(物理)功和机械能单元小结及答案

（物理）功和机械能单元小结及答案

一、选择题

1．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。

2．以下简单机械的使用属于费力杠杆的是（）

A．道钉撬B．钓鱼竿C．定滑轮D．手推车

【答案】B

【解析】

A、道钉撬在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A错误；

B、钓鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B正确；

C、定滑轮在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，故C错误；

D、手推车在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D错误．

故选B．

【点睛】杠杆的分类主要包括以下几种：

①省力杠杆，动力臂大于阻力臂；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂．

3．如图所示，用沿斜面向上不同的力，将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的速

度大小从底端匀速拉到顶点A，己知AB＞AC，如果拉力做的功分别为W1、W2，拉力做功的功率分别为P1、P2。则：[ ]。

A．W1＞W2，P1＞P2；

B．W1＞W2，P1＜P2；

C．W1=W2，P1＜P2；

D．W1=W2，P1=P2。

【答案】C

【解析】

【详解】

根据题意知道，斜面光滑说明摩擦力为0，所以，使用任何机械都不省功，故拉力在两斜面上做功相同，即W1 =W2，又因为AB＞AC，且速度相同，由v=s/t知道，运动时间是t1＞t2；由P=W/t知道，拉力沿AC运动时拉力做功的功率较大，即P1＜P2，综上所述，只有C正确，故选C。

4．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。

5．跳远运动的几个阶段（不计空气阻力）如图所示，关于运动员的下列说法正确的是（）

A．在助跑阶段动能不变

B．在起跳时动能最大

C．在最高点时势能最小

D．落地时势能最大

【答案】B

【解析】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，因此重力势能不变。机械能等于动能和势能的和，动能增大，重力势能不变，因此机械能增大，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，故B正确。C. 最高点时，高度达到最大值，因此重力势能也达到最大值，故C错误。D. 落地时势能最小，故D错误。

点睛：动能与物体的质量和速度有关，质量越大，速度越大，物体的动能也就越大；重力势能与物体的质量和高度有关，质量越大，高度越大，物体的重力势能越大。

6．在生产和生活中经常使用各种机械，在使用机械时，下列说法中正确的是

A．可以省力或省距离，但不能省功

B．可以省力，同时也可以省功

C．可以省距离，同时也可以省功

D．只有在费力情况时才能省功

【答案】A

【解析】

【详解】

使用机械可以省力、省距离或改变力的方向，但都不能省功，故A选项正确；

使用任何机械都不能省功，故B、C、D选项错误；

7．在学习和生活中，我们要善于发现，善于思考。下列对身边物理量估测的数据，你认为符合实际的是

A．八年级物理教科书重约100N

B．人从一楼上到三楼做的功约3000J

C．标准大气压约1×103Pa

D．多数人脉搏跳动100次用时约15min

【答案】B

【解析】

【详解】

A、八年级物理教科书的质量在0.2kg左右。受到的重力在

左右，故A不符合实际；

B、初中生的体重在500N左右，一楼到三楼的高度在6m左右，人从一楼上到三楼做的功约为左右，故B符合实际；

C、标准大气压约1×105Pa，故C不符合实际；

D、正常情况下，人的脉搏跳动一次的时间接近1s，跳动100次的时间在左右，故D不符合实际。

故选：B。

【点睛】

此类型的题目要求对所学的物理量有熟悉的认知，特别是单位大小要认识清楚，能对生活中常见的物理量进行估计，要多注意理论联系实际，生活中留心积累。

8．如图所示，分析小球从A点自由摆动到C点的过程，不考虑空气阻力，以下说法正确的是（）

A．小球从A点自由摆动到B点的过程中，动能转化为重力势能

B．小球摆动到最低点B时，动能为零

C．小球摆动到最高点C时，重力势能最小

D．小球在整个过程中的机械能守恒

【答案】D

【解析】

试题分析：小球从A点自由摆动到B点的过程中，速度增大，高度减小，所以动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能，故A错；小球摆动到最低点B时，速度最大，动能最大，故B错；小球摆动到最高点C时，重力势能与在A点时相同都为零，故C错；由于不计空气阻力，只有重力做功，故机械能是守恒的，D正确；应选D．

