2020-2021上海【物理】物理功和机械能问题的专项培优练习题

一、初中物理功和机械能问题1．建昌一中科学教室有个“逆天”的“锥体上滚”实验，V形轨道两根导轨相距较小那端低，另一端高，静止的双锥体从低端往高端滚（由右向左），小明仔细观察后发现锥体在低端时重心高度h1反而比高端时高度h2要大，下面说法正确是（）A．本实验不遵循能量守恒定律B．双锥体在轨道“低端”（右端）时重力势能最小C．当双锥体从轨道低端向高端滚的过程中重力势能转化为动能D．当双锥体从轨道低端向高端滚的过程中动能转化为重力势能【答案】C【解析】【详解】A．自然界中能量是守恒的，本实验也遵循能量守恒定律的，故A错误；B．由题意可知，锥体重心高度h1比高端时高度h2要大，所以锥体在右端时重力势能大，故B错误CD．当双锥体从轨道“低端”（右端）向“高端”滚的过程中，重心高度越来越低，重力势能转化为动，故C正确，D错误。

故选C。

2．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0NB．当t=3s时，物体受到的摩擦力是3NC．在匀速直线运动阶段，拉力F做的功是16JD．2~4s内，物体的机械能保持不变【答案】C【解析】【分析】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 。

3．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】【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 mη==+=+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 。

4．在雄壮的国歌声中，升旗手在50秒时间内将重5N 的国旗缓缓上升到旗杆顶端，下面分析正确的是（ ）A ．缓缓上升，动能转化为重力势能B ．升旗同学的手受到绳对手的摩擦力方向向下C ．他对国旗做功的功率最接近于1WD ．旗杆顶端的滑轮在使用时是省力的【答案】C【解析】【分析】(1)影响动能的因素是质量和速度；影响重力势能的因素是质量和高度；在一定条件下，动能和势能可以相互转化；(2)两个物体发生相对运动时，摩擦力方向与相对运动的方向相反；(3)已知国旗重力，估计出旗杆高度，可以得到克服旗杆重力做的功；功与时间之比为功率；(4)定滑轮的本质是等臂杠杆，所以不能省力。

【详解】A ．国旗匀速上升过程中，速度不变，质量不变，则动能不变，高度增大，国旗的重力势能逐渐增大，没有动能转化为重力势能，故A 错误；B ．由于力的作用是相互的，升旗同学向下拉绳，升旗同学的手受到绳对手的摩擦力方向向上，故B 错误；C ．已知国旗的重力5N ，旗杆大约10m 高，克服国旗的重力做功为5N 10m 50J W Gh ==⨯=国歌的演奏一遍的标准时间是50秒，他对国旗做功的功率最接近于 50J 1W 50sW P t === 故C 正确； D ．国旗杆上的滑轮为定滑轮，则利用定滑轮升国旗，可以改变施力的方向但不能省力，故D 错误。

故选C 。

5．一个小石块从空中的某一高度,由静止开始竖直下落,若不计空气阻力，从小石块开始下落，到刚落到地面的过程中，小石块的重力势能E p 随着时间的变化图像可能是( ) A ．B ．C ．D ．【答案】C【解析】【分析】【详解】由题意可知，不计空气阻力，从小石块开始下落，到刚落到地面的过程中，石块做加速运动，石块在相同时间内下降的速度越来越大，石块所处的高度减小得越来越快，石块的重力势能E p 减小得越来越快，符合这一规律的只有C 图，而D 图是石块的重力势能E p 随时间减小得越来越慢，故D 错误。

故选C 。

6．小明用弹簧测力计拉动木块，使它沿同一水平木板滑动，如图是他两次拉动同一木块得到的距离随时间变化的图像．下列说法正确的是A ．木块两次具有的动能一样大B ．两次拉力对木块做的功一样多C ．木块第一次受到的拉力较大D ．第一次拉力对木块做功的功率较大【答案】D【解析】【详解】A ．由图知，第一次物体的速度较大，第一次物体的动能较大，故A 错误；B ．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，由W =Fs 可知，但是在没有指出是相同时间内，因此不能比较二者做功多少，故B 错误；C ．由A 分析知，木块两次受到的拉力相等，故C 错误；D ．从图中可以看出第一次木块运动的速度较大，由功率的变形公式P =Fv 可知，力F 相同，第一次速度v 大，所以功率大，故D 正确。

7．月球表面有很多陨石撞击造成的大大小小的陨石坑,关于造成陨石坑大小不一的因素,下列猜测不合理的是( )A ．陨石的质量B ．陨石的撞击速度C ．被撞处的硬度D ．被撞处是否在阴影中【答案】D【解析】【分析】【详解】A ．陨石的质量越大，在速度相同时动能就越大，在撞击时做功越多，所以造成的坑就会越大，因此这一猜测合理，故A 不符合题意；B ．陨石的撞击速度越大，在质量相同时动能就越大，在撞击时做功越多，所以造成的坑会越大，因此这一猜测合理，故B 不符合题意；C ．被撞处的硬度越大，越不容易形变，相反，被撞处的硬度越小，则越容易形变，所以被撞处的硬度会影响陨石坑的大小，因此这一猜想合理，故C 不符合题意；D ．被撞处是否在阴影中不会造成力的作用效果的不同，故与之无关，因此这一猜测不合理，故D 符合题意；故选D 。

8．一位初中生用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 30sW Gh P t t ⨯====，可见，他爬坡时的功率与C选项最接近；故选C。

9．炎热的夏天海口，环卫工人利用洒水车给马路洒水降温，洒水车在水平马路匀速行驶过程中，以下说法正确的是（）A．动能减少，机械能不变B．动能不变，机械能减少C．动能减少，机械能减少D．动能增大，机械能增大【答案】C【解析】【分析】动能大小跟质量、速度有关；质量一定时，速度越大，动能越大；速度一定时，质量越大，动能越大；重力势能大跟质量、高度有关；质量一定时，高度越高，重力势能越大；高度一定时，质量越大，重力势能越大；机械能=动能+势能。

【详解】洒水车在平直的马路上匀速行驶，在工作的过程中，洒水车的质量不断减小，速度不变，动能变小，重力势能变小，则洒水车的机械能变小。

故选C。

10．一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0B．当t在2~4s内，木块做匀速直线运动，受到的摩擦力为5NC．当t在4~6s内，拉力F的功率为6WD．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 。

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，弹簧一端固定在竖直墙上，另一端固定在物块乙上，甲、乙相互叠加放置在光滑水平面上O点处，此时弹簧处于原长。

现将甲、乙从O点拉至位置 l。

松手后，在甲、乙保持相对静止并一起向O点方向运动的过程中，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A．物块甲由于与乙相对静止而处于平衡状态B．物块乙随弹簧拉力减小而做减速运动C．物块乙对物块甲施加了水平向左的摩擦力D．两物块运动到O 点将由于不受弹簧拉力而静止【答案】C【解析】【分析】【详解】A．甲乙两物块在位置1被松手后，由于弹簧的弹性势能转化为动能，而且水平面是光滑的，所以其动能增加，即两物块不是做匀速直线运动，不是处于平衡状态，故A错误；B．乙物体从位置1向O运动的过程中，弹簧对其拉力减小，但由于减小的弹性势能全转化为动能，所以其速度增加，做加速运动，故B错误；C．物体甲乙一起相对静止运动的过程中，甲有一个向右运动的趋势，所以甲受到乙向左的摩擦力，故C正确；D．两物块运动到O点，弹簧刚好恢复原形，则此时弹簧对物块的拉力为0，但由于惯性，两物块还要向左运动，不会立即停下来，故D错误。