物理物理 功和机械能问题的专项 培优 易错 难题练习题含答案解析.docx

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物理物理功和机械能问题的专项培优易错难题练习题含答案解析

一、初中物理功和机械能问题

1．如甲图所示，小球从竖直放置的弹簧上方一定高度处由静止开始下落，从a处开始接触弹簧，压缩至c处时弹簧最短．从a至c处的过程中，小球在b处速度最大．小球的速度v和弹簧被压缩的长度△L之间的关系如乙图所示．不计空气阻力，则从a至c处的过程中，下列说法中正确的是（）

A．小球所受重力始终大于弹簧的弹力

B．小球的重力势能先减小后增大

C．小球减少的机械能转化为弹簧的弹性势能

D．小球的动能一直减小

【答案】C

【解析】

【详解】

在小球向下压缩弹簧的过程中，小球受竖直向上的弹簧的弹力、竖直向下的重力；在ab段，重力大于弹力，合力向下，小球速度越来越大；随着弹簧压缩量的增大，弹力逐渐增大，在b处弹力与重力相等，小球的速度达到最大；小球再向下运动（bc段），弹力大于重力，合力向上，小球速度减小；故A错误；小球从a至c的过程中，高度一直减小，小球的重力势能一直在减小，故B错误；小球下落压缩弹簧的过程中，不计空气阻力，机械能守恒，则小球减少的机械能转化为弹簧的弹性势能，故C正确；由图乙可知，小球的速度先增大后减小，则小球的动能先增大后减小，故D错误；故应选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。

3．2019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。

4．九年级的小黄同学一口气从一楼跑到四楼教室，所用时间为30s。

他上楼过程克服自身重力做功的功率最接近（）

A．1.5WB．15WC．150WD．1500W

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

一层楼的高度约为3m，三层高度约为9m，九年级的同学体重大约为50kg，则克服自身重力所做的功约为

W=Gh=mgh=50kg×10N/kg×9m=4500J

克服重力做功的功率

故ABD，都不符合题意，C符合题意。

故选C。

5．把一乒乓球压入盛有水的烧杯底部（如图所示），松手后，乒乓球上升至水面最后漂浮在水面上。

乒乓球在上升的过程中，它的机械能不断增加。

下列关于乒乓球机械能来源的说法中正确的是（　　）

A．是由水的内能转化来的B．是由水的重力势能转化来的

C．是由乒乓球的内能转化来的D．是由乒乓球的化学能转化来的

【答案】B

【解析】

【分析】

机械能包括动能和势能；动能的大小与质量和速度有关；重力势能大小与质量和高度有关。

【详解】

松手后，乒乓球上升到水面最后漂浮在水面上，乒乓球上升的过程中，水的重心不断降低，重力势能减小，重力势能转化为乒乓球的机械能。

故选B。

6．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。

7．小明用如图所示的甲、乙两个滑轮组，分别在相同时间内将同一重物匀速提升相同高度，每个滑轮的重均相等，不计绳重及摩擦,针对这一现象，小明得出了4个结论：

①F1做的功等于F2做的功；②甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率；③使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力；④F1做功的功率等于F2做功的功率；其中正确的为（）

A．①、②、③B．②、③、④C．①、③、④D．①、②、③、④

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

①在不计绳重及摩擦时，拉力做的功等于提升物体和动滑轮做的功，因为物重相同，提升的高度相同，所以两次拉力做的功都等于

故F1做的功等于F2做的功，①正确；

②在不计绳重及摩擦时，甲滑轮组和乙滑轮组的机械效率都为

即机械效率相等，故②正确；

③甲滑轮组由两段绳子承重，拉力为

乙滑轮组由三段绳子承重，拉力为

所以使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力，③正确；

④两次拉力做的功，用时也相等，根据

知，F1做功的功率等于F2做功的功率，④正确；

故选D。

8．班里组织一次“比一比上楼时的功率”活动，从一楼登上五楼，比谁的功率最大。

为此，需要测量一些物理量。

下列物理量中必须测量的是（　　）

①五楼到一楼的高度H；②从一楼到达五楼所用的时间T；

③每个同学的体重G；④四楼到五楼楼梯的长度L。

A．①②③B．②③④C．①③D．②③

【答案】D

【解析】

【详解】

由功率公式得

学生都是从同一栋楼中的一楼到五楼，所以H高度相同，没有必要测量高度H的大小了；学生自身重不同，爬楼用的时间不同，所以必须测出各个体重和所用时间，这样可对比出不同学生上楼时的功率大小关系了。

故选D。

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．如图中甲图所示，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像．下列说法正确的是

A．两次木块运动的速度相同B．木块第一次受到的摩擦力较大

C．两次拉力对木块做的功一样多D．两次拉力对木块做功的功率一样大

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

A．两次木块运动相同的距离，第2次所用时间比第1次长，两次木块运动的速度不相同，A选项说法不正确；

B．摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关，两次运动中压力大小和接触面的粗糙程度相同，所以摩擦力相同，B选项说法不正确；

C．木块两次沿水平木板匀速滑动相同的距离，两次滑动中水平方向所受到的滑动摩擦力与拉力是一对平衡力，大小相等，因摩擦力大小相等，两次的拉力相等，由W=Fs可得两次拉力对木块做的功一样多，C选项说法正确；

D．由图可见两次滑动距离相同，所用时间不同，由

得两次拉力对木块做功的功率不一样大，D选项说法不正确；

故选C．

11．如图，一辆电动车在月球表面（月球面附近无大气层）沿着平直轨道行驶，物体M相对于车静止，则以下说法中正确的是（　　）

A．电动车动能一定增加

B．M受到的摩擦力一定向右

C．此时小车可能做匀速直线运动

D．若电动车急刹车，M受到的摩擦力一定向左

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】

A．由图中彩旗展开的方向可知，电动车向右加速运动或向左减速运动，所以动能有可能增大也有可能减小，故AC错误；

B．不管电动车是向右加速，还是向左减速，相对车静止的物体M都有向左运动的趋势，所以其受到的摩擦力一定向右，故B正确；

D．若电动车原是向右加速运动的，急刹车时，车的速度减小或停下，而M由于惯性要保持原来的速度向右运动，此时所受的摩擦力应向左，才能让M相对车静止。

若电动车原是向左减速运动的，急刹车时，M物体由于惯性会保持原来的速度继续向左运动，此时所受的摩擦力方向应仍然向右，才能让M相对车静止，故D错误。

故选B。

12．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．

13．如图所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞。

将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿人罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定。

做好后将它从不太陡的斜面滚到水平面。

下列说法正确的是（　　）

A．罐子从斜面滚下，重力势能只转化为动能

B．罐子从斜面滚下的过程中，只有动能和弹性势能的相互转化

C．