备战中考物理提高题专题复习功和机械能问题练习题及答案解析.docx
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备战中考物理提高题专题复习功和机械能问题练习题及答案解析
一、初中物理功和机械能问题
1.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。
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0N
B.当t=3s时,物体受到的摩擦力是3N
C.在匀速直线运动阶段,拉力F做的功是16J
D.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.举重是我国的优势体育项目,如图所示,运动员需将杠铃举过头顶,等到裁判判定站稳之后才能算成绩有效。
在抓举时,两位运动员用相同时间把同样重的杠铃举起,一位运动员将杠铃举起1.9m,另一位运动员将杠铃举起1.8m。
如果他们对杠铃所做的功分别为W1和W2,功率分别为P1和P2,则下列关系式中正确的是( )
A.W1 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 AB.根据 可得,他们把同样重的杠铃举起,克服杠铃的重力做功,对杠铃所做的功只与被举高的高度有关,高度越大,做功越多,即W1>W2。 故A错误,B正确; CD.他们用相同时间把同样重的杠铃举起,相同的时间内,做的功越多,功率越大。 由上可知W1>W2,所以P1>P2。 故CD错误。 故选B。 4.将皮球从离地某一高度O点处水平抛出,球落地后又弹起。 它的部分运动轨迹如图所示.下列说法正确的是 A.皮球经过同一高度A、B两点时,动能相等 B.皮球第一次反弹后到达最高点P时,动能为零 C.皮球在D点时的机械能大于在C点时的机械能 D.若将皮球表面涂黑,则在地面M点的黑色圆斑大于N点的黑色圆斑 【答案】D 【解析】 【详解】 A.由图可知,每次小球反弹后到的最高点都比上一次的最高点要低,说明小球受到空气阻力,机械能逐渐变小,在A点的机械能大于在B点的机械能;机械能是物体动能与势能的总和,在A、B两点高度相同则重力势能相同,所以在A点的动能大于在B点的动能;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,但是仍然能往右运动,说明小球还具有水平方向速度,动能不为零;故B错误。 C.每次小球反弹后到的最高点都比上一次的最高点要低,说明小球受到空气阻力,机械能逐渐变小。 在C点在在D点之前,故在D点的机械能小于在C点的机械能;故C错误。 D.弹性势能大小与弹性形变程度有关,黑色圆斑的大小能反应小球弹性形变程度,圆斑越大,形变越大。 在M点与在N点小球的动能与重力势能都为零,又因为小球在M点机械能大于N点机械能,故小球在M点的弹性势能大于在N点的弹性势能,故在M点的圆斑要大于在N点的圆斑;故D正确。 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.立定纵跳摸高是中学生常见的运动项目,起跳前先屈膝下蹲,然后脚掌用力蹬地,伸展身体,两臂上挥,竖直向上跳起至最高点,小刚同学在一次立定纵跳摸高中消耗的能量约为() A.3×102JB.3×103JC.3×104JD.3×105J 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】 中学生重力的平均值约600N,当起跳后重心升高的高度为: △h=0.5m; 在起跳时所消耗的能量用来增加了同学的重力势能了,所以当该同学跳起后增加的重力势能最大值是: E=W=G△h=600N×0.5m=300J=3×102J, 故A正确,BCD错误; 应选A. 7.如图是一个光滑的轨道.某小球从轨道的O点出发,由静止开始下滑,小球始终没有离开轨道,你认为小球最远可以运动到 A.a点B.b点 C.c点D.d点 【答案】C 【解析】 【详解】 本实验中,由于轨道是光滑的,没有摩擦力,所以小球的机械能守恒。 故小球从O点由静止释放,始终没有离开轨道,最远可以滚到与O点等高的c点,故选C。 8.如图所示,小明水平向右推放在水平地面上的箱子,但没有推动,下列说法正确的是( ) A.箱子虽然没有被推动,但小明对箱子做了功 B.箱子没有被推动是因为推力小于摩擦力 C.箱子对地面的压力与地面对箱子的支持力是一对平衡力 D.箱子没有被推动,选择的参照物是地面 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 A.箱子没有被推动,有力但没有距离,小明对箱子不做功,故A错误; B.箱子没有被推动处于静止状态,受到的是平衡力,推力等于摩擦力,故B错误; C.箱子对地面的压力与地面对箱子的支持力作用在不同的物体上,不是一对平衡力,故C错误; D.箱子没有被推动,相对于地面的位置没有改变,选择的参照物是地面,故D正确; 故选D。 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.如图,用大小相等的拉力F,分别沿斜面和水平面拉木箱,拉力方向和运动方向始终一致,运动时间tab>tcd,运动距离sab=scd,比较两种情况下拉力所做的功和功率() A.ab段做功较多 B.ab段与cd段的功一样多 C.ab段功率较大 D.ab段与cd段的功率一样大 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 拉力大小相等且sab=scd,根据W=Fs可知: 拉力所做的功相同,故A错误,B正确;由于tab>tcd,根据 得: Pab<Pcd,故C、D错误. 11.