2024年机械功和机械能问题（解析版）

用小微专题精准练助力2024中考物理四点问题大突破（一轮复习通用）

第一部分中考重点基础考点专题篇

专题12机械功和机械能问题

一、选择题

I.（2024齐齐哈尔）如图所示，人沿水平方向推水平地面上的箱子，但没有推动。下列说法正确的

是（）

A.人对箱子的推力没有做功

B.箱子对地面的压力和地面对箱子的支持力是一对平衡力

C.箱子受到的重力和地面对箱子的支持力是相互作用力

D.人对箱子的推力小于地面对箱子的摩擦力

【答案】A

【解析】A.做功的两个必要因素：有力作用在物体上和物体在这的力的方向上移动了一段距离。人

对箱子施加了力，但箱子没有在力的方向上通过距离，可知人的推力没有做功，故A正确；

B.箱子对地面的压力作用在地面上，地面对箱子的支持力作用在箱子上，这两个力不作用在同•物

体上，大小相等方向相反是〜对相互作用力，故B错误；

C,箱子受到的重力和地面对箱子的支持力，作用在同一物体上，大小相同，方向相反是一对平衡力,

故C错误；

D.人沿水平方向推水平地面上的箱子，但没有推动，处于平衡状态。人对箱子的推力与地面对箱子

的摩擦力是一对平衡力，所以人对箱子的推力等于地面对箱子的摩擦力，故D错误。故选A。

2.（2024吉林省）下列关于力学知识的描述中，说法正确的是（）

A.静止在地面上的人受到的重力和人对地面的压力是一对平衡力

B.太空中的空间站受到浮力

C.用注射器注射药液时利用了大气压强

D.雨滴下落过程中重力对其做功

【答案】D

【解析】A.人受到的重.力和地面对人的支持力是一对平衡力，故A错误：

B.太空中没有空气，故空间站没有受到浮力，故B错误；

C.注射器注射药物是山于活塞受到了推力的原因，与大气压无关，故c错误；

D.雨滴下落时受到了重力的作用，并且沿着重力的方向运动了一段距离，所以该过程重力做了功。

故D正确。故选D。

3.（2024黑龙江牡鸡）日常生活中的许多现象都与我们所学习的物理知识有关，下列说法不正确的

是（）

A.轮胎上的花纹可以增大摩擦力

B.荡秋千时，小孩的机械能不守恒

C.盘山公路不省距离，但是省力

D.投掷出去的铅球在空中飞行的过程，是受到了运动员对它做的功

【答案】D

【解析】A.轮胎上的花纹可以通过增大接触面的粗糙程度增大摩擦力，故A正确，不符合题意；

B.荡秋千时，克服摩擦力做功，小孩的机械能不守恒，故B正确，不符合题意；

C.盘山公路费距离，但是省力，因为在斜向上，推力小于物体的重力，故C正确，小符合题意；

D.投掷出去的铅球在空中飞行的过程，是由于惯性继续前进，此时运动员对铅球没有力的作用，故

运动员对球不做功，故D错误，符合题意。故选D。

4.（2024江苏南通）“六•一”期间，小莉和同学们到七星峰旅游时进行了一场登山比赛。下列有关

功率的说法正确的是（）

A.用时最短的功率最大B.速度最快的功率最大

C.体重最大的功率最大D.做功最快的功率最大

【答案】D

【解析】功率是指物体做功快慢的物理量，做功最快的功率最大。比较功率的大小，需要知道所做的

