全国中考物理功和机械能问题的综合中考真题汇总含答案.docx

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全国中考物理功和机械能问题的综合中考真题汇总含答案

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.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.

3.一个小石块从空中的某一高度,由静止开始竖直下落,若不计空气阻力,从小石块开始下落,到刚落到地面的过程中,小石块的重力势能Ep随着时间的变化图像可能是(  )

A.

B.

C.

D.

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

由题意可知,不计空气阻力,从小石块开始下落,到刚落到地面的过程中,石块做加速运动,石块在相同时间内下降的速度越来越大,石块所处的高度减小得越来越快,石块的重力势能Ep减小得越来越快,符合这一规律的只有C图,而D图是石块的重力势能Ep随时间减小得越来越慢,故D错误。

故选C。

4.小美用200N的力将重10N的足球踢出去15m远,她对足球做的功是(  )

A.3000JB.150J

C.没有做功D.做了功,但无法确定做功多少

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

题中只告诉了该同学对足球的作用力大小为200N,而没有说明足球在该力的作用下移动的距离(15m是足球离开脚后运动的距离),她对足球做了功,但无法准确求出她对球所做的功,故A、B、C不符合题意,D符合题意。

故选D。

5.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。

6.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。

7.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

8.如图所示为运动员投掷铅球的过程示意图,下列有关说法错误的是()

A.在a到b的过程中,运动员对铅球做了功

B.在b到c的过程中,运动员对铅球没有做功

C.在c到d的过程中,没有力对铅球做功

D.在a到d的过程中,铅球的运动状态在不断的变化

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

图中从a到b过程中,运动员对铅球施加了力,铅球在力的方向上通过距离,故运动员对铅球做了功,A说法正确;从b到c过程中,铅球虽然运动了一段距离,但运动员对铅球没有施加力的作用,故运动员对铅球没有做功,B说法正确;从c到d的过程中,铅球受到重力的作用,铅球在重力方向上通过一段距离,故重力对铅球做功,C说法错误;从a到d的过程中,铅球的运动方向随时改变,故铅球的运动状态在不断改变,D说法正确;答案选C.

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.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。

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.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.在一个罐子的底和盖各开两个小洞,将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中,橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定(如图)。

做好后将它从不太陡的长斜面上由静止滚下,在罐子向下滚动的过程中,小铁块会将橡皮筋卷紧,罐子的滚动先变快后变慢,直至速度为零;接着罐子又会自动滚上斜面,整个过程忽略摩擦的影响。

关于此过程中机械能的转化,下列说法不正确的是()

A.罐子加速滚下斜面的过程中,罐子和铁块的重力势能转化为动能和弹性势能

B.罐子滚到最低处时,罐子和铁块的重力势能全部转化为动能

C.罐子自动滚上斜面的过程中,速度先变快后变慢

D.罐子自动滚上斜面时,不可能到达比初始位置更高的位置

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】

A.罐子加速滚下斜面的过程中,高度变小重力势能减小,铁罐的动能和橡皮筋的弹性势能增加,罐子和铁块的重力势能转化为动能和弹性势能,故A正确,不符合题意;

B.罐子滚到最低处时,罐子和铁块的重力势能全部转化为弹性势能,故B错误,符合题意;

C.在橡皮筋恢复的过程中,铁罐会由斜面底部自动滚上去,从最低处滚上,铁罐先由慢到快、后由快到慢滚到最高点,故C正确,不符合题意;

D.由于机械能是守恒的,所以罐子自动滚上斜面时,不可能到达比初始位置更高的位置,故D正确,不符合题意。

故选B。

14.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.

15.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。

16.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。

17.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。

18.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。

19.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。

20.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。

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