能越大；3.得出结论：物体动能与质量和速度有关；速度越大动能越大，质量越大动能也越大。4.斜面的作用：是物体具有速度并改变物体速度的大小。5.水平面的作用：是物体在竖直方向上受力平衡，在水平方向只受摩擦力。6.能量转化：在斜面上机械能转化过程：重力势能转化成动能 ， 在水平面上能力转化过程：动能转化为内能。 7.木块最终停下来的原因：在水平面受到摩擦力。8.实验推理与假设：当水平面绝对光滑，小球将做匀速直线匀速，不能达到探究目的。9.超载、超速问题判断：超速时，质量不变，速度越大，动能越大；超载时，速度不变，质量越大，动能越大。10.用小球做实验有不足之处是：不能保证小球在水平面上沿直线运动。【例题1】（2018湖北宜昌）妈妈与小明进行爬山比赛，他们选择的起点、路径和终点都相同，全程设为匀速运动，妈妈的体重是小明的2倍，妈妈所用的时间是小明的3倍，若妈妈克服自身重力做功为W1、功率为P1，小明克服自身重力做功为W2、功率为P2，则下列关系正确的是（）AW1：W2=2：1 P1：P2=6：1BW1：W2=2：3 P1：P2=2：1CW1：W2=2：1 P1：P2=3：2DW1：W2=2：1 P1：P2=2：3【答案】D。【解析】（1）爬山比赛过程中，两人爬山的高度相同，根据W=Gh求出做功之比；（2）根据P=求出功率之比。由题可知，妈妈与小明爬山的高度相同，妈妈的体重是小明的2倍，妈妈所用的时间是小明的3倍，由W=Gh可得，妈妈和小明克服重力做功之比：=；由P=可得，妈妈和小明克服重力做功的功率之比：=，故D正确。【例题2】（2019河南）已知小汽车的总质量为1500kg，该车以30m/s的速度作水平匀速直线运动，行驶180s，汽车在行驶过程中受到的阻力为车重的0.16倍（g=10N/kg）则结论正确的是（ ）A.小车行驶的距离为540mB.在此过程中汽车的牵引力为240NC. 在此过程中汽车的牵引力做功为1.296106JD.汽车的功率为7.2104W【答案】D 【解析】本题考点是速度公式及其应用；功、功率的计算.（1）已知速度与行驶时间，由速度公式可以求出小车的路程（2）小车做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡条件可以求出牵引力，然后由功率公式求出功率（1）由v=可知，小车行驶的距离：s=vt=30m/s180s=5400m（2）小车做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡条件得：F=f=0.16mg=0.161500kg10N/kg=2400N（3）牵引力做的功：W=Fs=1.296107J（4）牵引力的功率：P=72000W【例题3】（2018湖南娄底）“沙场点兵，扬我军威”。2017年8月1日，习近平总书记在朱日和军事基地乘坐检阅车对三军将士进行检阅。某检阅车质量为2400kg，在600s内沿水平方向匀速前进了3000m，牵引力大小为2000N求：（1）检阅车的重力（g=10N/kg）（2）检阅车的速度（3）牵引力的功率【答案】（1）检阅车的重力为24000N；（2）检阅车的速度为5m/s；（3）牵引力的功率10kW。【解析】考查了重力公式、速度公式和功率公式的应用，第三问也可以分步计算：先利用W=Fs求检阅车牵引力做的功，再利用P=W/t求牵引力的功率。知道检阅车的质量，利用G=mg求其重力；利用速度公式v=s/t求检阅车的速度；利用P=W/t=Fv求牵引力的功率。（1）检阅车的重力：G=mg=2400kg10N/kg=24000N；（2）检阅车的速度：v=s/t=5m/s；（3）牵引力的功率：P=W/t=Fv=2000N5m/s=10000W=10kW。【例题4】（2019四川攀枝花）如图甲是某种型号的轿车，车的质量为600kg。一次该车在一段平直的公路上匀速行驶，遇到车速监控检测点。检测点的距离传感器从向车发出超声波信号到接收到信号共用了0.6s。