物理培优 易错 难题功和机械能问题辅导专题训练及详细答案.docx
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物理培优易错难题功和机械能问题辅导专题训练及详细答案
一、初中物理功和机械能问题
1.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.
2.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。
3.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。
4.一位父亲与他6岁的儿子一起上楼回家,对此,下列说法错误的是()
A.爬相同的楼梯,儿子体重小做的功少
B.爬相同的楼梯,父亲体重大做的功多
C.爬相同的楼梯,父亲比儿子先到达,父亲的功率大
D.爬相同的楼梯,儿子坐电梯先到达,儿子的功率大
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
AB.由题知,他们上相同的楼梯,h相同,父亲的体重G1大于儿子的体重G2,根据爬楼做功
,所以父亲爬楼做功W1大于儿子爬楼做功W2,即W1>W2,故A、B正确,不符合题意;
C.父亲爬楼做功多,父亲比儿子先到达,做功时间少,根据
可知父亲做功功率大,故C正确,不符合题意;
D.儿子坐电梯先到达,但爬楼过程中儿子没有施加力,儿子做功为0J,做功功率为0W,故D错误,符合题意。
故选D。
5.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。
6.九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。
7.李明同学,一次缓慢地从一楼走上五楼,另一次则急促地跑上去,下列说法正确的是()
A.两次做的有用功相同,功率不同
B.两次做的有用功和功率都相同
C.两次做的有用功不同,功率相同
D.条件不足,无法判断
【答案】A
【解析】
【详解】
李明同学的体重不变,上楼的高度不变,根据公式
可知两次上楼过程所做的有用功相等;缓慢走上去用的时间比跑上去用的时间多,且前后做的功相等;根据公式
可知,走上去做功的功率小于跑上去做功的功率。
故选A。
8.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。
9.关于能的概念,以下说法正确的是( )
A.在空中飞行的子弹,因为它能够做功,所以子弹具有能
B.悬吊着的小球,从竖直方向拉开一个角度后,因为小球不能做功,所以小球不具有能
C.甲物体比乙物体的速度大,则甲物体的动能一定比乙物体的动能大
D.甲物体的位置比乙物体的位置高,则甲物体的势能一定比乙物体的势能大
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
A.在空中飞行的子弹,因为它能够做功,所以具有能,A正确;
B.悬吊着的小球,从竖直方向拉开一个角度后,尽管小球不能做功,但是它具有一定高度,具有重力势能,B错误;
C.甲物体比乙物体的速度大,但是如果甲物体的质量比乙物体的质量小很多,那么甲物体的动能将会比乙物体的动能小,C错误;
D.甲物体的位置比乙物体的位置高,但是如果甲物体的质量比乙物体的质量小,那么甲物体的势能可能比乙物体的势能小,D错误。
故选A。
10.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 11.如图,小球从某一高度自由落到一端固定在地面的轻质弹簧上,在A处开始与弹簧接触,下降到最低点B处后弹回,则小球的动能变化情况是( ) A.从A到B,动能不断减小B.从B到A,动能不断增大 C.从A到B,动能先变大后变小,到B处为零D.从B到A,动能先变大后变小,到A处为零 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 物体从A点接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短(达到B点)的过程中,物体的运动过程为: 在物体刚接触弹簧的时候,弹簧的弹力小于物体的重力,合力向下,物体还是向下加速,当弹簧的弹力和物体的重力相等时,小球的速度达到最大,之后弹力大于重力,物体开始减速,直至减为零。 弹簧从压缩到最短B点到弹簧弹回原长A点的过程中,物体的运动过程: 弹簧压缩到最短时弹力最大,大于重力,合力方向向上,物体加速上升;当弹簧的弹力和物体的重力相等时,物体的速度达到最大,之后弹力小于重力,物体开始减速。 AC.物体从A到B的过程中,速度先增大后减小至0,动能先增大后减小,到B处为零,故A不符合题意,C符合题意; BD.物体从B到A的过程中,速度先增大后减小到达A位置时速度不为0,因此动能先增大后减小,到A处为不为零,故BD不符合题意。 故选C。 12.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. 13.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。 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。 16.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。 17.如图所示,当小明用力推墙时,他沿水平冰面减速向后退去,下列说法正确的是( ) A.小明对地面的压力和地面对小明的支持力是一对平衡力 B.小明受到摩擦力是水平向右,合力为零,运动状态不变 C.小明减速运动时,则他的惯性和机械能也随之减小 D.假如小明的重力突然消失,小明将做匀速直线运动 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 A.力的作用是相互的,小明对地面的压力和地面对小明的支持力是一对相互作用力,不是平衡力,A错误; B.小明减速向后退去,那么受到摩擦力是水平向右,但是合力不为零,速度在减小,那么运动状态是变化的,B错误; C.小明减速运动时,小明自身的质量不变,那么他的惯性是不变的;速度在减小,那么动能是在变小的,在水平冰面上运动,重力势能不变,则可知机械能是变小的;C错误; D.假如小明的重力突然消失,那么小明对冰面的压力消失,摩擦力也消失,在水平方向上不受力,处于平衡状态,小明将做匀速直线运动,D正确。 故选D。 18.某块砖在一对平衡力作用下运动,则该砖() A.机械能一定不变,动能一定不变 B.机械能可能改变,动能一定不变 C.机械能可能改变,动能可能改变 D.机械能一定不变,动能可能改变 【答案】B 【解析】 【分析】 要解决此题需要掌握物体在受平衡力的时候总保持静止状态或匀速直线运动状态;要了解机械能包括动能和势能,动能和物体的质量以及速度有关,重力势能与物体的质量和被举的高度有关。 【详解】 物体在平衡力的作用下,即一定处于平衡状态,即或是静止状态或是匀速直线运动状态,由于其动能的大小与质量及运动的速度有关,所以对于同一砖块来说,质量不变,其不管是保持静止还是匀速直线运动,其速度都是不变的,故其动能一定不变;但其重力势能却有可能改变,如将砖匀速提高,在该过程中,动能不变,但其重力势能变大,即机械能变大;同理若将砖匀速降低,其机械能会变小,综上所述可知,B符合题意。 故选B。 19.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。 20.小明用弹簧测力计拉动木块,使它沿同一水平木板滑动,如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.木块两次具有的动能一样大B.两次拉力对木块做的功一样多 C.木块第一次受到的拉力较大D.第一次拉力对木块做功的功率较大 【答案】D 【解析】 【详解】 A.由图知,第一次物体的速度较大,第一次物体的动能较大,故A错误; B.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,由W=Fs可知,但是在没有指出是相同时间内,因此不能比较二者做功多少,故B错误; C.由A分析知,木块两次受到的拉力相等,故C错误; D.从图中可以看出第一次木块运动的速度较大,由功率的变形公式P=Fv可知,力F相同,第一次速度v大,所以功率大,故D正确。
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