2020-2021中考物理压轴题专题功和机械能问题的经典综合题及详细答案

一、初中物理功和机械能问题
1．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．
2．下列说法中正确的是（）
A．抛出手的铅球在空中向前运动的过程中，推力对它做了功
B．提着水桶在路面上水平向前移动一段路程，手的拉力对水桶做了功
C．用手从地面提起水桶，手的拉力对水桶做了功
D．用力推一辆汽车，汽车静止不动，推力在这个过程中对汽车做了功
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．抛出手的铅球在空中向前运动的过程中，推力已经不存在了，推力对它没有做功，A错误；
B．提着水桶在路面上水平向前移动一段路程，手的拉力是竖直向上的，水桶在竖直方向上没有移动距离，即水桶在拉力的方向上没有移动距离，那么手的拉力对水桶没有做功，B 错误；
C．用手从地面提起水桶，手的拉力是向上的，水桶在拉力的方向上移动了距离，所以手的拉力对水桶做了功，C正确；
D．用力推一辆汽车，汽车静止不动，汽车在推力的方向上没有移动距离，那么推力在这
个过程中对汽车没有做功，D 错误。

故选C 。

3．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 。

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。

5．一位父亲与他6岁的儿子一起上楼回家，对此，下列说法错误的是（）
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，父亲比儿子先到达，父亲的功率大
D．爬相同的楼梯，儿子坐电梯先到达，儿子的功率大
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
AB．由题知，他们上相同的楼梯，h相同，父亲的体重G1大于儿子的体重G2，根据爬楼做功W Gh
=，所以父亲爬楼做功W1大于儿子爬楼做功W2，即W1＞W2，故A、B正确，不符合题意；
C．父亲爬楼做功多，父亲比儿子先到达，做功时间少，根据
W
P
t
=可知父亲做功功率
大，故C正确，不符合题意；
D．儿子坐电梯先到达，但爬楼过程中儿子没有施加力，儿子做功为0J，做功功率为0W，
故D错误，符合题意。

故选D。

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．小明用如图所示的甲、乙两个滑轮组，分别在相同时间内将同一重物匀速提升相同高度，每个滑轮的重均相等，不计绳重及摩擦,针对这一现象，小明得出了4个结论：①F1做的功等于F2做的功；②甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率；③使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力；④F1做功的功率等于F2做功的功率；其中正确的为（）
A．①、②、③B．②、③、④C．①、③、④
D．①、②、③、④
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
①在不计绳重及摩擦时，拉力做的功等于提升物体和动滑轮做的功，因为物重相同，提升的高度相同，所以两次拉力做的功都等于
()=W Fs G G h =+总动
故F 1做的功等于F 2做的功，①正确；
②在不计绳重及摩擦时，甲滑轮组和乙滑轮组的机械效率都为
()W Gh G
W G G G G h η=
==++有用总动
动 即机械效率相等，故②正确；
③甲滑轮组由两段绳子承重，拉力为
()11
2
F G G =
+动 乙滑轮组由三段绳子承重，拉力为
()21
3
F G G =
+动 所以使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力，③正确； ④两次拉力做的功，用时也相等，根据W
P t
=知，F 1做功的功率等于F 2做功的功率，④正确； 故选D 。

8．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 ．①②③ B ．②③④
C ．①③
D ．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 。

9．炎热的夏天海口，环卫工人利用洒水车给马路洒水降温，洒水车在水平马路匀速行驶过
程中，以下说法正确的是（）
A．动能减少，机械能不变B．动能不变，机械能减少
C．动能减少，机械能减少D．动能增大，机械能增大
【答案】C
【解析】
【分析】
动能大小跟质量、速度有关；质量一定时，速度越大，动能越大；速度一定时，质量越大，动能越大；重力势能大跟质量、高度有关；质量一定时，高度越高，重力势能越大；高度一定时，质量越大，重力势能越大；机械能=动能+势能。

【详解】
洒水车在平直的马路上匀速行驶，在工作的过程中，洒水车的质量不断减小，速度不变，动能变小，重力势能变小，则洒水车的机械能变小。

故选C。

10．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．
11．如图所示，F 1=4N ，F 2=3N ，此时物体 A 相对于地面静止，物体 B 以 0.1m/s 的速度在物体 A 表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦）。

