物理功和机械能问题的专项培优练习题含答案含答案解析.docx
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物理功和机械能问题的专项培优练习题含答案含答案解析
一、初中物理功和机械能问题
1.甲物体放在光滑的水平面上,乙物体放在粗糙的水平面上,它们分别在相等的水平力F作用下移动相等的距离s,那么,力F对两物体所做的功( )
A.甲较多B.乙较多C.相等D.无法确定
【答案】C
【解析】
【分析】
物体受力,且在力的方向上移动距离,力对物体做了功。
【详解】
根据条件,物体受力相同,移动的距离相同,则力对物体做的功相同,故C正确。
故选C。
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.W1 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 AB.根据 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W1>W2。 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W1>W2,所以P1>P2。 故CD错误。 故选B。 3.利用如图所示的滑轮组将重为20N的物体在2s内匀速提升2m,拉力 等于12N。 此过程中,下列说法不正确的是() A.拉力所做的有用功为40J B.拉力所做的总功为48J C.拉力 的功率大小为20W D.滑轮组的机械效率为 【答案】C 【解析】 【详解】 A.根据公式可得 故A正确,不符合题意; B.由图可知 根据公式可得 故B正确,不符合题意; C.拉力的功率 故C错误,符合题意; D.滑轮组的机械效率 故D正确,不符合题意。 故选C。 4.如图所示,木块以一定的速度滑过A、B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。 若空气阻力忽略不计,则对木块在运动过程中能量变化的分析,正确的是() A.D点与A点相比,动能增大,势能减小,机械能不变 B.A点到C点减少的重力势能大于C点到D点减少的重力势能 C.B点的动能可能等于A点的动能,但可能大于C点的动能 D.B点的动能可能等于D点的动能,但一定大于A点的动能 【答案】C 【解析】 【详解】 A.D点与A点相比,动能增大,势能减少,因为存在摩擦,机械能转化为内能,机械能减小,故A错误; B.A和C、C和D之间的垂直距离均为h,则A点到C点减少的重力势能等于C点到D点减少的重力势能,故B错误; C.斜面粗糙,则AB段有可能匀速,但因摩擦力的存在B的速度一定大于C的速度,所以,B点的动能可能等于A点的动能,一定大于C点的动能,故C正确; D.木块从B到C,因为有摩擦,则C处的动能小于B处的动能,从C到D,由于忽略空气阻力,木块的重力势能减小,动能增加,故D点动能大于C点动能,B点的动能可能等于D点的动能,但与A点的动能大小不确定,故D错误。 故选C。 5.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 B.滑轮组的机械效率为 C.拉力F的功率为 D.拉力F的功率为 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】 AB.滑轮组做的有用功为 总功为 滑轮组的机械效率为 故A正确,B错误; CD.拉力F的功率为 故CD错误。 故选A。 6.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。 7.一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Ep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Ep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Ep随时间减小得越来越慢,故D错误。 故选C。 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30s。 他上楼过程克服自身重力做功的功率最接近() A.1.5WB.15WC.150WD.1500W 【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 故ABD,都不符合题意,C符合题意。 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.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。 11.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匀速直线运动,两次拉动木块得到的s-t关系图像如图乙所示。 两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2,两次拉力的功率分别为P1、P2。 .下列判断正确的是( ) A.F1=F2,P1>P2B.F1>F2,P1>P2C.F1 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】 从图乙可以看到,两次拉动,木块都是做匀速直线运动,都是处于平衡状态,水平方向受力平衡,拉力大小等于滑动摩擦力大小,而木块的自身重力不变,接触面的粗糙程度也不变,那么滑动摩擦力大小不变,两次拉力的大小不变,即 因木块匀速直线运动,那么其功率可表示为 ,从图乙可看到,第1次的速度大于第2次的速度,即 那么可知 故选A。 12.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WMN、WOP,功率分别为PMN、POP,则 A.WMN B.WMN>WOP C.PMN>POP D.PMN 【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PMN 13.用水平拉力先后两次拉着重为20N的同一物体,沿同一水平面做直线运动.第一次拉力为10N,物体恰好做匀速直线运动,拉力对物体做了20J的功;第二次拉力增大为20N,拉力对物体做了48J的功.