2020-2021备战中考物理功和机械能问题(大题培优 易错 难题)含答案解析

一、初中物理功和机械能问题
1．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．
2．利用如图所示的滑轮组将重为20N的物体在2s内匀速提升2m，拉力F等于12N。

此过程中，下列说法不正确的是（）
A．拉力所做的有用功为40J
B．拉力所做的总功为48J
C．拉力F的功率大小为20W
D ．滑轮组的机械效率为83.3%
【答案】C
【解析】
【详解】
A ．根据公式可得
20N 2m 40J W Gh ==⨯=有用
故A 正确，不符合题意；
B ．由图可知
222m 4m s h ==⨯=
根据公式可得
12N 4m 48J W Fs ==⨯=总
故B 正确，不符合题意；
C ．拉力的功率 48J =24W 2s W P t =
=总 故C 错误，符合题意；
D ．滑轮组的机械效率 40J 83.3%48100%100%J
W W η=
=≈⨯⨯有总 故D 正确，不符合题意。

故选C 。

3．如图甲所示，小明用弹簧测力计拉木块，使它沿水平木板匀速滑动，图乙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 ．木块两次受到的拉力和摩擦力均相等
B ．木块第1次受到的拉力较大
C ．木块两次的动能一样多
D ．两次拉力对木块做的功一样多
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
AB ．从图象上可以看出，木块两次都是作匀速直线运动，而做匀速直线运动的物体受平衡力作用。

因木板受到的压力大小和接触面的粗糙程度不变，则两次滑动摩擦力大小不变，
所以两次木块受到的拉力相等，故A选项正确，B选项错误；
C．从图中可以看出第一次木块运动的速度较大，而木块的质量不变，所以第一次木块具有的动能多，故C选项错误；
D．从图中可以看出，在相同拉力作用下，木块两次运动的距离不同，所以木块两次所做的功不同，故D选项错误。

故选A。

4．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。

5．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．
6．一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。

7．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。

8．月球表面有很多陨石撞击造成的大大小小的陨石坑,关于造成陨石坑大小不一的因素,下列猜测不合理的是( )
A．陨石的质量B．陨石的撞击速度C．被撞处的硬度D．被撞处是否在阴影中
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A．陨石的质量越大，在速度相同时动能就越大，在撞击时做功越多，所以造成的坑就会越大，因此这一猜测合理，故A不符合题意；
B．陨石的撞击速度越大，在质量相同时动能就越大，在撞击时做功越多，所以造成的坑会越大，因此这一猜测合理，故B不符合题意；
C．被撞处的硬度越大，越不容易形变，相反，被撞处的硬度越小，则越容易形变，所以被撞处的硬度会影响陨石坑的大小，因此这一猜想合理，故C不符合题意；
D．被撞处是否在阴影中不会造成力的作用效果的不同，故与之无关，因此这一猜测不合理，故D符合题意；
故选D。

9．关于能的概念，以下说法正确的是（）
A．在空中飞行的子弹，因为它能够做功，所以子弹具有能
B．悬吊着的小球，从竖直方向拉开一个角度后，因为小球不能做功，所以小球不具有能C．甲物体比乙物体的速度大，则甲物体的动能一定比乙物体的动能大
D．甲物体的位置比乙物体的位置高，则甲物体的势能一定比乙物体的势能大
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
A．在空中飞行的子弹，因为它能够做功，所以具有能，A正确；
B．悬吊着的小球，从竖直方向拉开一个角度后，尽管小球不能做功，但是它具有一定高度，具有重力势能，B错误；
C．甲物体比乙物体的速度大，但是如果甲物体的质量比乙物体的质量小很多，那么甲物体的动能将会比乙物体的动能小，C错误；
D．甲物体的位置比乙物体的位置高，但是如果甲物体的质量比乙物体的质量小，那么甲物体的势能可能比乙物体的势能小，D错误。

