第10讲功和机械能（典题精练）-2023年中考物理一轮复习

第10讲—功和机械能2023年中考物理一轮复习讲练测学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．如图所示事例中，人对物体做功的是（）A．中学生背着书包水平行走 B．大人用力提一箱水果却没有提起C．小孩子从地上捡起玩具车 D．运动员举着杠铃原地不动【答案】C【详解】A．中学生背着书包水平行走，人给书包一个向上的力，但书包向上没有移动距离，则人对书包没有做功，故A不符合题意。B．大人提水果却没有提起，人给袋子一个向上的力，这袋水果向上没有移动距离，所以人对水果不做功，故B不符合题意。C．小孩从地上捡起玩具车，小孩给玩具一个向上的力，玩具向上移动了距离，所以小孩对玩具做功，故C符合题意。D．运动员举着杠铃原地不动，运动员给杠铃一个向上的力，但杠铃向上没有移动距离，则运动员对杠铃没有做功，故D不符合题意。故选C。2．一个物体受力作用并在力的方向上移动，其作用力F与移动的距离s关系如图所示，则（）A．施力3N时做功最多B．施力5N时做功最多C．施力8N时做功最多D．全程共做功50J【答案】C【详解】ABC．由图象可知力F1=3N时，移动的距离s1=10m5m=5m力做的功W1=F1s1=3N×5m=15J力F2=5N时，移动的距离s2=2m，力做的功W2=F2s2=5N×2m=10J力F3=8N时，移动的距离s3=5m2m=3m力做的功W3=F3s3=8N×3m=24J故C符合题意，AB不符合题意；D．全程做的总功W=W1+W2+W3=15J+10J+24J=49J故D不符合题意。故选C。3．跳绳是一种简便易行的锻炼方式。如图所示描绘了小明同学某次跳绳时重心的高度为6cm。若小明身体质量为50kg，则他1min内克服重力做功的功率为（）W。A．75 B．180 C．60 D．66【答案】A【详解】由题意可知，小明的重力为跳一次克服重力做功为由题图可知，跳一次的时间为0.4s，则小明1min内跳的次数为150次，1min内做的总功为则他1min内克服重力做功的功率为故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。4．物理课上，小刘和小陈讨论了关于篮球的一些问题，说法正确的一组（）①投篮时，篮球离开手后继续向上运动，因为篮球具有惯性②篮球从篮筐中下落，其重力势能主要转化为动能③投篮时，篮球抛到最高点时，速度为零，此时受平衡力④静止在地上的篮球，它所受的重力与篮球对地面的压力是一对相互作用力。A．只有① B．只有①②C．只有①②③ D．①②③④都正确【答案】B【详解】投篮时，篮球离开手后，因为具有惯性，要保持原来的运动状态，所以继续向上运动，①说法正确；篮球下落过程，质量不变，速度变大，高度变小，动能变大，重力势能变小，是重力势能转化为动能，②说法正确；篮球抛到最高点时，速度虽然为0，但不是处于静止，不是处于平衡状态，受到的力不平衡。③说法错误；静止在地上的篮球，受到的重力的方向向下，篮球对地面的压力，作用在地面，方向也向下，而相互作用力方向相反，所以篮球的重力和篮球对地面的压力不是一对相互作用力，④说明错误。故ACD错误，B正确。故选B。5．如图所示为乒乓球在水平地面上弹跳时产生的轨迹的一部分，该图表明（）A．在图中乒乓球的弹跳方向为自右向左B．乒乓球弹跳时机械能守恒C．乒乓球某次弹起过程中，弹起瞬间的动能大于此过程中最高点的动能D．乒乓球运动过程中重力势能一直减小【答案】C【详解】A．从图可知，乒乓球的弹跳高度自左向右越来越低，所以在图中乒乓球的弹跳方向为自左向右，故A不符合题意；B．由于与空气的摩擦，在弹跳的过程中机械能转化为其他形式的能，所以机械能逐渐减小，故B不符合题意；C．若不计摩擦，乒乓球某次弹起过程中，弹起瞬间的动能应等于此过程最高点时的重力势能；由于乒乓球与空气的摩擦，在上升过程中存在机械能的损失，所以弹起瞬间的动能大于此过程最高点时的重力势能，故C符合题意；D．由于与空气的摩擦，乒乓球运动过程中机械能一直减小，而不是重力势能一直减小，故D不符合题意。