备战中考物理功和机械能问题-经典压轴题及答案解析

1、一、初中物理功和机械能问题1 如图，用大小相等的拉力F，分别沿斜面和水平面拉木箱，拉力方向和运动方向始终一致，运动时间t ab tcd，运动距离sab=scd，比较两种情况下拉力所做的功和功率（）A ab 段做功较多B ab 段与 cd 段的功一样多C ab 段功率较大D ab 段与 cd 段的功率一样大【答案】 B【解析】【分析】【详解】拉力大小相等且sab scd，根据 WFs 可知：拉力所做的功相同，故A 错误， B 正确；由于t ab tcd，根据 PWt 得： Pab Pcd，故 C、 D 错误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

2、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【答案】 DN 点的黑色圆斑【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，

3、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 在雄壮的国歌声中，升旗手在50 秒时间内将重5N 的国旗缓缓上升到旗杆顶端，下面

4、分析正确的是（）A缓缓上升，动能转化为重力势能B升旗同学的手受到绳对手的摩擦力方向向下C他对国旗做功的功率最接近于1WD旗杆顶端的滑轮在使用时是省力的【答案】 C【解析】【分析】(1)影响动能的因素是质量和速度；影响重力势能的因素是质量和高度；在一定条件下，动能和势能可以相互转化；(2)两个物体发生相对运动时，摩擦力方向与相对运动的方向相反；(3)已知国旗重力，估计出旗杆高度，可以得到克服旗杆重力做的功；功与时间之比为功率；(4)定滑轮的本质是等臂杠杆，所以不能省力。【详解】A国旗匀速上升过程中，速度不变，质量不变，则动能不变，高度增大，国旗的重力势能逐渐增大，没有动能转化为重力势能，故A 错

5、误；B由于力的作用是相互的，升旗同学向下拉绳，升旗同学的手受到绳对手的摩擦力方向向上，故 B 错误；C已知国旗的重力5N，旗杆大约10m 高，克服国旗的重力做功为WGh5N10m50J国歌的演奏一遍的标准时间是50 秒，他对国旗做功的功率最接近于W50JP1Wt50s故 C 正确；D国旗杆上的滑轮为定滑轮，则利用定滑轮升国旗，可以改变施力的方向但不能省力，故 D 错误。故选 C。42019 年 5 月 17 日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭成功发射第45 颗北斗导航卫星。下列说法错误的是（）A运载火箭加速上升过程中，重力势能变小，动能增大B运载火箭加速升空是利用了物体间力的作用是相

6、互的C北斗卫星绕轨道运行时受到非平衡力的作用D北斗卫星绕轨道从近地点向远地点运动时，动能变小，机械能守恒【答案】 A【解析】【分析】物体由于运动而具有的能叫动能，质量越大，速度越大，动能就越大；物体由于被举高而具有的能叫重力势能，质量越大，高度越高，重力势能就越大；物体间力的作用是相互的；物体受平衡力的作用处于平衡状态；在太空中，卫星绕地球运动时，没有阻力作用，没有克服摩擦做功，机械能守恒。【详解】A火箭上升过程中高度增大，重力势能增大，速度增大，动能增大，故意；A 错误，符合题B火箭升空时向后喷出高温气体给空气一个向后的力，空气给火箭以反作用力，是利用了物体间力的作用是相互的，故 B 正确，

7、不符合题意；C火箭入轨后做圆周运动运动状态不断改变，故受到非平衡力的作用，故合题意；C 正确，不符D北斗卫星绕轨道从近地点向远地点运动时，速度减小，高度增加，所以动能减小，势能增加；北斗卫星在地球大气层外运行，不受空气阻力的作用，只有动能和势能之间的转化所以机械能守恒，故D 正确，不符合题意。故选 A。5 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()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

8、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 如图是一个光滑的轨道某小球从轨道的O 点出发，由静止开始下滑，小球始终没有离开轨道，你认为小球最远可以运动到A a 点C c 点Bb 点D d 点【答案】C【解析】【详解】本实验中，由于轨道是光滑的，没有摩擦力，所以小球的机械能守恒。故小球从O 点由静止释放，始终没有离开轨道，最远可以滚到与O 点等高的c 点，故选C。7 小明用如图所示的甲、乙两个滑轮组，分别在相同时间内将同一重物匀速提升相同高度，每个

9、滑轮的重均相等，不计绳重及摩擦, 针对这一现象，小明得出了4 个结论： F1做的功等于 F2 做的功； 甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率； 使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力； F1 做功的功率等于 F2 做功的功率；其中正确的为（）A 、 、 B 、 、 D 、 、 、 C 、 、 【答案】【解析】【分析】D【详解】在不计绳重及摩擦时，拉力做的功等于提升物体和动滑轮做的功，因为物重相同，提升的高度相同，所以两次拉力做的功都等于W总Fs = GG动h故 F1 做的功等于 F2 做的功，正确；在不计绳重及摩擦时，甲滑轮组和乙滑轮组的机械效率都为W有用GhGW总GG动hGG动即机械效率相等，故

