备战中考物理二轮 功和机械能问题 专项培优及答案解析.docx

备战中考物理二轮 功和机械能问题 专项培优及答案解析.docx

《备战中考物理二轮 功和机械能问题 专项培优及答案解析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《备战中考物理二轮 功和机械能问题 专项培优及答案解析.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

备战中考物理二轮功和机械能问题专项培优及答案解析

一、初中物理功和机械能问题

1．如图是滑雪运动员收起雪杖后从高处滑下的情景，对此过程

A．运动员下滑过程中动能增大，重力势能也增大

B．运动员下滑过程中，动能的增加量等于重力势能的减小量

C．运动员的动能是由重力势能转化来的

D．运动员弓着腰，是为了通过降低重心来增大惯性

【答案】C

【解析】

【详解】

A．运动员下滑过程中，质量不变，速度越来越大，高度不断变小，所以动能增大，重力势能减小，故A错误；

B．运动员下滑过程中，由于要克服摩擦做功，有一部分动能转化为内能，所以动能的增加量小于重力势能的减小量，故B错误；

C．运动员下滑过程中，动能增大，重力势能减小，所以，运动员的动能是由重力势能转化来的，故C正确；

D．运动员弓着腰，是通过降低重心来增加稳度，不能改变惯性的大小，故D错误。

故选C。

2．如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面上，小球由A点以速度v沿轨道滚下，经过另一侧高点B后到达最高点C．下列分析不正确的是（　　）

A．小球在A、B、C三点的速度大小关系是

B．小球在A、B两点的动能之差等于小球从A点到B点克服摩擦力做的功

C．小球在A、B两点具有的重力势能相同

D．整个过程只有重力对小球做功

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

A．小球运动过程中会克服摩擦力做功，且质量不变，故从A运动到C的过程中，机械能减小，小球在A与B点的势能相同，故在A点的动能大于B点的动能，C点最高，故小球在C点的势能最大，动能最小，所以

，故A正确，不符合题意；

BC．A、B两点高度相同，小球的质量不变，故小球的重力势能相同，小球从A点运动到B点，会克服摩擦力做功，动能减小，动能之差等于克服摩擦力所做的功，故B、C正确，不符合题意；

D．整个过程中，摩擦力也会对小球做功，故D错误，符合题意。

故选D。

3．将皮球从离地某一高度O点处水平抛出，球落地后又弹起。

它的部分运动轨迹如图所示．下列说法正确的是

A．皮球经过同一高度A、B两点时，动能相等

B．皮球第一次反弹后到达最高点P时，动能为零

C．皮球在D点时的机械能大于在C点时的机械能

D．若将皮球表面涂黑，则在地面M点的黑色圆斑大于N点的黑色圆斑

【答案】D

【解析】

【详解】

A．由图可知，每次小球反弹后到的最高点都比上一次的最高点要低，说明小球受到空气阻力，机械能逐渐变小，在A点的机械能大于在B点的机械能；机械能是物体动能与势能的总和，在A、B两点高度相同则重力势能相同，所以在A点的动能大于在B点的动能；故A错误。

B．从轨迹来看，小球既有水平方向的速度又有竖直方向的速度。

小球在最高点时，竖直方向速度为零，但是仍然能往右运动，说明小球还具有水平方向速度，动能不为零；故B错误。

C．每次小球反弹后到的最高点都比上一次的最高点要低，说明小球受到空气阻力，机械能逐渐变小。

在C点在在D点之前，故在D点的机械能小于在C点的机械能；故C错误。

D．弹性势能大小与弹性形变程度有关，黑色圆斑的大小能反应小球弹性形变程度，圆斑越大，形变越大。

在M点与在N点小球的动能与重力势能都为零，又因为小球在M点机械能大于N点机械能，故小球在M点的弹性势能大于在N点的弹性势能，故在M点的圆斑要大于在N点的圆斑；故D正确。

