备战中考物理与功和机械能问题有关的压轴题含答案解析.docx
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备战中考物理与功和机械能问题有关的压轴题含答案解析
一、初中物理功和机械能问题
1.如图中甲图所示,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像.下列说法正确的是
A.两次木块运动的速度相同B.木块第一次受到的摩擦力较大
C.两次拉力对木块做的功一样多D.两次拉力对木块做功的功率一样大
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.两次木块运动相同的距离,第2次所用时间比第1次长,两次木块运动的速度不相同,A选项说法不正确;
B.摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关,两次运动中压力大小和接触面的粗糙程度相同,所以摩擦力相同,B选项说法不正确;
C.木块两次沿水平木板匀速滑动相同的距离,两次滑动中水平方向所受到的滑动摩擦力与拉力是一对平衡力,大小相等,因摩擦力大小相等,两次的拉力相等,由W=Fs可得两次拉力对木块做的功一样多,C选项说法正确;
D.由图可见两次滑动距离相同,所用时间不同,由
得两次拉力对木块做功的功率不一样大,D选项说法不正确;
故选C.
2.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。
3.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。
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.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。
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.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。
9.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。
10.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。
11.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。
12.一位初中生用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。
13.今年3月4日,在我市阳新地区下了一场冰雹.已知冰雹在下落过程中受到的空气阻力随下落速度的增大而增大,且落地前已做匀速运动.关于冰雹的下落过程,下面说法正确的是()
A.冰雹的重力势能越来越大
B.冰雹的机械能越来越小
C.当冰雹匀速下落时空气阻力对冰雹不做功
D.冰雹受到的空气阻力越来越大,可能大于重力
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A.冰雹下落过程中,高度减小,重力势能越来越小,故A错误;
B.由于冰雹要克服空气阻力做功,机械能会转化为内能,所以其机械能减小,故B正确;
C.当冰雹匀速下落时,冰雹在阻力的作用下才做了匀速运动,所以空气阻力对冰雹是做功的,故C错误;
D.冰雹在运动过程中,速度变大,阻力变大,当阻力等于重力时,冰雹会做匀速直线运动,速度保持不变,所以阻力不可能大于重力,故D错误.
故选B.
【点睛】
要能从能的转化理解冰雹的机械能变化,因为冰雹下落过程中克服阻力做功,最终转化为内能,所以机械能必定是减小的.
14.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.
15.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。
16.静止在水平地面上的物体,受到方向不变的水平拉力F的作用,如图(甲)所示。
在水平路面上直线运动时记录的v-t图像,下列说法正确的是( )
A.物体在0~t1时间内做匀速直线运动
B.物体在t1~t2时间内动能不断变大
C.物体在t3~t4时间内的摩擦力力小于t1~t2时间内的摩擦力
D.物体在t3~t4时间内拉力小于摩擦力
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.由v-t图像可知,0~t1时间内速度越来越大,故A错误;
B.由v-t图像可知,t1~t2时间内速度不变,所以动能不变,故B错误;
C.物体在t3~t4时间内和t1~t2时间内受到的都是滑动摩擦力,由于压力大小和粗糙程度不变,所以滑动摩擦力大小不变,故C错误;
D.由v-t图像可知,在t3~t4时间内物体作减速运动,所以合力方向与运动方向相反,因此向前的拉力小于向后的摩擦力,故D正确。
故选D。
17.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。
18.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。
19.如图所示,弹簧的一端固定在竖直墙上,另一端连接一个小球。
弹簧未发生形变时,小球静止在A点。
用手把小球向左运动压缩弹簧至B点后松开手,小球在水平光滑地面BC间来回运动。
不考虑空气阻力,下列说法中正确的是( )
A.当小球从B运动至A的过程,弹簧产生的弹力变大
B.当小球从B运动至C的过程,弹簧的弹性势能转化为小球的动能
C.小球在A点时的机械能最大
D.在来回运动中,小球的机械能保持不变
【答案】C
【解析】
【详解】
A.当小球从B运动至A的过程,弹簧恢复原状,弹簧的形变减小,则弹簧产生的弹力变小,故A错误;
B.当小球从B运动至C的过程,弹簧的形变变大,弹性势能变大,小球的速度减小,动能减小,即小球的动能转化为弹簧的弹性势能,故B错误;
CD.由于水平地面是光滑的,没有摩擦,所以弹簧的弹性势能和小球的动能的和是保持不变的,故在任何一点的弹性势能和动能的和都相同,在A点时,弹簧的弹性势能最小,小球的动能最大,即此时小球的机械能最大,故C正确,D错误。
20.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。
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