功及所用时间的多少。故ABC错误，D正确。故选D。

5.（2024湖北武汉）用一个动滑轮在8s内将一重为300N的物体匀速向上提起2m,拉力为200N。这

个动滑轮的机械效率和拉力的功率分别是（）

A.66.7%,50WB.66.7%,100WC.75%,50WD.75%,100W

【答案】D

【解析】AB.一个动滑轮提升重物，一共有两段绳子分担物重，故〃=2,这个动滑轮的机械效率

n=^Lxl（X）%=—X1（X）%=-^―X100%=3°°Nx100%=75%

%FsFx2h2x200N

故AB不符合题意；

CD,绳子移动的距离为

s搅=2力物=2x2m=4m

拉力的功率分别是

p=W=^=200Nx4m=1（）（）w

tt8

故C不符合题意，D符合题意s故选D。

6.（2024湖北荆州）如图所示，工人往车上装重物时，用长木板搭个斜面，工人用平行于斜面向上的

力，把重物沿斜面从底端匀速推到顶端。下列说法正确的是（）

A.用斜面可以省力也可以省功

B.匀速推动重物的速度越大，推力越大

C.匀速推动重物的速度越大，推力做功越多

I）.匀速推动重物的速度越大，推力的功率越大

【答案】D

【解析】A.根据斜面的工作特点和功的原理可知，用斜面提高物体可以省力，但不能省功，故A错

误；

B.沿斜面匀速推动物体时，物体在竖直向的重力、垂直于斜面向上的支持力、沿着斜向下的摩擦力

和沿着斜面向上的推力作用下于平衡状态，因此推力大小只与物体的重力斜面的支持力和摩擦力有

关，与物体速度无关，故B错误；

C.由可知，推力做的功与物体在推力方向上移动的距离有关，与物体的速度关，故C错误；

D.由P=Fv可知，推力功率与物体的移动速度有关，在推力一定时速度越大，推力的功率越大，故

D正确。故选D。

7.（2024苏州）手机具有录音和显示波形的功能。某乒乓球爱好者将•乒乓球从•定高度由静止释放,

利用手机记录下乒乓球碰撞台面发出的声音，其波形随时间的变化如图所示。下列说法正确的

是（）

A.每次发声的时间间隔相等

B.整个过程中乒乓球的机械能不变

A

助滑区

B

A.重力势能增大，动能减小B.重力势能减小，动能增大

C.重力势能减小，动能减小D.重力势能增大，动能增大

【答案】B

【解析】苏翊鸣在助滑区从起点人由静止开始加速下滑到最低点的过程中，质量不变，高度减小，重

力势能减小，速度增大，动能增大，故B符合题意，ACD不符合题意。故选

10.（2024北京）图所示的是祖舟十三号载人飞船返回舱返叵地面时的情境。打开降落伞后，若返回

舱在一段时间内的运动可看作是竖直向下的匀速运动，则关于返回舱在这段时间内，下列说法正确的

是（）

A.返回舱的动能不变B.返回舱的重力势能不变

C.返回舱的机械能不变D.返回舱所受重力不做功

【答案】A

【解析】A.因为返回舱是匀速运动，且质量未改变，所以返回舱的动能不变，故A正确:

B.返回舱的质量未变，但其高度在不断减小，所以返回舱的重力势能变小，故B错误;

C.机械能等于动能和势能之和，动能不变，势能减小，所以机械能减小，故C错误;

