初三物理试卷分类汇编物理功和机械能(及答案)
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初三物理试卷分类汇编物理功和机械能(及答案)
一、功和机械能选择题
1.甲、乙、丙、丁四位同学进行攀岩比赛,他们做的功W与时间t的关系如图所示。
若规定做功最快的获胜,则最后胜出的一定是
A.甲B.乙C.丙D.丁
【答案】A
【解析】
【详解】
在相同时间内,做功越多,功率越大,也就是做功越快。
由图像知,当时间相同时,甲做
功最多,所以由公式
W
P
t
知,甲功率最大,做功最快。
故A符合题意。
2.如图,小虎用水平向右的力推放在水平地面上的箱子,但没有推动,则此时()
A.小虎的推力小于箱子受到的阻力
B.小虎的推力大于箱子受到的阻力
C.小虎对箱子做了功
D.小虎对箱子没有做功
【答案】D
【解析】
试题分析:(1)因为用水平力推静止在水平地面上的箱子,没有推动,所以箱子处于静止状态;在水平方向上所受的推力与摩擦阻力是一对平衡力,所以摩擦阻力等于推力,故AB 错误;
(2)根据做功的两个必要条件可知,箱子在力的方向上没有移动距离,所以小虎对箱子没有做功.故C错误,D正确;
故选D.
3.跳板跳水运动有起跳、腾空、落水三个阶段,如图所示是跳水运动员跳板跳水时的情景,若不计空气阻力,下列说法不正确
...的是
A.运动员即将起跳时,跳板的弹性势能最大
B.腾空的过程,运动员的动能转化为重力势能
C.落水的过程,运动员的重力势能始终在增大
D.从腾空到落水的过程,运动员的动能先减小后增大
【答案】C
【解析】
【分析】
动能大小的影响因素:质量和速度,质量越大,速度越大,动能越大;
重力势能大小的影响因素:质量和高度,质量越大,高度越高,重力势能越大;
弹性势能和物体发生弹性形变的程度有关;
动能和势能统称为机械能.其在不计空气阻力时,机械能是守恒的.
【详解】
A、运动员在跳板上即将起跳时,跳板的形变最大,故此时的弹性势能最大,即弹性势能转化成了人的动能,故A正确;
B、运动员腾空时,质量不变,速度变小,则动能减小,但高度增加,所以重力势能增大,故是将动能转化为重力势能的过程,故B正确;
CD、运动员从腾空到落水的过程,速度先变小后变大,所以动能先减小后增大;高度先增加,后减小,所以重力势能先变大,后变小,故C错误,D正确.
故选C.
4.如图所示的光滑轨道,BC为水平面,小球从A点静止释放运动到C点的过程中,小球的动能和重力势能的变化情况是()
A.A到B小球的重力势能不变
B.A到B小球的动能减少
C.B到C小球的重力势能增大
D.B到C小球的动能不变
【答案】D
【解析】
【详解】
A.由图示可知,小球从A到B高度减小,重力势能减小,故A错;
B.小球从A到B速度变大,动能增大,故B错;
C .小球从B 到C 高度不变,重力势能不变,故C 错;
D .由于平面是光滑的,小球不受摩擦力,所以小球在平面上是匀速直线运动,所以从B 到C 的速度不变,动能不变,故D 正确.
