【物理】北京市物理功和机械能检测试题(含答案解析)

【物理】北京市物理功和机械能检测试题（含答案解析）
一、选择题
1．如图所示的三种场景中，拉力F1、F2、F3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W1、W2、W3，下列关于它们大小关系的判断中正确的是
A．W1＝W2＝W3B．W1＜W2＜W3C．W1＝W2＜W3D．W2＜W1＜W3
【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：
W1=F1s；
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：
W2=F2s；
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：
W3=F32s；
又因为拉力F1、F2、F3大小相等，综上分析知道：
W1=W2=Fs＜W3=2Fs，
2．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。

3．跳远运动的几个阶段（不计空气阻力）如图所示，关于运动员的下列说法正确的是（）
A．在助跑阶段动能不变
B．在起跳时动能最大
C．在最高点时势能最小
D．落地时势能最大
【答案】B
【解析】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，因此重力势能不变。

机械能等于动能和势能的和，动能增大，重力势能不变，因此机械能增大，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，故B正确。

C. 最高点时，高度达到最大值，因此重力势能也达到最大值，故C错误。

D. 落地时势能最小，故D错误。

点睛：动能与物体的质量和速度有关，质量越大，速度越大，物体的动能也就越大；重力势能与物体的质量和高度有关，质量越大，高度越大，物体的重力势能越大。

4．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；5．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．
6．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．
7．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．
8．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。

9．2018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 。

10．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。

11．某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9km ，用时5min45s ，消耗燃油
1.5kg ，已知汽车的牵引力是2000N ，燃油的热值为4.6×107J/kg ，假设燃油完全燃烧．通过计算可知，下列结果正确的是（ ）
①汽车行驶速度是20km/h ②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×107J
③汽车牵引力做功的功率是30kW ④汽车发动机的效率是20%
A ．只有①和②
B ．只有②和③
C ．只有①和④
D ．只有②和④
【答案】D
【解析】
①汽车行驶速度是： 6.9km 72km/h=20m/s
345h 3600
s v t =
==，故①错误； ②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是： 771.5kg 4.610J/kg 6.910J Q mq ==⨯⨯=⨯放，故②正确；
③匀速行驶时汽车受到的牵引力与阻力是平衡力，所以汽车牵引力做功的功率是： 200020m/s=40000W=40kW P Fv N ==⨯，故③错误；
④汽车发动机的做的功为：
372000N 6.910m 1.3810J W Fs ==⨯⨯=⨯，
汽车发动机的效率是：
771.3810J 100%=20%6.910J
W Q η⨯==⨯⨯放，故④正确．. 故选D ．
点睛：综合考查了速度、热值、功、功率、效率的计算，综合性较强，需要注意的是：各个公式应用时，单位要统一，一般都使用主单位，特别是热值公式应用时，有时要用到体积，有进要用到质量，要统一单位后再计算．
12．古代战争中，军队用投石车投出巨石攻击城墙，在巨石被投出到击中城墙的过程中，下列说法正确的是
A ．巨石在上升过程中动能不断增大
B ．巨石在最高点时动能为零
C ．巨石在下降过程中动能转化为重力势能
D ．巨石在下降过程中重力势能不断减小
【答案】D
【解析】
A 、巨石运动过程中，上升阶段，速度减小，动能减小；故A 错误；
B 、巨石在最高点时仍保持一定的速度运动，动能不为零；故B 错误；CD 、巨石下落过程速度增大，动能增大，高度减小，重力势能减小，重力势能转化为动能；故
C 错误，
D 正确．故选D ．
13．跳伞运动员在空中匀速下落时，以下说法中正确的有
A．重力势能减少，动能增加，机械能不变
B．重力势能增加，动能减少，机械能不变
C．重力势能减少，动能不变，机械能减少
D．重力势能增加，动能不变，机械能增加
【答案】C
【解析】解：（1）跳伞运动员在空中匀速下落时，质量不变，速度不变，动能不变．（2）跳伞运动员在空中匀速下落时，质量不变，高度越来越小，重力势能越来越小．（3）动能不变，重力势能减小，机械能减小．
故选C．
14．如图是滑雪运动员收起雪杖后从高处滑下的情景，对此过程
A．运动员下滑过程中动能增大，重力势能也增大
B．运动员下滑过程中，动能的增加量等于重力势能的减小量
C．运动员的动能是由重力势能转化来的
D．运动员弓着腰，是为了通过降低重心来增大惯性
【答案】C
【解析】
【详解】
A．运动员下滑过程中，质量不变，速度越来越大，高度不断变小，所以动能增大，重力势能减小，故A错误；
B．运动员下滑过程中，由于要克服摩擦做功，有一部分动能转化为内能，所以动能的增加量小于重力势能的减小量，故B错误；
C．运动员下滑过程中，动能增大，重力势能减小，所以，运动员的动能是由重力势能转化来的，故C正确；
D．运动员弓着腰，是通过降低重心来增加稳度，不能改变惯性的大小，故D错误。

