2020-2021杭州中考物理功和机械能问题的综合题试题

一、初中物理功和机械能问题
1．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
1 1
120J
2m 10N
W
S
F
===，
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：
2 2
248J
2.4m 20N
W
S
F
===，
故C正确，D错误．
2．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（）
A．3×102J B．3×103J C．3×104J D．3×105J
【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：
E=W=G△h=600N×0.5m=300J=3×102J，
故A正确，BCD错误；
应选A．
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E p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E p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E p随时间减小得越来越慢，故D错误。

故选C。

4．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．3000J B．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。

5．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。

6．下列关于做功和功率的说法中正确的是（）
A．有力作用在物体上，力一定对物体做功B．物体对外做功越多，功率就越大
C．在光滑水平面上做匀速直线运动的物体，功率为零D．物体受到的作用力越大，力对物体做功就越多
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．有力作用在物体上，没有通过距离，力对物体没有做功，故A错误；
B．根据
W
P
t
=可知，功率大小同时跟做功多少和做功时间有关，因此做功越多，功率
不一定越大，故B错误；
C．在光滑的水平面上，物体依靠物体的惯性做匀速直线运动，水平方向上没有受到力的作用，没有力对物体做功，因此功率为零，故C正确；
D．力对物体做功大小W Fs
=，做功多少同时跟力的大小和在力的方向上通过的距离有关，故D错误。

故选C。

7．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W Gh ＝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W P t =可知，走上去做功的功率小于跑上去做功的功率。

故选A 。

8．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 ．①②③
B ．②③④
C ．①③
D ．②③
【答案】D
【解析】
【详解】
由功率公式得 W GH P T T
== 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 。

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C B A v v v <<
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C B A v v v <<，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 。

10．一位初中生用30s 从坡底爬上了9m 高的山坡．他爬坡时的功率与下列哪一个最接近( )
A ．几瓦
B ．十几瓦
C ．一百多瓦
D ．一千多瓦
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
中学生的质量约50kg ，体重约500N 左右，山坡的高度为9m ．登楼的功率： 500N 9m 150W 30s
W Gh P t t ⨯=
===， 可见，他爬坡时的功率与C 选项最接近；
故选C 。

11．如图所示，F 1=4N ，F 2=3N ，此时物体 A 相对于地面静止，物体 B 以 0.1m/s 的速度在物体 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 2 的功率为 0.6W
B ．弹簧测力计读数为 9N
C ．地面对物体 A 的摩擦力为 2N
D ．如果增大 F 2，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
220.1m/s 0.2m/s v v ==⨯=物
拉力F 2做功功率
223N 0.2m/s 0.6W P F v ==⨯=
故A 正确，不符合题意；
B ．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，对于弹簧测力计来说是3股，所以弹簧测力计的示数
2333N 9N F F ==⨯=
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
2223N 6N B f F ==⨯=
向右的拉力F 1=4N ，因为A 静止，所以地面向右的摩擦力
B 16N 4N 2N f f F =-=-=地
故C 正确，不符合题意；
D ．如果增大F 2，由于B 对A 压力的大小没变，接触面的粗糙程度没变，所以B 对A 的摩擦力不变，此时物体 A 相对于地面仍然静止，故D 错误，符合题意。

故选D 。

12．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W P t
=
可知，功率变大。

故ACD 错误，B 正确。

故选B 。

13．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。

14．如图所示的装置中有木板、木块、弹簧、小车和砝码（图中未画出），用压缩弹簧的小车释放后撞击木块。

能否用此装置探究“物体动能大小与质量和速度的关系”，有两种判断：
（1）能探究物体动能与物体质量的关系；
（2）能探究物体动能与物体速度的关系；这两个判断（）
A．只有（1）正确B．只有（2）正确
C．（1）（2）都正确D．（1）（2）都不正确
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
(1)用小车、小车加上砝码分别将弹簧压缩到相同程度后静止释放撞击同一个木块，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，故弹性势能相同，转化的动能相同，最终木块移动的距离相同，故不能探究物体动能与物体质量的关系；
(2)用小车分别将弹簧压缩到不同程度后静止释放撞击同一个木块，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，故弹性势能不同，转化的动
能不同，最终木块移动的距离不相同，故能探究物体动能与物体速度的关系。

综上所述：故ACD错误，B正确。

故选B。

15．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
W
P
t
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。

16．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。

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。

19．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100N
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 =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： 1800J ×100%=100%=75%2400J
W W η=
⨯有用总， 故A 正确，B 错误； C ．不计绳重及摩擦，则拉力为：
12
F G G =+动（）， 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 。

20．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。