中考物理分类汇编11功和机械能.docx

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中考物理分类汇编11功和机械能

11功和机械能

27．（2019•泰州）如图所示，在探究物体动能的大小与哪些因素有关时，让同一小车分别从同一斜面的不同高度由静止释放，撞击水平面上同一木块．

（1）本实验探究的是　小车　（木块/小车/斜面）的动能与　速度　的关系，实验中是通过观察　木块移动的距离　来比较动能大小的；

（2）第一次实验的情景如图甲所示，在进行第二次实验前，应先将撞出的木块　恢复到原位置　；

（3）若操作正确，第二次实验木块最终的位置如图乙所示，则此实验的结论是：

　在质量相同的情况下，速度越大，动能越大　．

【考点】FQ：

探究影响物体动能大小的因素．

【分析】

（1）动能大小与物体的质量和速度有关，在探究过程中应用控制变量法，并通过小车推动木块做的功来反映动能的大小；

（2）在实验的过程中，通过木块滑动的距离来判定动能的大小，故重新实验时，应控制木块的初始位置相同；

（3）根据图中木块移动的距离分析．

【解答】解：

（1）由图知，两相同小车分别从同一斜面不同高度由静止滑下，小车的质量相同，初速度不同，所以可探究动能与小车的初速度关系；

实验中通过小车推动木块移动的距离来反映动能的大小；

（2）在实验的过程中，通过木块滑动的距离来判定动能的大小，故重新实验时，应把木块恢复到原位置；

（3）由图可知，甲撞击木块移动的距离远，故结论为：

在质量相同的情况下，速度越大，动能越大．

故答案为：

（1）小车；速度；木块移动的距离；

（2）恢复到原位置；（3）在质量相同的情况下，速度越大，动能越大．

7.（2019•百色）骑行是青少年最喜爱的运动项目之一，图14所示是小明的山地车及相关数据。

某次骑行，小明沿着平直的公路匀速行驶3km，耗时10min。

求：

（1）停放时，山地车对水平地面的压强；

（2）若在该路段骑行时受到的平均阻力为20N，小明骑行时的功率。

【答案】

（1）1.25×105Pa；

（2）100W

命题立意：

重力、压强及功率的综合计算

解析：

本题题考查的是重力、压力、压强的计算。

关键是公式及其变形的灵活运用，要知道在水平面上物体对水平面的压力等于物体自身的重力，解题过程中要注意单位的换算。

（1）山

地车水平停放时，压力大小等于物体所受重力大小：

F压=G

G=mg=10kg×10N/kg=100N

F压=100N

山地车停放时对水平地面的压强，根据p=F/S可得：

p=100N/8×10−4m2=1.25×105Pa

（2）他骑行时平直的公路匀速行驶，有F=f阻

F=20N

克服阻力做的功，根据W=FS可得：

W=20N×3000m=6×104J

他骑行的功率，根据P=W/t可得：

P=6×104J/10×60s=100W

26.（2019•广西）（7分）如图15所示，在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，将小钢球从高度为h的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一小木块向前移动一段距离s后停下。

完成甲、乙、丙所示的三次实验，其中h1＝h3＞h2，mA＝mB＜mC。

（1）小钢球在滚下斜面的过程中，它的能转化为动能，其动能大小是通过（选填“高度h”或“距离s”）大小来反映的；

（2）小钢球在水平面上不能立即停下，是因为小钢球具有，小木块最终会停下来是因为受到力的作用；

（3）分析比较甲和乙两组实验可得，物体质量相同时，速度越大，动能越；

（4）分析比较两组实验可得出物体的动能与质量的关系；

（5）综合上述可知，如图16所示的交通标志牌是交通管理部门对不同车型设定的最高。

【答案】

（1）重力势；距离s；

（2）惯性；阻；（3）大（4）甲丙（5）车速

命题立意：

探究影响物体动能大小的因素

解析：

本题考查了探究物体动能的大小与哪些因素有关的实验。

本实验

注意转换法、控制变量法在实验中的应用，并要掌握实验中控制小球滚下速度的方法。

（1）在研究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，小钢球在滚下斜面的过程中，它的重力势能转化为动能；利用木块运动距离s来比较物体的动能大小，用到的是转换法；

