中考物理 功和机械能问题综合试题含详细答案.docx
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中考物理功和机械能问题综合试题含详细答案
一、初中物理功和机械能问题
1.如图所示,在一个罐子的盖和底各开两个小洞。
将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿人罐中,橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定。
做好后将它从不太陡的斜面滚到水平面。
下列说法正确的是( )
A.罐子从斜面滚下,重力势能只转化为动能
B.罐子从斜面滚下的过程中,只有动能和弹性势能的相互转化
C.因为能量之间可以相互转化,所以罐子滚下后可能再次滚上斜面
D.如果水平面是光滑的,则罐子会一直滚动下去
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.罐子从斜面滚下,要克服摩擦力做功而使重力势能转化为内能,故A错误;
B.罐子从斜面滚下的过程中,重力势能转化为动能和内能,故B错误;
C.罐子从不太陡的斜面上滚下,罐子的高度减小,速度先增大后减小,橡皮筋的弹性形变逐渐增大,则罐子的重力势能减小,动能先增大后减小,橡皮筋的弹性势能增大,即该过程中罐子的重力势能会转化为动能和橡皮筋的弹性势能;发生形变的橡皮筋由于要恢复原状,故罐子可能再次滚上斜面,故C正确;
D.罐子在滚动的过程中,由于和斜面之间存在摩擦,机械能会转化为内能,所以整个罐子的机械能不守恒,机械能会逐渐变小,最终罐子会停止运动,故D错误。
故选C。
2.举重比赛要求运动员将杠铃举过头顶后,在空中至少静止3秒钟,在这3秒钟内()
A.杠铃受到的重力和人对它的支持力是平衡力
B.运动员所受的重力和地面对他的支持力是平衡力
C.运动员在用力向上支持杠铃,因此他对杠铃做了功
D.杠铃对运动员的压力和人对它的支持力是平衡力
【答案】A
【解析】
【分析】
本题要抓住做功的两个必要因素:
作用在物体上的力;物体在力的方向上通过的距离;二者缺一不可;从平衡力和相互作用力的条件判断两个力是平衡力,还是相互作用力;平衡力的条件:
大小相等、方向相反、作用在同一个物体上,作用在同一条直线上;相互作用力:
大小相等、方向相反、作用在两个物体上,作用在同一条直线上。
【详解】
A.杠铃受到的重力和对它的支持力符号二力平衡的条件,所以是一对平衡力,故A正确;
B.运动员所受的重力和地面对它的支持力,大小不相等,所以不是一对平衡力,故B错误;
C.因为做功需要对物体施力,并且在力的方向上需要移动距离,而运动员向上支持杠铃,但没有发生位移,故C错误;
D.杠铃对运动员的压力和人对它的支持力,作用在两个物体上,是一对相互作用力,不是平衡力,故D错误。
故选A。
3.小红在操场上将一皮球抛出,皮球被抛出后的运动轨迹如图所示,a、c两点处于同一高度.则下列判断中正确的是()
A.皮球由a到b时,动能逐渐增大
B.皮球由c到d时,机械能一直减小
C.皮球在b点时的机械能最大
D.皮球在a、c两点时动能相等
【答案】B
【解析】
试题分析:
皮球由a到b时,速度越来越小,所以动能逐渐减小,故A错;皮球由c到d时,要克服摩擦力做功,机械能一直减小,故B正确;皮球在a点时的机械能最大,故C错;皮球在a、c两点时的重力势能相等,而机械能不相等,所以动能不相等,故D错;应选B.
考点:
机械能转化
4.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。
5.在四川抗震救灾现场,一块水泥板质量为0.5t,起重机在5s内把它匀速提高2m,此过程中(g=10N/kg)()
A.起重机对水泥板所做的功为1×104JB.起重机对水泥板所做的功为1×103J
C.起重机提升水泥板的功率为2×102WD.起重机提升水泥板的功率为5×102W
【答案】A
【解析】
【详解】
AB.水泥板的质量
水泥板受到的重力
起重机对水泥板所做的功
故A符合题意、B不符合题意;
CD.起重机对水泥板所做功功率
故C、D不符合题意。
故选A。
6.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。
7.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.