故选C。6．如图所示，光滑水平桌面上的弹性小球被弹出后，经过A点和B点后落到地面，又被多次弹起，图中虚线为小球的运动轨迹。下列有关小球的运动，描述正确的是（）A．小球从A点运动到B点的过程中速度增大B．小球反弹经过D点时动能为零C．若将弹性小球表面涂黑，则会在C、F两点留下等大的黑色圆斑D．小球经过E点的机械能大于经过G点的机械能【答案】D【详解】A．小球从A点运动到B点的过程中，因光滑桌面没有摩擦阻力，小球处于平衡状态，其速度大小不变，故A错误；B．从轨迹来看，小球既有水平方向的速度又有竖直方向的速度，小球在最高点时，竖直方向速度为零，水平方向速度不为零，则小球在D点的动能不为零，故B错误；C．弹性势能大小与弹性形变程度有关，黑色圆斑的大小能反映小球弹性形变程度，圆斑越大，形变越大，在C点与在F点时，小球的动能与重力势能都为零，而每次小球反弹到的最高点都比上一次的最高点低，说明小球受到空气阻力作用，机械能逐渐变小，所以小球在C点的机械能大于在F点的机械能，故小球在C点的弹性势能大于在F点的弹性势能，小球在C点的圆要大于在F点的圆斑，故C错误；D．小球在多次弹起过程中，机械能逐渐变小，而E点在G点之前，故小球在G点的机械能小于在E点的机械能，故D正确。故选D。7．汽车匀速上坡，关于它的动能与重力势能下列说法正确的是（）A．重力势能变小 B．重力势能不变C．动能变小 D．动能不变【答案】D【详解】汽车匀速上坡过程中，汽车的质量和速度都不变，则它的动能不变；汽车匀速上坡过程中，汽车的质量不变，但高度增大，其重力势能增大，故ABC错误，D正确。故选D。8．若汽车发动机的功率一定，当汽车在加速行驶时，发动机的牵引力（）A．增大 B．减小 C．不变 D．无法确定【答案】B【详解】汽车发动机的功率一定，由P＝Fv知道，当汽车在加速行驶时，发动机的牵引力减小，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。9．八年级四班的小刚同学因担心上课迟到，一口气从一楼跑到三楼，用时10s，则他上楼过程中克服自身重力做功的功率最接近于（）A．3W B．30W C．300W D．3000W【答案】C【详解】彬彬同学大约重500N，他一口气从一楼跑到三楼，一共爬了约6m，克服自己重力做功的功率故C符合题意；ABD不符合题意。故选C。10．掷实心球是中考体育加试项目之一。图为掷出去的实心球从a处出手后，在空中的运动轨迹，球最终停在水平地面e处。则实心球（a点、c点高度相同，不计空气阻力）（）A．在a处重力势能最小B．在b处动能为零C．在d处动能为零D．在a、b、c三处机械能相等【答案】D【详解】A．不计空气阻力，小球在空中运动的过程中，小球的机械能守恒，在d处时高度最低，重力势能最小，动能最大，所以小球在d处时的动能最大，而不是在a处动能最大，故A不符合题意；B．小球在b处时具有一定的速度，动能不为0；在e处时，小球的速度为0，动能为0，所以在e处动能最小，故B不符合题意；C．由A项解答可知小球在d处时动能不为零，而是动能最大，故C不符合题意；D．因为不计空气阻力，所以，在动能与势能的相互转化过程中，小球的机械能没有损失（即机械能守恒），则小球在a、b、c三处机械能相等，故D符合题意。故选D。二、填空题11．掷实心球是我省中考体育考试的选项之一。小安同学在中考体育考试中用100N的力投出的实心球在空中划出了一条优美的弧线，有关数据如图所示。若实心球重20N，不计空气阻力，则球从最高点到落地的过程中，实心球所受的重力做功为________J。【答案】56【详解】实心球重20N，实心球从最高点到落地过程中受到重力作用，在重力方向上移动了2.8m，则重力做功12．“蹦极”是一种富有刺激性的勇敢者的运动项目。如图所示，一端系住人的腰部、另一端系于跳台的是一根弹性橡皮绳。当人下落至图中A点时，橡皮绳刚好被拉直，那么，O点到A点，运动员的机械能_____，在人越过A点继续向下的过程中，人的动能将会_____，橡皮绳的弹性势能将_____。（填“变大”、“变小”“先变大后变小”、“先变小后变大”或“不变”）【答案】

