2020中考物理知识精选专题13-2功和机械能测练和作业（附解析）

1 专题 13.2 功和机械能丨测练丨作业 一、选择题 1.如图所示，小宇对箱子施加水平推力，下列说法中错误的是（　）。 A．当推力为 75N 时，箱子不动，此时推力等于地面对箱子的摩擦力； B．当小宇增大推力，箱子由静止开始运动，说明力可以改变物体的运动状态； C．当推力为 100N 时，箱子做匀速直线运动，地面对箱子的摩擦力为 100N； D．箱子做匀速直线运动时，人对箱子的推力不做功 2.如图所示，李晶同学将放在课桌边的文具盒水平推至课桌中央，她针对此过程提出了如下的猜想， 你认为合理的是（ ）。 A．文具盒所受重力对它做了功； B．文具盒所受支持力对它做了功； C．文具盒所受的推力 F 对它做了功； D．在此过程中没有力对文具盒做功 3.甲、乙两个集装箱的质量相等，起重机把甲以 1 m/s 的速度提升 10 m；再以 2 m/s 的速度把乙提升相 同的高度，那么( )。 A.两次做功一样多；B.第一次做功多；C.第二次做功多；D.无法比较 4.如图所示，用 24N 的水平拉力 F 拉滑轮，可以使重 20N 的物体 A 以 0.2m/s 的速度在水平地面上匀速 运动；物体 B 重 10N，弹簧测力计的示数为 5N 且不变。若不计轮重、弹簧测力计重、绳重和轴摩擦，则下 列说法中正确是( )。 A．地面受到的摩擦力为 12N； B．滑轮移动的速度为 0.4m/s； C．水平拉力 F 的功率为 4.8W；D．在 2s 内绳子对物体 A 所做的功为 4.8J 5.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，如果在相同的时间内通过的路程之2 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 6.甲、乙两台机器，甲的功率比乙的大，则（ ）。 A.甲做的功比乙做的功多； B.甲做功比乙做功快； C.甲做功所用的时间比乙的少；D.以上说法都不对 7.初三物理兴趣小组的同学在学习了功率的知识后，想估测某同学上楼的功率有多大，已知该同学从 一楼上到三楼用了 10s，则他上楼的功率大约是（ ）。 A.3 W B.30 W C. 300 W D. 3 000 W 8.如图所示，让小球从 A 点静止释放时，小球从 A 点向 C 点摆动的过程中，以下说法不正确的是 （ ）。 A．球从 A 点摆到 B 点的过程中，动能逐渐变大； B．球摆到 C 点时，只受到重力和拉力的作用； C．若不计空气阻力，A 点与 C 点的高度相同； D．球摆到 C 点时，若绳断开，所有力消失，球将做匀速直线运动 9.一个实心铁球和一个实心木球质量相等，将它们放在同一水平地面上，下列结论中正确的是（　）。 A．铁球的重力势能大于木球的重力势能；B．铁球的重力势能小于木球的重力势能； C．铁球的重力势能等于木球的重力势能；D．上述三种情况都有可能 10.洒水车沿平直公路匀速行驶，将水洒在路面上，这个过程中，下列说法正确的是（　）。 A．动能不变，势能减小；B．动能势能都减小； C．动能势能都不变；D．不能确定动能势能是变大还是变小 11.改革开放以来，我国的航天事业得到了空前的发展，并取得了举世瞩目的成就。如图所示，为我国 神舟号飞船返回舱减速降落的情景。返回舱在此过程中（　　）。3 A．动能减小，重力势能减小 B．动能增大，重力势能增大 C．动能不变，重力势能减小 D．动能减小，重力势能不变 12.如图所示，旅游景区的索道缆车载着游客匀速上山，它具有的（　　）。 A．动能增加，重力势能增加 B．动能不变，机械能减少 C．动能减少，重力势能增加 D．动能不变，机械能增加 13.