2020-2021备战中考物理一模试题分类汇编——功和机械能问题综合附详细答案

一、初中物理功和机械能问题
1．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43.610J ⨯
D ．工人拉力的功率为360W
【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 0.3m/s 100s 30m s vt ==⨯=
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 。

2．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。

3．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】
＝可知两次上楼过程所做的有用李明同学的体重不变，上楼的高度不变，根据公式W Gh
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
可知，走上去做功的功率小于跑上去做功的功率。

t
故选A。

4．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。

5．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。

6．如图所示为运动员投掷铅球的过程示意图，下列有关说法错误的是（）
A．在a到b的过程中，运动员对铅球做了功
B．在b到c的过程中，运动员对铅球没有做功
C．在c到d的过程中，没有力对铅球做功
D．在a到d的过程中，铅球的运动状态在不断的变化
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
图中从a到b过程中，运动员对铅球施加了力，铅球在力的方向上通过距离，故运动员对铅球做了功，A说法正确；从b到c过程中，铅球虽然运动了一段距离，但运动员对铅球没有施加力的作用，故运动员对铅球没有做功，B说法正确；从c到d的过程中，铅球受到重力的作用，铅球在重力方向上通过一段距离，故重力对铅球做功，C说法错误；从a 到d的过程中，铅球的运动方向随时改变，故铅球的运动状态在不断改变，D说法正确；答案选C．
7．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．
8．如图所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞。

将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿人罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定。

做好后将它从不太陡的斜面滚到水平面。

下列说法正确的是（）
A．罐子从斜面滚下，重力势能只转化为动能
B．罐子从斜面滚下的过程中，只有动能和弹性势能的相互转化
C．因为能量之间可以相互转化，所以罐子滚下后可能再次滚上斜面
D．如果水平面是光滑的，则罐子会一直滚动下去
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．罐子从斜面滚下，要克服摩擦力做功而使重力势能转化为内能，故A错误；
B．罐子从斜面滚下的过程中，重力势能转化为动能和内能，故B错误；
C．罐子从不太陡的斜面上滚下，罐子的高度减小，速度先增大后减小，橡皮筋的弹性形变逐渐增大，则罐子的重力势能减小，动能先增大后减小，橡皮筋的弹性势能增大，即该过程中罐子的重力势能会转化为动能和橡皮筋的弹性势能；发生形变的橡皮筋由于要恢复原状，故罐子可能再次滚上斜面，故C正确；
D．罐子在滚动的过程中，由于和斜面之间存在摩擦，机械能会转化为内能，所以整个罐子的机械能不守恒，机械能会逐渐变小，最终罐子会停止运动，故D错误。

故选C。

9．将皮球从离地某一高度O点处水平抛出，球落地后又弹起。

它的部分运动轨迹如图所示．下列说法正确的是
A．皮球经过同一高度A、B两点时，动能相等
B．皮球第一次反弹后到达最高点P时，动能为零
C．皮球在D点时的机械能大于在C点时的机械能
D．若将皮球表面涂黑，则在地面M点的黑色圆斑大于N点的黑色圆斑
【答案】D
【解析】
【详解】
A．由图可知，每次小球反弹后到的最高点都比上一次的最高点要低，说明小球受到空气阻力，机械能逐渐变小，在A点的机械能大于在B点的机械能；机械能是物体动能与势能的总和，在A、B两点高度相同则重力势能相同，所以在A点的动能大于在B点的动能；故A错误。

B．从轨迹来看，小球既有水平方向的速度又有竖直方向的速度。

小球在最高点时，竖直方向速度为零，但是仍然能往右运动，说明小球还具有水平方向速度，动能不为零；故B错误。

C．每次小球反弹后到的最高点都比上一次的最高点要低，说明小球受到空气阻力，机械能逐渐变小。

在C点在在D点之前，故在D点的机械能小于在C点的机械能；故C错误。

D．弹性势能大小与弹性形变程度有关，黑色圆斑的大小能反应小球弹性形变程度，圆斑越大，形变越大。

在M点与在N点小球的动能与重力势能都为零，又因为小球在M点机械能大于N点机械能，故小球在M点的弹性势能大于在N点的弹性势能，故在M点的圆斑要大于在N点的圆斑；故D正确。