变小

先变大后变小

变大【详解】[1]运动员在到达A点之前，运动员的重力势能转化为动能并克服空气阻力做功，消耗一部分机械能，所以从O点到A点，运动员的机械能变小。[2][3]过A点后向下运动的过程中，橡皮绳弹性形变的程度变大，则橡皮绳的弹性势能增加；过A点后下落过程中人先加速后减速运动，则运动员的动能先增加后减小。13．2022年2月8日北京冬奥会自由式滑雪大跳台女子组决赛中，中国选手谷爱凌以最后一跳的超高难度动作逆转对手夺得冠军。如图所示，人与装备的总质量约为80千克，从空中最高处下落10米，用时约2秒。下落过程中，重力的方向________（选填“不变”或“改变”），重力做功约为________焦，重力的功率约为________瓦。【答案】

不变

8000

4000【详解】[1]重力的方向始终竖直向下，因此下落过程中，重力的方向不变。[2]由题知重力做的功为W=Gh=mgh=80kg×10N/kg×10m＝8000J[3]重力的功率为14．京沪高速铁路客运专线总长度1318公里。列车在匀速行驶时，它的动能大小______（选填“变大”、“变小”或“不变”）；若列车以300千米/小时的速度匀速行驶2小时，通过的路程为______千米，座位上的乘客相对窗外的建筑物是______的（选填“运动”或“静止”）。【答案】

不变

600

运动【详解】[1]动能与质量和速度有关。列车在匀速行驶时，质量不变，速度不变，所以，列车的动能大小不变。[2]列车2小时通过的路程[3]列车在匀速行驶时，座位上的乘客相对窗外的建筑物之间的位置发生了变化，所以乘客是运动的。15．火箭加速上升过程中，相对于地面是_______；火箭的重力势能_______，惯性______。（不考虑质量变化）【答案】

运动的

增大

不变【详解】[1]火箭加速上升过程中，其相对于地面的位置在不断发生变化，则火箭相对于地面是运动的。[2]火箭加速上升的过程中，其质量不变，高度增大，所以火箭的重力势能增大。[3]惯性大小只与物体的质量有关，因火箭的质量不变，则它的惯性不变。16．在水平地面上放一个重40N的物体，在15N的水平推力下匀速前进了4m，撤去推力后，物体又前进了1m后停止。则这一过程中推力做的功是_________J，物体的重力做的功是________J。【答案】

60

0【详解】[1]推力做的功等于推力与在推力的方向上移动的距离的乘积，在15N的水平推力下匀速前进了4m，推力做的功为（撤去推力后，物体又前进了1m，推力没有做功）[2]重力的方向竖直向下，因物体在重力方向上没有移动距离，重力不做功，重力做功为0。17．某电梯公寓的送水工人坐电梯把一桶20kg的矿泉水从1楼匀速送到8楼的住户家，克服水的重力做功约_____J（水桶质量不计，g=10N／kg）。【答案】4200【详解】电梯对水做的功为18．将一个铅球斜向上抛出，它在上升过程中将动能转化成______能；当铅球到达最高点时，其动能______（选填“大于”或“等于”）零；在铅球运动的过程中，机械能______（选填“变大”“变小”或“不变”）。（不计空气阻力）【答案】

