中考物理功和机械能问题-经典压轴题附答案解析

一、初中物理功和机械能问题1．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O点处，此时弹簧处于原长。现将甲、乙从O点拉至位置l。松手后，在甲、乙保持相对静止并一起向O点方向运动的过程中，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A．物块甲由于与乙相对静止而处于平衡状态B．物块乙随弹簧拉力减小而做减速运动C．物块乙对物块甲施加了水平向左的摩擦力D．两物块运动到O点将由于不受弹簧拉力而静止【答案】C【解析】【分析】【详解】A．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；B．乙物体从位置1向O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；C．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；D．两物块运动到O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C。2．如左图所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平推力F的作用，其推力大小随时间变化的图像（F-t图像）和物体速度大小随时间变化的图像（v-t图像）分别如图所示，下列说法正确的是（）A．当t=1s时，物体处于静止状态，摩擦力为0NB．当t=3s时，物体受到的摩擦力是3NC．在匀速直线运动阶段，拉力F做的功是16JD．2~4s内，物体的机械能保持不变【答案】C【解析】【分析】【详解】A．由v-t图像可知，0~2s时物体的速度大小为零，即t=1s时物体处于静止状态；此时物体受到推力和摩擦力是一对平衡力，大小相等；由F-t图像可知，t=1s时，F=1N，则此时的摩擦力故A错误；B．由v-t图像可知，4~6s时，物体匀速运动；由F-t图像可知，此时的推力F′=2N；由于摩擦力与推力F是一对平衡力，所以此时的摩擦力2~4s内，物体做加速运动，由于压力大小和接触面的粗糙程度不变，所以摩擦力大小不变（与匀速运动时的摩擦力大小相等），仍为2N，故B错误；C．在4~6s时，物体匀速运动，通过的路程拉力F做的功故C正确；D．2~4s内，物体做加速运动，速度增加，动能增加，高度不变，重力势能不变，则物体的机械能增加，故D错误。故选C。3．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，其仍可在空中继续向上运动，如图所示，则下列说法中正确的是（）A．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B．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C．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D．被抛出的杂技演员在向上运动的过程中，其受到向上的抛力大于其重力【答案】C【解析】【分析】【详解】A．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；B．惯性是物体固有的属性，惯性的大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；C．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；D．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C。4．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，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。5．如图所示，动滑轮的质量为m，所挂重物的质量为M，重物在时间t内被提升的高度为h，不计绳重及摩擦，则（）A．滑轮组的机械效率为B．滑轮组的机械效率为C．拉力F的功率为D．拉力F的功率为【答案】A【解析】【分析】【详解】AB．滑轮组做的有用功为总功为滑轮组的机械效率为故A正确，B错误；CD．拉力F的功率为故CD错误。故选A。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一遍的标准时间是50秒，他对国旗做功的功率最接近于故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。7．一位质量约50kg的同学从一楼走到五楼，他上楼过程中克服重力所做的功可能为A．60J B．600J C．6000J D．0000J【答案】C【解析】【分析】【详解】上楼过程中要克服重力所做的功，根据题意知道，该同学的质量是50kg，所以体重是：G=mg=500N，楼层高度越是3m，一楼走到五楼的高度大约是：h=4×3m=120m，所以，上楼过程中克服重力所做的功是：W=Gh=500N×12m=6000J，故选C．【点睛】本题考查的是做功的计算，关键是公式的应用，重点是对楼层的估测，难度不大．8．一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，木块受到的摩擦力是0B．当t在2~4s内，木块做匀速直线运动，受到的摩擦力为5NC．当t在4~6s内，拉力F的功率为6WD．当t在2~6s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4~6s内受到的拉力为3N，由图丙可知4~6s内物体做匀速运动直线运动，在4~6s内受到的摩擦力等于此时的拉力为3N；由图乙可知在2~4s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2~4s内受到的摩擦力为3N。故B错误；C．由图乙可知，物体在4~6s内受到的拉力为3N，由图丙可知4~6s内物体做速度为2m/s的匀速运动直线运动，此时拉力的功率故C正确；D．在2~6s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。9．炎热的夏天海口，环卫工人利用洒水车给马路洒水降温，洒水车在水平马路匀速行驶过程中，以下说法正确的是（）A．动能减少，机械能不变 B．动能不变，机械能减少C．动能减少，机械能减少 D．动能增大，机械能增大【答案】C【解析】【分析】动能大小跟质量、速度有关；质量一定时，速度越大，动能越大；速度一定时，质量越大，动能越大；重力势能大跟质量、高度有关；质量一定时，高度越高，重力势能越大；高度一定时，质量越大，重力势能越大；机械能=动能+势能。