2020-2021备战中考物理 功和机械能问题 培优 易错 难题练习(含答案)含详细答案

一、初中物理功和机械能问题
1．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 错误。

故选C。

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．跳绳是大家喜爱的体育运动之一，小明的质量为 50 kg，每次跳起高度约为 6 cm（人整体上升，如图所示），一分钟跳 100 次，下列说法正确的是（）
A．向上起跳过程中小明的动能持续增大B．下落过程中小明的重力势能保持不变C．小明跳一次克服重力做功约 3J D．小明在这一分钟内跳绳的功率约为 50W 【答案】D
【解析】
【详解】
A. 向上起跳过程中，质量不变，速度减小，小明的动能减小，故A错误；
B. 下落过程中小明的高度减小，质量不变，重力势能减小，故B错误；
C. 小明的重力为：
G=mg=50kg×10N/kg=500N，
小明跳一次克服重力做功：
W=Gh=500N×0.06m=30J，
故C错误；
D. 小明在这一分钟内跳绳的功率：
P=W
t
总=
30J100
60s
=50W，
故D正确。

故选D。

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．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。

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．下列估测最接近实际的是（ ）
A ．中学生的正常体温约为38.6℃
B ．中学生站立在地面上对地面的压强大约为103Pa
C ．中学生游泳时受到的浮力大约是50N
D ．中学生从一楼走到五楼做的功大约6×103J
【答案】D
【解析】
【分析】
此题考查对生活中常见物体物理量的估测，结合对生活的了解和对物理单位的认识，必要时进行相应的计算，找出符合实际的选项。

【详解】
A ．人的正常体温在37℃左右，变化幅度很小，故A 不符合实际；
B ．一般初中生每只鞋的底面积大约为200cm 2，即0.02m 2，中学生的体重大约为50kg ，则其对地面的压强
4250kg 10N/kg 1.2510Pa 0.02m 2
F G mg p S S S ⨯=
====⨯⨯ 故B 不符合实际； C ．中学生的体重在500N 左右，游泳时接近漂浮状态，受到的浮力与重力相等，约
500N ，故C 不符合实际；
D ．中学生的体重在500N 左右，一楼到五楼的高度约12m ，中学生从一楼走到五楼所做的功约为
3500N 12m 610J W Gh ==⨯=⨯
故D 符合实际。

故选D 。

8．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】
李明同学的体重不变，上楼的高度不变，根据公式W Gh ＝可知两次上楼过程所做的有用功相等；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 t
=可知，走上去做功的功率小于跑上去做功的功率。

故选A 。

9．如左图所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平推力F 的作用，其推力大小随时间变化的图像（F -t 图像）和物体速度大小随时间变化的图像（v -t 图像）分别如图所示，下列说法正确的是（ ）
A ．当t =1s 时，物体处于静止状态，摩擦力为0N
B ．当t =3s 时，物体受到的摩擦力是3N
C ．在匀速直线运动阶段，拉力F 做的功是16J
D ．2~4s 内，物体的机械能保持不变
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A ．由v -t 图像可知，0~2s 时物体的速度大小为零，即t =1s 时物体处于静止状态；此时物体受到推力和摩擦力是一对平衡力，大小相等；由F -t 图像可知，t =1s 时，F =1N ，则此时
的摩擦力
1N f F ==
故A 错误；
B ．由v -t 图像可知，4~6s 时，物体匀速运动；由F -t 图像可知，此时的推力F ′=2N ；由于摩擦力与推力F 是一对平衡力，所以此时的摩擦力
2N f F '='=
2~4s 内，物体做加速运动，由于压力大小和接触面的粗糙程度不变，所以摩擦力大小不变（与匀速运动时的摩擦力大小相等），仍为2N ，故B 错误；
C ．在4~6s 时，物体匀速运动，通过的路程
4m/s 2s 8m s vt ==⨯=
拉力F 做的功
2N 8m 16J W F s ='=⨯=
故C 正确；
D ．2~4s 内，物体做加速运动，速度增加，动能增加，高度不变，重力势能不变，则物体的机械能增加，故D 错误。

