2020-2021中考物理《功和机械能问题的综合》专项训练及详细答案

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（）A. 0s1s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】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，物体受到的拉力大小等于重物和动滑轮的总重，即

2、F拉 G G动 3 40N120N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 . , 一 .一 一-一 .- 从图甲可以看到，F30N,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s 3h 3 1.25m 3.75m拉力F做的功是W Fs 50N 3.75m 187.5J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 3 2.5m/s 7.5m/s根据P Fv可知，拉力

3、F的功率P Fv 绳 40N 7.5m/s 300W拉力F的功率是300W, C正确;D. 2s3s内，物体上升的高度h 3.75m-1.25m 2.5m100N 2.5m40N 3 2.5m100% 83.3%拉力F的大小是40N,则滑轮组的机械效率W! 100% Gh 100%W息功Fs滑轮组的机械效率约是 83.3%, D错误。故选Co2.如图所示，木块以一定的速度滑过 A、B点，至IJ C点滑出下落至 D点，A和B、C和D 之间的垂直距离均为 ho若空气阻力忽略不计，则对木块在运动过程中能量变化的分析， 正确的是（）A. D点与A点相比，动能增大，势能减小，机械能不变B. A点到C点减

4、少的重力势能大于 C点到D点减少的重力势能C. B点的动能可能等于 A点的动能，但可能大于 C点的动能D. B点的动能可能等于 D点的动能，但一定大于 A点的动能【答案】C【解析】【详解】A. D点与A点相比，动能增大，势能减少，因为存在摩擦，机械能转化为内能，机械能 减小，故A错误；B. A和C、C和D之间的垂直距离均为 h,则A点到C点减少的重力势能等于 C点到D 点减少的重力势能，故 B错误；C.斜面粗糙，则 AB段有可能匀速，但因摩擦力的存在B的速度一定大于 C的速度，所以，B点的动能可能等于 A点的动能，一定大于 C点的动能，故C正确；D.木块从B到C,因为有摩擦，则 C处的动能小于

5、B处的动能，从C到D,由于忽略空 气阻力，木块的重力势能减小，动能增加，故 D点动能大于C点动能，B点的动能可能等 于D点的动能，但与 A点的动能大小不确定，故 D错误。故选Co3.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（）A. 3X120JB. 3X10JC. 3X14JD. 3X 15J【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

6、 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.4.如图所示，小球以速度 v从A沿弯曲轨道滑下，并最终刚好到达等高的C点，下列说法中正确的是（）A.因为最终到达了与 A等高的C点，所以小球机械能守恒B.小球在B点的机械能最大C.小千从B到C的过程只是动能转化为重力势能D.小球从A到C的整个过程中动能的变化量等于克服摩擦力做功【答案】D【解析】【分析】【详解】A B.小球以速度v从A沿弯曲轨道1t下，在 A点具有动能和重力势能，并最终刚好到达等 高的C点，C点速度为0,只有重力势能，A、C两点的重力势能相等，但 A点的机械能大 于B

7、点的机械能，说整个运动过程中，机械能在减小，所以 A点的机械能最大，故 AB错 误；C.小王从B到C的过程中先将重力势能转化为动能，再将动能转化为重力势能，故C错误；D. A、C两点的重力势能相等，整个过程动能减小为0,用来克服摩擦力做功，故 D正确。故选Do5 .把一乒乓球压入盛有水的烧杯底部（如图所示），松手后，乒乓球上升至水面最后漂浮 在水面上。乒乓球在上升的过程中，它的机械能不断增加。下列关于乒乓球机械能来源的 说法中正确的是（）A.是由水的内能转化来的B.是由水的重力势能转化来的C.是由乒乓球的内能转化来的D.是由乒乓球的化学能转化来的【答案】B【解析】【分析】机械能包括动能和势能；

8、动能的大小与质量和速度有关；重力势能大小与质量和高度有 关。【详解】松手后，乒乓球上升到水面最后漂浮在水面上，乒乓球上升的过程中，水的重心不断降 低，重力势能减小，重力势能转化为乒乓球的机械能。故选B。6 .如图中甲图所示，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像.下列说法正确的是第1况第?次A.两次木块运动的速度相同C.两次拉力对木块做的功一样多【答案】C【解析】【分析】【详解】B.木块第一次受到的摩擦力较大D.两次拉力对木块做功的功率一样大2次所用时间比第1次长，两次木块运动的速度不相A.两次木块运动相同的距离，

