中考物理功和機(jī)械能問題-經(jīng)典壓軸題附答案解析

一、初中物理功和機(jī)械能問題1．如圖所示，彈簧一端固定在豎直墻上，另一端固定在物塊乙上，甲、乙相互疊加放置在光滑水平面上O點處，此時彈簧處于原長?，F(xiàn)將甲、乙從O點拉至位置l。松手后，在甲、乙保持相對靜止并一起向O點方向運(yùn)動的過程中，不計空氣阻力，下列說法正確的是（）A．物塊甲由于與乙相對靜止而處于平衡狀態(tài)B．物塊乙隨彈簧拉力減小而做減速運(yùn)動C．物塊乙對物塊甲施加了水平向左的摩擦力D．兩物塊運(yùn)動到O點將由于不受彈簧拉力而靜止【答案】C【解析】【分析】【詳解】A．甲乙兩物塊在位置1被松手后，由于彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能，而且水平面是光滑的，所以其動能增加，即兩物塊不是做勻速直線運(yùn)動，不是處于平衡狀態(tài)，故A錯誤；B．乙物體從位置1向O運(yùn)動的過程中，彈簧對其拉力減小，但由于減小的彈性勢能全轉(zhuǎn)化為動能，所以其速度增加，做加速運(yùn)動，故B錯誤；C．物體甲乙一起相對靜止運(yùn)動的過程中，甲有一個向右運(yùn)動的趨勢，所以甲受到乙向左的摩擦力，故C正確；D．兩物塊運(yùn)動到O點，彈簧剛好恢復(fù)原形，則此時彈簧對物塊的拉力為0，但由于慣性，兩物塊還要向左運(yùn)動，不會立即停下來，故D錯誤。故選C。2．如左圖所示，放在水平地面上的物體，受到方向不變的水平推力F的作用，其推力大小隨時間變化的圖像（F-t圖像）和物體速度大小隨時間變化的圖像（v-t圖像）分別如圖所示，下列說法正確的是（）A．當(dāng)t=1s時，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，摩擦力為0NB．當(dāng)t=3s時，物體受到的摩擦力是3NC．在勻速直線運(yùn)動階段，拉力F做的功是16JD．2~4s內(nèi)，物體的機(jī)械能保持不變【答案】C【解析】【分析】【詳解】A．由v-t圖像可知，0~2s時物體的速度大小為零，即t=1s時物體處于靜止?fàn)顟B(tài)；此時物體受到推力和摩擦力是一對平衡力，大小相等；由F-t圖像可知，t=1s時，F(xiàn)=1N，則此時的摩擦力故A錯誤；B．由v-t圖像可知，4~6s時，物體勻速運(yùn)動；由F-t圖像可知，此時的推力F′=2N；由于摩擦力與推力F是一對平衡力，所以此時的摩擦力2~4s內(nèi)，物體做加速運(yùn)動，由于壓力大小和接觸面的粗糙程度不變，所以摩擦力大小不變（與勻速運(yùn)動時的摩擦力大小相等），仍為2N，故B錯誤；C．在4~6s時，物體勻速運(yùn)動，通過的路程拉力F做的功故C正確；D．2~4s內(nèi)，物體做加速運(yùn)動，速度增加，動能增加，高度不變，重力勢能不變，則物體的機(jī)械能增加，故D錯誤。故選C。3．在2020年央視春晚雜技“綻放”的表演中，當(dāng)其中一名雜技演員被拋出后，其仍可在空中繼續(xù)向上運(yùn)動，如圖所示，則下列說法中正確的是（）A．被拋出的雜技演員在向上運(yùn)動的過程中，仍受到慣性的作用B．被拋出的雜技演員在向上減速運(yùn)動的過程中，其慣性不斷減小C．被拋出的雜技演員在向上減速運(yùn)動的過程中，其機(jī)械能不斷減小D．被拋出的雜技演員在向上運(yùn)動的過程中，其受到向上的拋力大于其重力【答案】C【解析】【分析】【詳解】A．