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 s。他上楼过程克服自身 重力做功的功率最接近（ ） A. 1.5 W B. 15 W C. 150 W D. 1500 W 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 一层楼的高度约为 3m 力所做的功约为 克服重力做功的功率 2. 如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面上，小球由 F 列分析不正确的是（ A. 小球在 A、B C 三点的速度大小关系是 B. 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. 小球在 A、B 两点具有的重力势能相同 D. 整个过程只有重力

2、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，动能之差等于克服摩擦力所做的功，故 B、C 正确， ，三层高度约为 9m,九年级的同学体重大约为 50kg，则克服自身重 W=Gh=mgh=50kg

3、 x 10N/kg x 9m=4500J 故 ABD,都不符合题意, 故选 Co f W 4500J , P 150W t 30s C 符合题意。 A 点以速度 v 沿轨道滚下，经 ） 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 D。 3. 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

4、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。 4. 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

5、确的是（ ） A. 拉力所做的有用功为 40J B. 拉力所做的总功为 48J C. 拉力F的功率大小为 20W D. 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W有用 Gh 20N 2m 40J 故 A 正确，不符合题意; B. 由图可知 根据公式可得 故 B 正确，不符合题意; C. 拉力的功率 故 D 正确，不符合题意。 故选 Co 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 375W 【答案】B 【解析】 【分

6、析】 (1) 由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据 s nsA求出绳子自由端沿水平方向移动; (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总 根据W Fs求出拉力 F 做的功，根据P 总求出拉力 F 的功率； 任何机械效率一定小于 100% o 【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 4ms 2h 2 2m 4m 48J 2s =24W 故 C 错误，符合题意; D.滑轮组的机械效率 坯 100% 40J 100% 48J 83.3% W总 Fs 4

7、m B.物体受到的拉力为 750N D.该滑轮组的机械效率一定小于 100% 5.工人用如图所示的滑轮组, 在 故 A 正确，不符合题意； B. 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 0.4G 0.4 1500N 600N 故 B 错误，符合题意； C. 拉力 F 做的功 则拉力 F 的功率 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

8、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 1W D. 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】 W总 Fs 375N 4m 1500J W 总 1500J P 375

9、W t 4s 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 国歌的演奏 W Gh 5N 10m 50J 遍的标准时间是 50 秒，他对国旗做功的功率最接近于 W 50J P 1W t 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，可以改变施力的方向但不能省力, 故 D 错误。 故选 Co 7. 2019 年

10、 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 B. 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，卫星绕地球运动时，没有阻

11、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 Ao &am

12、p;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 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 冃匕取大值疋： E=W=GA h=600NX 0.5m=300J=3 Xji0 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

13、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 W2 C. Pi = P2 D. Pi 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 可知 Wi W2，所以 Pi P2。故 CD 错误。 故选 Bo i0. 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 B. 爬相同的楼梯，父亲体重大做的功多 为（） A. 3X 10 【答案】A 【解析

14、】 【分析】 【详解】 B. 3 X iJ C. 3 X iJ D. 3 X iJ 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 符合题意； C.父亲爬楼做功多，父亲比儿子先到达，做功时间少，根据 P W -可知父亲做功功率 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

15、做功为 故 D错误，符合题意。 故选 Do 0J,做功功率为 0W, 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 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

16、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 之间的关系如乙图

17、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（ be 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 e 的过程中，高度一直减小，

18、小 球的重力势能一直在减小，故 B 错误；小球下落压缩弹簧的过程中，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（ ） 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

19、的不是平衡力，故 A 错误； BCD.小球在 A、B 两点时，是摆动过程中的最高点，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 Do 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（ ） 【解析】 【分析】 【详解】 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，则后一次

20、所需要 的时间小于前一次所需要的时间，根据 P 半 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. & 50 分时，小旋的动能一定小于小凯的动能 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 B. 功率增大、 机械效率

21、不变 D. 功率不变、 机械效率增大 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 W凯=Gh 60kg 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 Wfe =G2h2 m2gd 50kg 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 t1 8:50 8:00 50min 3000s; 平均功率为 R 弘2 105J 40W, t1 3000s 小旋的

22、运动时间为 t2 8:50 7:40 70min 4200s, 平均功率为 P2 池 1 10 J 23.8W, t2 4200s 小凯的平均功率较大， 故 B 错误； 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.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

23、 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 20m C.工人做的有用功为 3.6 104J 【答案】B 【解析】 B.工人的拉力为0.6m/s 的速度匀速前行，那么货物的速 【分析】 【详解】 A. 从图中可以看到，两条绳子托着动滑轮，人以 度是 0.3m/s，经 100s 货物移动距离为 s vt 0.3m/s 100s 30m 货物移动距离为 30m, A 错误； B.由题意可知，货物的重力 G mg 600kg 10N/kg 6000N 其摩擦力 f 0.1G 0.1 6000N 600N 由于货物匀速前行，

24、绳对货物的拉力 F f 600N 滑轮组的机械效率为 75%，可得到 解得F拉 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，则工人做的有用功为 W有 Fs 600N 30m 1.8 104J 工人做的有用功为1.8 104J , C 错误； D. 由于人以 0.6m/s 的速度匀速前行，工人的拉力为 400N,工人拉力的功率为 P F拉 v 400N 0.6m 240W 工人拉力的功率为 240W , D 错误。 故选 Bo 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

25、记录的 v-t 图像，下列说法正确的是（ ） A .物体在 0t 1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 t3t4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】 600N s F拉2s 100% 75% 【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，所以动能不变，故 B 错误; C. 物体在 t3T4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

26、，故 C 错误； D. 由 V-t 图像可知，在 t3t4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】D 【解析】 【分析】 【详解】 A.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，