物理功和机械能问题的专项培优 易错 难题练习题含答案附答案.docx

物理功和机械能问题的专项培优 易错 难题练习题含答案附答案.docx

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物理功和机械能问题的专项培优易错难题练习题含答案附答案

一、初中物理功和机械能问题

1．如图所示是学校田径运动会时跳远运动的几个阶段，则运动员（）

A．助跑阶段机械能不变

B．起跳时机械能为零

C．经过最高点时动能最大

D．经过最高点时重力势能最大

【答案】D

【解析】

【分析】

影响动能大小的因素：

质量、速度；质量越大，速度越大，动能越大；影响重力势能大小的因素：

质量、被举的高度；质量越大，高度越大，重力势能就越大；机械能等于动能和势能之和。

【详解】

A．助跑阶段，运动员的质量不变，速度逐渐增大，因此动能增大；运动员的高度不变，则重力势能不变，机械能等于动能和势能的和，动能增大，重力势能不变，所以机械能增大，故A错误；

B．起跳时，运动员的速度达到最大值，动能达到最大值，重力势能不变，机械能达到最大值，故B错误；

C．上升过程中，动能转化为重力势能，所以经过最高点时，动能减小，重力势能最大，故C错误；

D．最高点时，高度达到最大值，因此重力势能也达到最大值，故D正确。

故选D。

【点睛】

影响动能大小的因素有质量和速度，分析动能的变化就是分析质量和速度的变化；影响重力势能的因素是质量和高度，分析重力势能的变化就是分析质量和高度的变化。

解题时注意抓住表示物体运动状态变化的关键字词，从中找出表示“质量、速度、高度、弹性形变”变化的字眼，从而分析机械能的变化情况。

2．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。

3．如图所示，木块以一定的速度滑过A、B点，到C点滑出下落至D点，A和B、C和D之间的垂直距离均为h。

若空气阻力忽略不计，则对木块在运动过程中能量变化的分析，正确的是（）

A．D点与A点相比，动能增大，势能减小，机械能不变

B．A点到C点减少的重力势能大于C点到D点减少的重力势能

C．B点的动能可能等于A点的动能，但可能大于C点的动能

D．B点的动能可能等于D点的动能，但一定大于A点的动能

【答案】C

【解析】

【详解】

A．D点与A点相比，动能增大，势能减少，因为存在摩擦，机械能转化为内能，机械能减小，故A错误；

B．A和C、C和D之间的垂直距离均为h，则A点到C点减少的重力势能等于C点到D点减少的重力势能，故B错误；

C．斜面粗糙，则AB段有可能匀速，但因摩擦力的存在B的速度一定大于C的速度，所以，B点的动能可能等于A点的动能，一定大于C点的动能，故C正确；

D．木块从B到C，因为有摩擦，则C处的动能小于B处的动能，从C到D，由于忽略空气阻力，木块的重力势能减小，动能增加，故D点动能大于C点动能，B点的动能可能等于D点的动能，但与A点的动能大小不确定，故D错误。

故选C。

4．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。

5．在雄壮的国歌声中，升旗手在50秒时间内将重5N的国旗缓缓上升到旗杆顶端，下面分析正确的是（）

A．缓缓上升，动能转化为重力势能

B．升旗同学的手受到绳对手的摩擦力方向向下

C．他对国旗做功的功率最接近于1W

D．旗杆顶端的滑轮在使用时是省力的

【答案】C

【解析】

【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高度；在一定条件下，动能和势能可以相互转化；

（2）两个物体发生相对运动时，摩擦力方向与相对运动的方向相反；

（3）已知国旗重力，估计出旗杆高度，可以得到克服旗杆重力做的功；功与时间之比为功率；

（4）定滑轮的本质是等臂杠杆，所以不能省力。

【详解】

A．国旗匀速上升过程中，速度不变，质量不变，则动能不变，高度增大，国旗的重力势能逐渐增大，没有动能转化为重力势能，故A错误；

B．由于力的作用是相互的，升旗同学向下拉绳，升旗同学的手受到绳对手的摩擦力方向向上，故B错误；

C．已知国旗的重力5N，旗杆大约10m高，克服国旗的重力做功为

国歌的演奏一遍的标准时间是50秒，他对国旗做功的功率最接近于

故C正确；

D．国旗杆上的滑轮为定滑轮，则利用定滑轮升国旗，可以改变施力的方向但不能省力，故D错误。

故选C。

6．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。

7．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。

8．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。

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．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。

