全国各地中考物理分类功和机械能问题综合题汇编.docx
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全国各地中考物理分类功和机械能问题综合题汇编
一、初中物理功和机械能问题
1.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.
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.如图所示,动滑轮的质量为m,所挂重物的质量为M,重物在时间t内被提升的高度为h,不计绳重及摩擦,则( )
A.滑轮组的机械效率为
B.滑轮组的机械效率为
C.拉力F的功率为
D.拉力F的功率为
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
AB.滑轮组做的有用功为
总功为
滑轮组的机械效率为
故A正确,B错误;
CD.拉力F的功率为
故CD错误。
故选A。
5.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.
6.一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。
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.举重是我国的优势体育项目,如图所示,运动员需将杠铃举过头顶,等到裁判判定站稳之后才能算成绩有效。
在抓举时,两位运动员用相同时间把同样重的杠铃举起,一位运动员将杠铃举起1.9m,另一位运动员将杠铃举起1.8m。
如果他们对杠铃所做的功分别为W1和W2,功率分别为P1和P2,则下列关系式中正确的是( )
A.W1 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 AB.根据 可得,他们把同样重的杠铃举起,克服杠铃的重力做功,对杠铃所做的功只与被举高的高度有关,高度越大,做功越多,即W1>W2。 故A错误,B正确; CD.他们用相同时间把同样重的杠铃举起,相同的时间内,做的功越多,功率越大。 由上可知W1>W2,所以P1>P2。 故CD错误。 故选B。 10.月球表面有很多陨石撞击造成的大大小小的陨石坑,关于造成陨石坑大小不一的因素,下列猜测不合理的是( ) A.陨石的质量B.陨石的撞击速度C.被撞处的硬度D.被撞处是否在阴影中 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 A.陨石的质量越大,在速度相同时动能就越大,在撞击时做功越多,所以造成的坑就会越大,因此这一猜测合理,故A不符合题意; B.陨石的撞击速度越大,在质量相同时动能就越大,在撞击时做功越多,所以造成的坑会越大,因此这一猜测合理,故B不符合题意; C.被撞处的硬度越大,越不容易形变,相反,被撞处的硬度越小,则越容易形变,所以被撞处的硬度会影响陨石坑的大小,因此这一猜想合理,故C不符合题意; D.被撞处是否在阴影中不会造成力的作用效果的不同,故与之无关,因此这一猜测不合理,故D符合题意; 故选D。 11.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。 12.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. 13.用水平拉力先后两次拉着重为20N的同一物体,沿同一水平面做直线运动.第一次拉力为10N,物体恰好做匀速直线运动,拉力对物体做了20J的功;第二次拉力增大为20N,拉力对物体做了48J的功.分析两次做功过程,以下判断正确的是 A.第一次物体受到的摩擦力是10N,物体运动了1m B.第一次物体受到的摩擦力是20N,物体运动了2m C.第二次物体受到的摩擦力是10N,物体运动了2.4m D.第二次物体受到的摩擦力是20N,物体运动了4.8m 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 AB.物体在水平面上做匀速直线运动时,在水平方向受拉力和摩擦力作用,并且二力是一对平衡力,故物体受到的拉力: F=f=10N; 根据W=Fs可知,第一次物体通过的距离 , 故AB错误; CD.若增大拉力,而压力大小和接触面的粗糙程度都没有改变,因此,物体受到的摩擦力不变,仍为10N;根据W=Fs可知,第二次物体通过的距离: , 故C正确,D错误. 14.如图所示,在伽利略理想实验中,小球每次均从斜面a点自由滚下,分别经过图中b,c,d各位置,关于小球的动能、重力势能、机械能描述正确的是( ) A.小球的重力势能一直在减小 B.在d点的重力势能小于在c点的重力势能 C.从b点运动到c点的过程中,动能转化为重力势能 D.从a到b小球速度越来越大,机械能越来越大 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 A.小球从a到b的过程中,高度变小,重力势能减小,从b到c或d的过程,高度增大,重力势能增加,所以不同的过程重力势能的变化不同,故A错误; B.c、d两点在同一高度,所以小球在这两点的重力势能相等,故B错误; C.小球从b点到c点的过程中,动能减小,重力势能增大,是动能转化为重力势能,故C正确; D.在伽利略理想实验中,机械能是守恒的,所以从a点到b点,小球的机械能不变,故D错误。 故选C。 15.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。 16.有一个小球从滑梯上A点以一定的速度沿滑梯向上运动,到最高点B后小球又沿滑梯向下运动到C点,不计摩擦。 则( ) A.小球由A→B运动过程中,动能逐渐减小 B.小球在B点的机械能大于A点的机械能 C.小球由B→C运动过程中,机械能逐渐增大 D.小球在C点时重力势能最大 【答案】A 【解析】 【分析】 本题考查机械能的变化及守恒。 【详解】 A.小球由A向B运动的过程中,速度越来越慢,而小球的质量保持不变,所以动能逐渐减小,故A说法正确; BC.小球在滑梯上运动的过程中,不计摩擦,所以整个过程机械能守恒,所以B点和A点的机械能大小一样,B到C的过程中机械能不变,故BC说法都不正确; D.小球在整个过程中质量保持不变,C点相对其它点而言,高度最低,所以重力势能最小,故D不正确。 故选A。 17.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。 18.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。 19.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。 20.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
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