2020-2021中考物理功和机械能问题的综合题试题含答案解析

一、初中物理功和机械能问题
1．如图所示，水平地面O 点两侧粗糙程度不同，物体一直受到沿水平方向3N 的力F ．物体经过M 点开始计时，每经过相同时间，用虚线框记录物体的位置．物体在MO 段做匀速直线运动，F 在MN 、OP 段做功分别为W MN 、W OP ，功率分别为P MN 、P OP ，则
A ．W MN <W OP
B ．W MN >W OP
C ．P MN >P OP
D ．P MN <P OP
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
物体经过M 点开始计时，每经过相同时间，用虚线框记录物体的位置．物体在MO 段做匀速直线运动，由图可得MN 的距离等于OP 的距离，根据功的公式W=FS 可知：在F 相同和S 相同的情况下，W 应该相同，所以AB 均错误；在做功相同时，MN 段所用时间是OP 段时间的2倍，根据P=W/t ，得出P MN <P OP ；答案选D ．
2．如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面上，小球由A 点以速度v 沿轨道滚下，经过另一侧高点B 后到达最高点C ．下列分析不正确的是（ ）
A ．小球在A 、
B 、
C 三点的速度大小关系是C B A v v v <<
B ．小球在A 、B 两点的动能之差等于小球从A 点到B 点克服摩擦力做的功
C ．小球在A 、B 两点具有的重力势能相同
D ．整个过程只有重力对小球做功
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A ．小球运动过程中会克服摩擦力做功，且质量不变，故从A 运动到C 的过程中，机械能减小，小球在A 与
B 点的势能相同，故在A 点的动能大于B 点的动能，
C 点最高，故小球
在C 点的势能最大，动能最小，所以C B A v v v <<，故A 正确，不符合题意；
BC ．A 、B 两点高度相同，小球的质量不变，故小球的重力势能相同，小球从A 点运动到B 点，会克服摩擦力做功，动能减小，动能之差等于克服摩擦力所做的功，故B 、C 正确，不符合题意；
D ．整个过程中，摩擦力也会对小球做功，故D 错误，符合题意。

故选D 。

3．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 。

4．如图所示，动滑轮的质量为m ，所挂重物的质量为M ，重物在时间t 内被提升的高度为h ，不计绳重及摩擦，则（ ）
A ．滑轮组的机械效率为M M m
+
B ．滑轮组的机械效率为2M M m +
C ．拉力F 的功率为
Mgh t D ．拉力F 的功率为
()2M m gh t
+ 【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】 AB ．滑轮组做的有用功为
W G h Mgh ==物有用
总功为
()()W G G h M m gh =+=+总物动
滑轮组的机械效率为
()W Mgh M W M m gh M m
η==
+=+总有用 故A 正确，B 错误；
CD ．拉力F 的功率为 ()M m gh W P t t
+==总总 故CD 错误。

故选A 。

5．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。

6．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。

7．一个超级惊险项目——18米长悬崖秋千惊现重庆某公园!小明被缆绳拉到6层楼的高
度，释放后自由摆动冲向峡谷（如图所示），伴随着人们的惊呼声，秋千越荡越低。

下列有关说法中正确的是（）
A．秋千荡回来经过最低点时，小明的机械能最大
B．整个过程小明的动能与重力势能之和不变
C．秋千荡到最高点时，小明的动能为零
D．在向下摆的过程中，小明的重力势能全部转化为动能
【答案】C
【解析】
【详解】
A．机械能是动能和势能的统称，由于秋千与空气摩擦，有机械能转化为内能，所以秋千第一次在最高点时，机械能最大，A错误；
B．机械能是动能和势能的统称，由于秋千与空气摩擦，有机械能转化为内能，整个过程小明的动能与重力势能之和变小，B错误；
C．秋千荡到最高点时，秋千速度为0，所以小明的动能为零，C正确；
D．在向下摆的过程中，小明的重力势能绝大部分转化为动能，D错误。

故选C。

8．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200cm2，即0.02m2，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 。

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
2N8m16J
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．甲物体放在光滑的水平面上，乙物体放在粗糙的水平面上，它们分别在相等的水平力F作用下移动相等的距离s，那么，力F对两物体所做的功（）
A．甲较多B．乙较多C．相等D．无法确定
【答案】C
【解析】
【分析】
物体受力，且在力的方向上移动距离，力对物体做了功。

【详解】
根据条件，物体受力相同，移动的距离相同，则力对物体做的功相同，故C正确。

故选C。

11．如图所示，F1=4N，F2=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．F2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F2，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/s0.2m/s
v v
==⨯=
物
拉力F2做功功率
223N0.2m/s0.6W
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。

13．如图所示，小明水平向右推放在水平地面上的箱子，但没有推动，下列说法正确的是()
A．箱子虽然没有被推动，但小明对箱子做了功
B．箱子没有被推动是因为推力小于摩擦力
C．箱子对地面的压力与地面对箱子的支持力是一对平衡力
D．箱子没有被推动，选择的参照物是地面
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A．箱子没有被推动，有力但没有距离，小明对箱子不做功，故A错误；
B．箱子没有被推动处于静止状态，受到的是平衡力，推力等于摩擦力，故B错误；C．箱子对地面的压力与地面对箱子的支持力作用在不同的物体上，不是一对平衡力，故C 错误；
D．箱子没有被推动，相对于地面的位置没有改变，选择的参照物是地面，故D正确；
故选D。

