中考物理功和机械能问题提高练习题压轴题训练.docx
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中考物理功和机械能问题提高练习题压轴题训练
一、初中物理功和机械能问题
1.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。
2.2019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。
3.一个超级惊险项目——18米长悬崖秋千惊现重庆某公园!
小明被缆绳拉到6层楼的高度,释放后自由摆动冲向峡谷(如图所示),伴随着人们的惊呼声,秋千越荡越低。
下列有关说法中正确的是()
A.秋千荡回来经过最低点时,小明的机械能最大
B.整个过程小明的动能与重力势能之和不变
C.秋千荡到最高点时,小明的动能为零
D.在向下摆的过程中,小明的重力势能全部转化为动能
【答案】C
【解析】
【详解】
A.机械能是动能和势能的统称,由于秋千与空气摩擦,有机械能转化为内能,所以秋千第一次在最高点时,机械能最大,A错误;
B.机械能是动能和势能的统称,由于秋千与空气摩擦,有机械能转化为内能,整个过程小明的动能与重力势能之和变小,B错误;
C.秋千荡到最高点时,秋千速度为0,所以小明的动能为零,C正确;
D.在向下摆的过程中,小明的重力势能绝大部分转化为动能,D错误。
故选C。
4.小明用如图所示的甲、乙两个滑轮组,分别在相同时间内将同一重物匀速提升相同高度,每个滑轮的重均相等,不计绳重及摩擦,针对这一现象,小明得出了4个结论:
①F1做的功等于F2做的功;②甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率;③使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力;④F1做功的功率等于F2做功的功率;其中正确的为()
A.①、②、③B.②、③、④C.①、③、④D.①、②、③、④
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
①在不计绳重及摩擦时,拉力做的功等于提升物体和动滑轮做的功,因为物重相同,提升的高度相同,所以两次拉力做的功都等于
故F1做的功等于F2做的功,①正确;
②在不计绳重及摩擦时,甲滑轮组和乙滑轮组的机械效率都为
即机械效率相等,故②正确;
③甲滑轮组由两段绳子承重,拉力为
乙滑轮组由三段绳子承重,拉力为
所以使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力,③正确;
④两次拉力做的功,用时也相等,根据
知,F1做功的功率等于F2做功的功率,④正确;
故选D。
5.班里组织一次“比一比上楼时的功率”活动,从一楼登上五楼,比谁的功率最大。
为此,需要测量一些物理量。
下列物理量中必须测量的是( )
①五楼到一楼的高度H;②从一楼到达五楼所用的时间T;
③每个同学的体重G;④四楼到五楼楼梯的长度L。
A.①②③B.②③④C.①③D.②③
【答案】D
【解析】
【详解】
由功率公式得
学生都是从同一栋楼中的一楼到五楼,所以H高度相同,没有必要测量高度H的大小了;学生自身重不同,爬楼用的时间不同,所以必须测出各个体重和所用时间,这样可对比出不同学生上楼时的功率大小关系了。
故选D。
6.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。
7.如图所示,水平地面O点两侧粗糙程度不同,物体一直受到沿水平方向3N的力F.物体经过M点开始计时,每经过相同时间,用虚线框记录物体的位置.物体在MO段做匀速直线运动,F在MN、OP段做功分别为WMN、WOP,功率分别为PMN、POP,则
A.WMN B.WMN>WOP C.PMN>POP D.PMN 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 物体经过M点开始计时,每经过相同时间,用虚线框记录物体的位置.物体在MO段做匀速直线运动,由图可得MN的距离等于OP的距离,根据功的公式W=FS可知: 在F相同和S相同的情况下,W应该相同,所以AB均错误;在做功相同时,MN段所用时间是OP段时间的2倍,根据P=W/t,得出PMN 8.一位初中生用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。 9.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。 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,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。 12.如图所示的滑轮组,绳子的末端缠绕在电动机上,电动机转动将下方钩码匀速提起。 如果加快电动机的转速,则后一次提升与前一次相比( ) A.