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1、一、初中物理功和机械能问题1 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（）A0s1s 内，地面对物体的支持力是10NB 1s2s 内，拉力F 做的功是62.5JC 2s3s 内，拉力F 的功率是300WD 2s3s 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
2、大小等于重物和动滑轮的总重，即F拉GG动3 40N 120N由题意可知， 0s1s 内，地面对物体的支持力符合关系式F支3F拉G G动120N从图甲可以看到， F拉30N ，解得 F支30N ， A 错误；B从图甲可以看到，1s2s 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s3h31.25m3.75m拉力 F 做的功是WFs50N 3.75m187.5J拉力 F 做的功是187.5J， B 错误；C 2s3s 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v绳32.5m/s7.5m/s根据 PFv 可知，拉力
3、F 的功率PFv绳40N7.5m/s300W拉力 F 的功率是300W， C 正确；D 2s3s 内，物体上升的高度h3.75m-1.25m2.5m拉力 F 的大小是40N，则滑轮组的机械效率W有用功100%Gh 100%100N2.5m100% 83.3%W总功Fs40N3 2.5m滑轮组的机械效率约是83.3%， D 错误。故选 C。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
4、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
5、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 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1WD旗杆
6、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
7、杆大约10m 高，克服国旗的重力做功为WGh5N10m50J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W50JP1Wt50s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。4 立定纵跳摸高是中学生常见的运动项目，起跳前先屈膝下蹲，然后脚掌用力蹬地，伸展身体，两臂上挥，竖直向上跳起至最高点，小刚同学在一次立定纵跳摸高中消耗的能量约为（ ）2345A3 10JB 3 10JC 3 10JD 3 10J【答案】 A【解析】【分析】【详解】中学生重力的平均值约600N，当起跳后重心升高的高度为： h=0.5m；在起跳
8、时所消耗的能量用来增加了同学的重力势能了，所以当该同学跳起后增加的重力势能最大值是：2E=W=Gh=600N 0.5m=300J=3 J，10故 A 正确， BCD错误；应选 A5 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()ABCD【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
9、 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。6 如图是一个光滑的轨道某小球从轨道的O 点出发，由静止开始下滑，小球始终没有离开轨道，你认为小球最远可以运动到A a 点Bb点C c 点D d 点【答案】C【解析】【详解】本实验中，由于轨道是光滑的，没有摩擦力，所以小球的机械能守恒。故小球从O 点由静止释放，始终没有离开轨道，最远可以滚到与O 点等高的c 点，故选C。7 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】【解析】【分析】C物体受力，
10、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。8 如图所示，一个玩具弹簧放在斜面上端，将弹簧弯曲一定程度后释放，弹簧沿斜面向下翻滚弹簧在运动过程中，有哪些机械能发生了转化A只有动能和重力势能B只有动能和弹性势能C只有重力势能和弹性势能D动能、重力势能和弹性势能都发生了转化【答案】 D【解析】【详解】根据题意，玩具弹簧放在斜面上端，将弹簧弯曲一定程度后释放，弹簧沿斜面向下翻滚首先将弹簧作为一个简单对象考虑，向下翻滚过程中，质量不变，但高度降低了，所以重力势能会减小；弹簧弹起后，另一端接触斜面时，动能减小，弹性势
11、能增大，且减小的重力势能，会转化弹簧的弹性势能，即弹簧的弹性形变变大；弹簧弹起时，弹性势能又转化为动能所以这个过程中，动能、重力势能和弹性势能都发生了转化，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。
12、【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 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 与时间示。以下说法正确的是（）F，如图甲 t 的关系如图丙所A当 t=1s 时，木块受到的摩擦力是0B当 t 在 24s 内，木块做匀速直线运动，受到的摩擦力为5NC当 t 在 46s 内，拉力 F 的功率为6WD当 t 在 26s 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
13、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46s 内受到的拉力为3N，由图丙可知 46s 内物体做匀速运动直线运动，在46s 内受到的摩擦力等于此时的拉力为3N；由图乙可知在24s 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24s 内受到的摩擦力为3N。故B 错误；C由图乙可知，物体在46s 内受到的拉力为的匀速运动直线运动，此时拉力的功率3N，由图丙可知46s 内物体做速度为2m/sPWFsFv3N2m/s6Wtt故 C 正确；D在26s 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
