上海中考物理压轴题专题复习-功和机械能问题的综合

一、初中物理功和机械能问题如图所示，弹簧一端固定在竖直墙上，另一端固定在物块乙上，甲、乙相互叠加放置在光滑水平面上0点处，此时弹簧处于原长。现将甲、乙从0点拉至位置I。松手后，在甲、乙保持相对静止并一起向0点方向运动的过程中，不计空气阻力，卞列说法正确的是()物块甲由于与乙相对静止而处于平衡状态物块乙随弹簧拉力减小而做减速运动物块乙对物块甲施加了水平向左的摩擦力两物块运动到0点将由于不受弹簧拉力而静止【答案】C【解析】【分析】【详解】甲乙两物块在位置1被松手后，由于弹簧的弹性势能转化为动能，而且水平面是光滑的，所以其动能增加，即两物块不是做匀速直线运动，不是处于平衡状态，故A错误；乙物体从位置1向0运动的过程中，弹簧对其拉力减小，但由于减小的弹性势能全转化为动能，所以其速度增加，做加速运动，故B错误；物体甲乙一起相对静止运动的过程中，甲有一个向右运动的趋势，所以甲受到乙向左的摩擦力，故C正确；两物块运动到0点，弹簧刚好恢复原形，则此时弹簧对物块的拉力为0,但由于惯性，两物块还要向左运动，不会立即停下来，故D错误。故选Co在2020年央视春晚杂技“绽放”的表演中，当其中一名杂技演员被抛出后，其仍町在空中继续向上运动，如图所示，则下列说法中正确的是()被抛出的杂技演员在向上运动的过程中，仍受到惯性的作用被抛出的杂技演员在向上减速运动的过程中，其惯性不断减小被抛出的杂技演员在向上减速运动的过程中，其机械能不断减小被抛出的杂技演员在向上运动的过程中，其受到向上的抛力人于其重力【答案】C【解析】【分析】【详解】惯性是物体固有的属性，它不是力，所以把惯性说成“受惯性作用”是错误的，被抛出的杂技演员能够向上运动，是因为物体具有惯性。故A错误；惯性是物体固有的属性，惯性的人小只与物体的质量有关，与物体的运动状态、所处位置、形状、受力情况等无关。被抛出的杂技演员在向上减速运动的过程中，因为质量不变，所以惯性大小不变。故B错误；被抛出的杂技演员在向上减速运动的过程中，杂技演员除了受重力外，还受到空气阻力，质量一定，高度增加，重力势能增加，速度减小，动能减小，此过程中，演员减小的动能转化为演员的重力势能和用于演员克服空气摩擦阻力做功，所以，此过程机械能不守恒，机械能总量减小，故C正确；被抛出的杂技演员在向上运动的过程中，演员只受到重力和空气阻力，这两个力都是阻碍演员向上运动的，演员不受向上的抛力，演员是由于惯性向上运动的，惯性不是力，所以演员所受合力方向向下，所受合力方向与运动速度方向相反，演员向上做减速运动。故D错误。故选Co3.2019年5月17口，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（）运载火箭加速上升过程中，重力势能变小，动能增人运载火箭加速升空是利用了物体间力的作用是相互的北斗卫星绕轨道运行时受到非平衡力的作用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，质量越犬，速度越大，动能就越人；物体由于被举高而具有的能叫重力势能，质量越人，高度越高，重力势能就越人；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，没有阻力作用，没有克服摩擦做功，机械能守恒。【详解】火箭上升过程中高度增人，重力势能增大，速度增人，动能增人，故A错误，符合题意；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；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；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；北斗卫星在地球人气层外运行，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A。如图是一个光滑的轨道.某小球从轨道的0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C.c点D.d点【答案】C【解析】【详解】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0点由静止释放，始终没有离开轨道，最远可以滚到与0点等高的C点，故选C。小美用200N的力将重10N的足球踢出去15m远，她对足球做的功是（）A.3000JB.150JC.没有做功D.做了功，但无法确定做功多少【答案】D【解析】【分析】【详解】题中只告诉了该同学对足球的作用力人小为200N.而没有说明足球在该力的作用下移动的距离（15m是足球离开脚后运动的距离），她对足球做了功，但无法准确求出她对球所做的功，故A、B、C不符合题意，D符合题意。故选D。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，卞列说法正确的是（）两次做的有用功相同，功率不同两次做的有用功和功率都相同两次做的有用功不同，功率相同条件不足，无法判断【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W=G/7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P=—可知，走上去做功的功率小于跑上去做功的功率。