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文档简介
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
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