备战中考物理二模试题分类汇编功和机械能问题综合含详细答案.docx
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备战中考物理二模试题分类汇编功和机械能问题综合含详细答案
一、初中物理功和机械能问题
1.如图所示,弹簧一端固定在竖直墙上,另一端固定在物块乙上,甲、乙相互叠加放置在光滑水平面上O点处,此时弹簧处于原长。
现将甲、乙从O点拉至位置l。
松手后,在甲、乙保持相对静止并一起向O点方向运动的过程中,不计空气阻力,下列说法正确的是()
A.物块甲由于与乙相对静止而处于平衡状态
B.物块乙随弹簧拉力减小而做减速运动
C.物块乙对物块甲施加了水平向左的摩擦力
D.两物块运动到O点将由于不受弹簧拉力而静止
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.甲乙两物块在位置1被松手后,由于弹簧的弹性势能转化为动能,而且水平面是光滑的,所以其动能增加,即两物块不是做匀速直线运动,不是处于平衡状态,故A错误;
B.乙物体从位置1向O运动的过程中,弹簧对其拉力减小,但由于减小的弹性势能全转化为动能,所以其速度增加,做加速运动,故B错误;
C.物体甲乙一起相对静止运动的过程中,甲有一个向右运动的趋势,所以甲受到乙向左的摩擦力,故C正确;
D.两物块运动到O点,弹簧刚好恢复原形,则此时弹簧对物块的拉力为0,但由于惯性,两物块还要向左运动,不会立即停下来,故D错误。
故选C。
2.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。
3.一个小石块从空中的某一高度,由静止开始竖直下落,若不计空气阻力,从小石块开始下落,到刚落到地面的过程中,小石块的重力势能Ep随着时间的变化图像可能是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
由题意可知,不计空气阻力,从小石块开始下落,到刚落到地面的过程中,石块做加速运动,石块在相同时间内下降的速度越来越大,石块所处的高度减小得越来越快,石块的重力势能Ep减小得越来越快,符合这一规律的只有C图,而D图是石块的重力势能Ep随时间减小得越来越慢,故D错误。
故选C。
4.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。
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.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。
7.下列估测最接近实际的是()
A.中学生的正常体温约为38.6℃
B.中学生站立在地面上对地面的压强大约为103Pa
C.中学生游泳时受到的浮力大约是50N
D.中学生从一楼走到五楼做的功大约6×103J
【答案】D
【解析】
【分析】
此题考查对生活中常见物体物理量的估测,结合对生活的了解和对物理单位的认识,必要时进行相应的计算,找出符合实际的选项。
【详解】
A.人的正常体温在37℃左右,变化幅度很小,故A不符合实际;
B.一般初中生每只鞋的底面积大约为200cm2,即0.02m2,中学生的体重大约为50kg,则其对地面的压强
故B不符合实际;
C.中学生的体重在500N左右,游泳时接近漂浮状态,受到的浮力与重力相等,约500N,故C不符合实际;
D.中学生的体重在500N左右,一楼到五楼的高度约12m,中学生从一楼走到五楼所做的功约为
故D符合实际。
故选D。
8.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。
9.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。
10.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.
11.如图所示,图中速度v的方向是小强在体育中考“原地掷实心球”测试中球出手时的飞行方向,从球出手到落地的过程,空气阻力忽略不计,下面关于机械能的一些说法中正确的是()
A.球出手时动能最大B.球出手时势能最大
C.球落地时机械能最大D.球的机械能保持不变
【答案】D
【解析】
【详解】
ACD.由于空气阻力忽略不计,那么整个运动过程球的机械能保持不变,C错误,D正确;球出手时动能不是最大的,因为它还会落地,重力势能会转化为动能,球落地的瞬间动能才是最大的,A错误;
B.球出手时势能不是最大,因为它还会上升,上升到最高点时,它的重力势能才是最大的,B错误;
12.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。
13.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。
14.在一个罐子的底和盖各开两个小洞,将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中,橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定(如图)。
做好后将它从不太陡的长斜面上由静止滚下,在罐子向下滚动的过程中,小铁块会将橡皮筋卷紧,罐子的滚动先变快后变慢,直至速度为零;接着罐子又会自动滚上斜面,整个过程忽略摩擦的影响。
关于此过程中机械能的转化,下列说法不正确的是()
A.罐子加速滚下斜面的过程中,罐子和铁块的重力势能转化为动能和弹性势能
B.罐子滚到最低处时,罐子和铁块的重力势能全部转化为动能
C.罐子自动滚上斜面的过程中,速度先变快后变慢
D.罐子自动滚上斜面时,不可能到达比初始位置更高的位置
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A.罐子加速滚下斜面的过程中,高度变小重力势能减小,铁罐的动能和橡皮筋的弹性势能增加,罐子和铁块的重力势能转化为动能和弹性势能,故A正确,不符合题意;