8.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.
9.如左图所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力F的作用,其推力大小随时间变化的图像(F-t图像)和物体速度大小随时间变化的图像(v-t图像)分别如图所示,下列说法正确的是( )
A.当t=1s时,物体处于静止状态,摩擦力为0N
B.当t=3s时,物体受到的摩擦力是3N
C.在匀速直线运动阶段,拉力F做的功是16J
D.2~4s内,物体的机械能保持不变
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.由v-t图像可知,0~2s时物体的速度大小为零,即t=1s时物体处于静止状态;此时物体受到推力和摩擦力是一对平衡力,大小相等;由F-t图像可知,t=1s时,F=1N,则此时的摩擦力
故A错误;
B.由v-t图像可知,4~6s时,物体匀速运动;由F-t图像可知,此时的推力F′=2N;由于摩擦力与推力F是一对平衡力,所以此时的摩擦力
2~4s内,物体做加速运动,由于压力大小和接触面的粗糙程度不变,所以摩擦力大小不变(与匀速运动时的摩擦力大小相等),仍为2N,故B错误;
C.在4~6s时,物体匀速运动,通过的路程
拉力F做的功
故C正确;
D.2~4s内,物体做加速运动,速度增加,动能增加,高度不变,重力势能不变,则物体的机械能增加,故D错误。
故选C。
10.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.
11.如图甲所示,重为160N的物体在大小为20N,水平向左的拉力F1作用下,沿水平地面以3m/s的速度做匀速直线运动。
如图乙所示,保持拉力F1不变,用水平向右的拉力F2,拉物体匀速向右运动了1m,若不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦,则( )
A.物体向左运动时,拉力F1的功率P1=60W
B.物体与地面之间的摩擦力f=20N
C.物体向右运动时,拉力F2=40N
D.物体向右运动时,拉力F2所做的功W2=80J
【答案】CD
【解析】
【分析】
【详解】
A.由图甲可知,绳子承担物体受到的拉力的段数n为2,物体以3m/s的速度做匀速直线运动,在拉力作用下绳子末端的速度为
则物体向左运动时,由
可得拉力F1的功率
故A错误;
B.图甲中物体做匀速直线运动,物体受到的拉力与摩擦力是一对平衡力,而绳子承担力的段数n为2,所以物体与地面之间的摩擦力
故B错误;
C.物体向右运动时,由于物体和地面没有改变,则所受摩擦不变,方向向左,同时物体向左还受到两股绳子施加的拉力,每股绳子的拉力为20N,物体右侧的滑轮为动滑轮,对物体的拉力为2F2,则有
解得F2=40N,故C正确;
D.在不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦时,物体向右运动时,拉力F2所做的功
故D正确。
故选CD。
12.建昌一中科学教室有个“逆天”的“锥体上滚”实验,V形轨道两根导轨相距较小那端低,另一端高,静止的双锥体从低端往高端滚(由右向左),小明仔细观察后发现锥体在低端时重心高度h1反而比高端时高度h2要大,下面说法正确是( )
A.本实验不遵循能量守恒定律
B.双锥体在轨道“低端”(右端)时重力势能最小
C.当双锥体从轨道低端向高端滚的过程中重力势能转化为动能
D.当双锥体从轨道低端向高端滚的过程中动能转化为重力势能
【答案】C
【解析】
【详解】
A.自然界中能量是守恒的,本实验也遵循能量守恒定律的,故A错误;
B.由题意可知,锥体重心高度h1比高端时高度h2要大,所以锥体在右端时重力势能大,故B错误
CD.当双锥体从轨道“低端”(右端)向“高端”滚的过程中,重心高度越来越低,重力势能转化为动,故C正确,D错误。
故选C。
13.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。
14.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。
15.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。
16.两个质量相同的钩码,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.