10．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（）
A．0s~1s内，地面对物体的支持力是10N
B．1s~2s内，拉力F做的功是62.5J
C．2s~3s内，拉力F的功率是300W
D．2s~3s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，物体受到的拉力大小等于重物和动滑轮的总重，即
=+=⨯=
340N120N
F G G
拉动
由题意可知，0s~1s内，地面对物体的支持力符合关系式
'3120N F F G G +=+=支拉动
从图甲可以看到，'30N F =拉，解得30N F =支，A 错误；
B ．从图甲可以看到，1s~2s 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
33 1.25m 3.75m s h ==⨯=
拉力F 做的功是
50N 3.75m 187.5J W Fs ==⨯=
拉力F 做的功是187.5J ，B 错误；
C ．2s~3s 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
3 2.5m/s 7.5m/s v =⨯=绳
根据P Fv =可知，拉力F 的功率
40N 7.5m/s 300W P Fv ==⨯=绳
拉力F 的功率是300W ，C 正确；
D ．2s~3s 内，物体上升的高度
3.75m-1.25m 2.5m h ==
拉力F 的大小是40N ，则滑轮组的机械效率
100N 2.5m 100%100%100%83.3%40N 3 2.5m
W Gh W Fs η⨯=⨯=⨯=⨯≈⨯⨯有用功总功 滑轮组的机械效率约是83.3%，D 错误。

故选C 。

11．甲、乙两个物体，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
A ．1:1 2:1
B ．2:1 1:1
C ．3:2 2:3
D ．3:2 3: 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=1:1
A ．若做功之比:
W 甲:W 乙=1:1
因为W =Fs ,所以运动路程之比: s 甲:s 乙=W F 甲甲:W F 乙乙=12:11
=1:2
因为v=s
t
速度相同,所用时间与路程成正比:
t甲:t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:
s甲:s乙=W
F
甲
甲
:
W
F
乙
乙
=
2
2
:
1
1
=1:1
因为v=s
t
,速度相同,所用时间与路程成正比:
t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:
s甲:s乙=W
F
甲
甲
:
W
F
乙
乙
=
3
2
:
2
1
=3:4
因为v=s
t
速度相同,所用时间与路程成正比:
t甲:t乙=s甲:s乙=3:4
故CD不符合题意。

12．如图所示，用手将一重为G的铁球缓慢放在一弹簧上，放手后，铁球从A位置开始向下运动，到达B位置速度达到最大，到达C位置小球的速度变为零。

已知AC间的高度差为h，若整个过程中不计能量损耗，下列说法正确的是（）
A．从A位置到B位置铁球的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能
B．在此过程中弹簧的弹性势能增加量为Gh
C．小球到达B点时，小球的重力大于弹簧的弹力，所以小球继续下落
D．B位置到C位置的过程中铁球所受的重力大于弹簧所施加的弹力
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A．从A位置到B位置，铁球质量不变，高度减小，铁球重力势能减小；该过程铁球速度
增大，铁球动能增大；该过程弹簧形变量增大，弹簧弹性势能增大。

若整个过程中不计能量损耗，则铁球的重力势能转化为铁球的动能和弹簧的弹性势能。

故A错误；
B．从A位置到C位置，铁球的重力做功
=
W Gh
因为从A位置开始向下运动的过程中，重力势能转化为动能，动能又转化为弹性势能，整个过程中不计能量损耗，所以，根据机械能守恒定律可知，弹簧的弹性势能增加量为
==
E W Gh
故B正确；
C．从A位置到B位置，小球重力大于弹簧弹力，小球受合力方向向下，小球速度方向向下，小球受合力方向与速度方向相同，小球竖直向下做加速运动，该过程中，小球重力不变，弹簧形变量增大，弹力增大，小球受向下合力变小，小球到达B位置时，小球受合力为零，即小球重力等于弹簧弹力，速度最大；从B位置到C位置，小球继续下落，是因为小球具有惯性，保持原来运动状态不变，故C错误；
D．从B位置到C位置，该过程弹簧形变量继续增大，弹簧弹力继续增大，大于小球重力，小球受合力方向向上，小球速度方向向下，小球受合力方向与速度方向相反，小球做减速运动，C位置小球速度为零，故D错误。