（2）物体的动能与物体的质量和速度有关，探究动能与质量的关系时，小钢球在水平面上不能立即停下，是因为小钢球具有惯性，小木块最终会停下来是因为受到阻力的作用；

（3）分析比较甲和乙两组实验可得，探究动能与速度的关系时，应控制质量不变，改变速度；速度越大，动能越大；

（4）通过控制质量不变，分析比较甲丙两组实验可得出：

不同质量的钢球从同一高度由静止开始滚下，速度相同；可探究动能与质量的关系；

（5）依照上述实验可知，机动车质量一定，速

度越快，动能越大，刹车时制动距离越大，容易出现交通事故，所以要限速行驶；在相同的道路上，不同车型的机动车质量不同，速度相同时，质量大的动能大，制动距离大，质量小的动能小，制动距离小，当制动距离相同时，不同车型限速就不同；如图16所示的

交通标志牌是交通管理部门对不同车型设定的最高车速。

9.（2019•广西）在水平地面上，小明在10s内用50N力沿水平方向拉着重为100N的小车前进了5m，则小明的功率是：

A.25WB.50WC.250WD.500W

【答案】A

命题立意：

机械功和功率

解析：

本题考查的是拉力做功及功率的问题。

解答这类题目的思路是先确定拉力的大小及沿拉力移动的距离关系。

先根据W=Fs可求得拉力做的功：

W=50N×5m=250J

再根据P=W/t可得：

P=250J/10s=2

5W

故只有选项A说法正确。

故选A。

11．（2019•桂林）下列事件中，力对物体做了功的是（　　）

A．用力推汽车，没有推动

B．将重物从一楼扛到二楼

C．举重运动员举着杠铃保持不动

D．提着水桶在水平路面上匀速前行

【考点】EA：

力是否做功的判断．

【分析】做功的两个必要因素：

一是作用在物体上的力，二是在力的方向上移动的距离．据此分析判断．

【解答】解：

A、用力推汽车，没有推动，对汽车有力的作用，但汽车没有移动距离，所以不做功；故A不合题意；

B、将重物从一楼扛到二楼，重物在提力的方向上移动了距离，做了功，故B符合题意；

C、举重运动员举着杠铃站着不动，有力但没有移动距离，不做功，故C不合题意；

D、提着水桶在水平路面上匀速前行，力与距离的方向互相垂直，所以不做功．故D不合题意

故选B．

8．（2019•桂林）下列物体重力势能发生变化的是（　　）

A．水平拉长的弹簧B．正在下落的篮球

C．水平滑行的玩具车D．静止在桌面上的课本

【考点】FN：

动能和势能的大小变化．

【分析】重力势能大小的影响因素：

质量、被举得高度．质量越大，高度越高，重力势能越大．据此分析即可解答．

【解答】解：

A、水平拉长的弹簧，质量与高度都没有变化，重力势能没有发生变化．故A不合题意；

B、正在下落的篮球，质量不变，高度降低，重力势能减小．故B符合意；

C、水平滑行的玩具车，质量与高度都没有变化，重力势能没有发生变化．故C不合题意；

D、静止在桌面上的课本，质量与高度都没有变化，重力势能没有发生变化．故D不合题意．

故选B．

27．（2019•河池）（6分）共享自行车的普及给人们出行提供了方便，也符合我国提倡的“绿色出行，低碳生活”理念．王明同学骑着自行车在平直的水平路面上匀速行驶，10min行驶了3000m，骑行过程中使人和车前进的动力恒为20N．求：

