备战中考物理压轴题专题功和机械能问题的经典综合题附详细答案.docx
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备战中考物理压轴题专题功和机械能问题的经典综合题附详细答案
一、初中物理功和机械能问题
1.如图,细线上端固定,下端拉着小球在竖直平面内摆动,A、B是球摆动过程中的最高点,C是最低点,不计空气阻力,则( )
A.球在C点时受力平衡
B.球在A点时速度最大
C.球在A点时绳子突然断开,小球将静止不动
D.球在B点时所受外力同时消失,小球将静止不动
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.球在C点时,不是处于平衡状态,所以受到的不是平衡力,故A错误;
BCD.小球在A、B两点时,是摆动过程中的最高点,此时的动能最小,速度最小为0,若在A点时绳子突然断开,小球由于受到重力的作用,会向下运动,若在B点时,所受的外力同时消失,则球会保持静止不动,故A、C错误,D正确。
故选D。
2.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。
3.下列说法中正确的是( )
A.抛出手的铅球在空中向前运动的过程中,推力对它做了功
B.提着水桶在路面上水平向前移动一段路程,手的拉力对水桶做了功
C.用手从地面提起水桶,手的拉力对水桶做了功
D.用力推一辆汽车,汽车静止不动,推力在这个过程中对汽车做了功
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.抛出手的铅球在空中向前运动的过程中,推力已经不存在了,推力对它没有做功,A错误;
B.提着水桶在路面上水平向前移动一段路程,手的拉力是竖直向上的,水桶在竖直方向上没有移动距离,即水桶在拉力的方向上没有移动距离,那么手的拉力对水桶没有做功,B错误;
C.用手从地面提起水桶,手的拉力是向上的,水桶在拉力的方向上移动了距离,所以手的拉力对水桶做了功,C正确;
D.用力推一辆汽车,汽车静止不动,汽车在推力的方向上没有移动距离,那么推力在这个过程中对汽车没有做功,D错误。
故选C。
4.如图所示,木块以一定的速度滑过A、B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h。
若空气阻力忽略不计,则对木块在运动过程中能量变化的分析,正确的是()
A.D点与A点相比,动能增大,势能减小,机械能不变
B.A点到C点减少的重力势能大于C点到D点减少的重力势能
C.B点的动能可能等于A点的动能,但可能大于C点的动能
D.B点的动能可能等于D点的动能,但一定大于A点的动能
【答案】C
【解析】
【详解】
A.D点与A点相比,动能增大,势能减少,因为存在摩擦,机械能转化为内能,机械能减小,故A错误;
B.A和C、C和D之间的垂直距离均为h,则A点到C点减少的重力势能等于C点到D点减少的重力势能,故B错误;
C.斜面粗糙,则AB段有可能匀速,但因摩擦力的存在B的速度一定大于C的速度,所以,B点的动能可能等于A点的动能,一定大于C点的动能,故C正确;
D.木块从B到C,因为有摩擦,则C处的动能小于B处的动能,从C到D,由于忽略空气阻力,木块的重力势能减小,动能增加,故D点动能大于C点动能,B点的动能可能等于D点的动能,但与A点的动能大小不确定,故D错误。
故选C。
5.举重比赛要求运动员将杠铃举过头顶后,在空中至少静止3秒钟,在这3秒钟内()
A.杠铃受到的重力和人对它的支持力是平衡力
B.运动员所受的重力和地面对他的支持力是平衡力
C.运动员在用力向上支持杠铃,因此他对杠铃做了功
D.杠铃对运动员的压力和人对它的支持力是平衡力
【答案】A
【解析】
【分析】
本题要抓住做功的两个必要因素:
作用在物体上的力;物体在力的方向上通过的距离;二者缺一不可;从平衡力和相互作用力的条件判断两个力是平衡力,还是相互作用力;平衡力的条件:
大小相等、方向相反、作用在同一个物体上,作用在同一条直线上;相互作用力:
大小相等、方向相反、作用在两个物体上,作用在同一条直线上。
【详解】
A.杠铃受到的重力和对它的支持力符号二力平衡的条件,所以是一对平衡力,故A正确;
B.运动员所受的重力和地面对它的支持力,大小不相等,所以不是一对平衡力,故B错误;
C.因为做功需要对物体施力,并且在力的方向上需要移动距离,而运动员向上支持杠铃,但没有发生位移,故C错误;
D.杠铃对运动员的压力和人对它的支持力,作用在两个物体上,是一对相互作用力,不是平衡力,故D错误。
故选A。
6.一个超级惊险项目——18米长悬崖秋千惊现重庆某公园!
