初中物理功和机械能及其解题技巧及练习题(含答案)

初中物理功和机械能及其解题技巧及练习题(含答案)一、功和机械能选择题1．工人师傅利用如图所示的两种方式，将均为300N的货物从图示位置向上缓慢提升一段距离．F1、F2始终沿竖直方向；图甲中OB=2OA，图乙中动滑轮重为60N，重物上升速度为0.01m/s．不计杠杆重、绳重和摩擦，则下列说法正确的是（）A．甲乙两种方式都省一半的力B．甲方式F1由150N逐渐变大C．乙方式机械效率约为83.3% D．乙方式F2的功率为3W【答案】C【解析】试题分析：由甲图可知，OB=2OA，即动力臂为阻力臂的2倍，由于不计摩擦、杠杆自重，由杠杆平衡条件可知，动力为阻力的一半，即F1=150N；由图乙可知，n=3，不计绳重和摩擦，则F2=G+G动）/3=（300N+60N）/3=120N，故A错误；甲图中，重力即阻力的方向是竖直向下的，动力的方向也是竖直向下的，在提升重物的过程中，动力臂和阻力臂的比值不变，故动力F1 的大小不变，故B错误；不计绳重和摩擦，则乙方式机械效率为：η=W有/W总=W有/W有+W额=Gh/Gh+G轮h=G/G+G轮=300N/300N+60N=83.3%，故C正确；乙方式中F2=120N，绳子的自由端的速度为v绳=0.01m/s×3=0.03m/s，则乙方式F2的功率为：P=F2 v绳=120N×0.03m/s=3.6W，故D错误，故选C．考点：杠杆的平衡条件；滑轮（组）的机械效率；功率的计算2．如图所示，甲、乙两物体沿竖直向上方向做匀速直线运动，不计空气阻力，则（）A．甲的速度一定大于乙的速度B．甲的重力一定大于乙的重力C．拉力F甲做的功一定大于拉力F乙做的功D．拉力F甲的功率一定大于拉力F乙的功率【答案】B【解析】试题分析：甲、乙受力情况相同，都受重力和拉力作用，二者都做匀速直线运动，受的力为平衡力，所以，=8G F N =乙乙，G G >甲乙，B 对；速度大小与拉力无关，A 错；根据W Fs =，不知道二者通过的距离，无法比较拉力所做的功，根据WP P Fv t==或，不知道物体的运动时间或速度，也无法比较功率，C 、D 错． 考点：力和运动 功3．为了将放置在水平地面上重为100N 的物体提升一定高度，设置了如图甲所示的滑轮组装置。

当用如图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力F 拉绳时，物体的速度v 和物体上升的高度h 随时间变化的关系分别如图丙和丁所示。

（不计绳重和绳与轮之间的摩擦）。

下列计算结果不正确．．．的是A ．0s ～1s 内，地面对物体的支持力大于10NB ．1s ～2s 内，物体在做加速运动C ．2s ～3s 内，拉力F 的功率是100WD ．2s ～3s 内，滑轮组的机械效率是83.33% 【答案】C 【解析】 【详解】（1）由图乙可知,在0∼1s 内,拉力F ＝30N.取动滑轮和重物为研究对象,受到向下的重力G 和G 动,向上的支持力F 支,及三根绳子向上的拉力F ′作用，处于静止状态；地面对重物的支持力F 支＝G−F′＝G−3F 拉+G 动＝100N−3×30N+G 动＝G 动+10N10N ，故A 正确；（2）由图丙可知，1s ～2s 内，物体在做加速运动，故B 正确；（3）由图可知在2∼3s 内,重物做匀速运动,v 3＝2.50m/s,拉力F 3＝40N ，因为从动滑轮上直接引出的绳子股数（承担物重的绳子股数）n ＝3，所以拉力F 的作用点下降的速度v′3＝3v 3＝3×2.50m/s ＝7.5m/s ，拉力做功功率（总功率）:P 总＝F 3v′3＝40N×7.5m/s ＝300W ，故C 错误；滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%83.33%，故D 正确。

