物理功和机械能问题的专项培优 易错 难题练习题(含答案)

1、一、初中物理功和机械能问题如图所示，一个玩具弹簧放在斜面上端，将弹簧弯曲一定程度后释放，弹簧沿斜面向下翻滚.弹簧在运动过程中，有哪些机械能发生了转化只有动能和重力势能只有动能和弹性势能只有重力势能和弹性势能动能、重力势能和弹性势能都发生了转化【答案】D【解析】【详解】根据题意，玩具弹簧放在斜面上端，将弹簧弯曲一定程度后释放，弹簧沿斜面向下翻滚.首先将弹簧作为一个简单对象考虑，向下翻滚过程中，质量不变，但高度降低了，所以重力势能会减小；弹簧弹起后，另一端接触斜面时，动能减小，弹性势能增大，且减小的重力势能，会转化弹簧的弹性势能，即弹簧的弹性形变变大；弹簧弹起时，弹性势能又转化为动能.所以这个过程

2、中，动能、重力势能和弹性势能都发生了转化，故D正确.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,拉力尸等于12N。此过程中，下列说法不正确的是（）拉力所做的有用功为40J拉力所做的总功为48J拉力尸的功率人小为20W滑轮组的机械效率为83.3%【答案】C【解析】【详解】根据公式可得呗=GA=20Nx2m=40J故A正确，不符合题意;B.由图可知5=2/1=2x2m=4m根据公式可得%=Fs=12Nx4m=48J故B正确，不符合题意；C.拉力的功率d%48J“wP=24Wt2s故c错误，符合题意；D.滑轮组的机械效率一有xlOO%-4JxlOO%a83.3%叫48J故D正确，不符

3、合题意。故选Co如图所示，木块以一定的速度滑过A、B爲到C点滑出下落至D点，人和B、C和D之间的垂直距离均为九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点到C点减少的重力势能人于C点到D点减少的重力势能B点的动能可能等于A点的动能，但可能人于C点的动能B点的动能可能等于D点的动能，但一定人于A点的动能【答案】C【解析】【详解】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；A和C、C和D之间的垂直距离均为爪则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E错误；斜面粗糙，则段有可能匀速，但因摩擦力的存在B的速度一定

4、大于C的速度，所以，B点的动能可能等于A点的动能，一定人于C点的动能，故C正确；木块从B到C,因为有摩擦，则C处的动能小于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，动能増加，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C。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（）爬相同的楼梯，儿子体重小做的功少爬相同的楼梯，父亲体重人做的功多爬相同的楼梯，父亲比儿子先到达，父亲的功率人爬相同的楼梯，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6犬于儿子的

5、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WiW2,故A、B正确，不符合题意；父亲爬楼做功多，父亲比儿子先到达，做功时间少，根据尸=可知父亲做功功率t大，故C正确，不符合题意；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。班里组织一次“比一比上楼时的功率”活动，从一楼登上五楼，比谁的功率最人。为此，需要测量一些物理量。下列物理量中必须测量的是（）五楼到一楼的高度H；从一楼到达五楼所用的时间7:每个同学的体重G；四楼到五楼楼梯的长度L。B.C.D.【答案】D【解析】【详解】由功率公式得TT学生都是从同一

6、栋楼中的一楼到五楼，所以H高度相同，没有必要测量高度H的大小了；学生自身重不同，爬楼用的时间不同，所以必须测出各个体重和所用时间，这样可对比出不同学生上楼时的功率大小关系了。故选D小明用弹簧测力计拉动木块，使它沿同一水平木板滑动，如图是他两次拉动同一木块得到的距离随时间变化的图像.下列说法正确的是木块两次具有的动能一样大B.两次拉力对木块做的功一样多C.木块第一次受到的拉力较大D.第一次拉力对木块做功的功率较大【答案】D【解析】【详解】由图知，第一次物体的速度较人，第一次物体的动能较人，故A错误；从图中可以看出，在相同拉力作用下，木块两次运动的距离不同，所以木块两次所做的功不同，由=用可知，但

7、是在没有指出是相同时间内，因此不能比较二者做功多少，故E错误；由A分析知，木块两次受到的拉力相等，故C错误：从图中可以看出第一次木块运动的速度较人，由功率的变形公式可知，力尸相同，第一次速度卩大，所以功率大，故D正确。如图所示，水平地面0点两侧粗糙程度不同，物体一直受到沿水平方向3N的力F.物体经过M点开始计时，每经过相同时间，用虚线框记录物体的位置.物体在M0段做匀速直线运动，F在MN、0P段做功分别为Wmn、Wop,功率分别为Pmn、Pop，则WmnWopCPmnPopD.PmnPop【答案】D【解析】【分析】【详解】物体经过M点开始计时，每经过相同时间，用虚线框记录物体的位置.物体在M0