5.用如图所示的滑轮组拉动水平地面上重1000N 的物体A ,使物体A 在4s 内匀速前进了4m ,物体A 受到地面的摩擦力f =300N ,所用拉力F =120N ,忽略绳重、滑轮重及绳与滑轮间的摩擦.下列说法中正确的是
A .绳子自由端在4s 内移动了8m
B .物体A 重力做功的功率为1000W
C .物体A 克服摩擦力做的功为480J
D .滑轮组的机械效率约为83.3%
【答案】D
【解析】
【详解】
A .由题图可知,承担物体拉力的绳子的股数n =3,因此物体A 在4s 内匀速前进了4m ,则 绳子自由端在4s 内移动了s 绳子=3×4m=12m 。
故A 错误。
B .物体在重力方向上没有做功,所以物体A 重力做功的功率为0,故B 错误。
C .物体A 克服摩擦力做的功W 有用=fs =300N×4m=1200J ,故C 错误。
D .由题可知:物体A 克服摩擦力做的功W 有用=fs =300N×4m=1200J ,拉力F 所做的总功W 总=Fs 绳子=120N×12m=1440J ,所以滑轮组的机械效率 00001200J 10010083.3%1440J
W W η=
⨯=⨯≈有用总, 故D 正确为答案。
6.跳伞运动员跳出飞机后,立即打开降落伞,下落过程中所受空气阻力随速度的增大而增大,直至与重力等大。
在整个下落过程中,运动员和降落伞的 ( )
A .重力势能不断减少,动能不断增加,机械能不变
B .重力势能不断减少,动能不断增加,机械能减少
C .重力势能不断减少,动能先增加然后保持不变,机械能减少
D .重力势能不断减少,动能先增加后减少,机械能不变
【答案】C
【解析】分析:动能的影响因素是物体的质量和速度,质量越大,速度越大,动能越大; 重力势能的影响因素是物体的质量和高度,质量越大,高度越高,重力势能越大; 动能和势能总称为机械能。
解答:由于运动员在空中飞速下落,质量没发生变化,速度先逐渐增大后保持不变,故动能先增大后保持不变;在下落过程中,高度降低,所以重力势能减小,机械能等于动能和重力势能之和,所以机械能也是减小。
故选:C。
【点睛】该题考查了动能和重力势能大小的影响因素,机械能的变化可以从动能和势能的变化来判断,也可以从机械能和其它形式的能之间是否有转化进行判断。
7.2018年5月6日,央视《今日说法》栏目播出了一则高空坠物的新闻。
一个从12楼掉落的苹果把三个月大的婴儿砸成重伤,再次提醒大家要杜绝高空坠物。
苹果在下落过程中相关物理量的变化描述正确的是
A.重力势能越来越大 B.动能越来越大
C.质量越来越大 D.惯性越来越大
【答案】B
【解析】
【详解】
A、苹果下落过程中,质量不变,高度降低,所以重力势能减小。
故A错误;
B、苹果下落过程中重力势能转化为动能,所以动能越来越大。
故B正确;
C、苹果下落过程中,所含物质多少没有变化,所以质量不变。
故C错误;
D、惯性与质量有关,质量不变,所以苹果的惯性大小不变。
故D错误。
故选:B。
8.有甲、乙两个完全相同的小球。
在同一高度以大小相等的速度,将甲球竖直向下抛出、将乙球竖直向上抛出,如图所示。
若不计空气阻力,下列说法正确的是
A.抛出时刻,甲球比乙球的动能小
B.抛出时刻,甲球比乙球的重力势能小
C.乙球上升过程中,重力势能转化为动能
D.甲球下落过程中,它的机械能保持不变
【答案】D
【解析】
【详解】
A.抛出时刻,甲乙两球的速度大小相等,又因为甲乙是两个完全相同的小球,因此甲乙两球的质量相等,所以抛出时刻甲球和乙球的动能相等;故A错误;
B.由题意可知,甲乙两球的质量相等,甲乙两个小球在同一高度抛出,所以抛出时刻甲球和乙球的重力势能相等;故B错误;
C.乙球上升过程中,速度越来越小,高度越来越高,是动能转化为重力势能;故C错误;
D.甲球下落过程中,速度越来越大,高度越来越低,是重力势能转化为动能,由于不计
空气阻力,所以甲球下落过程中,它的机械能保持不变;故D正确。
9.用弹簧测力计拉着甲、乙两物体沿竖直方向运动,两次运动的s−t图象如图所示。
若甲的重力比乙小,则下列说法中正确的是
A.它们的惯性一定相等B.它们的重力势能一定都变大
C.它们的动能可能相等D.它们所受的合力可能不相等
【答案】C
【解析】
【详解】
由两次运动的s−t图象可知,甲乙都是在竖直方向上运动:且两次都做匀速直线运动,都处于平衡状态,且甲的速度大于乙的速度,但具体向上运动还是向下运动不能确定,故A.甲的重力比乙小,即其质量是不等的,所以惯性一定不相等,故错误;
B.由于甲乙都是在竖直方向上运动,但具体向上运动还是向下运动不能确定,故不能判断重力势能的大小变化,故错误;
C.由于甲的重力小于乙的重力,即甲的质量小于乙的质量,但甲的速度大于乙的速度,所以据动能大小的影响因素可知,它们的动能可能相等,故正确;
D.因为物体受到的重力和拉力为一对平衡力,所以所受合力一定都为零,故错误;
10.阳光体育运动不仅锻炼了孩子们的身心,而且也让校园充满了欢声笑语.下面图与对应描述相符合的是()
A.甲图学生在跳绳的过程中,没有做功
B.乙图学生跑步时,地对脚有力的作用
C.丙图乒乓球在空中向前飞行时,仍受到球拍的作用力
D.丁图拔河时尽量降低重心,可以减小脚与地面的摩擦力
【答案】B
【解析】
【详解】
A、甲图学生在跳绳的过程中,克服重力做功,故A错;
B、乙图学生跑步时,脚对地施加了力,因为力的作用是相互的,地对脚有力的作用,故
B正确;
C、由于惯性丙图乒乓球在空中向前飞行,此时不再受球拍的作用力,故C错;
D、丁图拔河时尽量降低重心,是为了提高稳度,不会减小脚与地面的摩擦力,故D错.故选B
11.一辆汽车在平直公路上沿直线向前行驶,途中经过一段泥泞路面,如果汽车发动机的功率始终保持不变,则汽车行驶路程s随时间t的变化关系可能是()
A.B.