D.重力竖直向下，返回舱在重力的方向上移动了距离，所以返回舱所受重力做功，故D错误。

故选Ao

II.（2024广西玉林）如图所示，舰载机在“山东舰”航母上起飞，其在加速上升过程中（）

A.动能减小，重力势能增大

B.动能增大，重力势能减小

C动能增大，重力势能增大

D.动能减小，重力势能减小

【答案】C

【解析】舰载机在“山东舰”航母上起飞，其在加速上升过程中，质量不变，速度和高度都变大，所

以其动能和重力势能都增大，故ABD不符合题意，C符合题意。

12.（2024江苏常州）小明背着书包从教学楼的一楼匀速爬到三楼，此过程中，以书包为研究对象，

其（）

A.动能增加，重力势能增加，机械能增加

B.动能增加，重力势能不变，机械能增加

C.动能不变，重力势能增加，机械能增加

D.动能不变，重力势能不变，机械能不变

【答案】C

【解析】动能与物体质量和速度有关，由于物体质量不变，但是在竖直方向上速度大小不变，故动

能不变。重力势能与物体的质量和高度有关，物体质量不变，但是高度增加，故其重力势能增加，机

械能增加。故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。

13.（2024湖南益阳）2024年7月30日，中国蹦床运动员朱雪莹和刘灵玲包揽了东京奥运会女子蹦

床金银牌，为国争了光。比赛中朱雪莹先被蹦床弹起上升到最高点，之后从最高点下落直至将蹦床压

缩到最低点。在此过程中，有关朱雪莹机械能变化的说法正确的是（）

A.在空中上升过程中，她的动能转化为重力势能

B.在最高点她的动能最大

C.下落到将与床面接触时，她的动能为零

D.蹦床被压缩到最低点时，她的重力势能最大

【答案】A

【解析】A.在空中上升过程口，运动员的质量不变，速度变小，高度升高，动能减少，重力势能增

大，是动能转化为重力势能，故A正确；

B.在最高点，运动员的速度为0,动能为0,故B错误：

C.在空中下落时，重力势能转化为动能，所以与床面接触时，动能不为0,故c错误；

D.运动员上升到最高点时，高度最高，重力势能最大，蹦床被压缩到最低点时，弹性形变最大，床

具有的弹性势能最大，故D错误。故选A。

14.（2024湖南邵阳）2024年4月16H,摘星妈妈王亚平和航天员耀志刚、叶光富三人乘坐神舟十

三号返回舱成功返回地球。下列关于返回舱进入大气层后的有关说法错误的是（）

A.返回舱下落过程中，动能转化为重力势能

B.返回舱加下落过程中其动能增大

C.返回舱下落过程中与大气摩擦，外表面温度升高，其内能增加

D.返回舱下落过程中，航天员相对地球是运动的

【答案】A

【解析】A.返回舱下落过程中，高度减小，速度变大，质量不变，所以重力势能减小，动能增大，

将重力势能转化为动能，故A错误，符合题意；

B.返回舱加下落过程中，速度增大，质量不变，所以其动能增大，故B正确，不符合题意；

C.返回舱下落过程中与大气摩擦，克服空气阻力做功，将机械能转化为内能，内能增加，外表面温

度升高，故C正确，不符合题意：

D.返回舱下落过程中，航天员相对地球的位置不断的变化，所以航天员是运动的，故D正确，不符

合题意。故选A.

