中考物理压轴题专题功和机械能问题的经典综合题.docx
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中考物理压轴题专题功和机械能问题的经典综合题
一、初中物理功和机械能问题
1.一个超级惊险项目——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。
2.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。
3.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。 4.如图所示,粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面上,小球由A点以速度v沿轨道滚下,经过另一侧高点B后到达最高点C.下列分析不正确的是( ) A.小球在A、B、C三点的速度大小关系是 B.小球在A、B两点的动能之差等于小球从A点到B点克服摩擦力做的功 C.小球在A、B两点具有的重力势能相同 D.整个过程只有重力对小球做功 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 A.小球运动过程中会克服摩擦力做功,且质量不变,故从A运动到C的过程中,机械能减小,小球在A与B点的势能相同,故在A点的动能大于B点的动能,C点最高,故小球在C点的势能最大,动能最小,所以 ,故A正确,不符合题意; BC.A、B两点高度相同,小球的质量不变,故小球的重力势能相同,小球从A点运动到B点,会克服摩擦力做功,动能减小,动能之差等于克服摩擦力所做的功,故B、C正确,不符合题意; D.整个过程中,摩擦力也会对小球做功,故D错误,符合题意。 故选D。 5.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。 6.跳绳是大家喜爱的体育运动之一,小明的质量为50kg,每次跳起高度约为6cm(人整体上升,如图所示),一分钟跳100次,下列说法正确的是() A.向上起跳过程中小明的动能持续增大B.下落过程中小明的重力势能保持不变 C.小明跳一次克服重力做功约3JD.小明在这一分钟内跳绳的功率约为50W 【答案】D 【解析】 【详解】 A.向上起跳过程中,质量不变,速度减小,小明的动能减小,故A错误; B.下落过程中小明的高度减小,质量不变,重力势能减小,故B错误; C.小明的重力为: G=mg=50kg×10N/kg=500N, 小明跳一次克服重力做功: W=Gh=500N×0.06m=30J, 故C错误; D.小明在这一分钟内跳绳的功率: P= = =50W, 故D正确。 故选D。 7.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。 8.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 9.炎热的夏天海口,环卫工人利用洒水车给马路洒水降温,洒水车在水平马路匀速行驶过程中,以下说法正确的是() A.动能减少,机械能不变B.动能不变,机械能减少 C.动能减少,机械能减少D.动能增大,机械能增大 【答案】C 【解析】 【分析】 动能大小跟质量、速度有关;质量一定时,速度越大,动能越大;速度一定时,质量越大,动能越大;重力势能大跟质量、高度有关;质量一定时,高度越高,重力势能越大;高度一定时,质量越大,重力势能越大;机械能=动能+势能。 【详解】 洒水车在平直的马路上匀速行驶,在工作的过程中,洒水车的质量不断减小,速度不变,动能变小,重力势能变小,则洒水车的机械能变小。 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.t2到t3时间内,小球的动能先增加后减少 D.t2到t3时间内,小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能 【答案】D 【解析】 【详解】 A.t1时刻是小球与弹簧开始接触的时刻,此时小球向下加速运动,在弹力增大到等于重力之前小球一直加速,所以t1时刻小球速度不是最大,动能也不是最大。 故A错误。 B.t2时刻是指弹簧被压到最低点,此时小球速度为零,小球动能全部转化为弹簧的弹性势能。 所以t2时刻小球动能最小。 故B错误。 CD.t2到t3时间内是弹簧的弹性势能向小球动能转化的过程,t3时刻弹力为零即弹性势能为零,小球动能最大。 所以在t2到t3时间内,小球动能一直在增加,小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能。 故C错误,D正确。 12.如图是滑雪运动员收起雪杖后从高处滑下的情景,对此过程 A.运动员下滑过程中动能增大,重力势能也增大 B.运动员下滑过程中,动能的增加量等于重力势能的减小量 C.运动员的动能是由重力势能转化来的 D.运动员弓着腰,是为了通过降低重心来增大惯性 【答案】C 【解析】 【详解】 A.运动员下滑过程中,质量不变,速度越来越大,高度不断变小,所以动能增大,重力势能减小,故A错误; B.运动员下滑过程中,由于要克服摩擦做功,有一部分动能转化为内能,所以动能的增加量小于重力势能的减小量,故B错误; C.运动员下滑过程中,动能增大,重力势能减小,所以,运动员的动能是由重力势能转化来的,故C正确; D.运动员弓着腰,是通过降低重心来增加稳度,不能改变惯性的大小,故D错误。 故选C。 13.如图所示,小明水平向右推放在水平地面上的箱子,但没有推动,下列说法正确的是( ) A.箱子虽然没有被推动,但小明对箱子做了功 B.箱子没有被推动是因为推力小于摩擦力 C.箱子对地面的压力与地面对箱子的支持力是一对平衡力 D.箱子没有被推动,选择的参照物是地面 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 A.箱子没有被推动,有力但没有距离,小明对箱子不做功,故A错误; B.箱子没有被推动处于静止状态,受到的是平衡力,推力等于摩擦力,故B错误; C.箱子对地面的压力与地面对箱子的支持力作用在不同的物体上,不是一对平衡力,故C错误; D.箱子没有被推动,相对于地面的位置没有改变,选择的参照物是地面,故D正确; 故选D。 14.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. 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.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。 17.一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。 18.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。 19.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。 20.九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。
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