【详解】洒水车在平直的马路上匀速行驶，在工作的过程中，洒水车的质量不断减小，速度不变，动能变小，重力势能变小，则洒水车的机械能变小。故选C。10．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（）A．0s~1s内，地面对物体的支持力是10NB．1s~2s内，拉力F做的功是62.5JC．2s~3s内，拉力F的功率是300WD．2s~3s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，物体受到的拉力大小等于重物和动滑轮的总重，即由题意可知，0s~1s内，地面对物体的支持力符合关系式从图甲可以看到，，解得，A错误；B．从图甲可以看到，1s~2s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，绳端移动的距离是拉力F做的功是拉力F做的功是，B错误；C．2s~3s内，物体匀速运动，绳端也是匀速运动，拉力F的大小是40N，绳端移动的速度根据可知，拉力F的功率拉力F的功率是300W，C正确；D．2s~3s内，物体上升的高度拉力F的大小是40N，则滑轮组的机械效率滑轮组的机械效率约是，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则物体向左运动时，由可得拉力F1的功率故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所做的功故D正确。故选CD。12．如图甲所示，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象，下列说法正确的是（）A．木块第一次做功较少 B．木块第一次受到的摩擦力较大C．木块第二次做功较快 D．木块第二次的动能较小【答案】D【解析】【分析】【详解】AB．由图乙，两条图象都是过原点的直线，则木块在这两次拉力的作用下都是做匀速直线运动，因滑动摩擦力的大小只与接触面的粗糙程度和压力的大小有关，与速度无关，所以，木块两次受到的摩擦力大小相等；同时因为木块做匀速直线运动，处于平衡状态，受到的拉力和摩擦力大小相等，所以，木块两次运动的拉力相等，由题意可知，两木块滑动相同的距离，根据W=Fs可知，两次拉力做的功相同，故AB错误；C．因为两次拉力做的功相同，但由图乙知第二次做功的时间更长，根据可得，第二次的功率较小，即第二次做功较慢，故C错误；D．物体的质量不变，但由图乙知运动相同的距离，第二次花的时间更长，所以第二次速度较小，因此木块第二次的动能较小，故D正确。故选D。13．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（）A．小球由A→B运动过程中，动能逐渐减小B．小球在B点的机械能大于A点的机械能C．小球由B→C运动过程中，机械能逐渐增大D．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】A．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A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A。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】【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P===1.2W故D正确不符合题意。15．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t=0时由静止开始向下运动到t=11s时停止，测得台秤对自己的支持力F随时间t变化的图象如图所示，则A．0~2s的过程中，小明的动能不变B．2s~10s的过程中，小明的重力势能转化为动能C．10s~11s的过程中，小明的机械能不断减小D．0~11s的过程中，小明的机械能不断增大【答案】C【解析】【分析】【详解】A．0～2s的过程中，小明由静止开始下降，所以小明的动能增大，故A错误；B．2s～10s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；C．10s～11s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；D．0～11s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．16．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 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情况而导致错误。17．如图甲所示，木块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做匀速直线运动，两次拉动木块得到的s-t关系图像如图乙所示。两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，两次拉力的功率分别为P1、P2。.下列判断正确的是（）A．F1=F2，P1＞P2 B．F1＞F2，P1＞P2 C．F1<F2，P1=P2 D．F1＜F2，P1＜P2【答案】A【解析】【分析】【详解】从图乙可以看到，两次拉动，木块都是做匀速直线运动，都是处于平衡状态，水平方向受力平衡，拉力大小等于滑动摩擦力大小，而木块的自身重力不变，接触面的粗糙程度也不变，那么滑动摩擦力大小不变，两次拉力的大小不变，即因木块匀速直线运动，那么其功率可表示为，从图乙可看到，第1次的速度大于第2次的速度，即那么可知故选A。18．如图所示，图中速度v的方向是小强在体育中考“原地掷实心球”测试中球出手时的飞行方向，从球出手到落地的过程，空气阻力忽略不计，下面关于机械能的一些说法中正确的是（）A．球出手时动能最大 B．球出手时势能最大C．球落地时机械能最大 D．球的机械能保持不变【答案】D【解析】【详解】ACD．由于空气阻力忽略不计，那么整个运动过程球的机械能保持不变，C错误，D正确；球出手时动能不是最大的，因为它还会落地，重力势能会转化为动能，球落地的瞬间动能才是最大的，A错误；B．球出手时势能不是最大，因为它还会上升，上升到最高点时，它的重力势能才是最大的，B错误；19．甲、乙两个物体，分别在水平拉力作用下在水平面上作匀速直线运动.若甲所受的重力是乙的3倍，甲受的水平拉力是乙受的水平拉力的2倍，甲的运动速度是乙的运动速度的1倍，则拉力对甲乙两物