故选C.【点睛】由滑轮组的结构可以看出，承担物重的绳子股数n ＝3，则拉力F 移动的距离s ＝3h ．（1）已知滑轮组绳子的段数n 和拉力F 拉，物体静止，设滑轮组对物体的拉力F ′，其关系为F 拉＝（F′+G 动）；地面对物体的支持力等于物体对地面的压力，等于物体的重力G 减去整个滑轮组对物体的拉力F′；（2）由F-t 图象得出在1～2s 内的拉力F ，由h-t 图象得出重物上升的高度，求出拉力F的作用点下降的距离，利用W＝Fs求此时拉力做功．（3）由F-t 图象得出在2～3s内的拉力F，由v-t图象得出重物上升的速度，求出拉力F的作用点下降的速度，利用P＝Fv求拉力做功功率，知道拉力F和物重G大小，以及S与h的关系，利用效率求滑轮组的机械效率．4．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 <η2C．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=WW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.5．如图所示，一长为L的直杆可绕O点转动，杆下挂一所受重力为G的物块，刚开始直杆与竖直方向夹角为60º.为了安全下降物块，用一个始终水平向右且作用于直杆中点的拉力F，使直杆缓慢地转动到竖直位置（可以认为杠杆每一瞬间都处于平衡状态），则下列说法正确的A ．拉力F 的大小保持不变B ．拉力F 和物块重力G 是一对平衡力C ．这个过程中物块重力所做的功为12GL D ．这个过程中直杆一直都是费力杠杆 【答案】C 【解析】 【详解】A ．由图知，杠杆由与竖直方向成60°角逐渐转到竖直位置时，由于拉力始终水平，所以其力臂逐渐变大；物体对杠杆拉力为阻力，转动过程中阻力臂逐渐变小；由杠杆平衡条件可知拉力F 逐渐变小，故A 错误；B ．拉力F 和物块重力大小不等、不一条直线上，不作用在一个物体上，所以不是一对平衡力，故B 错误；C ．杠杆由与竖直方向成60°角时，杠杆右端高度12h L =，转到竖直位置时杠杆下端高度降到L 处，所以物体下降高度1122h L L L =-=V ，所以物体重力做功 12W G h GL ==V ，故C 正确；D ．当杠杆转到竖直位置时，阻力臂为0，杠杆为省力杠杆，故D 错误。

6．下列说法中正确的是A ．抛出手的铅球在空中向前运动的过程中推力对它做了功B ．提着水桶在路面上水平向前移动一段路程，手的拉力对水桶做了功C ．用水平力推着购物车前进，推车的力做了功D ．书静止在水平桌面上，书受到的支持力做了功 【答案】C 【解析】 【详解】A ．抛出手的铅球在空中向前运动的过程中，不再受到推力的作用，只有距离，没有推力的作用，所以对铅球不做功，故A 错误．B．提着水桶在路面上水平向前移动一段路程，手的拉力竖直向上，距离水平向前，没有在拉力方向上通过距离，故拉力没有做功．故B错误．C．用水平力推着购物车前进，购物车受到水平力的作用且在力的方向上通过了距离，推车的力做了功．故C正确．D．书静止在水平桌面上，书受到支持力的作用但没有在力的方向上通过距离，所以支持力没有做功，故D错误．故答案为C．【点睛】做功的两个必要因素：1）作用在物体上的力；2）物体在力的方向上通过的距离（即力和距离的方向要一致）；二者缺一不可．7．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。

8．如图所示，用一滑轮组在5s内将一重为200N的物体向上匀速提起2m，不计动滑轮及绳自重，忽略摩擦。

则A ．物体上升的速度是2.5m/sB ．拉力F 大小为400NC ．拉力F 的功率为40WD ．拉力F 的功率为80W【答案】D 【解析】 【详解】 A ．由sv t=得体的速度： 2m 0.4m s 5sh v t === 故A 项不符合题意；B ．图可知，绳子段数为2n =，不计动滑轮及绳自重，忽略摩擦，则拉力：11200N 100N 22F G ==⨯=故B 项不符合题意； CD ．绳子自由端移动的速度：220.4m s 0.8m s v v ==⨯=绳物拉力F 的功率：100N 0.8m s 80W W Fs P Fv t t====⨯= 故C 项不符合题意，D 项符合题意。

