物理功和机械能问题的专项培优练习题及详细答案

1、一、初中物理功和机械能问题1 为了将放置在水平地面上重为100n 的物体提升一定高度，设置了如图所示的滑轮组装置。当用图甲所示随时间变化的竖直向下的拉力f 拉绳时，物体的速度v 和物体上升的高度 h 随时间变化的关系分别如图乙和丙所示（不计绳重和绳与轮之间的摩擦）。下列计算结果正确的是（）a0s1s 内，地面对物体的支持力是10nb 1s2s 内，拉力f 做的功是62.5jc 2s3s 内，拉力f 的功率是300wd 2s3s 内，滑轮组的机械效率是62.5%【答案】 c【解析】【分析】【详解】a从图乙可以看到，时间从第 2s 到第 3s 时，速度大小是不变的，这时处于平衡状态，物体受到的拉力

2、大小等于重物和动滑轮的总重，即f拉gg动3 40n 120n由题意可知， 0s1s 内，地面对物体的支持力符合关系式f支3f拉g g动120n从图甲可以看到， f拉30n ，解得 f支30n ， a 错误；b从图甲可以看到，1s2s 内，拉力 f 的大小是 50n，物体上升的高度是1.25m ，三条绳子托着动滑轮，绳端移动的距离是s3h31.25m3.75m拉力 f 做的功是wfs50n 3.75m187.5j拉力 f 做的功是187.5j， b 错误；c 2s3s 内，物体匀速运动，绳端也是匀速运动，拉力f 的大小是40n，绳端移动的速度v绳32.5m/s7.5m/s根据 pfv 可知，拉力

3、f 的功率pfv绳40n7.5m/s300w拉力 f 的功率是300w， c 正确；d 2s3s 内，物体上升的高度h3.75m-1.25m2.5m拉力 f 的大小是40n，则滑轮组的机械效率w有用功100%gh 100%100n2.5m100% 83.3%w总功fs40n3 2.5m滑轮组的机械效率约是83.3%， d 错误。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 f 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40jb拉力所做的总功为48jc拉力 f 的功率大小为20wd滑轮组的机械效率为83.3%【答案】 c【解析】【详解

4、】a根据公式可得w有用gh20n2m40j故 a 正确，不符合题意；b由图可知s2h22m4m根据公式可得w总fs12n4m48j故 b 正确，不符合题意；c拉力的功率pw总48j =24wt2s故 c 错误，符合题意；d滑轮组的机械效率w有100%40j 100% 83.3%w总48j故 d 正确，不符合题意。故选 c。3 跳绳是大家喜爱的体育运动之一，小明的质量为50 kg，每次跳起高度约为6 cm（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

5、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b. 下落过程中小明的高度减小，质量不变，重力势能减小，故c. 小明的重力为：a 错误；b 错误；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=w总=30j 100=50w ，t60s故 d 正确。故选 d 。4 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（ ）2345a3

6、 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 j10，故 a 正确， bcd错误；应选 a5 下列估测最接近实际的是（）a中学生的正常体温约为38.6b中学生站立在地面上对地面的压强大约为103pac中学生游泳时受到的浮力大约是50n3d中学生从一楼走到五楼做的功大约6 10j【答案】 d【解析】【分析】此题考查对生活中常见物体物理量的估测，结合

7、对生活的了解和对物理单位的认识，必要时进行相应的计算，找出符合实际的选项。【详解】a人的正常体温在37 左右，变化幅度很小，故a 不符合实际；b一般初中生每只鞋的底面积大约为200cm2，即 0.02m 2，中学生的体重大约为50kg，则其对地面的压强pfgmg50kg 10n/kg1.25 104 passs0.02m 22故 b 不符合实际；c中学生的体重在500n 左右，游泳时接近漂浮状态，受到的浮力与重力相等，约500n，故c 不符合实际；d中学生的体重在500n左右，一楼到五楼的高度约12m，中学生从一楼走到五楼所做的功约为wgh500n12m6103 j故 d 符合实际。故选 d。

