备战中考物理功和机械能问题提高练习题压轴题训练及详细答案.docx

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备战中考物理功和机械能问题提高练习题压轴题训练及详细答案

一、初中物理功和机械能问题

1.如图甲所示,小明用弹簧测力计拉木块,使它先后两次沿水平木板匀速滑动相同的距离,乙图是他两次拉动同一木块得到的距离随时间变化的图象,下列说法正确的是()

A.木块第一次做功较少B.木块第一次受到的摩擦力较大

C.木块第二次做功较快D.木块第二次的动能较小

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

AB.由图乙,两条图象都是过原点的直线,则木块在这两次拉力的作用下都是做匀速直线运动,因滑动摩擦力的大小只与接触面的粗糙程度和压力的大小有关,与速度无关,所以,木块两次受到的摩擦力大小相等;同时因为木块做匀速直线运动,处于平衡状态,受到的拉力和摩擦力大小相等,所以,木块两次运动的拉力相等,由题意可知,两木块滑动相同的距离,根据W=Fs可知,两次拉力做的功相同,故AB错误;

C.因为两次拉力做的功相同,但由图乙知第二次做功的时间更长,根据

可得,第二次的功率较小,即第二次做功较慢,故C错误;

D.物体的质量不变,但由图乙知运动相同的距离,第二次花的时间更长,所以第二次速度较小,因此木块第二次的动能较小,故D正确。

故选D。

2.跳绳是大家喜爱的体育运动之一,小明的质量为50kg,每次跳起高度约为6cm(人整体上升,如图所示),一分钟跳100次,下列说法正确的是()

A.向上起跳过程中小明的动能持续增大B.下落过程中小明的重力势能保持不变

C.小明跳一次克服重力做功约3JD.小明在这一分钟内跳绳的功率约为50W

【答案】D

【解析】

【详解】

A.向上起跳过程中,质量不变,速度减小,小明的动能减小,故A错误;

B.下落过程中小明的高度减小,质量不变,重力势能减小,故B错误;

C.小明的重力为:

G=mg=50kg×10N/kg=500N,

小明跳一次克服重力做功:

W=Gh=500N×0.06m=30J,

故C错误;

D.小明在这一分钟内跳绳的功率:

P=

=

=50W,

故D正确。

故选D。

3.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.

4.一个小石块从空中的某一高度,由静止开始竖直下落,若不计空气阻力,从小石块开始下落,到刚落到地面的过程中,小石块的重力势能Ep随着时间的变化图像可能是(  )

A.

B.

C.

D.

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

由题意可知,不计空气阻力,从小石块开始下落,到刚落到地面的过程中,石块做加速运动,石块在相同时间内下降的速度越来越大,石块所处的高度减小得越来越快,石块的重力势能Ep减小得越来越快,符合这一规律的只有C图,而D图是石块的重力势能Ep随时间减小得越来越慢,故D错误。

故选C。

5.下列估测最接近实际的是()

A.中学生的正常体温约为38.6℃

B.中学生站立在地面上对地面的压强大约为103Pa

C.中学生游泳时受到的浮力大约是50N

D.中学生从一楼走到五楼做的功大约6×103J

【答案】D

【解析】

【分析】

此题考查对生活中常见物体物理量的估测,结合对生活的了解和对物理单位的认识,必要时进行相应的计算,找出符合实际的选项。

【详解】

A.人的正常体温在37℃左右,变化幅度很小,故A不符合实际;

B.一般初中生每只鞋的底面积大约为200cm2,即0.02m2,中学生的体重大约为50kg,则其对地面的压强

故B不符合实际;

C.中学生的体重在500N左右,游泳时接近漂浮状态,受到的浮力与重力相等,约500N,故C不符合实际;

D.中学生的体重在500N左右,一楼到五楼的高度约12m,中学生从一楼走到五楼所做的功约为

故D符合实际。

故选D。

6.在四川抗震救灾现场,一块水泥板质量为0.5t,起重机在5s内把它匀速提高2m,此过程中(g=10N/kg)()

A.起重机对水泥板所做的功为1×104JB.起重机对水泥板所做的功为1×103J

C.起重机提升水泥板的功率为2×102WD.起重机提升水泥板的功率为5×102W

【答案】A

【解析】

【详解】

AB.水泥板的质量

水泥板受到的重力

起重机对水泥板所做的功

故A符合题意、B不符合题意;

CD.起重机对水泥板所做功功率

故C、D不符合题意。

故选A。

7.一位质量约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.

