2023年中考物理一轮复习专题训练-功和机械能 （含答案）

2023年中考物理一轮复习专题训练——功和机械能一、单选题1．不同的物理现象往往遵循同一物理规律。例如：跳伞运动员从空中徐徐下降；刹车后，水平路面上行驶的公交车逐渐减速停靠在车站。这些现象中能量转化有共性的是（）A．物体的动能全部转化为重力势能B．物体的重力势能转化为其他形式的能C．物体的机械能转化为其他形式的能D．其他形式的能量转化为物体的机械能2．甲机械的功率比乙机械大，表示两机械在做功时（）A．甲做功多 B．甲更省力 C．甲做功快 D．甲用时少3．在高速公路长下坡路端的外侧，常设有如图所示的避险车道，供刹车失灵的车辆自救，当失控车辆冲上该车道时，被强制减速停车，下列说法不正确的是（）A．避险车道相当于一个斜面B．以相同速度行驶时，大货车比小轿车的动能大C．下坡路段刹车失灵的大货车动能越来越大D．大货车冲上避险车道时，动能全部转化为重力势能4．如图，滑雪运动员正在比赛。下列分析正确的是（）A．雪地上的影子是光的折射形成的B．滑雪板可以减小运动员对雪地的压强C．运动员在沿倾斜赛道下滑过程中，重力势能不变D．运动员在沿倾斜赛道加速下滑过程中，运动状态保持不变5．竖直向上抛出一个小球，忽略空气阻力，小球到最高点后又落回的过程中，小球距抛出位置的高度h和运动时间t的关系图像如图所示。下列关于小球的判断正确的是（）A．t2时小球的动能最大B．t2和t3时小球的机械能相等C．t1时小球的机械能大于t3时小球的机械能D．小球从t1到t2这段时间内，重力势能转化为动能6．如图甲所示，物体在水平拉力F的作用下由静止沿粗糙水平面向右运动，0~6s内拉力随时间变化的规律如图乙，速度随时间变化的规律如图丙，则在2~4s内，物体克服摩擦力做功功率为（）A．5W B．15W C．25W D．30W7．已知雨滴在空中竖直下落时所受空气阻力与速度大小的二次方成正比，且不同质量的雨滴所受空气阻力与速度大小的二次方的比值相同。现有质量分别为2g和1g的雨滴从空中竖直下落，在落到地面之前都已做匀速直线运动，那么两雨滴做匀速直线运动的过程中，它们重力的功率之比为（）A．∶1 B．∶1 C．4∶1 D．2∶18．如图所示，甲、乙两个质量相同的小球从相同高度静止释放，下落点到地面之间距离用虚线划分，相邻虚线间距相等。甲球下落过程中经过P、Q两点，乙球经过M、N两点。忽略空气阻力，下列说法正确的是（）A．甲球在P点的动能比它在Q点的动能大B．乙球在M点与N点距离最高点、最低点距离相等，故重力势能相等C．两球在Q点和M点的机械能相等D．甲球在Q点的速度小于乙球在N点的速度二、填空题9．物理学中常用“比值”来定义物理量。例如用物体所做的功与其时间的比值，定义“单位时间”内做的功，这个比值叫做。这种方法，实质上是用（选填“时间相同比较功”或“功相同比较时间”）来比较物体做功快慢的。10．小明同学用20N的水平推力，将重为200N的购物车沿水平地面向前推动了10m，在此过程中，推力对购物车做功J，购物车的重力做功J。11．5月5日，为我国载人空间站工程研制的长征五号B运载火箭在海南文昌首飞成功。488秒是长征五号B运载火箭从点火升空到载荷与火箭成功分离进入预定轨道所用的时间。火箭对载荷产生约140t的推力，从运载能力上看，长征五号火箭地球同步转移轨道（GTO）运载能约为14t，长征五号B火箭近地轨道（LEO）运载能力约为22t，若此次载荷的近地轨道距离地面400km，那么火箭对载荷至少做功J。火箭顶端整流罩既可以保护里面的飞船，同时还可以减少空气对火箭的。