故选C 。

10．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．
11．如图，一辆电动车在月球表面（月球面附近无大气层）沿着平直轨道行驶，物体M 相对于车静止，则以下说法中正确的是（ ）
A．电动车动能一定增加
B．M受到的摩擦力一定向右
C．此时小车可能做匀速直线运动
D．若电动车急刹车，M受到的摩擦力一定向左
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图中彩旗展开的方向可知，电动车向右加速运动或向左减速运动，所以动能有可能增大也有可能减小，故AC错误；
B．不管电动车是向右加速，还是向左减速，相对车静止的物体M都有向左运动的趋势，所以其受到的摩擦力一定向右，故B正确；
D．若电动车原是向右加速运动的，急刹车时，车的速度减小或停下，而M由于惯性要保持原来的速度向右运动，此时所受的摩擦力应向左，才能让M相对车静止。

若电动车原是向左减速运动的，急刹车时，M物体由于惯性会保持原来的速度继续向左运动，此时所受的摩擦力方向应仍然向右，才能让M相对车静止，故D错误。

故选B。

12．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】
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。

13．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。

14．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】
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。

15．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。

16．下例各情况中，关于做功的说法错误的是
A．某同学用力将石块向前移动一点，他推石块的力做了功
B．人推着小车沿斜面进入车厢，她推车的力做了功
C．人头顶物体在水平地面上匀速前进，她顶物体的力做了功
D．某同学从滑梯上滑下，重力做了功
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．某同学用力将石块向前移动一点，有力作用在石块上，石块在力的方向上通过了距离，所以他推石块的力做了功，故A正确不符合题意；
B．人推着小车沿斜面进入车厢，有力作用在小车上，小车在力的方向上通过了距离，所以他推小车的力做了功，故B正确不符合题意；
C．人头顶物体在水平地面上匀速前进，力的方向向上，距离的方向向前，二者相互垂直，所以她顶物体的力不做功，故C错误符合题意；
D．某同学从滑梯上滑下，在重力的方向的通过了距离，所以重力对人做了功，故D正确不符合题意．
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匀速直线运动，两次拉动木块得到的s-t关系图像如图乙所示。

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 ．F 1=F 2 ，P 1＞P 2
B ．F 1＞F 2 ，P 1＞P 2
C ．F 1<F 2 ，P 1=P 2
D ．F 1＜F 2 ，P 1＜P 2
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】 从图乙可以看到，两次拉动，木块都是做匀速直线运动，都是处于平衡状态，水平方向受力平衡，拉力大小等于滑动摩擦力大小，而木块的自身重力不变，接触面的粗糙程度也不变，那么滑动摩擦力大小不变，两次拉力的大小不变，即
12F F =
因木块匀速直线运动，那么其功率可表示为P Fv =，从图乙可看到，第1次的速度大于第2次的速度，即
12v v >
那么可知
12P P >
故选A 。

18．如图，小球从某一高度自由落到一端固定在地面的轻质弹簧上，在A 处开始与弹簧接触，下降到最低点B 处后弹回，则小球的动能变化情况是（ ）
A ．从A 到
B ，动能不断减小
B ．从B 到A ，动能不断增大
C ．从A 到B ，动能先变大后变小，到B 处为零
D ．从B 到A ，动能先变大后变小，到A 处
为零
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
物体从A 点接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短（达到B 点）的过程中，物体的运动过程
为：在物体刚接触弹簧的时候，弹簧的弹力小于物体的重力，合力向下，物体还是向下加速，当弹簧的弹力和物体的重力相等时，小球的速度达到最大，之后弹力大于重力，物体开始减速，直至减为零。

弹簧从压缩到最短B点到弹簧弹回原长A点的过程中，物体的运动过程：弹簧压缩到最短时弹力最大，大于重力，合力方向向上，物体加速上升；当弹簧的弹力和物体的重力相等时，物体的速度达到最大，之后弹力小于重力，物体开始减速。

AC．物体从A到B的过程中，速度先增大后减小至0，动能先增大后减小，到B处为零，故A不符合题意，C符合题意；
BD．物体从B到A的过程中，速度先增大后减小到达A位置时速度不为0，因此动能先增大后减小，到A处为不为零，故BD不符合题意。

故选C。

19．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
=
1
2
:
1
1
=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。

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。