4．举重比赛要求运动员将杠铃举过头顶后，在空中至少静止3秒钟，在这3秒钟内（）

A．杠铃受到的重力和人对它的支持力是平衡力

B．运动员所受的重力和地面对他的支持力是平衡力

C．运动员在用力向上支持杠铃，因此他对杠铃做了功

D．杠铃对运动员的压力和人对它的支持力是平衡力

【答案】A

【解析】

【分析】

本题要抓住做功的两个必要因素：

作用在物体上的力；物体在力的方向上通过的距离；二者缺一不可；从平衡力和相互作用力的条件判断两个力是平衡力，还是相互作用力；平衡力的条件：

大小相等、方向相反、作用在同一个物体上，作用在同一条直线上；相互作用力：

大小相等、方向相反、作用在两个物体上，作用在同一条直线上。

【详解】

A．杠铃受到的重力和对它的支持力符号二力平衡的条件，所以是一对平衡力，故A正确；

B．运动员所受的重力和地面对它的支持力，大小不相等，所以不是一对平衡力，故B错误；

C．因为做功需要对物体施力，并且在力的方向上需要移动距离，而运动员向上支持杠铃，但没有发生位移，故C错误；

D．杠铃对运动员的压力和人对它的支持力，作用在两个物体上，是一对相互作用力，不是平衡力，故D错误。

故选A。

5．2019年5月17日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭成功发射第45颗北斗导航卫星。

下列说法错误的是（）

A．运载火箭加速上升过程中，重力势能变小，动能增大

B．运载火箭加速升空是利用了物体间力的作用是相互的

C．北斗卫星绕轨道运行时受到非平衡力的作用

D．北斗卫星绕轨道从近地点向远地点运动时，动能变小，机械能守恒

【答案】A

【解析】

【分析】

物体由于运动而具有的能叫动能，质量越大，速度越大，动能就越大；物体由于被举高而具有的能叫重力势能，质量越大，高度越高，重力势能就越大；物体间力的作用是相互的；物体受平衡力的作用处于平衡状态；在太空中，卫星绕地球运动时，没有阻力作用，没有克服摩擦做功，机械能守恒。

【详解】

A．火箭上升过程中高度增大，重力势能增大，速度增大，动能增大，故A错误，符合题意；

B．火箭升空时向后喷出高温气体给空气一个向后的力，空气给火箭以反作用力，是利用了物体间力的作用是相互的，故B正确，不符合题意；

C．火箭入轨后做圆周运动运动状态不断改变，故受到非平衡力的作用，故C正确，不符合题意；

D．北斗卫星绕轨道从近地点向远地点运动时，速度减小，高度增加，所以动能减小，势能增加；北斗卫星在地球大气层外运行，不受空气阻力的作用，只有动能和势能之间的转化所以机械能守恒，故D正确，不符合题意。

故选A。

6．立定纵跳摸高是中学生常见的运动项目，起跳前先屈膝下蹲，然后脚掌用力蹬地，伸展身体，两臂上挥，竖直向上跳起至最高点，小刚同学在一次立定纵跳摸高中消耗的能量约为（）

A．3×102JB．3×103JC．3×104JD．3×105J

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】

中学生重力的平均值约600N，当起跳后重心升高的高度为：

△h=0.5m；

在起跳时所消耗的能量用来增加了同学的重力势能了，所以当该同学跳起后增加的重力势能最大值是：

E=W=G△h=600N×0.5m=300J=3×102J，

故A正确，BCD错误；

应选A．

7．如图是一个光滑的轨道．某小球从轨道的O点出发，由静止开始下滑，小球始终没有离开轨道，你认为小球最远可以运动到

A．a点B．b点

C．c点D．d点

【答案】C

【解析】

【详解】

本实验中，由于轨道是光滑的，没有摩擦力，所以小球的机械能守恒。

故小球从O点由静止释放，始终没有离开轨道，最远可以滚到与O点等高的c点，故选C。

8．一个超级惊险项目——18米长悬崖秋千惊现重庆某公园!

小明被缆绳拉到6层楼的高度，释放后自由摆动冲向峡谷（如图所示），伴随着人们的惊呼声，秋千越荡越低。

下列有关说法中正确的是（）

A．秋千荡回来经过最低点时，小明的机械能最大

B．整个过程小明的动能与重力势能之和不变

C．秋千荡到最高点时，小明的动能为零

D．在向下摆的过程中，小明的重力势能全部转化为动能

【答案】C

【解析】

【详解】

A．机械能是动能和势能的统称，由于秋千与空气摩擦，有机械能转化为内能，所以秋千第一次在最高点时，机械能最大，A错误；

B．机械能是动能和势能的统称，由于秋千与空气摩擦，有机械能转化为内能，整个过程小明的动能与重力势能之和变小，B错误；

C．秋千荡到最高点时，秋千速度为0，所以小明的动能为零，C正确；

D．在向下摆的过程中，小明的重力势能绝大部分转化为动能，D错误。

故选C。

9．如左图所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平推力F的作用，其推力大小随时间变化的图像（F-t图像）和物体速度大小随时间变化的图像（v-t图像）分别如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．当t=1s时，物体处于静止状态，摩擦力为0N

