中考物理功和机械能解题技巧及经典题型及练习题(含答案)

中考物理功和机械能解题技巧及经典题型及练习题(含答案)

一、功和机械能选择题

1．对物理量的估测是一种良好的学习习惯，也是学好物理的基本功之一．下列是小佳同学对本学期所学的一些物理最的估测数据，其中最符合实际的是 A ．一名初中学生的体重约为500N

B ．一名初中学生站立在水平地面上时，对地面的压强约为3×104 Pa

C ．一名初中学生浸没在水中时，受到水的浮力约为1.0×103N

D ．一名初中学生从一楼步行到三楼所做的功约为3×104J 【答案】A 【解析】

由于初中生的质量约为50kg ，所以体重大约是：G=mg =50kg×

10N/kg=500N ，故A 符合实际；一般初中生每只鞋的底面积大约为200cm 2 =0.02m 2，体重大约为500N ，所以对地面的压强约是：P=F/S=G/S =500N/0.02m 2×

2=1.25×104 Pa ，故B 不符合实际；游泳时接近漂浮状态，受到的浮力与重力相等，又因为中学生的体重大约在500N 左右，所以受到水的浮力约为500N ，故C 不符合实际；中学生的体重在500N 左右，一楼到三楼的高度约6m ，中学生从一楼走到三楼，会克服重力做功大约是：W=Gh=500N×6m=3000J ，故D 不符合实际，综上所述故选A ．

2．如图所示，甲、乙两物体沿竖直向上方向做匀速直线运动，不计空气阻力，则 （ ）

A ．甲的速度一定大于乙的速度

B ．甲的重力一定大于乙的重力

C ．拉力F 甲做的功一定大于拉力F 乙做的功

D ．拉力F 甲的功率一定大于拉力F 乙的功率 【答案】B 【解析】

试题分析：甲、乙受力情况相同，都受重力和拉力作用，二者都做匀速直线运动，受的力为平衡力，所以

，=8G F N =乙乙，G G >甲乙，B 对；速度大小与拉力无关，A 错；根据

W Fs =，不知道二者通过的距离，无法比较拉力所做的功，根据W

P P Fv t

=

=或，不知道物体的运动时间或速度，也无法比较功率，C 、D 错． 考点：力和运动 功

3．铁路提速要解决许多具体的技术问题，其中提高机车牵引力的功率是一个重要问题．已知匀速行驶时，列车所受阻力与速度的平方成正比，即f=kv 2；列车要提速，就必须研制出

更大功率的机车．那么当列车分别以20m/s 和36km/h 的速度在水平轨道上匀速行驶时，机车牵引力的功率之比为

A．2：1 B．5：9 C．16：1 D．8：1

【答案】D

【解析】

【分析】

当机车匀速前进时，处于平衡状态，机车的牵引力和阻力是平衡力，根据二力平衡的条件得到牵引力和阻力的关系，根据公式P=Fv得到机车牵引力的功率之比。

【详解】

已知列车匀速行驶时所受阻力与速度平方成正比，即f=kv2，

当列车在水平轨道上匀速行驶时，牵引力和阻力是平衡力，根据二力平衡的条件得到牵引力等于阻力，即F=f=kv2，功率公式P=Fv=kv3，

当列车分别以20m/s和36km/h=10m/s的速度在水平轨道上匀速行驶时，机车牵引力的功率之比。

故选D。

4．如图，将铁锁从贴着鼻子尖释放，铁锁摆回时并没有碰到鼻子尖，下列说法正确的是

A．铁锁向最低处摆动过程中动能转化为重力势能

B．铁锁向最低处摆动过程中重力不做功

C．铁锁从释放到摆回的过程中机械能减小

D．铁锁在最低处的机械能最大

【答案】C

【解析】

【详解】

A．铁锁向最低处摆动过程中，质量不变，高度减小，速度增大，重力势能转化为动能。故A错误；

B．铁锁向最低处摆动过程中，重力的方向竖直向下，铁锁高度降低，即向下运动了一定距离，所以重力做功。故B错误；

C．铁锁从释放到摆回的过程中，要克服空气的摩擦做功，部分机械能转化为内能，所以机械能减小。故C正确；

D．铁锁在来回摆动的过程中，克服摩擦做功，机械能不断减少，所以在最初释放时机械能最大。故D错误。

5．如图甲所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平拉力F的作用，其F?t和图象分别如图乙、丙所示，下列说法正确的是