小明被缆绳拉到6层楼的高度,释放后自由摆动冲向峡谷(如图所示),伴随着人们的惊呼声,秋千越荡越低。
下列有关说法中正确的是()
A.秋千荡回来经过最低点时,小明的机械能最大
B.整个过程小明的动能与重力势能之和不变
C.秋千荡到最高点时,小明的动能为零
D.在向下摆的过程中,小明的重力势能全部转化为动能
【答案】C
【解析】
【详解】
A.机械能是动能和势能的统称,由于秋千与空气摩擦,有机械能转化为内能,所以秋千第一次在最高点时,机械能最大,A错误;
B.机械能是动能和势能的统称,由于秋千与空气摩擦,有机械能转化为内能,整个过程小明的动能与重力势能之和变小,B错误;
C.秋千荡到最高点时,秋千速度为0,所以小明的动能为零,C正确;
D.在向下摆的过程中,小明的重力势能绝大部分转化为动能,D错误。
故选C。
7.如图所示是学校田径运动会时跳远运动的几个阶段,则运动员()
A.助跑阶段机械能不变
B.起跳时机械能为零
C.经过最高点时动能最大
D.经过最高点时重力势能最大
【答案】D
【解析】
【分析】
影响动能大小的因素:
质量、速度;质量越大,速度越大,动能越大;影响重力势能大小的因素:
质量、被举的高度;质量越大,高度越大,重力势能就越大;机械能等于动能和势能之和。
【详解】
A.助跑阶段,运动员的质量不变,速度逐渐增大,因此动能增大;运动员的高度不变,则重力势能不变,机械能等于动能和势能的和,动能增大,重力势能不变,所以机械能增大,故A错误;
B.起跳时,运动员的速度达到最大值,动能达到最大值,重力势能不变,机械能达到最大值,故B错误;
C.上升过程中,动能转化为重力势能,所以经过最高点时,动能减小,重力势能最大,故C错误;
D.最高点时,高度达到最大值,因此重力势能也达到最大值,故D正确。
故选D。
【点睛】
影响动能大小的因素有质量和速度,分析动能的变化就是分析质量和速度的变化;影响重力势能的因素是质量和高度,分析重力势能的变化就是分析质量和高度的变化。
解题时注意抓住表示物体运动状态变化的关键字词,从中找出表示“质量、速度、高度、弹性形变”变化的字眼,从而分析机械能的变化情况。
8.一位初中生用30s从坡底爬上了9m高的山坡.他爬坡时的功率与下列哪一个最接近
A.几瓦B.十几瓦C.一百多瓦D.一千多瓦
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
中学生的质量约50kg,体重约
左右,山坡的高度为9m.登楼的功率:
,
可见,他爬坡时的功率与C选项最接近;
故选C。
9.如图所示,粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面上,小球由A点以速度v沿轨道滚下,经过另一侧高点B后到达最高点C.下列分析不正确的是( )
A.小球在A、B、C三点的速度大小关系是
B.小球在A、B两点的动能之差等于小球从A点到B点克服摩擦力做的功
C.小球在A、B两点具有的重力势能相同
D.整个过程只有重力对小球做功
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.小球运动过程中会克服摩擦力做功,且质量不变,故从A运动到C的过程中,机械能减小,小球在A与B点的势能相同,故在A点的动能大于B点的动能,C点最高,故小球在C点的势能最大,动能最小,所以
,故A正确,不符合题意;
BC.A、B两点高度相同,小球的质量不变,故小球的重力势能相同,小球从A点运动到B点,会克服摩擦力做功,动能减小,动能之差等于克服摩擦力所做的功,故B、C正确,不符合题意;
D.整个过程中,摩擦力也会对小球做功,故D错误,符合题意。
故选D。
10.如图所示,一个玩具弹簧放在斜面上端,将弹簧弯曲一定程度后释放,弹簧沿斜面向下翻滚.弹簧在运动过程中,有哪些机械能发生了转化
A.只有动能和重力势能
B.只有动能和弹性势能
C.只有重力势能和弹性势能
D.动能、重力势能和弹性势能都发生了转化
【答案】D
【解析】
【详解】
根据题意,玩具弹簧放在斜面上端,将弹簧弯曲一定程度后释放,弹簧沿斜面向下翻滚.