在连接距离传感器的计算机屏幕上显示的该车运动的st图像如图乙所示（g=10N/kg,超声波在空气中传播速度为340m/s）。求：甲 乙 （1）该小轿车空载时对地面的压力。（2）超声波信号遇到小车时，小车与检测监控点的距离。（3）若小车在运动中所受阻力大小为3000N，则小车在20s内牵引力所做的功。【答案】（1）6000N。（2）102m。（3）1.2106J。【解析】（1）m=600kg g=10N/kg小轿车空载时重力G=mg=600kg10N/kg=6000N小轿车空载时对地面的压力等于小轿车空载时重力F=G=6000N（2）s=vt=340m/s0.6s=204m s=s/2=102m（3）从图像可以获得信息是小轿车在2s内运动了40m，可以求出其速度v 1= S1/t 1=40m/2s=20m/s小车在20s内运动的路程为S2=v 2t 2=20m/s20s=400mf=F=3000N小车在20s内牵引力所做的功为W=Fs=3000N400m=1.2106J。【例题5】（2018济宁）某同学在探究“物体的动能跟哪些因素有关”时，提出了如下猜想：猜想一：物体动能大小与物体的质量有关猜想二：物体动能大小与物体的运动速度有关为了验证上述猜想，老师提供了如下器材：斜槽、刻度尺、三个钢球（质量分别为0.2kg、0.2kg、和0.3kg）、木块和长木板实验装置如图所示，让钢球从高为h的斜槽上由静止滚下，碰到水平面上的木块后，将木块撞出一段距离，在同样的平面上，木块被撞得越远，说明钢球的动能越大该同学利用上述器材和装置进行了实验，并在下表中记录了实验获得的数据次数钢球质量m/kg钢球下落高度h/cm木块移动距离s/cm10.110820.1251930.3202640.2101550.3102260.31530请你完成下列任务：（1） 为了便于验证猜想一，请重新设计一个实验表格，并将上表中的相关数据全部筛选整理后填入你所设计的表中（2）分析重新设计的表中数据可以得到的实验结论是 【答案】（1）见解析中表；（2）当物体的运动速度一定时，物体的质量越大，动能就越大【解析】（1）物体动能大小与物体的质量和速度有关，探究物体动能大小与质量关系时，要控制物体到达水平面时的速度一定，即控制钢球在斜面上的高度相同，改变物体的质量；设计表格如下：次数钢球下落高度h/cm钢球质量m/kg木块移动距离s/cm1100.182100.2153100.322（2）由表中数据可得出结论：当物体的运动速度一定时，物体的质量越大，动能就越大【例题6】（2019江苏无锡）在研究“物体动能与质量和速度的关系”实验中，将钢球从某一高度由静止释放，钢球摆到竖直位置时，撞击水平木板上的木块，将木块撞出一段距离。(1)本实验使钢球获得动能的操作方法是 。(2)从上表数据可以看出，实验中控制了 相同，从而探究动能与 的关系。(3)第1次实验时若不考虑能量损失，钢球对木块最多可做 J的功；第3次实验时，木块被撞后滑出木板无法记录数据，需要重做第三次实验，甲同学建议换用同样较长的木板，乙同学建议换一个较大的木块，丙同学建议降低钢球下摆的高度，你认为应当采用 同学的建议。(4)由上述实验数据和现象可得出结论： 。【答案】（1）让钢球从高处摆下；（2）速度；质量；（3）0.06；甲；（4）速度一定时，质量越大，动能越大；【解析】（1）让钢球从某一高度由静止释放，使钢球获得动能.（2）让小球从斜面的同一高度处释放，使小球到达最底端的速度相同，从而探究动能与质量的关系.（3）由题意可知，钢球的重力为：G=mg=0.02kg10N/kg=0.2N，钢球下降的距离为：h=30cm=0.3m，钢球的重力做的功，即钢球获得的动能，大小为：E=Gh=0.2N0.3m=0.06J.上面的两次实验是在速度一定时，改变物体的质量，探究动能的大小，动能的大小通过木块移动距离的大小表现出来的，因此改变木板的长度，应采用甲的建议；（4）有表中的数据知：速度一定时，质量越大动能越大。