（1）自行车的速度是多少m/s；

（2）骑行10min动力所做的功．

27．解：

（1）自行车的速度：

v=

=

=5m/s；

（2）骑行10min动力所做的功：

W=Fs=20N×3000m=6×104J．

答：

（1）自行车的速度是5m/s；

（2）骑行10min动力所做的功为6×104J．

5．（2019•贺州）如图所示的光滑轨道，BC为水平面，小球从A点静止释放运动到C点的过程中，小

球的动能和重力势能的变化情况是（　　）

A．A到B小球的重力势能不变B．A到B小球的动能减少

C．B到C小球的重力势能增大D．B到C小球的动能不变

3.（2019•柳州）如图2所示情况中，力没有做功的是

【答案】B

命题立意：

力是否做功的判断

解析：

本题考查的是判断力是否做功问题。

做功的两个必要条件是：

一是物体受到力的作用；二是物体在这个力的方向上通过一定的距离。

注意三种不做功的情况：

一是有力没距离；二是有距离没力；三是有力有距离，但力的方向与通过距离相互垂直。

对选项A，将鸡蛋从下上举起，人对鸡蛋施加了力，鸡蛋在力的方向上最终通过了距离，所以人对鸡蛋做了功，故选项A不合题意；

对选项B，人用力搬石头但没有搬动，有力，但物体没有通过距离，故没有做功；故选项B符合题意；

对选项C，推着小车前进，对小车有一个力的作用，小车在力的方向上通过了距离，所以推力对小车做了功，故选项C不符合题意；

对选项D，沿着斜面把汽油桶推上车厢，人给油桶一个向上的力，油桶向上移动了距离，人对油桶做功；选项D不符合题意；答案：

B

10．（2019•玉林）如图所示，是我国首架自行研制的C919大飞机在加速升空的过程，对其机械能的变化情况，下列分析正确的是（　　）

A．动能增大，重力势能减小B．动能减小，重力势能增大

C．动能增大，重力势能增大D．动能减小，重力势能减小

【考点】FN：

动能和势能的大小变化．

【分析】

（1）动能大小的影响因素：

质量、速度．质量越大，速度越大，动能越大．

（2）重力势能大小的影响因素：

质量、被举得高度．质量越大，高度越高，重力势能越大．

【解答】解：

C919大飞机在加速升空的过程，质量不变，速度变大，动能增大，同时高度上升，重力势能增大．

故选C．

21．（2019•常德）如图甲所示，水平地面上的一物体，受到

方向不变的水平推力F的作用，F的大小

与时间t的关系和物体的速度v与时间t

的关系如图乙所示，则0～3s，F对物体

做的功为J，3～6s物体受摩擦力

大小为N。

21．04

7．（2019•常德）行驶在高速公路上的小汽车，司机突然发现刹车失灵，为了避险，将车开上铺有碎

石且沿山坡向上的避险车道，最终停下。

下列说法正确的是D

A．上坡过程中，小汽车的机械能保持不变

B．小汽车停下后，不再具有惯性

C．上坡过程中，小汽车处于平衡状态

D．上坡过程中，小汽车动能减小，重力势能增加

5．（3分）（2019•包头）如图所示，电源电压保持不变，开关S闭合后，灯泡L1、L2都能正常发光，甲、乙两只电表的示数之比为3：

5，则L1、L2的额定功率之比是（　　）

A．2：

3B．3：

2C．5：

3D．3：

5

【分析】根据电压表并联在电路中、电流表串联在电路中确定甲乙仪表的种类，然后根据串联电路的特点和电功率公式求出两灯泡的额定功率之比．

【解答】解

：

由电路图可知，开关S闭合后，如果乙为电流表，将会造成电源短路；如果甲为电流表，则L2被短路、不能工作；

所以，甲、乙均为电压表，此时灯L1、L2串联连接，电压表甲测L2两端电压，电压表乙测电源电压；

因串联电路中总电压等于各分电压之和，

所以，两灯泡两端的电压之比：

=

=

=

，

因串联电路中各处的电流相等，且灯泡L1、L2都能正常发光，

所以，由P=UI可得，两灯泡的额定功率之比：

=

=

=

．

故选A．

【点评】本题考查了电压表和电流表在电路中的作用、串联电路的特点以及电功公式的应用，关键是明确甲乙仪表的种类和测量对象．

21．（2019•鄂尔多斯）小夏同学子啊体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发，并产生了如下猜想．