15.（2024广西北部湾）2024年5月31日，我国自主研制的大型两栖6机——“岷龙”AG600在广

东珠海首飞成功。返航时，飞机在减速下降过程中（）

A.动能增大，重力势能减小

B.动能减小，机械能不变

C动能增大，重力势能增大

D.动能减小，机械能减小

【答案】D

【解析】飞机在减速下降过程中，质量不变，速度减小，动能减小；质量不变，高度变小，重力势能

减小，则飞机的机械能减小，故ABC不符合题意，D符合题意°

故选D。

16.（2024广西百色）北京时间2024年6月5日1（）时44分，神舟十四号载人飞船在酒泉卫星发射

中心成功发射。关于飞船在离地加速升空过程中能量的变化，下列说法正确的是（）

A.动能增大，势能增大，机械能增大

B.动能增大，势能不变，机械能增大

C.动能增大，势能减小，机械能不变

I）.动能减小，势能增大，机械能不变

【答案】A

【解析】动能大小与质量和速度有关，飞船在离地加速升空过程中，质量不变，速度增大，故动能增

大；重力势能大小与质量和高度有关，飞船在离地加速升空过程中，质量不变，高度增加，故势能增

大；机械能为动能与势能的总和，故机械能增大。故BCD错误，A正确。故选A。

二、填空题

1.（2024湖南郴州）用40N水平拉力拉着重为100N的物体，在10s内由静止开始沿水平直线移动

了5m。此过程中，重力对物体做的功为J,水平拉力对物体做功的功率为W。

【答案】020

【解析】做功的两个要素是：一是要有作用在物体上的力；二是物体沿受力方向移动一段距离。物体

受到的重力方向竖直向下，而物体是沿水平方向运动，所以重力没有做功。

物体受到的水平拉力”=40N,沿水平直线移动了5m,所以拉力对物体做的功力

W=F5=40Nx5m=200J

拉力对物体做功的功率为

p=E=200J=20W

t10s

2.（2024湖南怀化）如图所示，水平地面上有一重为20N的物块，在水平拉力片5N作用下向右运

动了10m,在这个过程中拉力尸对物体做的功为J,重力做的功为L

---------F

7/77777/777777777

【答案】①.50②.0

【解析】物块受到的水平拉力尸=5N,在拉力的作用下移动的距离为10m,所以拉力做的功为

W=F5=5Nxl0m=50J

重力的方向是竖直向下的，而的物块在水平方向上向右运动了10m,物块没有在重力的方向上移动距

离，所以此过程中重力对物块不做功，即做功为0。

3.（2024江苏连云港）2024年北京冬奥会上智能设备广泛应用，一款智能送餐机器人的重力是500N,

如果机器人在水平路面上以O.Sm/s的速度沿直线匀速运动50m,它所受到的阻力为60N,机器人

的重力做功J,牵引力对机器人做功Jo

【答案】03（X）0

【解析】重力方向是竖直向飞的，机器人在水平路面上运动，没有在重力的方向上通过一定的距离,

重力没有做功，即重力做功为零。

机器人匀速直线运动，受到的牵引力和阻力是平衡力，由二力平衡条件得到牵引力

“乎60N

牵引力对机器人做功

W=F.s=60Nx50m=30（）0J

4.（2024广西贺州）用5（）N的水平力推物体向前移动2m,用时4s；推力对物体所做的功为J,

推力做功的功率为W。

【答案】10025

【解析】推力对物体所做的功为

yV=H=50Nx2m=100J

推力做功的功率为

P=BZ=IOOJ=25W

t4s

5.（2024甘肃金昌）小勇放学后，背着重40N的书包沿水平路面走了200m,用时3min,又用Imin

爬上了大约9m高的四楼回到了家，小勇的重力为600N。则他在回家过程中对书包所做的功为

_____J，他所做总功的功率是W。

【答案】36024

【解析】小勇回家过程中对书包的作用力沿竖直方向，所以他背着书包在水平路面行走时，他对书包

不做功，只在爬楼过程对书包做了功。所做的功

W=G/z=40Nx9m=360J

上楼时，小勇不仅要克服书包的重力做功，还要克服自身重力做功。克服自身重力做的功

W人=G人/?=600Nx9m=5400J

做的总功

吗尸w+w人=360J+5400J=5760J

整个过程所用时间

%=t]+t2=3min+1min=4min=240s

所做总功的功率

p=V^=5760J=24W

%240s

6.（2024甘肃兰州）如图所示，物块在水平拉力尸（大小未知）的作用下，在水平直线轨道上运动,

其中AB=CZ）=10m。已知物块在A8段和8段分别以2m/s和4m/s的速度匀速运动，且在

段、CO段所受摩擦力分别为1N和2N,则该物块通过AB段和CO段所用的时间之比为,