故选C。

15．射箭时，拉开的弓弦能将箭射出，箭离开弓弦后还能继续飞行，小明根据这一现象得出了以下结论：①弓弦对箭施加的力改变了箭的运动状态：②弓弦的弹性势能转化为箭的动能；③箭由于惯性作用仍能继续飞行；④在空中飞行的箭若不受任何力作用，将处于静止状态，其中说法正确的是（）
A．只有①B．只有①②C．只有①②③D．①②③④都正确【答案】B
【解析】
【详解】
①弓弦对箭施加的力使箭由静止变为运动，改变了箭的运动状态，故①正确；
②箭射出时，弓弦的弹性形变程度变小，弹性势能减小；箭由静止变为运动，动能增大；所以，弓弦的弹性势能转化为箭的动能，故②正确；
③射出去的箭离开弓以后能够继续向前运动，是箭由于惯性仍然保持原来的运动状态；惯性是物体保持原来运动状态不变的性质，不是力，不能说由于惯性作用，故③错误；
④在空中飞行的箭若不受任何力作用，将保持原来的运动状态，继续做匀速直线运动，故④错误；
综上分析可知，只有①②正确；故应选B。

16．2018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．
17．如图甲所示,木块放在水平面上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做直线运动,两次拉动木块得到的s-t关系图象如图乙所示．两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2,两次拉力的功率分别为P1、P2,下列判断正确的是（）
A．F1>F2，P1>P2B．F1=F2，P1>P2C．F1>F2，P1=P2D．F1<F2，P1<P2
【答案】B
【解析】
【详解】
由图乙可知两次情况下，木块作匀速直线运动，所以拉力和摩擦力是一对平衡力，即F= f．因运动过程中所受摩擦力是滑动摩擦力，滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度有关，木块运动过程中压力和接触面粗糙程度不变，所以两次情况下摩擦力不变，即拉力F1＝F2，由图乙可知v1>v2，因为拉力功率P=Fv，F1＝F2，所以P1＞P2，故B符合题意．
18．在使用下列简单机械匀速提升同一物体的四种方式，所用动力最小的是（不计机械自重、绳重和摩擦）（）
A． B． C． D．
【答案】D
【解析】不计机械自重绳重和摩擦，即在理想状况下：A. 图示是一个定滑轮拉力F1＝G；
B. 根据勾股定理知h＝＝3m,图中为斜面,F2×5m＝G×3m,得到F2＝0.6G；
C. 如图所示,由图可知，由杠杆平衡条件可得：F3×L2＝G×L G,拉力F3＝G×G＝
0.4G；D. 由图示可知,滑轮组承重绳子的有效股数n＝3,拉力F4＝G；因此最小拉力是F4；故选：D。

点睛：由图示滑轮组，确定滑轮组的种类，根据滑轮组公式求出拉力F1、F4；由勾股定理求出斜面的高，根据斜面公式求出拉力F2的大小；由图示杠杆求出动力臂与阻力臂的关系，然后由杠杆平衡条件求出拉力F3；最后比较各力大小，确定哪个拉力最小。

19．一定质量的物体在水平拉力的作用下沿水平面运动，物体运动的s t 图像如图所示.根据图像，下列判断正确的是（）
A．物体10 s时的速度大于4s时的速度
B．0～6 s拉力对物体所做的功大于6～12 s拉力对物体所做的功
C．0～6 s拉力对物体做功的功率小于6～12 s拉力对物体做功的功率
D．0～6 s物体所受的拉力大于6～12 s物体所受的拉力
【答案】B
【解析】
A、从图象上看，0～6s和6s～12s物体以不同的速度做匀速直线运动，而0～6s过程中通过的路程是3m，6～12s的过程中通过路程为1m，因为相同时间内通过的路程越多，速度越大，因此0～6s的速度大于6～12s的速度，即4s时的速度大于10s时的速度，故A错误；BD、0～6s和6s～12s物体以不同的速度做匀速直线运动，拉力等于阻力，0～6s物体所受的拉力等于6～12s物体所受的拉力，0～6s过程中通过的距离为3m；6～12s的过程中通过的距离为1m，由W＝Fs可知，0~6s拉力做的功大于6s~12s拉力做的功，故B正确，D错误；C、由于速度发生了改变，根据P＝Fv可知，由0～6s的速度大于6～12s的速度，0～6s拉力对物体做功的功率大于6～12s拉力对物体做功的功率，故C错误．故选B．
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.。