如图，旋翼式无人机被广泛的运用在民用领域，发挥了越来越重要的作用。下列关于这款无人机的 说法，正确的是（　　）。 A．无人机在空中悬停时，旋翼相对于机身是静止的； B．无人机无法勘探月球表面的月貌； C．无人机匀速下降时，重力势能转化为动能； D．无人机在空中飞行时，始终受到平衡力作用 二、填空题 14.如图，质量为M=2千克的物体，在力F的作用下，以0.5米/秒的速度沿水平面匀速前进了2米（滑轮 和绳的重及与绳间的摩擦不计），此时弹簧秤的示数为2N。则物体与水平面间的摩擦力是__ _N，在这一过 程中，重力做的功是_ __J。4 15.青少年在安静思考问题的时候，心脏推动血液流动的功率约为 1.5 W，则你在考试的 100 min 内，心 脏做功约为_______J，用这些功可以让一个质量为 50 kg 的物体匀速升高______m。 (g 取 10 N/kg) 16.如图，质量为 m=2 千克的物体，在力 F 的作用下，以 0.5 米/秒的速度沿水平面作匀速直线运动（滑 轮重及绳间的摩擦不计），此时弹簧秤的示数为 2N，则物体与水平面之间的摩擦力是 N，拉力 F 做 功的功率为 瓦。 17.如图所示，把重为 1000 牛的物体 A 匀速提升 2 米，不计滑轮自重和摩擦，则作用在细绳自由端的 拉力 F 大小为 牛，拉力 F 做功为 焦。若提升物体 A 所用时间为 40 秒，则拉力 F 做功的功率为 瓦。 18.判断下列说法的正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 （1）物体做的功多，功率一定大。（ ） （2）物体做功时间短，功率一定大。（ ） （3）物体做功多，需要的时间不一定多。（ ） 19.用细线悬挂的小球从图中所示位置静止释放，若忽略空气阻力，那么小球在最高点的势能 下 降至最低点的动能；实际上，小球在摆动过程中，会与空气摩擦产生热，摆幅逐渐减小，最终停下来，那 么在摆动过程中由于摩擦而转化的内能 小球在最高点所具有的势能。（填“大于”、“等于”或“小 于”） 20.在 2016 年 8 月 8 日巴西奥运会中，我国运动员吴敏霞与施廷懋在女子双人三米板跳水比赛中，勇 夺金牌，她们在下落过程中，重力势能变　 　，动能变　 　。5 21.如图是人造地球卫星的轨道示意图。卫星在大气层外运行，不受空气阻力，只有动能和势能的转化， 因此机械能守恒。卫星在远地点时　 　能最大，从远地点向近地点运动时，它的势能减小、　　能增大， 速度也就增大。 22.如图所示，快递公司尝试用无人机运送包裹，在带着包裹匀速飞行过程中，无人机受到的升力的施 力物体是 ，包裹的动能 （填“变大”、“变小”或“不变”），以无人机为参照物，包裹是 的（填“运动”或“静止”）。 三、实验探究题 23.如图甲所示是小张“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验装置。 （1）小张让大小不同的实心钢球从同一斜面上相同的高度处由静止滚下，在水平面上运动并推动木块 移动，是为了探究动能大小与 的关系； （2）同班同学小红发现，木块被钢球撞击后移动的距离没有其他同学的明显，认为是木块太重导致滑 动摩擦力过大的原因造成。为了验证猜测，小红设计了如图乙所示“探究滑动摩擦力与压力大小关系”的 实验，当接触面粗糙程度不变，用弹簧测力计拉动木块匀速直线运动时，通过多次实验得到了表格中的相 关数据，请你根据表中数据帮她分析并得出，滑动摩擦力 f 与压力 F 之间的数量关系式为 。 实验次数 1 2 3 4 5 木块对木板压力 F/N 2 3 4 5 6 弹簧测力计读数 f/N 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 四、计算题 24.