8.如图所示的滑轮组,绳子的末端缠绕在电动机上,电动机转动将下方钩码匀速提起。

如果加快电动机的转速,则后一次提升与前一次相比(  )

A.功率增大、机械效率增大B.功率增大、机械效率不变

C.功率不变、机械效率不变D.功率不变、机械效率增大

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】

前后两次的滑轮组是同一个滑轮组,则做的有用功、额外功、总功不变,则机械效率不变;加快电动机的转速,则物体提升的速度增大,若两次提升高度相同,则后一次所需要的时间小于前一次所需要的时间,根据

可知,功率变大。

故ACD错误,B正确。

故选B。

9.举重是我国的优势体育项目,如图所示,运动员需将杠铃举过头顶,等到裁判判定站稳之后才能算成绩有效。

在抓举时,两位运动员用相同时间把同样重的杠铃举起,一位运动员将杠铃举起1.9m,另一位运动员将杠铃举起1.8m。

如果他们对杠铃所做的功分别为W1和W2,功率分别为P1和P2,则下列关系式中正确的是(  )

A.W1W2C.P1=P2D.P1

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】

AB.根据

可得,他们把同样重的杠铃举起,克服杠铃的重力做功,对杠铃所做的功只与被举高的高度有关,高度越大,做功越多,即W1>W2。

故A错误,B正确;

CD.他们用相同时间把同样重的杠铃举起,相同的时间内,做的功越多,功率越大。

由上可知W1>W2,所以P1>P2。

故CD错误。

故选B。

10.如图所示,弹簧一端固定在竖直墙上,另一端固定在物块乙上,甲、乙相互叠加放置在光滑水平面上O点处,此时弹簧处于原长。

现将甲、乙从O点拉至位置l。

松手后,在甲、乙保持相对静止并一起向O点方向运动的过程中,不计空气阻力,下列说法正确的是()

A.物块甲由于与乙相对静止而处于平衡状态

B.物块乙随弹簧拉力减小而做减速运动

C.物块乙对物块甲施加了水平向左的摩擦力

D.两物块运动到O点将由于不受弹簧拉力而静止

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

A.甲乙两物块在位置1被松手后,由于弹簧的弹性势能转化为动能,而且水平面是光滑的,所以其动能增加,即两物块不是做匀速直线运动,不是处于平衡状态,故A错误;

B.乙物体从位置1向O运动的过程中,弹簧对其拉力减小,但由于减小的弹性势能全转化为动能,所以其速度增加,做加速运动,故B错误;

C.物体甲乙一起相对静止运动的过程中,甲有一个向右运动的趋势,所以甲受到乙向左的摩擦力,故C正确;

D.两物块运动到O点,弹簧刚好恢复原形,则此时弹簧对物块的拉力为0,但由于惯性,两物块还要向左运动,不会立即停下来,故D错误。

故选C。

11.如图所示,弹簧的一端固定在竖直墙上,另一端连接一个小球。

弹簧未发生形变时,小球静止在A点。

用手把小球向左运动压缩弹簧至B点后松开手,小球在水平光滑地面BC间来回运动。

不考虑空气阻力,下列说法中正确的是(  )

A.当小球从B运动至A的过程,弹簧产生的弹力变大

B.当小球从B运动至C的过程,弹簧的弹性势能转化为小球的动能

C.小球在A点时的机械能最大

D.在来回运动中,小球的机械能保持不变

【答案】C

【解析】

【详解】

A.当小球从B运动至A的过程,弹簧恢复原状,弹簧的形变减小,则弹簧产生的弹力变小,故A错误;

B.当小球从B运动至C的过程,弹簧的形变变大,弹性势能变大,小球的速度减小,动能减小,即小球的动能转化为弹簧的弹性势能,故B错误;

CD.由于水平地面是光滑的,没有摩擦,所以弹簧的弹性势能和小球的动能的和是保持不变的,故在任何一点的弹性势能和动能的和都相同,在A点时,弹簧的弹性势能最小,小球的动能最大,即此时小球的机械能最大,故C正确,D错误。

12.有一个小球从滑梯上A点以一定的速度沿滑梯向上运动,到最高点B后小球又沿滑梯向下运动到C点,不计摩擦。

则(  )

A.小球由A→B运动过程中,动能逐渐减小

B.小球在B点的机械能大于A点的机械能

C.小球由B→C运动过程中,机械能逐渐增大

D.小球在C点时重力势能最大

【答案】A

【解析】

【分析】

本题考查机械能的变化及守恒。

【详解】

A.小球由A向B运动的过程中,速度越来越慢,而小球的质量保持不变,所以动能逐渐减小,故A说法正确;

