苏州物理一模试题分类汇编功和机械能问题综合.docx

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苏州物理一模试题分类汇编功和机械能问题综合

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．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。

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．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。

7．一位质量约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，水平地面O点两侧粗糙程度不同，物体一直受到沿水平方向3N的力F．物体经过M点开始计时，每经过相同时间，用虚线框记录物体的位置．物体在MO段做匀速直线运动，F在MN、OP段做功分别为WMN、WOP，功率分别为PMN、POP，则

A．WMN

B．WMN>WOP

C．PMN>POP

D．PMN

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

物体经过M点开始计时，每经过相同时间，用虚线框记录物体的位置．物体在MO段做匀速直线运动，由图可得MN的距离等于OP的距离，根据功的公式W=FS可知：

在F相同和S相同的情况下，W应该相同，所以AB均错误；在做功相同时，MN段所用时间是OP段时间的2倍，根据P=W/t，得出PMN

9．炎热的夏天海口，环卫工人利用洒水车给马路洒水降温，洒水车在水平马路匀速行驶过程中，以下说法正确的是（）

A．动能减少，机械能不变B．动能不变，机械能减少

C．动能减少，机械能减少D．动能增大，机械能增大

【答案】C

【解析】

【分析】

动能大小跟质量、速度有关；质量一定时，速度越大，动能越大；速度一定时，质量越大，动能越大；重力势能大跟质量、高度有关；质量一定时，高度越高，重力势能越大；高度一定时，质量越大，重力势能越大；机械能=动能+势能。

【详解】

洒水车在平直的马路上匀速行驶，在工作的过程中，洒水车的质量不断减小，速度不变，动能变小，重力势能变小，则洒水车的机械能变小。

故选C。

10．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．

11．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。

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．王强同学在探究凸透镜成像的规律后，又想采用实验中的装置来比较甲、乙、丙、丁四个透镜焦距的大小，在实验中还测出了其中一个透镜的焦距．实验时凸透镜和烛焰的距离保持16cm不变，烛焰通过四个凸透镜的成像情况如下表所示，由此可推断（）

凸透镜

像的性质

甲

倒立

放大

实像

乙

倒立

等大

实像

丙

倒立

缩小

实像

丁

正立

放大

虚像

A．甲透镜的焦距最小，乙透镜的焦距是8cm

B．乙透镜的焦距最小，丁透镜的焦距是16cm

C．丙透镜的焦距最小，乙透镜的焦距是8cm

D．丁透镜的焦距最小，甲透镜的焦距是16cm

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

根据表中数据可知，丁的焦距最大，其次是甲，再次是乙，最小的是丙，根据乙透镜成像情况可知，放在了二倍焦距上，即2f=16cm所以乙透镜的焦距是8cm，C对，所以正确选项为C

14．如图是某山地的等高线图，数字表示海拔高度，其单位是米。

质量是60kg的小凯早上8：

00从A点出发，8：

50到达B点的观景台；质量是50kg的小旋早上7：

40从C点出发，8：

50到达D点的半山亭。

下列说法中正确的是（　　）

A．他们对自己做的功一样多

B．小凯的平均功率较小

C．8：

50分时，小旋的动能一定小于小凯的动能

D．8：

50分时，小旋的重力势能一定小于小凯的重力势能

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

A．60kg的小凯从A点到达B点做的功为

；

质量是50kg的小旋从C点到达D点做的功为

；

小凯做的功多，故A错误；

B．小凯的运动时间为

；

平均功率为

，

小旋的运动时间为

，

平均功率为

，

小凯的平均功率较大，故B错误；

C．动能的大小与质量和速度有关，由于不知道8：

50分时的他们的速度，所以无法比较动能的大小，故C错误；

D．重力势能的大小与质量和所处的高度有关，小凯的质量和所处的高度都比小旋的大，所以小旋的重力势能一定小于小凯的重力势能，故D正确。

15．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。

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．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，木块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做匀速直线运动，两次拉动木块得到的s-t关系图像如图乙所示。

两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，两次拉力的功率分别为P1、P2。

.下列判断正确的是（　　）

A．F1=F2，P1＞P2B．F1＞F2，P1＞P2C．F1

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】

从图乙可以看到，两次拉动，木块都是做匀速直线运动，都是处于平衡状态，水平方向受力平衡，拉力大小等于滑动摩擦力大小，而木块的自身重力不变，接触面的粗糙程度也不变，那么滑动摩擦力大小不变，两次拉力的大小不变，即

因木块匀速直线运动，那么其功率可表示为

，从图乙可看到，第1次的速度大于第2次的速度，即

那么可知

故选A。

20．今年3月4日，在我市阳新地区下了一场冰雹．已知冰雹在下落过程中受到的空气阻力随下落速度的增大而增大，且落地前已做匀速运动．关于冰雹的下落过程，下面说法正确的是（）

A．冰雹的重力势能越来越大

B．冰雹的机械能越来越小

C．当冰雹匀速下落时空气阻力对冰雹不做功

D．冰雹受到的空气阻力越来越大，可能大于重力

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】

A．冰雹下落过程中，高度减小，重力势能越来越小，故A错误；

B．由于冰雹要克服空气阻力做功，机械能会转化为内能，所以其机械能减小，故B正确；

C．当冰雹匀速下落时，冰雹在阻力的作用下才做了匀速运动，所以空气阻力对冰雹是做功的，故C错误；

D．冰雹在运动过程中，速度变大，阻力变大，当阻力等于重力时，冰雹会做匀速直线运动，速度保持不变，所以阻力不可能大于重力，故D错误．

故选B．

【点睛】

要能从能的转化理解冰雹的机械能变化，因为冰雹下落过程中克服阻力做功，最终转化为内能，所以机械能必定是减小的．