2020中考物理大一轮第8章功和机械能素养训练（带解析）.docx

1 功和机械能 课时 1 基础夯实 1. (2019·湖南怀化中考)如图所示,小球从 A 点摆动到 C 点的过程中(不计空气阻力),下列说法正确 的是(　　) A.从 A 到 B 的过程中,动能增大,重力势能减小 B.从 A 到 B 的过程中,动能减小,重力势能增大 C.从 B 到 C 的过程中,动能增大,重力势能增大 D.从 B 到 C 的过程中,动能减小,重力势能减小 答案 A 解析从 A 到 B 的过程中,小球的质量不变、速度增大,动能增大;小球的质量不变、高度减小,重力 势能减小,故 A 正确、B 错;从 B 到 C 的过程中,小球的质量不变、速度减小,动能减小;小球的质量 不变、高度增大,重力势能增大,故 C、D 错。 2.(2019·海南中考)用大小相同的力 F,作用在质量不同的物体上,使它们分别在同一水平面上沿力 的方向移动相同的距离 s(如图所示),F 所做的功分别为 W1 和 W2,则(　　)2 A.W1= W2 B.W1=W2 C.W1=2W2 D.W1=4W2 答案 B 解析两个物体受到的力都是 F,通过的距离都是 s,根据 W=Fs 可以判断两个力做功相等,即 W1=W2。 3. (2019·湖北荆州中考)如图,粗糙水平面 AB 与光滑斜面 BC 平滑连接,弹簧左端固定。小木块 P 被 压缩的弹簧弹出并冲上斜面 BC 的过程中(空气阻力忽略不计),下列说法正确的是(　　) A.在弹簧恢复原状的过程中,弹簧的弹性势能全部转化为小木块 P 的动能 B.小木块 P 离开弹簧后在粗糙水平面 AB 上滑行时机械能守恒 C.小木块 P 在斜面上向上运动时,动能减小,重力势能增加 D.小木块 P 运动到最高点时处于平衡状态 答案 C 解析在弹簧恢复原状的过程中,弹簧的形变程度变小,弹性势能变小,木块的速度变大,动能变大,同 时因为水平面 AB 粗糙,木块需要克服摩擦力做功,内能变大,故弹簧的弹性势能一部分转化为小木 块 P 的动能,一部分转化为木块的内能,故 A 错误;小木块 P 离开弹簧后在粗糙水平面 AB 上滑行时, 需要克服摩擦力做功,一部分机械能转化为内能,所以机械能减小,故 B 错误;小木块 P 在斜面上向 上运动时,高度增加,重力势能变大,因为斜面 BC 光滑,且空气阻力忽略不计,所以机械能守恒,故动 能减小,故 C 正确;因为斜面 BC 光滑,故木块不受摩擦力作用,若空气阻力忽略不计,小木块 P 运动 到最高点时受到垂直于斜面向上的支持力和竖直向下的重力作用,这两个力不在一条直线上,不属 于平衡力,所以木块处于非平衡状态,故 D 错误。 4.3 (2019·湖南株洲中考)甲、乙、丙、丁四个同学进行攀岩比赛,他们做的功 W 与时间 t 的关系如 图所示。若规定做功最快的获胜,则最后胜出的一定是(　　) A.甲 B.乙 C.丙 D.丁 答案 A 解析在相同时间内,做功越多,功率越大,也就是做功越快。由图象知,当时间相同时,甲做功最多, 甲功率最大,做功最快。 5.(2019·山东临沂中考)如图所示,在“探究动能的大小跟哪些因素有关”的实验中,下列说法正 确的是(　　) A.实验所用斜面和水平面都必须是光滑的 B.木块向前滑行的过程中机械能保持不变 C.小球质量越大,到达斜面底端的速度越大 D.木块被撞击后滑行的越远,说明小球的动能越大 答案 D 解析由于影响动能大小的因素是速度和质量,所以所用斜面和水平面相同即可,不一定必须是光滑, 故 A 错误;木块向前滑行的过程中,速度减小,由于木块在水平面上,质量不变,则机械能减小,故 B 错误;小球到达斜面底端的速度取决于小球在斜面上的高度,滚下的高度越高小球到达斜面底端的 速度越小,故 C 错误;根据转换法,将木块推得越远,说明小球撞击木块前的动能越大,故 D 正确。 6.2019 年 4 月 1 日钦州市一产业园区中发生一起越野车失控撞上隔离带的事故,经调查,是由于雨 天路滑车辆速度过快所致。事故原因就是因车辆在马路上行驶过快,　　　　过大造成的。 4 答案动能 解析车辆在马路上行驶过快,速度越大,则动能越大。 7.(2019·云南昆明中考改编)飞机在减速下降过程中,机械能将　　　　,势能将　　　　。(选填 “增大”“不变”或“减小”) 答案减小　减小 解析飞机在减速下降过程中,质量不变,速度和高度都变小,动能和重力势能都减小,机械能为动能 和势能之和,所以机械能将减小。 