C.D.
【答案】D
【解析】
【详解】
汽车发动机的功率始终保持不变,途中经过一段泥泞路面,由于泥泞路面摩擦阻力增大,
可知,汽车的速度变小;
则汽车的牵引力也随之增大,根据P Fv
速度变小,则相同时间内通过的距离变小。
A图,始终为匀速直线运动,不正确;
B图,中间一段,在相同时间内通过的距离更远,不正确;
C图,中间一段,随时间的变化,路程出现减小的情况,不正确;
D图,中间一段,在相同时间内通过的距离变小了,说明速度减小了,正确;
故选D。
12.如图所示的四幅图片是生活和生产中的场景,对其能量变化的描述,正确的是A.货物被举高后内能增加了
B.列车进站速度减小后内能增加
C.握力计被握扁后其弹性势能减小
D.飞机升空后高度增加内能变大
【答案】B
【解析】
【详解】
A、货物被举高后,重力势能增加了,但内能不会改变,故A错误;
B、列车速度减小,质量不变,所以列车的动能减小,在刹车减速过程中,克服摩擦做功,机械能转化为内能,内能增加,故B正确;
C、握力计发生形变后弹性势能增加,故C错误;
D、飞机升空后,高度增大,所以其重力势能增加,但内能不会改变,故D错误.
故选B.
【点睛】
注意分清楚内能与机械能是完全不同的两种形式的能,内能是分子动能与分子势能的和,而机械能是宏观物体的动能与势能的和,两种形式的能之间没有关系.
13.一位父亲与他5岁的儿子磊磊一起上楼回家,对此,下列说法中错误的是
A.爬相同的楼梯,儿子体重小做的功少
B.爬相同的楼梯,父亲体重大做的功多
C.爬相同的楼梯,儿子比父亲先到达,儿子的功率一定大
D.爬相同的楼梯, 父亲比儿子先到达,父亲的功率一定大
【答案】C
【解析】
(1)因为父亲的体重大小儿子的体重,两人上楼的高度相同,根据公式W=Gh可知,父亲做的功多,故AB正确.
(2)爬相同的楼梯,儿子比父亲先到达,儿子做功比父亲少,儿子又比父亲用时间短,根
据公式P=W t
可知,不能判断儿子的功率一定大,故C错误.
(3)爬相同的楼梯,父亲比儿子先到达,父亲比儿子做功多,时间又短,根据公式P=W t
可知,父亲的功率一定大,故D正确.
故选C.
14.如图所示,用完全相同的四个滑轮和两根相同的细绳组成甲、乙两个滑轮组,在各自的自由端施加大小分别为F1和F2的拉力,将相同的重物缓慢提升相同的高度(不计绳重和一切摩擦).下列说法正确的是()
A.拉力F1小于拉力F2
B.甲、乙两滑轮组的机械效率相同
C.甲、乙两滑轮组中的动滑轮都是费力机械
D.甲、乙两滑轮组中绳子自由端移动的距离相等
【答案】B
【解析】
【详解】
不计绳重及摩擦,因为拉力F=(G物+G动),n1=2,n2=3,所以绳端的拉力:F1=(G物
+G动),F2=(G物+G动),所以F1>F2,故A错误;
因为动滑轮重相同,提升的物体重和高度相同,W额=G动h,W有用=G物h,所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,则总功相同;因为η=,所以两滑轮组的机械效率相
同,故B正确;
使用动滑轮能够省力,动滑轮为省力杠杆,故C错误;
因为绳子自由端移动的距离s=nh,n1=2,n2=3,提升物体的高度h相同,所以s1=2h,
s2=3h,则s1≠s2,故D错误;
15.分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组,在5s内将重为100N的物体G匀速提升2m,每个滑轮的重均为10N.不计绳重及摩擦,此过程中()
A.拉力F甲小于拉力F乙
B.F甲做的功大于F乙做的功
C.甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组的机械效率
D.F甲做功的功率等于F乙做功的功率
【答案】D
【解析】
【详解】
由题可知,甲乙两滑轮组均将相同物体提升相同高度,由W有=Gh可知W甲有=W乙有;不计绳重及摩擦,均只需克服动滑轮自重做额外功,甲乙中均只有一个动滑轮,且动滑轮的重相同,由W额=G动h可知W甲额=W乙额,因为W总=W有+W额,所以W总甲=W总乙。
A. 由图可知,n1=
2,n2=3,不计绳重及摩擦,则F甲=(G+G动)=×(100N+10N)=55N,F乙=(G+G 动)=×(100N+10N)=36.7N<F甲,故A不正确。
B. F甲与F乙做的功均为总功,由于W总甲=W总乙,即F甲做的功等于F乙做的功,故B不正确;C. 由于W甲有=W乙有,W总甲=W总乙,根据
η=可知,η甲=η乙,故C不正确;D. 拉力做功的功率P=,由于W总甲=W总乙、时间t也相同,所以P甲=P乙,故D正确;故选D.