9．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 。

10．关于滚摆在运动过程中能量的分析，下列说法正确的是A．下降过程中动能不变B．最低点动能为零C．上升过程中重力势能减小D．最高点重力势能最大【答案】D【解析】滚摆下降过程中，高度变小，重力势能变小，速度增加，动能增加，故A错误；滚摆下降到最低点时，速度最大，动能最大，故B错误；滚摆上升过程中，高度增加，重力势能增大，故C错误；滚摆到达高点时，高度最大，重力势能最大，故D正确．11．如图所示，底端装有电子阀门的圆柱形容器放在水平桌面上，容器中装有适量的水，一木块漂浮在水面上，控制阀门，使容器中相同时间内流出的水量相等，下列表示木块的重力势能E p，木块所受浮力大小F、木块下表面处水的压强p1和容器对桌面的压强p2随时间变化的关系图线中，可能正确的是（）A．B．C．D．【答案】B【解析】【详解】A．当容器内的水流出后，木块的质量不变，高度减小，则木块的重力势能减小，当水不再流出时，木块的重力势能不变，即木块的重力势能先变小后不变，故A错误；B．根据图示可知，当水位在一定高度时，木块处于漂浮状态，即浮力等于重力；当水位下降到一定高度时，木块对容器底有压力，浮力小于重力；由于木块的重力不变，则木块受到浮力先不变后减小；故B正确；C．根据图示可知，在容器内水流出的过程中，并且当水位在一定高度时，木块下表面处水的深度不变，由p＝ρgh可知，木块下表面处的压强不变，即木块下表面受到水的压强不变；故C错误；D．因为液体压强随深度的增加而增大，控制阀门，使容器中相同时间内流出的水量相等，因此相同时间内，容器对桌面减小的压力相同，由FpS可得，容器对桌面的压强p2随时间均匀减小，故D错误．12．掉在水平地面上的弹性小球会跳起，而且弹跳的高度会越来越低．如图所示是小球弹跳的频闪照片，小球在1、2位置的高度一样，则小球在位置1、2时的A．动能相同，机械能也相同B．动能相同，2位置的机械能较小C．机械能相同，2位置的动能较小D．2位置的动能较小，机械能也较小【答案】D【解析】【详解】（1）小球在1、2位置的高度相同，所以重力势能相同；由于与空气摩擦等，小球机械能逐渐减小，所以在1处的机械能大，2处的机械能小；（2）小球在1、2位置的高度相同，所以重力势能相同，但在2处的机械能小，所以2位置的动能小．故选D．【点睛】对于这类题目要抓住题目的隐含信息，小球弹跳的高度会越来越低，就是明显告诉小球的机械能越来越小，由于高度相同，所以重力势能相同，所以动能在同样的高度时，动能会越来越小．13．如图所示，水平地面上放着一只重1000N的木箱，用100N的水平推力，将木箱沿力的方向，匀速向前推动1m，则有（）A．重力所做的功是1000J B．推力所做的功是1000JC．摩擦力所做的功是100J D．推力所做的功是100J【答案】D【解析】A、由题意可知，木箱没有在重力的方向上通过距离，根据做功的两个必要条件可知，重力做功为0J ．故A 错误；BD 、推力做功：1001100W Fs N m J ==⨯=．故B 错误，D 正确．C 、因为物体在水平面上做匀速直线运动，所以摩擦力f=F=100N ，方向与F 相反，由于木箱沿力F 的方向移动，物体移动的距离与摩擦力的方向相反，则1001100W fs N m J '==⨯-=-（），故C 错误．故选D ．【点睛】此题考查功的计算，力是否做功的判断，关键是掌握做功的两个必要条件．注意水平方向运动的物体，重力是不做功的．14．如图所示，用完全相同的四个滑轮和两根相同的细绳组成甲、乙两个滑轮组，在各自的自由端施加大小分别为F 1和F 2的拉力，将相同的重物缓慢提升相同的高度（不计绳重和一切摩擦）．下列说法正确的是（ ）A ．拉力F 1小于拉力F 2B ．甲、乙两滑轮组的机械效率相同C ．甲、乙两滑轮组中的动滑轮都是费力机械D ．甲、乙两滑轮组中绳子自由端移动的距离相等 【答案】B 【解析】 【详解】不计绳重及摩擦，因为拉力F=（G 物+G 动），n 1=2，n 2=3，所以绳端的拉力：F 1=（G 物+G 动），F 2=（G 物+G 动），所以F 1＞F 2，故A 错误；因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W 额=G 动h ，W 有用=G 物h ，所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，则总功相同；因为η=，所以两滑轮组的机械效率相同，故B 正确；使用动滑轮能够省力，动滑轮为省力杠杆，故C 错误；因为绳子自由端移动的距离s=nh ，n 1=2，n 2=3，提升物体的高度h 相同，所以s 1=2h ，s 2=3h ，则s 1≠s 2，故D 错误；15．对物理量的估测是一种良好的学习习惯，也是学好物理的基本功之一．下列是小佳同学对本学期所学的一些物理最的估测数据，其中最符合实际的是A．一名初中学生的体重约为500NB．一名初中学生站立在水平地面上时，对地面的压强约为3×104 PaC．一名初中学生浸没在水中时，受到水的浮力约为1.0×103ND．