在整流罩抛掉之前，载荷相对于整流罩是的。12．如图所示，一个粗细均匀、内部横截面积均为S的U形管内，装有密度为ρ、总长度为4h的液体，开始时左右两端液面的高度差为h，现打开阀门C，待液体运动到左右液面高度相等时，液体重力势能改变量为(重力加速度为g)三、实验探究题13．某兴趣小组将一张硬卡片对折，在开口的一边剪两个小豁口A和B，然后套上橡皮筋，做成了一个会跳的卡片(如图所示)。为了探究卡片跳起的高度与哪些因素有关，该兴趣小组提出了如下猜想：A．与卡片的质量有关B．与橡皮筋的形成变量有关C．与橡皮筋的条数有关为了验证猜想，小组选用几根相同的橡皮筋和几张相同的卡片进行实验。（1）小明将图中的卡片反过来，把它放在桌面上用手向下压，使橡皮筋伸长，迅速松开手，观察到的现象是，这个现象说明：发生弹性形变的橡皮筋能对卡片，因此它具有弹性势能；（2）探究跳起高度与质量是否有关，应选择质量不同的卡片，控制其它实验条件相同。操作中将卡片反过来，每次把它在桌面上用手压平的目的是；（3）探究跳起高度与橡皮筋弹性势能大小是否有关，请你为该小组提供使橡皮筋的弹性势能不同的两种方法：①；②。14．在探究“动能的大小与哪些因素有关”的实验中，将A、B、C三小球先后从同一装置的hA、hB、hC高处由静止滚下（其中mA=mB＜mC，hA=hC＞hB），推动相同的木块运动一段距离后静止。（1）为研究动能大小与质量间的关系，应选择两图进行比较。（选填“甲乙”、“甲丙”或“乙丙”）（2）木块在实验中的作用是（3）从图中可以看出A，B，C三个小球刚到达水平面时，球动能最大。（选填“A”、“B”或“C”）（4）若水平面绝对光滑，将（选填“能”或“不能”）达到比较小球动能大小的目的。15．如图是“探究影响动能大小因素”的装置，其中，，所用物块为木块。（1）实验中通过来判断小球动能的大小；木块在水平面上移动的过程中，摩擦力对木块（填“做功”或“不做功”）；（2）由甲、乙两次实验可得结论：质量相同的物体，越大，它的动能越大；（3）由甲、丙两次实验得出“物体动能的大小与质量有关”的结论，他得出这一结论的方法是的（填“正确”或“错误”），理由是；（4）小球沿斜面向下运动的过程中，能转化为动能；若水平面光滑，则到实验的目的（填“能”或“不能”）；（5）比较甲、乙两次实验，整个过程中A球减小的机械能B球减小的机械能（填“大于”、“小于”或“等于”）。16．如图甲是探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验示意图。（1）实验中物体的动能大小是通过观察(填s或h)的大小来反映的（2）若将A、C球先后从同一高度由静止开始滚下，球能将木块B撞得更远。两种情况下木块B在推动中受到的摩擦力的大小关系，fAfc(选填“>”、“=”或“<”).两种情况下木块B克服摩擦力所做的功的大小关系，WAWc(选填“>”、“=”或“<")（3）如图乙所示为某路段的交通标志牌。综上所述可以知道，为了减小机动车行驶时动能，降低危险性，交通管理部门会对不同车型所设定的是最大的。(选填“速度”、“距离"、“质量")四、简答题17．图是某段道路对小型汽车限速的标志牌。如果小型汽车超速行驶，紧急刹车时，不容易停下，危险性很大。请分析说明汽车刹车后仍向前运动，并且汽车的速度越大运动越远的原因。（假设汽车刹车后的运动过程中受到的阻力不变）18．国家规定，电动自行车必须符合“净重不大于40kg，设计时速不大于20km/h”的标准才可以上路。请你解释对电动自行车进行限速的原因。19．请从能量的角度解释，为什么要对行驶的汽车限载。

