中考物理功和机械能问题-经典压轴题

1、一、初中物理功和机械能问题1 .九年级的小黄同学一口气从一楼跑到四楼教室，所用时间为30 So他上楼过程克服自身重力做功的功率最接近（）A. 1.5 WB. 15 WC. 150 WD. 1500 W【答案】C【解析】【分析】50kg,则克服自身重一层楼的高度约为 3m,三层高度约为9m,九年级的同学体重大约为力所做的功约为克服重力做功的功率故ABD,都不符合题意,W=Gh=mgh=50kg x 10N/kg x 9m=4500JC符合题意。4500J30s150W故选Co2 .如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面上，小球由A点以速度v沿轨道滚下，经过另一侧高点B后到达最高点C.下列分析不

2、正确的是（A.小球在A、B C三点的速度大小关系是 Vc Vb VaB.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.小千在A、B两点具有的重力势能相同D.整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A运动到C的过程中，机械能减小，小球在A与B点的势能相同，故在 A点的动能大于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 vC Vb Va，故A正确，不符合题意；BC. A、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A点运动到B点，会克服摩擦力做功，动能减小，动能之差等于

3、克服摩擦力所做的功，故B、C正确，不符合题意；D.整个过程中，摩擦力也会对小球做功，故 D错误，符合题意。 故选Do3.关于能的概念，以下说法正确的是（）A.在空中飞行的子弹，因为它能够做功，所以子弹具有能B.悬吊着的小球，从竖直方向拉开一个角度后，因为小球不能做功，所以小球不具有能C.甲物体比乙物体的速度大，则甲物体的动能一定比乙物体的动能大D.甲物体的位置比乙物体的位置高，则甲物体的势能一定比乙物体的势能大 【答案】A 【解析】【分析】【详解】A.在空中飞行的子弹，因为它能够做功，所以具有能， A正确；B.悬吊着的小球，从竖直方向拉开一个角度后，尽管小球不能做功，但是它具有一定高 度，具有

4、重力势能，B错误；C.甲物体比乙物体的速度大，但是如果甲物体的质量比乙物体的质量小很多，那么甲物体 的动能将会比乙物体的动能小，C错误；D,甲物体的位置比乙物体的位置高，但是如果甲物体的质量比乙物体的质量小，那么甲 物体的势能可能比乙物体的势能小，D错误。故选Ao4.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】A.根据公式可得故A正确，不符合题意;B.由图可知根据公式可得故B正确，不符

5、合题意;W有用 Gh 20N 2m 40Js 2h 2 2m 4mW息 Fs 12N 4m 48J48J=24W 2s故C错误，符合题意;D.滑轮组的机械效率W-100%40J100% 83.3%48J故D正确，不符合题意。故选C。5.工人用如图所示的滑轮组，在程中，所用的拉力大小为 375N,4s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动2m的过物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍。在此过程中A .绳子自由端沿水平方向移动了C.拉力F的功率为375W4m B.物体受到的拉力为 750ND.该滑轮组的机械效率一定小于100%(1)由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据s nsA求出绳子自由端沿

6、水平方向移动;C.拉力的功率(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Fa f 0.4G求出物体受到的拉力； W根据W Fs求出拉力F做的功，根据P J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s nsA 2 2m 4m故A正确，不符合题意；0.4G 0.4 1500N600NB.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Fa f故B错误，符合题意；Fs 375N 4m 1500JC.拉力F做的功W总W 巧 1500

7、J-375W则拉力F的功率4sP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。6.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

8、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W Gh 5N 10m 50J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c W 50JP1Wt 50s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

9、的方向但不能省力, 故D错误。故选Co7 . 2019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8 .运载火箭加速升空是利用了物体间力的作用是相互的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

10、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 A错误，符合题 意；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，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C正确，不符合题意；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Ao8.立定纵跳摸高是中学生

11、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（）C. 3X iJB. 3X iJD. 3X 1JA. 3X 10 【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：E=W=GA h=600NX 0.5m=300J=3 >2/0故A正确，BCD错误； 应选A.9 .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

12、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Wi和W2,功率分别为Pi和P2,则下列关系式中正确的是（）A. Wi< W2B. Wi> W2C. Pi = P2D, Pi< P2【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】AB.根据W Gh可得，他们把同样重的杠铃举起，克服杠铃的重力做功，对杠铃所做的 功只与被举高的高度有关，高度越大，做功越多，即Wi > 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

13、知 Wi > W2,所以Pi > P2。故CD错误。故选Bo10 . 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11 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 Gi大于儿子的体重 G2,根据爬楼做 功W Gh,所以父亲爬楼做功 Wi大于儿子爬楼做功 W2,即Wi>W2,故A、B正确，不C.父亲爬楼做功多，父亲比儿子先到达，做功时间少，根据 P可知父亲

14、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。11.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.小王在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

15、，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，在A点时，弹簧的弹性势能最小，小球的动能最大，即此时小球的机械能最大，故C正确，D错误。12.如甲图所示，小球从竖直放置的弹簧上方一定高度处由静止开始下落，从a处开始接触弹簧，压缩至 c处时弹簧最短.从 a至c处的过程中，小球在 b处速度最大.小球的速 度v和弹簧被压缩的长度 L之间的关