慣性是物體固有的屬性，它不是力，所以把慣性說成“受慣性作用”是錯誤的，被拋出的雜技演員能夠向上運(yùn)動，是因為物體具有慣性。故A錯誤；B．慣性是物體固有的屬性，慣性的大小只與物體的質(zhì)量有關(guān)，與物體的運(yùn)動狀態(tài)、所處位置、形狀、受力情況等無關(guān)。被拋出的雜技演員在向上減速運(yùn)動的過程中，因為質(zhì)量不變，所以慣性大小不變。故B錯誤；C．被拋出的雜技演員在向上減速運(yùn)動的過程中，雜技演員除了受重力外，還受到空氣阻力，質(zhì)量一定，高度增加，重力勢能增加，速度減小，動能減小，此過程中，演員減小的動能轉(zhuǎn)化為演員的重力勢能和用于演員克服空氣摩擦阻力做功，所以，此過程機(jī)械能不守恒，機(jī)械能總量減小，故C正確；D．被拋出的雜技演員在向上運(yùn)動的過程中，演員只受到重力和空氣阻力，這兩個力都是阻礙演員向上運(yùn)動的，演員不受向上的拋力，演員是由于慣性向上運(yùn)動的，慣性不是力，所以演員所受合力方向向下，所受合力方向與運(yùn)動速度方向相反，演員向上做減速運(yùn)動。故D錯誤。故選C。4．關(guān)于能的概念，以下說法正確的是（）A．在空中飛行的子彈，因為它能夠做功，所以子彈具有能B．懸吊著的小球，從豎直方向拉開一個角度后，因為小球不能做功，所以小球不具有能C．甲物體比乙物體的速度大，則甲物體的動能一定比乙物體的動能大D．甲物體的位置比乙物體的位置高，則甲物體的勢能一定比乙物體的勢能大【答案】A【解析】【分析】【詳解】A．在空中飛行的子彈，因為它能夠做功，所以具有能，A正確；B．懸吊著的小球，從豎直方向拉開一個角度后，盡管小球不能做功，但是它具有一定高度，具有重力勢能，B錯誤；C．甲物體比乙物體的速度大，但是如果甲物體的質(zhì)量比乙物體的質(zhì)量小很多，那么甲物體的動能將會比乙物體的動能小，C錯誤；D．甲物體的位置比乙物體的位置高，但是如果甲物體的質(zhì)量比乙物體的質(zhì)量小，那么甲物體的勢能可能比乙物體的勢能小，D錯誤。故選A。5．如圖所示，動滑輪的質(zhì)量為m，所掛重物的質(zhì)量為M，重物在時間t內(nèi)被提升的高度為h，不計繩重及摩擦，則（）A．滑輪組的機(jī)械效率為B．滑輪組的機(jī)械效率為C．拉力F的功率為D．拉力F的功率為【答案】A【解析】【分析】【詳解】AB．滑輪組做的有用功為總功為滑輪組的機(jī)械效率為故A正確，B錯誤；CD．拉力F的功率為故CD錯誤。故選A。6．在雄壯的國歌聲中，升旗手在50秒時間內(nèi)將重5N的國旗緩緩上升到旗桿頂端，下面分析正確的是（）A．緩緩上升，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能B．升旗同學(xué)的手受到繩對手的摩擦力方向向下C．他對國旗做功的功率最接近于1WD．旗桿頂端的滑輪在使用時是省力的【答案】C【解析】【分析】(1)影響動能的因素是質(zhì)量和速度；影響重力勢能的因素是質(zhì)量和高度；在一定條件下，動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化；(2)兩個物體發(fā)生相對運(yùn)動時，摩擦力方向與相對運(yùn)動的方向相反；(3)已知國旗重力，估計出旗桿高度，可以得到克服旗桿重力做的功；功與時間之比為功率；(4)定滑輪的本質(zhì)是等臂杠桿，所以不能省力?！