一名初中学生从一楼步行到三楼所做的功约为3×104J【答案】A【解析】由于初中生的质量约为50kg，所以体重大约是：G=mg=50kg×10N/kg=500N，故A符合实际；一般初中生每只鞋的底面积大约为200cm2 =0.02m2，体重大约为500N，所以对地面的压强约是：P=F/S=G/S=500N/0.02m2×2=1.25×104 Pa，故B不符合实际；游泳时接近漂浮状态，受到的浮力与重力相等，又因为中学生的体重大约在500N左右，所以受到水的浮力约为500N，故C不符合实际；中学生的体重在500N左右，一楼到三楼的高度约6m，中学生从一楼走到三楼，会克服重力做功大约是：W=Gh=500N×6m=3000J，故D不符合实际，综上所述故选A．16．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、F2，功率分别为P1、P2，则它们的关系正确的是（）A．F1＞F2 P1＞P2B．F1＜F2 P1＜P2C．F1=F2 P1＜P2D．F1=F2 P1＞P2【答案】D【解析】【详解】由图像知道，木块两次都进行匀速直线运动，所以拉力等于滑动摩擦力，又因为两次拉着同一物体在同一水平面上运动，所以滑动摩擦力相等，即两次弹簧测力计示数F1=F2；由图象知道，第②次的运动速度v较小，由P=Fv知道，在当拉力相等时，速度越大，拉力的功率越大，所以，P1＞P2，故选D．17．如图甲所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平拉力F的作用，其F－t和v－t图象分别如图乙、丙所示，下列说法正确的是（）A．当t＝2 s时，物体处于静止状态，摩擦力是0B．当t＝3 s时，物体受到的摩擦力是7 NC．4～6 s内，拉力F做的功是20 JD．2～4 s内，物体的机械能保持不变【答案】C【解析】【详解】A．由图乙可知，当t=2 s时，物体处于静止状态，摩擦力等于拉力的大小为3N，故A错；B．当t=3 s时，物体受到的拉力的小为7N，此时物体受力不平衡，物体受到摩擦力等于5N，故B错；C．4﹣6 s内，拉力的大小为5N，物体通过的距离为4m，拉力F做的功是20 J，故C正确；D．2﹣4 s内，物体的速度是不断变大的，机械能增加，故D错；应选C．18．2018年5月21日凌晨，我国成功利用长征四号丙运载火箭将“鹊桥”号中继卫星发射升空，迈出了人类航天器月背登陆第一步！下列有关说法正确的是A．火箭点火升空过程中，内能转化为机械能B．火箭点火升空过程中，火箭的惯性消失C．火箭加速上升过程中，重力势能转化为动能D．火箭加速上升过程中，只受到重力和空气阻力【答案】A【解析】分析：（1）火箭是热机的一种，工作时，燃料的化学能转化为燃气的内能，高温高压的燃气推动火箭升空，燃气的内能转化成火箭的机械能；（2）惯性是指物体保持原来运动状态不变的性质，任何物体都具有惯性，惯性是物体本身的一种性质；（3）动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，当动能转化成重力势能时，动能减小，重力势能增加；（4）火箭加速运动时，不受平衡力，受到重力，摩擦力还有推力作用．解答：A、火箭点火发射时，产生的燃气内能转化为火箭升空的机械能，故A正确；B、火箭点火升空过程中，仍然具有惯性，因为惯性是物体本身的一种性质，故B错误；C、火箭加速上升的过程，质量不变，速度增加，故动能增加，同时高度增加，重力势能增大，故不是重力势能和动能的转化，故C错误；D、火箭加速上升，受力不平衡，火箭受的向上的推力大于向下的重力，合力向上，火箭加速上升，故D错误．故选A．【点睛】本题通过卫星发射，考查了力与运动的关系、运动和静止的相对性以及热机工作时的能量转化，涉及的知识点较多，需要认真分析，认真解答．19．将地面上的一本物理课本捡起来放到课桌上，对物理课本所做的功最接近A．0.02J B．0.2J C．2J D．20J【答案】C【解析】一本物理课本的质量m=200g=0.2kg，G=mg=0.2kg×10N/kg=2N，课桌高度约为1m，人对课本做的功：W=Gh=2N×1m=2J．故选C．20．将重为2N的物体A挂于弹簧测力计下，测力计与物体A共同处于静止或匀速直线运动状态，已知匀速运动的速度v1＜v2＜v3．关于测力计和物体A的描述：①弹簧测力计的示数等于2N；②测力计对物体A的拉力做功的功率最大；③物体A的重力势能增加．图所示的四种情景中，同时符合以上三条描述的是A．静止B．竖直向上匀速运动C．竖直向上匀速运动D．水平向右匀速运动【答案】C【解析】【分析】物体处于平衡状态时，受平衡力，据此判断弹簧测力计的示数；再根据运动速度的大小，判断做功的功率；同时根据重力势能的影响因素，判断重力势能的变化．【详解】①由题意可知，物体每次都是处于静止或匀速直线运动状态，即平衡状态，因此，物体受到的是平衡力，则拉力与重力平衡，即弹簧测力计的示数都等于2N；②首先，做功必须包括力和力方向移动的距离两个要素，A选项中有力无距离，所以不做功；D选项中力与运动方向垂直，所以也不做功，因此，做功的只有BC；而BC中,v1<v2，由功率公式P=Fv可知，C选项中做功的功率最大；③选项AD中，物体的高度不变，所以重力势能不变；BC选项中物体的高度增大，所以物体A的重力势能增加。