答案解析部分1．【答案】C【解析】【解答】跳伞运动员从空中徐徐下降，其质量不变，所处高度减小，所以他的重力势能减小，A的说法不正确；水平路面上行驶的公交车，其质量不变，所处高度不变，所以它的重力势能不变，D的说法不正确；“徐徐下降”和“逐渐减速”均是受到了阻力的作用，从能量转化的角度考虑是机械能转化为其他形式的能量。C的说法正确，B的说法不正确。故答案为：C

【分析】物体运动时，能量损失，转化为其他形式的能量。2．【答案】C【解析】【解答】A、由可知，功率大的机械做功不一定多，A不符合题意；BC、功率是表示物体做功快慢的物理量，功率大的做功快，是否省力与功率大小无关，B不符合题意，C符合题意；D、由可知，功率大的机械用的时间不一定少，D不符合题意．故答案为：C．

【分析】功率表示做功的快慢。3．【答案】D【解析】【解答】解：A．由图可知，避险车道相当于一个斜面，A正确，不符合题意．B．以相同速度行驶时，大货车比小汽车的质量大，所以大货车比小轿车的动能大，B正确，不符合题意．C．下坡路段刹车失灵的大货车向下运动过程中，重力势能转化为动能，动能越来越大，C正确，不符合题意．D．大货车冲上避险车道时，动能一部分转化为重力势能，由于克服摩擦做功，一部分动能转化为内能，D错误，符合题意．故答案为：D．

【分析】运动的物体上升高度时，动能转换为重力势能和内能。4．【答案】B【解析】【解答】A．日食、月食、影子等现象都是由于光的直线传播形成的，A不符合题意；B．滑雪板面积比较大，是为了在压力一定时通过增大受力面积来减小运动员对雪地的压强，B符合题意；C．重力势能的大小与质量和高度有关，物体质量不变，但在下滑过程中高度降低，所以重力势能变小，C不符合题意；D．速度方向和速度大小的改变都统称为运动状态的改变，加速下滑速度大小发生了改变，所以运动状态也改变了，D不符合题意。故答案为：B。

【分析】影子是光沿直线传播形成的；压力一定时，增大受力面积可以减小压强；物体的高度减小，重力势能减小；加速运动的物体，运动状态在改变。5．【答案】B【解析】【解答】A．t2时小球的高度最大，重力势能最大，且此时在最高点，速度为零，动能最小，A不符合题意；BC．忽略空气阻力，说明机械能守恒，即每时每刻机械能都不变，都相等，B符合题意；C不符合题意；D．小球从t1到t2这段时间内，高度变大，重力势能增加，速度变小，动能减小，故是动能转化为重力势能，D不符合题意。故答案为：B。

【分析】自由运动的物体不计空气阻力，机械能保持不变；质量一定时，物体的质量越大，动能越大；高度越高，重力势能越大。6．【答案】B【解析】【解答】由图乙可知，在2~4s内，拉力F=3N，由图丙可知，在2~4s内，物体做匀速运动，v=5.0m/s，此时摩擦力与拉力是一对平衡力，大小相等f=F=3N由速度公式可得，物体运动的距离s=vt=5.0m/s×2s=10m物体克服摩擦力所做的功W=fs=3N×10m=30J物体克服摩擦力做功的功率。故答案为：B。

【分析】求解外力做功，利用外力大小乘以位移在力的方向上移动的距离即可，即W=Fs；利用外力做的功除以做功需要的时间即为功率。7．【答案】B【解析】【解答】根据雨滴在空中竖直下落时所受空气阻力与速度大小的二次方成正比，且不同质量的雨滴所受空气阻力与速度大小的二次方的比值相同，故可得f=kv2，因为雨滴落到地面前均已做匀速直线运动，所以雨滴受到重力和阻力为一对平衡力，则雨滴受到的阻力为f=mg，所以有kv2=mg，则雨滴的速度为，又因为，所以两雨滴重力的功率之比为。故答案为：B。