t故选Ao小明用如图所示的甲、乙两个滑轮组，分别在相同时间内将同一重物匀速提升相同高度，每个滑轮的重均相等，不计绳重及摩擦，针对这一现彖，小明得出了4个结论：①F]做的功等于F2做的功；②甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率；③使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力；④&做功的功率等于F2做功的功率；其中正确的为（）甲乙①、②、③B.②、③、④C.①、③、④①、②、③、④【答案】D【解析】【分析】【详解】在不计绳重及摩擦时，拉力做的功等于提升物体和动滑轮做的功，因为物重相同，提升的高度相同，所以两次拉力做的功都等于%=F$=（G+G动）力故/Y做的功等于F2做的功，①正确；在不计绳重及摩擦时，甲滑轮组和乙滑轮组的机械效率都为叫用—Gh—G叫（G+G动）/7G+G动即机械效率相等，故②正确；甲滑轮组由两段绳子承重，拉力为—*（G+qJ乙滑轮组由三段绳子承重，拉力为T（g+g动）

所以使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力,③正确；W两次拉力做的功，用时也相等，根据F=【知，F1做功的功率等于F2做功的功率，④t正确；故选D。用水平拉力先后两次拉着重为20N的同一物体，沿同一水平面做直线运动・第一次拉力为10N,物体恰好做匀速直线运动，拉力对物体做了20J的功；第二次拉力增人为物体运动了lm物体运动了2m物体运动了物体运动了lm物体运动了2m物体运动了2.4m物体运动了4.8m第一次物体受到的摩擦力是10N,第一次物体受到的摩擦力是20N,第二次物体受到的摩擦力是10N,第二次物体受到的摩擦力是20N,【答案】c【解析】【分析】【详解】AB.物体在水平面上做匀速直线运动时，在水平方向受拉力和摩擦力作用，并且二力是一对平衡力，故物体受到的拉力：F=/=10N；根据必Fs可知，第一次物体通过的距离叫二20J7f_l0N故AB错误：CD.若增人拉力，而压力人小和接触面的粗糙程度都没有改变，因此，物体受到的摩擦力不变，仍为10N；根据W寸s可知，第二次物体通过的距离：48J20N=48J20N=2.4m,故C正确，D错误.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Wi和*2,功率分别为久和卩2，则下列关系式中正确的是（）

A.Wi<W/2B.Wi>IV2C.P1=P2D.Pi<P2【答案】B【解析】【分析】【详解】AB.根据W=Gh可得，他们把同样重的杠铃举起，克服杠铃的重力做功，对杠铃所做的功只与被举高的高度有关，高度越人，做功越多，即Wi>“2。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Pi>P2o故CD错误。故选B。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从人点出发，&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点的半山亭。下列说法中正确的是()200200他们对自己做的功一样多小凯的平均功率较小&50分时，小旋的动能一定小于小凯的动能&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】60kg的小凯从A点到达B点做的功为W...{=G[h\==60kgx1ON/kgx(600m-400m)=1.2x10'J:质量是50kg的小旋从C点到达D点做的功为Wy-NJ?仏-叫gh?=50kgx1ON/kgx(400m-200m)=lxlO5J:小凯做的功多，故A错误：小凯的运动时间为人=8:50一8：00=50min=3000s；平均功率为小旋的运动时间为匚=平均功率为小旋的运动时间为匚=8:50-7:40=70nun=4200s,平均功率为小凯的平均功率较大，故B错误；动能的人小与质量和速度有关，由于不知道&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。弹董痢力计.EA.F2的功率为0.6WC.地面对物体A的摩擦力为2N11.如图所示，Fi=4N,F2=3N,此时物体A相对于地面静止，物体弹董痢力计.EA.F2的功率为0.6WC.地面对物体A的摩擦力为2NB.弹簧测力计读数为9ND.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=2%=2x0.1ni/s=0.2ni/s拉力尸2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=3F.=3x3N=9N故B正确，不符合题意；对于物体A,受到的力：B向左的摩擦力九=2&=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。有一个小球从滑梯上A点以一定的速度沿滑梯向上运动，到最高点B后小球又沿滑梯向下运动到C点，不计摩擦。则（）小球由A-B运动过程中，动能逐渐减小小球在B点的机械能人于&点的机械能小球由B-C运动过程中，机械能逐渐增人小球在C点时重力势能最大【答案】A【解析】【分析】本题考查机械能的变化及守恒。