8、段做匀速直线运动，由图可得M/V的距离等于0P的距离，根据功的公式必FS可知：在F相同和s相同的情况下，W应该相同，所以AB均错误；在做功相同时，A4/V段所用时间是0P段时间的2倍，根据P=W/t,得出PmnPop:答案选D.如图所示是学校田径运动会时跳远运动的几个阶段，则运动员（）助跑阶段机械能不变起跳时机械能为零经过最高点时动能最人经过最高点时重力势能最人【答案】D【解析】【分析】影响动能人小的因素：质量、速度；质量越犬，速度越人，动能越犬；影响重力势能大小的因素：质量、被举的高度；质量越犬，高度越大，重力势能就越犬；机械能等于动能和势能之和。【详解】助跑阶段，运动员的质量不变，速度逐渐

9、增人，因此动能増人；运动员的高度不变，则重力势能不变，机械能等于动能和势能的和，动能增人，重力势能不变，所以机械能增大，故A错误；起跳时，运动员的速度达到最人值，动能达到最人值，重力势能不变，机械能达到最人值，故B错误；上升过程中，动能转化为重力势能，所以经过最高点时，动能减小，重力势能最人，故C错误；最高点时，高度达到最大值，因此重力势能也达到最人值，故D正确。故选D。【点睛】影响动能人小的因素有质量和速度，分析动能的变化就是分析质量和速度的变化：影响重力势能的因素是质量和高度，分析重力势能的变化就是分析质量和高度的变化。解题时注意抓住表示物体运动状态变化的关键字词，从中找出表示“质量、速度

10、、高度、弹性形变”变化的字眼，从而分析机械能的变化情况。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M和W2,功率分别为Pi和P2,则下列关系式中正确的是（）A.WiWiC.Pi=P2D.PiW2。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，功率越人。由上可知Wi“2,所以PiP2o故CD错误。故选B。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

11、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.卜列说法正确的是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】木块第一次受到的摩擦力较人两次拉力对木块做功的功率一样人【详解】两次木块运动相同的距离，第2次所用时间比第1次长，两次木块运动的速度不相同，A选项说法不正确；摩擦力的人小与压力人小和接触面的粗糙程度有关，两次运动中压力人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；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拉力是一对平衡力，人小相等，因摩擦力犬小相等，两次的拉力相等，由必Fs可得两次拉

12、力对木块做的功一样多，C选项说法正确；W由图可见两次滑动距离相同，所用时间不同，由p=得两次拉力对木块做功的功率不一样人，D选项说法不正确；故选C.11.如图所示，F=4N,F2=3N,此时物体A相对于地面静止，物体B以O.lm/s的速度在物体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（）A.F2的功率为0.6WB.弹簧测力计读数为9NC.地面对物体A的摩擦力为2ND.如果增大F2,物体A可能向左运动【答案】D【解析】【分析】【详解】由图知，水平使用滑轮组，对于物体B来说2,拉力端移动速度v=2v=2x0.lnVs=0.2nVs拉力F2

13、做功功率P2=F2v=3NxO.2ni/s=0.6W故A正确，不符合题意；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=3/=3x3N=9N故B正确，不符合题意；对于物体A,受到的力：B向左的摩擦力2x3N=6N向右的拉力Fi=4N,因为A静止，所以地面向右的摩擦力/地=人-仟=6N-4N=2N故C正确，不符合题意；如果增人F2,由于B对A压力的人小没变，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。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

14、加快电动机的转速，则后一次提升与前一次相比（）功率增大、机械效率增大B.功率增大、机械效率不变功率不变、机械效率不变D.功率不变、机械效率增大【答案】B【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人，若两次提升高度相同，则后一次所需要W的时间小于前一次所需要的时间，根据F=【可知，功率变大。故ACD错误，B正确。t故选匕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&00从人点出发，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，&50到达D点的

15、半山亭。卞列说法中正确的是（）200A他们对自己做的功一样多小凯的平均功率较小8：50分时，小旋的动能一定小于小凯的动能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4点到达B点做的功为=G/=碍九=60kgxlON/kgx(600m-400m)=1.2x10J:质量是50kg的小旋从C点到达D点做的功为W；.,=GA=m2gh2=50kgx1ON/kgx(400m-200m)=1x10订；小凯做的功多，故A错误：小凯的运动时间为人=8:50-8：00=50niin=3000s；平均功率为%=g=40W,1人3000s小旋的运动时间为t