驹斀狻緼．國旗勻速上升過程中，速度不變，質(zhì)量不變，則動能不變，高度增大，國旗的重力勢能逐漸增大，沒有動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，故A錯誤；B．由于力的作用是相互的，升旗同學(xué)向下拉繩，升旗同學(xué)的手受到繩對手的摩擦力方向向上，故B錯誤；C．已知國旗的重力5N，旗桿大約10m高，克服國旗的重力做功為國歌的演奏一遍的標(biāo)準(zhǔn)時間是50秒，他對國旗做功的功率最接近于故C正確；D．國旗桿上的滑輪為定滑輪，則利用定滑輪升國旗，可以改變施力的方向但不能省力，故D錯誤。故選C。7．一位質(zhì)量約50kg的同學(xué)從一樓走到五樓，他上樓過程中克服重力所做的功可能為A．60J B．600J C．6000J D．0000J【答案】C【解析】【分析】【詳解】上樓過程中要克服重力所做的功，根據(jù)題意知道，該同學(xué)的質(zhì)量是50kg，所以體重是：G=mg=500N，樓層高度越是3m，一樓走到五樓的高度大約是：h=4×3m=120m，所以，上樓過程中克服重力所做的功是：W=Gh=500N×12m=6000J，故選C．【點睛】本題考查的是做功的計算，關(guān)鍵是公式的應(yīng)用，重點是對樓層的估測，難度不大．8．一個木塊放在粗糙程度相同的水平地面上，如果對木塊施加的水平拉力為F，如圖甲所示；F的大小與時間t的關(guān)系如圖乙所示；木塊的運(yùn)動速度v與時間t的關(guān)系如圖丙所示。以下說法正確的是（）A．當(dāng)t=1s時，木塊受到的摩擦力是0B．當(dāng)t在2~4s內(nèi)，木塊做勻速直線運(yùn)動，受到的摩擦力為5NC．當(dāng)t在4~6s內(nèi)，拉力F的功率為6WD．當(dāng)t在2~6s內(nèi)，木塊的機(jī)械能保持不變【答案】C【解析】【分析】【詳解】A．由圖乙可知，物體在t=1s時受到的拉力為1N，由圖丙可知此時物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以受到的摩擦力等于拉力為1N，故A錯誤；B．由圖乙可知，物體在4~6s內(nèi)受到的拉力為3N，由圖丙可知4~6s內(nèi)物體做勻速運(yùn)動直線運(yùn)動，在4~6s內(nèi)受到的摩擦力等于此時的拉力為3N；由圖乙可知在2~4s內(nèi)，物體做加速直線運(yùn)動，接觸面粗糙程度、受到的壓力不變，所以在2~4s內(nèi)受到的摩擦力為3N。故B錯誤；C．由圖乙可知，物體在4~6s內(nèi)受到的拉力為3N，由圖丙可知4~6s內(nèi)物體做速度為2m/s的勻速運(yùn)動直線運(yùn)動，此時拉力的功率故C正確；D．在2~6s內(nèi)，木塊受到拉力和摩擦力的作用，機(jī)械能在不斷變化，故D錯誤。故選C。9．炎熱的夏天海口，環(huán)衛(wèi)工人利用灑水車給馬路灑水降溫，灑水車在水平馬路勻速行駛過程中，以下說法正確的是（）A．動能減少，機(jī)械能不變 B．動能不變，機(jī)械能減少C．動能減少，機(jī)械能減少 D．動能增大，機(jī)械能增大【答案】C【解析】【分析】動能大小跟質(zhì)量、速度有關(guān)；質(zhì)量一定時，速度越大，動能越大；速度一定時，質(zhì)量越大，動能越大；重力勢能大跟質(zhì)量、高度有關(guān)；質(zhì)量一定時，高度越高，重力勢能越大；高度一定時，質(zhì)量越大，重力勢能越大；機(jī)械能=動能+勢能?！