B．当t=3s时，物体受到的摩擦力是3N

C．在匀速直线运动阶段，拉力F做的功是16J

D．2~4s内，物体的机械能保持不变

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

A．由v-t图像可知，0~2s时物体的速度大小为零，即t=1s时物体处于静止状态；此时物体受到推力和摩擦力是一对平衡力，大小相等；由F-t图像可知，t=1s时，F=1N，则此时的摩擦力

故A错误；

B．由v-t图像可知，4~6s时，物体匀速运动；由F-t图像可知，此时的推力F′=2N；由于摩擦力与推力F是一对平衡力，所以此时的摩擦力

2~4s内，物体做加速运动，由于压力大小和接触面的粗糙程度不变，所以摩擦力大小不变（与匀速运动时的摩擦力大小相等），仍为2N，故B错误；

C．在4~6s时，物体匀速运动，通过的路程

拉力F做的功

故C正确；

D．2~4s内，物体做加速运动，速度增加，动能增加，高度不变，重力势能不变，则物体的机械能增加，故D错误。

故选C。

10．李明同学，一次缓慢地从一楼走上五楼，另一次则急促地跑上去，下列说法正确的是（）

A．两次做的有用功相同，功率不同

B．两次做的有用功和功率都相同

C．两次做的有用功不同，功率相同

D．条件不足，无法判断

【答案】A

【解析】

【详解】

李明同学的体重不变，上楼的高度不变，根据公式

可知两次上楼过程所做的有用功相等；缓慢走上去用的时间比跑上去用的时间多，且前后做的功相等；根据公式

可知，走上去做功的功率小于跑上去做功的功率。

故选A。

11．如图所示，AC＞BC，用相同的推力沿粗糙程度相同的斜面AC和BC分别将同一重物从底部推到顶端，则此过程中（）

A．两次推力做功大小相同

B．两次克服摩擦力做功大小相同

C．两次克服物体重力做功大小相同

D．两个斜面的支持力对物体做功大小不相等

【答案】C

【解析】

【详解】

A．已知AC＞BC，则sAC＞sBC，由于用相同的推力推物体，则根据

可知：

两次推力做功大小不相同，A项不合题意；

BC．已知将同一重物从底部推到顶端，根据

可知：

两次克服物体重力做功大小相同，选项C符合题意；根据

可知：

两次所做的额外功不同，即克服摩擦力做的功大小不相同；B项不合题意；

D．由于斜面的支持力方向与运动方向垂直，则物体在支持力的方向上没有移动距离，所以，两个斜面的支持力对物体做功都为0J；D项不合题意。

12．一位质量约50kg的同学从一楼走到五楼，他上楼过程中克服重力所做的功可能为

A．60JB．600JC．6000JD．0000J

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

上楼过程中要克服重力所做的功，根据题意知道，该同学的质量是50kg，所以体重是：

G=mg=500N，楼层高度越是3m，一楼走到五楼的高度大约是：

h=4×3m=120m，所以，上楼过程中克服重力所做的功是：

W=Gh=500N×12m=6000J，故选C．

【点睛】

本题考查的是做功的计算，关键是公式的应用，重点是对楼层的估测，难度不大．

13．如图所示是学校田径运动会时跳远运动的几个阶段，则运动员（）

A．助跑阶段机械能不变

B．起跳时机械能为零

C．经过最高点时动能最大

D．经过最高点时重力势能最大

【答案】D

【解析】

【分析】

影响动能大小的因素：

质量、速度；质量越大，速度越大，动能越大；影响重力势能大小的因素：

质量、被举的高度；质量越大，高度越大，重力势能就越大；机械能等于动能和势能之和。

【详解】

A．助跑阶段，运动员的质量不变，速度逐渐增大，因此动能增大；运动员的高度不变，则重力势能不变，机械能等于动能和势能的和，动能增大，重力势能不变，所以机械能增大，故A错误；