8、6 李明同学，一次缓慢地从一楼走上五楼，另一次则急促地跑上去，下列说法正确的是（ ）a两次做的有用功相同，功率不同b两次做的有用功和功率都相同c两次做的有用功不同，功率相同d条件不足，无法判断【答案】 a【解析】【详解】李明同学的体重不变，上楼的高度不变，根据公式wgh 可知两次上楼过程所做的有用功相等；缓慢走上去用的时间比跑上去用的时间多，且前后做的功相等；根据公式wpt可知，走上去做功的功率小于跑上去做功的功率。故选 a。7 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

9、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，故错误；cd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，故故选 d。d 正确；8 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

10、500n 左右，山坡的高度为9m 登楼的功率：wgh500n 9mpt150w ，t30s可见，他爬坡时的功率与c 选项最接近；故选 c。9 炎热的夏天海口，环卫工人利用洒水车给马路洒水降温，洒水车在水平马路匀速行驶过程中，以下说法正确的是（）a动能减少，机械能不变b动能不变，机械能减少c动能减少，机械能减少d动能增大，机械能增大【答案】 c【解析】【分析】动能大小跟质量、速度有关；质量一定时，速度越大，动能越大；速度一定时，质量越大，动能越大；重力势能大跟质量、高度有关；质量一定时，高度越高，重力势能越大；高度一定时，质量越大，重力势能越大；机械能=动能 +势能。【详解】洒水车在平直的马路上

11、匀速行驶，在工作的过程中，洒水车的质量不断减小，速度不变，动能变小，重力势能变小，则洒水车的机械能变小。故选 c。10 如图所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞。将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿人罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定。做好后将它从不太陡的斜面滚到水平面。下列说法正确的是（）a罐子从斜面滚下，重力势能只转化为动能b罐子从斜面滚下的过程中，只有动能和弹性势能的相互转化c因为能量之间可以相互转化，所以罐子滚下后可能再次滚上斜面d如果水平面是光滑的，则罐子会一直滚动下去【答案】 c【解析】【分析】【详解】a罐子从斜面滚下，要克服摩擦力做功而使重力势能转化为内能，故a 错误；b罐子从斜面滚

12、下的过程中，重力势能转化为动能和内能，故b 错误；c罐子从不太陡的斜面上滚下，罐子的高度减小，速度先增大后减小，橡皮筋的弹性形变逐渐增大，则罐子的重力势能减小，动能先增大后减小，橡皮筋的弹性势能增大，即该过程中罐子的重力势能会转化为动能和橡皮筋的弹性势能；发生形变的橡皮筋由于要恢复原状，故罐子可能再次滚上斜面，故c 正确；d罐子在滚动的过程中，由于和斜面之间存在摩擦，机械能会转化为内能，所以整个罐子的机械能不守恒，机械能会逐渐变小，最终罐子会停止运动，故d 错误。故选 c。11 如图所示，图中速度v 的方向是小强在体育中考“原地掷实心球 ”测试中球出手时的飞行方向，从球出手到落地的过程，空气阻

13、力忽略不计，下面关于机械能的一些说法中正确的是（）a球出手时动能最大b球出手时势能最大c球落地时机械能最大d球的机械能保持不变【答案】 d【解析】【详解】acd由于空气阻力忽略不计，那么整个运动过程球的机械能保持不变，c 错误， d 正确；球出手时动能不是最大的，因为它还会落地，重力势能会转化为动能，球落地的瞬间动能才是最大的， a 错误；b球出手时势能不是最大，因为它还会上升，上升到最高点时，它的重力势能才是最大的， b 错误；12 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