【2019年题组】一、填空题1.（2019成都）某一型号的汽车质量为5103kg，轮胎与地面接触面积为4250cm2，在一段平直公路上用0.5小时匀速行驶了54km，车受到的阻力为车重的0.1倍g取10N/kg. 则该汽车的行驶速度为km/h ，该汽车对地面的压强为Pa，该汽车牵引力所做的功为J。【答案】108，5105，2.7108。【解析】（1）根据速度公式v=s/t可求汽车的行驶速度；（2）汽车对地面压力F=G=mg，地面受力面积已知，根据压强公式P=F/S可求汽车对地面的压强；（3）牵引力F=0.1G,行驶的路程已知，根据公式W=Fs可求汽车牵引力所做的功；（4）汽车匀速行驶，车受到的阻力等于牵引力。点评：压强的计算，需要确定压力、面积。要注意面积的计算与单位，其中压力的确定是难点。正确判断物体间的压力，进行受力分析是关键；物体间接触部分的面积，一般与较小的物体面积相同。2.（2019娄底）如图甲所示，水平地面上的物体，受到方向不变的推力F的作用，其Ft和vt的图象分别如图乙、丙所示由图象可知，03s内，推力对物体做功J；t=5s时，物体受到的摩擦力是N【答案】0；6【解析】vt图象、Ft图象相结合，判断出物体各段运动状态，根据平衡状态中二力平衡找出力的大小是本题的关键所在从速度图象中分析03s时物体的速度大小可得出物体此时所处的状态，然后根据做功的两个必要条件分析解答；首先从速度图象中912s得出物体匀速直线运动然后对应的从Ft图象中得出物体所受的摩擦力；最后根据摩擦力的影响因素判断出t=5s时物体受到的摩擦力大小（1）由丙图知：03s内物体的速度大小为零，物体处于静止状态，有力无距离，所以，推力对物体做功0J（2）由丙图知，912s时，物体匀速运动，由乙图知，912s时，F=6N，所以摩擦力与推力F平衡，大小为6N36s之间，物体加速运动，受力不平衡，推力大于摩擦力；但由于物体对地面的压力和接触面的粗糙程度没有改变，所以摩擦力大小不变；即仍为6N二、选择题3.（2019湖北宜昌）放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物块速度与时间t的关系如下左图和右图所示。已知物块运动时受到的摩擦力是重力的0.4倍，取g10m/s2。由此两图线可以知道 下列结论错误的是 （ ）A物块的质量为m0.5kg，物块运动时受到的摩擦力为f=2N；B物块在4s6s时间内水平推力做功为16J；C物块02s时间内在1N的水平推力作用下，处于静止状态；D物块2s4s时间内的平均速度大小为4m/s。【答案】D 【解析】本题关键点在于用速度时间图像与横轴围成的面积等于变速运动的物体在一定时间内运动的路程。根据图像可以获得以下相关信息：0至2s时间内物块在1N的水平推力作用下静止，所以C结论正确；4s至6s时间内在2N的水平推力作用下，做匀速直线运动，F=f=0.4mg=2N ，m=0.5kg.所以结论A正确；由于F=2N,s=vt=4m/s2s=8m, 水平推力做功W=Fs=2N8m=16J,所以B结论正确；2s至4s时间内做变速直线运动，初中阶段涉及平均速度，求解办法是利用V=s/t。这时的路程s就是速度时间图像上的图线与横轴围成的三角形面积的数值。s=24/2=4V=s/t=4m/2s=2m/s,所以D项结论错误。答案： D三、实验题4.（2019江西）图为探究物体（钢球）动能大小跟哪些因素有关的实验装置。（1）实验原理：钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动，到达斜面底端时的速度只与钢球起点位置的高度有关。起点位置越高，该速度越_______。钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动，在水平木板上撞击木块，木块运动的距离越长，运动钢球所具有的动能越________。