备战中考物理功和机械能问题综合题及答案解析.docx
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备战中考物理功和机械能问题综合题及答案解析
一、初中物理功和机械能问题
1.如图甲所示,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象,下列说法正确的是()
A.木块第一次做功较少B.木块第一次受到的摩擦力较大
C.木块第二次做功较快D.木块第二次的动能较小
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
AB.由图乙,两条图象都是过原点的直线,则木块在这两次拉力的作用下都是做匀速直线运动,因滑动摩擦力的大小只与接触面的粗糙程度和压力的大小有关,与速度无关,所以,木块两次受到的摩擦力大小相等;同时因为木块做匀速直线运动,处于平衡状态,受到的拉力和摩擦力大小相等,所以,木块两次运动的拉力相等,由题意可知,两木块滑动相同的距离,根据W=Fs可知,两次拉力做的功相同,故AB错误;
C.因为两次拉力做的功相同,但由图乙知第二次做功的时间更长,根据
可得,第二次的功率较小,即第二次做功较慢,故C错误;
D.物体的质量不变,但由图乙知运动相同的距离,第二次花的时间更长,所以第二次速度较小,因此木块第二次的动能较小,故D正确。
故选D。
2.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。
3.工人用如图所示的滑轮组,在4s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动2m的过程中,所用的拉力大小为375N,物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍。
在此过程中下列说法不正确的是()
A.绳子自由端沿水平方向移动了4mB.物体受到的拉力为750N
C.拉力F的功率为375WD.该滑轮组的机械效率一定小于100%
【答案】B
【解析】
【分析】
(1)由图可知滑轮组绳子的有效股数,根据
求出绳子自由端沿水平方向移动;
(2)物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态,受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,二力的大小相等,根据
求出物体受到的拉力;
(3)根据
求出拉力F做的功,根据
求出拉力F的功率;
(4)任何机械效率一定小于100%。
【详解】
A.由图可知,n=2,则绳子自由端沿水平方向移动的距离
故A正确,不符合题意;
B.物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态,物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,则物体受到的拉力
故B错误,符合题意;
C.拉力F做的功
则拉力F的功率
故C正确,不符合题意;
D.该滑轮组克服摩擦做额外功,故该滑轮组的机械效率一定小于100%,故D正确,不符合题意。
故选B。
4.一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。
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。
6.一个超级惊险项目——18米长悬崖秋千惊现重庆某公园!
小明被缆绳拉到6层楼的高度,释放后自由摆动冲向峡谷(如图所示),伴随着人们的惊呼声,秋千越荡越低。
下列有关说法中正确的是()
A.秋千荡回来经过最低点时,小明的机械能最大
B.整个过程小明的动能与重力势能之和不变
C.秋千荡到最高点时,小明的动能为零
D.在向下摆的过程中,小明的重力势能全部转化为动能
【答案】C
【解析】
【详解】
A.机械能是动能和势能的统称,由于秋千与空气摩擦,有机械能转化为内能,所以秋千第一次在最高点时,机械能最大,A错误;
B.机械能是动能和势能的统称,由于秋千与空气摩擦,有机械能转化为内能,整个过程小明的动能与重力势能之和变小,B错误;
C.秋千荡到最高点时,秋千速度为0,所以小明的动能为零,C正确;
D.在向下摆的过程中,小明的重力势能绝大部分转化为动能,D错误。
故选C。
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,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。 9.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。 10.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。 11.如图,一辆电动车在月球表面(月球面附近无大气层)沿着平直轨道行驶,物体M相对于车静止,则以下说法中正确的是( ) A.电动车动能一定增加 B.M受到的摩擦力一定向右 C.此时小车可能做匀速直线运动 D.若电动车急刹车,M受到的摩擦力一定向左 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 A.由图中彩旗展开的方向可知,电动车向右加速运动或向左减速运动,所以动能有可能增大也有可能减小,故AC错误; B.不管电动车是向右加速,还是向左减速,相对车静止的物体M都有向左运动的趋势,所以其受到的摩擦力一定向右,故B正确; D.若电动车原是向右加速运动的,急刹车时,车的速度减小或停下,而M由于惯性要保持原来的速度向右运动,此时所受的摩擦力应向左,才能让M相对车静止。 若电动车原是向左减速运动的,急刹车时,M物体由于惯性会保持原来的速度继续向左运动,此时所受的摩擦力方向应仍然向右,才能让M相对车静止,故D错误。 故选B。 12.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。 13.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。 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.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。 16.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。 17.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. 18.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。 19.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。 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.
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