中考物理功和机械能问题经典压轴题含详细答案.docx

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中考物理功和机械能问题经典压轴题含详细答案

一、初中物理功和机械能问题

1．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．因为能量之间可以相互转化，所以罐子滚下后可能再次滚上斜面

D．如果水平面是光滑的，则罐子会一直滚动下去

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

A．罐子从斜面滚下，要克服摩擦力做功而使重力势能转化为内能，故A错误；

B．罐子从斜面滚下的过程中，重力势能转化为动能和内能，故B错误；

C．罐子从不太陡的斜面上滚下，罐子的高度减小，速度先增大后减小，橡皮筋的弹性形变逐渐增大，则罐子的重力势能减小，动能先增大后减小，橡皮筋的弹性势能增大，即该过程中罐子的重力势能会转化为动能和橡皮筋的弹性势能；发生形变的橡皮筋由于要恢复原状，故罐子可能再次滚上斜面，故C正确；

D．罐子在滚动的过程中，由于和斜面之间存在摩擦，机械能会转化为内能，所以整个罐子的机械能不守恒，机械能会逐渐变小，最终罐子会停止运动，故D错误。

故选C。

2．利用如图所示的滑轮组将重为20N的物体在2s内匀速提升2m，拉力

等于12N。

此过程中，下列说法不正确的是（）

A．拉力所做的有用功为40J

B．拉力所做的总功为48J

C．拉力

的功率大小为20W

D．滑轮组的机械效率为

【答案】C

【解析】

【详解】

A．根据公式可得

故A正确，不符合题意；

B．由图可知

根据公式可得

故B正确，不符合题意；

C．拉力的功率

故C错误，符合题意；

D．滑轮组的机械效率

故D正确，不符合题意。

故选C。

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．如图甲所示，小明用弹簧测力计拉木块，使它沿水平木板匀速滑动，图乙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．木块两次受到的拉力和摩擦力均相等

B．木块第1次受到的拉力较大

C．木块两次的动能一样多

D．两次拉力对木块做的功一样多

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】

AB．从图象上可以看出，木块两次都是作匀速直线运动，而做匀速直线运动的物体受平衡力作用。

因木板受到的压力大小和接触面的粗糙程度不变，则两次滑动摩擦力大小不变，所以两次木块受到的拉力相等，故A选项正确，B选项错误；

C．从图中可以看出第一次木块运动的速度较大，而木块的质量不变，所以第一次木块具有的动能多，故C选项错误；

D．从图中可以看出，在相同拉力作用下，木块两次运动的距离不同，所以木块两次所做的功不同，故D选项错误。

故选A。

5．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。

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。

8．一位父亲与他6岁的儿子一起上楼回家，对此，下列说法错误的是（）

A．爬相同的楼梯，儿子体重小做的功少

B．爬相同的楼梯，父亲体重大做的功多

C．爬相同的楼梯，父亲比儿子先到达，父亲的功率大

D．爬相同的楼梯，儿子坐电梯先到达，儿子的功率大

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

AB．由题知，他们上相同的楼梯，h相同，父亲的体重G1大于儿子的体重G2，根据爬楼做功

，所以父亲爬楼做功W1大于儿子爬楼做功W2，即W1＞W2，故A、B正确，不符合题意；

C．父亲爬楼做功多，父亲比儿子先到达，做功时间少，根据

可知父亲做功功率大，故C正确，不符合题意；

D．儿子坐电梯先到达，但爬楼过程中儿子没有施加力，儿子做功为0J，做功功率为0W，故D错误，符合题意。

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．如图所示，小明水平向右推放在水平地面上的箱子，但没有推动，下列说法正确的是（　　）

A．箱子虽然没有被推动，但小明对箱子做了功

B．箱子没有被推动是因为推力小于摩擦力

C．箱子对地面的压力与地面对箱子的支持力是一对平衡力

D．箱子没有被推动，选择的参照物是地面

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

A．箱子没有被推动，有力但没有距离，小明对箱子不做功，故A错误；

B．箱子没有被推动处于静止状态，受到的是平衡力，推力等于摩擦力，故B错误；

C．箱子对地面的压力与地面对箱子的支持力作用在不同的物体上，不是一对平衡力，故C错误；

D．箱子没有被推动，相对于地面的位置没有改变，选择的参照物是地面，故D正确；

故选D。

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．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。

13．如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。

已知货物的质量为600kg，所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍，滑轮组的机械效率为75％。