（2）实验现象：同一钢球从斜面上不同高度处由停止向下运动。在水平木板上撞击木块，钢球开始向下运动的起点位置越________。木块运动的距离越长。同一高度由静止向下运动，在水平木板上撞击木块，钢球的质量越_________，木块运动的距离越长。【答案】（1）大（2）大（3）高（4）大【解析】（1）钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动，重力势能转化为动能，起点位置越高，重力势能越大，到达斜面底端时的动能越大，速度越大；实验中是通过钢球撞击木块移动的距离来观察钢球动能大小的，利用了转换法；被撞木块的运动距离越长，说明钢球对被撞物体所做的功就越多，钢球原来所具有的动能就越大；（2）质量一定的钢球开始向下运动的起点位置越高，到达水平面时的速度越大，因此动能越大，对木块做功越多，木块移动的距离越长；不同质量的钢球从同一高度由静止向下运动，到达水平面时的速度一定，质量越大，所具有的动能越大，对木块做功越多，木块移动的距离越长。四、综合计算题5.（2019营口）电动自行车以其环保、快捷、轻便的优势，成为家庭常用的交通工具。如图所示的这辆电动自行车自身重力为600N，在水平公路上匀速直线行驶了4.8km用了10min，行驶时受到的阻力是40N。（1）求该车在这段时间内行驶的速度是多少m/s？牵引力做功是多少？（2）若该车每个车轮与地面的接触面积为0.01m2，车胎能承受的最大压强为210 5Pa，求该车的最大载重量是多少N？【答案】（1）8m/s 1.9210 5J（2）3400N【解析】（1）vs/t4800m/（600s）8m/s因为该车在水平面上做匀速直线运动，所以Ff40NWFs40N4800m1.9210 5J（2）由pF/S得FpS=210 5Pa20.01m24000N在水平面上，GF4000N G载4000N600N3400N6.（2019重庆）我国首款大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600如图所示，该飞机蓄满水后总质量53.5t。为检测飞机性能，先后进行了模拟灭火和水面滑行测试。在灭火测试中：飞机盘悬在火场上方150m处，将所蓄水分次投下，每次投水200kg，用时20s到达地面。在水面滑行测试中：飞机在水平面上以10m/s的速度沿直线匀速滑行了60s，若飞机发动机牵引力的总功率始终保持2.5106W（水=1.0103kg/m3，g=10N/kg）求（1）飞机蓄满水静止在水面上时排开水的体积；（2）每次投下的水在下落过程中重力做功的平均功率；（3）飞机在水面沿直线匀速滑行时，飞机所受的牵引力。【答案】（1）飞机蓄满水静止在水面上时排开水的体积为53.5m3；（2）每次投下的水在下落过程中重力做功的平均功率为1.5104W；（3）飞机在水面沿直线匀速滑行时，飞机所受的牵引力为2.5105N。【解析】（1）因为AG600蓄满水后静止在水面上，所以飞机受到的浮力：F浮=G=mg=53.5103kg10N/kg=5.35105N，由F浮=水gV排可得，排开水的体积：V排= F浮/水g =53.5m3；（2）每次投下的水在下落过程中重力做功：W=Gh=m水gh=200kg10N/kg150m=3105J，重力做功的平均功率：P=W/t=1.5104W；（3）飞机发动机牵引力的总功率始终保持2.5106W，因为P=W/t=Fv，所以，飞机在水面沿直线匀速滑行时，飞机所受的牵引力：F= P总/v =2.5106W /10m/s =2.5105N。【2018年题组】一、填空题1.（2018成都）新能源汽车因节能、环保等优点深受广大家庭的喜爱。小明爸爸驾驶电动汽车在平直公路上匀速行驶12km，用时10min。