备战中考物理《功和机械能问题的综合》专项训练及答案.docx
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备战中考物理《功和机械能问题的综合》专项训练及答案
一、初中物理功和机械能问题
1.月球表面有很多陨石撞击造成的大大小小的陨石坑,关于造成陨石坑大小不一的因素,下列猜测不合理的是( )
A.陨石的质量B.陨石的撞击速度C.被撞处的硬度D.被撞处是否在阴影中
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.陨石的质量越大,在速度相同时动能就越大,在撞击时做功越多,所以造成的坑就会越大,因此这一猜测合理,故A不符合题意;
B.陨石的撞击速度越大,在质量相同时动能就越大,在撞击时做功越多,所以造成的坑会越大,因此这一猜测合理,故B不符合题意;
C.被撞处的硬度越大,越不容易形变,相反,被撞处的硬度越小,则越容易形变,所以被撞处的硬度会影响陨石坑的大小,因此这一猜想合理,故C不符合题意;
D.被撞处是否在阴影中不会造成力的作用效果的不同,故与之无关,因此这一猜测不合理,故D符合题意;
故选D。
2.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。 3.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。 4.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。 5.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。 6.在雄壮的国歌声中,升旗手在50秒时间内将重5N的国旗缓缓上升到旗杆顶端,下面分析正确的是() A.缓缓上升,动能转化为重力势能 B.升旗同学的手受到绳对手的摩擦力方向向下 C.他对国旗做功的功率最接近于1W D.旗杆顶端的滑轮在使用时是省力的 【答案】C 【解析】 【分析】 (1)影响动能的因素是质量和速度;影响重力势能的因素是质量和高度;在一定条件下,动能和势能可以相互转化; (2)两个物体发生相对运动时,摩擦力方向与相对运动的方向相反; (3)已知国旗重力,估计出旗杆高度,可以得到克服旗杆重力做的功;功与时间之比为功率; (4)定滑轮的本质是等臂杠杆,所以不能省力。 【详解】 A.国旗匀速上升过程中,速度不变,质量不变,则动能不变,高度增大,国旗的重力势能逐渐增大,没有动能转化为重力势能,故A错误; B.由于力的作用是相互的,升旗同学向下拉绳,升旗同学的手受到绳对手的摩擦力方向向上,故B错误; C.已知国旗的重力5N,旗杆大约10m高,克服国旗的重力做功为 国歌的演奏一遍的标准时间是50秒,他对国旗做功的功率最接近于 故C正确; D.国旗杆上的滑轮为定滑轮,则利用定滑轮升国旗,可以改变施力的方向但不能省力,故D错误。 故选C。 7.小红在操场上将一皮球抛出,皮球被抛出后的运动轨迹如图所示,a、c两点处于同一高度.则下列判断中正确的是() A.皮球由a到b时,动能逐渐增大 B.皮球由c到d时,机械能一直减小 C.皮球在b点时的机械能最大 D.皮球在a、c两点时动能相等 【答案】B 【解析】 试题分析: 皮球由a到b时,速度越来越小,所以动能逐渐减小,故A错;皮球由c到d时,要克服摩擦力做功,机械能一直减小,故B正确;皮球在a点时的机械能最大,故C错;皮球在a、c两点时的重力势能相等,而机械能不相等,所以动能不相等,故D错;应选B. 考点: 机械能转化 8.2019年5月17日,我国在西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭成功发射第45颗北斗导航卫星。 下列说法错误的是() A.运载火箭加速上升过程中,重力势能变小,动能增大 B.运载火箭加速升空是利用了物体间力的作用是相互的 C.北斗卫星绕轨道运行时受到非平衡力的作用 D.北斗卫星绕轨道从近地点向远地点运动时,动能变小,机械能守恒 【答案】A 【解析】 【分析】 物体由于运动而具有的能叫动能,质量越大,速度越大,动能就越大;物体由于被举高而具有的能叫重力势能,质量越大,高度越高,重力势能就越大;物体间力的作用是相互的;物体受平衡力的作用处于平衡状态;在太空中,卫星绕地球运动时,没有阻力作用,没有克服摩擦做功,机械能守恒。 