猜想一：

物体的重力势能与物体的质量有关

猜想二：

物体的重力势能与物体的下落高度有关

猜想三：

物体的重力势能与物体的运动路径有关

为此小夏设计了如图所示的实验：

用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球分别从距离沙表面某高度处静止释放，其中D球从光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计）．

实验数据如下表：

实验序号

铅球代号

铅球质量/g

下落高度/m

陷入沙中的深度/m

①

A

200

0.5

0.1

②

B

400

0.5

0.25

③

C

200

1

0.2

④

D

200

1

0.2

（1）本实验中，采用的研究问题的方法是　控制变量法　．（写出一种方法即可）

（2）本实验中，铅球的重力势能大小是通过　铅球陷入沙中的深度　来反映的．

（3）为验证猜想二，应比较　①③　（填实验序号），得到的结论是：

当物质量相同时，　物体所处的高度越高，重力势能越大　．

（4）比较③④，得到的结论是　物体的重力势能与物体运动的路径无关　．

（5）经进一步实验和分析，小夏大胆给出重力势能（Ep）的表达式“Ep=mgh”，并去办公室询问了老师，得以证实，小夏高兴不已，回到教室后，根据学过的知识又算出了各小球落到沙表面的动能，其中B球的动能为　2　J．（忽略空气阻力，g=10N/kg）

【考点】FR：

探究影响物体势能大小的因素．

【分析】影响重力势能的因素有物体的质量和下落高度，实验中研究物体的重力势能与物体的质量关系时，需要保持下落高度和运动路径相同，改变物体质量；

研究物体重力势能与下落高度的关系时，需要保持物体质量和运动路径相同，改变下落高度；研究物体重力势能与运动路径的关系时，需要保持物体质量和下落高度相同，改变运动路径．据此分析解答．

【解答】解：

（1）物理学中对于多因素或多变量的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题．每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法，该实验中用到了控制变量法；

（2）本实验中，铅球的重力势能大小是通过球陷入沙面的深度来反映；

（3）比较A、B两球，下落高度和运动路径相同，B球质量大于A球质量，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：

当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大；

（4）比较③④两球，两球的质量相同，下落高度也相同，两球的运动路径不同，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：

物体的重力势能与物体运动的路径无关．

（5）根据Ep=mgh可得，B球的动能Ep=mgh=0.4kg×10N/kg×0.5m=2J．

故答案为：

（1）控制变量法；

（2）铅球陷入沙中的深度；（3）①③；物体所处的高度越高，重力势能越大；（4）物体的重力势能与物体运动的路径无关；（5）2．

15．（2.5分）（2019•乐山）如甲图所示，小球从竖直放置的弹簧上方一定高度处由静止开始下落，从a处开始接触弹簧，压缩至c处时弹簧最短．从a至c处的过程中，小球在b处速度最大．小球的速度v和弹簧被压缩的长度△L之间的关系如乙图所示．不计空气阻力，则从a至c处的过程中，下列说法中正确的是（　　）