在图所示的装置中，某人在 10 秒内将重为 200 牛的货物匀速提升 3 米。求： ① 绳对重物的拉力 F；6 ② 绳拉重物所做的功 W。 25.如图实验装置，斜面长 2m，高 0.5m，秒表每格 1s。重为 1N 的小车在沿斜面方向、大小是 0.3N 的 拉力 F 作用下，从底端匀速到达顶端，秒表变化如图（指针转动未超过一周）。求： （1）拉力所做的功； （2）拉力的功率； （3）斜面的机械效率。7 专题 13.2 功和机械能丨测练丨作业答案 一、选择题 1.【答案】D。 【解析】A．当推力为 75N 时，箱子不动，此时推力等于地面对箱子的摩擦力；此说法正确。箱子不动， 说明箱子处于平衡状态，箱子受到平衡力的作用，推力与地面对箱子的摩擦力是一对平衡力，故说法正确。 故，A 不符合题意。 B．当小宇增大推力，箱子由静止开始运动，说明力可以改变物体的运动状态；此说法正确。当力继续 增大时，箱子由静止变为运动，说明力是改变物体运动状态的原因。故，B 不符合题意。 C．当推力为 100N 时，箱子做匀速直线运动，地面对箱子的摩擦力为 100N；此说法正确。箱子做匀速 直线运动，箱子处于平衡状态，推力和地面对箱子的摩擦力是一对平衡力，两者相等。故，C 不符合题意。 D．箱子做匀速直线运动时，人对箱子的推力不做功；此说法错误。推力的方向与箱子运动方向相同， 故推力对箱子做功。故，D 符合题意。 2.【答案】C。 【解析】（1）文具盒在竖直方向受到桌面对它的支持力和重力的作用，但它并没有在竖直方向上通过 距离，所以这两个力都没有对文具盒做功，所以 AB 错误。 （2）在水平方向上，文具盒受到推力的作用，并且在水平方向上通过了距离，所以推力对文具盒做了 功；故 C 正确，D 错误。所以选 C。 3.【答案】C。 【解析】已知物体质量，可以得到重力；已知物重和上升的高度，利用公式 W=Gh 比较做功的多少。 解：甲乙集装箱质量相同，由公式 G=mg 知：受到的重力相同； 起重机将两个集装箱提升的高度相同，由公式 W=Gh 知：两次做的功相同。故选 C。 4.【答案】B。 【解析】（1）物体 A 以 0.2m/s 的速度向左做匀速运动，那么滑轮移动的速度也是 0.4m/s。 （2）根据 ， 可求得滑轮上拉力 F 所做的功为： 。 （3）F 为 24N，那么绳子对 A 的拉力为 12N，2s 内移动的距离为：2s×0.2m/s=0.4m，故绳子的功为： ，功率为： 。 FvW = JsmNFvWF 6.9/4.024 =×== JmNSFW 8.44.012 =×== 绳子绳子 WJ t WP 24s2.0 8.4 === 绳子 绳子8 （4）物体 A 做匀速运动，在水平方向上 A 受到的力是平衡力，即： ，所以物体 A 受到 地面对它的摩擦力： ，故物体 A 对地面的摩擦力也是 19N（作用力与反 作用力的关系）。 5.【答案】B。 【解析】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，由 W = Fs 可知，路程之比为 3∶3，它们所做的功之比为 3∶2。因汽车匀速行驶，所以汽车所受的阻力之比为 1∶1。 由 P =W/ t 可知，牵引力的功率之比为 3∶2。 6.【答案】B。 【解析】功率表示物体做功的快慢，功率大，做功就快；功率小，做功就慢，选项 B 是正确的。 根据 W=Pt，只知道功率的大小而时间的大小不确定，无法确定做功的多少。同样根据 t=W/P，只知道 功率的大小而功的大小不确定，也无法确定做功所用时间的长短，因此，选项 A、C、D 是错误的。 7.【答案】C。 