16、2=8：50-7：40=70mm=4200s,平均功率为p=wk=ixi0238Wt24200s小凯的平均功率较人，故B错误；动能的人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；重力势能的人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人，所以小旋的重力势能一定小于小凯的重力势能，故D正确。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位置速度达到最人，到达C位置小球的速度变为零。已知AC间的高度差为加若整个过程中不计能量损耗，下列说法正确的是()从A位置到B位置铁球的重力势能全部转化为弹簧的弹

17、性势能在此过程中弹簧的弹性势能增加量为G/)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B位置到C位置的过程中铁球所受的重力人于弹簧所施加的弹力【答案】B【解析】【分析】【详解】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；该过程铁球速度增人，铁球动能增人；该过程弹簧形变量增犬，弹簧弹性势能增人。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；从人位置到C位置，铁球的重力做功VV二Gh因为从/H立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

18、增加量为E=W=Gh故B正确：从A位置到B位置，小球重力人于弹簧弹力，小球受合力方向向卞，小球速度方向向下，小球受合力方向与速度方向相同，小球竖直向卞做加速运动，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，速度最人；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；从B位置到C位置，该过程弹簧形变量继续增大，弹簧弹力继续增人，人于小球重力，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。如图甲所示，质量不

19、计的弹簧竖直固定在水平面上，=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r变化的图像如图乙所示，则（）ti时刻小球的动能最人2时刻小球的动能最人b时刻小球的重力势能最人2到住时间内，小球的动能先增加后减小【答案】D【解析】【分析】【详解】由图彖可知，力时刻弹力为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时刻小球速度为0,此时动能最小，故B错误；4时刻，此时小球离开弹簧且只受到重力作

20、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；伍到C时间内，小球在弹力的作用下先加速上升，动能变人；当弹力等于重力时，速度最人，动能最人；继续上升时重力犬于弹力，小球做减速运动，动能变小；综上所述十2到住时间内，小球的动能先变大后减小，故D正确。故选D。如图所示，当小明用力推墙时，他沿水平冰面减速向后退去，卜列说法正确的是小明对地面的压力和地面对小明的支持力是一对平衡力小明受到摩擦力是水平向右，合力为零，运动状态不变小明减速运动时，则他的惯性和机械能也随之减小假如小明的重力突然消失，小明将做匀速直线运动【答案】D【解析】【分析】【详解】力的作用是相互的，小明对地面的压

21、力和地面对小明的支持力是一对相互作用力，不是平衡力，A错误；小明减速向后退去，那么受到摩擦力是水平向右，但是合力不为零，速度在减小，那么运动状态是变化的，B错误；小明减速运动时，小明自身的质量不变，那么他的惯性是不变的；速度在减小，那么动能是在变小的，在水平冰面上运动，重力势能不变，则可知机械能是变小的：C错误；假如小明的重力突然消失，那么小明对冰面的压力消失，摩擦力也消失，在水平方向上不受力，处于平衡状态，小明将做匀速直线运动，D正确。故选D。小明用台秤研究人在竖直升降电梯中的运动.他先在地面上用台秤称得自己的体重为500N再将台秤移至电梯内，电梯从匸0时由静止开始向下运动到t=lls时停止

22、，测得台秤对自己的支持力F随时间t变化的图彖如图所示，则500_t450hiqTO2s的过程中，小明的动能不变2s10s的过程中，小明的重力势能转化为动能10slls的过程中，小明的机械能不断减小0lls的过程中，小明的机械能不断增大【答案】C【解析】【分析】【详解】02s的过程中，小明由静止开始下降，所以小明的动能增人，故A错误；2s10s的过程中，小明在匀速下降，重力势能减小，但动能不变，故B错误；10s11s的过程中，小明在做减速运动，故动能减小，同时小明是在下降，高度是在降低的，所以重力势能在减小，故小明的机械能不断减小，C正确；0Ils的过程中，小明下降了一段距离，重力势能减小，所以机械能不断减小，故D错误：故选C.如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，r=0时刻，将一重为6=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r变化的图像如图乙所示，则血时刻小球的动能最大直时刻小球的动能最人直到住时间内，小球的动能先增加后减少十2到十3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】h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，在弹力增人到