8.(2018·浙江绍兴中考)两个完全相同的物体 A、B,重力均为 20 N。 (1)在 10 N 的水平推力作用下两者同时以 2 m/s 的速度做匀速直线运动,如图甲,当物体通过的距 离为 3 m 时,推力所做的功为　　　　 J。 (2)若物体 A、B 在 15 N 的推力作用下以 3 m/s 的速度在另一水平面上做匀速直线运动,如图乙,则 此时 A 对 B 的推力为　　　　 N。 答案(1)30　(2)7.5 解析(1)推力所做的功为 W=Fs=10 N×3 m=30 J; (2)若物体 A、B 在 15 N 的推力作用下以 3 m/s 的速度在另一水平面上做匀速直线运动,根据 二力平衡可知,推力与摩擦力是一对平衡力,故 AB 整体的摩擦力为 15 N,由于 A、B 完全相同,接触 面相同、压力相同,故 AB 各自受到地面的摩擦力是相同的,总摩擦力为 15 N,则 B 受到的地面的摩 擦力为 15 N× =7.5 N,B 做匀速直线运动,故 A 对 B 的推力与 B 受到的摩擦力是一对平衡力, 故 A 对 B 的推力为 7.5 N。 9.非洲旱季,当地居民常用一种中间有转轴的塑料桶来运水。当桶装满水时,在粗糙程度相同的水 平地面上匀速行走相同路程,人用图中　　　　(选填“平拉”或“滚拉”)方式运水时,对桶和水 做的功较少。 5 答案滚拉 解析由题知,拉着水桶在水平地面上匀速运动,由力的平衡条件可知,拉力等于摩擦力,因为相同条 件下,滚动摩擦力小于滑动摩擦力,所以滚拉时的拉力小于平拉时的拉力,由于行走的路程相同,由 W=Fs 可知滚拉运水时做功较少。 10. 用弹簧测力计沿水平方向两次拉着同一物体在同一水平面上运动,两次运动的 s-t 图象如图所示, 其对应的弹簧测力计示数分别为 F1 和 F2,功率分别为 P1 和 P2,则 F1　　　F2,P1　　　P2(选填 “>”“ 解析由图象知,前后两次物体通过的路程与时间都成正比,也就是物体都做匀速直线运动,所以两次 的拉力都等于摩擦力,摩擦力不变,拉力不变。因此 F1=F2;由图象知,在相同时间内,①经过的路程大, 所以①的速度大于②的速度,根据公式 P=Fv 知,拉力相同,P1>P2。 11.小明在水平面上用 50 N 的水平推力,加速推着一辆重 120 N 的小车,前进了 10 m,小明的推力做 功是　　　　 J。水平面对小车的支持力做功是　　　　 J。 答案 500　0 解析小明的推力做功 W=Fs=50 N×10 m=500 J;小车在水平面上,支持力的方向竖直向上,小车沿水 平方向前进,在支持力的方向上没有移动距离,支持力不做功,即 W 支持力=0 J。 能力提升 12.(2019·黑龙江大庆中考)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6 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 随时间变化的图象如图所示, 则(　　) A.t1 至 t2 时间内,汽车做加速运动 B.F0=2f C.t2 时刻之后,汽车将保持功率 P0 行驶 D.v= v0 答案 D 解析由题知,在 t1 时刻以前,汽车以速度 v0 匀速行驶,发动机功率为 P0,牵引力为 F0,则 P0=F0v0①; 在 t1 时刻,司机减小了油门,汽车的功率突然减小为 P,在该瞬间汽车的速度不变(仍为 v0),由图象 知牵引力由 F0 突然减小为 F0,所以 P= F0v0②,由①②可知 P= P0(即汽车的功率突 然减小为原来的一半)。由图可知,t1 至 t2 时间内,汽车受到的牵引力增大,功率不变,由 P=Fv 可得, 汽车行驶的速度减小,所以汽车做减速运动,故 A 错误;汽车做匀速直线运动时,牵引力与阻力平衡, 所以 F0=f,故 B 错误;由题可知,t1 时刻后汽车的功率保持恒定,由前面分析知,汽车的功率将保持 P= P0 不变,故 C 错误;由题知,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 再次做匀速运动时的牵引力与最初做匀速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 v= v0。