故选A。

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
W
p
t
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，一辆电动车在月球表面（月球面附近无大气层）沿着平直轨道行驶，物体M相对于车静止，则以下说法中正确的是（）
A．电动车动能一定增加
B．M受到的摩擦力一定向右
C．此时小车可能做匀速直线运动
D．若电动车急刹车，M受到的摩擦力一定向左
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图中彩旗展开的方向可知，电动车向右加速运动或向左减速运动，所以动能有可能增大也有可能减小，故AC错误；
B．不管电动车是向右加速，还是向左减速，相对车静止的物体M都有向左运动的趋势，所以其受到的摩擦力一定向右，故B正确；
D．若电动车原是向右加速运动的，急刹车时，车的速度减小或停下，而M由于惯性要保持原来的速度向右运动，此时所受的摩擦力应向左，才能让M相对车静止。

若电动车原是向左减速运动的，急刹车时，M物体由于惯性会保持原来的速度继续向左运动，此时所受的摩擦力方向应仍然向右，才能让M相对车静止，故D错误。

故选B。

12．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．
13．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．
14．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t ab＞t cd，运动距离s ab=s cd，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s ab＝s cd，根据W＝Fs可知：拉力所做的功相同，故A错误，B正确；由于
t ab＞t cd，根据
W
P
t
得：P ab＜P cd，故C、D错误．
15．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。

16．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20m B．工人的拉力为400N
C．工人做的有用功为4
⨯D．工人拉力的功率为360W
3.610J
【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
==⨯=
s vt
0.3m/s100s30m
货物移动距离为30m，A错误；
B ．由题意可知，货物的重力
600kg 10N/kg 6000N G mg ==⨯=
其摩擦力
0.10.16000N 600N f G ==⨯=
由于货物匀速前行，绳对货物的拉力
600N F f ==
滑轮组的机械效率为75％，可得到 600N 100%75%2s F s
η⋅=⨯=⋅拉 解得400N F =拉，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
4600N 30m 1.810J W Fs ==⨯=⨯有
工人做的有用功为41.810J ⨯，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
'400N 0.6m 240W P F v ==⨯=拉
工人拉力的功率为240W ，D 错误。

故选B 。

17．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B 后小球又沿滑梯向下运动到C 点，不计摩擦。

则（ ）
A ．小球由A →
B 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。

18．下例各情况中，关于做功的说法错误的是
A．某同学用力将石块向前移动一点，他推石块的力做了功
B．人推着小车沿斜面进入车厢，她推车的力做了功
C．人头顶物体在水平地面上匀速前进，她顶物体的力做了功
D．某同学从滑梯上滑下，重力做了功
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．某同学用力将石块向前移动一点，有力作用在石块上，石块在力的方向上通过了距离，所以他推石块的力做了功，故A正确不符合题意；
B．人推着小车沿斜面进入车厢，有力作用在小车上，小车在力的方向上通过了距离，所以他推小车的力做了功，故B正确不符合题意；
C．人头顶物体在水平地面上匀速前进，力的方向向上，距离的方向向前，二者相互垂直，所以她顶物体的力不做功，故C错误符合题意；
D．某同学从滑梯上滑下，在重力的方向的通过了距离，所以重力对人做了功，故D正确不符合题意．
19．如图所示，AC＞BC，用相同的推力沿粗糙程度相同的斜面AC和BC分别将同一重物从底部推到顶端，则此过程中（）
A．两次推力做功大小相同
B．两次克服摩擦力做功大小相同
C ．两次克服物体重力做功大小相同
D ．两个斜面的支持力对物体做功大小不相等
【答案】C
【解析】
【详解】
A ．已知AC ＞BC ，则s AC ＞s BC ，由于用相同的推力推物体，则根据W Fs =总可知：两次推力做功大小不相同，A 项不合题意；
BC ．已知将同一重物从底部推到顶端，根据=有用W Gh 可知：两次克服物体重力做功大小
相同，选项C 符合题意；根据W W W =额总
有用﹣可知：两次所做的额外功不同，即克服摩擦力做的功大小不相同；B 项不合题意；
D ．由于斜面的支持力方向与运动方向垂直，则物体在支持力的方向上没有移动距离，所以，两个斜面的支持力对物体做功都为0J ； D 项不合题意。

20．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。