B．起跳时，运动员的速度达到最大值，动能达到最大值，重力势能不变，机械能达到最大值，故B错误；

C．上升过程中，动能转化为重力势能，所以经过最高点时，动能减小，重力势能最大，故C错误；

D．最高点时，高度达到最大值，因此重力势能也达到最大值，故D正确。

故选D。

【点睛】

影响动能大小的因素有质量和速度，分析动能的变化就是分析质量和速度的变化；影响重力势能的因素是质量和高度，分析重力势能的变化就是分析质量和高度的变化。

解题时注意抓住表示物体运动状态变化的关键字词，从中找出表示“质量、速度、高度、弹性形变”变化的字眼，从而分析机械能的变化情况。

14．今年3月4日，在我市阳新地区下了一场冰雹．已知冰雹在下落过程中受到的空气阻力随下落速度的增大而增大，且落地前已做匀速运动．关于冰雹的下落过程，下面说法正确的是（）

A．冰雹的重力势能越来越大

B．冰雹的机械能越来越小

C．当冰雹匀速下落时空气阻力对冰雹不做功

D．冰雹受到的空气阻力越来越大，可能大于重力

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】

A．冰雹下落过程中，高度减小，重力势能越来越小，故A错误；

B．由于冰雹要克服空气阻力做功，机械能会转化为内能，所以其机械能减小，故B正确；

C．当冰雹匀速下落时，冰雹在阻力的作用下才做了匀速运动，所以空气阻力对冰雹是做功的，故C错误；

D．冰雹在运动过程中，速度变大，阻力变大，当阻力等于重力时，冰雹会做匀速直线运动，速度保持不变，所以阻力不可能大于重力，故D错误．

故选B．

【点睛】

要能从能的转化理解冰雹的机械能变化，因为冰雹下落过程中克服阻力做功，最终转化为内能，所以机械能必定是减小的．

15．如图所示，一个玩具弹簧放在斜面上端，将弹簧弯曲一定程度后释放，弹簧沿斜面向下翻滚．弹簧在运动过程中，有哪些机械能发生了转化

A．只有动能和重力势能

B．只有动能和弹性势能

C．只有重力势能和弹性势能

D．动能、重力势能和弹性势能都发生了转化

【答案】D

【解析】

【详解】

根据题意，玩具弹簧放在斜面上端，将弹簧弯曲一定程度后释放，弹簧沿斜面向下翻滚．

首先将弹簧作为一个简单对象考虑，向下翻滚过程中，质量不变，但高度降低了，所以重力势能会减小；

弹簧弹起后，另一端接触斜面时，动能减小，弹性势能增大，且减小的重力势能，会转化弹簧的弹性势能，即弹簧的弹性形变变大；

弹簧弹起时，弹性势能又转化为动能．

所以这个过程中，动能、重力势能和弹性势能都发生了转化，故D正确．

16．如图是某山地的等高线图，数字表示海拔高度，其单位是米。

质量是60kg的小凯早上8：

00从A点出发，8：

50到达B点的观景台；质量是50kg的小旋早上7：

40从C点出发，8：

50到达D点的半山亭。

下列说法中正确的是（　　）

A．他们对自己做的功一样多

B．小凯的平均功率较小

C．8：

50分时，小旋的动能一定小于小凯的动能

D．8：

50分时，小旋的重力势能一定小于小凯的重力势能

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

A．60kg的小凯从A点到达B点做的功为

；

质量是50kg的小旋从C点到达D点做的功为

；

小凯做的功多，故A错误；

B．小凯的运动时间为

；

平均功率为

，

小旋的运动时间为

，

平均功率为

，

小凯的平均功率较大，故B错误；

C．动能的大小与质量和速度有关，由于不知道8：

50分时的他们的速度，所以无法比较动能的大小，故C错误；

D．重力势能的大小与质量和所处的高度有关，小凯的质量和所处的高度都比小旋的大，所以小旋的重力势能一定小于小凯的重力势能，故D正确。

17．如图所示的装置中有木板、木块、弹簧、小车和砝码（图中未画出），用压缩弹簧的小车释放后撞击木块。

能否用此装置探究“物体动能大小与质量和速度的关系”，有两种判断：

（1）能探究物体动能与物体质量的关系；

（2）能探究物体动能与物体速度的关系；这两个判断（）

A．只有

（1）正确B．只有

（2）正确

C．

（1）

（2）都正确D．

（1）

（2）都不正确

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】

（1）用小车、小车加上砝码分别将弹簧压缩到相同程度后静止释放撞击同一个木块，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，故弹性势能相同，转化的动能相同，最终木块移动的距离相同，故不能探究物体动能与物体质量的关系；