7 13.(2019·湖南长沙中考)如图,小海在研究“物体的动能与哪些因素有关”时,将质量为 m 的小钢 球从斜槽的某高度 h 处由静止释放,钢球运动到水平面时,将水平面上静止的木块撞出一段距离 s。 小海的部分实验数据和现象记录如下: 实验次数 1 2 3 钢球质量 m/g 20 40 60 钢球下落高度 h/cm 20 20 20 木块滑行距离 s 近 较远 远 (1)上述 3 次实验中,第　　　次实验钢球滑到斜槽底端时动能最大; (2)上述实验数据表明:当速度一定时,钢球的质量越大,动能越　　　,这个结论可用于解释汽车　　　　 (选填“超速”或“超载”)带来的危害。 答案(1)3　(2)大　超载 解析(1)因为不同质量的物体从相同高度自由下滑到达斜面底端的速度是相同的。三个小球从斜槽 的某高度 h 处由静止释放,钢球运动到水平面时速度相同,三个小球的质量越大,推动木块运动越远, 对木块做功越大,说明小球的动能越大,所以第三次实验中小球动能最大。(2)上面数据得出:当速 度一定时,钢球的质量越大,动能越大。汽车超速是因为速度大造成动能大,汽车超载是因为质量大 造成的动能大。 14.某型号汽车发动机的额定功率为 4×104 W,在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是 1 600 N。在 额定功率下,当汽车匀速直线行驶时,求: (1)发动机所提供的牵引力大小; (2)汽车行驶 10 min 牵引力所做的功; (3)汽车行驶 10 min 行驶的路程。 答案(1)1 600 N　(2)2.4×107 J8 (3)1.5×104 m 解析(1)因为汽车在水平路面匀速行驶,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,所以,发动机所提供的 牵引力 F=f=1 600 N; (2)行驶时间 t=10 min=600 s,汽车牵引力所做的功 W=Pt=4×104 W×600 s=2.4×107 J; (3)由 W=Fs 得,汽车行驶的路程 s= =1.5×104 m。 课时 2 　　　　　　　　　　　　　 基础夯实 1. (2019·江苏扬州中考)如图所示,用细绳吊着一个物块,静止靠在墙壁上。剪断细绳的同时,用一 个由零逐渐增大的水平作用力 F 压在物块上,墙壁足够高,则物块 (　　) A.运动速度变大 B.所受摩擦力变大 C.动能先变大后不变 D.机械能先减小后不变 答案 D 解析用细绳吊着一个物块,静止靠在墙壁上,此时重力与拉力是一对平衡力,当剪断细绳时,拉力消 失,但同时用一个由零逐渐增大的水平作用力 F 压在物块上,则物块对墙面产生压力,进而产生沿墙 壁向上的摩擦力,且摩擦力随着压力的增大而变大;开始时摩擦力较小,小于重力,物块向下做加速 运动;随着摩擦力的增大,摩擦力大于重力后,向下做减速运动;所以,摩擦力先逐渐增大,当速度减 小为 0,摩擦力突然减小,减小到与重力相等后不再变化。则:物块的速度先变大再变小后不变,故 A9 错误;物块所受摩擦力先变大再变小后不变,故 B 错误;物块的动能先变大再变小后不变,故 C 错误; 物块向下滑落的过程中,需要克服摩擦力做功,机械能减小;当物块静止后,机械能不再变化,故机械 能先减小后不变,故 D 正确。 2.一辆汽车先在平直公路上沿直线向前匀速行驶,途中匀速行驶经过一段上坡路面,上坡后继续沿 平直公路向前匀速行驶。如果汽车发动机的功率始终保持不变,上坡过程需改变速度,增大牵引 力。则汽车行驶路程 s 随时间 t 的变化关系可能是(　　) 答案 D 解析由题知,汽车先在平直公路上匀速行驶,再在上坡路面匀速行驶,最后又在平直公路上匀速行驶, 汽车在上坡路面行驶时,牵引力增大,所以汽车在整个行驶过程中,汽车的牵引力由小变大再变小; 而汽车发动机的功率始终保持不变,由 P=Fv 可知,汽车在上坡路面匀速行驶时速度会变小,在上坡 路面前后速度是相同的。在 s-t 图象中,倾斜的直线表示 s 与 t 成正比,即物体做匀速直线运动;且 图线越靠近 s 轴(倾角越大),说明物体速度越大。A 图中,图线是倾斜的直线,说明汽车一直做匀速 直线运动,不符合题意;B 图中,图线表示汽车的速度先变大后变小,不符合题意;C 图中,中间部分表 示汽车往回行驶,不符合题意;D 图中,图线表示汽车的速度先变小后变大,且经过上坡路面前后速度 是相同的,符合题意。 