已知该车的总质量为1.6103kg，行驶中阻力为车重的0.05倍，此过程中该车牵引力做功 J，功率为 kW（g=10N/kg）【答案】9.6106；16【解析】根据行驶中阻力为车重的0.05倍求出阻力；由于车做匀速直线运动，则牵引力等于阻力；根据W=Fs求出功的大小，根据P=W/t求出功率。由于车做匀速直线运动，则牵引力等于阻力，则牵引力：F=f=0.05G=0.05mg=0.051.6103kg10N/kg=800N；汽车做的功为：W=Fs=800N12000m=9.6106J；汽车的功率为：P=W/t=16000W=16kW.2.（2018长沙）若轿车以90kW的恒定功率启动做直线运动，运动过程中受到的阻力不变，运动的速度v与时间t的关系如图甲所示则在2025s时间内，轿车运动的距离是m，该过程发动机做的功是J，轿车在运动过程中受到的阻力是N【答案】150；4.5105；3000【解析】由图象可知，在2025s时间内，轿车运动的速度为30m/s，则轿车运动的距离s=vt=30m/s5s=150m；因轿车以90kW的恒定功率启动做直线运动，所以轿车发动机做功W=Pt=91045J=4.5105J；轿车运动过程中受到的阻力f=3000N二、选择题3.（2018大庆）中国选手张湘祥在奥运会上获得男子举重62kg级冠军，挺举成绩是176kg，图为他比赛时的照片。他在挺举过程中对杠铃做的功最接近（ ）A600JB1200JC1800JD3400J【答案】D【解析】根据G=mg求出杠铃的重力，估测出举高的高度，根据W=Gh求出对杠铃做的功。解：杠铃的重力：G=mg=176kg10N/kg=1760N，张湘祥的身高约为1.60m；在挺举过程中把杠铃举高的高度为张湘祥的身高加上0.4m，即：h=1.60m+0.4=2.0m，在挺举过程中对杠铃做的功：W=Gh=1760N2.0m=3520J。4.（2018天津）下列四组数据给出了四个力做功与做功所用的时间，其中功率最大的是 （ ）A.40J，8s B.80J,8s C.80J,10s D.90J,10s【答案】B【解析】依据功率公式P=W/t可知PA=40J/8s=5WPB=80J/8s=10WPC=80J/10s=8WPD=90J/10s=9W三、实验题5.（2018贵州）某同学在探究弹性势能大小与形变量的关系时，猜测弹性势能可能与形变量x成正比，也可能与形变量的平方x2成正比。用如图装置进行探究，将弹簧套在光滑竖直杆上且底端固定在水平面上，刻度尺与杆平行，进行了如下操作：弹簧处于自由状态时，读出其上端距水平面的高度h0；将中间有孔的小铁块套在光滑杆上放于弹簧上端，竖直向下按压铁块，读出此时弹簧上端到水平面的高度h1；释放小铁块，当铁块上升到最大高度时，读出铁块下端到水平面的高度h2；改变弹簧的压缩长度，重复步骤，将测出的数据记录在表格中，并计算出弹簧的形变量x、形变量的平方x2和小铁块上升的距离h实验次数h0/mh1/mh2/mx/mX2/m2h/m10.500.400.550.400.010.1520.500.300.900.200.040.6030.500.201.550.300.091.3540.500.152.000.350.121.85（1）实验中弹簧的形变量x= （用所测物理量符号表示）；（2）本实验中，弹簧弹性势能大小是通过 来间接反映的；Ah1 Bh2 Ch2h0 Dh2h1（3）该同学根据表中数据分别做出图甲hx和图乙hx2图象，由此得到的结论是弹簧弹性势能的大小与 成正比【答案】（1）h0-h1；（2）D；（3）形变量的平方（或x2）。【解析】（1）由表中第二列、第三列和第五列数据可知，实验中弹簧的形变量x= h0-h1; （2）由题意可知，实验中弹簧弹性势能大小是通过h来间接反映的，由表中第三列、第四列以及第七列数据可知，h = h2- h1，故选C；（3）由表中的第五、六、七列数据可知，h与x2的比值是一定值，与x的比值不是定值，所以弹簧弹性势能的大小与形变量的平方（x2）成正比。四、综合计算题6.