17.如图所示,小明拉着小车匀速行走在水平路面上,下列说法正确的是()
A.小明拉着小车匀速行走时,小明对小车没有做功
B.小车的重力与地面给小车的支持力不是一对平衡力
C.小明对小车的拉力与地面对小车的摩擦力是一对平衡力
D.地面给小明的摩擦力方向是向后的
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A.小车在小明的拉力作用下,运动了一段距离,因此小明对小车做功了,故A错误;
B.读图可知,小车受到小明的斜向上的拉力,小车的重力与地面给小车的支持力大小不相等,所以两者不是一对平衡力,故B正确;
C.读图可知,小明对小车的拉力与地面对小车的摩擦力没有作用在同一直线上,不属于平衡力,故C错误;
D.小明的脚对地面有一个向后的摩擦力,同时地面对脚一个向前的摩擦力,故D错误。
故选B。
18.如图甲所示,木块放在水平面上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做匀速直线运动,两次拉动木块得到的s-t关系图像如图乙所示。
两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2,两次拉力的功率分别为P1、P2。
.下列判断正确的是( )
A.F1=F2,P1>P2B.F1>F2,P1>P2C.F1 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】 从图乙可以看到,两次拉动,木块都是做匀速直线运动,都是处于平衡状态,水平方向受力平衡,拉力大小等于滑动摩擦力大小,而木块的自身重力不变,接触面的粗糙程度也不变,那么滑动摩擦力大小不变,两次拉力的大小不变,即 因木块匀速直线运动,那么其功率可表示为 ,从图乙可看到,第1次的速度大于第2次的速度,即 那么可知 故选A。 19.甲、乙两个物体,分别在水平拉力作用下在水平面上作匀速直线运动.若甲所受的重力是乙的3倍,甲受的水平拉力是乙受的水平拉力的2倍,甲的运动速度是乙的运动速度的1倍,则拉力对甲乙两物体做功之比和所用时间之比可能是 A.1: 12: 1B.2: 11: 1C.3: 22: 3D.3: 23: 2 【答案】B 【解析】 【详解】 由题知两物体受到的拉力之比 F甲: F乙=2: 1 速度之比: v甲: v乙=1: 1 A.若做功之比: W甲: W乙=1: 1 因为W=Fs,所以运动路程之比: s甲: s乙= : = : =1: 2 因为v= 速度相同,所用时间与路程成正比: t甲: t乙=s甲: s乙=1: 2 故A不符合题意; B.若做功之比: W甲: W乙=2: 1 因为W=Fs,所以运动路程之比: s甲: s乙= : = : =1: 1 因为v= 速度相同,所用时间与路程成正比: t甲: t乙=s甲: s乙=1: 1 故B符合题意; CD.若做功之比: W甲: W乙=3: 2 因为W=Fs,所以运动路程之比: s甲: s乙= : = : =3: 4 因为v= 速度相同,所用时间与路程成正比: t甲: t乙=s甲: s乙=3: 4 故CD不符合题意。 20.用水平拉力先后两次拉着重为20N的同一物体,沿同一水平面做直线运动.第一次拉力为10N,物体恰好做匀速直线运动,拉力对物体做了20J的功;第二次拉力增大为20N,拉力对物体做了48J的功.分析两次做功过程,以下判断正确的是 A.第一次物体受到的摩擦力是10N,物体运动了1m B.第一次物体受到的摩擦力是20N,物体运动了2m C.第二次物体受到的摩擦力是10N,物体运动了2.4m D.第二次物体受到的摩擦力是20N,物体运动了4.8m 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 AB.物体在水平面上做匀速直线运动时,在水平方向受拉力和摩擦力作用,并且二力是一对平衡力,故物体受到的拉力: F=f=10N; 根据W=Fs可知,第一次物体通过的距离 , 故AB错误; CD.若增大拉力,而压力大小和接触面的粗糙程度都没有改变,因此,物体受到的摩擦力不变,仍为10N;根据W=Fs可知,第二次物体通过的距离: , 故C正确,D错误.
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