备战中考物理压轴题专题复习——功和机械能问题的综合及答案解析

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 跳绳是大家喜爱的体育运动之一，小明的质量为 50 kg，每次跳起高度约为体上升，如图所示），一分钟跳 100 次，下列说法正确的是（ ）6 cm（人整A向上起跳过程中小明的动能持续增大C小明跳一次克服重力做功约3JB下落过程中小明的重力势能保持不变D小明在

4、这一分钟内跳绳的功率约为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A 错误；B. 下落过程中小明的高度减小，质量不变，重力势能减小，故B 错误；C. 小明的重力为：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 ，t 60s故 D 正确。故选 D 。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

5、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

6、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。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 10JB 3 10JC 3 10JD 3 10J【答案】 A【解析】【分析】【详解】中学生重力的平均

7、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 J，10故 A 正确， BCD错误；应选 A5 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小球从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 从高的

8、C 点， C 点速度为A 沿弯曲轨道滑下，在0，只有重力势能，A 点具有动能和重力势能，并最终刚好到达等A、 C 两点的重力势能相等，但A 点的机械能大于 B 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小球从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D。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Bb点C c 点D d 点【答案】 C【解析】【详解】

9、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。O 点由静7 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

10、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 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

11、【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。9 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，

12、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A。10 一个木块放在粗糙程度相同的水平地面上，如果对木块施加的水平拉力为F，如图甲所示； F 的大小与时间t 的关系如图乙所示；木块的运动速度v 与时间 t 的关系如图丙所示。以下说法正确的是（）A当 t=1s 时，木块受到的摩擦

13、力是0B当 t 在 24s 内，木块做匀速直线运动，受到的摩擦力为5NC当 t 在 46s 内，拉力 F 的功率为6WD当 t 在 26s 内，木块的机械能保持不变【答案】 C【解析】【分析】【详解】A由图乙可知，物体在t=1s 时受到的拉力为1N，由图丙可知此时物体处于静止状态，所以受到的摩擦力等于拉力为1N，故 A 错误；B由图乙可知，物体在46s 内受到的拉力为3N，由图丙可知 46s 内物体做匀速运动直线运动，在 46s 内受到的摩擦力等于此时的拉力为3N；由图乙可知在24s 内，物体做加速直线运动，接触面粗糙程度、受到的压力不变，所以在24s 内受到的摩擦力为 3N。故B 错误；C由

14、图乙可知，物体在46s 内受到的拉力为3N，由图丙可知 46s 内物体做速度为 2m/s的匀速运动直线运动，此时拉力的功率WFs3N2m/s 6WPFvtt故 C 正确；D在 26s 内，木块受到拉力和摩擦力的作用，机械能在不断变化，故D 错误。故选 C。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，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

15、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/s 6m/sWFs则物体向左运动时，由 PFv 可得拉力 F1 的功率ttP1F1v20N6m/s 120W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

16、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 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

17、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

18、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

19、， 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 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】【

20、详解】A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。15 某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重均为50g）在2s 内把重物 G1 和G2 提高10cm ，已知Fl 和F2 的大小

21、均为2N，不计绳重及摩擦（g 取10N/kg）。下列说法中不正确的是（）A重物 G1 的重力大小为5.5NB乙滑轮组所做的有用功是0.7JC F1 和F2 做功的功率之比为3: 4D两个滑轮组的机械效率之比为4: 3【答案】 D【解析】【分析】【详解】A从图甲可以看到，三条绳子托着动滑轮，动滑轮只是一个，重力大小是G动m动 g0.05kg10N/kg0.5N把动滑轮和重物看作一个整体，这个整体处于平衡状态，可知3F1G动G1解得 G15.5N ，重物 G1 的重力大小为5.5N， A 正确，不合题意；B在图乙中，把两个动滑轮和重物看作一个整体，这个整体处于平衡状态，可知4F22G动G2解得 G

22、27N ，重物升高的高度是 h2 0.1m ，乙滑轮组所做的有用功是W乙有用 G2h2 7N 0.1m 0.7J乙滑轮组所做的有用功是0.7J ， B 正确，不合题意；C重物 G1 移动的速度是h10.1mv10.05m/st12s甲图中绳端移动的速度是v绳13v130.05m/s0.15m/s重物 G2 移动的速度是v2h20.1m0.05m/st22s乙图中绳端移动的速度是v绳 24v24 0.05m/s0.2m/s那么可知 F1 和 F2 做功的功率之比是：P2：F2v绳 2：P1F1v绳13 4F1 和 F2 做功的功率之比为3:4， C 正确，不合题意；D甲滑轮组所做的有用功是W甲有

23、用G1h15.5N0.1m0.55J所做的总功是W甲总F1s12N30.1m0.6J乙滑轮组所做的总功是W乙总F2 s22N40.1m 0.8J由上述可知，乙滑轮组所做的有用功是W乙有用0.7J ，那么两个滑轮组的机械效率之比是甲:W甲有用W乙有用0.55J0.7J乙:22: 21W甲总W乙总0.6J0.8J两个滑轮组的机械效率之比是 22: 21； D 错误，符合题意。故选 D。16 如图所示，小明拉着小车匀速行走在水平路面上，下列说法正确的是（）A小明拉着小车匀速行走时，小明对小车没有做功B小车的重力与地面给小车的支持力不是一对平衡力C小明对小车的拉力与地面对小车的摩擦力是一对平衡力D地面

24、给小明的摩擦力方向是向后的【答案】 B【解析】【分析】【详解】A小车在小明的拉力作用下，运动了一段距离，因此小明对小车做功了，故A 错误；B读图可知，小车受到小明的斜向上的拉力，小车的重力与地面给小车的支持力大小不相等，所以两者不是一对平衡力，故B 正确；C读图可知，小明对小车的拉力与地面对小车的摩擦力没有作用在同一直线上，不属于平衡力，故 C 错误；D小明的脚对地面有一个向后的摩擦力，同时地面对脚一个向前的摩擦力，故D 错误。故选 B。17 物体只受一对平衡力作用时，对于它具有能的判断中正确的是（）A机械能一定不变B重力势能可能减少C动能可能变小【答案】 B【解析】【分析】D重力势能一定不变

25、首先要对物体在平衡力作用下是处于平衡状态中的哪一种要明确，然后再分析其机械能的变化情况。【详解】平衡状态有两种：静止状态、匀速直线运动状态；当物体处于静止状态时，物体的动能、势能都不变，所以机械能也不变；当物体在水平方向上做匀速直线运动时，其动能、势能都不变，即机械能不变；当物体在竖直方向上做匀速直线运动时，其动能不变，但其势能要发生变化，故机械能也随之变化；总之，物体在以上所处的这几种可能的运动状态下，势能与机械能的大小有两种可能：不变或变化；而动能只有一种情况：不变；综上分析，故选 B 。【点睛】本题考查物体在平衡力作用下的状态分析，要求学生一定要分类且考虑全面，本题容易出现漏分析其中某种

26、情况而导致错误。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 t 1 时刻小球的动能最大B t2 时刻小球的动能最大C t2 到 t 3 时间内，小球的动能先增加后减少D t 2 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 t 1 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t 1 时刻小球速度不是最大，动能也不是最大。故A 错误。B t 2 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 t 2 时刻小球动能最小。故 B 错误。CD t 2 到 t 3 时间内是弹簧的弹