A．t=ls时，物体处于静止状态，摩擦力是0

B．t=3s时，物体受到摩擦力是7N

C．4?6 s内，拉力F做的功是20J

D．2?4s内，物体的机械能保持不变

【答案】C

【解析】

【详解】

A. 由丙图可知，前2s物体速度为零，处于静止状态，合力为零，则水平方向受到的摩擦力和拉力是一对平衡力；由乙图可知，前2s物体所受拉力为3N，所以摩擦力也为3N；故A错误；

B. 由丙图知在4s?6s内，物体做匀速直线运动，处于平衡状态，由乙图知此时拉力

F=5N，由平衡条件得滑动摩擦力f=F=5N，在t=3s时物体做加速运动，物体受到滑动摩擦力作用，由于滑动摩擦力与接触面的粗糙程度和压力大小有关，而与拉力大小无关，因此在t=3s时，物体受到的摩擦力为5N，故B错误；

C. 由丙图可知，4s～6s内，物体做匀速直线运动，速度为v=2m/s，

则4s～6s内通过的距离s=vt=2m/s×2s=4m，

由图乙知，4s～6s时拉力F=5N，所以拉力F做的功为W=Fs=5N×4m=20J，故C正确。D. 由丙图可知，2～4s内物体正在做加速运动，其质量不变，高度不变，速度变大，则重力势能不变，动能变大，所以物体的机械能变大。故D错误。

6．平直公路上的甲、乙两辆汽车，在相同牵引力作用下匀速行驶，如果在相同时间内通过的路程比为3 ：2，则甲与乙（）

A．牵引力做功之比为2 ：3

B．牵引力做功之比为3 ：2

C．牵引力的功率之比为1 ：1

D．汽车所受的阻力之比为3 ：2

【答案】B 【解析】【详解】

解答：做功之比11

223 2

W Fs

W Fs

＝＝功率之比

1

11

2

22

3

2

W

P W

t

W

P W

t

＝＝＝牵引力相等，匀速行驶，

所以阻力相等，则阻力之比为1:1．

故选B．

7．如图所示，小球沿轨道由静止从A处运动到D处的过程中，忽略空气阻力和摩擦

力，仅有动能和势能互相转化．则

A．小球在A处的动能等于在D处的动能

B．小球在A处的动能大于在D处的动能

C．小球在B处的机械能小于在C处的机械能

D．小球在B

处的机械能等于在C处的机械能

【答案】D

【解析】

【详解】

AB．根据题意，小球在运动的过程中仅有动能和势能互相转化，所以小球在重力势能较大的地方其动能肯定较小．观察图象，发现小球在A处比在D处所处的高度较高，具有的重力势能较大，所以小球在A处具有的动能较小，故A、B选项都不正确．

CD．根据题意“小球沿轨道由静止从A处运动到D处的过程中，忽略空气阻力和摩擦力，仅有动能和势能互相转化”，所以在整个过程中没有能量的损耗，动能和势能的总和即机械能是不会减少的，小球在各处的机械能都是相等的，故D正确，C不正确．

8．分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组，在5s内将重为100N的物体G匀速提升2m，每个滑轮的重均为10N．不计绳重及摩擦，此过程中（）

A．拉力F甲小于拉力F乙

B．F甲做的功大于F乙做的功

C．甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组的机械效率

D．F甲做功的功率等于F乙做功的功率

【答案】D

【解析】

【详解】

由题可知,甲乙两滑轮组均将相同物体提升相同高度,由W有＝Gh可知W甲有＝W乙有；不计绳重及摩擦,均只需克服动滑轮自重做额外功,甲乙中均只有一个动滑轮,且动滑轮的重相同,由W额＝G动h可知W甲额＝W乙额，因为W总＝W有+W额,所以W总甲＝W总乙。A. 由图可知,n1＝

2,n2＝3，不计绳重及摩擦，则F甲＝（G+G动）＝×（100N+10N）＝55N，F乙＝（G+G 动）＝×（100N+10N）＝36.7N

η＝可知,η甲＝η乙，故C不正确；D. 拉力做功的功率P＝,由于W总甲＝W总乙、时间t也相同,所以P甲＝P乙，故D正确；故选D.

【点睛】

甲、乙两个滑轮组将同一物体匀速提升至相同的高度，在不计绳重和摩擦的情况下，有用功就是提升重物所做的功，对动滑轮所做的功是额外功，总功等于有用功和额外功之和，机械效率是有用功与总功的比值．

9．用弹簧测力计拉着甲、乙两物体沿竖直方向运动，两次运动的s?t图象如图所示。若甲的重力比乙小，则下列说法中正确的是

A．它们的惯性一定相等B．它们的重力势能一定都变大

C．它们的动能可能相等D．它们所受的合力可能不相等

【答案】C

【解析】

【详解】

由两次运动的s?t图象可知，甲乙都是在竖直方向上运动：且两次都做匀速直线运动，都处于平衡状态，且甲的速度大于乙的速度，但具体向上运动还是向下运动不能确定，故A．甲的重力比乙小，即其质量是不等的，所以惯性一定不相等，故错误；