若人以0.6m/s的速度匀速前行，经100s将货物拉出仓库。

人拉货物的过程中，分析正确的是（　　）

A．货物移动距离为20mB．工人的拉力为400N

C．工人做的有用功为

D．工人拉力的功率为360W

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】

A．从图中可以看到，两条绳子托着动滑轮，人以0.6m/s的速度匀速前行，那么货物的速度是0.3m/s，经100s货物移动距离为

货物移动距离为30m，A错误；

B．由题意可知，货物的重力

其摩擦力

由于货物匀速前行，绳对货物的拉力

滑轮组的机械效率为75％，可得到

解得

，工人的拉力为400N，B正确；

C．货物移动距离为30m，绳对货物的拉力为600N，则工人做的有用功为

工人做的有用功为

，C错误；

D．由于人以0.6m/s的速度匀速前行，工人的拉力为400N，工人拉力的功率为

工人拉力的功率为240W，D错误。

故选B。

14．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。

15．如图所示，木块以一定的速度滑过AB点，到C点滑出下落至D点。

A和B，C和D之间的垂直距离均为h，则木块在运动过程中能量变化的分析，正确的是（　　）

A．D点与C点相比，机械能不变

B．B点的动能一定大于A点的动能

C．B点的动能可能等于D点的动能

D．A点到B点减少的重力势能小于C点到D点减少的重力势能

【答案】C

【解析】

【分析】

本题考查机械能的变化。

【详解】

A．D点的机械能比C点的少，因为从C到D有部分的机械能克服空气阻力做功，转化为内能，故A不正确；

B．木块以一定的速度滑过AB点，而从A到B的过程，木块的重力势能减小，减小的重力势能虽然转化为动能和内能，但若接触面足够粗糙，摩擦力足够大，那么木块可能在AB间做匀速直线运动或减速运动，所以B点的动能可能等于可小于A点的动能，故B不正确；

C．木块从B到C，若木块与接触面有摩擦，则C点的动能小于B点的动能，从C到D，木块的重力势能减小，动能增加，那么D点动能大于C点动能，所以D点的动能有可能等于B点的动能，故C正确；

D．因为A和B，C和D之间的垂直距离均为h，则从A到B和从C到D的重力势能的减少量都是mgh（设木块的质量为m），故D不正确。

故选C。

16．下例各情况中，关于做功的说法错误的是

A．

某同学用力将石块向前移动一点，他推石块的力做了功

B．

人推着小车沿斜面进入车厢，她推车的力做了功

C．

人头顶物体在水平地面上匀速前进，她顶物体的力做了功

D．

某同学从滑梯上滑下，重力做了功

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

A．某同学用力将石块向前移动一点，有力作用在石块上，石块在力的方向上通过了距离，所以他推石块的力做了功，故A正确不符合题意；

B．人推着小车沿斜面进入车厢，有力作用在小车上，小车在力的方向上通过了距离，所以他推小车的力做了功，故B正确不符合题意；

C．人头顶物体在水平地面上匀速前进，力的方向向上，距离的方向向前，二者相互垂直，所以她顶物体的力不做功，故C错误符合题意；

D．某同学从滑梯上滑下，在重力的方向的通过了距离，所以重力对人做了功，故D正确不符合题意．

17．运动员从高空竖直向下跳伞，人（包括装备）的质量为90kg.只考虑人受到重力和空气阻力，下落时的速度一时间图线如图所示，g=10N/kg.从第10s到第30这个过程中，人（包括装备）

A．动能一直在变大B．重力势能先变大后不变

C．机械能一直在变小D．重力势能一直在转化为动能

【答案】C

【解析】

【详解】

A．动能大小的影响因素有速度和质量，在整个过程中，质量不变，速度先变大再不变再变小，因此动能也是先变大再不变再变小，故A选项错误，不符合题意；

B．重力势能大小的影响因素有质量和高度，在整个过程中，质量不变，高度逐渐变小，因此重力势能减小，故B选项错误，不符合题意；

C．在下落过程中，阻力做功导致机械能转化为内能，因此机械能减小，故C选项正确，符合题意；

D．由图像可知，有两段速度不变的过程，在这两段过程中，动能不变，不存在重力势能转化为动能的情况，故D选项错误，不符合题意。

18．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。

19．如图，小球从某一高度自由落到一端固定在地面的轻质弹簧上，在A处开始与弹簧接触，下降到最低点B处后弹回，则小球的动能变化情况是（　　）

A．从A到B，动能不断减小B．从B到A，动能不断增大

C．从A到B，动能先变大后变小，到B处为零D．从B到A，动能先变大后变小，到A处为零

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

物体从A点接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短（达到B点）的过程中，物体的运动过程为：

在物体刚接触弹簧的时候，弹簧的弹力小于物体的重力，合力向下，物体还是向下加速，当弹簧的弹力和物体的重力相等时，小球的速度达到最大，之后弹力大于重力，物体开始减速，直至减为零。

弹簧从压缩到最短B点到弹簧弹回原长A点的过程中，物体的运动过程：

弹簧压缩到最短时弹力最大，大于重力，合力方向向上，物体加速上升；当弹簧的弹力和物体的重力相等时，物体的速度达到最大，之后弹力小于重力，物体开始减速。

AC．物体从A到B的过程中，速度先增大后减小至0，动能先增大后减小，到B处为零，故A不符合题意，C符合题意；

BD．物体从B到A的过程中，速度先增大后减小到达A位置时速度不为0，因此动能先增大后减小，到A处为不为零，故BD不符合题意。

故选C。

20．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。