中考物理压轴题之功和机械能问题中考题型整理突破提升及答案解析.docx
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中考物理压轴题之功和机械能问题中考题型整理突破提升及答案解析
一、初中物理功和机械能问题
1．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。
2．在2020年央视春晚杂技“绽放”的表演中，当其中一名杂技演员被抛出后，其仍可在空中继续向上运动，如图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．被抛出的杂技演员在向上运动的过程中，仍受到惯性的作用
B．被抛出的杂技演员在向上减速运动的过程中，其惯性不断减小
C．被抛出的杂技演员在向上减速运动的过程中，其机械能不断减小
D．被抛出的杂技演员在向上运动的过程中，其受到向上的抛力大于其重力
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．惯性是物体固有的属性，它不是力，所以把惯性说成“受惯性作用”是错误的，被抛出的杂技演员能够向上运动，是因为物体具有惯性。
故A错误；
B．惯性是物体固有的属性，惯性的大小只与物体的质量有关，与物体的运动状态、所处位置、形状、受力情况等无关。
被抛出的杂技演员在向上减速运动的过程中，因为质量不变，所以惯性大小不变。
故B错误；
C．被抛出的杂技演员在向上减速运动的过程中，杂技演员除了受重力外，还受到空气阻力，质量一定，高度增加，重力势能增加，速度减小，动能减小，此过程中，演员减小的动能转化为演员的重力势能和用于演员克服空气摩擦阻力做功，所以，此过程机械能不守恒，机械能总量减小，故C正确；
D．被抛出的杂技演员在向上运动的过程中，演员只受到重力和空气阻力，这两个力都是阻碍演员向上运动的，演员不受向上的抛力，演员是由于惯性向上运动的，惯性不是力，所以演员所受合力方向向下，所受合力方向与运动速度方向相反，演员向上做减速运动。
故D错误。
故选C。
3．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。
4．2019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。
5．九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。
6．小美用200N的力将重10N的足球踢出去15m远，她对足球做的功是（ ）
A．3000JB．150J
C．没有做功D．做了功，但无法确定做功多少
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
题中只告诉了该同学对足球的作用力大小为200N，而没有说明足球在该力的作用下移动的距离（15m是足球离开脚后运动的距离），她对足球做了功，但无法准确求出她对球所做的功，故A、B、C不符合题意，D符合题意。
故选D。
7．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。
8．一个超级惊险项目——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。
9．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．W1W2C．P1=P2D．P1【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。
10．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。
11．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。
12．如图中甲图所示，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像．下列说法正确的是
A．两次木块运动的速度相同B．木块第一次受到的摩擦力较大
C．两次拉力对木块做的功一样多D．两次拉力对木块做功的功率一样大
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．两次木块运动相同的距离，第2次所用时间比第1次长，两次木块运动的速度不相同，A选项说法不正确；
B．摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关，两次运动中压力大小和接触面的粗糙程度相同，所以摩擦力相同，B选项说法不正确；
C．木块两次沿水平木板匀速滑动相同的距离，两次滑动中水平方向所受到的滑动摩擦力与拉力是一对平衡力，大小相等，因摩擦力大小相等，两次的拉力相等，由W=Fs可得两次拉力对木块做的功一样多，C选项说法正确；
D．由图可见两次滑动距离相同，所用时间不同，由
得两次拉力对木块做功的功率不一样大，D选项说法不正确；
故选C．
13．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
【答案】C
【解析】
【详解】
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；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；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；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；故应选C．
14．今年3月4日，在我市阳新地区下了一场冰雹．已知冰雹在下落过程中受到的空气阻力随下落速度的增大而增大，且落地前已做匀速运动．关于冰雹的下落过程，下面说法正确的是（）
A．冰雹的重力势能越来越大
B．冰雹的机械能越来越小
C．当冰雹匀速下落时空气阻力对冰雹不做功
D．冰雹受到的空气阻力越来越大，可能大于重力
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A．冰雹下落过程中，高度减小，重力势能越来越小，故A错误；
B．由于冰雹要克服空气阻力做功，机械能会转化为内能，所以其机械能减小，故B正确；
C．当冰雹匀速下落时，冰雹在阻力的作用下才做了匀速运动，所以空气阻力对冰雹是做功的，故C错误；
D．冰雹在运动过程中，速度变大，阻力变大，当阻力等于重力时，冰雹会做匀速直线运动，速度保持不变，所以阻力不可能大于重力，故D错误．
故选B．
【点睛】
要能从能的转化理解冰雹的机械能变化，因为冰雹下落过程中克服阻力做功，最终转化为内能，所以机械能必定是减小的．
15．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。
16．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。
17．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。
18．两个质量相同的钩码，下端固定有纸带并穿过打点计时器，在拉力作用下两钩码分别同时从同一位置开始沿竖直向上方向运动，纸带上留下的点迹如图（a）所示，它们的s—t图像如图（b）所示．则
A．甲的拉力大
B．甲的机械能小
C．乙的动能小
D．无法判断
【答案】C
【解析】
【详解】
A．在图a中的甲、乙两图中，打点计时器打出的各点之间的距离是相同的，由此确定钩码在这两种情况下都是处于匀速直线运动状态，即平衡状态，所受的力一定是平衡力，此时的钩码只受两个力的作用：
弹簧秤竖直向上的拉力和重力．根据二力平衡的条件可知这两个力相等，即甲、乙的拉力都等于各自钩码的重力，由于钩码的质量相等，则重力相等，所以甲的拉力等于乙的拉力．故A不符合题意；
BCD．两个钩码的质量相同，由题意知，两个钩码上升的高度相同，由图（b）知，甲、乙上升相同的高度，甲所用时间小于乙所用时间，根据v=
可知，甲的速度大于乙的速度，所以，甲的动能大于乙的动能，甲的势能等于乙的势能，机械能为动能和势能之和，所以，甲的机械能大于乙的机械能．故B不符合题意．C符合题意．D不符合题意．
19．小明用台秤研究人在竖直升降电梯中的运动．他先在地面上用台秤称得自己的体重为500N，再将台秤移至电梯内，电梯从t=0时由静止开始向下运动到t=11s时停止，测得台秤对自己的支持力F随时间t变化的图象如图所示，则
A．0~2s的过程中，小明的动能不变
B．2s~10s的过程中，小明的重力势能转化为动能
C．10s~11s的过程中，小明的机械能不断减小
D．0~11s的过程中，小明的机械能不断增大
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．0～2s的过程中，小明由静止开始下降，所以小明的动能增大，故A错误；
B．2s～10s的过程中，小明在匀速下降，重力势能减小，但动能不变，故B错误；
C．10s～11s的过程中，小明在做减速运动，故动能减小，同时小明是在下降，高度是在降低的，所以重力势能在减小，故小明的机械能不断减小，C正确；
D．0～11s的过程中，小明下降了一段距离，重力势能减小，所以机械能不断减小，故D错误；
故选C．
20．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。
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