驹斀狻繛⑺囋谄街钡鸟R路上勻速行駛，在工作的過程中，灑水車的質(zhì)量不斷減小，速度不變，動能變小，重力勢能變小，則灑水車的機(jī)械能變小。故選C。10．為了將放置在水平地面上重為100N的物體提升一定高度，設(shè)置了如圖所示的滑輪組裝置。當(dāng)用圖甲所示隨時間變化的豎直向下的拉力F拉繩時，物體的速度v和物體上升的高度h隨時間變化的關(guān)系分別如圖乙和丙所示（不計繩重和繩與輪之間的摩擦）。下列計算結(jié)果正確的是（）A．0s~1s內(nèi)，地面對物體的支持力是10NB．1s~2s內(nèi)，拉力F做的功是62.5JC．2s~3s內(nèi)，拉力F的功率是300WD．2s~3s內(nèi)，滑輪組的機(jī)械效率是62.5%【答案】C【解析】【分析】【詳解】A．從圖乙可以看到，時間從第2s到第3s時，速度大小是不變的，這時處于平衡狀態(tài)，物體受到的拉力大小等于重物和動滑輪的總重，即由題意可知，0s~1s內(nèi)，地面對物體的支持力符合關(guān)系式從圖甲可以看到，，解得，A錯誤；B．從圖甲可以看到，1s~2s內(nèi)，拉力F的大小是50N，物體上升的高度是1.25m，三條繩子托著動滑輪，繩端移動的距離是拉力F做的功是拉力F做的功是，B錯誤；C．2s~3s內(nèi)，物體勻速運(yùn)動，繩端也是勻速運(yùn)動，拉力F的大小是40N，繩端移動的速度根據(jù)可知，拉力F的功率拉力F的功率是300W，C正確；D．2s~3s內(nèi)，物體上升的高度拉力F的大小是40N，則滑輪組的機(jī)械效率滑輪組的機(jī)械效率約是，D錯誤。故選C。11．如圖甲所示，重為160N的物體在大小為20N，水平向左的拉力F1作用下，沿水平地面以3m/s的速度做勻速直線運(yùn)動。如圖乙所示，保持拉力F1不變，用水平向右的拉力F2，拉物體勻速向右運(yùn)動了1m，若不計滑輪、繩的質(zhì)量和輪與軸間的摩擦，則（）A．物體向左運(yùn)動時，拉力F1的功率P1=60WB．物體與地面之間的摩擦力f=20NC．物體向右運(yùn)動時，拉力F2=40ND．物體向右運(yùn)動時，拉力F2所做的功W2=80J【答案】CD【解析】【分析】【詳解】A．由圖甲可知，繩子承擔(dān)物體受到的拉力的段數(shù)n為2，物體以3m/s的速度做勻速直線運(yùn)動，在拉力作用下繩子末端的速度為則物體向左運(yùn)動時，由可得拉力F1的功率故A錯誤；B．圖甲中物體做勻速直線運(yùn)動，物體受到的拉力與摩擦力是一對平衡力，而繩子承擔(dān)力的段數(shù)n為2，所以物體與地面之間的摩擦力故B錯誤；C．物體向右運(yùn)動時，由于物體和地面沒有改變，則所受摩擦不變，方向向左，同時物體向左還受到兩股繩子施加的拉力，每股繩子的拉力為20N，物體右側(cè)的滑輪為動滑輪，對物體的拉力為2F2，則有解得F2=40N，故C正確；D．在不計滑輪、繩的質(zhì)量和輪與軸間的摩擦?xí)r，物體向右運(yùn)動時，拉力F2所做的功故D正確。故選CD。12．如圖甲所示，小明用彈簧測力計拉木塊，使它先后兩次沿水平木板勻速滑動相同的距離，乙圖是他兩次拉動同一木塊得到的距離隨時間變化的圖象，下列說法正確的是（）A．木塊第一次做功較少 B．木塊第一次受到的摩擦力較大C．