9、第 同，A选项说法不正确；B,摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关，两次运动中压力大小和接触面的粗糙程度相同，所以摩擦力相同，B选项说法不正确；C.木块两次沿水平木板匀速滑动相同的距离，两次滑动中水平方向所受到的滑动摩擦力与W=Fs可得两次D.由图可见两次滑动距离相同，所用时间不同，由Wp 得两次拉力对木块做功的功率拉力是一对平衡力，大小相等，因摩擦力大小相等，两次的拉力相等，由拉力对木块做的功一样多，C选项说法正确；不一样大，D选项说法不正确;故选C.7 .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tab>tcd,运动距离Sab=

10、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tab> tcd,根据 Psab= Scd,根据 W=Fs可知：拉力所做的功相同，故 A错误，B正确；由于W得：PabVPcd,故 C D 错误.8.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8 .罐子从斜面滚下的过程中，只有动能和弹

11、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；8 .罐子从斜面滚下的过程中，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

12、，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Co9 .将皮球从离地某一高度 。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.下列说法正确的是0°，.*. PA : : ,； S7；.am. . V.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.皮士在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 N点的黑色圆斑 【答案】D 【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

13、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，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

14、，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。10.如图所示的装置中有木板、木块、弹簧、小车和祛码(图中未画出)，用压缩弹簧的 小车释放后撞击木块。能否用此装置探究“物体动能大小与质量和速度的关系”，有两种 判断：(1)能探究物体动能与物体质量的关系；(2)能探究物体动能与物体速度的关系；这两个判断()A.只有(1)正确B.只有(2)正确C. (1) (2)都正确D. (1) (2)都不正确【答案】B【解析】【分析】【详解】(1)用小车、小车加上祛

15、码分别将弹簧压缩到相同程度后静止释放撞击同一个木块，撞击的 动能由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，故弹性势能 相同，转化的动能相同，最终木块移动的距离相同，故不能探究物体动能与物体质量的关 系；(2)用小车分别将弹簧压缩到不同程度后静止释放撞击同一个木块，撞击的动能由弹簧的弹 性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，故弹性势能不同，转化的动 能不同，最终木块移动的距离不相同，故能探究物体动能与物体速度的关系。综上所述：故ACD错误，B正确。故选B。11 .如图所木，F1=4N, F2=3N,此时物体 A相对于地面静止，物体 B以0.1m/s的速度在物

16、 体A表面向左做匀速直线运动(不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦)。下列说法错误的是()弗,加力卜A, F2的功率为0.6WC.地面对物体A的摩擦力为2N【答案】D【解析】【分析】【详解】A.由图知，水平使用滑轮组，对于物体v 2v物B.弹簧测力计读数为 9ND.如果增大F2,物体A可能向左运动B来说n=2,拉力端移动速度拉力F2做功功率P2 F2v 3N 0.2m/s 0.6W故A正确，不符合题意；B.不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦，对于弹簧测力计来说是3股，所以弹簧测力计的示数F 3F2 3 3N 9N故B正确，不符合题意；C.对于物体 A,受到

17、的力：B向左的摩擦力fB 2F2 2 3N 6N向右的拉力Fi=4N,因为A静止，所以地面向右的摩擦力f 地 fB Fi 6N 4N 2N故C正确，不符合题意；D.如果增大F2,由于B对A压力的大小没变，接触面的粗糙程度没变，所以 B对A的摩 擦力不变，此时物体 A相对于地面仍然静止，故 D错误，符合题意。故选D。12.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（）*orHA.物体在0ti时间内做匀速直线运动B.物体在tit2时间内动能不断变大C.物体在13H4时间内的摩擦力力小于 tlt2时间内的摩擦力D.

