【物理】九年级物理功和机械能易错剖析及解析

【物理】九年级物理功和机械能易错剖析及解析
一、功和机械能选择题
1．关于滚摆在运动过程中能量的分析，下列说法正确的是
A．下降过程中动能不变
B．最低点动能为零
C．上升过程中重力势能减小
D．最高点重力势能最大
【答案】D
【解析】
滚摆下降过程中，高度变小，重力势能变小，速度增加，动能增加，故A错误；滚摆下降到最低点时，速度最大，动能最大，故B错误；滚摆上升过程中，高度增加，重力势能增大，故C错误；滚摆到达高点时，高度最大，重力势能最大，故D正确．
2．下列事例中，有力对物体做功的是
A．小明背着书包在水平路面上前进B．跳水运动员从跳台跳下
C．举重运动员举起杠铃停在空中不动D．足球被踢出后在草地上滚动【答案】B
【解析】
A、背着书包在水平路面上前进，移动的方向和受力方向垂直，在力的方向上没有移动距离，不做功，不符合题意；
B、跳水运动员从跳台跳下，受重力的作用，并且在重力的方向移动了距离，重力对人做功，符合题意．
C、举重运动员举起杠铃停在空中，有力作用在物体上，但是没有移动距离，没有力做功，不符合题意．
D、足球在光滑水平面上，依靠的是足球的惯性，水平方向上虽然移动了距离，但是没有力的作用，不做功，不符合题意．
故选B．
3．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．
4．如图所示，一长为L的直杆可绕O点转动，杆下挂一所受重力为G的物块，刚开始直杆与竖直方向夹角为60º.为了安全下降物块，用一个始终水平向右且作用于直杆中点的拉力F，使直杆缓慢地转动到竖直位置（可以认为杠杆每一瞬间都处于平衡状态），则下列说法正确的
A．拉力F的大小保持不变B．拉力F和物块重力G是一对平衡力
C．这个过程中物块重力所做的功为1
2
GL D．这个过程中直杆一直都是费力
杠杆
【答案】C
【解析】
【详解】
A．由图知，杠杆由与竖直方向成60°角逐渐转到竖直位置时，由于拉力始终水平，所以其力臂逐渐变大；物体对杠杆拉力为阻力，转动过程中阻力臂逐渐变小；由杠杆平衡条件可知拉力F逐渐变小，故A错误；
B．拉力F和物块重力大小不等、不一条直线上，不作用在一个物体上，所以不是一对平衡力，故B错误；
C．杠杆由与竖直方向成60°角时，杠杆右端高度
1
2
h L
，转到竖直位置时杠杆下端高度
降到L 处，所以物体下降高度1122
h L L L =-=V ，所以物体重力做功 12
W G h GL ==V ，故C 正确； D ．当杠杆转到竖直位置时，阻力臂为0，杠杆为省力杠杆，故D 错误。

5．铁路提速要解决许多具体的技术问题，其中提高机车牵引力的功率是一个重要问题．已知匀速行驶时，列车所受阻力与速度的平方成正比，即f=kv 2；列车要提速，就必须研制出更大功率的机车．那么当列车分别以20m/s 和36km/h 的速度在水平轨道上匀速行驶时，机车牵引力的功率之比为
A ．2：1
B ．5：9
C ．16：1
D ．8：1
【答案】D
【解析】
【分析】
当机车匀速前进时，处于平衡状态，机车的牵引力和阻力是平衡力，根据二力平衡的条件得到牵引力和阻力的关系，根据公式P=Fv 得到机车牵引力的功率之比。

【详解】
已知列车匀速行驶时所受阻力与速度平方成正比，即f=kv 2，
当列车在水平轨道上匀速行驶时，牵引力和阻力是平衡力，根据二力平衡的条件得到牵引力等于阻力，即F=f=kv 2，功率公式P=Fv=kv 3，
当列车分别以20m/s 和36km/h=10m/s 的速度在水平轨道上匀速行驶时，机车牵引力的功率之比。