重力势

大于

不变【详解】[1][2][3]由题意知，铅球被斜向上抛出，上升过程中铅球的质量不变，但其速度变小，则铅球的动能变小，又因为铅球的高度变大，则铅球的重力势能变大，所以上升时铅球的动能转化成重力势能；当铅球到达最高点时，其速度不为零，所以其动能大于零；不计空气阻力，在铅球运动的过程中，机械能守恒，所以机械能不变。19．小明同学用40N的水平推力推着重120N的书箱在水平地面上前进了2m，松开手后，书箱仍向前滑行了1m，整个过程书箱的重力做功______J。【答案】0【详解】书箱在水平面上运动，在重力的方向上没有移动距离，所以重力没做功，故重力做功为0。20．某起重机将1000N的重物沿竖直方向提起，重物由静止开始先向上做变速直线运动，然后做匀速直线运动。已知重物在做变速运动的30s内上升了16m，在接着的10s内又匀速上升了8m，若空气的阻力不计，则在匀速直线运动中起重机对重物做功的功率是________W。【答案】800【详解】在匀速直线运动中，起重机对重物的拉力与重物的重力是一对平衡力，大小相等，所以起重机对重物的拉力为F=G=1000N在匀速直线运动中起重机对重物做的功为W=Fs=1000N×8m=8000J功率是三、实验题21．如图所示，在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，将小球从高度为h的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一小木块在木板上向前移动一段距离s后停下，完成甲、乙、丙所示的三次实验，其中mA=mB<mC，hA=hC>hB。（1）实验中小球的动能是由__________能转化而来的，其大小是通过__________来反映的；（2）分析比较步骤__________两组实验可得出物体的动能与物体速度的关系；分析比较甲、丙两组实验可得的结论是速度一定时，物体质量越大，物体的动能__________（选填“越大”或“越小”），这里主要采用的实验方法是__________；（3）若水平面绝对光滑且足够长，木块被撞击后，它将做__________（选填“减速”“匀速”或“加速”）直线运动。【答案】

重力势

木块移动的距离

甲乙

越大

控制变量法

匀速【详解】（1）[1][2]小球从斜面滚下过程中，质量不变，高度减小，故重力势能减小，同时速度增大，动能增大，所以是将重力势能转化为动能的过程；其动能大小是通过小木块移动的距离大小来反映的，小木块移动的距离越大，动能越大。（2）[3]探究物体的动能与物体速度的关系，保持小球的质量相同，滚下的高度不同，到达水平面时的速度不同，选择图甲和图乙进行实验。[4]由图甲和图丙可知，滚下的高度相同，达到水平面的速度相同，丙图中小球的质量较大，推动木块移动的距离越远，动能越大，可以得到速度一定时，物体质量越大，物体的动能越大。[5]动能大小与质量和速度有关，在探究一个因素时，需要控制另一个因素不变，所以本实验主要采用了控制变量法。（3）[6]若水平面绝对光滑且足够长，木块被撞击后，木块水平方向不受力的作用，由牛顿第一定律可知，木块将做匀速直线运动。22．探究动能大小与物体的质量、速度的关系的示意图。（1）在探究动能与速度的关系时，要保持小球的______不变让小球从______（选填“相同”或“不同”）的高度滚下，以不同的速度推动木块；（2）在探究动能与物体质量的关系时，要让质量不同的小球从斜面的相同高度滚下，这样操作的目的是使小球撞击木块的______相同；（3）物理研究方法有许多，如等效替代法、类比法、对比法、控制变量法等。本实验运用了两种研究方法：一是______法；二是转换法，就本题来说，用小球推动木块移动的______来表示小球动能大小的方法就是转换法。【答案】