故选B。

13．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。

14．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。

15．某块砖在一对平衡力作用下运动，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 。

16．某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重均为50g ）在2s 内把重物G 1和G 2提高10cm ，已知F l 和F 2的大小均为2N ，不计绳重及摩擦（g 取10N/kg ）。

下列说法中不正确的是（ ）
A ．重物G 1的重力大小为5.5N
B ．乙滑轮组所做的有用功是0.7J
C ．F 1和F 2做功的功率之比为3:4
D ．两个滑轮组的机械效率之比为4:3
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A ．从图甲可以看到，三条绳子托着动滑轮，动滑轮只是一个，重力大小是
0.05kg 10N/kg 0.5N G m g ==⨯=动动
把动滑轮和重物看作一个整体，这个整体处于平衡状态，可知
113F G G =+动
解得1 5.5N G =，重物G 1的重力大小为5.5N ，A 正确，不合题意；
B ．在图乙中，把两个动滑轮和重物看作一个整体，这个整体处于平衡状态，可知
2242F G G =+动
解得27N G =，重物升高的高度是20.1m h =，乙滑轮组所做的有用功是
227N 0.1m 0.7J W G h ==⨯=乙有用
乙滑轮组所做的有用功是0.7J ，B 正确，不合题意；
C ．重物G 1移动的速度是 1110.1m 0.05m/s 2s h
v t =
== 甲图中绳端移动的速度是 11330.05m/s 0.15m/s v v ==⨯=绳
重物G 2移动的速度是
2220.1m 0.05m/s 2s
h v t =
== 乙图中绳端移动的速度是 22440.05m/s 0.2m/s v v ==⨯=绳
那么可知F 1和F 2做功的功率之比是
12121234P P F v F v ==绳绳：：：
F 1和F 2做功的功率之比为3:4，C 正确，不合题意；
D ．甲滑轮组所做的有用功是
11 5.5N 0.1m 0.55J W G h ==⨯=甲有用
所做的总功是
112N 30.1m 0.6J W F s ==⨯⨯=甲总
乙滑轮组所做的总功是
222N 40.1m 0.8J W F s ==⨯⨯=乙总
由上述可知，乙滑轮组所做的有用功是0.7J W =乙有用，那么两个滑轮组的机械效率之比是
0.55J 0.7J ::22:210.6J 0.8J
W W W W ηη===甲有用乙有用甲乙甲总乙总: 两个滑轮组的机械效率之比是22:21；D 错误，符合题意。

故选D 。

17．小明用台秤研究人在竖直升降电梯中的运动．他先在地面上用台秤称得自己的体重为500 N ，再将台秤移至电梯内，电梯从t =0时由静止开始向下运动到t =11 s 时停止，测得台秤对自己的支持力F 随时间t 变化的图象如图所示，则
A ．0~2 s 的过程中，小明的动能不变
B．2 s~10 s的过程中，小明的重力势能转化为动能
C．10 s~11 s的过程中，小明的机械能不断减小
D．0~11 s的过程中，小明的机械能不断增大
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．0～2s的过程中，小明由静止开始下降，所以小明的动能增大，故A错误；
B．2s～10s的过程中，小明在匀速下降，重力势能减小，但动能不变，故B错误；C．10s～11s的过程中，小明在做减速运动，故动能减小，同时小明是在下降，高度是在降低的，所以重力势能在减小，故小明的机械能不断减小，C正确；
D．0～11s的过程中，小明下降了一段距离，重力势能减小，所以机械能不断减小，故D 错误；
故选C．
18．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。

19．如图所示，质量为m的跳高运动员先后用背越式和跨越式两种跳高方式跳过某一高
度，该高度比他起跳时的重心高出h，则他从起跳后至越过横杆的过程中克服重力所做的功
A．都必须大于mgh
B．都不一定大于mgh
C．用背越式不一定大于mgh，用跨越式必须大于mgh
D．用背越式必须大于mgh，用跨越式不一定大于mgh
【答案】C
【解析】
【详解】
从起跳后至越过横杆的过程中，跨越式跳高时重心在横杆的上面，故跨越式跳高时运动员克服重力所做的功一定大于mgh，而背越式跳高时其重心不一定在横杆的上面，可以在横杆的下面，故其克服重力的功不一定大于mgh，也可以小于mgh，也可以等mgh
于，故ABD错误，C正确。

故选C。

20．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。