木塊第二次做功較快 D．木塊第二次的動能較小【答案】D【解析】【分析】【詳解】AB．由圖乙，兩條圖象都是過原點的直線，則木塊在這兩次拉力的作用下都是做勻速直線運(yùn)動，因滑動摩擦力的大小只與接觸面的粗糙程度和壓力的大小有關(guān)，與速度無關(guān)，所以，木塊兩次受到的摩擦力大小相等；同時因為木塊做勻速直線運(yùn)動，處于平衡狀態(tài)，受到的拉力和摩擦力大小相等，所以，木塊兩次運(yùn)動的拉力相等，由題意可知，兩木塊滑動相同的距離，根據(jù)W=Fs可知，兩次拉力做的功相同，故AB錯誤；C．因為兩次拉力做的功相同，但由圖乙知第二次做功的時間更長，根據(jù)可得，第二次的功率較小，即第二次做功較慢，故C錯誤；D．物體的質(zhì)量不變，但由圖乙知運(yùn)動相同的距離，第二次花的時間更長，所以第二次速度較小，因此木塊第二次的動能較小，故D正確。故選D。13．有一個小球從滑梯上A點以一定的速度沿滑梯向上運(yùn)動，到最高點B后小球又沿滑梯向下運(yùn)動到C點，不計摩擦。則（）A．小球由A→B運(yùn)動過程中，動能逐漸減小B．小球在B點的機(jī)械能大于A點的機(jī)械能C．小球由B→C運(yùn)動過程中，機(jī)械能逐漸增大D．小球在C點時重力勢能最大【答案】A【解析】【分析】本題考查機(jī)械能的變化及守恒?！驹斀狻緼．小球由A向B運(yùn)動的過程中，速度越來越慢，而小球的質(zhì)量保持不變，所以動能逐漸減小，故A說法正確；BC．小球在滑梯上運(yùn)動的過程中，不計摩擦，所以整個過程機(jī)械能守恒，所以B點和A點的機(jī)械能大小一樣，B到C的過程中機(jī)械能不變，故BC說法都不正確；D．小球在整個過程中質(zhì)量保持不變，C點相對其它點而言，高度最低，所以重力勢能最小，故D不正確。故選A。14．如圖所示，重為60牛的物體甲放在水平桌面上，與重為6牛的物體乙用細(xì)繩相連，繩的重力和滑輪處的摩擦均忽略不計。當(dāng)物體乙恰好能以0.2米/秒的速度勻速下落時，下列判斷中不正確的是A．繩拉甲物體的力為6牛B．甲物體的速度為0.2米/秒C．5秒內(nèi)繩的拉力對甲物體做的功為60焦D．繩的拉力做功的功率為1.2W【答案】C【解析】【詳解】A．圖示滑輪為定滑輪,繩的重力和滑輪處的摩擦忽略不計,乙勻速下落,所以繩拉甲物體的力F=G乙=6N故A正確不符合題意；B．圖示滑輪為定滑輪,甲、乙物體移動的速度相同,甲物體的速度v甲=v乙=0.2m/s，故B正確不符合題意；C．5s內(nèi)甲物體移動的距離s=v甲t=0.2m/s×5s=1m繩的拉力對甲物體做的功W=Fs=6N×1m=6J故C錯誤符合題意；D．繩的拉力對甲物體做功功率P===1.2W故D正確不符合題意。15．小明用臺秤研究人在豎直升降電梯中的運(yùn)動．他先在地面上用臺秤稱得自己的體重為500N，再將臺秤移至電梯內(nèi)，電梯從t=0時由靜止開始向下運(yùn)動到t=11s時停止，測得臺秤對自己的支持力F隨時間t變化的圖象如圖所示，則A．0~2s的過程中，小明的動能不變B．2s~10s的過程中，小明的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能C．10s~11s的過程中，小明的機(jī)械能不斷減小D．0~11s的過程中，小明的機(jī)械能不斷增大【答案】C【解析】【分析】【詳解】A．0～2s的過程中，小明由靜止開始下降，所以小明的動能增大，故A錯誤；B．