A．小球所受重力始终大于弹簧的弹力

B．小球的重力势能先减小后增大

C．小球减少的机械能转化为弹簧的弹性势能

D．小球的动能一直减小

【分析】由图象可知，小球速度先变大，后变小．弹簧发生形变从而产生弹力，弹力的大小与弹簧的弹性形变程度有关．

机械能是动能和势能的统称，动能与物体的质量和速度有关；

在运动过程中小球受重力与弹簧的弹力，当两力大小相等时，小球速度最大，此时弹力与重力是一对平衡力．

【解答】解：

A、在小球向下压缩弹簧的过程中，小球受竖直向上的弹簧的弹力、竖直向下的重力；

在ab段，重力大于弹力，合力向下，小球速度越来越大；

随着弹簧压缩量的增大，弹力逐渐增大，在b处弹力与重力相等，小球的速度达到最大；

小球再向下运动（bc段），弹力大于重力，合力向上，小球速度减小；

故A错误；

B、小球从a至c的过程中，高度一直减小，小球的重力势能一直在减小，故B错误；

C、小球下落压缩弹簧的过程中，不计空气阻力，机械能守恒，则小球减少的机械能转化为弹簧的弹

性势能，故C正确；

D、由图乙可知，小球的速度先增大后减小，则小球的动能先增大后减小，故D错误．

故选C．

25．（2019•泸州）2019年4月1日，中国四川省川南临港自由贸易试验区揭牌仪式在成都举行，标志着四川航运第一大港﹣﹣泸州港称为重要区域性综合交通枢纽．如图所示是泸州港口的轨道式龙门吊设备的简化机械示意图．图中在货船水平甲板上被吊起的集装箱体积是24m3，底面积4m2，平均密度1.5×103kg/m3，图中每个滑轮的重力均为1.0×104N，在绳子自由端拉力F的作用下，集装箱以0.2m/s的速度在空中匀速竖直上升（绳重和摩擦不计，取g=10N/kg）．求：

（1）该集装箱的重力；

（2）绳子自由端拉力F的功率；

（3）在开始起吊集装箱的过程中，当绳子自由端的拉力为F′=1.45×

105N时，集装箱对水平甲板的压强．

【考点】86：

压强的大小及其计算；2B：

密度公式的应用；78：

重力的计算；FF：

功率的计算．

【分析】

（1）知道集装箱的体积和平均密度，利用ρ=

求集装箱的质量，再利用G=mg求该集

装箱的重力；

（2）由图知使用的滑轮组．n=2，绳重和摩擦不计，拉力F=

（G+G轮）；求出拉力端移动速度，利用P=

=

=Fv求拉力做功功率；

（3）当绳子自由端的拉力为F′=1.45×105N时，而F′=

（F拉+G轮），据此求滑轮组对集装箱的拉力，集装箱对地面的压力等于集装箱重力减去拉力，再利用压强公式求对地面的压强．

【解答】解：

（1）由ρ=

得集装箱的质量：

m=ρV=1.5×103kg/m3×24m3=3.6×104kg，

该集装箱的重力：

G=mg=3.6×104kg×10N/kg=3.6×105N；

（2）由图可知n=2，绳重和摩擦不计，则绳子自由端的拉力：

F=

（G+G轮）=

×（3.6×105N+1.0×104N）=1.85×105N；

拉力端移动速度：

v=2v箱=2×0.2m/s=0.4m/s，

拉力做功的功率：

P=

=

=Fv=1.85×105N×0.4m/s=7.4×104W；

（3）当绳子自由端的拉力为F′=1.45×105N时，设滑轮组对集装箱的拉力为F拉，

绳重和摩擦不计，此时绳子自由端的拉力：

F′=

（F拉+G轮），

则滑轮组对集装箱的拉力：

F拉=2F′﹣G轮=2×1.45×105N﹣1.0×104N=2.8×105N，

集装箱受向上的拉力F拉、向上的支持力F支和向下的重力G而静止在水平甲板上，

所以，F拉+F支=G，

且压力和支持力为一对相互作用力，它们大小相等，则集装箱对甲板的压力：

F压=F支=G﹣F拉=3.6×105N﹣2.8×105N=8×104N，

集装箱对水平甲板的压强：

p=

=

=2×104Pa．

答：

（1）该集装箱的重力为3.6×105N；

（2）绳子自由端拉力F的功率为7.4×104W；

（3）当绳子自由端的拉力为F′=1.45×105N时，集装箱对水平甲板的压强为2×104Pa．

22．（2019•泸州）在探究“物体动能与其速度大小关系”的实验中，如图所示，同一个小车分别从同一斜面的不同高度由静止滑下，撞击静止在水平木板上的同一木块，木块被撞后在相同木板上运动一段距离后停下来，请你回答下列问题：

（1）小芳正确操作实验，观察到小车滑下的高度越高，木块运动的距离越　远　，说明木块被撞后动能越　大　．木块在木板上运动过程中，第一次受到的摩擦力为f1，第二次受到的摩擦力为f2，则f1与f2的大小关系是f1　=　f2（选填“＞”、“＜”或“=”）