首先将弹簧作为一个简单对象考虑,向下翻滚过程中,质量不变,但高度降低了,所以重力势能会减小;
弹簧弹起后,另一端接触斜面时,动能减小,弹性势能增大,且减小的重力势能,会转化弹簧的弹性势能,即弹簧的弹性形变变大;
弹簧弹起时,弹性势能又转化为动能.
所以这个过程中,动能、重力势能和弹性势能都发生了转化,故D正确.
11.如图,小球从某一高度自由落到一端固定在地面的轻质弹簧上,在A处开始与弹簧接触,下降到最低点B处后弹回,则小球的动能变化情况是( )
A.从A到B,动能不断减小B.从B到A,动能不断增大
C.从A到B,动能先变大后变小,到B处为零D.从B到A,动能先变大后变小,到A处为零
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
物体从A点接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短(达到B点)的过程中,物体的运动过程为:
在物体刚接触弹簧的时候,弹簧的弹力小于物体的重力,合力向下,物体还是向下加速,当弹簧的弹力和物体的重力相等时,小球的速度达到最大,之后弹力大于重力,物体开始减速,直至减为零。
弹簧从压缩到最短B点到弹簧弹回原长A点的过程中,物体的运动过程:
弹簧压缩到最短时弹力最大,大于重力,合力方向向上,物体加速上升;当弹簧的弹力和物体的重力相等时,物体的速度达到最大,之后弹力小于重力,物体开始减速。
AC.物体从A到B的过程中,速度先增大后减小至0,动能先增大后减小,到B处为零,故A不符合题意,C符合题意;
BD.物体从B到A的过程中,速度先增大后减小到达A位置时速度不为0,因此动能先增大后减小,到A处为不为零,故BD不符合题意。
故选C。
12.如图所示,在一个罐子的盖和底各开两个小洞。
将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿人罐中,橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定。
做好后将它从不太陡的斜面滚到水平面。
下列说法正确的是( )
A.罐子从斜面滚下,重力势能只转化为动能
B.罐子从斜面滚下的过程中,只有动能和弹性势能的相互转化
C.因为能量之间可以相互转化,所以罐子滚下后可能再次滚上斜面
D.如果水平面是光滑的,则罐子会一直滚动下去
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.罐子从斜面滚下,要克服摩擦力做功而使重力势能转化为内能,故A错误;
B.罐子从斜面滚下的过程中,重力势能转化为动能和内能,故B错误;
C.罐子从不太陡的斜面上滚下,罐子的高度减小,速度先增大后减小,橡皮筋的弹性形变逐渐增大,则罐子的重力势能减小,动能先增大后减小,橡皮筋的弹性势能增大,即该过程中罐子的重力势能会转化为动能和橡皮筋的弹性势能;发生形变的橡皮筋由于要恢复原状,故罐子可能再次滚上斜面,故C正确;
D.罐子在滚动的过程中,由于和斜面之间存在摩擦,机械能会转化为内能,所以整个罐子的机械能不守恒,机械能会逐渐变小,最终罐子会停止运动,故D错误。
故选C。
13.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A点出发,8:
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,8:
50到达D点的半山亭。
下列说法中正确的是( )
A.他们对自己做的功一样多
B.小凯的平均功率较小
C.8:
50分时,小旋的动能一定小于小凯的动能
D.8:
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】
A.60kg的小凯从A点到达B点做的功为
;
质量是50kg的小旋从C点到达D点做的功为
;
小凯做的功多,故A错误;
B.小凯的运动时间为
;
平均功率为
,
小旋的运动时间为
,
平均功率为
,
小凯的平均功率较大,故B错误;
C.动能的大小与质量和速度有关,由于不知道8:
50分时的他们的速度,所以无法比较动能的大小,故C错误;
D.重力势能的大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大,所以小旋的重力势能一定小于小凯的重力势能,故D正确。
14.如图所示的装置中有木板、木块、弹簧、小车和砝码(图中未画出),用压缩弹簧的小车释放后撞击木块。
能否用此装置探究“物体动能大小与质量和速度的关系”,有两种判断:
(1)能探究物体动能与物体质量的关系;
(2)能探究物体动能与物体速度的关系;这两个判断()
A.只有
(1)正确B.只有
(2)正确
C.