BC.小球在滑梯上运动的过程中,不计摩擦,所以整个过程机械能守恒,所以B点和A点的机械能大小一样,B到C的过程中机械能不变,故BC说法都不正确;

D.小球在整个过程中质量保持不变,C点相对其它点而言,高度最低,所以重力势能最小,故D不正确。

故选A。

13.某块砖在一对平衡力作用下运动,则该砖()

A.机械能一定不变,动能一定不变

B.机械能可能改变,动能一定不变

C.机械能可能改变,动能可能改变

D.机械能一定不变,动能可能改变

【答案】B

【解析】

【分析】

要解决此题需要掌握物体在受平衡力的时候总保持静止状态或匀速直线运动状态;要了解机械能包括动能和势能,动能和物体的质量以及速度有关,重力势能与物体的质量和被举的高度有关。

【详解】

物体在平衡力的作用下,即一定处于平衡状态,即或是静止状态或是匀速直线运动状态,由于其动能的大小与质量及运动的速度有关,所以对于同一砖块来说,质量不变,其不管是保持静止还是匀速直线运动,其速度都是不变的,故其动能一定不变;但其重力势能却有可能改变,如将砖匀速提高,在该过程中,动能不变,但其重力势能变大,即机械能变大;同理若将砖匀速降低,其机械能会变小,综上所述可知,B符合题意。

故选B。

14.某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组(每个滑轮重均为50g)在2s内把重物G1和G2提高10cm,已知Fl和F2的大小均为2N,不计绳重及摩擦(g取10N/kg)。

下列说法中不正确的是(  )

A.重物G1的重力大小为5.5N

B.乙滑轮组所做的有用功是0.7J

C.F1和F2做功的功率之比为3:

4

D.两个滑轮组的机械效率之比为4:

3

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

A.从图甲可以看到,三条绳子托着动滑轮,动滑轮只是一个,重力大小是

把动滑轮和重物看作一个整体,这个整体处于平衡状态,可知

解得

,重物G1的重力大小为5.5N,A正确,不合题意;

B.在图乙中,把两个动滑轮和重物看作一个整体,这个整体处于平衡状态,可知

解得

,重物升高的高度是

,乙滑轮组所做的有用功是

乙滑轮组所做的有用功是

,B正确,不合题意;

C.重物G1移动的速度是

甲图中绳端移动的速度是

重物G2移动的速度是

乙图中绳端移动的速度是

那么可知F1和F2做功的功率之比是

F1和F2做功的功率之比为3:

4,C正确,不合题意;

D.甲滑轮组所做的有用功是

所做的总功是

乙滑轮组所做的总功是

由上述可知,乙滑轮组所做的有用功是

,那么两个滑轮组的机械效率之比是

两个滑轮组的机械效率之比是

;D错误,符合题意。

故选D。

15.两个质量相同的钩码,下端固定有纸带并穿过打点计时器,在拉力作用下两钩码分别同时从同一位置开始沿竖直向上方向运动,纸带上留下的点迹如图(a)所示,它们的s—t图像如图(b)所示.则

A.甲的拉力大

B.甲的机械能小

C.乙的动能小

D.无法判断

【答案】C

【解析】

【详解】

A.在图a中的甲、乙两图中,打点计时器打出的各点之间的距离是相同的,由此确定钩码在这两种情况下都是处于匀速直线运动状态,即平衡状态,所受的力一定是平衡力,此时的钩码只受两个力的作用:

弹簧秤竖直向上的拉力和重力.根据二力平衡的条件可知这两个力相等,即甲、乙的拉力都等于各自钩码的重力,由于钩码的质量相等,则重力相等,所以甲的拉力等于乙的拉力.故A不符合题意;

BCD.两个钩码的质量相同,由题意知,两个钩码上升的高度相同,由图(b)知,甲、乙上升相同的高度,甲所用时间小于乙所用时间,根据v=

可知,甲的速度大于乙的速度,所以,甲的动能大于乙的动能,甲的势能等于乙的势能,机械能为动能和势能之和,所以,甲的机械能大于乙的机械能.故B不符合题意.C符合题意.D不符合题意.