【详解】 A.火箭上升过程中高度增大,重力势能增大,速度增大,动能增大,故A错误,符合题意; B.火箭升空时向后喷出高温气体给空气一个向后的力,空气给火箭以反作用力,是利用了物体间力的作用是相互的,故B正确,不符合题意; C.火箭入轨后做圆周运动运动状态不断改变,故受到非平衡力的作用,故C正确,不符合题意; D.北斗卫星绕轨道从近地点向远地点运动时,速度减小,高度增加,所以动能减小,势能增加;北斗卫星在地球大气层外运行,不受空气阻力的作用,只有动能和势能之间的转化所以机械能守恒,故D正确,不符合题意。 故选A。 9.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。 10.把一乒乓球压入盛有水的烧杯底部(如图所示),松手后,乒乓球上升至水面最后漂浮在水面上。 乒乓球在上升的过程中,它的机械能不断增加。 下列关于乒乓球机械能来源的说法中正确的是( ) A.是由水的内能转化来的B.是由水的重力势能转化来的 C.是由乒乓球的内能转化来的D.是由乒乓球的化学能转化来的 【答案】B 【解析】 【分析】 机械能包括动能和势能;动能的大小与质量和速度有关;重力势能大小与质量和高度有关。 【详解】 松手后,乒乓球上升到水面最后漂浮在水面上,乒乓球上升的过程中,水的重心不断降低,重力势能减小,重力势能转化为乒乓球的机械能。 故选B。 11.如图,一辆电动车在月球表面(月球面附近无大气层)沿着平直轨道行驶,物体M相对于车静止,则以下说法中正确的是( ) A.电动车动能一定增加 B.M受到的摩擦力一定向右 C.此时小车可能做匀速直线运动 D.若电动车急刹车,M受到的摩擦力一定向左 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 A.由图中彩旗展开的方向可知,电动车向右加速运动或向左减速运动,所以动能有可能增大也有可能减小,故AC错误; B.不管电动车是向右加速,还是向左减速,相对车静止的物体M都有向左运动的趋势,所以其受到的摩擦力一定向右,故B正确; D.若电动车原是向右加速运动的,急刹车时,车的速度减小或停下,而M由于惯性要保持原来的速度向右运动,此时所受的摩擦力应向左,才能让M相对车静止。 若电动车原是向左减速运动的,急刹车时,M物体由于惯性会保持原来的速度继续向左运动,此时所受的摩擦力方向应仍然向右,才能让M相对车静止,故D错误。 故选B。 12.如图所示为运动员投掷铅球的过程示意图,下列有关说法错误的是() A.在a到b的过程中,运动员对铅球做了功 B.在b到c的过程中,运动员对铅球没有做功 C.在c到d的过程中,没有力对铅球做功 D.在a到d的过程中,铅球的运动状态在不断的变化 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 图中从a到b过程中,运动员对铅球施加了力,铅球在力的方向上通过距离,故运动员对铅球做了功,A说法正确;从b到c过程中,铅球虽然运动了一段距离,但运动员对铅球没有施加力的作用,故运动员对铅球没有做功,B说法正确;从c到d的过程中,铅球受到重力的作用,铅球在重力方向上通过一段距离,故重力对铅球做功,C说法错误;从a到d的过程中,铅球的运动方向随时改变,故铅球的运动状态在不断改变,D说法正确;答案选C. 13.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。 14.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。 15.如图甲所示,质量不计的弹簧竖直固定在水平面上,t=0时刻,将一重为G=50N的金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点,然后又被弹起离开弹簧,上升到一定高度后再下落,如此反复。 