【分析】根据力和速度的关系，判断力的大小，根据力和速度的乘积，计算功率大小，判断功率的比值。8．【答案】C【解析】【解答】A．甲球静止释放，下落的过程中速度越来越快，所以甲球在Q点的速度大于甲球在P点的速度，动能由质量和速度决定，甲球质量不变，所以甲球在P点的动能比它在Q点的动能小，故A错误；B．由图可知，M点的高度大于N点的高度，物体的重力势能由质量和高度决定，质量越大，高度越高，重力势能越大，所以乙球在M点的重力势能大于乙球在N点的重力势能，故B错误；C．甲、乙两个质量相同的小球从相同高度静止释放，甲和乙的机械能相等，由于忽略空气阻力，所以甲和乙的机械能守恒，所以两球在Q点和M点的机械能相等，故C正确；D．由图可知，Q点的高度等于N点的高度，甲和乙的机械能相等，重力势能相等，所以动能相等，甲和乙质量相等，所以甲球在Q点的速度等于乙球在N点的速度，故D错误。故答案为：C。

【分析】物体的动能由质量和速度决定，质量越大，速度越大，动能越大，甲球下落过程中速度越来越快，所以在Q点的速度大于在P点的速度，据此判断甲球在P点和Q点的动能。

物体的重力势能由质量和高度决定，质量越大，高度越高，重力势能越大，乙球在M点与N点的高度不同，据此判断重力势能的大小。

机械能大小等于动能和势能之和，甲、乙两个质量相同的小球从相同高度静止释放，的机械能相等，由于忽略空气阻力，所以甲和乙的机械能守恒。

由图可知，Q点的高度等于N点的高度，甲和乙的机械能相等，重力势能相等，所以动能相等。9．【答案】功率；时间相同比较功【解析】【解答】物体所做的功与其时间的比值，定义“单位时间”内做的功的多少，表示物体做功的快慢，这个比值叫做功率。功率是单位时间内物体做功的多少，故功率实质上是：用时间相同比较功的多少，来比较物体做功快慢的。

【分析】功率是表示做功快慢的物理量，在数值上等于功与时间的比值。

比较物体做功快慢有两种方法：①做相同的功，比较时间的长短，用时越长，做功越慢；②在相同的时间内，比较做功的多少，做功越多，做功越快。10．【答案】200；0【解析】【解答】解：（1）推力对购物车做功：W＝Fs＝20N×10m＝200J；（2）购物车在水平地面上移动10m，重力的方向竖直向下，购物车没有在重力的方向上移动距离，所以重力不做功，即购物车的重力做功为0J。故答案为：200；0。

【分析】根据力和物体在力的方向上移动距离的乘积计算做功多少。11．【答案】；阻力；静止【解析】【解答】火箭对载荷至少做功火箭顶端整流罩采用流线型，可有效减小空气阻力。在整流罩抛掉之前，载荷与整流罩之间没有发生位置的变化，是相对静止的。

【分析】根据重力和高度的乘积计算做功多少，流线型可有效减小空气阻力；物体之间没有发生位置的变化，是相对静止的。12．【答案】【解析】【解答】以h高液柱为研究对象，其重心初态与右液面距离为，

当两液面高度相等时，重心与原右液面距离为，

则左侧高为h液柱重心下降了；

液柱的重力势能减少为：。

【分析】将高度为h的液柱看作受力对象，分析重心下降的高度，然后根据W=Gh计算出液体重力势能的改变量。13．【答案】（1）卡片弹起；做功（2）便于使每次橡皮筋的形变量相同（使橡皮筋的具有相同的弹性势能）（3）改变橡皮筋的粗细；改变小豁口A、B的间距【解析】【解答】(1)“橡皮筋伸长”说明橡皮筋发生了弹性形变，发生弹性形变的物体要恢复原状，就会对使它发生形变的物体施加力的作用，所以橡皮筋对硬卡片施力，使它弹起；橡皮筋对卡片施力，卡片弹起即在力的方向上运动了，所以橡皮筋对卡片做功。(2)探究跳起高度与质量是否有关，应选择质量不同的卡片，控制其它实验条件相同．操作中将卡片反过来，根据控制变量法，每次把它在桌面上用手压平的目的是控制橡皮筋的形成变量相同。(3)为探究跳起高度与橡皮筋弹性势能大小是否有关，使橡皮筋的形变量不同的方法有：①改变橡皮筋的粗细；②改变小豁口A、B的间距。【分析】（1）松手后纸片弹起，是因为橡皮筋对纸片做功，将弹性势能转化为机械能；