【考点定位】机械能转化和守恒

9．跳伞运动员跳出飞机后,立即打开降落伞,下落过程中所受空气阻力随速度的增大而增大,直至与重力等大。在整个下落过程中，运动员和降落伞的（）

A．重力势能不断减少,动能不断增加，机械能不变

B．重力势能不断减少,动能不断增加,机械能减少

C．重力势能不断减少,动能先增加然后保持不变,机械能减少

D．重力势能不断减少,动能先增加后减少,机械能不变

【答案】C

【解析】分析：动能的影响因素是物体的质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大；重力势能的影响因素是物体的质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大；

动能和势能总称为机械能。

解答：由于运动员在空中飞速下落，质量没发生变化，速度先逐渐增大后保持不变，故动能先增大后保持不变；在下落过程中，高度降低，所以重力势能减小，机械能等于动能和重力势能之和，所以机械能也是减小。

故选：C。

【点睛】该题考查了动能和重力势能大小的影响因素，机械能的变化可以从动能和势能的

变化来判断，也可以从机械能和其它形式的能之间是否有转化进行判断。

10．如图所示的三种场景中，拉力F1、F2、F3大小相等，在拉力的作用下物体移动的距离也相等．若拉力所做的功分别记为W1、W2、W3，下列关于它们大小关系的判断中正确的是

A．W1＝W2＝W3B．W1＜W2＜W3C．W1＝W2＜W3D．W2＜W1＜W3

【答案】C

【解析】

【详解】

定滑轮的特点是不省力，也不省距离，拉力移动的距离等于物体移动距离为s，拉力做的功是：

W1=F1s；

直接拉物体时，拉力移动的距离也等于物体移动距离为s，拉力做的功是：

W2=F2s；

动滑轮的特点是可以省一半力，但是费距离，拉力移动距离为2s，拉力做的功是：

W3=F32s；

又因为拉力F1、F2、F3大小相等，综上分析知道：

W1=W2=Fs＜W3=2Fs，

11．如图甲所示，是建设罗泊湾大桥时使用的起吊装置（图中未画出）的钢缆绳拉着实心圆柱体A在距江面某一高度处沿竖直方向匀速下降的情景．A在下降到江底之前，始终保持0.1m/s的速度不变．如图乙所示是A下降到江底之前钢缆绳对A的拉力F随时间t变化的图像（江水的密度为ρ=1.0×103kg/m3 ,g取10N/kg）．则