功率增大、机械效率增大B.功率增大、机械效率不变 C.功率不变、机械效率不变D.功率不变、机械效率增大 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 前后两次的滑轮组是同一个滑轮组,则做的有用功、额外功、总功不变,则机械效率不变;加快电动机的转速,则物体提升的速度增大,若两次提升高度相同,则后一次所需要的时间小于前一次所需要的时间,根据 可知,功率变大。 故ACD错误,B正确。 故选B。 13.一个木块放在粗糙程度相同的水平地面上,如果对木块施加的水平拉力为F,如图甲所示;F的大小与时间t的关系如图乙所示;木块的运动速度v与时间t的关系如图丙所示。 以下说法正确的是( ) A.当t=1s时,木块受到的摩擦力是0 B.当t在2~4s内,木块做匀速直线运动,受到的摩擦力为5N C.当t在4~6s内,拉力F的功率为6W D.当t在2~6s内,木块的机械能保持不变 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 A.由图乙可知,物体在t=1s时受到的拉力为1N,由图丙可知此时物体处于静止状态,所以受到的摩擦力等于拉力为1N,故A错误; B.由图乙可知,物体在4~6s内受到的拉力为3N,由图丙可知4~6s内物体做匀速运动直线运动,在4~6s内受到的摩擦力等于此时的拉力为3N;由图乙可知在2~4s内,物体做加速直线运动,接触面粗糙程度、受到的压力不变,所以在2~4s内受到的摩擦力为3N。 故B错误; C.由图乙可知,物体在4~6s内受到的拉力为3N,由图丙可知4~6s内物体做速度为2m/s的匀速运动直线运动,此时拉力的功率 故C正确; D.在2~6s内,木块受到拉力和摩擦力的作用,机械能在不断变化,故D错误。 故选C。 14.如图所示,在伽利略理想实验中,小球每次均从斜面a点自由滚下,分别经过图中b,c,d各位置,关于小球的动能、重力势能、机械能描述正确的是( ) A.小球的重力势能一直在减小 B.在d点的重力势能小于在c点的重力势能 C.从b点运动到c点的过程中,动能转化为重力势能 D.从a到b小球速度越来越大,机械能越来越大 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 A.小球从a到b的过程中,高度变小,重力势能减小,从b到c或d的过程,高度增大,重力势能增加,所以不同的过程重力势能的变化不同,故A错误; B.c、d两点在同一高度,所以小球在这两点的重力势能相等,故B错误; C.小球从b点到c点的过程中,动能减小,重力势能增大,是动能转化为重力势能,故C正确; D.在伽利略理想实验中,机械能是守恒的,所以从a点到b点,小球的机械能不变,故D错误。 故选C。 15.为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度,设置了如图所示的滑轮组装置。 当用图甲所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时,物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图乙和丙所示(不计绳重和绳与轮之间的摩擦)。 下列计算结果正确的是( ) A.0s~1s内,地面对物体的支持力是10N B.1s~2s内,拉力F做的功是62.5J C.2s~3s内,拉力F的功率是300W D.2s~3s内,滑轮组的机械效率是62.5% 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 A.从图乙可以看到,时间从第2s到第3s时,速度大小是不变的,这时处于平衡状态,物体受到的拉力大小等于重物和动滑轮的总重,即 由题意可知,0s~1s内,地面对物体的支持力符合关系式 从图甲可以看到, ,解得 ,A错误; B.从图甲可以看到,1s~2s内,拉力F的大小是50N,物体上升的高度是1.25m,三条绳子托着动滑轮,绳端移动的距离是 拉力F做的功是 拉力F做的功是 ,B错误; C.2s~3s内,物体匀速运动,绳端也是匀速运动,拉力F的大小是40N,绳端移动的速度 根据 可知,拉力F的功率 拉力F的功率是300W,C正确; D.2s~3s内,物体上升的高度 拉力F的大小是40N,则滑轮组的机械效率 滑轮组的机械效率约是 ,D错误。 故选C。 16.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。 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.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.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.
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