（2）控制橡皮筋的形变量相同，每次做功相同；

（3）发生形变的弹性体具有弹性势能，弹性形变越大，弹性势能就越大。14．【答案】（1）甲丙（2）体现小球动能的大小（3）C（4）不能【解析】【解答】(1)研究动能大小与质量的关系时，需要控制速度相同，即质量不同的小球从斜面的相同高度滚下，所以要对比甲丙两图。(2)球对木块做功的多少反映球的动能多少，而做功的多少可由木块被推开距离的远近来确定。(3)由图可知，C将纸盒推动的距离最远，说明其动能最大。(4)若水平面绝对光滑，根据牛顿第一定律可知，小球和木块将一直运动下去，没有木块运动距离的远近之分，所以不能达到通过比较距离来比较动能的目的。

【分析】通过纸盒移动的距离长短表示物体动能大小，这用到了转换法；运动的物体具有动能，物体的质量越大、速度越大，物体的动能就越大，要探究每一个因素对动能的影响，需要用到控制变量法。15．【答案】（1）木块被推动的距离；做功（2）速度（3）错误；质量相同的物体，速度越大，动能越大（4）重力势；不能（5）小于【解析】【解答】(1)该实验中通过木块被推动的距离来判断小球动能的大小，这属于转换法。做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是在力的方向上通过的距离；题中木块运动的方向是水平向右，木块受到的摩擦力的方向是水平向左，所以摩擦力对木块做负功。(2)甲乙两次实验中小球质量相同，小球下滑的高度不同，导致小球到达水平面的速度不同，小球推动木块移动距离的远近不同，所以可探究出的结论是：质量相同的物体，速度越大，动能越大。(3)由于，，而且丙图中小球推动木块移动的距离大于甲图中小球推动木块移动的距离，所以无法得出“物体动能的大小与质量有关”的结论，故改结论是错误的，要说明物体的动能与质量有关，应该控制小球下滑的高度相同，从而控制小球到达水平面的速度相同。(4)小钢球从斜面滚下过程中，质量不变，高度减小，故重力势能减小，同时速度变大，动能增加，所以是将重力势能转化为动能的过程。若水平面绝对光滑，则木块运动时不受摩擦力作用，撞击后将保持匀速直线运动，不能通过木块移动的距离长短来判断小球动能的大小，所以本实验将不能达到探究目的。(5)由于，，所以A球具有的机械能小于B球具有的机械能，两球的机械能最终全部转化为内能，所以整个过程中A球减小的机械能小于B球减小的机械能。

【分析】（1）观察木块被撞击后移动的距离来判断小球动能的大小，用到了转换法；做功的两个条件：有力，且在力的方向上通过距离。

（2）影响物体动能大小的因素有质量和速度，找出相同的量和变化的量，分析得出动能大小与变化量的关系。

（4）重力势能的大小与物体的质量、高度有关；根据牛顿第一定律分析。

（5）小球减小的机械能用来克服摩擦力做功，据此判定机械能的大小关系。16．【答案】（1）s（2）C；=；<（3）速度【解析】【解答】（1）实验中物体的动能大小是通过观察木块移动距离的大小来反映的。

（2）根据甲图可知，两球都从斜面上同一高度滚下，则撞击木块时速度相同，C球的质量大于A球，那么C球的动能大于A球，因此C球能将木块B撞得更远。

两种情况下，木块对水平面的压力和接触面的粗糙程度相同，因此它受到的摩擦力不变，即fA=fC。

因为A球的动能小于C球，所以木块B克服摩擦力所做的功的大小关系，WA<Wc。

（3）如图乙所示为某路段的交通标志牌。综上所述可以知道，为了减小机动车行驶时动能，降低危险性，交通