中考物理压轴题之功和机械能问题中考题型整理突破提升附答案.docx
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中考物理压轴题之功和机械能问题中考题型整理突破提升附答案
一、初中物理功和机械能问题
1.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
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.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。
4.举重比赛要求运动员将杠铃举过头顶后,在空中至少静止3秒钟,在这3秒钟内()
A.杠铃受到的重力和人对它的支持力是平衡力
B.运动员所受的重力和地面对他的支持力是平衡力
C.运动员在用力向上支持杠铃,因此他对杠铃做了功
D.杠铃对运动员的压力和人对它的支持力是平衡力
【答案】A
【解析】
【分析】
本题要抓住做功的两个必要因素:
作用在物体上的力;物体在力的方向上通过的距离;二者缺一不可;从平衡力和相互作用力的条件判断两个力是平衡力,还是相互作用力;平衡力的条件:
大小相等、方向相反、作用在同一个物体上,作用在同一条直线上;相互作用力:
大小相等、方向相反、作用在两个物体上,作用在同一条直线上。
【详解】
A.杠铃受到的重力和对它的支持力符号二力平衡的条件,所以是一对平衡力,故A正确;
B.运动员所受的重力和地面对它的支持力,大小不相等,所以不是一对平衡力,故B错误;
C.因为做功需要对物体施力,并且在力的方向上需要移动距离,而运动员向上支持杠铃,但没有发生位移,故C错误;
D.杠铃对运动员的压力和人对它的支持力,作用在两个物体上,是一对相互作用力,不是平衡力,故D错误。
故选A。
5.下列关于做功和功率的说法中正确的是( )
A.有力作用在物体上,力一定对物体做功B.物体对外做功越多,功率就越大
C.在光滑水平面上做匀速直线运动的物体,功率为零D.物体受到的作用力越大,力对物体做功就越多
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.有力作用在物体上,没有通过距离,力对物体没有做功,故A错误;
B.根据
可知,功率大小同时跟做功多少和做功时间有关,因此做功越多,功率不一定越大,故B错误;
C.在光滑的水平面上,物体依靠物体的惯性做匀速直线运动,水平方向上没有受到力的作用,没有力对物体做功,因此功率为零,故C正确;
D.力对物体做功大小
,做功多少同时跟力的大小和在力的方向上通过的距离有关,故D错误。
故选C。
6.小明用弹簧测力计拉动木块,使它沿同一水平木板滑动,如图是他两次拉动同一木块得到的距离随时间变化的图像.下列说法正确的是
A.木块两次具有的动能一样大B.两次拉力对木块做的功一样多
C.木块第一次受到的拉力较大D.第一次拉力对木块做功的功率较大
【答案】D
【解析】
【详解】
A.由图知,第一次物体的速度较大,第一次物体的动能较大,故A错误;
B.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,由W=Fs可知,但是在没有指出是相同时间内,因此不能比较二者做功多少,故B错误;
C.由A分析知,木块两次受到的拉力相等,故C错误;
D.从图中可以看出第一次木块运动的速度较大,由功率的变形公式P=Fv可知,力F相同,第一次速度v大,所以功率大,故D正确。
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.WMNB.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PMN8.如图所示是学校田径运动会时跳远运动的几个阶段,则运动员()
A.助跑阶段机械能不变
B.起跳时机械能为零
C.经过最高点时动能最大
D.经过最高点时重力势能最大
【答案】D
【解析】
【分析】
影响动能大小的因素:
质量、速度;质量越大,速度越大,动能越大;影响重力势能大小的因素:
质量、被举的高度;质量越大,高度越大,重力势能就越大;机械能等于动能和势能之和。
【详解】
A.助跑阶段,运动员的质量不变,速度逐渐增大,因此动能增大;运动员的高度不变,则重力势能不变,机械能等于动能和势能的和,动能增大,重力势能不变,所以机械能增大,故A错误;
B.起跳时,运动员的速度达到最大值,动能达到最大值,重力势能不变,机械能达到最大值,故B错误;
C.上升过程中,动能转化为重力势能,所以经过最高点时,动能减小,重力势能最大,故C错误;
D.最高点时,高度达到最大值,因此重力势能也达到最大值,故D正确。
故选D。
【点睛】
影响动能大小的因素有质量和速度,分析动能的变化就是分析质量和速度的变化;影响重力势能的因素是质量和高度,分析重力势能的变化就是分析质量和高度的变化。
解题时注意抓住表示物体运动状态变化的关键字词,从中找出表示“质量、速度、高度、弹性形变”变化的字眼,从而分析机械能的变化情况。
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.如图,细线上端固定,下端拉着小球在竖直平面内摆动,A、B是球摆动过程中的最高点,C是最低点,不计空气阻力,则( )
A.球在C点时受力平衡
B.球在A点时速度最大
C.球在A点时绳子突然断开,小球将静止不动
D.球在B点时所受外力同时消失,小球将静止不动
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.球在C点时,不是处于平衡状态,所以受到的不是平衡力,故A错误;
BCD.小球在A、B两点时,是摆动过程中的最高点,此时的动能最小,速度最小为0,若在A点时绳子突然断开,小球由于受到重力的作用,会向下运动,若在B点时,所受的外力同时消失,则球会保持静止不动,故A、C错误,D正确。
故选D。
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.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。
13.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。
14.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。
15.如图所示,当小明用力推墙时,他沿水平冰面减速向后退去,下列说法正确的是( )
A.小明对地面的压力和地面对小明的支持力是一对平衡力
B.小明受到摩擦力是水平向右,合力为零,运动状态不变
C.小明减速运动时,则他的惯性和机械能也随之减小
D.假如小明的重力突然消失,小明将做匀速直线运动
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.力的作用是相互的,小明对地面的压力和地面对小明的支持力是一对相互作用力,不是平衡力,A错误;
B.小明减速向后退去,那么受到摩擦力是水平向右,但是合力不为零,速度在减小,那么运动状态是变化的,B错误;
C.小明减速运动时,小明自身的质量不变,那么他的惯性是不变的;速度在减小,那么动能是在变小的,在水平冰面上运动,重力势能不变,则可知机械能是变小的;C错误;
D.假如小明的重力突然消失,那么小明对冰面的压力消失,摩擦力也消失,在水平方向上不受力,处于平衡状态,小明将做匀速直线运动,D正确。
故选D。
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.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。
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.如图中甲图所示,小明用弹簧测力计拉木块,使它先后两次沿水平木板匀速滑动相同的距离,乙图是他两次拉动同一木块得到的距离随时间变化的图像.下列说法正确的是
A.两次木块运动的速度相同B.木块第一次受到的摩擦力较大
C.两次拉力对木块做的功一样多D.两次拉力对木块做功的功率一样大
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.两次木块运动相同的距离,第2次所用时间比第1次长,两次木块运动的速度不相同,A选项说法不正确;
B.摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关,两次运动中压力大小和接触面的粗糙程度相同,所以摩擦力相同,B选项说法不正确;
C.木块两次沿水平木板匀速滑动相同的距离,两次滑动中水平方向所受到的滑动摩擦力与拉力是一对平衡力,大小相等,因摩擦力大小相等,两次的拉力相等,由W=Fs可得两次拉力对木块做的功一样多,C选项说法正确;
D.由图可见两次滑动距离相同,所用时间不同,由
得两次拉力对木块做功的功率不一样大,D选项说法不正确;
故选C.