B．由于甲乙都是在竖直方向上运动，但具体向上运动还是向下运动不能确定，故不能判断重力势能的大小变化，故错误；

C．由于甲的重力小于乙的重力，即甲的质量小于乙的质量，但甲的速度大于乙的速度，所以据动能大小的影响因素可知，它们的动能可能相等，故正确；

D．因为物体受到的重力和拉力为一对平衡力，所以所受合力一定都为零，故错误；

10．如图所示，规格完全相同的滑轮，用相同的绳子绕成甲、乙两个滑轮组，分别提起重为G1和G2的两个物体，不计摩擦与绳重，比较它们的省力情况和机械效率，下列说法正确的是

A．若G1=G2，则F1＜F2，甲的机械效率高 B．若G1=G2，则F1＞F2，乙的机械效率高C．若G1＜G2，则F1＜F2，甲、乙的机械效率相同 D．若G1＜G2，则F1＜F2，乙的机械效率高

【答案】D

【解析】

【详解】

A. 由于滑轮组相同,并且不计摩擦则额外功相等,若G1=G2，则有用功也相同，所以机械效率相等，故A错误；

B. 甲图n=3,F1=G1,乙图n=2,F2=G2,若G1=G2,则F1

C. 甲图n=3,F1=G1,乙图n=2,F2=G2,若G1

D. 甲图n=3,F1=G1,乙图n=2,F2=G2,若<,则F1

【点睛】

要判断甲、乙两图的绳子段数来比较省力情况，由于滑轮组相同，并且不计摩擦则额外功相同通过比较有用功的大小可比较机械效率的高低．

11．一辆汽车在平直公路上沿直线向前行驶，途中经过一段泥泞路面，如果汽车发动机的功率始终保持不变，则汽车行驶路程s随时间t的变化关系可能是（）

A．B．

C ．

D ．

【答案】D 【解析】 【详解】

汽车发动机的功率始终保持不变，途中经过一段泥泞路面，由于泥泞路面摩擦阻力增大，则汽车的牵引力也随之增大，根据P Fv =可知，汽车的速度变小； 速度变小，则相同时间内通过的距离变小。 A 图，始终为匀速直线运动，不正确；

B 图，中间一段，在相同时间内通过的距离更远，不正确；

C 图，中间一段，随时间的变化，路程出现减小的情况，不正确；

D 图，中间一段，在相同时间内通过的距离变小了，说明速度减小了，正确； 故选D 。

12．一位初中生用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】 【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 。

13．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直线运动,两次拉动木块得到的s-t 关系图象如图乙所示．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

【答案】B 【解析】

【详解】

由图乙可知两次情况下，木块作匀速直线运动，所以拉力和摩擦力是一对平衡力，即F= f．因运动过程中所受摩擦力是滑动摩擦力，滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度有关，木块运动过程中压力和接触面粗糙程度不变，所以两次情况下摩擦力不变，即拉力F1＝F2，由图乙可知v1>v2，因为拉力功率P=Fv，F1＝F2，所以P1＞P2，故B符合题意．

14．在排球比赛中，小明把排球竖直向上抛出，排球在运动中动能E随时间t变化的图象最接近的是（）

A．B．C．D．

【答案】A

【解析】

影响动能大小的因素是：质量与速度．质量越大，速度越大，动能越大；影响重力势能大小的因素是：质量与被举得高度，质量越大，高度越高，重力势能越大．小明把排球竖直向上抛出，在排球向上运动的过程中，高度变大，速度减小，动能转化为重力势能，到达最高点时速度为零，动能为零；然后排球在重力的作用向下运动，高度减小，速度变大，重力势能转化为动能，所以，排球在运动中动能先变小至零，然后再变大，故A图符合题意，故选A．