16、系如乙图所示.不计空气阻力，则从 a至c处的过 程中，下列说法中正确的是（）甲乙A.小球所受重力始终大于弹簧的弹力B.小球的重力势能先减小后增大C.小球减少的机械能转化为弹簧的弹性势能D.小球的动能一直减小【答案】C【解析】 【详解】在小球向下压缩弹簧的过程中，小球受竖直向上的弹簧的弹力、竖直向下的重力；在ab段，重力大于弹力，合力向下，小球速度越来越大；随着弹簧压缩量的增大，弹力逐渐增大，在b处弹力与重力相等，小球的速度达到最大；小球再向下运动（ bc段），弹力大于 重力，合力向上，小球速度减小；故 A错误；小球从a至c的过程中，高度一直减小，小 球的重力势能一直在减小，故B错误；小球下落压

17、缩弹簧的过程中，不计空气阻力，机械能守恒，则小球减少的机械能转化为弹簧的弹性势能，故 C正确；由图乙可知，小球的速 度先增大后减小，则小球的动能先增大后减小，故 D错误；故应选C.13.如图，细线上端固定，下端拉着小球在竖直平面内摆动，A、B是球摆动过程中的最高点，C是最低点，不计空气阻力，则（） - k 1* C*A.球在C点时受力平衡B.球在A点时速度最大C.球在A点时绳子突然断开，小球将静止不动D.球在B点时所受外力同时消失，小球将静止不动【答案】D【解析】【分析】【详解】A.球在C点时，不是处于平衡状态，所以受到的不是平衡力，故 A错误；BCD.小千在A、B两点时，是摆动过程中的最高点

18、，此时的动能最小，速度最小为0,若在A点时绳子突然断开，小球由于受到重力的作用，会向下运动，若在 B点时，所受的外 力同时消失，则球会保持静止不动，故A、C错误，D正确。故选D。14 .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C.功率不变、机械效率不变【答案】B【解析】【分析】【详解】B.功率增大、机械效率不变D.功率不变、机械效率增大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

19、后一次所需要的时间小于前一次所需要的时间，根据P F可知，功率变大。故 ACD错误，B正确。故选B。15 .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 50kg的小旋早上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WLGm_ _5m1ghi 60

20、kg 10N/kg (600m 400m) 1.2 105J；质量是50kg的小旋从C点到达D点做的功为W旋=G2h2 m2gh2_ _550kg 10N/kg (400m 200m) 1 105J；小凯做的功多，故 A错误;B.小凯的运动时间为平均功率为小旋的运动时间为t1 8:50 8:00 50min3000s ；W凯1.2 105Jt13000s40W,t2 8:50 7:40 70min 4200s,平均功率为小凯的平均功率较大，故B错误;P251 10 J4200s23.8W,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

21、.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。16 .如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。已知货物的质量为600kg,所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍，滑轮组的机械效率为75%。若人以0.6m/s的速度匀速前行，经 100s将货物拉出仓库。人拉货物的过程中，分析正确的是( )A.货物移动距离为 20mC.工人做的有用功为 3.6 104J【答案】B【解析】【分析】【详解】A.从图中可以看到，两条绳子托着动滑轮,B.工人的拉力为400ND.工人拉力的功率为 360W人以 0.6m/s的速

22、度匀速前行，那么货物的速度是0.3m/s,经100s货物移动距离为s vt 0.3m/s 100s货物移动距离为 30m, A错误；B.由题意可知，货物的重力30mG mg 600kg10N/kg6000N其摩擦力f 0.1G 0,16000N600N由于货物匀速前行，绳对货物的拉力F f600N滑轮组的机械效率为75%,可得到600N sF拉2s100%75%解得 400N ,工人的拉力为 400N, B正确;C.货物移动距离为30m,绳对货物的拉力为 600N,W有 Fs 600N 30m则工人做的有用功为1.8 104J工人做的有用功为1.8 104J, C错误；400N,工人拉力的功率

23、为D.由于人以0.6m/s的速度匀速前行，工人的拉力为P F拉 v 400N 0.6m 240W工人拉力的功率为 240W , D错误。故选B。17 .静止在水平地面上的物体，受到方向不变的水平拉力F的作用，如图（甲）所示。在水平路面上直线运动时记录的v-t图像，下列说法正确的是（）A.物体在0t1时间内做匀速直线运动B.物体在t1t2时间内动能不断变大C.物体在13H4时间内的摩擦力力小于 t1t2时间内的摩擦力D.物体在t3t4时间内拉力小于摩擦力【答案】D【解析】【分析】【详解】A.由v-t图像可知，0t1时间内速度越来越大，故 A错误；B.由v-t图像可知，t1t2时间内速度不变，所以

24、动能不变，故 B错误；C.物体在13H4时间内和t1t2时间内受到的都是滑动摩擦力，由于压力大小和粗糙程度不 变，所以滑动摩擦力大小不变，故C错误；D.由v-t图像可知，在13r4时间内物体作减速运动，所以合力方向与运动方向相反，因此 向前的拉力小于向后的摩擦力，故D正确。故选D。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. ti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. t2到t3时间内，小球的动能先增加后减小【答案】DA.由图象可知，ti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. t2时刻小球速度为 0,此时动能最小，故 B错误；C. t3时刻，此时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. t2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