中考物理与功和机械能问题有关的压轴题附答案解析.docx
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中考物理与功和机械能问题有关的压轴题附答案解析
一、初中物理功和机械能问题
1．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。
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．如图所示，木块以一定的速度滑过A、B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。
若空气阻力忽略不计，则对木块在运动过程中能量变化的分析，正确的是（）
A．D点与A点相比，动能增大，势能减小，机械能不变
B．A点到C点减少的重力势能大于C点到D点减少的重力势能
C．B点的动能可能等于A点的动能，但可能大于C点的动能
D．B点的动能可能等于D点的动能，但一定大于A点的动能
【答案】C
【解析】
【详解】
A．D点与A点相比，动能增大，势能减少，因为存在摩擦，机械能转化为内能，机械能减小，故A错误；
B．A和C、C和D之间的垂直距离均为h，则A点到C点减少的重力势能等于C点到D点减少的重力势能，故B错误；
C．斜面粗糙，则AB段有可能匀速，但因摩擦力的存在B的速度一定大于C的速度，所以，B点的动能可能等于A点的动能，一定大于C点的动能，故C正确；
D．木块从B到C，因为有摩擦，则C处的动能小于B处的动能，从C到D，由于忽略空气阻力，木块的重力势能减小，动能增加，故D点动能大于C点动能，B点的动能可能等于D点的动能，但与A点的动能大小不确定，故D错误。
故选C。
4．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。
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。
7．甲物体放在光滑的水平面上，乙物体放在粗糙的水平面上，它们分别在相等的水平力F作用下移动相等的距离s，那么，力F对两物体所做的功（ ）
A．甲较多B．乙较多C．相等D．无法确定
【答案】C
【解析】
【分析】
物体受力，且在力的方向上移动距离，力对物体做了功。
【详解】
根据条件，物体受力相同，移动的距离相同，则力对物体做的功相同，故C正确。
故选C。
8．一位质量约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．
9．在2020年央视春晚杂技“绽放”的表演中，当其中一名杂技演员被抛出后，其仍可在空中继续向上运动，如图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．被抛出的杂技演员在向上运动的过程中，仍受到惯性的作用
B．被抛出的杂技演员在向上减速运动的过程中，其惯性不断减小
C．被抛出的杂技演员在向上减速运动的过程中，其机械能不断减小
D．被抛出的杂技演员在向上运动的过程中，其受到向上的抛力大于其重力
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．惯性是物体固有的属性，它不是力，所以把惯性说成“受惯性作用”是错误的，被抛出的杂技演员能够向上运动，是因为物体具有惯性。
故A错误；
B．惯性是物体固有的属性，惯性的大小只与物体的质量有关，与物体的运动状态、所处位置、形状、受力情况等无关。
被抛出的杂技演员在向上减速运动的过程中，因为质量不变，所以惯性大小不变。
故B错误；
C．被抛出的杂技演员在向上减速运动的过程中，杂技演员除了受重力外，还受到空气阻力，质量一定，高度增加，重力势能增加，速度减小，动能减小，此过程中，演员减小的动能转化为演员的重力势能和用于演员克服空气摩擦阻力做功，所以，此过程机械能不守恒，机械能总量减小，故C正确；
D．被抛出的杂技演员在向上运动的过程中，演员只受到重力和空气阻力，这两个力都是阻碍演员向上运动的，演员不受向上的抛力，演员是由于惯性向上运动的，惯性不是力，所以演员所受合力方向向下，所受合力方向与运动速度方向相反，演员向上做减速运动。
故D错误。
故选C。
10．如图，用大小相等的拉力F，分别沿斜面和水平面拉木箱，拉力方向和运动方向始终一致，运动时间tab＞tcd，运动距离sab=scd，比较两种情况下拉力所做的功和功率（）
A．ab段做功较多
B．ab段与cd段的功一样多
C．ab段功率较大
D．ab段与cd段的功率一样大
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
拉力大小相等且sab＝scd，根据W＝Fs可知：
拉力所做的功相同，故A错误，B正确；由于tab＞tcd，根据
得：
Pab＜Pcd，故C、D错误．
11．甲、乙两个物体，分别在水平拉力作用下在水平面上作匀速直线运动.若甲所受的重力是乙的3倍，甲受的水平拉力是乙受的水平拉力的2倍，甲的运动速度是乙的运动速度的1倍，则拉力对甲乙两物体做功之比和所用时间之比可能是
A．1:
12:
1B．2:
11:
1C．3:
22:
3D．3:
23:
2
【答案】B
【解析】
【详解】
由题知两物体受到的拉力之比
F甲:
F乙=2:
1
速度之比:
v甲:
v乙=1:
1
A．若做功之比:
W甲:
W乙=1:
1
因为W=Fs,所以运动路程之比:
s甲:
s乙=
:
=
:
=1:
2
因为v=
速度相同,所用时间与路程成正比:
t甲:
t乙=s甲:
s乙=1:
2
故A不符合题意；
B．若做功之比:
W甲:
W乙=2:
1
因为W=Fs,所以运动路程之比:
s甲:
s乙=
:
=
:
=1:
1
因为v=
速度相同,所用时间与路程成正比:
t甲:
t乙=s甲:
s乙=1:
1
故B符合题意；
CD．若做功之比:
W甲:
W乙=3:
2
因为W=Fs,所以运动路程之比:
s甲:
s乙=
:
=
:
=3:
4
因为v=
速度相同,所用时间与路程成正比:
t甲:
t乙=s甲:
s乙=3:
4
故CD不符合题意。
12．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。
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．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．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。
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，质量为m的跳高运动员先后用背越式和跨越式两种跳高方式跳过某一高度，该高度比他起跳时的重心高出h，则他从起跳后至越过横杆的过程中克服重力所做的功
A．都必须大于mgh
B．都不一定大于mgh
C．用背越式不一定大于mgh，用跨越式必须大于mgh
D．用背越式必须大于mgh，用跨越式不一定大于mgh
【答案】C
【解析】
【详解】
从起跳后至越过横杆的过程中，跨越式跳高时重心在横杆的上面，故跨越式跳高时运动员克服重力所做的功一定大于
，而背越式跳高时其重心不一定在横杆的上面，可以在横杆的下面，故其克服重力的功不一定大于
，也可以小于
，也可以等
，故ABD错误，C正确。
故选C。
20．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。
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