中考物理 功和机械能问题综合试题及答案.docx
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中考物理功和机械能问题综合试题及答案
一、初中物理功和机械能问题
1.一位初中生用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。
2.如图所示,动滑轮的质量为m,所挂重物的质量为M,重物在时间t内被提升的高度为h,不计绳重及摩擦,则( )
A.滑轮组的机械效率为
B.滑轮组的机械效率为
C.拉力F的功率为
D.拉力F的功率为
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
AB.滑轮组做的有用功为
总功为
滑轮组的机械效率为
故A正确,B错误;
CD.拉力F的功率为
故CD错误。
故选A。
3.工人用如图所示的滑轮组,在4s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动2m的过程中,所用的拉力大小为375N,物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍。
在此过程中下列说法不正确的是()
A.绳子自由端沿水平方向移动了4mB.物体受到的拉力为750N
C.拉力F的功率为375WD.该滑轮组的机械效率一定小于100%
【答案】B
【解析】
【分析】
(1)由图可知滑轮组绳子的有效股数,根据
求出绳子自由端沿水平方向移动;
(2)物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态,受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,二力的大小相等,根据
求出物体受到的拉力;
(3)根据
求出拉力F做的功,根据
求出拉力F的功率;
(4)任何机械效率一定小于100%。
【详解】
A.由图可知,n=2,则绳子自由端沿水平方向移动的距离
故A正确,不符合题意;
B.物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态,物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,则物体受到的拉力
故B错误,符合题意;
C.拉力F做的功
则拉力F的功率
故C正确,不符合题意;
D.该滑轮组克服摩擦做额外功,故该滑轮组的机械效率一定小于100%,故D正确,不符合题意。
故选B。
4.如图甲所示,小明用弹簧测力计拉木块,使它沿水平木板匀速滑动,图乙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.木块两次受到的拉力和摩擦力均相等
B.木块第1次受到的拉力较大
C.木块两次的动能一样多
D.两次拉力对木块做的功一样多
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
AB.从图象上可以看出,木块两次都是作匀速直线运动,而做匀速直线运动的物体受平衡力作用。
因木板受到的压力大小和接触面的粗糙程度不变,则两次滑动摩擦力大小不变,所以两次木块受到的拉力相等,故A选项正确,B选项错误;
C.从图中可以看出第一次木块运动的速度较大,而木块的质量不变,所以第一次木块具有的动能多,故C选项错误;
D.从图中可以看出,在相同拉力作用下,木块两次运动的距离不同,所以木块两次所做的功不同,故D选项错误。
故选A。
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。
6.一位父亲与他6岁的儿子一起上楼回家,对此,下列说法错误的是()
A.爬相同的楼梯,儿子体重小做的功少
B.爬相同的楼梯,父亲体重大做的功多
C.爬相同的楼梯,父亲比儿子先到达,父亲的功率大
D.爬相同的楼梯,儿子坐电梯先到达,儿子的功率大
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
AB.由题知,他们上相同的楼梯,h相同,父亲的体重G1大于儿子的体重G2,根据爬楼做功
,所以父亲爬楼做功W1大于儿子爬楼做功W2,即W1>W2,故A、B正确,不符合题意;
C.父亲爬楼做功多,父亲比儿子先到达,做功时间少,根据
可知父亲做功功率大,故C正确,不符合题意;
D.儿子坐电梯先到达,但爬楼过程中儿子没有施加力,儿子做功为0J,做功功率为0W,故D错误,符合题意。
故选D。
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.小美用200N的力将重10N的足球踢出去15m远,她对足球做的功是( )
A.3000JB.150J
C.没有做功D.做了功,但无法确定做功多少
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
题中只告诉了该同学对足球的作用力大小为200N,而没有说明足球在该力的作用下移动的距离(15m是足球离开脚后运动的距离),她对足球做了功,但无法准确求出她对球所做的功,故A、B、C不符合题意,D符合题意。
故选D。
9.利用如图所示的滑轮组将重为20N的物体在2s内匀速提升2m,拉力
等于12N。
此过程中,下列说法不正确的是()
A.拉力所做的有用功为40J
B.拉力所做的总功为48J
C.拉力
的功率大小为20W
D.滑轮组的机械效率为
【答案】C
【解析】
【详解】
A.根据公式可得
故A正确,不符合题意;
B.由图可知
根据公式可得
故B正确,不符合题意;
C.拉力的功率
故C错误,符合题意;
D.滑轮组的机械效率
故D正确,不符合题意。
故选C。
10.一位质量约50kg的同学从一楼走到五楼,他上楼过程中克服重力所做的功可能为
A.60JB.600JC.6000JD.0000J
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
上楼过程中要克服重力所做的功,根据题意知道,该同学的质量是50kg,所以体重是:
G=mg=500N,楼层高度越是3m,一楼走到五楼的高度大约是:
h=4×3m=120m,所以,上楼过程中克服重力所做的功是:
W=Gh=500N×12m=6000J,故选C.
【点睛】
本题考查的是做功的计算,关键是公式的应用,重点是对楼层的估测,难度不大.