18、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，0ti时间内速度越来越大，故 A错误；B.由v-t图像可知，tit2时间内速度不变，所以动能不变，故 B错误；C.物体在13H4时间内和tit2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Do13.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A位置开始向下运动，到达B位置速度达到最大，到达 C位置小球的速度变

19、为零。已知 AC间的高度差 为h,若整个过程中不计能量损耗，下列说法正确的是（）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

20、的重力做功W Gh因为从A位置开始向下运动的过程中，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E W Gh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

21、续增大，弹簧弹力继续增大，大于小球重 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。14.某块砖在一对平衡力作用下运动，则该科（）A.机械能一定不变，动能一定不变B.机械能可能改变，动能一定不变C.机械能可能改变，动能可能改变D.机械能一定不变，动能可能改变【答案】B【解析】【分析】要解决此题需要掌握物体在受平衡力的时候总保持静止状态或匀速直线运动状态；要了解 机械能包括动能和势能，动能和物体的质量以及速度有关，重力势能与物体的质量和被举 的高度有关。【详解】物体在平衡力的作用下，即一定处于平衡状态，即或是静止

22、状态或是匀速直线运动状态， 由于其动能的大小与质量及运动的速度有关，所以对于同一砖块来说，质量不变，其不管 是保持静止还是匀速直线运动，其速度都是不变的，故其动能一定不变；但其重力势能却 有可能改变，如将砖匀速提高，在该过程中，动能不变，但其重力势能变大，即机械能变 大；同理若将醇匀速降低，其机械能会变小，综上所述可知，B符合题意。故选Bo15.两个质量相同的钩码，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】【

23、详解】A.在图a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 s 升相同的高度，甲所用时间小于乙所用时间，根据 厂一可知，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

24、能和势能之和，所以，甲的机械能大于乙的机械能.故B不符合题意.C符合题意.D不符合题意.16.农村建房时，常利用如图所示的简易滑轮提升建材。在一次提升建材的过程中，建筑 工人用400N的拉力，将重600N的建材在10s内匀速提高3m。不计绳重及摩擦，则下列 判断正确的是（）A.该滑轮的机械效率中75%B.滑轮所做的有用功为 1200JC.滑轮自身白重力为 100ND.绳子自由端移动的距离大小为3m【答案】A【解析】【详解】AB.滑轮所做的有用功为：W 有用=Gh=600NX 3m=1800J,因为是动滑轮，所以拉力移动的距离是物体提高距离的2倍，即6m,则拉力做的总功为：W 总=555=400

25、3 6m=2400J,所以动滑轮的机械效率为：W1800J-X00%= 100%=75%,W 总2400J故A正确，B错误；C.不计绳重及摩擦，则拉力为：1，、F 一（G G动）， 2那么动滑轮的重为：G 动=2F-G=2X 400N-600N=200N故C错误；D.由图知，使用的是动滑轮，承担物重的绳子股数n=2,绳子自由端移动的距离为：s=nh=2 x 3m=6m故D错误；故选Ao17.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

26、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. t2到t3时间内，小球的动能先增加后减少D. t2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 . ti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 ti时刻小球速度不是最大，动能也不是最大。故 A错误。B. t2时刻是指弹簧被压到最低点，此时小球速度为零，小球动能全部转化为弹簧的弹性势 能。所以t2时刻小球动能最小。故 B错误。CD. t2到t3时间内

27、是弹簧的弹性势能向小球动能转化的过程，t3时刻弹力为零即弹性势能为零，小球动能最大。所以在 t2到t3时间内，小球动能一直在增加，小球增加的动能等于 弹簧减少的弹性势能。故 C错误，D正确。18.如图所示，质量为 m的跳高运动员先后用背越式和跨越式两种跳高方式跳过某一高度，该高度比他起跳时的重心高出h,则他从起跳后至越过横杆的过程中克服重力所做的功A.都必须大于mghB.都不一定大于 mghC.用背越式不一定大于 mgh,用跨越式必须大于 mghD.用背越式必须大于 mgh ,用跨越式不一定大于 mgh【解析】【详解】从起跳后至越过横杆的过程中，跨越式跳高时重心在横杆的上面，故跨越式跳高时运动员克服重力所做的功一定大于 mgh ,而背越式跳高时其重心不一定在横杆的上面，可以在横杆的下面，故其克服重力的功不一定大于mgh ,也可以小于mgh ,也可以等于m