(1)
(2)都正确D.
(1)
(2)都不正确
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
(1)用小车、小车加上砝码分别将弹簧压缩到相同程度后静止释放撞击同一个木块,撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来,而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关,故弹性势能相同,转化的动能相同,最终木块移动的距离相同,故不能探究物体动能与物体质量的关系;
(2)用小车分别将弹簧压缩到不同程度后静止释放撞击同一个木块,撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来,而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关,故弹性势能不同,转化的动能不同,最终木块移动的距离不相同,故能探究物体动能与物体速度的关系。
综上所述:
故ACD错误,B正确。
故选B。
15.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。
16.如图所示,用手将一重为G的铁球缓慢放在一弹簧上,放手后,铁球从A位置开始向下运动,到达B位置速度达到最大,到达C位置小球的速度变为零。
已知AC间的高度差为h,若整个过程中不计能量损耗,下列说法正确的是( )
A.从A位置到B位置铁球的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能
B.在此过程中弹簧的弹性势能增加量为Gh
C.小球到达B点时,小球的重力大于弹簧的弹力,所以小球继续下落
D.B位置到C位置的过程中铁球所受的重力大于弹簧所施加的弹力
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A.从A位置到B位置,铁球质量不变,高度减小,铁球重力势能减小;该过程铁球速度增大,铁球动能增大;该过程弹簧形变量增大,弹簧弹性势能增大。
若整个过程中不计能量损耗,则铁球的重力势能转化为铁球的动能和弹簧的弹性势能。
故A错误;
B.从A位置到C位置,铁球的重力做功
因为从A位置开始向下运动的过程中,重力势能转化为动能,动能又转化为弹性势能,整个过程中不计能量损耗,所以,根据机械能守恒定律可知,弹簧的弹性势能增加量为
故B正确;
C.从A位置到B位置,小球重力大于弹簧弹力,小球受合力方向向下,小球速度方向向下,小球受合力方向与速度方向相同,小球竖直向下做加速运动,该过程中,小球重力不变,弹簧形变量增大,弹力增大,小球受向下合力变小,小球到达B位置时,小球受合力为零,即小球重力等于弹簧弹力,速度最大;从B位置到C位置,小球继续下落,是因为小球具有惯性,保持原来运动状态不变,故C错误;
D.从B位置到C位置,该过程弹簧形变量继续增大,弹簧弹力继续增大,大于小球重力,小球受合力方向向上,小球速度方向向下,小球受合力方向与速度方向相反,小球做减速运动,C位置小球速度为零,故D错误。
故选B。
17.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。
18.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。
19.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h,则木块在运动过程中能量变化的分析,正确的是( )
A.D点与C点相比,机械能不变
B.B点的动能一定大于A点的动能
C.B点的动能可能等于D点的动能
D.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】
A.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;
B.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,摩擦力足够大,那么木块可能在AB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A点的动能,故B不正确;
C.木块从B到C,若木块与接触面有摩擦,则C点的动能小于B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;
D.因为A和B,C和D之间的垂直距离均为h,则从A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C。
20.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;第二次拉力增大为20N,拉力对物体做了48J的功.分析两次做功过程,以下判断正确的是
A.第一次物体受到的摩擦力是10N,物体运动了1m
B.第一次物体受到的摩擦力是20N,物体运动了2m
C.第二次物体受到的摩擦力是10N,物体运动了2.4m
D.第二次物体受到的摩擦力是20N,物体运动了4.8m
【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=f=10N;
根据W=Fs可知,第一次物体通过的距离
,
故AB错误;
CD.若增大拉力,而压力大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=Fs可知,第二次物体通过的距离:
,
故C正确,D错误.
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