中考物理二轮 功和机械能问题 专项培优 易错 难题及详细答案

一、初中物理功和机械能问题
1．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。

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】
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 。

3．2019年5月17日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭成功发射第45颗北斗导航卫星。

下列说法错误的是（ ）
A ．运载火箭加速上升过程中，重力势能变小，动能增大
B ．运载火箭加速升空是利用了物体间力的作用是相互的
C ．北斗卫星绕轨道运行时受到非平衡力的作用
D ．北斗卫星绕轨道从近地点向远地点运动时，动能变小，机械能守恒
【答案】A
【解析】
【分析】
物体由于运动而具有的能叫动能，质量越大，速度越大，动能就越大；物体由于被举高而具有的能叫重力势能，质量越大，高度越高，重力势能就越大；物体间力的作用是相互的；物体受平衡力的作用处于平衡状态；在太空中，卫星绕地球运动时，没有阻力作用，没有克服摩擦做功，机械能守恒。

【详解】
A ．火箭上升过程中高度增大，重力势能增大，速度增大，动能增大，故A 错误，符合题意；
B ．火箭升空时向后喷出高温气体给空气一个向后的力，空气给火箭以反作用力，是利用了物体间力的作用是相互的，故B 正确，不符合题意；
C ．火箭入轨后做圆周运动运动状态不断改变，故受到非平衡力的作用，故C 正确，不符
D ．北斗卫星绕轨道从近地点向远地点运动时，速度减小，高度增加，所以动能减小，势能增加；北斗卫星在地球大气层外运行，不受空气阻力的作用，只有动能和势能之间的转化所以机械能守恒，故D 正确，不符合题意。

故选A 。

4．一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 。

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 30 s 。

他上楼过程克服自身重力做功的功率最接近（ ）
A ．1.5 W
B ．15 W
C ．150 W
D ．1500 W
【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 4500J 150W 30s
W P t === 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．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．①②③B．②③④C．①③D．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。

8．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】C
【解析】
【分析】
物体受力，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。

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．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。

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．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。

13．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。

14．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．t1时刻小球的动能最大
B．t2时刻小球的动能最大
C．t3时刻小球的重力势能最大
D．t2到t3时间内，小球的动能先增加后减小
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图象可知，t1时刻弹力为0，此时小球刚接触弹簧，在重力作用下小球继续做加速运动，动能继续变大，故A错误；
B． t2时刻小球速度为0，此时动能最小，故B错误；
C．t3时刻，此时小球离开弹簧且只受到重力作用，继续向上做减速运动，还未达到最高点，重力势能还会继续增大，故C错误；
D． t2到t3时间内，小球在弹力的作用下先加速上升，动能变大；当弹力等于重力时，速度最大，动能最大；继续上升时重力大于弹力，小球做减速运动，动能变小；综上所述t2到t3时间内，小球的动能先变大后减小，故D正确。

故选D。

15．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。

16．如图所示，当小明用力推墙时，他沿水平冰面减速向后退去，下列说法正确的是
（）
A．小明对地面的压力和地面对小明的支持力是一对平衡力
B．小明受到摩擦力是水平向右，合力为零，运动状态不变
C．小明减速运动时，则他的惯性和机械能也随之减小
D．假如小明的重力突然消失，小明将做匀速直线运动
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A．力的作用是相互的，小明对地面的压力和地面对小明的支持力是一对相互作用力，不是平衡力，A错误；
B．小明减速向后退去，那么受到摩擦力是水平向右，但是合力不为零，速度在减小，那么
运动状态是变化的，B错误；
C．小明减速运动时，小明自身的质量不变，那么他的惯性是不变的；速度在减小，那么动能是在变小的，在水平冰面上运动，重力势能不变，则可知机械能是变小的；C错误；D．假如小明的重力突然消失，那么小明对冰面的压力消失，摩擦力也消失，在水平方向上不受力，处于平衡状态，小明将做匀速直线运动，D正确。

故选D。

17．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=W
t
=
6J
5s
=1.2W
故D正确不符合题意。

18．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，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。

19．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。

20．如图所示，水平地面O点两侧粗糙程度不同，物体一直受到沿水平方向3N的力F．物体经过M点开始计时，每经过相同时间，用虚线框记录物体的位置．物体在MO段做匀速直线运动，F在MN、OP段做功分别为W MN、W OP，功率分别为P MN、P OP，则
A．W MN<W OP
B．W MN>W OP
C．P MN>P OP
D．P MN<P OP
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
物体经过M点开始计时，每经过相同时间，用虚线框记录物体的位置．物体在MO段做匀速直线运动，由图可得MN的距离等于OP的距离，根据功的公式W=FS可知：在F相同和S相同的情况下，W应该相同，所以AB均错误；在做功相同时，MN段所用时间是OP段时间的2倍，根据P=W/t，得出P MN<P OP；答案选D．。