中考物理培优 易错 难题(含解析)之功和机械能问题含答案

一、初中物理功和机械能问题1．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。

2．举重是我国的优势体育项目，如图所示，运动员需将杠铃举过头顶，等到裁判判定站稳之后才能算成绩有效。

在抓举时，两位运动员用相同时间把同样重的杠铃举起，一位运动员将杠铃举起1.9m，另一位运动员将杠铃举起1.8m。

如果他们对杠铃所做的功分别为W1和W2，功率分别为P1和P2，则下列关系式中正确的是（）A ．W 1 < W 2B ．W 1 > W 2C ．P 1 = P 2D ．P 1 < P 2【答案】B【解析】【分析】【详解】 AB ．根据W Gh =可得，他们把同样重的杠铃举起，克服杠铃的重力做功，对杠铃所做的功只与被举高的高度有关，高度越大，做功越多，即W 1 > W 2。

故A 错误，B 正确； CD ．他们用相同时间把同样重的杠铃举起，相同的时间内，做的功越多，功率越大。

由上可知W 1 > W 2，所以P 1 > P 2。

故CD 错误。

故选B 。

3．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 。

4．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。

5．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。

6．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=Wt总=30J10060s=50W，故D正确。

故选D。

7．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MM m +B ．滑轮组的机械效率为2MM m +C ．拉力F 的功率为MghtD ．拉力F 的功率为()2M m ght +【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 MW 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 ghW P t t +==总总故CD 错误。

故选A 。

8．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。

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．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。

11．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；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．13．一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。