【解析】这道题较为开放，答案不是具体确定的，但有一个比较合理的范围，只要介于这个范围内就 是正确的，而且这道题跟实际生活联系密切，考查了学生的估测能力，体现了从物理走向生活、从生活走 向物理的课改思想。 根据 P=W/t、W=Gh、G=mg 可得，该题估测的物理量是质量和一层楼的高度。一般初三学生的体重介于 40—70 kg，一层楼的高度为 3 m 左右，所以，上楼的功率介于 240—420 W 之间，因此，正确答案为 C。该 题注意估测的值不能跟实际值偏差太大，偏差太大就是错误。还有就是从一楼上到三楼是两层楼的高度， 不是三层楼的高度，这也是错选其他选项的原因。 8.【答案】D。 【解析】小球从 A 点静止释放，小球的动能由零开始逐渐增大，到达 B 点时动能最大；动能的增加是 重力势能的减小转化来的，整个过程小球只受重力和绳子的拉力作用，机械能守恒；小球达到 C 点时，动 能为零，故 C 点与 A 点的高度相同。 9.【答案】B。 【解析】实心铁球与实心木球质量相等，由于铁球的密度大，故体积小，重心的高度低，根据 Ep=mgh 判断重力势能的大小即可。 一个实心铁球与一实心木球质量相等，将它们放在同一水平地面上，重心在球心位置；由于铁球的密 度大，故体积小，重心的高度低；根据 Ep=mgh，铁球的重力势能小。 BffF += 地面 NNNfFf B 19524 =−=−=地面9 10.【答案】B。 【解析】动能大小的影响因素：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 是质量和高度，质量越大，高度越大，重力势能越大。 洒水车在不断的洒水工程中，质量减小，因匀速行驶，所以速度不变，则动能减小；又在水平街道上， 高度不变，重力势能减小，所以洒水车的动能势能都减小。 11.【答案】A。 【解析】回舱减速降落的过程中，质量不变，速度变小，高度变小，则返回舱的动能减小、重力势能 减小，故 A 正确、BCD 错误。故选 A。 12.【答案】D。 【解析】缆车是匀速上山，速度不变，故动能不变；缆车在上山过程中高度不断增加，故重力势能增 大；动能不变，重力势能增加，故其总和机械能也在增大。故选 D。 13.【答案】B。 【解析】A．无人机在空中悬停时，旋翼在不断转动，旋翼与机身之间的相对位置发生变化，所以旋翼 相对于机身是静止运动的，故 A 错误。 B．旋翼式无人机是依靠空气浮力升空的，月球上是真空，旋翼式无人机无法飞行，故 B 正确。 C．无人机匀速下降时，质量不变，速度不变，动能不变；高度减小，重力势能减小，所以在该过程中， 重力势能没有转化为动能，故 C 错误。 D．无人机只有在空中匀速飞行时，才受到平衡力作用，故 D 错误。故选 B。 二、填空题 14.【答案】2；0。 【解析】（1）物体 A 受绳子拉力 F 绳子=F 弹簧测力计=2N 与滑动摩擦力 f 作用，物体做匀速直线运动，由 平衡条件得：f=F 绳子=2N。 （2）由题知，物体在重力的方向上没有移动距离，根据做功的两个必要条件可知，重力做功为 0J。 故答案为：2；0。 15.【答案】9000；18。 【解析】（1）由题意可知，P=1.5W，t=100min=6000s， 则在 100min 内心脏做功为：W=Pt=1.5W×6000s=9000J。 （2）人的质量 m=50kg，由公式 W=Gh=mgh 可得，这些功可把物体举高的高度： 。mkgNkg J mg Wh 18/1050 9000 =×==10 故答案为：9000；18。 16.【答案】2、0、1。 【解析】（1）物体 A 受绳子拉力 F 绳子=F 弹簧测力计=2N 与滑动摩擦力 f 作用，物体做匀速直线运动， 由平衡条件得：f=F 绳子=2N。 （2）由题知，物体在重力的方向上没有移动距离，根据做功的两个必要条件可知，重力做功为 0J。 