故选D 。

6．如图所示，用一滑轮组在5s 内将一重为200N 的物体向上匀速提起2m ，不计动滑轮及绳自重，忽略摩擦。

则
A ．物体上升的速度是2.5m/s
B ．拉力F 大小为400N
C ．拉力F 的功率为40W
D ．拉力F 的功率为80W 【答案】D
【解析】
【详解】
A ．由s v t
=得体的速度： 2m 0.4m 5s
h v t === 故A 项不符合题意；
B ．图可知，绳子段数为2n =，不计动滑轮及绳自重，忽略摩擦，则拉力：
11200N 100N 22
F G ==⨯= 故B 项不符合题意；
CD ．绳子自由端移动的速度：
220.4m s 0.8m s v v ==⨯=绳物
拉力F 的功率：
100N 0.8m s 80W W Fs P Fv t t
====⨯= 故C 项不符合题意，D 项符合题意。

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．如图，在同样的水平面上，两人分别去推静止在水平面上重100N的同一课桌．小芳用10N的水平推力，课桌沿水平面以2m/s做匀速直线运动；小明用20N的水平推力，课桌在水平面上也做直线运动．则下列说法正确的是
A．小芳推课桌时，推力做功的功率为20W
B．小明推课桌时，课桌所受的摩擦力大小为20N
C．小芳推课桌时，课桌受到的摩擦力大小为100N
D．小明推课桌时，课桌沿水平面也以2m/s做匀速直线运动
【答案】A
【解析】
小芳用10N的水平推力，课桌沿水平面以2m/s做匀速直线运动，则小芳推课桌时，推力做功的功率P=Fv=10N×2m/s=20W，故A正确．
根据小芳用10N的水平推力，课桌沿水平面以2m/s做匀速直线运动可知，课桌处于平衡状态，受平衡力的作用，课桌所受摩擦力的大小和推力相等，即f=F=10N；小明推课桌时，课桌对地面的压力和接触面粗糙程度不变，摩擦力大小不变，仍为10N，故B错误．小芳推课桌时，课桌受到的摩擦力大小与推力是一对平衡力，大小相等，摩擦力为10N，
故C 错误．
小明推课桌时，推力大于摩擦力，课桌做加速运动，故D 错误．
答案为A ．
10．如图所示的三种场景中，拉力F 1、F 2、F 3大小相等，在拉力的作用下物体移动的距离也相等．若拉力所做的功分别记为W 1、W 2、W 3，下列关于它们大小关系的判断中正确的是
A ．W 1＝W 2＝W 3
B ．W 1＜W 2＜W 3
C ．W 1＝W 2＜W 3
D ．W 2＜W 1＜W 3
【答案】C
【解析】
【详解】 定滑轮的特点是不省力，也不省距离，拉力移动的距离等于物体移动距离为s ，拉力做的功是：
W 1=F 1s ；
直接拉物体时，拉力移动的距离也等于物体移动距离为s ，拉力做的功是：
W 2=F 2s ；
动滑轮的特点是可以省一半力，但是费距离，拉力移动距离为2s ，拉力做的功是：
W 3=F 32s ；
又因为拉力F 1、F 2、F 3大小相等，综上分析知道：
W 1=W 2=Fs ＜W 3=2Fs ，
11．如图所示，将同一物体分别沿光滑的斜面AB 、AC 以相同的速度从底部匀速拉到顶点A ，已知AB ＞AC ，施加的力分别为F 1、F 2拉力做的功为W 1、W 2， 拉力做功的功率分别为P 1、P 2， 则下列判断中正确的是
A ．F 1＜F 2， W 1=W 2，P 1＞P 2
B ．F 1＞F 2， W 1＞W 2， P 1＞P 2
C ．F 1＜F 2， W 1＜W 2， P 1＜P 2
D ．F 1＜F 2， W 1=W 2， P 1＜P 2
【答案】D
【解析】 将同一物体分别沿光滑斜面（无摩擦力）AB 、AC 以相同的速度，匀速拉到顶点A ，拉力F 1、F 2对物体所做的功等于物体克服重力所做的功，而同一物体升高相同的高度克服重力做的功相同，故W 1=W 2；又因W FS =，W 相同，AB ＞AC ，所以F 1＜F 2，再由P Fv
=
知，速度相同，F1＜F2，则P1＜P2.
所以选择D.
12．一高尔夫球以二百公里的时速水平撞击钢板，图为球撞击过程中的三个状态，其中甲是刚要撞击的时刻，乙是球的形变最大的时刻，丙是刚撞击完的时刻，已知撞击时间非常短，若忽略球的机械能损失，则（）
A．球在甲、丙两个时刻的动能相等
B．球在甲时刻的动能较丙时刻的大
C．球在甲时刻的动能较丙时刻的小
D．条件不足，无法比较球在甲、丙两个时刻的动能大小
【答案】B
【解析】
【详解】
由题意可知，忽略球的机械能损失，高尔夫球的机械能守恒；甲是刚要撞击的时刻，此时的甲具有动能，不具有弹性势能；丙是刚撞击完的时刻，此时高尔夫球发生了形变，高尔夫球的弹性势能转化动能，弹性势能减小，动能增加，故球在甲、丙两个时刻的动能不相等，球在甲时刻的动能较丙时刻的大，故B正确，ACD错误．
13．甲升降机比乙升降机的机械效率高，它们分别把相同质量的物体匀速提升相同的高度．则（）
A．乙升降机提升重物做的有用功较多B．甲升降机的电动机做的额外功较多
C．甲升降机的电动机做的总功较少D．乙升降机的电动机做的总功较少
【答案】C
【解析】
【详解】
A．提升物体质量和高度相同说明甲、乙升降机做的有用功相等，故A错误；
BCD．既然甲机械效率高，则说明甲做的额外功少，总功也就少，故BD错误，C正确．
14．如图所示的装置中,物体A重100N,物体B重10N,在物体B的作用下,物体A在水平面，上做匀速直线运动，如果在物体A上加一个水平向左的拉力F,拉力的功率为30W，使物体B匀速上升3m所用的时间为（不计滑轮与轴之间的摩擦，不计绳重）
A．1s B．2s C．3 s D．4s
【答案】B
【解析】分析：（1）物体A在物体B的作用下向右做匀速直线运动，A受到的摩擦力和挂钩的拉力是一对平衡力，可求出摩擦力。

