2020-2021备战中考物理压轴题专题复习—功和机械能问题的综合含答案解析

1、一、初中物理功和机械能问题1 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 1mB第一次物体受到的摩擦力是20N，物体运动了2mC第二次物体受到的摩擦力是10N，物体运动了2.4mD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

2、：F=f=10N；根据 W=Fs 可知，第一次物体通过的距离S1W120JF12m ，10N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：S2W248JF22.4m ，20N故 C 正确， D 错误2 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

3、关系式中正确的是（）A W W2C P = PD P 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。3 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

4、；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。4 立定纵

5、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（ ）2345A3 10JB 3 10JC 3 10JD 3 10J【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：2E=W=Gh=600N 0.5m=300J=3 J，10故 A 正确， BCD错误；应选 A5 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

6、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()ABCD【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。6 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

7、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 WGh ，所以父亲爬楼做功W 1 大于儿子爬楼做功W2，即 W1 W2，故 A、 B 正确，不符合题意；WC父亲爬楼做功多，父亲比儿子先到达，做功时间少，根据Pt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。7 如图是滑雪运动员收起雪杖后从高处滑下的情景，对此过程A运动员下滑过程中动能增大，重力势能也增大B运动员下滑过程中，动能的

8、增加量等于重力势能的减小量C运动员的动能是由重力势能转化来的D运动员弓着腰，是为了通过降低重心来增大惯性【答案】 C【解析】【详解】A运动员下滑过程中，质量不变，速度越来越大，高度不断变小，所以动能增大，重力势能减小，故 A 错误；B运动员下滑过程中，由于要克服摩擦做功，有一部分动能转化为内能，所以动能的增加量小于重力势能的减小量，故 B 错误；C运动员下滑过程中，动能增大，重力势能减小，所以，运动员的动能是由重力势能转化来的，故 C 正确；D运动员弓着腰，是通过降低重心来增加稳度，不能改变惯性的大小，故D 错误。故选 C。8 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

9、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=500N12m=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）

10、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0NB当t=3s 时，物体受到的摩擦力是3NC在匀速直线运动阶段，拉力F 做的功是16JD 24s 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， 02s 时物体的速度大小为零，即体受到推力和摩擦力是一对平衡力，大小相等；由F-tt =1s 时物体处于静止状态；此时物图像可知， t=1s 时， F=1N，则此时的摩擦力fF1N故 A 错误；B由v-t图像可知，46s 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fF2N

11、24s 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46s 时，物体匀速运动，通过的路程svt4m/s2s8m拉力F 做的功WF s2N8m16J故 C 正确；D 24s 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 一位初中生用30s 从坡底爬上了9m高的山坡他爬坡时的功率与下列哪一个最接近()A几瓦B十几瓦C一百多瓦D一千多瓦【答案】C【解析】【分析】【详解】中学生的质量约50kg，体重约 500N 左右，山坡的高度为9m 登楼的功

12、率：WGh500N 9m150W ，Pt30st可见，他爬坡时的功率与C 选项最接近；故选 C。11 如图所示，ACBCAC和BC分别将同一重物从，用相同的推力沿粗糙程度相同的斜面底部推到顶端，则此过程中（）A两次推力做功大小相同B两次克服摩擦力做功大小相同C两次克服物体重力做功大小相同D两个斜面的支持力对物体做功大小不相等【答案】C【解析】【详解】A已知AC BC，则sAC sBC，由于用相同的推力推物体，则根据W总Fs可知：两次推力做功大小不相同，A 项不合题意；BC已知将同一重物从底部推到顶端，根据W 有用Gh 可知：两次克服物体重力做功大小相同，选项C 符合题意；根据W额W总 W有用

13、可知：两次所做的额外功不同，即克服摩擦力做的功大小不相同；B 项不合题意；D由于斜面的支持力方向与运动方向垂直，则物体在支持力的方向上没有移动距离，所以，两个斜面的支持力对物体做功都为 0J； D 项不合题意。12 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；质量是发， 8： 50 到达 D 点的半山亭。下列说法中正确的是（50kg 的小旋早上）7： 40 从C 点出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

14、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W凯 =G1h1m1gh160kg 10N/kg(600m400m)1.2 105 J ；质量是 50kg 的小旋从C 点到达D 点做的功为W旋 =G2h2m2 gh250kg 10N/kg(400m200m)1 105 J ；小凯做的功多，故A 错误；B小凯的运动时间为t1 8：508：00 50min3000s ；平均功率为P1W凯1.2105 J40W ，t13000s小旋的运动时间为t2 8：507：4070min4200s ，平均功率为P2W旋1 105 Jt 223.8W ，420

15、0s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。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

16、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。已知为 h，若整个过程中不计能量损耗，下列说法正确的是（）A 位

17、置开始向AC 间的高度差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GhC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WGh因为从 A 位置开始向下运动

18、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EWGh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

19、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。15 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

20、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PW可得，t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。16 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

21、 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5.5NB乙滑轮组所做的有用功是0.7JC F1 和 F2 做功的功率之比为3: 4D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G动m动 g0.05kg10N/kg0.5N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3F1G动G1解得 G15.5N ，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4F22G动

22、G2解得 G27N ，重物升高的高度是 h2 0.1m ，乙滑轮组所做的有用功是W乙有用 G2h2 7N 0.1m 0.7J乙滑轮组所做的有用功是0.7J ， B 正确，不合题意；C重物 G1 移动的速度是h10.1mv10.05m/st12s甲图中绳端移动的速度是v绳13v130.05m/s0.15m/s重物 G2 移动的速度是v2h20.1m0.05m/st22s乙图中绳端移动的速度是v绳 24v24 0.05m/s 0.2m/s那么可知 F1 和 F2 做功的功率之比是：P2：F2v绳 2：P1F1v绳13 4F1 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

23、有用功是W甲有用G1h15.5N0.1m0.55J所做的总功是W甲总F1s12N 3 0.1m0.6J乙滑轮组所做的总功是W乙总F2 s22N 4 0.1m 0.8J由上述可知，乙滑轮组所做的有用功是W乙有用0.7J ，那么两个滑轮组的机械效率之比是甲:W甲有用W乙有用0.55J0.7J乙W甲总:22: 21W乙总0.6J0.8J两个滑轮组的机械效率之比是22: 21 ； D 错误，符合题意。故选 D。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

24、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

25、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 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 t 1 时刻小球的动能最大B t2 时刻小球的动能最大C t2 到 t 3 时间内，小球的动能先增加后减少D t 2 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 t 1 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t 1 时刻小球速度不是最大，动能