14、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。13 如图所示，弹簧一端固定在竖直墙上

15、，另一端固定在物块乙上，甲、乙相互叠加放置在光滑水平面上 o 点处，此时弹簧处于原长。现将甲、乙从 o 点拉至位置 l。松手后，在甲、乙保持相对静止并一起向 o 点方向运动的过程中，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）a物块甲由于与乙相对静止而处于平衡状态b物块乙随弹簧拉力减小而做减速运动c物块乙对物块甲施加了水平向左的摩擦力d两物块运动到o 点将由于不受弹簧拉力而静止【答案】 c【解析】【分析】【详解】a甲乙两物块在位置1 被松手后，由于弹簧的弹性势能转化为动能，而且水平面是光滑的，所以其动能增加，即两物块不是做匀速直线运动，不是处于平衡状态，故a 错误；b乙物体从位置1 向 o 运动的过程

16、中，弹簧对其拉力减小，但由于减小的弹性势能全转化为动能，所以其速度增加，做加速运动，故b 错误；c物体甲乙一起相对静止运动的过程中，甲有一个向右运动的趋势，所以甲受到乙向左的摩擦力，故c 正确；d两物块运动到o 点，弹簧刚好恢复原形，则此时弹簧对物块的拉力为0，但由于惯性，两物块还要向左运动，不会立即停下来，故d 错误。故选c。14 两个质量相同的钩码，下端固定有纸带并穿过打点计时器，在拉力作用下两钩码分别同时从同一位置开始沿竖直向上方向运动，纸带上留下的点迹如图（a）所示，它们的st图像如图（ b）所示则a甲的拉力大b甲的机械能小c乙的动能小d无法判断【答案】 c【解析】【详解】a在图 a

17、中的甲、乙两图中，打点计时器打出的各点之间的距离是相同的，由此确定钩码在这两种情况下都是处于匀速直线运动状态，即平衡状态，所受的力一定是平衡力，此时的钩码只受两个力的作用：弹簧秤竖直向上的拉力和重力根据二力平衡的条件可知这两个力相等，即甲、乙的拉力都等于各自钩码的重力，由于钩码的质量相等，则重力相等，所以甲的拉力等于乙的拉力故a 不符合题意；bcd两个钩码的质量相同，由题意知，两个钩码上升的高度相同，由图(b)知，甲、乙上升相同的高度，甲所用时间小于乙所用时间，根据v= s 可知，甲的速度大于乙的速度，所t以，甲的动能大于乙的动能，甲的势能等于乙的势能，机械能为动能和势能之和，所以，甲的机械能

18、大于乙的机械能故b 不符合题意 c符合题意 d 不符合题意15 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500 n，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=11 s 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a02 s 的过程中，小明的动能不变b 2 s10 s 的过程中，小明的重力势能转化为动能c 10 s11 s 的过程中，小明的机械能不断减小d 011 s 的过程中，小明的机械能不断增大【答案】c【解析】【分析】【详解】a0 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

19、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 c16 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bc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

20、 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

21、 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

22、；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 如图所示，弹簧的一端固定在竖直墙上，另一端连接一个小球。弹簧未发生形变时，小球静止在a 点。用手把小球向左运动压缩弹簧至b 点后松开手，小球在水平光滑地面bc间来回运动。不考虑空气阻力，下列说法中正确的是（）a当小球从b 运动至 a 的过程，弹簧产生的弹力变大b当小球从b 运动至 c的过程，弹簧的弹性势能转化为小球的动能c小球在a 点时的机械能最大d在来回运动中，小球的机械能保持不变【答案】 c【解析】【详解】a当小球从 b 运动至 a 的过程，弹簧恢复原状，弹簧的形变减小，则弹簧产生的弹力变小，故 a 错误；b当小球从b 运动至 c的过程，弹簧的形变变大，弹性势能变大，小球的速度减小，动能减小，即小球的动能转化为弹簧的弹性势能，故b 错误；cd由于水平地面是光滑的，没有摩擦，所以弹簧的弹性势能和小球的动能的和是保持不变的，故在任何一点的弹性势能和动能的和都相同，