2s～10s的過程中，小明在勻速下降，重力勢能減小，但動能不變，故B錯誤；C．10s～11s的過程中，小明在做減速運(yùn)動，故動能減小，同時小明是在下降，高度是在降低的，所以重力勢能在減小，故小明的機(jī)械能不斷減小，C正確；D．0～11s的過程中，小明下降了一段距離，重力勢能減小，所以機(jī)械能不斷減小，故D錯誤；故選C．16．物體只受一對平衡力作用時，對于它具有能的判斷中正確的是（）A．機(jī)械能一定不變 B．重力勢能可能減少C．動能可能變小 D．重力勢能一定不變【答案】B【解析】【分析】首先要對物體在平衡力作用下是處于平衡狀態(tài)中的哪一種要明確，然后再分析其機(jī)械能的變化情況?！驹斀狻科胶鉅顟B(tài)有兩種：靜止?fàn)顟B(tài)、勻速直線運(yùn)動狀態(tài)；當(dāng)物體處于靜止?fàn)顟B(tài)時，物體的動能、勢能都不變，所以機(jī)械能也不變；當(dāng)物體在水平方向上做勻速直線運(yùn)動時，其動能、勢能都不變，即機(jī)械能不變；當(dāng)物體在豎直方向上做勻速直線運(yùn)動時，其動能不變，但其勢能要發(fā)生變化，故機(jī)械能也隨之變化；總之，物體在以上所處的這幾種可能的運(yùn)動狀態(tài)下，勢能與機(jī)械能的大小有兩種可能：不變或變化；而動能只有一種情況：不變；綜上分析，故選B?！军c睛】本題考查物體在平衡力作用下的狀態(tài)分析，要求學(xué)生一定要分類且考慮全面，本題容易出現(xiàn)漏分析其中某種情況而導(dǎo)致錯誤。17．如圖甲所示，木塊放在水平面上，用彈簧測力計沿水平方向拉木塊使其做勻速直線運(yùn)動，兩次拉動木塊得到的s-t關(guān)系圖像如圖乙所示。兩次對應(yīng)的彈簧測力計示數(shù)分別為F1、F2，兩次拉力的功率分別為P1、P2。.下列判斷正確的是（）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】【詳解】從圖乙可以看到，兩次拉動，木塊都是做勻速直線運(yùn)動，都是處于平衡狀態(tài)，水平方向受力平衡，拉力大小等于滑動摩擦力大小，而木塊的自身重力不變，接觸面的粗糙程度也不變，那么滑動摩擦力大小不變，兩次拉力的大小不變，即因木塊勻速直線運(yùn)動，那么其功率可表示為，從圖乙可看到，第1次的速度大于第2次的速度，即那么可知故選A。18．如圖所示，圖中速度v的方向是小強(qiáng)在體育中考“原地擲實心球”測試中球出手時的飛行方向，從球出手到落地的過程，空氣阻力忽略不計，下面關(guān)于機(jī)械能的一些說法中正確的是（）A．球出手時動能最大 B．球出手時勢能最大C．球落地時機(jī)械能最大 D．球的機(jī)械能保持不變【答案】D【解析】【詳解】ACD．由于空氣阻力忽略不計，那么整個運(yùn)動過程球的機(jī)械能保持不變，C錯誤，D正確；球出手時動能不是最大的，因為它還會落地，重力勢能會轉(zhuǎn)化為動能，球落地的瞬間動能才是最大的，A錯誤；B．球出手時勢能不是最大，因為它還會上升，上升到最高點時，它的重力勢能才是最大的，B錯誤；19．甲、乙兩個物體，分別在水平拉力作用下在水平面上作勻速直線運(yùn)動.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，甲的運(yùn)動速度是乙的運(yùn)動速度的1倍，則拉力對甲乙兩物