A．A从开始下降直到江面的过程中，钢缆绳对A做的功为5×104J

B．A下降过程中重力的功率为5×103W

C．A的密度为1.6×103kg/m3

D．当A下降到水平的江底，卸下钢缆绳后，A对江底的压强为5×103 Pa

【答案】D

【解析】

【详解】

A ．由图乙可知，A 从开始下降直到江面的过程中，下降高度

h =vt =0.1m/s×20s=2m ，

钢缆绳对A 做的功

W =Fs =3×104N×2m=6×104J ，

故A 错误．

B ．A 下降过程中重力的功率

43310N 0.1m/s 310W W Fs P Gv t t

=

===??=?， 故B 错误． C ．A 全部浸没在水中所受浮力

444310N 110N 210N F G F =-=?-?=?浮拉，

根据阿基米德原理F gV ρ=浮水排可得，

物体的体积

4333210N 2m 1.010kg/m 10N/kg

F V g ρ?===??浮水， 故A 的密度

4333

310N 1.510kg/m 10N/kg 2m m G V gV ρ?====??， 故C 错误．

D ．由图乙可知，A 物体从开始浸入江水中至完全浸没所用时间

t ’=30s-20s=10s ，

A 物体的高度

h ’=vt ’=0.1m/s×10s=1m ，

圆柱体A 的底面积

3

22m 2m 1m

V S h ='==， 当A 下降到水平的江底，卸下钢缆绳后，A 对江底的压力

444G 310N 210N 110N F F =-=?-?=?压浮，

则A 对江底的压强

432110N 510Pa 2m

F p S ?===?压， 故D 正确．

【点睛】

本题是力学综合计算题，具有一定的难度，读懂图，能从图像中找出有用的信息并加以应用是关键．

12．古代战争中，军队用投石车投出巨石攻击城墙，在巨石被投出到击中城墙的过程中，下列说法正确的是

A．巨石在上升过程中动能不断增大

B．巨石在最高点时动能为零

C．巨石在下降过程中动能转化为重力势能

D．巨石在下降过程中重力势能不断减小

【答案】D

【解析】

A、巨石运动过程中，上升阶段，速度减小，动能减小；故A错误；

B、巨石在最高点时仍保持一定的速度运动，动能不为零；故B错误；CD、巨石下落过程速度增大，动能增大，高度减小，重力势能减小，重力势能转化为动能；故C错误，D正确．故选D．

13．跳伞运动员在空中匀速下落时，以下说法中正确的有

A．重力势能减少，动能增加，机械能不变

B．重力势能增加，动能减少，机械能不变

C．重力势能减少，动能不变，机械能减少

D．重力势能增加，动能不变，机械能增加

【答案】C

【解析】解：（1）跳伞运动员在空中匀速下落时，质量不变，速度不变，动能不变．（2）跳伞运动员在空中匀速下落时，质量不变，高度越来越小，重力势能越来越小．（3）动能不变，重力势能减小，机械能减小．

故选C．

14．如图所示的装置中,物体A重100N,物体B重10N,在物体B的作用下,物体A在水平面，上做匀速直线运动，如果在物体A上加一个水平向左的拉力F,拉力的功率为30W，使物体B匀速上升3m所用的时间为（不计滑轮与轴之间的摩擦，不计绳重）

A．1s B．2s C．3 s D．4s

【答案】B

【解析】分析：（1）物体A在物体B的作用下向右做匀速直线运动，A受到的摩擦力和挂钩的拉力是一对平衡力，可求出摩擦力。

（2）拉动A向左运动，A受到水平向左的拉力F和水平向右的摩擦力、挂钩的拉力三力平

衡，可求出拉力。

（3）利用滑轮组距离关系，B 移动的距离是A 移动距离的3倍，求出A 移动的距离，则拉力所做的功为，再利用求出做功时间。

解答：不计滑轮与轴之间的摩擦、不计绳重和滑轮重，物体A 在物体B 的作用下向右做匀速直线运动时，

。拉动A 向左运动时，A 受到向右的拉力

不变，摩擦力的方向向右，此时受力如图：

；，则，因此拉力F 做功：，所用时间为

。 故选：B 。 【点睛】此题注意分析滑轮组的绳子段数，确定所使用的公式，做好受力分析是解题关键。

15．一位初中生用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 。

16．掷实心球是某市的中考体育加试项目之一．掷出去的实心球从a 处出手后，在空中的运动轨迹如图所示，球最终停在水平地面e 点处（不计空气阻力）．则实心球（ ）

A ．在a 处重力势能最小

B ．在b 处动能为零

C ．在a 、b 、c 三处机械能相等

D．在d处动能为零

【答案】C

【解析】

重力势能的大小与物体的质量，高度有关，由图可知，d、e两点高度最小，重力势能最小，故A错误；

球在最高点b处时，在水平方向上仍有速度，所以此时的动能不是零，故B错误；

不计空气阻力，则说明球在空中的机械能是守恒的，故在a、b、c三处的机械能相等，C 正确为答案；

球达到d点后没有静止，仍然向前滚动，所以动能不是零，故D错误；

17．小明用台秤研究人在竖直升降电梯中的运动．他先在地面上用台秤称得自己的体重为500 N，再将台秤移至电梯内，电梯从t=0时由静止开始向下运动到t=11 s时停止，测得台秤对自己的支持力F随时间t变化的图象如图所示，则