如图所示,质量为m的跳高运动员先后用背越式和跨越式两种跳高方式跳过某一高度,该高度比他起跳时的重心高出h,则他从起跳后至越过横杆的过程中克服重力所做的功 A.都必须大于mgh B.都不一定大于mgh C.用背越式不一定大于mgh,用跨越式必须大于mgh D.用背越式必须大于mgh,用跨越式不一定大于mgh 【答案】C 【解析】 【详解】 从起跳后至越过横杆的过程中,跨越式跳高时重心在横杆的上面,故跨越式跳高时运动员克服重力所做的功一定大于 ,而背越式跳高时其重心不一定在横杆的上面,可以在横杆的下面,故其克服重力的功不一定大于 ,也可以小于 ,也可以等 ,故ABD错误,C正确。 故选C。 12.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。 13.建昌一中科学教室有个“逆天”的“锥体上滚”实验,V形轨道两根导轨相距较小那端低,另一端高,静止的双锥体从低端往高端滚(由右向左),小明仔细观察后发现锥体在低端时重心高度h1反而比高端时高度h2要大,下面说法正确是( ) A.本实验不遵循能量守恒定律 B.双锥体在轨道“低端”(右端)时重力势能最小 C.当双锥体从轨道低端向高端滚的过程中重力势能转化为动能 D.当双锥体从轨道低端向高端滚的过程中动能转化为重力势能 【答案】C 【解析】 【详解】 A.自然界中能量是守恒的,本实验也遵循能量守恒定律的,故A错误; B.由题意可知,锥体重心高度h1比高端时高度h2要大,所以锥体在右端时重力势能大,故B错误 CD.当双锥体从轨道“低端”(右端)向“高端”滚的过程中,重心高度越来越低,重力势能转化为动,故C正确,D错误。 故选C。 14.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。 15.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。 16.在一个罐子的底和盖各开两个小洞,将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中,橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定(如图)。 做好后将它从不太陡的长斜面上由静止滚下,在罐子向下滚动的过程中,小铁块会将橡皮筋卷紧,罐子的滚动先变快后变慢,直至速度为零;接着罐子又会自动滚上斜面,整个过程忽略摩擦的影响。 关于此过程中机械能的转化,下列说法不正确的是() A.罐子加速滚下斜面的过程中,罐子和铁块的重力势能转化为动能和弹性势能 B.罐子滚到最低处时,罐子和铁块的重力势能全部转化为动能 C.罐子自动滚上斜面的过程中,速度先变快后变慢 D.罐子自动滚上斜面时,不可能到达比初始位置更高的位置 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 A.罐子加速滚下斜面的过程中,高度变小重力势能减小,铁罐的动能和橡皮筋的弹性势能增加,罐子和铁块的重力势能转化为动能和弹性势能,故A正确,不符合题意; B.罐子滚到最低处时,罐子和铁块的重力势能全部转化为弹性势能,故B错误,符合题意; C.在橡皮筋恢复的过程中,铁罐会由斜面底部自动滚上去,从最低处滚上,铁罐先由慢到快、后由快到慢滚到最高点,故C正确,不符合题意; D.由于机械能是守恒的,所以罐子自动滚上斜面时,不可能到达比初始位置更高的位置,故D正确,不符合题意。 故选B。 17.某块砖在一对平衡力作用下运动,则该砖() A.机械能一定不变,动能一定不变 B.机械能可能改变,动能一定不变 C.机械能可能改变,动能可能改变 D.机械能一定不变,动能可能改变 【答案】B 【解析】 【分析】 要解决此题需要掌握物体在受平衡力的时候总保持静止状态或匀速直线运动状态;要了解机械能包括动能和势能,动能和物体的质量以及速度有关,重力势能与物体的质量和被举的高度有关。 【详解】 物体在平衡力的作用下,即一定处于平衡状态,即或是静止状态或是匀速直线运动状态,由于其动能的大小与质量及运动的速度有关,所以对于同一砖块来说,质量不变,其不管是保持静止还是匀速直线运动,其速度都是不变的,故其动能一定不变;但其重力势能却有可能改变,如将砖匀速提高,在该过程中,动能不变,但其重力势能变大,即机械能变大;同理若将砖匀速降低,其机械能会变小,综上所述可知,B符合题意。 故选B。 18.下例各情况中,关于做功的说法错误的是 A. 某同学用力将石块向前移动一点,他推石块的力做了功 B. 人推着小车沿斜面进入车厢,她推车的力做了功 C. 人头顶物体在水平地面上匀速前进,她顶物体的力做了功 D. 某同学从滑梯上滑下,重力做了功 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 A.某同学用力将石块向前移动一点,有力作用在石块上,石块在力的方向上通过了距离,所以他推石块的力做了功,故A正确不符合题意; B.人推着小车沿斜面进入车厢,有力作用在小车上,小车在力的方向上通过了距离,所以他推小车的力做了功,故B正确不符合题意; C.人头顶物体在水平地面上匀速前进,力的方向向上,距离的方向向前,二者相互垂直,所以她顶物体的力不做功,故C错误符合题意; D.某同学从滑梯上滑下,在重力的方向的通过了距离,所以重力对人做了功,故D正确不符合题意. 19.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>P2B.F1>F2,P1>P2C.F1 【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。 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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