（2）拉动A向左运动，A受到水平向左的拉力F和水平向右的摩擦力、挂钩的拉力三力平衡，可求出拉力。

（3）利用滑轮组距离关系，B移动的距离是A移动距离的3倍，求出A移动的距离，则拉
力所做的功为，再利用求出做功时间。

解答：不计滑轮与轴之间的摩擦、不计绳重和滑轮重，物体A在物体B的作用下向右做匀速直线运动时，。

拉动A向左运动时，A受到向右的拉力不变，摩擦力的方向向右，此时受力如图：
；，则，因此拉力F做
功：，所用时间为。

故选：B。

【点睛】此题注意分析滑轮组的绳子段数，确定所使用的公式，做好受力分析是解题关键。

15．如图,一个小球在地面上弹跳,下列分析错误是
A．小球从A处到B处重力势能增大
B．小球从B处到C处动能增大
C．小球在B处比D处重力势能大
D．小球在A、C、E三处机械能总量相等
【答案】D
【解析】
【详解】
A. 小球从A处到B处，质量不变高度增大，所以重力势能增大，故A选项正确；
B. 小球从B处到C处，质量不变，在重力作用下速度逐渐增大，所以动能增大，故B选项正确；
C. 小球在D处比B处，质量不变高度降低，所以重力势能变小，故C选项正确；
D. 看图可知小球在弹跳过程中，每次触地反弹至最高点的高度逐渐减小，说明其机械能在运动过程中减小，所以A、C、E三处机械能总量并不相等，故D选项错误符合题意．
16．如图所示，是探究“动能的大小与什么因素有关？”实验的示意图．小球从a处滚下，在c处与小木块碰撞，并与小木块共同运动到d处停下．下面的一些判断正确的是（）
A．从a到b，小球的势能不变，动能增大
B．从b到c，小球的势能增大，动能增大
C．到达c处，小球的势能最小，动能最大
D．到达d处，小球的动能为零，小木块的动能最大
【答案】C
【解析】
【详解】
A．从a到b小球的质量不变，高度减小，重力势能减小,故此选不合题意；
B．从b到c小球的质量不变,高度减小,重力势能减小,故此选项不合题意；
C．到达 c处，小球到达平面，小球的势能最小，小球的质量不变,速度增大，动能最大，此选项符合题意；
D．到达d处，小球质量不变，与 c处相比高度不变,重力势能不变，小球质量不变，小球撞击木块后，速度不断减小，动能不断减小，到d点停止，速度为零，动能为零，此选项不合题意．
17．如图所示，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B，在这个过程中，力F的大小将（）
A．不变B．变小C．变大D．先变大后变小【答案】C
【解析】
【详解】
在杠杆缓慢由A到B的过程中，力F始终与杠杆垂直，所以动力臂OA的长度没有变化，
阻力G的大小没有变化，而阻力臂l却逐渐增大；由杠杆的平衡条件知：F•OA=G•l，当OA、G不变时，l越大，那么F越大；因此拉力F在这个过程中逐渐变大．C符合题意，选项ABD不符合题意．
18．如图所示，小车和弹簧放在光滑的水平面上，用手将小车推出后，小车向左运动。