【详解】小球由A向B运动的过程中，速度越来越慢，而小球的质量保持不变，所以动能逐渐减小，故A说法正确；BC.小球在滑梯上运动的过程中，不计摩擦，所以整个过程机械能守恒，所以B点和&点的机械能大小一样，B到C的过程中机械能不变，故BC说法都不正确：D.小球在整个过程中质量保持不变，C点相对其它点而言，高度最低，所以重力势能最小，故D不正确。故选Ao在一个罐子的底和盖各开两个小洞，将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定（如图）。做好后将它从不太陡的长斜面上由静止滚下，在罐子向下滚动的过程中，小铁块会将橡皮筋卷紧，罐子的滚动先变快后变慢，直至速度为零；接着罐子又会自动滚上斜面，整个过程忽略摩擦的影响。关于此过程中机械能的转化，下列说法不正确的是（）

罐子加速滚卞斜面的过程中，罐子和铁块的重力势能转化为动能和弹性势能罐子滚到最低处时，罐子和铁块的重力势能全部转化为动能罐子自动滚上斜面的过程中，速度先变快后变慢罐子自动滚上斜面时，不町能到达比初始位置更高的位置【答案】B【解析】【分析】【详解】罐子加速滚卞斜面的过程中，高度变小重力势能减小，铁罐的动能和橡皮筋的弹性势能增加，罐子和铁块的重力势能转化为动能和弹性势能，故A正确，不符合题意；罐子滚到最低处时，罐子和铁块的重力势能全部转化为弹性势能，故B错误，符合题意；在橡皮筋恢复的过程中，铁罐会由斜面底部自动滚上去，从最低处滚上，铁罐先由慢到快、后由快到慢滚到最高点，故C正确，不符合题意；由于机械能是守恒的，所以罐子自动滚上斜面时，不町能到达比初始位置更高的位置，故D正确，不符合题意。故选B。两个质量相同的钩码，卞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，纸带上留卞的点迹如图(a)所示，它们的s—rUvvVVV甲⑻乙则图像如图(b)所示.UvvVVV甲⑻乙则甲的拉力大甲的机械能小乙的动能小无法判断【答案】C【解析】【详解】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、乙上升相同的高度，甲所用时间小于乙所用时间，根据戶？可知，甲的速度人于乙的速度，所t以，甲的动能人于乙的动能，甲的势能等于乙的势能，机械能为动能和势能之和，所以，甲的机械能人于乙的机械能.故B不符合题意.C符合题意.D不符合题意.如图所示，小明拉着小车匀速行走在水平路面上，卞列说法正确的是（）小明拉着小车匀速行走时，小明对小车没有做功小车的重力与地面给小车的支持力不是一对平衡力小明对小车的拉力与地面对小车的摩擦力是一对平衡力地面给小明的摩擦力方向是向后的【答案】B【解析】【分析】【详解】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：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人小不相等，所以两者不是一对平衡力，故B正确：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；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。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（）机械能一定不变B.重力势能可能减少动能可能变小D.重力势能一定不变【答案】B【解析】【分析】首先要对物体在平衡力作用卞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E。【点睛】本题考查物体在平衡力作用卞的状态分析，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情况而导致错误。如图所示，木块以一定的速度滑过AB点，到C点滑出下落至D点。A和B,C和D之间的垂直距离均为/7,则木块在运动过程中能量变化的分析，正确的是（）D点与C点相比，机械能不变B点的动能一定人于A点的动能B点的动能可能等于D点的动能A点到B点减少的重力势能小于C点到D点减少的重力势能【答案】C【解析】【分析】本题考查机械能的变化。【详解】D点的机械能比C点的少，因为从C到D有部分的机械能克服空气阻力做功，转化为内能，故A不正确：木块以一定的速度滑过AB点，而从A到B的过程，木块的重力势能减小，减小的重力势能虽然转化为动能和内能，但若接触面足够粗糙，摩擦力足够人，那么木块可能在间做匀速直线运动或减速运动，所以B点的动能可能等于可小于4点的动能，故E不正确；木块从B到C,若木块与接触面有摩擦，则C点的动能小于3点的动能，从C到D,木块的重力势能减小，动能增加，那么D点动能大于C点动能，所以D点的动能有可能等于B点的动能,故C正确；因为A和B,C和D之间的垂直距离均为力，则从人到B和从C到D的重力势能的减少量都是mgh（设木块的质量为m）,故D不正确。故选Co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〃=75%B.滑轮所做的有用功为1200JC.滑轮自身的重力为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：Wfllu=G/）=600Nx3m=1800J,因为是动滑轮，所以拉力移动的距