备战中考物理压轴题专题复习功和机械能问题的综合及答案解析.docx
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备战中考物理压轴题专题复习功和机械能问题的综合及答案解析
一、初中物理功和机械能问题
1．为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度，设置了如图所示的滑轮组装置。
当用图甲所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图乙和丙所示（不计绳重和绳与轮之间的摩擦）。
下列计算结果正确的是（ ）
A．0s~1s内，地面对物体的支持力是10N
B．1s~2s内，拉力F做的功是62.5J
C．2s~3s内，拉力F的功率是300W
D．2s~3s内，滑轮组的机械效率是62.5%
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．从图乙可以看到，时间从第2s到第3s时，速度大小是不变的，这时处于平衡状态，物体受到的拉力大小等于重物和动滑轮的总重，即
由题意可知，0s~1s内，地面对物体的支持力符合关系式
从图甲可以看到，
，解得
，A错误；
B．从图甲可以看到，1s~2s内，拉力F的大小是50N，物体上升的高度是1.25m，三条绳子托着动滑轮，绳端移动的距离是
拉力F做的功是
拉力F做的功是
，B错误；
C．2s~3s内，物体匀速运动，绳端也是匀速运动，拉力F的大小是40N，绳端移动的速度
根据
可知，拉力F的功率
拉力F的功率是300W，C正确；
D．2s~3s内，物体上升的高度
拉力F的大小是40N，则滑轮组的机械效率
滑轮组的机械效率约是
，D错误。
故选C。
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．在雄壮的国歌声中，升旗手在50秒时间内将重5N的国旗缓缓上升到旗杆顶端，下面分析正确的是（）
A．缓缓上升，动能转化为重力势能
B．升旗同学的手受到绳对手的摩擦力方向向下
C．他对国旗做功的功率最接近于1W
D．旗杆顶端的滑轮在使用时是省力的
【答案】C
【解析】
【分析】
（1）影响动能的因素是质量和速度；影响重力势能的因素是质量和高度；在一定条件下，动能和势能可以相互转化；
（2）两个物体发生相对运动时，摩擦力方向与相对运动的方向相反；
（3）已知国旗重力，估计出旗杆高度，可以得到克服旗杆重力做的功；功与时间之比为功率；
（4）定滑轮的本质是等臂杠杆，所以不能省力。
【详解】
A．国旗匀速上升过程中，速度不变，质量不变，则动能不变，高度增大，国旗的重力势能逐渐增大，没有动能转化为重力势能，故A错误；
B．由于力的作用是相互的，升旗同学向下拉绳，升旗同学的手受到绳对手的摩擦力方向向上，故B错误；
C．已知国旗的重力5N，旗杆大约10m高，克服国旗的重力做功为
国歌的演奏一遍的标准时间是50秒，他对国旗做功的功率最接近于
故C正确；
D．国旗杆上的滑轮为定滑轮，则利用定滑轮升国旗，可以改变施力的方向但不能省力，故D错误。
故选C。
4．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．
5．如图所示，小球以速度v从A沿弯曲轨道滑下，并最终刚好到达等高的C点，下列说法中正确的是（ ）
A．因为最终到达了与A等高的C点，所以小球机械能守恒
B．小球在B点的机械能最大
C．小球从B到C的过程只是动能转化为重力势能
D．小球从A到C的整个过程中动能的变化量等于克服摩擦力做功
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
AB．小球以速度v从A沿弯曲轨道滑下，在A点具有动能和重力势能，并最终刚好到达等高的C点，C点速度为0，只有重力势能，A、C两点的重力势能相等，但A点的机械能大于B点的机械能，说整个运动过程中，机械能在减小，所以A点的机械能最大，故AB错误；
C．小球从B到C的过程中先将重力势能转化为动能，再将动能转化为重力势能，故C错误；
D．A、C两点的重力势能相等，整个过程动能减小为0，用来克服摩擦力做功，故D正确。
故选D。
6．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。
7．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。
8．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。
9．关于能的概念，以下说法正确的是（ ）
A．在空中飞行的子弹，因为它能够做功，所以子弹具有能
B．悬吊着的小球，从竖直方向拉开一个角度后，因为小球不能做功，所以小球不具有能
C．甲物体比乙物体的速度大，则甲物体的动能一定比乙物体的动能大
D．甲物体的位置比乙物体的位置高，则甲物体的势能一定比乙物体的势能大
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
A．在空中飞行的子弹，因为它能够做功，所以具有能，A正确；
B．悬吊着的小球，从竖直方向拉开一个角度后，尽管小球不能做功，但是它具有一定高度，具有重力势能，B错误；
C．甲物体比乙物体的速度大，但是如果甲物体的质量比乙物体的质量小很多，那么甲物体的动能将会比乙物体的动能小，C错误；
D．甲物体的位置比乙物体的位置高，但是如果甲物体的质量比乙物体的质量小，那么甲物体的势能可能比乙物体的势能小，D错误。
故选A。
10．一个木块放在粗糙程度相同的水平地面上，如果对木块施加的水平拉力为F，如图甲所示；F的大小与时间t的关系如图乙所示；木块的运动速度v与时间t的关系如图丙所示。
以下说法正确的是（ ）
A．当t=1s时，木块受到的摩擦力是0
B．当t在2~4s内，木块做匀速直线运动，受到的摩擦力为5N
C．当t在4~6s内，拉力F的功率为6W
D．当t在2~6s内，木块的机械能保持不变
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图乙可知，物体在t=1s时受到的拉力为1N，由图丙可知此时物体处于静止状态，所以受到的摩擦力等于拉力为1N，故A错误；
B．由图乙可知，物体在4~6s内受到的拉力为3N，由图丙可知4~6s内物体做匀速运动直线运动，在4~6s内受到的摩擦力等于此时的拉力为3N；由图乙可知在2~4s内，物体做加速直线运动，接触面粗糙程度、受到的压力不变，所以在2~4s内受到的摩擦力为3N。
