物理功和机械能问题的专项培优 易错 难题练习题(含答案)及答案

一、初中物理功和机械能问题
1．一位初中生用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 。

2．在2020年央视春晚杂技“绽放”的表演中，当其中一名杂技演员被抛出后，其仍可在空中继续向上运动，如图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A ．被抛出的杂技演员在向上运动的过程中，仍受到惯性的作用
B ．被抛出的杂技演员在向上减速运动的过程中，其惯性不断减小
C ．被抛出的杂技演员在向上减速运动的过程中，其机械能不断减小
D ．被抛出的杂技演员在向上运动的过程中，其受到向上的抛力大于其重力
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A ．惯性是物体固有的属性，它不是力，所以把惯性说成“受惯性作用”是错误的，被抛出的杂技演员能够向上运动，是因为物体具有惯性。

故A 错误；
B ．惯性是物体固有的属性，惯性的大小只与物体的质量有关，与物体的运动状态、所处位置、形状、受力情况等无关。

被抛出的杂技演员在向上减速运动的过程中，因为质量不变，所以惯性大小不变。

故B 错误；
C ．被抛出的杂技演员在向上减速运动的过程中，杂技演员除了受重力外，还受到空气阻力，质量一定，高度增加，重力势能增加，速度减小，动能减小，此过程中，演员减小的动能转化为演员的重力势能和用于演员克服空气摩擦阻力做功，所以，此过程机械能不守
恒，机械能总量减小，故C正确；
D．被抛出的杂技演员在向上运动的过程中，演员只受到重力和空气阻力，这两个力都是阻碍演员向上运动的，演员不受向上的抛力，演员是由于惯性向上运动的，惯性不是力，所以演员所受合力方向向下，所受合力方向与运动速度方向相反，演员向上做减速运动。

故D错误。

故选C。

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．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。

5．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。

6．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 。

7．一位父亲与他6岁的儿子一起上楼回家，对此，下列说法错误的是（ ）
A ．爬相同的楼梯，儿子体重小做的功少
B ．爬相同的楼梯，父亲体重大做的功多
C ．爬相同的楼梯，父亲比儿子先到达，父亲的功率大
D ．爬相同的楼梯，儿子坐电梯先到达，儿子的功率大
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
AB ．由题知，他们上相同的楼梯，h 相同，父亲的体重G 1大于儿子的体重G 2，根据爬楼做功W Gh =，所以父亲爬楼做功W 1大于儿子爬楼做功W 2，即W 1＞W 2，故A 、B 正确，不符合题意；
C ．父亲爬楼做功多，父亲比儿子先到达，做功时间少，根据W P t =
可知父亲做功功率大，故C 正确，不符合题意；
D ．儿子坐电梯先到达，但爬楼过程中儿子没有施加力，儿子做功为0J ，做功功率为0W ，故D 错误，符合题意。

故选D 。

8．九年级的小黄同学一口气从一楼跑到四楼教室，所用时间为 30 s 。

他上楼过程克服自身重力做功的功率最接近（ ）
A ．1.5 W
B ．15 W
C ．150 W
D ．1500 W
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
一层楼的高度约为3m ，三层高度约为9m ，九年级的同学体重大约为50kg ，则克服自身重力所做的功约为
W =Gh =mgh =50kg ×10N/kg ×9m=4500J
克服重力做功的功率 4500J 150W 30s
W P t === 故ABD ，都不符合题意，C 符合题意。

故选C 。

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
==
f F
1N
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
'='=
f F
2N
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/s2s8m
s vt
拉力F做的功
='=⨯=
W F s
2N8m16J
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。

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．今年3月4日，在我市阳新地区下了一场冰雹．已知冰雹在下落过程中受到的空气阻力随下落速度的增大而增大，且落地前已做匀速运动．关于冰雹的下落过程，下面说法正确的是（）
A．冰雹的重力势能越来越大
B．冰雹的机械能越来越小
C．当冰雹匀速下落时空气阻力对冰雹不做功
D．冰雹受到的空气阻力越来越大，可能大于重力
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A．冰雹下落过程中，高度减小，重力势能越来越小，故A错误；
B．由于冰雹要克服空气阻力做功，机械能会转化为内能，所以其机械能减小，故B正确；
C．当冰雹匀速下落时，冰雹在阻力的作用下才做了匀速运动，所以空气阻力对冰雹是做功的，故C错误；
D．冰雹在运动过程中，速度变大，阻力变大，当阻力等于重力时，冰雹会做匀速直线运动，速度保持不变，所以阻力不可能大于重力，故D错误．
故选B．
【点睛】
要能从能的转化理解冰雹的机械能变化，因为冰雹下落过程中克服阻力做功，最终转化为内能，所以机械能必定是减小的．
13．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。

14．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。

15．某块砖在一对平衡力作用下运动，则该砖（）
A．机械能一定不变，动能一定不变
B．机械能可能改变，动能一定不变
C．机械能可能改变，动能可能改变
D．机械能一定不变，动能可能改变
【答案】B
【解析】
【分析】
要解决此题需要掌握物体在受平衡力的时候总保持静止状态或匀速直线运动状态；要了解机械能包括动能和势能，动能和物体的质量以及速度有关，重力势能与物体的质量和被举的高度有关。

【详解】
物体在平衡力的作用下，即一定处于平衡状态，即或是静止状态或是匀速直线运动状态，由于其动能的大小与质量及运动的速度有关，所以对于同一砖块来说，质量不变，其不管是保持静止还是匀速直线运动，其速度都是不变的，故其动能一定不变；但其重力势能却有可能改变，如将砖匀速提高，在该过程中，动能不变，但其重力势能变大，即机械能变大；同理若将砖匀速降低，其机械能会变小，综上所述可知，B符合题意。

故选B。

16．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。

17．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。

18．运动员从高空竖直向下跳伞，人（包括装备）的质量为90kg.只考虑人受到重力和空气阻力，下落时的速度一时间图线如图所示，g=10N/kg.从第10s到第30这个过程中，人（包括装备）
A．动能一直在变大B．重力势能先变大后不变
C．机械能一直在变小D．重力势能一直在转化为动能
【答案】C
【解析】
【详解】
A．动能大小的影响因素有速度和质量，在整个过程中，质量不变，速度先变大再不变再变小，因此动能也是先变大再不变再变小，故A选项错误，不符合题意；
B．重力势能大小的影响因素有质量和高度，在整个过程中，质量不变，高度逐渐变小，因此重力势能减小，故B选项错误，不符合题意；
C．在下落过程中，阻力做功导致机械能转化为内能，因此机械能减小，故C选项正确，符合题意；
D．由图像可知，有两段速度不变的过程，在这两段过程中，动能不变，不存在重力势能转化为动能的情况，故D选项错误，不符合题意。

19．如图甲所示，重为160N的物体在大小为20N，水平向左的拉力F1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F1不变，用水平向右的拉力
F2，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F1的功率P1=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F2=40N
D．物体向右运动时，拉力F2所做的功W2=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，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．。