B.罐子滚到最低处时,罐子和铁块的重力势能全部转化为弹性势能,故B错误,符合题意;
C.在橡皮筋恢复的过程中,铁罐会由斜面底部自动滚上去,从最低处滚上,铁罐先由慢到快、后由快到慢滚到最高点,故C正确,不符合题意;
D.由于机械能是守恒的,所以罐子自动滚上斜面时,不可能到达比初始位置更高的位置,故D正确,不符合题意。
故选B。
15.如图所示,重为60牛的物体甲放在水平桌面上,与重为6牛的物体乙用细绳相连,绳的重力和滑轮处的摩擦均忽略不计。
当物体乙恰好能以0.2米/秒的速度匀速下落时,下列判断中不正确的是
A.绳拉甲物体的力为6牛
B.甲物体的速度为0.2米/秒
C.5秒内绳的拉力对甲物体做的功为60焦
D.绳的拉力做功的功率为1.2W
【答案】C
【解析】
【详解】
A.图示滑轮为定滑轮,绳的重力和滑轮处的摩擦忽略不计,乙匀速下落,所以绳拉甲物体的力
F=G乙=6N
故A正确不符合题意;
B.图示滑轮为定滑轮,甲、乙物体移动的速度相同,甲物体的速度v甲=v乙=0.2m/s,故B正确不符合题意;
C.5s内甲物体移动的距离
s=v甲t=0.2m/s×5s=1m
绳的拉力对甲物体做的功
W=Fs=6N×1m=6J
故C错误符合题意;
D.绳的拉力对甲物体做功功率
P=
=
=1.2W
故D正确不符合题意。
16.如图所示,木块以一定的速度滑过AB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,则木块在运动过程中能量变化的分析,正确的是( )
A.D点与C点相比,机械能不变
B.B点的动能一定大于A点的动能
C.B点的动能可能等于D点的动能
D.A点到B点减少的重力势能小于C点到D点减少的重力势能
【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查机械能的变化。
【详解】
A.D点的机械能比C点的少,因为从C到D有部分的机械能克服空气阻力做功,转化为内能,故A不正确;
B.木块以一定的速度滑过AB点,而从A到B的过程,木块的重力势能减小,减小的重力势能虽然转化为动能和内能,但若接触面足够粗糙,摩擦力足够大,那么木块可能在AB间做匀速直线运动或减速运动,所以B点的动能可能等于可小于A点的动能,故B不正确;
C.木块从B到C,若木块与接触面有摩擦,则C点的动能小于B点的动能,从C到D,木块的重力势能减小,动能增加,那么D点动能大于C点动能,所以D点的动能有可能等于B点的动能,故C正确;
D.因为A和B,C和D之间的垂直距离均为h,则从A到B和从C到D的重力势能的减少量都是mgh(设木块的质量为m),故D不正确。
故选C。
17.运动员从高空竖直向下跳伞,人(包括装备)的质量为90kg.只考虑人受到重力和空气阻力,下落时的速度一时间图线如图所示,g=10N/kg.从第10s到第30这个过程中,人(包括装备)
A.动能一直在变大B.重力势能先变大后不变
C.机械能一直在变小D.重力势能一直在转化为动能
【答案】C
【解析】
【详解】
A.动能大小的影响因素有速度和质量,在整个过程中,质量不变,速度先变大再不变再变小,因此动能也是先变大再不变再变小,故A选项错误,不符合题意;
B.重力势能大小的影响因素有质量和高度,在整个过程中,质量不变,高度逐渐变小,因此重力势能减小,故B选项错误,不符合题意;
C.在下落过程中,阻力做功导致机械能转化为内能,因此机械能减小,故C选项正确,符合题意;
D.由图像可知,有两段速度不变的过程,在这两段过程中,动能不变,不存在重力势能转化为动能的情况,故D选项错误,不符合题意。
18.农村建房时,常利用如图所示的简易滑轮提升建材。
在一次提升建材的过程中,建筑工人用400N的拉力,将重600N的建材在10s内匀速提高3m。
不计绳重及摩擦,则下列判断正确的是( )
A.该滑轮的机械效率η=75%B.滑轮所做的有用功为1200J
C.滑轮自身的重力为100ND.绳子自由端移动的距离大小为3m
【答案】A
【解析】
【详解】
AB.滑轮所做的有用功为:
W有用=Gh=600N×3m=1800J,
因为是动滑轮,所以拉力移动的距离是物体提高距离的2倍,即6m,则拉力做的总功为:
W总=Fs=400N×6m=2400J,
所以动滑轮的机械效率为:
,
故A正确,B错误;
C.不计绳重及摩擦,则拉力为:
,
那么动滑轮的重为:
G动=2F-G=2×400N-600N=200N,
故C错误;
D.由图知,使用的是动滑轮,承担物重的绳子股数n=2,绳子自由端移动的距离为:
s=nh=2×3m=6m,
故D错误;
故选A。
19.如图所示,质量为m的跳高运动员先后用背越式和跨越式两种跳高方式跳过某一高度,该高度比他起跳时的重心高出h,则他从起跳后至越过横杆的过程中克服重力所做的功
A.都必须大于mgh
B.都不一定大于mgh
C.用背越式不一定大于mgh,用跨越式必须大于mgh
D.用背越式必须大于mgh,用跨越式不一定大于mgh
【答案】C
【解析】
【详解】
从起跳后至越过横杆的过程中,跨越式跳高时重心在横杆的上面,故跨越式跳高时运动员克服重力所做的功一定大于
,而背越式跳高时其重心不一定在横杆的上面,可以在横杆的下面,故其克服重力的功不一定大于
,也可以小于
,也可以等
,故ABD错误,C正确。
故选C。
20.一位质量约50kg的同学从一楼走到五楼,他上楼过程中克服重力所做的功可能为
A.60JB.600JC.6000JD.0000J
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
上楼过程中要克服重力所做的功,根据题意知道,该同学的质量是50kg,所以体重是:
G=mg=500N,楼层高度越是3m,一楼走到五楼的高度大约是:
h=4×3m=120m,所以,上楼过程中克服重力所做的功是:
W=Gh=500N×12m=6000J,故选C.
【点睛】
本题考查的是做功的计算,关键是公式的应用,重点是对楼层的估测,难度不大.