质量

不同

速度

控制变量

距离【详解】（1）[1][2]动能的大小与质量和速度有关，若要探究动能的大小与速度的关系，需控制小球的质量相同，速度不同，所以应选质量相同的两个小球，使两球在斜面的不同高度滚下来。（2）[3]若要探究动能的大小与质量的关系，需控制小球的速度相同，质量不同，所以应选质量不同的两个小球，使两球从斜面的相同高度滚下来，这样控制速度相同。（3）[4]当要研究的物理量与多个因素有关时，通常要采用控制变量法，动能的大小与质量和速度有关，实验时用控制变量法分别探究。[5]动能大小体现在对外做功的多少，可以通过木块移动的距离来比较动能的大小。23．兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他们进行了如下探究：提出问题：汽车的动能大小跟什么因素有关？猜想假设：（1）由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟______有关；（2）由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟______有关。进行实验：他们做了如图所示的三次实验：用金属球模拟汽车，让金属球从斜槽的某一高度由静止开始滚下，碰到水平面上的物块，将物块撞出一段距离。（3）实验中超载、超速带来的危害程度是通过__________来表现的，使用的物理方法是：________（选填“控制变量法”或“转换法”）；分析论证：（4）分析甲、丙两图的实验现象，可以初步得到的结论是：_________；实践应用：（5）用甲、乙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车______（选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因；（6）若本实验中水平面绝对光滑，则______（选填“能”或“不能”）得出正确结论。【答案】

速度

质量

物块被推动的距离

转换法

质量一定时，速度越大，动能越大

超载

不能【详解】（1）[1]“十次车祸九次快”说的是车祸的发生与车的速度过大有关，故可猜想汽车的动能与速度有关。（2）[2]“安全驾驶莫超载”说的是车辆不能超过核定的载重，故可猜想汽车的动能可能与质量有关。（3）[3][4]根据题意知道，实验中让金属球从斜槽的某一高度由静止开始滚下，当碰到水平面上的物块时，物块被撞出一段距离，距离越大则说明金属球到达水平面上时的动能就越大，所以实验中超载超速带来的危害程度可用物块被推动的距离来表示。用物块移动距离的长短来表示金属球动能的大小，这里运用了转换法。（4）[5]分析甲、丙两图的实验现象可知，金属球的质量相同，所处高度不同，高度越大，到达水平面时的速度越大，物块被撞的距离越远，说明动能更大。则可得出结论是质量一定时，速度越大，动能越大。（5）[6]分析甲、乙两图的实验现象可得出的结论是速度一定时，质量越大，动能越大。说明动能与质量有关，故可解释汽车超载行驶时危险性大的原因。（6）[7]若本实验中水平面绝对光滑，金属球碰到物块后，物块将获得一定的速度，并保持这个速度做匀速直线运动。故无法通过物块被撞出的距离判断动能的大小，则无法得出实验结论。24．如图所示，小华在“探究重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，选用的器材有透明容器、细沙、木质小桌，质量不同的两个铁块，让铁块从小桌正上方的某一高度处自由下落将小桌打入沙中。（1）该实验是通过观察______来判断重力势能大小的；（2）让质量不同的铁块从同一高度自由下落，铁块的质量越大，小桌陷入沙中越深，由此得出重力势能的大小与______有关；（3）探究重力势能与高度的关系时，应选择让质量______的铁块从不同高度自由下落；（4）铁块在空中下落时减少的重力势能主要转化为______。【答案】

桌腿陷入的深度

质量

相同

动能【详解】（1）[1]重力势能越大，对桌子做功越多，桌腿陷入沙子越深，故可以根据桌腿陷入的深度来判断重力势能的大小。（2）[2]从同一高度自由下落，铁块的质量越大，小桌陷入沙中越深，质量大的铁块重力势能越大，故结论为重力势能的大小与质量有关。（3）[3]探究重力势能与高度的关系时，应选择改变高度，控制铁块的质量相同，故可以选择相同质量的铁块，从不同的高度静止下落。（4）[4]铁块在空中下落时，速度越来越大，动能越来越大，故减少的重力势能转化为动能。25．在探究“物体动能大小与哪些因素有关”的实验中，小明同学设计了如图甲、乙、丙所示的三次实验，让铁球从斜面上某处由静止开始向下运动，然后与放在水平面上的木块相碰。铁球推动木块在水平面上移动一段距离后静止，图中的s1、s2、s3分别是三次实验中木块在铁球推动下前进的距离，已知木块的质量m1＝m2≠m3。不计铁球受到的摩擦力。（1）实验中应选用______（选填“光滑”或“粗糙”）水平面；（2）实验中是通过观察______来判断______（选填“木块”或“小球”）的动能大小，下列实验中也用到此种方法的是______；①比较质量相同的不同燃料燃烧时放出的热量；②探究杠杆平衡的条件；（3）对比甲、乙两次实验，可得出的结论是______；（4）分析乙、丙两次实验，小球从斜面滚落过程中重力做功______（选填“乙大”、“丙大”或“相等”）；两次实验中s2＞s3，则m2______m3（选填“＞”或“＜”）。【答案】