A．0~2 s的过程中，小明的动能不变

B．2 s~10 s的过程中，小明的重力势能转化为动能

C．10 s~11 s的过程中，小明的机械能不断减小

D．0~11 s的过程中，小明的机械能不断增大

【答案】C

【解析】

【详解】

A．0～2s的过程中，小明由静止开始下降，所以小明的动能增大，故A错误；

B．2s～10s的过程中，小明在匀速下降，重力势能减小，但动能不变，故B错误；C．10s～11s的过程中，小明在做减速运动，故动能减小，同时小明是在下降，高度是在降低的，所以重力势能在减小，故小明的机械能不断减小，C正确；

D．0～11s的过程中，小明下降了一段距离，重力势能减小，所以机械能不断减小，故D 错误；

故选C．

18．如甲图所示，小明用弹簧测力计水平拉木块，使它先后两次沿水平木板滑动相同的距离，乙图是他两次拉动同一木块得到的距离随时间变化的图象．下列说法错误的是

A．两次木块都做匀速直线运动

B．两次木块受到的摩擦力一样大

C．两次拉力对木块做的功一样多

D．两次拉力对木块做功的功率一样大

【答案】D

【解析】

【详解】

A．物体做匀速直线运动时，路程与时间成正比，由图像可知两次均为正比函数，故选项A 说法正确，不符合题意；

B．因滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关，两次运动时压力大小相同，接触面的粗糙程度相同，故摩擦力一样大，选项B说法正确，不符合题意；

C．因两次移动距离相同，两次拉力大小相同，故两次对木块做功相同，选项C说法正确，不符合题意；

D．由公式P=Fv可得；拉力大小相同时，速度大小不同，两次做功功率不同；选项D说法错误，符合题意．

19．如图所示，斜面与水平面在M点通过小圆弧相连，弹簧左端固定，原长时右端在N 点，小物块从斜面上P点由静止滑下，与弹簧碰撞后又返回到P点，则下列说法中错误

．．的是

A．小物块从P向M运动过程中，重力势能减少

B．小物块从P向M运动过程中，机械能减少

C．小物块从P向M运动过程中，机械能不变

D．弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大

【答案】B

【解析】

A、小物块从P向M运动过程中，质量不变，高度变小，重力势能减小，故A正确；

BC、物块从P到N碰撞后还能返回到P说明没能量损失，机械能守恒；小物块从P向M运动过程中，重力势能转化为动能，机械能不变；故B错误，C正确；

D、弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性形变达到最大限度，弹性势能最大，故D正确．

故选B．

20．如图所示，小明用相同滑轮组成甲、乙两装置，把同一袋沙子从地面提到二楼，用甲装置所做的总功为W1，机械效率为η1；用乙装置所做的总功为W2，机械效率为η2．若不计绳重与摩擦，则

A．W1 = W2，η1 =η2B．W1 = W2，η1 <η2

C．W1 < W2，η1 >η2D．W1 > W2，η1 <η2

【答案】C

【解析】

【分析】

由图可知甲是定滑轮，乙是动滑轮，利用乙滑轮做的额外功多，由“小明分别用甲、乙两滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼”可知两种情况的有用功，再根据总功等于有用功加上

额外功，可以比较出两种情况的总功大小．然后利用η=W

W

有用

总

即可比较出二者机械效率

的大小．

【详解】

（1）因为小明分别用甲、乙两滑轮把同一袋沙从一楼地面提到二楼地面，所以两种情况的有用功相同；

（2）当有用功一定时，甲中所做的总功为对一袋沙所做的功，利用机械时做的额外功越少，则总功就越少，机械效率就越高；

（3）又因为乙是动滑轮,乙中所做的总功还要加上对动滑轮所做的功,利用乙滑轮做的额外功多,则总功越多,机械效率越低。即W1小于W2,η1大于η2.

故选C.