故B错误；
C．由图乙可知，物体在4~6s内受到的拉力为3N，由图丙可知4~6s内物体做速度为2m/s的匀速运动直线运动，此时拉力的功率
故C正确；
D．在2~6s内，木块受到拉力和摩擦力的作用，机械能在不断变化，故D错误。
故选C。
11．如图甲所示，重为160N的物体在大小为20N，水平向左的拉力F1作用下，沿水平地面以3m/s的速度做匀速直线运动。
如图乙所示，保持拉力F1不变，用水平向右的拉力F2，拉物体匀速向右运动了1m，若不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦，则（ ）
A．物体向左运动时，拉力F1的功率P1=60W
B．物体与地面之间的摩擦力f=20N
C．物体向右运动时，拉力F2=40N
D．物体向右运动时，拉力F2所做的功W2=80J
【答案】CD
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图甲可知，绳子承担物体受到的拉力的段数n为2，物体以3m/s的速度做匀速直线运动，在拉力作用下绳子末端的速度为
则物体向左运动时，由
可得拉力F1的功率
故A错误；
B．图甲中物体做匀速直线运动，物体受到的拉力与摩擦力是一对平衡力，而绳子承担力的段数n为2，所以物体与地面之间的摩擦力
故B错误；
C．物体向右运动时，由于物体和地面没有改变，则所受摩擦不变，方向向左，同时物体向左还受到两股绳子施加的拉力，每股绳子的拉力为20N，物体右侧的滑轮为动滑轮，对物体的拉力为2F2，则有
解得F2=40N，故C正确；
D．在不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦时，物体向右运动时，拉力F2所做的功
故D正确。
故选CD。
12．建昌一中科学教室有个“逆天”的“锥体上滚”实验，V形轨道两根导轨相距较小那端低，另一端高，静止的双锥体从低端往高端滚（由右向左），小明仔细观察后发现锥体在低端时重心高度h1反而比高端时高度h2要大，下面说法正确是（ ）
A．本实验不遵循能量守恒定律
B．双锥体在轨道“低端”（右端）时重力势能最小
C．当双锥体从轨道低端向高端滚的过程中重力势能转化为动能
D．当双锥体从轨道低端向高端滚的过程中动能转化为重力势能
【答案】C
【解析】
【详解】
A．自然界中能量是守恒的，本实验也遵循能量守恒定律的，故A错误；
B．由题意可知，锥体重心高度h1比高端时高度h2要大，所以锥体在右端时重力势能大，故B错误
CD．当双锥体从轨道“低端”（右端）向“高端”滚的过程中，重心高度越来越低，重力势能转化为动，故C正确，D错误。
故选C。
13．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．t3时刻小球的重力势能最大
D．t2到t3时间内，小球的动能先增加后减小
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图象可知，t1时刻弹力为0，此时小球刚接触弹簧，在重力作用下小球继续做加速运动，动能继续变大，故A错误；
B． t2时刻小球速度为0，此时动能最小，故B错误；
C．t3时刻，此时小球离开弹簧且只受到重力作用，继续向上做减速运动，还未达到最高点，重力势能还会继续增大， 故C错误；
D． t2到t3时间内，小球在弹力的作用下先加速上升，动能变大；当弹力等于重力时，速度最大，动能最大；继续上升时重力大于弹力，小球做减速运动，动能变小；综上所述t2到t3时间内，小球的动能先变大后减小，故D正确。
故选D。
14．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。
15．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。
16．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。
17．物体只受一对平衡力作用时，对于它具有能的判断中正确的是（）
A．机械能一定不变B．重力势能可能减少
C．动能可能变小D．重力势能一定不变
【答案】B
【解析】
【分析】
首先要对物体在平衡力作用下是处于平衡状态中的哪一种要明确，然后再分析其机械能的变化情况。
【详解】
平衡状态有两种：
静止状态、匀速直线运动状态；当物体处于静止状态时，物体的动能、势能都不变，所以机械能也不变；当物体在水平方向上做匀速直线运动时，其动能、势能都不变，即机械能不变；当物体在竖直方向上做匀速直线运动时，其动能不变，但其势能要发生变化，故机械能也随之变化；总之，物体在以上所处的这几种可能的运动状态下，势能与机械能的大小有两种可能：
不变或变化；而动能只有一种情况：
不变；综上分析，故选B。
【点睛】
本题考查物体在平衡力作用下的状态分析，要求学生一定要分类且考虑全面，本题容易出现漏分析其中某种情况而导致错误。
18．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。
19．如图所示，F1=4N，F2=3N，此时物体A相对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦）。
下列说法错误的是（ ）
A．F2的功率为0.6WB．弹簧测力计读数为9N
C．地面对物体A的摩擦力为2ND．如果增大F2，物体A可能向左运动
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图知，水平使用滑轮组，对于物体B来说n=2，拉力端移动速度
拉力F2做功功率
故A正确，不符合题意；
B．不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦，对于弹簧测力计来说是3股，所以弹簧测力计的示数
故B正确，不符合题意；
C．对于物体A，受到的力：
B向左的摩擦力
向右的拉力F1=4N，因为A静止，所以地面向右的摩擦力
故C正确，不符合题意；
D．如果增大F2，由于B对A压力的大小没变，接触面的粗糙程度没变，所以B对A的摩擦力不变，此时物体A相对于地面仍然静止，故D错误，符合题意。
故选D。
20．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。
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