 

16.小明用台秤研究人在竖直升降电梯中的运动.他先在地面上用台秤称得自己的体重为500N,再将台秤移至电梯内,电梯从t=0时由静止开始向下运动到t=11s时停止,测得台秤对自己的支持力F随时间t变化的图象如图所示,则

A.0~2s的过程中,小明的动能不变

B.2s~10s的过程中,小明的重力势能转化为动能

C.10s~11s的过程中,小明的机械能不断减小

D.0~11s的过程中,小明的机械能不断增大

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

A.0~2s的过程中,小明由静止开始下降,所以小明的动能增大,故A错误;

B.2s~10s的过程中,小明在匀速下降,重力势能减小,但动能不变,故B错误;

C.10s~11s的过程中,小明在做减速运动,故动能减小,同时小明是在下降,高度是在降低的,所以重力势能在减小,故小明的机械能不断减小,C正确;

D.0~11s的过程中,小明下降了一段距离,重力势能减小,所以机械能不断减小,故D错误;

故选C.

17.如图所示,小明拉着小车匀速行走在水平路面上,下列说法正确的是()

A.小明拉着小车匀速行走时,小明对小车没有做功

B.小车的重力与地面给小车的支持力不是一对平衡力

C.小明对小车的拉力与地面对小车的摩擦力是一对平衡力

D.地面给小明的摩擦力方向是向后的

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】

A.小车在小明的拉力作用下,运动了一段距离,因此小明对小车做功了,故A错误;

B.读图可知,小车受到小明的斜向上的拉力,小车的重力与地面给小车的支持力大小不相等,所以两者不是一对平衡力,故B正确;

C.读图可知,小明对小车的拉力与地面对小车的摩擦力没有作用在同一直线上,不属于平衡力,故C错误;

D.小明的脚对地面有一个向后的摩擦力,同时地面对脚一个向前的摩擦力,故D错误。

故选B。

18.农村建房时,常利用如图所示的简易滑轮提升建材。

在一次提升建材的过程中,建筑工人用400N的拉力,将重600N的建材在10s内匀速提高3m。

不计绳重及摩擦,则下列判断正确的是(  )

A.该滑轮的机械效率η=75%B.滑轮所做的有用功为1200J

C.滑轮自身的重力为100ND.绳子自由端移动的距离大小为3m

【答案】A

【解析】

【详解】

AB.滑轮所做的有用功为:

W有用=Gh=600N×3m=1800J,

因为是动滑轮,所以拉力移动的距离是物体提高距离的2倍,即6m,则拉力做的总功为:

W总=Fs=400N×6m=2400J,

所以动滑轮的机械效率为:

故A正确,B错误;

C.不计绳重及摩擦,则拉力为:

那么动滑轮的重为:

G动=2F-G=2×400N-600N=200N,

故C错误;

D.由图知,使用的是动滑轮,承担物重的绳子股数n=2,绳子自由端移动的距离为:

s=nh=2×3m=6m,

故D错误;

故选A。

19.如图甲所示,质量不计的弹簧竖直固定在水平面上,t=0时刻,将一重为G=50N的金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点,然后又被弹起离开弹簧,上升到一定高度后再下落,如此反复。

通过安装在弹簧下端的压力传感器,测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图像如图乙所示,则

A.t1时刻小球的动能最大

B.t2时刻小球的动能最大

C.t2到t3时间内,小球的动能先增加后减少

D.t2到t3时间内,小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能

【答案】D

【解析】

【详解】

A.t1时刻是小球与弹簧开始接触的时刻,此时小球向下加速运动,在弹力增大到等于重力之前小球一直加速,所以t1时刻小球速度不是最大,动能也不是最大。

故A错误。

B.t2时刻是指弹簧被压到最低点,此时小球速度为零,小球动能全部转化为弹簧的弹性势能。

所以t2时刻小球动能最小。

故B错误。

CD.t2到t3时间内是弹簧的弹性势能向小球动能转化的过程,t3时刻弹力为零即弹性势能为零,小球动能最大。

所以在t2到t3时间内,小球动能一直在增加,小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能。

故C错误,D正确。

20.如图所示,在伽利略理想实验中,小球每次均从斜面a点自由滚下,分别经过图中b,c,d各位置,关于小球的动能、重力势能、机械能描述正确的是(  )

A.小球的重力势能一直在减小

B.在d点的重力势能小于在c点的重力势能

C.从b点运动到c点的过程中,动能转化为重力势能

D.从a到b小球速度越来越大,机械能越来越大

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

A.小球从a到b的过程中,高度变小,重力势能减小,从b到c或d的过程,高度增大,重力势能增加,所以不同的过程重力势能的变化不同,故A错误;

B.c、d两点在同一高度,所以小球在这两点的重力势能相等,故B错误;

C.小球从b点到c点的过程中,动能减小,重力势能增大,是动能转化为重力势能,故C正确;

D.在伽利略理想实验中,机械能是守恒的,所以从a点到b点,小球的机械能不变,故D错误。

故选C。

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