备战中考物理——功和机械能问题的综合压轴题专题复习附答案

一、初中物理功和机械能问题
1．一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 。

2．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。

3．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
4．立定纵跳摸高是中学生常见的运动项目，起跳前先屈膝下蹲，然后脚掌用力蹬地，伸展
身体，两臂上挥，竖直向上跳起至最高点，小刚同学在一次立定纵跳摸高中消耗的能量约为（）
A．3×102J B．3×103J C．3×104J D．3×105J
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
中学生重力的平均值约600N，当起跳后重心升高的高度为：
△h=0.5m；
在起跳时所消耗的能量用来增加了同学的重力势能了，所以当该同学跳起后增加的重力势能最大值是：
E=W=G△h=600N×0.5m=300J=3×102J，
故A正确，BCD错误；
应选A．
5．如图是一个光滑的轨道．某小球从轨道的O点出发，由静止开始下滑，小球始终没有离开轨道，你认为小球最远可以运动到
A．a点B．b点
C．c点D．d点
【答案】C
【解析】
【详解】
本实验中，由于轨道是光滑的，没有摩擦力，所以小球的机械能守恒。

故小球从O点由静止释放，始终没有离开轨道，最远可以滚到与O点等高的c点，故选C。

6．一个超级惊险项目——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。

7．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。

8．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．
9．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。

10．如图，细线上端固定，下端拉着小球在竖直平面内摆动，A、B是球摆动过程中的最高点，C是最低点，不计空气阻力，则（）
A．球在C点时受力平衡
B．球在A点时速度最大
C．球在A点时绳子突然断开，小球将静止不动
D．球在B点时所受外力同时消失，小球将静止不动
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A．球在C点时，不是处于平衡状态，所以受到的不是平衡力，故A错误；
BCD．小球在A、B两点时，是摆动过程中的最高点，此时的动能最小，速度最小为0，若在A点时绳子突然断开，小球由于受到重力的作用，会向下运动，若在B点时，所受的外力同时消失，则球会保持静止不动，故A、C错误，D正确。

故选D。

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．如图所示的装置中有木板、木块、弹簧、小车和砝码（图中未画出），用压缩弹簧的小车释放后撞击木块。

能否用此装置探究“物体动能大小与质量和速度的关系”，有两种判断：
（1）能探究物体动能与物体质量的关系；
（2）能探究物体动能与物体速度的关系；这两个判断（）
A．只有（1）正确B．只有（2）正确
C．（1）（2）都正确D．（1）（2）都不正确
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
(1)用小车、小车加上砝码分别将弹簧压缩到相同程度后静止释放撞击同一个木块，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，故弹性势能相同，转化的动能相同，最终木块移动的距离相同，故不能探究物体动能与物体质量的关系；
(2)用小车分别将弹簧压缩到不同程度后静止释放撞击同一个木块，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，故弹性势能不同，转化的动能不同，最终木块移动的距离不相同，故能探究物体动能与物体速度的关系。

综上所述：故ACD错误，B正确。

故选B。

13．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 。

14．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~t 1时间内做匀速直线运动
B ．物体在t 1~t 2时间内动能不断变大
C ．物体在t 3~t 4时间内的摩擦力力小于t 1~t 2时间内的摩擦力
D ．物体在t 3~t 4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~t 1时间内速度越来越大，故A 错误；
B ．由v -t 图像可知，t 1~t 2时间内速度不变，所以动能不变，故B 错误；
C ．物体在t 3~t 4时间内和t 1~t 2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t 3~t 4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 。

15．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F 1、F 2，两次拉力的功率分别为P 1、P 2。

.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 。

16．如图所示，弹簧的一端固定在竖直墙上，另一端连接一个小球。

弹簧未发生形变时，小球静止在A 点。

用手把小球向左运动压缩弹簧至B 点后松开手，小球在水平光滑地面BC 间来回运动。

不考虑空气阻力，下列说法中正确的是（ ）
A ．当小球从
B 运动至A 的过程，弹簧产生的弹力变大
B ．当小球从B 运动至
C 的过程，弹簧的弹性势能转化为小球的动能
C ．小球在A 点时的机械能最大
D ．在来回运动中，小球的机械能保持不变
【答案】C
【解析】
【详解】
A ．当小球从
B 运动至A 的过程，弹簧恢复原状，弹簧的形变减小，则弹簧产生的弹力变小，故A 错误；
B ．当小球从B 运动至
C 的过程，弹簧的形变变大，弹性势能变大，小球的速度减小，动能减小，即小球的动能转化为弹簧的弹性势能，故B 错误；
CD ．由于水平地面是光滑的，没有摩擦，所以弹簧的弹性势能和小球的动能的和是保持不变的，故在任何一点的弹性势能和动能的和都相同，在A 点时，弹簧的弹性势能最小，小球的动能最大，即此时小球的机械能最大，故C 正确，D 错误。

17．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；
18．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 。

19．如图甲所示，重为160N 的物体在大小为20N ，水平向左的拉力F 1作用下，沿水平地面以3m/s 的速度做匀速直线运动。

如图乙所示，保持拉力F 1不变，用水平向右的拉力F 2，拉物体匀速向右运动了1m ，若不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦，则（ ）
A ．物体向左运动时，拉力F 1的功率P 1=60W
B ．物体与地面之间的摩擦力f =20N
C ．物体向右运动时，拉力F 2=40N
D ．物体向右运动时，拉力F 2所做的功W 2=80J
【答案】CD
【解析】
【分析】
【详解】
A ．由图甲可知，绳子承担物体受到的拉力的段数n 为2，物体以3m/s 的速度做匀速直线运动，在拉力作用下绳子末端的速度为
223m/s 6m/s v v ==⨯=物 则物体向左运动时，由W Fs P Fv t t
===可得拉力F 1的功率 1120N 6m/s 120W P F v ==⨯=
故A 错误；
B ．图甲中物体做匀速直线运动，物体受到的拉力与摩擦力是一对平衡力，而绳子承担力的段数n 为2，所以物体与地面之间的摩擦力
12220N 40N f F ==⨯=
故B 错误；
C ．物体向右运动时，由于物体和地面没有改变，则所受摩擦不变，方向向左，同时物体向左还受到两股绳子施加的拉力，每股绳子的拉力为20N ，物体右侧的滑轮为动滑轮，对物体的拉力为2F 2，则有
212280N F F f =+=
解得F 2=40N ，故C 正确；
D ．在不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦时，物体向右运动时，拉力F 2所做的功
22240N 21m 80J W F s ==⨯⨯=
故D 正确。

故选CD 。

20．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。