11.如图甲所示,重为160N的物体在大小为20N,水平向左的拉力F1作用下,沿水平地面以3m/s的速度做匀速直线运动。
如图乙所示,保持拉力F1不变,用水平向右的拉力F2,拉物体匀速向右运动了1m,若不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦,则( )
A.物体向左运动时,拉力F1的功率P1=60W
B.物体与地面之间的摩擦力f=20N
C.物体向右运动时,拉力F2=40N
D.物体向右运动时,拉力F2所做的功W2=80J
【答案】CD
【解析】
【分析】
【详解】
A.由图甲可知,绳子承担物体受到的拉力的段数n为2,物体以3m/s的速度做匀速直线运动,在拉力作用下绳子末端的速度为
则物体向左运动时,由
可得拉力F1的功率
故A错误;
B.图甲中物体做匀速直线运动,物体受到的拉力与摩擦力是一对平衡力,而绳子承担力的段数n为2,所以物体与地面之间的摩擦力
故B错误;
C.物体向右运动时,由于物体和地面没有改变,则所受摩擦不变,方向向左,同时物体向左还受到两股绳子施加的拉力,每股绳子的拉力为20N,物体右侧的滑轮为动滑轮,对物体的拉力为2F2,则有
解得F2=40N,故C正确;
D.在不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦时,物体向右运动时,拉力F2所做的功
故D正确。
故选CD。
12.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。
13.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。
14.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。
15.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。
16.物体只受一对平衡力作用时,对于它具有能的判断中正确的是()
A.机械能一定不变B.重力势能可能减少
C.动能可能变小D.重力势能一定不变
【答案】B
【解析】
【分析】
首先要对物体在平衡力作用下是处于平衡状态中的哪一种要明确,然后再分析其机械能的变化情况。
【详解】
平衡状态有两种:
静止状态、匀速直线运动状态;当物体处于静止状态时,物体的动能、势能都不变,所以机械能也不变;当物体在水平方向上做匀速直线运动时,其动能、势能都不变,即机械能不变;当物体在竖直方向上做匀速直线运动时,其动能不变,但其势能要发生变化,故机械能也随之变化;总之,物体在以上所处的这几种可能的运动状态下,势能与机械能的大小有两种可能:
不变或变化;而动能只有一种情况:
不变;综上分析,故选B。
【点睛】
本题考查物体在平衡力作用下的状态分析,要求学生一定要分类且考虑全面,本题容易出现漏分析其中某种情况而导致错误。
17.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.
18.运动员从高空竖直向下跳伞,人(包括装备)的质量为90kg.只考虑人受到重力和空气阻力,下落时的速度一时间图线如图所示,g=10N/kg.从第10s到第30这个过程中,人(包括装备)
A.动能一直在变大B.重力势能先变大后不变
C.机械能一直在变小D.重力势能一直在转化为动能
【答案】C
【解析】
【详解】
A.动能大小的影响因素有速度和质量,在整个过程中,质量不变,速度先变大再不变再变小,因此动能也是先变大再不变再变小,故A选项错误,不符合题意;
B.重力势能大小的影响因素有质量和高度,在整个过程中,质量不变,高度逐渐变小,因此重力势能减小,故B选项错误,不符合题意;
C.在下落过程中,阻力做功导致机械能转化为内能,因此机械能减小,故C选项正确,符合题意;
D.由图像可知,有两段速度不变的过程,在这两段过程中,动能不变,不存在重力势能转化为动能的情况,故D选项错误,不符合题意。
19.农村建房时,常利用如图所示的简易滑轮提升建材。
在一次提升建材的过程中,建筑工人用400N的拉力,将重600N的建材在10s内匀速提高3m。
不计绳重及摩擦,则下列判断正确的是( )
A.该滑轮的机械效率η=75%B.滑轮所做的有用功为1200J
C.滑轮自身的重力为100ND.绳子自由端移动的距离大小为3m
【答案】A
【解析】
【详解】
AB.滑轮所做的有用功为:
W有用=Gh=600N×3m=1800J,
因为是动滑轮,所以拉力移动的距离是物体提高距离的2倍,即6m,则拉力做的总功为:
W总=Fs=400N×6m=2400J,
所以动滑轮的机械效率为:
,
故A正确,B错误;
C.不计绳重及摩擦,则拉力为:
,
那么动滑轮的重为:
G动=2F-G=2×400N-600N=200N,
故C错误;
D.由图知,使用的是动滑轮,承担物重的绳子股数n=2,绳子自由端移动的距离为:
s=nh=2×3m=6m,
故D错误;
故选A。
20.下列估测最接近实际的是()
A.中学生的正常体温约为38.6℃
B.中学生站立在地面上对地面的压强大约为103Pa
C.中学生游泳时受到的浮力大约是50N
D.中学生从一楼走到五楼做的功大约6×103J
【答案】D
【解析】
【分析】
此题考查对生活中常见物体物理量的估测,结合对生活的了解和对物理单位的认识,必要时进行相应的计算,找出符合实际的选项。
【详解】
A.人的正常体温在37℃左右,变化幅度很小,故A不符合实际;
B.一般初中生每只鞋的底面积大约为200cm2,即0.02m2,中学生的体重大约为50kg,则其对地面的压强
故B不符合实际;
C.中学生的体重在500N左右,游泳时接近漂浮状态,受到的浮力与重力相等,约500N,故C不符合实际;
D.中学生的体重在500N左右,一楼到五楼的高度约12m,中学生从一楼走到五楼所做的功约为
故D符合实际。
故选D。
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