备战中考物理压轴题之功和机械能问题备战中考题型整理突破提升附答案.docx
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备战中考物理压轴题之功和机械能问题备战中考题型整理突破提升附答案
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.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。
3.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.
4.如图所示,小球以速度v从A沿弯曲轨道滑下,并最终刚好到达等高的C点,下列说法中正确的是( )
A.因为最终到达了与A等高的C点,所以小球机械能守恒
B.小球在B点的机械能最大
C.小球从B到C的过程只是动能转化为重力势能
D.小球从A到C的整个过程中动能的变化量等于克服摩擦力做功
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
AB.小球以速度v从A沿弯曲轨道滑下,在A点具有动能和重力势能,并最终刚好到达等高的C点,C点速度为0,只有重力势能,A、C两点的重力势能相等,但A点的机械能大于B点的机械能,说整个运动过程中,机械能在减小,所以A点的机械能最大,故AB错误;
C.小球从B到C的过程中先将重力势能转化为动能,再将动能转化为重力势能,故C错误;
D.A、C两点的重力势能相等,整个过程动能减小为0,用来克服摩擦力做功,故D正确。
故选D。
5.九年级的小黄同学一口气从一楼跑到四楼教室,所用时间为30s。
他上楼过程克服自身重力做功的功率最接近()
A.1.5WB.15WC.150WD.1500W
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
一层楼的高度约为3m,三层高度约为9m,九年级的同学体重大约为50kg,则克服自身重力所做的功约为
W=Gh=mgh=50kg×10N/kg×9m=4500J
克服重力做功的功率
故ABD,都不符合题意,C符合题意。
故选C。
6.下列关于做功和功率的说法中正确的是( )
A.有力作用在物体上,力一定对物体做功B.物体对外做功越多,功率就越大
C.在光滑水平面上做匀速直线运动的物体,功率为零D.物体受到的作用力越大,力对物体做功就越多
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.有力作用在物体上,没有通过距离,力对物体没有做功,故A错误;
B.根据
可知,功率大小同时跟做功多少和做功时间有关,因此做功越多,功率不一定越大,故B错误;
C.在光滑的水平面上,物体依靠物体的惯性做匀速直线运动,水平方向上没有受到力的作用,没有力对物体做功,因此功率为零,故C正确;
D.力对物体做功大小
,做功多少同时跟力的大小和在力的方向上通过的距离有关,故D错误。
故选C。
7.甲物体放在光滑的水平面上,乙物体放在粗糙的水平面上,它们分别在相等的水平力F作用下移动相等的距离s,那么,力F对两物体所做的功( )
A.甲较多B.乙较多C.相等D.无法确定
【答案】C
【解析】
【分析】
物体受力,且在力的方向上移动距离,力对物体做了功。
【详解】
根据条件,物体受力相同,移动的距离相同,则力对物体做的功相同,故C正确。
故选C。
8.一位质量约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.
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0NB.当t=3s时,物体受到的摩擦力是3NC.在匀速直线运动阶段,拉力F做的功是16JD.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.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.
11.如图所示,图中速度v的方向是小强在体育中考“原地掷实心球”测试中球出手时的飞行方向,从球出手到落地的过程,空气阻力忽略不计,下面关于机械能的一些说法中正确的是()
A.球出手时动能最大B.球出手时势能最大C.球落地时机械能最大D.球的机械能保持不变【答案】D【解析】【详解】ACD.由于空气阻力忽略不计,那么整个运动过程球的机械能保持不变,C错误,D正确;球出手时动能不是最大的,因为它还会落地,重力势能会转化为动能,球落地的瞬间动能才是最大的,A错误;
B.球出手时势能不是最大,因为它还会上升,上升到最高点时,它的重力势能才是最大的,B错误;
12.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.
13.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.
14.如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。
已知货物的质量为600kg,所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍,滑轮组的机械效率为75%。
若人以0.6m/s的速度匀速前行,经100s将货物拉出仓库。
人拉货物的过程中,分析正确的是( )
A.货物移动距离为20mB.工人的拉力为400N
C.工人做的有用功为
D.工人拉力的功率为360W
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A.从图中可以看到,两条绳子托着动滑轮,人以0.6m/s的速度匀速前行,那么货物的速度是0.3m/s,经100s货物移动距离为
货物移动距离为30m,A错误;
B.由题意可知,货物的重力
其摩擦力
由于货物匀速前行,绳对货物的拉力
滑轮组的机械效率为75%,可得到
解得
,工人的拉力为400N,B正确;
C.货物移动距离为30m,绳对货物的拉力为600N,则工人做的有用功为
工人做的有用功为
,C错误;
D.由于人以0.6m/s的速度匀速前行,工人的拉力为400N,工人拉力的功率为
工人拉力的功率为240W,D错误。
故选B。
15.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。
16.某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组(每个滑轮重均为50g)在2s内把重物G1和G2提高10cm,已知Fl和F2的大小均为2N,不计绳重及摩擦(g取10N/kg)。
下列说法中不正确的是( )
A.重物G1的重力大小为5.5N
B.乙滑轮组所做的有用功是0.7J
C.F1和F2做功的功率之比为3:
4
D.两个滑轮组的机械效率之比为4:
3
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.从图甲可以看到,三条绳子托着动滑轮,动滑轮只是一个,重力大小是
把动滑轮和重物看作一个整体,这个整体处于平衡状态,可知
解得
,重物G1的重力大小为5.5N,A正确,不合题意;
B.在图乙中,把两个动滑轮和重物看作一个整体,这个整体处于平衡状态,可知
解得
,重物升高的高度是
,乙滑轮组所做的有用功是
乙滑轮组所做的有用功是
,B正确,不合题意;
C.重物G1移动的速度是
甲图中绳端移动的速度是
重物G2移动的速度是
乙图中绳端移动的速度是
那么可知F1和F2做功的功率之比是
F1和F2做功的功率之比为3:
4,C正确,不合题意;
D.甲滑轮组所做的有用功是
所做的总功是
乙滑轮组所做的总功是
由上述可知,乙滑轮组所做的有用功是
,那么两个滑轮组的机械效率之比是
两个滑轮组的机械效率之比是
;D错误,符合题意。
故选D。
17.两个质量相同的钩码,下端固定有纸带并穿过打点计时器,在拉力作用下两钩码分别同时从同一位置开始沿竖直向上方向运动,纸带上留下的点迹如图(a)所示,它们的s—t图像如图(b)所示.则
A.甲的拉力大
B.甲的机械能小
C.乙的动能小
D.无法判断
【答案】C
【解析】
【详解】
A.在图a中的甲、乙两图中,打点计时器打出的各点之间的距离是相同的,由此确定钩码在这两种情况下都是处于匀速直线运动状态,即平衡状态,所受的力一定是平衡力,此时的钩码只受两个力的作用:
弹簧秤竖直向上的拉力和重力.根据二力平衡的条件可知这两个力相等,即甲、乙的拉力都等于各自钩码的重力,由于钩码的质量相等,则重力相等,所以甲的拉力等于乙的拉力.故A不符合题意;
BCD.两个钩码的质量相同,由题意知,两个钩码上升的高度相同,由图(b)知,甲、乙上升相同的高度,甲所用时间小于乙所用时间,根据v=
可知,甲的速度大于乙的速度,所以,甲的动能大于乙的动能,甲的势能等于乙的势能,机械能为动能和势能之和,所以,甲的机械能大于乙的机械能.故B不符合题意.C符合题意.D不符合题意.
18.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。
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.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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