粗糙

木块被撞击后移动的距离

小球

①

物体的速度相同时，物体的质量越大，具有的动能就越大

相等

＜【详解】（1）[1]若水平面绝对光滑，则木块运动时不受摩擦力作用，撞击后将保持匀速直线运动，不能通过木块移动的距离长短来判断小球动能的大小，所以本实验将不能达到探究目的，所以应该选用粗糙的水平面。（2）[2][3][4]实验中通过观察木块被撞击后移动的距离的大小来间接判断小球动能的大小，采用的方法是转换法；①比较质量相同的不同燃料燃烧时放出的热量；利用了转换法；②探究杠杆平衡的条件，没有采用转换法；故①符合题意，②不符合题意。故选①。（3）[5]对比甲、乙两次实验，小球从同一高度由静止滑下，小球到达水平面时的速度相同，甲实验中小球的质量大于乙次实验中小球的质量，甲实验中木块移动的距离s1、大于乙实验中木块移动的距离s2，由此可得出的结论是：物体的速度相同时，物体的质量越大，具有的动能就越大。（4）[6][7]分析乙、丙两次实验，乙实验中重力做功甲实验中重力做功故乙、丙两次实验中小球从斜面滚落过程中重力做功相等；小球在下落过程中通过重力做功将重力势能转化为动能，则两小球到达水平面时的动能相同，若两次实验中则说明四、计算题26．中国已成为机器人与智能装备产业全球最大应用市场；如图所示是送餐机器人工作时的情景，某次送餐时，机器人1min内在水平路面匀速直线移动20m，送餐机器人总质量60kg，与地面接触的总面积为100cm2，牵引力功率恒为90W；（g取10N/kg）求：（1）机器人送餐时所受的总重力；（2）机器人对地面的压强；（3）机器人所受的阻力。【答案】（1）600N；（2）6×104Pa；（3）270N【详解】解：（1）送餐机器人的总重力为G=mg=60kg×10N/kg=600N（2）机器人对水平地面的压力为F压=G=600N机器人对地面的压强为（3）由可知，牵引力做的功为W=Pt=90W×1×60s=5400J由W=Fs可知，牵引力为因为机器人做匀速直线运动，所以，由二力平衡条件可知，机器人所受的阻力为f=F=270N答：（1）机器人送餐时所受的总重力为600N；（2）机器人对地面的压强为6×104Pa；（3）机器人所受的阻力为270N。27．近年来，我国铁路进行了多次大提速，部分主要干线上的客运列车速度已提高到200km/h。质量为4000t的列车，以200km/h的速度沿平直轨道从甲地匀速运行到乙地用了1h，受到的阻力为4×106N，列车的车轮跟铁轨接触的总面积为0.8m2（g=10N/kg）。求：（1）甲、乙两地间的距离；（2）列车对铁轨的压强；（3）列车从甲地匀速运行到乙地，牵引力所做的功。【答案】（1）2×105m；（2）5×107Pa；（3）8×1011J【详解】解：（1）列车的速度v=200km/h，运动时间t=1h，则列车行驶的路程s=vt=200km/h×1h=200km（2）列车质量m=4000t=4×106kg列车所受的重力G=mg=4×106kg×10N/kg=4×107N列车在平直轨道上匀速运行，铁轨对列车的支持力F与列车重力G是一对平衡力，由平衡条件得F=G=4×107N列车对铁轨的压力F′与铁轨对列车的支持力F，是作用力与反作用力，所以