中考物理培优(含解析)之功和机械能问题含详细答案

一、初中物理功和机械能问题

1．王强同学在探究凸透镜成像的规律后，又想采用实验中的装置来比较甲、乙、丙、丁四个透镜焦距的大小，在实验中还测出了其中一个透镜的焦距．实验时凸透镜和烛焰的距离保持16 cm不变，烛焰通过四个凸透镜的成像情况如下表所示，由此可推断（）

凸透镜

像的性质

甲

倒立

放大

实像

乙

倒立

等大

实像

丙

倒立

缩小

实像

丁

正立

放大

虚像

A．甲透镜的焦距最小，乙透镜的焦距是8 cm

B．乙透镜的焦距最小，丁透镜的焦距是16 cm

C．丙透镜的焦距最小，乙透镜的焦距是8 cm

D．丁透镜的焦距最小，甲透镜的焦距是16 cm

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

根据表中数据可知，丁的焦距最大，其次是甲，再次是乙，最小的是丙，根据乙透镜成像情况可知，放在了二倍焦距上，即2f=16cm所以乙透镜的焦距是8 cm，C对，所以正确选项为C

2．将皮球从离地某一高度O点处水平抛出，球落地后又弹起。它的部分运动轨迹如图所示．下列说法正确的是

A．皮球经过同一高度A、B两点时，动能相等 B．皮球第一次反弹后到达最高点P时，动能为零

C．皮球在D点时的机械能大于在C点时的机械能

D．若将皮球表面涂黑，则在地面M点的黑色圆斑大于N点的黑色圆斑

【答案】D

【解析】

【详解】

A．由图可知，每次小球反弹后到的最高点都比上一次的最高点要低，说明小球受到空气阻力，机械能逐渐变小，在A点的机械能大于在B点的机械能；机械能是物体动能与势能的总和，在A、B两点高度相同则重力势能相同，所以在A点的动能大于在B点的动能；故A错误。

B．从轨迹来看，小球既有水平方向的速度又有竖直方向的速度。小球在最高点时，竖直方向速度为零，但是仍然能往右运动，说明小球还具有水平方向速度，动能不为零；故B错误。

C．每次小球反弹后到的最高点都比上一次的最高点要低，说明小球受到空气阻力，机械能逐渐变小。在C点在在D点之前，故在D点的机械能小于在C点的机械能；故C错误。

D．弹性势能大小与弹性形变程度有关，黑色圆斑的大小能反应小球弹性形变程度，圆斑越大，形变越大。在M点与在N点小球的动能与重力势能都为零，又因为小球在M点机械能大于N点机械能，故小球在M点的弹性势能大于在N点的弹性势能，故在M点的圆斑要大于在N点的圆斑；故D正确。

3．工人用如图所示的滑轮组，在4s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动2m的过程中，所用的拉力大小为375N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍。在此过程中下列说法不正确．．．的是（ ）

A．绳子自由端沿水平方向移动了4m B．物体受到的拉力为750N

C．拉力F的功率为375W D．该滑轮组的机械效率一定小于100%

【答案】B

【解析】

【分析】

(1)由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据Asns求出绳子自由端沿水平方向移动；

(2)物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，二力的大小相等，根据A0.4FfG求出物体受到的拉力；

