备战中考物理培优易错试卷(含解析)之功和机械能问题附答案解析

一、初中物理功和机械能问题
1．用水平拉力先后两次拉着重为20N 的同一物体，沿同一水平面做直线运动．第一次拉力为10N ，物体恰好做匀速直线运动，拉力对物体做了20J 的功；第二次拉力增大为20N ，拉力对物体做了48J 的功．分析两次做功过程，以下判断正确的是
A ．第一次物体受到的摩擦力是10N ，物体运动了1m
B ．第一次物体受到的摩擦力是20N ，物体运动了2m
C ．第二次物体受到的摩擦力是10N ，物体运动了2.4m
D ．第二次物体受到的摩擦力是20N ，物体运动了4.8m
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
AB ．物体在水平面上做匀速直线运动时，在水平方向受拉力和摩擦力作用，并且二力是一对平衡力，故物体受到的拉力：
F =f =10N ；
根据W =Fs 可知，第一次物体通过的距离 11120J
2m 10N
W S F =
==， 故AB 错误； CD ．若增大拉力，而压力大小和接触面的粗糙程度都没有改变，因此，物体受到的摩擦力不变，仍为10N ；根据W=Fs 可知，第二次物体通过的距离：
22248J 2.4m 20N
W S F =
==， 故C 正确，D 错误．
2．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。

3．工人用如图所示的滑轮组，在4s 内将重为1500N 的物体沿水平方向匀速移动2m 的过程中，所用的拉力大小为375N ，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍。

在此过程中下列说法不正确．．．
的是（ ）
A ．绳子自由端沿水平方向移动了4m
B ．物体受到的拉力为750N
C ．拉力F 的功率为375W
D ．该滑轮组的机械效率一定小于100% 【答案】B
【解析】
【分析】
(1)由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据A s ns =求出绳子自由端沿水平方向移动；
(2)物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，二力的大小相等，根据A 0.4F f G ==求出物体受到的拉力；
(3)根据W Fs =求出拉力F 做的功，根据=
总W P t
求出拉力F 的功率； (4)任何机械效率一定小于100%。

【详解】
A ．由图可知，n =2，则绳子自由端沿水平方向移动的距离 A 22m 4m s ns ==⨯=
故A 正确，不符合题意；
B ．物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，则物体受到的拉力
A 0.40.41500N 600N F f G ===⨯=
故B 错误，符合题意；
C ．拉力F 做的功
375N 4m 1500J W Fs ==⨯=总
则拉力F 的功率 1500J 375W 4s
W P t =
==总 故C 正确，不符合题意； D ．该滑轮组克服摩擦做额外功，故该滑轮组的机械效率一定小于100%，故D 正确，不符合题意。

故选B 。

4．如图甲所示，小明用弹簧测力计拉木块，使它沿水平木板匀速滑动，图乙是他两次拉动同一木块得到的距离随时间变化的图象．下列说法正确的是（ ）
A ．木块两次受到的拉力和摩擦力均相等
B ．木块第1次受到的拉力较大
C ．木块两次的动能一样多
D ．两次拉力对木块做的功一样多
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
AB ．从图象上可以看出，木块两次都是作匀速直线运动，而做匀速直线运动的物体受平衡力作用。

因木板受到的压力大小和接触面的粗糙程度不变，则两次滑动摩擦力大小不变，所以两次木块受到的拉力相等，故A 选项正确，B 选项错误；
C ．从图中可以看出第一次木块运动的速度较大，而木块的质量不变，所以第一次木块具有的动能多，故C 选项错误；
D ．从图中可以看出，在相同拉力作用下，木块两次运动的距离不同，所以木块两次所做的功不同，故D 选项错误。

故选A 。

5．小红在操场上将一皮球抛出，皮球被抛出后的运动轨迹如图所示，a 、c 两点处于同一高度．则下列判断中正确的是（ ）
A．皮球由a到b时，动能逐渐增大
B．皮球由c到d时，机械能一直减小
C．皮球在b点时的机械能最大
D．皮球在a、c两点时动能相等
【答案】B
【解析】
试题分析：皮球由a到b时，速度越来越小，所以动能逐渐减小，故A错；皮球由c到d 时，要克服摩擦力做功，机械能一直减小，故B正确；皮球在a点时的机械能最大，故C 错；皮球在a、c两点时的重力势能相等，而机械能不相等，所以动能不相等，故D错；应选B．
考点：机械能转化
6．2019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，不符合题意；
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。