（2018杭州）跳伞是一项极具挑战的运动，现在越来越受到人们的喜爱在某次跳伞训练过程中，一体重为500N的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下，其速度与时间的关系如图所示，经15s下落210m后，开始做匀速直线运动直至落地，整个过程用时30s，求在这个过程中：（1）运动员下落的平均速度；（2）重力做的功；（3）匀速下降时重力做功的功率【答案】（1）运动员下落的平均速度为10m/s；（2）重力做的功为1.5105J；（3）匀速下降时重力做功的功率为3103W【解析】根据图象中的体现形状，分析物体的运动状态，再根据速度公式v=、功的公式W=Fs=Gh、功率公式P=Fv，代入数值可求速度、功和功率（1）由题可知，运动员在015s下落的路程为s前=210m，由图象可知，15s后运动员以6m/s的速度做匀速直线运动，则运动员在1530s通过的路程为：s后=vt后=6m/s15s=90m；运动员通过的总路程为：s=s前+s后=210m+90m=300m，总时间为t=30s，则整个过程中运动员下落的平均速度：v=10m/s；（2）运动员下落的高度为：h=s=300m；重力做的功：W=Gh=500N300m=1.5105J；（3）匀速下降时，重力做功的功率：P=Fv=Gv=500N6m/s=3103W。【2020年模拟压轴题组】一、填空题1.（2020武汉模拟）如图所示的铁块重力G=4N，被吸附在竖直放置且足够长的磁性平板上,当他在竖直方向上拉力F=6N的作用下向上运动, 则铁块受到的摩擦力为 N.铁块此时速度v与时间t的关系图象如图乙所示, 4s内拉力F做的功是 J。【答案 】2；4.8。【解析】处于平衡状态的物体受平衡力作用，即大小相等，方向相反，作用在一条直线上，作用在一个物体上；从图乙中读出铁块运动的速度，利用速度公式求出通过的路程，再利用W=Fs计算4s内拉力F做功。（1）由乙图可见，铁块在竖直方向上运动时，速度保持不变，因此铁块做匀速直线运动，铁块受到平衡力的作用。在竖直方向上受到竖直向下的重力G、竖直向下的摩擦力f和竖直向上的拉力F，根据平衡力的特点，故铁块受到摩擦力大小f=F-G=6N-4N=2N。（2）铁块在4s内升高的距离s=vt=0.2m/s4s=0.8m，因此拉力F做的功W=Fs=6N0.8m=4.8J。二、选择题2.（2020福建模拟）一只木箱放在水平地面上，地面上各处粗糙程度相同。对木箱施加一个方向不变的水平推力F（如图甲）；F的大小与时间t的关系、木箱的运动速度v与时间t的关系图象如图乙所示。以下说法正确的是（）A在第一个2s内木箱所受摩擦力为2NB在第二个2s内木箱所受摩擦力为3NC在第一个2s内推力F对木箱所做的功为2JD在第三个2s内推力F对木箱做功的功率为8W【答案】D【解析】先由速度时间图象判断物体的运动情况，然后根据物体的运动状态判断物体是否受平衡力作用；根据由Ft图象求出物体受到的拉力，然后由二力平衡的条件求出摩擦力的大小。根据WFs可求功；由PFv可求功率。A.由图象可知，第一个2s内，物体没有推动，物体处于平衡状态，推力等于摩擦力，等于1N，故A错误；B.由vt图象可知，在4s6s物体做匀速直线运动，处于平衡状态，由Ft图象可知在4s6s即在第三个2s内拉力F2N，由平衡条件可得滑动摩擦力fF2N，由vt图象可知，物体在第二个2s内做匀加速运动，受到的摩擦力为滑动摩擦力，因为压力和接触面的粗糙程度不变，因此物体受到的摩擦力仍是2N，方向与推力方向相反，即向左；故B错误；C.由图象可知，第一个2s内，物体没有推动，由WFs可知，推力F对木箱所做的功为0；故C错误；D.在第三个2s内推力F对木箱做功的功率为：PFv2N4m/s8W故D正确。三、实验题3.（2020北京海定一模）在“观察从斜面滑下的小车在水平面上的运动”活动中，小车在相同斜面顶端由静止释放，沿斜面下滑到达底端，在毛巾、棉布和木板上向前运动一段距离，分别停在如图所示位置。