点睛：本题考查的是影响动能、重力势能的因素，注意利用控制变量法判断动能、重力势能的变化即可．

15．将地面上的一本物理课本捡起来放到课桌上，对物理课本所做的功最接近

A．0.02J B．0.2J C．2J D．20J

【答案】C

【解析】

一本物理课本的质量m=200g=0.2kg，

G=mg=0.2kg×10N/kg=2N，

课桌高度约为1m，

人对课本做的功：W=Gh=2N×1m=2J．

故选C．

16．如图所示，单摆中的小球在ABC间不停地往复运动，如果不考虑阻力的影响，以下说法错误的是（）

A．小球在A、C处的势能最大

B．小球在B处只受重力作用

C．小球由A到B过程中，重力势能转化为动能

D．小球运动到C处时，如果受到的外力全部消失，将保持静止

【答案】B

【解析】分析：（1）（3）根据影响动能、重力势能大小的因素分析；

（2）根据小球的运动状态分析受力情况；

（4）根据牛顿第一定律，物体不受力或者受平衡力时，一定处于静止或者运动直线运动状态。

解答：A、小球的质量不变，在A、C处的高度最高，重力势能最大，故A正确；

B、小球在B处受到重力和绳子的拉力的共同作用，故B错误；

C、小球由A到B过程中，不计阻力，机械能守恒，高度减小，速度增加，重力势能减小，动能变大，重力势能转化为动能，故C正确；

D、小球运动到C处时，处于静止状态，如果受到的外力全部消失，小球仍然会静止，故D 正确。

故选：B。

【点睛】本题通过单摆运动考查力和运动的关系，属于基础知识的考查，较简单。

17．跳绳是中考体育项目，小强每跳起一次，克服重力做的功最接近（）

A．3J B．30J C．300J D．600J

【答案】B

【解析】小强同学每跳起一次，克服重力所做功：W=Gh=50kg×10N/kg×0.05m=25J，最接近于30J．

故选B．

18．如图所示，在斜面上将一个重9N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为5N，斜面长3m，高1m。则下列说法中不正确

．．．的是：

A．该过程中做的有用功为9J

B．这个斜面的机械效率为60%

C．物体所受到的摩擦力是5N

D．减小斜面与物体间的摩擦可以提高斜面的机械效率

【答案】C

【解析】

【分析】

（1）根据公式W=Gh求拉力做的有用功；

（2）根据W=Fs求拉力F对物体做的总功，斜面的机械效率等于有用功与总功之比；（3）克服摩擦力所做的额外功等于总功减去有用功，利用W额=fs求摩擦力；

（4）提高斜面的机械效率的方法：减小摩擦力、增大斜面的倾斜程度。

【详解】

A、拉力做的有用功：W有用=Gh=9N×1m=9J，故A正确，不符合题意；

B、拉力F对物体做的总功：W总=Fs=5N×3m=15J，斜面的机械效率，故B正确，不符合题意；

C、克服摩擦力所做的额外功：W额=W总-W有=15J-9J=6J，由W额=fs得摩擦力

，故C错误，符合题意；

D、减小斜面与物体间的摩擦，可以减小额外功，有用功不变，总功减小，有用功与总功的比值变大，可以提高斜面的机械效率，故D正确，不符合题意。

故选C。

【点睛】

本题考查斜面的机械效率的计算，明确有用功和总功、额外功之间的关系以及额外功为克服摩擦力所做的功是解决本题的关键。

19．汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶，发动机功率为P0，牵引力为F0。t1时刻开始，司机减小了油门，使汽车保持恒定功率P行驶，到t2时刻，汽车又开始做匀速直线运动，速度为v．已知运动过程中汽车所受阻力f恒定不变，汽车牵引力F随时间t变化的图像如图所示，则（）

A．V＝1/2V0 B．ｔ1至ｔ2时间段内汽车做加速运动

C．Ｆ０＝1/2ｆ D．ｔ2时刻后，汽车将保持功率Ｐ0行驶

【答案】A

【解析】由题知，t1时刻以前，汽车以速度v0匀速行驶，发动机功率为P0，则有

P0=F0v0………①

t1时刻开始，司机减小了油门，使汽车保持恒定功率P行驶，在该瞬间汽车的速度不变

（仍为v0），牵引力F0减小为，所以………………..②

由①②可得，.

AD．由题，t1时刻后汽车的功率保持恒定，由前面分析可知，汽车的功率将保持不变，故D错误；

到t2时刻，汽车又开始做匀速直线运动，速度为v，由图可知，汽车再次做匀速直线运动时的牵引力与开始时做匀速直线运动的牵引力大小相等，均为F0.

根据P=Fv可得第二次做匀速直线运动时的速度：，故A正确；B．由图可知，t1到t2时间内，汽车受到的牵引力增大，功率不变，由P=Fv可知，汽车行驶的速度减小，所以汽车做减速运动，故B错误；

C．汽车做匀速直线运动时，牵引力与阻力平衡，所以F0=f，故C错误。

20．物体在水平地面上做直线运动，当物体运动的路程和时间图像如图甲时，受到的水平推力为F1；当物体运动的速度和时间图像如图乙时，受到的水平推力为F2。两次推力的功率分别为P1、P2。则下列关系正确的是

A．F1=F2 P1>P2B．F1=F2 P1F2 P1>P2D．F1P2

【答案】B

【解析】

【详解】

由图象甲可知，物体作匀速直线运动，速度大小为v甲=s

t

甲

甲

=

4m

2s

=2m/s；由v-t图象乙可

知，物体的速度保持不变，即物体做匀速直线运动，速度大小为v乙=4m/s；因为两次都是匀速直线运动，推力和摩擦力是平衡力，根据二力平衡条件可知，推力都等于摩擦力，压力和接触面的粗糙程度不变，摩擦力不变，受到的水平推力为F1=F2。

已知v甲＜v乙，由P=W Fs

t t

=Fv可得，两次推力的功率P1＜P2。