11．下例各情况中，关于做功的说法错误的是

A．

某同学用力将石块向前移动一点，他推石块的力做了功

B．

人推着小车沿斜面进入车厢，她推车的力做了功

C．

人头顶物体在水平地面上匀速前进，她顶物体的力做了功

D．

某同学从滑梯上滑下，重力做了功

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

A．某同学用力将石块向前移动一点，有力作用在石块上，石块在力的方向上通过了距离，所以他推石块的力做了功，故A正确不符合题意；

B．人推着小车沿斜面进入车厢，有力作用在小车上，小车在力的方向上通过了距离，所以他推小车的力做了功，故B正确不符合题意；

C．人头顶物体在水平地面上匀速前进，力的方向向上，距离的方向向前，二者相互垂直，所以她顶物体的力不做功，故C错误符合题意；

D．某同学从滑梯上滑下，在重力的方向的通过了距离，所以重力对人做了功，故D正确不符合题意．

12．如图所示为运动员投掷铅球的过程示意图，下列有关说法错误的是（）

A．在a到b的过程中，运动员对铅球做了功

B．在b到c的过程中，运动员对铅球没有做功

C．在c到d的过程中，没有力对铅球做功

D．在a到d的过程中，铅球的运动状态在不断的变化

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

图中从a到b过程中，运动员对铅球施加了力，铅球在力的方向上通过距离，故运动员对铅球做了功，A说法正确；从b到c过程中，铅球虽然运动了一段距离，但运动员对铅球没有施加力的作用，故运动员对铅球没有做功，B说法正确；从c到d的过程中，铅球受到重力的作用，铅球在重力方向上通过一段距离，故重力对铅球做功，C说法错误；从a到d的过程中，铅球的运动方向随时改变，故铅球的运动状态在不断改变，D说法正确；答案选C．

13．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。

14．一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。

15．王强同学在探究凸透镜成像的规律后，又想采用实验中的装置来比较甲、乙、丙、丁四个透镜焦距的大小，在实验中还测出了其中一个透镜的焦距．实验时凸透镜和烛焰的距离保持16cm不变，烛焰通过四个凸透镜的成像情况如下表所示，由此可推断（）

凸透镜

像的性质

甲

倒立

放大

实像

乙

倒立

等大

实像

丙

倒立

缩小

实像

丁

正立

放大

虚像

A．甲透镜的焦距最小，乙透镜的焦距是8cm

B．乙透镜的焦距最小，丁透镜的焦距是16cm

C．丙透镜的焦距最小，乙透镜的焦距是8cm

D．丁透镜的焦距最小，甲透镜的焦距是16cm

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

根据表中数据可知，丁的焦距最大，其次是甲，再次是乙，最小的是丙，根据乙透镜成像情况可知，放在了二倍焦距上，即2f=16cm所以乙透镜的焦距是8cm，C对，所以正确选项为C

16．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。

17．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．t3时刻小球的重力势能最大

D．t2到t3时间内，小球的动能先增加后减小

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

A．由图象可知，t1时刻弹力为0，此时小球刚接触弹簧，在重力作用下小球继续做加速运动，动能继续变大，故A错误；

B． t2时刻小球速度为0，此时动能最小，故B错误；

C．t3时刻，此时小球离开弹簧且只受到重力作用，继续向上做减速运动，还未达到最高点，重力势能还会继续增大， 故C错误；

D． t2到t3时间内，小球在弹力的作用下先加速上升，动能变大；当弹力等于重力时，速度最大，动能最大；继续上升时重力大于弹力，小球做减速运动，动能变小；综上所述t2到t3时间内，小球的动能先变大后减小，故D正确。

故选D。

18．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。

19．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。

20．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