10、正确；甲滑轮组由两段绳子承重，拉力为F11G G动2乙滑轮组由三段绳子承重，拉力为F21G动G3所以使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力，正确；两次拉力做的功，用时也相等，根据PW知， F1 做功的功率等于F2 做功的功率，t正确；故选 D。8 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

11、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，故故选 C。D 错误。9 如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面上，小球由过另一侧高点 B 后到达最高点 C下列分析不正确的是（A 点以速度）v 沿轨道滚下，经A小球在A、 B、 C 三点的速度大小关系是vCvBvAB小球在A、 B 两点的动能之差等于小球从A 点到B 点克服摩擦力做的功C小球在A、 B 两点具有的重力势能相同D整

12、个过程只有重力对小球做功【答案】D【解析】【分析】【详解】A小球运动过程中会克服摩擦力做功，且质量不变，故从减小，小球在A 与 B 点的势能相同，故在A 点的动能大于A 运动到 C的过程中，机械能B 点的动能， C 点最高，故小球在 C 点的势能最大，动能最小，所以vCvBvA ，故A 正确，不符合题意；BCA、 B 两点高度相同，小球的质量不变，故小球的重力势能相同，小球从点，会克服摩擦力做功，动能减小，动能之差等于克服摩擦力所做的功，故A 点运动到B、 C 正确，B不符合题意；D整个过程中，摩擦力也会对小球做功，故故选 D。D 错误，符合题意。10 如图所示是学校田径运动会时跳远运动的几个

13、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

14、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。11 如图甲所示，重为160N 的物体在大小为20N，水平向左的拉力F1 作用下，沿水平地面以 3m/s 的速度做匀速直线运动。如图乙所示，保持拉力F1 不变，用水平向右的拉力F2

15、，拉物体匀速向右运动了1m ，若不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦，则（）A物体向左运动时，拉力F1 的功率 P1=60WB物体与地面之间的摩擦力f=20NC物体向右运动时，拉力F2=40ND物体向右运动时，拉力F2 所做的功W2=80J【答案】 CD【解析】【分析】【详解】A由图甲可知，绳子承担物体受到的拉力的段数n 为 2，物体以3m/s 的速度做匀速直线运动，在拉力作用下绳子末端的速度为v2v物23m/s6m/s则物体向左运动时，由WFsPFv 可得拉力 F1 的功率ttP1F1v20N6m/s120W故 A 错误；B图甲中物体做匀速直线运动，物体受到的拉力与摩擦力是一对平衡力，而绳子承

16、担力的段数 n 为 2，所以物体与地面之间的摩擦力f2F1220N40N故 B 错误；C物体向右运动时，由于物体和地面没有改变，则所受摩擦不变，方向向左，同时物体向左还受到两股绳子施加的拉力，每股绳子的拉力为20N，物体右侧的滑轮为动滑轮，对物体的拉力为2F2，则有2F22F1f80N解得 F2 =40N，故 C 正确；D在不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦时，物体向右运动时，拉力F2 所做的功W2F2 s240N2 1m80J故 D 正确。故选 CD。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8：00 从 A 点出发， 8： 50 到达 B 点的观景台；质量是50kg

17、 的小旋早上60kg 的小凯早上7： 40 从 C 点出发， 8： 50到达D 点的半山亭。下列说法中正确的是（）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

18、误；B小凯的运动时间为t18：508：0050min3000s ；平均功率为P1W凯1.2105 J40W ，t13000s小旋的运动时间为t28：507：4070min4200s ，平均功率为P2W旋1 105 Jt 223.8W ，4200s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 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

19、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 t3 时刻小球的重力势能最大D t 2 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 t 2 时刻小球速度为0，此时动能最小，故B 错误；C t3 时刻，此时

20、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 t 2 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t 2到 t 3 时间内，小球的动能先变大后减小，故D 正确。故选 D。14 有一个小球从滑梯上 A 点以一定的速度沿滑梯向上运动，到最高点向下运动到 C 点，不计摩擦。则（ ）B 后小球又沿滑梯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

21、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BCBCD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。15 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

22、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

23、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。16 如图所示，重为60 牛的物体甲放在水平桌面上，与重为6 牛的物体乙用细绳相连，绳的重力和滑轮处的摩擦均忽略不计。当物体乙恰好能以0.2 米 / 秒的速度匀速下落时，下列判断中不正确的是A绳拉甲物体的力为6 牛B甲物体的速度为0.2 米 / 秒C 5 秒内绳的拉力对甲物体做的功为60 焦D绳的拉力做功的功率为1.2W【答案】 C【解析】【详解】A

24、图示滑轮为定滑轮,绳的重力和滑轮处的摩擦忽略不计,乙匀速下落 ,所以绳拉甲物体的力F=G 乙=6N故 A 正确不符合题意；B图示滑轮为定滑轮 ,甲、乙物体移动的速度相同 ,甲物体的速度 v 甲=v 乙=0.2m/s ，故 B 正确不符合题意；C 5s 内甲物体移动的距离s=v 甲 t=0.2m/s 5s=1m绳的拉力对甲物体做的功W=Fs=6N 1m=6J故 C 错误符合题意；D绳的拉力对甲物体做功功率W6JP=1.2Wt5s故 D 正确不符合题意。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

25、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

26、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。18 如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t0时刻，将一重为G50N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