（1）小车在相同斜面顶端由静止释放，是为了使小车到达水平面时的 相同。（2）小车所受阻力越小，运动距离越远。如果运动的物体在 的理想情况下，它将保持原来的速度一直运动下去。300多年前，伽利略曾采用类似的方法得出相同的推论。（3）实验中，小车在棉布、木板表面克服阻力做功的功率分别是、，则 。（填“”、“=”或“”）【答案】（1）速度；（2）不受任何阻力；（3）【解析】（1）实验中，每次都让小车从同一个斜面的相同位置由静止开始滑下，是为了使小车到达斜面底端时具有相同的速度，这是控制变量法的要求。（2）由实验现象可知，图中小车在不同材料表面滑行时，水平面粗糙程度越小，小车受到的阻力越小，小车运动的越远。在此实验的基础上进行合理的推理，可以得到：运动物体不受任何阻力的理想情况下，它将保持匀速直线运动。（3）因小车达到水平面时初速度相同，小车的动能相同，最终速度为0，小车的动能全部转化为内能，大小等于克服阻力做的功，故小车在棉布、木板表面上克服阻力做功相等，即W1=W2；但在木板表面滑行时间长，根据P=W/t知木板表面功率小，木板表面功率大，即则P1P2。4.（2020四川成都青羊区一模）下图甲是研究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，实验中让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，打到同一个木块上。下图乙是研究“牛顿第一定律”的实验装置，实验中让同一钢球从斜面上相同的高度由静止滚下，在粗糙程度不同的平面上运动。请回答以下问题：(1)设计甲实验的目的是研究钢球动能的大小与 的关系；设计乙实验的目的是研究运动的钢球速度减小的快慢与所受 的关系。(2)甲实验是通过木块被推动 的大小，说明钢球对木块做功的多少，从而判断钢球动能的大小；乙实验是通过钢球在粗糙程度不同的平面上运动的远近，推理得出：在理想情况下，运动的物体如果 ，将永远做匀速直线运动。(3)两个实验都涉及同一种物理方法，这种方法叫 。【答案】（1）速度；阻力（2）距离；不受阻力（3）控制变量法【解析】影响动能大小的因素有两个：一是物体的质量，二是物体运动的速度。实验时只能是研究与某一因素之间的关系，如果是同一物体在运动，则质量不变来研究和速度之间的关系。物理学当中常用这种方法来研究多个因素影响同一个物理量，这种方法叫控制变量法。四、综合计算题5.（2020重庆江北区一模）一质量为3000kg的汽车沿着长为5.4km的盘山公路匀速行驶,当它从山脚行驶到高为0.5km的山项时，耗时15min,汽车发动机牵引力为4000N.求，(1)汽车的行驶速度;(2)汽车发动机牵引力做的功;(3) 汽车发动机牵引力的功率.【答案】(1)6m/s；(2)2.16107J; (3) 2.4104w.【解析】(1)汽车的行驶速度v=s/t=5.4103m/(1560s)=6m/s；(2)汽车发动机牵引力做的功W=FS=4000N5.4103m=2.16107J; (3) 汽车发动机牵引力的功率P=W/t=2.16107J/(1560s)= 2.4104w.6.（2020上海徐汇模拟）随着居民生活水平的不断提高，家用轿车越来越多地走进了普通百姓人家下表为某型家用轿车的有关数据：家用轿车的总质量1200kg家用轿车的额定功率30kW每个轮胎与地面的接触面积0.02m2油箱的容积55L（1）该家用轿车静止在水平地面上时，对地面的压强是多大？（2）若该家用轿车在额定功率下以72km/h的速度匀速行驶在平直公路上，则该车发动机的牵引力是多少？【答案】（1）1.5105Pa；（2）1500N【解析】该汽车静止在水平地面上时对地面的压力和自身的重力相等，根据p=F/S求出对地面的压强；根据P=Fv求出发动机牵引力；根据W=Pt求出汽车以额定功率匀速直线行驶10min牵引力所做的功。19