拉力尸在48段做功的功率为______W。

ABC

【答案】2：12

【解析1由速度公式可得，该物块通过段所用时间

SAR1IU0nni「

t=—=------=5s

Af{眩82m/s

通过C。段所用时间

sCD10m__

rrn=-^=------=2.5s

vCD4m/s

则该物块通过48段和CD段所用的时间之比为

物块在八8段做匀速直线运动，处于平衡状态，所受的拉力

F=/=1N

根据

可知拉力厂在段做功的功率

片回加=lN?2m/s=2W

7.（2024黑龙江龙东）2024年2月12Fl,冬奥会比赛中，我省运动员高亭宇在500米速度滑冰比赛

中，以34.32s的优异成绩刷新该项目奥运会记录，他全程的平均速度约为m/s（保留整数位）；

在冲刺阶段，他全力向后蹬冰使自己向前加速滑行，该过程中他的动能会变_______。

【答案】15大

【解析】全程的平均速度

s500m

V-7-34.32s«15m/s

物体的动能与物体的质量和速发有关，运动员加速滑行时，运动员的质量不变，运动速度变大，可得

运动员的动能变大。

8.（2024吉林省）高山滑雪运动员沿雪道加速下滑过程中，运动员的动能,以滑雪板为参照

物，运动员的鞋是一的。

【答案】变大静止

【解析】高山滑雪运动员沿雪道加速下滑过程中，运动员的质最不变，速度变大，故动能变大。以滑

雪板为参照物，运动员的鞋相对于滑雪板的位置没有发生变化，故运动员的鞋是静止的。

9.（2024江苏徐州）“引体向上”是我市体育中考今年新增的可选项目之一。在做引体向上时，如

果身体匀速辱直上升，则所受的拉力重力（选填“大于”“小于”或“等于"）：上

升过程中，身体的重力势能（选填“变大”“变小”或“不变”）。选考这个项目有

优势的身体条件是（写出一点）。

【答案】等于变大体重小或者双臂有力量

【解析】身体匀速竖直上升，所受的重力与拉力平衡，大小相等，所以所受的拉力等于重力。

上升过程中，质量不变，高度变大，所以身体的重力势能变大。

在“引体向上”项目中，需克服自身重力做功，所以自身重力越小，克服重力做的功越少，所以选考

这个项目有优势的身体条件是体重小，双臂有力量。

10.（2024福建）福原高铁预计明年6月建成运营。若高铁列车以35（）km/h的设计时速行驶210km,

需用时h；列车减速进站时，动能变o

【答案】0.6小

【解析】高铁列车以350km/h的设计时速行驶210km,需用时

s210A7〃，、八

t=-=------------=0.6h

v350to/h

列车减速进站时，质量不变，速度减小，所以动能变小。

11.（2024江苏扬州）2024年12月28日，扬州城市快速路内环全线通车。某市民将上班过程的汽车

行驶信息列于表中，他开车走快速路上班的优点是除节省时间外还节省。汽车下高架时

减速行驶，其动能，机械能。

行驶里程行驶时间油耗

不走快速路9.1km30min9.0L/100km

走快速路14.0km20min5.5L/l(X)km

【答案】汽油减小减小

【解析】不走快速路的油耗为

90L

V=——x9.lkm=0.819L

100km

走快速路的油耗为

5.5L

x14.0km=0.77L

100km

故开车走快速路上班的优点是除节省时间外还节省汽油。

汽车下高架时减速行驶，速度变小，质量不变，故动能变小,

下高架，高度减小，则重力势能减小，动能也减小，故汽车的机械能减小。

12.（2024湖北武汉）如图所示是北京冬奥会跳台滑雪场地“雪如意”。运动员从跳台顶部沿助滑道

加速滑下时，运动员的_______转化为______。（填“动能”或“重力势能”）在“雪如意”的一侧,

运行角度随山势而变的变坡斜行电梯速度是2.5m/s,电梯从最低点运行到最高点的路程是259m。所

需时间是_______So

【答案】重力势能动能103.6

【解析】运动员从跳台顶部沿助滑道加速滑下时，高度慢慢变小，重力势能减小，速度越变越大，动

能变大，故能量的转化为重力势能转化为动能。

所需时间是

s259m

t=—=--------=103.6s

v2.5m/s

13.（2024湖北随州）多米诺骨牌是一种用木制、骨制或塑料制成的长方体骨牌，起源于中国北宋时

期，由意大利传教士带往欧洲。玩时将骨牌按一定间距排列成各种造型（如图甲），轻轻碰倒第一张

骨牌，其余的骨牌就会产生连锁反应，依次倒下（如图乙）。多米诺骨牌效应的说法被广泛用来比喻

许多社会现象。用物理学知识对多米诺骨牌效应发生过程进行分析：

（1）在骨牌依次击倒的过程中，骨牌的重心如何变化：_________；