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．如图所示，用手将一重为G 的铁球缓慢放在一弹簧上，放手后，铁球从A 位置开始向下运动，到达B 位置速度达到最大，到达C 位置小球的速度变为零。

已知AC 间的高度差为h ，若整个过程中不计能量损耗，下列说法正确的是（ ）
A ．从A 位置到
B 位置铁球的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能
B ．在此过程中弹簧的弹性势能增加量为Gh
C ．小球到达B 点时，小球的重力大于弹簧的弹力，所以小球继续下落
D ．B 位置到C 位置的过程中铁球所受的重力大于弹簧所施加的弹力
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A ．从A 位置到
B 位置，铁球质量不变，高度减小，铁球重力势能减小；该过程铁球速度增大，铁球动能增大；该过程弹簧形变量增大，弹簧弹性势能增大。

若整个过程中不计能量损耗，则铁球的重力势能转化为铁球的动能和弹簧的弹性势能。

故A 错误； B ．从A 位置到
C 位置，铁球的重力做功
W Gh
=
因为从A位置开始向下运动的过程中，重力势能转化为动能，动能又转化为弹性势能，整个过程中不计能量损耗，所以，根据机械能守恒定律可知，弹簧的弹性势能增加量为
E W Gh
==
故B正确；
C．从A位置到B位置，小球重力大于弹簧弹力，小球受合力方向向下，小球速度方向向下，小球受合力方向与速度方向相同，小球竖直向下做加速运动，该过程中，小球重力不变，弹簧形变量增大，弹力增大，小球受向下合力变小，小球到达B位置时，小球受合力为零，即小球重力等于弹簧弹力，速度最大；从B位置到C位置，小球继续下落，是因为小球具有惯性，保持原来运动状态不变，故C错误；
D．从B位置到C位置，该过程弹簧形变量继续增大，弹簧弹力继续增大，大于小球重力，小球受合力方向向上，小球速度方向向下，小球受合力方向与速度方向相反，小球做减速运动，C位置小球速度为零，故D错误。

故选B。

16．在一个罐子的底和盖各开两个小洞，将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定（如图）。

做好后将它从不太陡的长斜面上由静止滚下，在罐子向下滚动的过程中，小铁块会将橡皮筋卷紧，罐子的滚动先变快后变慢，直至速度为零；接着罐子又会自动滚上斜面，整个过程忽略摩擦的影响。

关于此过程中机械能的转化，下列说法不正确的是（）
A．罐子加速滚下斜面的过程中，罐子和铁块的重力势能转化为动能和弹性势能
B．罐子滚到最低处时，罐子和铁块的重力势能全部转化为动能
C．罐子自动滚上斜面的过程中，速度先变快后变慢
D．罐子自动滚上斜面时，不可能到达比初始位置更高的位置
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A．罐子加速滚下斜面的过程中，高度变小重力势能减小，铁罐的动能和橡皮筋的弹性势能增加，罐子和铁块的重力势能转化为动能和弹性势能，故A正确，不符合题意；
B．罐子滚到最低处时，罐子和铁块的重力势能全部转化为弹性势能，故B错误，符合题意；
C．在橡皮筋恢复的过程中，铁罐会由斜面底部自动滚上去，从最低处滚上，铁罐先由慢到快、后由快到慢滚到最高点，故C正确，不符合题意；
D．由于机械能是守恒的，所以罐子自动滚上斜面时，不可能到达比初始位置更高的位
置，故D正确，不符合题意。

故选B。

17．小明用台秤研究人在竖直升降电梯中的运动．他先在地面上用台秤称得自己的体重为500 N，再将台秤移至电梯内，电梯从t=0时由静止开始向下运动到t=11 s时停止，测得台秤对自己的支持力F随时间t变化的图象如图所示，则
A．0~2 s的过程中，小明的动能不变
B．2 s~10 s的过程中，小明的重力势能转化为动能
C．10 s~11 s的过程中，小明的机械能不断减小
D．0~11 s的过程中，小明的机械能不断增大
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．0～2s的过程中，小明由静止开始下降，所以小明的动能增大，故A错误；
B．2s～10s的过程中，小明在匀速下降，重力势能减小，但动能不变，故B错误；C．10s～11s的过程中，小明在做减速运动，故动能减小，同时小明是在下降，高度是在降低的，所以重力势能在减小，故小明的机械能不断减小，C正确；
D．0～11s的过程中，小明下降了一段距离，重力势能减小，所以机械能不断减小，故D 错误；
故选C．
18．如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将一重为G＝50N的金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复。

通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图像如图乙所示，则
A．t1时刻小球的动能最大
B．t2时刻小球的动能最大
C．t2到t3时间内，小球的动能先增加后减少
D ．t 2到t 3时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能
【答案】D
【解析】
【详解】
A ．t 1时刻是小球与弹簧开始接触的时刻，此时小球向下加速运动，在弹力增大到等于重力之前小球一直加速，所以t 1时刻小球速度不是最大，动能也不是最大。

故A 错误。

B ．t 2时刻是指弹簧被压到最低点，此时小球速度为零，小球动能全部转化为弹簧的弹性势能。

所以t 2时刻小球动能最小。

故B 错误。

CD ．t 2到t 3时间内是弹簧的弹性势能向小球动能转化的过程，t 3时刻弹力为零即弹性势能为零，小球动能最大。

所以在t 2到t 3时间内，小球动能一直在增加，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能。

故C 错误，D 正确。

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

t
故选A。