7．一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。

8．如图所示，小球以速度v从A沿弯曲轨道滑下，并最终刚好到达等高的C点，下列说法中正确的是()
A．因为最终到达了与A等高的C点，所以小球机械能守恒
B．小球在B点的机械能最大
C．小球从B到C的过程只是动能转化为重力势能
D．小球从A到C的整个过程中动能的变化量等于克服摩擦力做功
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A B．小球以速度v从A沿弯曲轨道滑下，在A点具有动能和重力势能，并最终刚好到达等
高的C 点，C 点速度为0，只有重力势能，A 、C 两点的重力势能相等，但A 点的机械能大于B 点的机械能，说整个运动过程中，机械能在减小，所以A 点的机械能最大，故AB 错误；
C ．小球从B 到C 的过程中先将重力势能转化为动能，再将动能转化为重力势能，故C 错误；
D ．A 、C 两点的重力势能相等，整个过程动能减小为0，用来克服摩擦力做功，故D 正确。

故选D 。

9．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 。

10．一位初中生用30s 从坡底爬上了9m 高的山坡．他爬坡时的功率与下列哪一个最接近( )
A ．几瓦
B ．十几瓦
C ．一百多瓦
D ．一千多瓦
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
中学生的质量约50kg ，体重约500N 左右，山坡的高度为9m ．登楼的功率： 500N 9m 150W 30s
W Gh P t t ⨯=
===， 可见，他爬坡时的功率与C 选项最接近；
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，在伽利略理想实验中，小球每次均从斜面a点自由滚下，分别经过图中b，c，d各位置，关于小球的动能、重力势能、机械能描述正确的是（）
A．小球的重力势能一直在减小
B．在d点的重力势能小于在c点的重力势能
C．从b点运动到c点的过程中，动能转化为重力势能
D．从a到b小球速度越来越大，机械能越来越大
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．小球从a到b的过程中，高度变小，重力势能减小，从b到c或d的过程，高度增大，重力势能增加，所以不同的过程重力势能的变化不同，故A错误；
B．c、d两点在同一高度，所以小球在这两点的重力势能相等，故B错误；
C．小球从b点到c点的过程中，动能减小，重力势能增大，是动能转化为重力势能，故C 正确；
D．在伽利略理想实验中，机械能是守恒的，所以从a点到b点，小球的机械能不变，故D
故选C。

13．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。

14．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】
【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。

15．静止在水平地面上的物体，受到方向不变的水平拉力F的作用，如图（甲）所示。

在水平路面上直线运动时记录的v-t图像，下列说法正确的是（）
A．物体在0~t1时间内做匀速直线运动
B．物体在t1~t2时间内动能不断变大
C．物体在t3~t4时间内的摩擦力力小于t1~t2时间内的摩擦力
D．物体在t3~t4时间内拉力小于摩擦力
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A．由v-t图像可知，0~t1时间内速度越来越大，故A错误；
B．由v-t图像可知，t1~t2时间内速度不变，所以动能不变，故B错误；
C．物体在t3~t4时间内和t1~t2时间内受到的都是滑动摩擦力，由于压力大小和粗糙程度不变，所以滑动摩擦力大小不变，故C错误；
D．由v-t图像可知，在t3~t4时间内物体作减速运动，所以合力方向与运动方向相反，因此向前的拉力小于向后的摩擦力，故D正确。

故选D。

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，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。

18．如图所示，木块以一定的速度滑过AB点，到C点滑出下落至D点。

A和B，C和D之间的垂直距离均为h，则木块在运动过程中能量变化的分析，正确的是（）
A．D点与C点相比，机械能不变
B．B点的动能一定大于A点的动能
C．B点的动能可能等于D点的动能
D．A点到B点减少的重力势能小于C点到D点减少的重力势能
【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查机械能的变化。

【详解】
A．D点的机械能比C点的少，因为从C到D有部分的机械能克服空气阻力做功，转化为内能，故A不正确；
B．木块以一定的速度滑过AB点，而从A到B的过程，木块的重力势能减小，减小的重力势能虽然转化为动能和内能，但若接触面足够粗糙，摩擦力足够大，那么木块可能在AB 间做匀速直线运动或减速运动，所以B点的动能可能等于可小于A点的动能，故B不正确；
C．木块从B到C，若木块与接触面有摩擦，则C点的动能小于B点的动能，从C到D，木块的重力势能减小，动能增加，那么D点动能大于C点动能，所以D点的动能有可能等于B点的动能，故C正确；
D．因为A和B，C和D之间的垂直距离均为h，则从A到B和从C到D的重力势能的减少量都是mgh（设木块的质量为m），故D不正确。

故选C。

19．如图所示，图中速度v的方向是小强在体育中考“原地掷实心球”测试中球出手时的飞行方向，从球出手到落地的过程，空气阻力忽略不计，下面关于机械能的一些说法中正确
的是（）
A．球出手时动能最大B．球出手时势能最大
C．球落地时机械能最大D．球的机械能保持不变
【答案】D
【解析】
【详解】
ACD．由于空气阻力忽略不计，那么整个运动过程球的机械能保持不变，C 错误，D正确；球出手时动能不是最大的，因为它还会落地，重力势能会转化为动能，球落地的瞬间动能才是最大的，A错误；
B．球出手时势能不是最大，因为它还会上升，上升到最高点时，它的重力势能才是最大的，B错误；
20．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。