当弹簧右端被小车压至A处时，小车速度为零。

小车向左运动的过程中
A．小车一直减速 B．小车先加速后匀速 C．小车的动能先不变后减小 D．小车的机械能不变
【答案】C
【解析】
水平面光滑，不受摩擦力，当A向左运动未接触弹簧时，将做匀速直线运动，小车动能不变；当物体A与弹簧接触后，受向右的弹力作用，速度将减小，动能减小，故C正确，ABD错误。

点睛：当物体受平衡力或不受力，运动状态不变；若物体受合力方向与运动方向相反，物体将做减速运动．
19．2018年5月21日凌晨，我国成功利用长征四号丙运载火箭将“鹊桥”号中继卫星发射升空，迈出了人类航天器月背登陆第一步！下列有关说法正确的是
A．火箭点火升空过程中，内能转化为机械能
B．火箭点火升空过程中，火箭的惯性消失
C．火箭加速上升过程中，重力势能转化为动能
D．火箭加速上升过程中，只受到重力和空气阻力
【答案】A
【解析】
分析：（1）火箭是热机的一种，工作时，燃料的化学能转化为燃气的内能，高温高压的燃气推动火箭升空，燃气的内能转化成火箭的机械能；
（2）惯性是指物体保持原来运动状态不变的性质，任何物体都具有惯性，惯性是物体本身的一种性质；
（3）动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，当动能转化成重力势能时，动能减小，重力势能增加；
（4）火箭加速运动时，不受平衡力，受到重力，摩擦力还有推力作用．
解答：A、火箭点火发射时，产生的燃气内能转化为火箭升空的机械能，故A正确；
B、火箭点火升空过程中，仍然具有惯性，因为惯性是物体本身的一种性质，故B错误；
C、火箭加速上升的过程，质量不变，速度增加，故动能增加，同时高度增加，重力势能增大，故不是重力势能和动能的转化，故C错误；
D、火箭加速上升，受力不平衡，火箭受的向上的推力大于向下的重力，合力向上，火箭加速上升，故D错误．
故选A．
【点睛】本题通过卫星发射，考查了力与运动的关系、运动和静止的相对性以及热机工作时的能量转化，涉及的知识点较多，需要认真分析，认真解答．
20．将重为2N的物体A挂于弹簧测力计下，测力计与物体A共同处于静止或匀速直线运动状态，已知匀速运动的速度v1＜v2＜v3．关于测力计和物体A的描述：①弹簧测力计的示数等于2N；②测力计对物体A的拉力做功的功率最大；③物体A的重力势能增加．图所示的四种情景中，同时符合以上三条描述的是
A．静止B．竖直向上匀速运动
C．竖直向上匀速运动D．水平向右匀速运动
【答案】C
【解析】
【分析】
物体处于平衡状态时，受平衡力，据此判断弹簧测力计的示数；再根据运动速度的大小，判断做功的功率；同时根据重力势能的影响因素，判断重力势能的变化．
【详解】
①由题意可知，物体每次都是处于静止或匀速直线运动状态，即平衡状态，因此，物体受到的是平衡力，则拉力与重力平衡，即弹簧测力计的示数都等于2N；
②首先，做功必须包括力和力方向移动的距离两个要素，A选项中有力无距离，所以不做功；D选项中力与运动方向垂直，所以也不做功，因此，做功的只有BC；
而BC中,v1<v2，由功率公式P=Fv可知，C选项中做功的功率最大；
③选项AD中，物体的高度不变，所以重力势能不变；BC选项中物体的高度增大，所以物体A的重力势能增加。

综上所述，同时符合以上三条描述的只有C.故选C.。