分析两次做功过程,以下判断正确的是 A.第一次物体受到的摩擦力是10N,物体运动了1m B.第一次物体受到的摩擦力是20N,物体运动了2m C.第二次物体受到的摩擦力是10N,物体运动了2.4m D.第二次物体受到的摩擦力是20N,物体运动了4.8m 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 AB.物体在水平面上做匀速直线运动时,在水平方向受拉力和摩擦力作用,并且二力是一对平衡力,故物体受到的拉力: F=f=10N; 根据W=Fs可知,第一次物体通过的距离 , 故AB错误; CD.若增大拉力,而压力大小和接触面的粗糙程度都没有改变,因此,物体受到的摩擦力不变,仍为10N;根据W=Fs可知,第二次物体通过的距离: , 故C正确,D错误. 14.如图所示,一个玩具弹簧放在斜面上端,将弹簧弯曲一定程度后释放,弹簧沿斜面向下翻滚.弹簧在运动过程中,有哪些机械能发生了转化 A.只有动能和重力势能 B.只有动能和弹性势能 C.只有重力势能和弹性势能 D.动能、重力势能和弹性势能都发生了转化 【答案】D 【解析】 【详解】 根据题意,玩具弹簧放在斜面上端,将弹簧弯曲一定程度后释放,弹簧沿斜面向下翻滚. 首先将弹簧作为一个简单对象考虑,向下翻滚过程中,质量不变,但高度降低了,所以重力势能会减小; 弹簧弹起后,另一端接触斜面时,动能减小,弹性势能增大,且减小的重力势能,会转化弹簧的弹性势能,即弹簧的弹性形变变大; 弹簧弹起时,弹性势能又转化为动能. 所以这个过程中,动能、重力势能和弹性势能都发生了转化,故D正确. 15.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。 16.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。 17.如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。 已知货物的质量为600kg,所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍,滑轮组的机械效率为75%。 若人以0.6m/s的速度匀速前行,经100s将货物拉出仓库。 人拉货物的过程中,分析正确的是( ) A.货物移动距离为20mB.工人的拉力为400N C.工人做的有用功为 D.工人拉力的功率为360W 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 A.从图中可以看到,两条绳子托着动滑轮,人以0.6m/s的速度匀速前行,那么货物的速度是0.3m/s,经100s货物移动距离为 货物移动距离为30m,A错误; B.由题意可知,货物的重力 其摩擦力 由于货物匀速前行,绳对货物的拉力 滑轮组的机械效率为75%,可得到 解得 ,工人的拉力为400N,B正确; C.货物移动距离为30m,绳对货物的拉力为600N,则工人做的有用功为 工人做的有用功为 ,C错误; D.由于人以0.6m/s的速度匀速前行,工人的拉力为400N,工人拉力的功率为 工人拉力的功率为240W,D错误。 故选B。 18.如图所示,重为60牛的物体甲放在水平桌面上,与重为6牛的物体乙用细绳相连,绳的重力和滑轮处的摩擦均忽略不计。 当物体乙恰好能以0.2米/秒的速度匀速下落时,下列判断中不正确的是 A.绳拉甲物体的力为6牛 B.甲物体的速度为0.2米/秒 C.5秒内绳的拉力对甲物体做的功为60焦 D.绳的拉力做功的功率为1.2W 【答案】C 【解析】 【详解】 A.图示滑轮为定滑轮,绳的重力和滑轮处的摩擦忽略不计,乙匀速下落,所以绳拉甲物体的力 F=G乙=6N 故A正确不符合题意; B.图示滑轮为定滑轮,甲、乙物体移动的速度相同,甲物体的速度v甲=v乙=0.2m/s,故B正确不符合题意; C.5s内甲物体移动的距离 s=v甲t=0.2m/s×5s=1m 绳的拉力对甲物体做的功 W=Fs=6N×1m=6J 故C错误符合题意; D.绳的拉力对甲物体做功功率 P= = =1.2W 故D正确不符合题意。 19.如图甲所示,质量不计的弹簧竖直固定在水平面上,t=0时刻,将一重为G=50N的金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点,然后又被弹起离开弹簧,上升到一定高度后再下落,如此反复。 通过安装在弹簧下端的压力传感器,测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图像如图乙所示,则 A.t1时刻小球的动能最大 B.t2时刻小球的动能最大 C.t2到t3时间内,小球的动能先增加后减少 D.t2到t3时间内,小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能 【答案】D 【解析】 【详解】 A.t1时刻是小球与弹簧开始接触的时刻,此时小球向下加速运动,在弹力增大到等于重力之前小球一直加速,所以t1时刻小球速度不是最大,动能也不是最大。 故A错误。 B.t2时刻是指弹簧被压到最低点,此时小球速度为零,小球动能全部转化为弹簧的弹性势能。 所以t2时刻小球动能最小。 故B错误。 CD.t2到t3时间内是弹簧的弹性势能向小球动能转化的过程,t3时刻弹力为零即弹性势能为零,小球动能最大。 所以在t2到t3时间内,小球动能一直在增加,小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能。 故C错误,D正确。 20.班里组织一次“比一比上楼时的功率”活动,从一楼登上五楼,比谁的功率最大。 为此,需要测量一些物理量。 下列物理量中必须测量的是( ) ①五楼到一楼的高度H;②从一楼到达五楼所用的时间T; ③每个同学的体重G;④四楼到五楼楼梯的长度L。 A.①②③B.②③④C.①③D.②③ 【答案】D 【解析】 【详解】 由功率公式得 学生都是从同一栋楼中的一楼到五楼,所以H高度相同,没有必要测量高度H的大小了;学生自身重不同,爬楼用的时间不同,所以必须测出各个体重和所用时间,这样可对比出不同学生上楼时的功率大小关系了。 故选D。
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