作用在动滑轮轴上的拉力：F=2F 弹簧测力计=2×2N=4N； 拉力的功率 。 故答案为：2、0、1。 17.【答案】500、2000、50。 【解析】此时动滑轮，N=2，物重 1000N，故拉力 F 为 500N；物体提升力 2m，故拉力 F 拉绳子的长度为 4m，拉力 F 所做的功为： ；拉力 F 的功率为： 。 18.【答案】（1）× （2）× （3）√。 【解析】把 P=W/t 变形得 t=W/P，对同一机械来说，它的功率一定，做的功多，当然所用的时间就长； 但对于不同机械来说，它们的功率不同，做的功多所用时间就不一定多，所以说法（3）是正确的。 答案：（1）× （2）× （3）√。 19.【答案】故答案为：等于、等于。 【解析】如图所示，用细线悬挂的小球从图中所示位置静止释放，若忽略空气阻力，那么机械能守恒， 所以小球在最高点的势能等于下降至最低点的动能。 小球在摆动过程中，除重力做功外，还有空气阻力做功，所以机械能不守恒，有一部分机械能转化为 内能，但是仍旧遵从能量守恒定律，所以在摆动过程中由于摩擦而转化的内能等于小球在最高点所具有的 势能。 故答案为：等于、等于。 20.【答案】小；大。 【解析】跳水运动员下落过程中，质量不变，高度减小，所以重力势能变小；同时其速度变大，所以 动能变大。 21.【答案】重力势、动。 【解析】（1）卫星在运行过程中质量不变，卫星在远地点和地球的相对距离最大，速度最小，远地点 势能最大，动能最小。 WsmNFvt FS t WP 1/25.04 =×==== JmNFhW 20004500 =×== WJ t WP 5040 2000 ===11 （2）卫星从远地点向近地点运动时，它的势能减小，动能增大。 故答案为：重力势、动。 22.【答案】空气；不变；静止。 【解析】（1）直升机的螺旋桨对空气施加了一个竖直向下的力，由于物体间力的作用是相互的，所以 空气对直升机施加了一个竖直向上的反作用力，这个力就是飞机向上的升力。 （2）在带着包裹匀速飞行过程中，包裹的质量不变，速度不变，所以动能不变。 （3）以无人机为参照物，包裹与无人机之间的位置没有变化，所以，包裹是静止的。 故答案为：空气；不变；静止。 三、实验探究题 23.【答案】（1）质量；（2）f=0.3F。 【解析】（1）影响动能大小的两个因素是质量和速度，小明选用大小不同钢球，故质量不同，从同一 斜面的同一高度由静止滚下，那么它们的速度相同，故该实验是为了探究动能大小与质量的关系。 （2）根据表格中数据 F=2N 时，f1=0.6N，当 F=3N 时，f1=0.9N，则由此知 f1=0.3F；滑动摩擦力的大 小等于拉力的大小，即弹簧测力计的示数大小，故滑动摩擦力的大小与压力之间的表达式为：f=0.3F。 故答案为：（1）质量；（2）f=0.3F。 四、计算题 24.【解析】物体匀速上升，物体受到的力定是平衡力，提升物体用的是定滑轮，拉力等于物体的重力； 功是力与在力的方向上的距离的乘积。 解答：① F＝G＝200 牛。 ② W＝FS ＝200 牛×3 米＝600 焦。 答：绳对重物的拉力是 200 牛；绳拉重物所做的功是 600 焦。 25.【答案】（1）拉力的功是 0.6J；（2）拉力的概率是 0.12W；（3）斜面额效率为 83.3%。 【解析】（1）因为 F=0.3N，S=2m，所以 W=FS=0.3N×2m=0.6J。 （2）因为秒表的指针转动了 5 个格，做功所需要的时间为：5×1s=5s， 所以 P=W/t=0.6J/5s=0.12W。 （3）拉力所做的功为总功，W 总=W=0.6J，因为 G=1N，h=0.5m，故 W 有用=Gh=1N×0.5m=0.5J， 从而可知，η=W 有用/W 总=0.5J/0.6J≈83.3%。12