下列说法错误的是（ ）
A ．F 2 的功率为 0.6W
B ．弹簧测力计读数为 9N
C ．地面对物体 A 的摩擦力为 2N
D ．如果增大 F 2，物体 A 可能向左运动
【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
A ．由图知，水平使用滑轮组，对于物体
B 来说n =2，拉力端移动速度
220.1m/s 0.2m/s v v ==⨯=物
拉力F 2做功功率
223N 0.2m/s 0.6W P F v ==⨯=
故A 正确，不符合题意；
B ．不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦，对于弹簧测力计来说是3股，所以弹簧测力计的示数
2333N 9N F F ==⨯=
故B 正确，不符合题意；
C ．对于物体A ，受到的力：B 向左的摩擦力
2223N 6N B f F ==⨯=
向右的拉力F 1=4N ，因为A 静止，所以地面向右的摩擦力
B 16N 4N 2N f f F =-=-=地
故C 正确，不符合题意；
D ．如果增大F 2，由于B 对A 压力的大小没变，接触面的粗糙程度没变，所以B 对A 的摩擦力不变，此时物体 A 相对于地面仍然静止，故D 错误，符合题意。

故选D 。

12．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．
13．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。

14．一个木块放在粗糙程度相同的水平地面上，如果对木块施加的水平拉力为F，如图甲
所示；F 的大小与时间t 的关系如图乙所示；木块的运动速度v 与时间t 的关系如图丙所示。

以下说法正确的是（ ）
A ．当t =1s 时，木块受到的摩擦力是0
B ．当t 在2~4s 内，木块做匀速直线运动，受到的摩擦力为5N
C ．当t 在4~6s 内，拉力F 的功率为6W
D ．当t 在2~6s 内，木块的机械能保持不变 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
A ．由图乙可知，物体在t =1s 时受到的拉力为1N ，由图丙可知此时物体处于静止状态，所以受到的摩擦力等于拉力为1N ，故A 错误；
B ．由图乙可知，物体在4~6s 内受到的拉力为3N ，由图丙可知4~6s 内物体做匀速运动直线运动，在4~6s 内受到的摩擦力等于此时的拉力为3N ；由图乙可知在2~4s 内，物体做加速直线运动，接触面粗糙程度、受到的压力不变，所以在2~4s 内受到的摩擦力为3N 。

故B 错误；
C ．由图乙可知，物体在4~6s 内受到的拉力为3N ，由图丙可知4~6s 内物体做速度为2m/s 的匀速运动直线运动，此时拉力的功率
3N 2m/s 6W W Fs P Fv t t
=
===⨯= 故C 正确；
D ．在2~6s 内，木块受到拉力和摩擦力的作用，机械能在不断变化，故D 错误。

故选C 。

15．王强同学在探究凸透镜成像的规律后，又想采用实验中的装置来比较甲、乙、丙、丁四个透镜焦距的大小，在实验中还测出了其中一个透镜的焦距．实验时凸透镜和烛焰的距离保持16 cm 不变，烛焰通过四个凸透镜的成像情况如下表所示，由此可推断（） 凸透镜
像的性质
甲
倒立
放大
实像
乙倒立等大实像
丙倒立缩小实像
丁正立放大虚像
A．甲透镜的焦距最小，乙透镜的焦距是8 cm
B．乙透镜的焦距最小，丁透镜的焦距是16 cm
C．丙透镜的焦距最小，乙透镜的焦距是8 cm
D．丁透镜的焦距最小，甲透镜的焦距是16 cm
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
根据表中数据可知，丁的焦距最大，其次是甲，再次是乙，最小的是丙，根据乙透镜成像情况可知，放在了二倍焦距上，即2f=16cm所以乙透镜的焦距是8 cm，C对，所以正确选项为C
16．建昌一中科学教室有个“逆天”的“锥体上滚”实验，V形轨道两根导轨相距较小那端低，另一端高，静止的双锥体从低端往高端滚（由右向左），小明仔细观察后发现锥体在低端时重心高度h1反而比高端时高度h2要大，下面说法正确是（）
A．本实验不遵循能量守恒定律
B．双锥体在轨道“低端”（右端）时重力势能最小
C．当双锥体从轨道低端向高端滚的过程中重力势能转化为动能
D．当双锥体从轨道低端向高端滚的过程中动能转化为重力势能
【答案】C
【解析】
【详解】
A．自然界中能量是守恒的，本实验也遵循能量守恒定律的，故A错误；
B．由题意可知，锥体重心高度h1比高端时高度h2要大，所以锥体在右端时重力势能大，
故B 错误
CD ．当双锥体从轨道“低端”（右端）向“高端”滚的过程中，重心高度越来越低，重力势能转化为动，故C 正确，D 错误。

故选C 。

17．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 。

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．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。