（2）骨牌依次击倒，从能曷的角度分析，涉及到不同形式的能量间的转化，请分析其中的能量转化

【答案】（1）重心降低（2）重力势能转化为动能

【解析】（1）实际上，每张骨牌的重心先微小提升，然后有明显的降低，整体而言重心是降低的。

（2）骨牌倒下时质量不变，重心会降低，所以其重力势能会减小；重力势能减小后会使得骨牌倒下

速度增大，动能增大，重力势能转化为了动能。

14.（2024甘肃金昌）频频发生高空抛物坠物致人伤亡事件严重危害人民群众生命财产安全，原因是

物体所处的高度越高，物体所具有的重力势能越______（选填“大”或“小”），当高处的物体坠

落时，因重力势能转化为能，从而带来安全隐患。

【答案】大动

【解析】重力势能大小与物体H勺质量及高度有关，质量不变时，物体所处的高度越高，具有的重力势

能越大。

当高处的物体坠落时，质量不变，高度减小，重力势能减小；速度增大，动能增大，所以这个过程中

物体的重力势能转化为动能。

三、实验探究题

I.（2024贵阳）”十次事故九次快”说明汽车超速会带来危害，汽车“多拉快跑”更是追尾事故中

的罪魁祸首，超速与超载严重危害了道路交通安全。

小明通过实验探究货车超速与超载在追尾事故中的危害，用到的器材有：小车（模拟货车）、木块（模

拟被追尾车辆）、硅码若干、坡度固定的斜面。将小车从如图甲所示的A处自由释放，小车在水平面

上运动一段距离so后停止，so可视为刹车后运动的距离。将木块静置于小车右侧所在的位置4处，表

明符合核载量并在限速内的货车小会对前车追尾。

请回答下列问题：

（1）探究货车超速的危害：如图乙所示，木块置于8处，小车由斜面顶端释放，撞击木块并与木块

共同运动一段距离5”这表明货车超速—（选填“会”或“不会”）产生追尾的危害。本

实验可用木块运动的反映追尾的危害程度；

（2）探究货车超载的危害：如图丙所示，木块置于8处，将跌码固定在小车上，仍从A处释放小车,

观察小车的运动情况。逐次增加祛码个数重复实验，发现小车在水平面上运动的距离几乎都为so,均

未与木块撞击。小明猜想：小车每次到达斜面底端时，虽其动能随的逐次增大而增大，

但仍未追尾，原因可能是小车比时还不够大；

（3）由（2）间中的实验看出小车超载几乎不会追尾前车，但生活中货车超载引起的追尾事故却频频

发生。请你在上述实验的基础上再设计一步实验操作（木块仍置于B处），证明货车追尾前车会因超

载带来危害：

①操作：;

②请你对可能产生的现象进行合理预设，并指出仅因超我造成追尾的危害程度在实验结果中是如何体

现的？——。

【答案】（1）会距离（2）质量速度（3）见详解见详解

【解析】（I）小车由斜面顶端释放，撞击木块并与木块共同运动一段距离si,说明速度越大的物体

具有动能越大，动能过大的货车会造成追尾事故。

危害程度不能直观体现，只能运用转换法，用木块被撞击的距离间接体现。

（2）逐次增加祛码个数重复实验，增加祛码质量越大，造成小车的动能越大。

影响动能的因素除了质量，还有速度，所以考虑可能是速度还不够大。

（3）将装有袪码的小车放在斜面顶端释放，观察木块被撞击后运动的距离。

若木块运动的距离比乙图中木块运动的距离更远，则木块两次运动距离之差即可体现仅因超载带来的

危害程度。

四、计算题

I.（2024深圳）一校车质量为303车轮与地面总接触面积为OSnA水平匀速行驶时校车受到的阻

力为重力的0.03倍，校车匀速行驶200米，问：

（1）求车对地面的压强；

（2）校车2小时内行驶了150km，问平均速度超不超过限速（限速80km/h）；

（3）整个过程牵引力做功多少？

【答案】（1）6xl05pa；（2）不超过；（3）1.8xlO6J

【解析】（1）校车质量"36=3x10^

校车的重力G=mg=3、104kgxlON/kg=3*10'N

校车对地面压强

F_G3xlQ5N

=6xlO5Pa

~S~~S~0.5m2

（2）校车行驶的平均速度

150km

v=-=75km/h

2h

因为75km/h小于限速80km/h,所以校车的平均速度不超过限速。

（3）水平匀速行驶时校车受到的阻力为重力的0.03倍，所以牵引力

F=0.03G=0.03X3X105N=9X103N

整个过程牵引力做功

W=Es=9xlO3Nx200m=1.8xl06J

答：（1）车对地面的压强为6xl（）5pa；

（2）校车2小时内行驶了150km,平均速度不超过限速；

（3）整个过程牵引力做功isxiaj。

2.（2024广东）图中某智能机器人的质量为80kg,其轮子与水平地面接触的总面积