(3)根据WFs求出拉力F做的功，根据总WPt求出拉力F的功率；

(4)任何机械效率一定小于100%。

【详解】 A．由图可知，n=2，则绳子自由端沿水平方向移动的距离

A22m4msns

故A正确，不符合题意；

B．物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，则物体受到的拉力

A0.40.41500N600NFfG

故B错误，符合题意；

C．拉力F做的功

375N4m1500JWFs总

则拉力F的功率

1500J375W4sWPt总

故C正确，不符合题意；

D．该滑轮组克服摩擦做额外功，故该滑轮组的机械效率一定小于100%，故D正确，不符合题意。

故选B。

4．下列关于做功和功率的说法中正确的是（ ）

A．有力作用在物体上，力一定对物体做功 B．物体对外做功越多，功率就越大

C．在光滑水平面上做匀速直线运动的物体，功率为零 D．物体受到的作用力越大，力对物体做功就越多

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

A．有力作用在物体上，没有通过距离，力对物体没有做功，故A错误；

B．根据WPt可知，功率大小同时跟做功多少和做功时间有关，因此做功越多，功率不一定越大，故B错误；

C．在光滑的水平面上，物体依靠物体的惯性做匀速直线运动，水平方向上没有受到力的作用，没有力对物体做功，因此功率为零，故C正确；

D．力对物体做功大小WFs，做功多少同时跟力的大小和在力的方向上通过的距离有关，故D错误。

故选C。

5．一位质量约50kg的同学从一楼走到五楼，他上楼过程中克服重力所做的功可能为

A．60J B．600J C．6000J D．0000J

【答案】C 【解析】

【分析】

【详解】

上楼过程中要克服重力所做的功，根据题意知道，该同学的质量是50kg，所以体重是：G=mg=500N，楼层高度越是3m， 一楼走到五楼的高度大约是：h=4×3m=120m，所以，上楼过程中克服重力所做的功是：W=Gh=500N×12m=6000J，故选C．

【点睛】

本题考查的是做功的计算，关键是公式的应用，重点是对楼层的估测，难度不大．

6．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

7．如图所示是学校田径运动会时跳远运动的几个阶段，则运动员（ ）

A．助跑阶段机械能不变

B．起跳时机械能为零

C．经过最高点时动能最大 D．经过最高点时重力势能最大

【答案】D

【解析】

【分析】

影响动能大小的因素：质量、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：质量、被举的高度；质量越大，高度越大，重力势能就越大；机械能等于动能和势能之和。

【详解】

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，则重力势能不变，机械能等于动能和势能的和，动能增大，重力势能不变，所以机械能增大，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，重力势能不变，机械能达到最大值，故B错误；

C．上升过程中，动能转化为重力势能，所以经过最高点时，动能减小，重力势能最大，故C错误；

D．最高点时，高度达到最大值，因此重力势能也达到最大值，故D正确。

故选D。

【点睛】

影响动能大小的因素有质量和速度，分析动能的变化就是分析质量和速度的变化；影响重力势能的因素是质量和高度，分析重力势能的变化就是分析质量和高度的变化。解题时注意抓住表示物体运动状态变化的关键字词，从中找出表示“质量、速度、高度、弹性形变”变化的字眼，从而分析机械能的变化情况。

8．一位初中生用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】

【分析】

【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：

500N9m150W30sWGhPtt，

可见，他爬坡时的功率与C选项最接近；

故选C。

9．如左图所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平推力F的作用，其推力大小随时间变化的图像（F-t图像）和物体速度大小随时间变化的图像（v-t图像）分别如图所示，下列说法正确的是（ ）

A．当t=1s时，物体处于静止状态，摩擦力为0N

B．当t=3s时，物体受到的摩擦力是3N

C．在匀速直线运动阶段，拉力F做的功是16J

D．2~4s内，物体的机械能保持不变

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

A．由v-t图像可知，0~2s时物体的速度大小为零，即t=1s时物体处于静止状态；此时物体受到推力和摩擦力是一对平衡力，大小相等；由F-t图像可知，t=1s时，F=1N，则此时的摩擦力

1NfF

故A错误；

B．由v-t图像可知，4~6s时，物体匀速运动；由F-t图像可知，此时的推力F′=2N；由于摩擦力与推力F是一对平衡力，所以此时的摩擦力

2NfF

2~4s内，物体做加速运动，由于压力大小和接触面的粗糙程度不变，所以摩擦力大小不变（与匀速运动时的摩擦力大小相等），仍为2N，故B错误；

C．在4~6s时，物体匀速运动，通过的路程

4m/s2s8msvt

拉力F做的功

2N8m16JWFs

故C正确；

D．2~4s内，物体做加速运动，速度增加，动能增加，高度不变，重力势能不变，则物体的机械能增加，故D错误。

故选C。

10．如图，用大小相等的拉力F，分别沿斜面和水平面拉木箱，拉力方向和运动方向始终一致，运动时间tab＞tcd，运动距离sab=scd，比较两种情况下拉力所做的功和功率（ ）

A．ab段做功较多