（2）用小车分别将弹簧压缩到不同程度后静止释放撞击同一个木块，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，故弹性势能不同，转化的动能不同，最终木块移动的距离不相同，故能探究物体动能与物体速度的关系。

综上所述：

故ACD错误，B正确。

故选B。

18．如图所示，用手将一重为G的铁球缓慢放在一弹簧上，放手后，铁球从A位置开始向下运动，到达B位置速度达到最大，到达C位置小球的速度变为零。

已知AC间的高度差为h，若整个过程中不计能量损耗，下列说法正确的是（　　）

A．从A位置到B位置铁球的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能

B．在此过程中弹簧的弹性势能增加量为Gh

C．小球到达B点时，小球的重力大于弹簧的弹力，所以小球继续下落

D．B位置到C位置的过程中铁球所受的重力大于弹簧所施加的弹力

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】

A．从A位置到B位置，铁球质量不变，高度减小，铁球重力势能减小；该过程铁球速度增大，铁球动能增大；该过程弹簧形变量增大，弹簧弹性势能增大。

若整个过程中不计能量损耗，则铁球的重力势能转化为铁球的动能和弹簧的弹性势能。

故A错误；

B．从A位置到C位置，铁球的重力做功

因为从A位置开始向下运动的过程中，重力势能转化为动能，动能又转化为弹性势能，整个过程中不计能量损耗，所以，根据机械能守恒定律可知，弹簧的弹性势能增加量为

故B正确；

C．从A位置到B位置，小球重力大于弹簧弹力，小球受合力方向向下，小球速度方向向下，小球受合力方向与速度方向相同，小球竖直向下做加速运动，该过程中，小球重力不变，弹簧形变量增大，弹力增大，小球受向下合力变小，小球到达B位置时，小球受合力为零，即小球重力等于弹簧弹力，速度最大；从B位置到C位置，小球继续下落，是因为小球具有惯性，保持原来运动状态不变，故C错误；

D．从B位置到C位置，该过程弹簧形变量继续增大，弹簧弹力继续增大，大于小球重力，小球受合力方向向上，小球速度方向向下，小球受合力方向与速度方向相反，小球做减速运动，C位置小球速度为零，故D错误。

故选B。

19．如图所示，重为60牛的物体甲放在水平桌面上，与重为6牛的物体乙用细绳相连，绳的重力和滑轮处的摩擦均忽略不计。

当物体乙恰好能以0.2米/秒的速度匀速下落时，下列判断中不正确的是

A．绳拉甲物体的力为6牛

B．甲物体的速度为0.2米/秒

C．5秒内绳的拉力对甲物体做的功为60焦

D．绳的拉力做功的功率为1.2W

【答案】C

【解析】

【详解】

A．图示滑轮为定滑轮,绳的重力和滑轮处的摩擦忽略不计,乙匀速下落,所以绳拉甲物体的力

F=G乙=6N

故A正确不符合题意；

B．图示滑轮为定滑轮,甲、乙物体移动的速度相同,甲物体的速度v甲=v乙=0.2m/s，故B正确不符合题意；

C．5s内甲物体移动的距离

s=v甲t=0.2m/s×5s=1m

绳的拉力对甲物体做的功

W=Fs=6N×1m=6J

故C错误符合题意；

D．绳的拉力对甲物体做功功率

P=

=

=1.2W

故D正确不符合题意。

20．下列关于做功和功率的说法中正确的是（　　）

A．有力作用在物体上，力一定对物体做功B．物体对外做功越多，功率就越大

C．在光滑水平面上做匀速直线运动的物体，功率为零D．物体受到的作用力越大，力对物体做功就越多

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

A．有力作用在物体上，没有通过距离，力对物体没有做功，故A错误；

B．根据

可知，功率大小同时跟做功多少和做功时间有关，因此做功越多，功率不一定越大，故B错误；

C．在光滑的水平面上，物体依靠物体的惯性做匀速直线运动，水平方向上没有受到力的作用，没有力对物体做功，因此功率为零，故C正确；

D．力对物体做功大小

，做功多少同时跟力的大小和在力的方向上通过的距离有关，故D错误。

故选C。