3.运动员站在地面用力竖直下抛乒乓球,球碰地后会弹跳到高于原抛球的位置。乒乓球在运动中动 能 E 随时间 t 变化的图象最接近的是(　　) 答案 C 解析运动员站在地面上用力竖直下抛乒乓球,整个过程中乒乓球的质量不变,用力竖直向下抛球,乒 乓球有一定的速度,最初的动能不为零;向下运动的过程中,乒乓球的速度变大,动能变大;刚接触地 面时,乒乓球的速度最大,动能最大;乒乓球离开地面上升过程中,速度减小,动能减小,到最高点时 速度为零、动能为零;所以,C 图反映了乒乓球在运动中动能 E 随时间 t 的变化关系。10 4.如图甲所示,小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧。从小球刚接触弹簧到 将弹簧压缩最短的过程中,得到小球的速度 v 和弹簧被压缩的长度 Δl 之间的关系,如图乙所示,其 中 b 为曲线最高点。不计空气阻力,弹簧在整个过程中始终发生弹性形变,则小球(　　) A.运动过程机械能不变 B.运动过程重力势能一直增大 C.小球的动能先增大后减小 D.在 b 点时弹力最大 答案 C 解析从小球刚接触弹簧到将弹簧压缩最短的过程中,不计空气等阻力,小球的机械能不断转化为弹 簧的弹性势能,弹簧的弹性势能不断增大,小球的机械能一直在减小,故 A 错误;小球在下落过程中, 高度一直减小,重力势能一直减小,故 B 错误;据图乙可知,小球的速度先变大,后变小,所以小球的 动能先变大,后变小,故 C 正确;在上述过程中,小球受竖直向上的弹力、竖直向下的重力。开始时, 重力大于弹力,合力向下,小球速度越来越大。随弹簧压缩量的增大,弹力越来越大,当弹力与重力 相等时,合力为零。小球再向下运动,弹力大于重力,合力向上,小球速度减小,当在 c 点时,弹簧的 形变最大,弹力最大,弹性势能最大,故 D 错误。 5.正交分解法是物理中常用的一种等效处理方法,如图甲,力 F 可以分解成两个相互垂直的分力 F1、F2,图乙中,物体 A 在与水平方向成 37°角的拉力 F 作用下在水平地面上向右运动了 5 m,已知 F=8 N,(cos 37°=0.8,sin 37°=0.6,g 取 10 m/s2)则此过程中拉力 F 所做的功为　　　　 J。 答案 32 解析拉力 F 做功 WF=Fscos 37°=8 N×5 m×0.8=32 J。11 6.图甲所示是小明从家到学校的一条水平公路,爱动脑筋的他做了这样的设想:要是将从家到学校 的路挖成一个“V”字形,如图乙所示,那么只要从家骑上自行车后,不用刹车也不用蹬脚踏板,等车 停下来就可以到达学校了。请你从能量转化与守恒的角度分析小明的设想在现实生活中不能实现 的原因是 　。 答案一部分机械能转化成了内能 解析骑车过程中要克服车轮与地面、转轴间的摩擦和空气阻力做功,一部分机械能会转化为内能, 机械能减小,所以不蹬脚踏板不能到达学校。 7. 小明在参观科技馆时,发现一个有趣的器材,当把锥体放在斜面底部时,发现锥体开始自己往上 “爬”,该装置可简化成右图,图中圆心为锥体的重心,锥体“爬坡”过程中,重力势能在　　　　 (选填“增大”“减小”或“不变”)。 答案减小 解析据题图可知,在锥体开始自己往上“爬”的过程中,质量不变,其重心的位置不断降低,所以锥 体高度降低,所以锥体的重力势能一直减小。 8.高为 h 的光滑滑槽固定在水平地面上,质量为 m 的小球从滑槽顶端由静止开始运动(如图),到达 滑槽底端的速度为 v,此过程中小球的机械能大小　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”),若12 小球在滑槽顶端时重力势能为 mgh,在滑槽底端时动能为 mv2,且 h=0.2 m,则小球滚到滑槽底 端时的速度为　　　　 m/s。(不计空气阻力,g 取 10 m/s2) 答案不变　2 解析因为质量为 m 的小球从高度为 h 的光滑斜面顶端由静止自由滑下,在此过程中(不计空气阻力) 只有重力做功,则机械能守恒,所以此过程中小球的机械能大小不变;由于此过程机械能守恒,则有 mgh= mv2,将 h=0.2 m,g=10 m/s2 代入上式,解得 v=2 m/s。 能力提升 9. 某同学在探究重力势能的实验中,用三个体积相同的小球,质量关系为 m1