14、误。故选C。11 如图所示， F12B 以 0.1m/s 的速度在物=4N， F =3N，此时物体 A 相对于地面静止，物体体 A 表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦）。下列说法错误的是（）A F 的功率为 0.6WB弹簧测力计读数为 9N2C地面对物体 A 的摩擦力为 2ND如果增大 F2 ，物体 A 可能向左运动【答案】 D【解析】【分析】【详解】A由图知，水平使用滑轮组，对于物体B 来说 n=2，拉力端移动速度v2v物20.1m/s0.2m/s拉力 F2 做功功率P2F2 v3N0.2m/s0.6W故 A 正确，不符合题意；B不计弹簧测力计、滑
15、轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦，对于弹簧测力计来说是3 股，所以弹簧测力计的示数F3F233N9N故 B 正确，不符合题意；C对于物体A，受到的力： B 向左的摩擦力f B2F223N6N向右的拉力F1=4N，因为 A 静止，所以地面向右的摩擦力f地f BF16N4N2N故 C 正确，不符合题意；D如果增大F2，由于 B 对 A 压力的大小没变，接触面的粗糙程度没变，所以擦力不变，此时物体A 相对于地面仍然静止，故D 错误，符合题意。B 对A 的摩故选D。12 有一个小球从滑梯上A 点以一定的速度沿滑梯向上运动，到最高点向下运动到C 点，不计摩擦。则（）B 后小球又沿滑梯A小球由A B
16、运动过程中，动能逐渐减小B小球在B 点的机械能大于A 点的机械能C小球由B C 运动过程中，机械能逐渐增大D小球在C 点时重力势能最大【答案】 A【解析】【分析】本题考查机械能的变化及守恒。【详解】A小球由A 向 B 运动的过程中，速度越来越慢，而小球的质量保持不变，所以动能逐渐减小，故A 说法正确；BC小球在滑梯上运动的过程中，不计摩擦，所以整个过程机械能守恒，所以B 点和A 点的机械能大小一样，B 到 C 的过程中机械能不变，故BC说法都不正确；D小球在整个过程中质量保持不变， C 点相对其它点而言，高度最低，所以重力势能最小，故 D 不正确。故选 A。13 某块砖在一对平衡力作用下运动，
17、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
18、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。14 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
19、，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。15 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【答案】 CD重力势能一直在转化为动能【解析】【详解
20、】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。16 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
21、 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C滑轮自身的重力为=75%100NB滑轮所做的有用功为 1200J D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=600N3m=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=400N6m=2400J，所以动滑轮的机械效率为：W有用 100%= 1800J 100%=75% ，W总2400J故 A 正确， B 错误；C不计绳重及摩擦，则拉力为：1F（ GG动），2那么动滑轮的重为：G 动 =2
22、F-G=2400N-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。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 t 1 时刻小球的动能最大B t2 时刻小球的动能最大C t2 到 t 3 时间内，小球的动能先增加后减少
23、D t 2 到 t3 时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能【答案】 D【解析】【详解】A t 1 时刻是小球与弹簧开始接触的时刻，此时小球向下加速运动，在弹力增大到等于重力之前小球一直加速，所以t 1 时刻小球速度不是最大，动能也不是最大。故A 错误。B t 2 时刻是指弹簧被压到最低点，此时小球速度为零，小球动能全部转化为弹簧的弹性势能。所以 t 2 时刻小球动能最小。故 B 错误。CD t 2 到 t 3 时间内是弹簧的弹性势能向小球动能转化的过程，t3 时刻弹力为零即弹性势能为零，小球动能最大。所以在t2 到 t 3 时间内，小球动能一直在增加，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势
24、能。故C 错误， D正确。18 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【答案】 DD球的机械能保持不变【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；19 甲、乙两个
25、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A1:12:1B 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=1:1A 若做功之比:W 甲 :W 乙 =1:1因为 W=Fs,所以运动路程之比:W甲W乙1 1s 甲:s 乙 = F甲 : F乙 = 2 : 1 =1:2因为 v= s 速度相同 ,所用时间与路程成正比:tt 甲 :t
26、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:W甲W乙2 1s 甲:s 乙 =:=:=1:1F甲F乙2 1s因为 v=,速度相同 ,所用时间与路程成正比:tt 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:W甲W乙32s 甲 :s乙 = F甲 : F乙 = 2 : 1 =3:4因为 v= s 速度相同 ,所用时间与路程成正比:tt 甲 :t 乙=s 甲:s乙 =3:4故 CD 不符合题意。20 如图，细线上端固定，下端拉着小球在竖直平面内摆动，A、 B 是球摆动过程中的最高点， C是最低点，不计空气阻力，则（）A球在 C 点时受力平衡B球在 A 点时速度最大C球在 A 点时绳子突然断开，小球将静止不动D球在 B 点时所受外力同时消失，小球将静止不动【答案】 D【解析】【分析】【详解】A球在C 点时，不是处于平衡状态，所以受到的不是平衡力，故A 错误；BCD小球在A、 B 两点时，是摆动过程中的最高点，此时的动能最小，速度最小为0，若在 A 点时绳子突然断开，小球由于受到重力的作用，会向下运动，若在B 点时，所受的外力同时消失，则球会保持静止不动，故A、C 错误， D 正确。故选D。