通过安装在弹簧下端的压力传感器,测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图像如图乙所示,则( ) A.t1时刻小球的动能最大 B.t2时刻小球的动能最大 C.t3时刻小球的重力势能最大 D.t2到t3时间内,小球的动能先增加后减小 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 A.由图象可知,t1时刻弹力为0,此时小球刚接触弹簧,在重力作用下小球继续做加速运动,动能继续变大,故A错误; B. t2时刻小球速度为0,此时动能最小,故B错误; C.t3时刻,此时小球离开弹簧且只受到重力作用,继续向上做减速运动,还未达到最高点,重力势能还会继续增大, 故C错误; D. t2到t3时间内,小球在弹力的作用下先加速上升,动能变大;当弹力等于重力时,速度最大,动能最大;继续上升时重力大于弹力,小球做减速运动,动能变小;综上所述t2到t3时间内,小球的动能先变大后减小,故D正确。 故选D。 16.如图所示,小明拉着小车匀速行走在水平路面上,下列说法正确的是() A.小明拉着小车匀速行走时,小明对小车没有做功 B.小车的重力与地面给小车的支持力不是一对平衡力 C.小明对小车的拉力与地面对小车的摩擦力是一对平衡力 D.地面给小明的摩擦力方向是向后的 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 A.小车在小明的拉力作用下,运动了一段距离,因此小明对小车做功了,故A错误; B.读图可知,小车受到小明的斜向上的拉力,小车的重力与地面给小车的支持力大小不相等,所以两者不是一对平衡力,故B正确; C.读图可知,小明对小车的拉力与地面对小车的摩擦力没有作用在同一直线上,不属于平衡力,故C错误; D.小明的脚对地面有一个向后的摩擦力,同时地面对脚一个向前的摩擦力,故D错误。 故选B。 17.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。 18.如图所示,AC>BC,用相同的推力沿粗糙程度相同的斜面AC和BC分别将同一重物从底部推到顶端,则此过程中() A.两次推力做功大小相同 B.两次克服摩擦力做功大小相同 C.两次克服物体重力做功大小相同 D.两个斜面的支持力对物体做功大小不相等 【答案】C 【解析】 【详解】 A.已知AC>BC,则sAC>sBC,由于用相同的推力推物体,则根据 可知: 两次推力做功大小不相同,A项不合题意; BC.已知将同一重物从底部推到顶端,根据 可知: 两次克服物体重力做功大小相同,选项C符合题意;根据 可知: 两次所做的额外功不同,即克服摩擦力做的功大小不相同;B项不合题意; D.由于斜面的支持力方向与运动方向垂直,则物体在支持力的方向上没有移动距离,所以,两个斜面的支持力对物体做功都为0J;D项不合题意。 19.甲、乙两个物体,分别在水平拉力作用下在水平面上作匀速直线运动.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,甲的运动速度是乙的运动速度的1倍,则拉力对甲乙两物体做功之比和所用时间之比可能是 A.1: 12: 1B.2: 11: 1C.3: 22: 3D.3: 23: 2 【答案】B 【解析】 【详解】 由题知两物体受到的拉力之比 F甲: F乙=2: 1 速度之比: v甲: v乙=1: 1 A.若做功之比: W甲: W乙=1: 1 因为W=Fs,所以运动路程之比: s甲: s乙= : = : =1: 2 因为v= 速度相同,所用时间与路程成正比: t甲: t乙=s甲: s乙=1: 2 故A不符合题意; B.若做功之比: W甲: W乙=2: 1 因为W=Fs,所以运动路程之比: s甲: s乙= : = : =1: 1 因为v= 速度相同,所用时间与路程成正比: t甲: t乙=s甲: s乙=1: 1 故B符合题意; CD.若做功之比: W甲: W乙=3: 2 因为W=Fs,所以运动路程之比: s甲: s乙= : = : =3: 4 因为v= 速度相同,所用时间与路程成正比: t甲: t乙=s甲: s乙=3: 4 故CD不符合题意。 20.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。
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