（2）小芳利用上述器材探究“阻力对物体运动的影响”，为了完成该实验，还需要增加的器材有　毛巾　（选填“砝码”、“毛巾”或“弹簧测力计”）．每次让小车从同一高度由静止滑下，记下木块最终停在不同水平面上的位置，可知木块受到的阻力越小，运动的距离越　远　．

【考点】FQ：

探究影响物体动能大小的因素．

【分析】

（1）该实验采用了控制变量法和转换法，同一小车保证了质量相同，从斜面的不同高度滑下，到达水平面时的速度不同，木块被撞击后移动的距离不同，推力做功不同，就可以说明木块的动能不同，从而得出质量相同时，速度越大的物体动能越大．

滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关，分析两图中压力和接触面的粗糙程度有没有改变，则可判断物体运动时的摩擦力是否发生变化．

（2）探究“阻力对物体运动的影响”需要选择与接触面粗糙程度有关的实验器材．平面越光滑，小车受到的阻力越小；小车运动的路程越长，说明小车受到减小的越慢．

【解答】解：

（1）实验的研究对象是小车，同一小车保证了质量相同，从斜面的不同高度由静止滑下，小车放置的位置越高，到达水平面的速度越大，木块被撞击后滑行得越远，说明小车的动能更大；由此可以得出结论：

质量相同时，速度越大，物体的动能越大；

两次实验木块在滑动过程中，由于没有改变木块和接触面，所以木块受到的滑动摩擦力相同，即f甲=f乙．

（2）探究“阻力对物体运动的影响”需要选择与接触面粗糙程度有关的毛巾．

根据实验现象可知，平面越光滑，说明小车受到的阻力越小，小车运动的路程越远．

故答案为：

（1）远；大；=；

（2）毛巾；远．19．（2019•泸州）我国自行研制的“玉兔号”月球车早已抵达月球表面，如图所示，“玉兔号”车的总质量为180kg，同一物体在月球上的重力是地球上的六分之一，该车在月球上的重力是　300　N，月球车在80N的牵引力作用下，5min内沿牵引力方向移动了30m，牵引力做功为　2400　J，运动的平均速度为　0.1　m/s（取g=10N/kg）

【考点】78：

重力的计算；6D：

变速运动与平均速度；EC：

功的计算．

【分析】

（1）根据公式G=mg进行计算即可求得“玉兔号”月球车在地球上的重力，根据一个物体在月球上的重力为地球上的六分之一求出“玉兔号”月球车在月球上受到的重力．

（2）利用W=Fs计算牵引力做功；利用v=

计算运动的平均速度．

【解答】解：

“玉兔号”月球车在地球上的重力：

G地=mg=180kg×10N/kg=1800N，

因为物体在月球上受到的重力是地球上的

，

所以，“玉兔号”月球车在月球上受到的重力：

G月=

G地=

×1800N=300N；

（2）牵引力做功：

W=Fs=80N×30m=2400J；

运动的平均速度：

v=

=

=0.1m/s．

故答案为：

300；2400；0.1．

7．（2019•泸州）如图所示，2019年4月27日，天舟一号与天宫二号成功交会对接，天舟一号对天宫二号提供各种补给，下列说法正确的是（　　）

A．天舟一号在加速升空过程中动能减小，重力势能增加

B．货物从地面运到天宫二号后，由于失重，货物的惯性减小

C．货物在天宫二号舱内，不再受到重力的作用

D．成功交会对接后

，以地面为参照物，天舟一号是运动的

【考点】FN：

动能和势能的大小变化；52：

参照物及其选择；6L：

惯性．

【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上升高度；

（2）惯性大小只跟物体的质量大小有关，跟物体是否受力、是否运动、运动速度等都没有关系，质量越大，惯性越大．

（3）货物在天宫二号舱内，仍然受到重力的作用．

（4）判断物体是运动的还是静止的，要看它和参照物之间的位置关系，如果位置变化了，说明该物体是运动的，否则是静止的．

【解答】解：

A、天舟一号在加速升空过程中，质量不变，