【点睛】
甲、乙两个滑轮组将同一物体匀速提升至相同的高度,在不计绳重和摩擦的情况下,有用功就是提升重物所做的功,对动滑轮所做的功是额外功,总功等于有用功和额外功之和,机械效率是有用功与总功的比值.
16.物体在水平地面上做直线运动,当物体运动的路程和时间图像如图甲时,受到的水平推力为F1;当物体运动的速度和时间图像如图乙时,受到的水平推力为F2。
两次推力的功率分别为P1、P2。
则下列关系正确的是
A.F1=F2 P1>P2B.F1=F2 P1<P2C.F1>F2 P1>P2D.F1<F2 P1>P2
【答案】B
【解析】
【详解】
由图象甲可知,物体作匀速直线运动,速度大小为v甲=s
t
甲
甲
=
4m
2s
=2m/s;由v-t图象乙可
知,物体的速度保持不变,即物体做匀速直线运动,速度大小为v乙=4m/s;因为两次都是匀速直线运动,推力和摩擦力是平衡力,根据二力平衡条件可知,推力都等于摩擦力,压力和接触面的粗糙程度不变,摩擦力不变,受到的水平推力为F1=F2。
已知v甲<v乙,由P=W Fs
t t
=Fv可得,两次推力的功率P1<P2。
17.如图,用滑轮组提升重物时,重800N的物体在10s内匀速上升了1m.已知拉绳子的
力F为500N,则提升重物的过程中
A.绳子自由端被拉下3m B.做的有用功是800J
C.拉力F的功率是80W D.滑轮组的机械效率是60%
【答案】B
【解析】
【详解】
有用功是采用任何方法都必须做的功,是我们想要达到的目的,
有用功是W有=800N×1m=800J,
拉力F的功率是P=W/t=(500N×2m)/10s=100W,
重物由二根绳承担,移动距离是2m,滑轮组的机械效率是,η=W有/W总
=800J/1000J=80%.选项B正确
18.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。
19.如图所示,斜面与水平面在M点通过小圆弧相连,弹簧左端固定,原长时右端在N 点,小物块从斜面上P点由静止滑下,与弹簧碰撞后又返回到P点,则下列说法中错误
..的是
A.小物块从P向M运动过程中,重力势能减少
B.小物块从P向M运动过程中,机械能减少
C.小物块从P向M运动过程中,机械能不变
D.弹簧被压缩到最短时,弹簧的弹性势能最大
【答案】B
【解析】
A、小物块从P向M运动过程中,质量不变,高度变小,重力势能减小,故A正确;BC、物块从P到N碰撞后还能返回到P说明没能量损失,机械能守恒;小物块从P向M运动过程中,重力势能转化为动能,机械能不变;故B错误,C正确;
D、弹簧被压缩到最短时,弹簧的弹性形变达到最大限度,弹性势能最大,故D正确.
故选B.
20.如图所示,悬挂的电灯处于静止状态。
假如悬挂它的绳子突然断了,电灯将
A.仍受平衡力 B.加速下落 C.匀速直线下落 D.动能变势能
【答案】B
【解析】
【分析】
物体如果受到力的作用,且受到的力不平衡,物体的运动状态就会发生改变;影响动能的因素:质量和速度;影响重力势能的因素:质量和高度。
【详解】
悬挂的电灯处于静止状态,此时电灯受到重力和拉力的作用;若悬挂它的绳子突然断了,则电灯只受到重力的作用,会向下做加速运动,受非平衡力的作用,质量不变,速度变大,高度变小,动能变大,重力势能变小,重力势能转化为动能。
故选B。
【点睛】
本题考查力和运动及机械能的题目,需要知道物体受到平衡力作用时,其运动状态不变,即处于静止状态或匀速直线运动状态。