人教版2022年初中物理做功与机械能经典大题例题.pdf

1 (每日一练每日一练)人教版人教版 20222022 年初中物理做功与机械能经典大题例题年初中物理做功与机械能经典大题例题 单选题 1、如图，轻质弹簧竖直放置，下端固定于地面，上端位于O点时弹簧恰好不发生形变。现将一小球放在弹簧上端，再用力向下把小球压至图中A位置后由静止释放，小球将竖直向上运动并脱离弹簧，不计空气阻力，则小球（）A运动至最高点时，速度为 0m/s，所以受平衡力作用 B被释放瞬间，所受重力大于弹簧弹力 C从A点向上运动O点的过程中，速度一直增大 D从A点向上运动O点的过程中，速度先增大后减小 答案：D 解析：A不计空气阻力，小球在最高点时只受重力作用，不是平衡状态，故 A 不符合题意；B小球被释放后沿竖直方向加速向上运动，故释放瞬间，所受重力小于弹簧弹力。故 B 不符合题意；CD不计空气阻力，小球在从A点向上运动到O点的过程中，受到两个力的作用，一个是竖直向下的重力，一个是竖直向上的弹力，开始向上运动时，弹力大于重力，小球所受合力方向向上，速度不断增大；当弹力小于重力时，其所受合力方向向下，速度不断变小。当离开O点后，小球只受重力作用，力的方向与小球运动方向2 相反，速度继续减小。故其速度先增大后减小，故 D 符合题意；C 不符合题意。故选 D。2、如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，=0时刻，将一重为G的金属小球从弹簧正上方某一高度处静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后被弹簧弹起，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变化的图象如图乙所示，则（）A1时刻小球的动能最大 B1时刻小球的重力势能最大 C2时刻小球的机械能等于1时刻小球的机械能 D从开始下落到第一次到达最低点，小球内能的增加量小于这两个时刻小球机械能的减少量 答案：D 解析：ABt1时刻小球刚与弹簧接触，与弹簧接触后，开始一段时间内弹力小于重力，则小球仍然向下做加速运动，其动能变大，刚释放时高度最高，重力势能最大，故 AB 不符合题意；C2时刻弹簧具有弹性势能，1时刻弹簧没有弹簧弹性势能，所以小球机械能变小，故 C 不符合题意；D从开始下落到第一次到达最低点，这两个时刻小球机械能的减少量等于弹簧弹性势能增加量和小球内能增加量，故小球内能的增加量小于这两个时刻小球机械能的减少量，故 D 符合题意。故选 D。3、为响应“绿色环保，低碳出行”的号召，我们常骑自行车出行。骑行中若刹车减速，则（）3 A车的惯性减小 B车的运动状态不变 C车的动能减小 D车受到的摩擦力变小 答案：C 解析：A惯性只与质量有关，与速度无关，故 A 不符合题意；B骑行中若刹车减速，速度变小，故车的运动状态发生改变，故 B 不符合题意；C骑行中若刹车减速，速度变小，质量不变，故动能减小，故 C 符合题意；D捏刹车时，车受到的摩擦力变大，故 D 不符合题意。故选 C。4、一物体受到 5N 竖直向上的拉力作用，沿水平方向以 0.2m/s 的速度匀速运动了 10s，拉力对物体做的功为（）A0JB1JC10JD50J 答案：A 解析：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。A一物体受到 5N 竖直向上的拉力F作用，沿水平方向以 0.2m/s 的速度匀速运动了 10s，力与物体的运动方向垂直，对物体没有做功，即做功为 0J，故 A 符合题意；B一物体受到 5N 竖直向上的拉力F作用，沿水平方向以 0.2m/s 的速度匀速运动了 10s，力与物体的运动方向垂直，对物体没有做功，即做功为 0J，故 B 不符合题意；C一物体受到 5N 竖直向上的拉力F作用，沿水平方向以 0.2m/s 的速度匀速运动了 10s，力与物体的运动方向垂直，对物体没有做功，即做功为 0J，故 C 不符合题意；D一物体受到 5N 竖直向上的拉力F作用，沿水平方向以 0.2m/s 的速度匀速运动了 10s，力与物体的运动方向4 垂直，对物体没有做功，即做功为 0J，故 D 不符合题意。故选 A。小提示：本题考查了力是否做功的判断方法，基础题目。5、小明两次分别用时 90s、40s 从一楼爬到五楼，小明的体重与前后两次上升的高度均不变，比较两次爬楼过程（）A用时少的做功多 B用时少的做功功率大 C用时多的做功多 D用时多的做功功率大 答案：B 解析：AC由题知小明的体重与前后两次上升的高度均不变，因此由=可知，两次所做的功相同，故 AC错误；BD两次所做的功相同，由=可知，用时少的做功功率大，用时多的做功功率小，故 B 正确，D 错误。故选 B。6、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（）AF1=F2，P1P2BF1F1，P1P2CF1F1，P1=P2DF1=F2，P1P2 答案：A 5 解析：同一木块两次在同一地面上运动，压力不变，接触面的粗糙程度不变，滑动摩擦力不变；由图中可知，木块两次都做匀速直线运动，拉力等于滑动摩擦力，滑动摩擦力相等，拉力F相等，即 F1=F2 从图象中可以判断出，第 1 次的运动速度v较大，根据公式P=Fv，当拉力相等时，速度越大，拉力的功率越大，即 P1P2 故选 A。7、小杰背着书包回家，在水平路面上行走 100m 用时 100s，乘坐电梯从 1 楼到 21 楼用时 30s，以下符合实际的是（）A电梯对小杰做功约 3.6103J B小杰乘坐电梯上升时，对书包不做功 C电梯对小杰做功的功率约 1200W D小杰在水平路面行走时，重力做功的功率约 600W 答案：C 解析：A小杰与书包的总重力大约为 600N，1 楼到 21 楼的高度 h203m60m 电梯对小杰做的功 WGh600N60m3.6104J 故 A 不符合题意；B小杰乘坐电梯上升时，书包在力的方向上移动了距离，所以对书包做了功，故 B 不符合题意；6 C电梯对小杰做功的功率 P=3.6104J30s=1200W 故 C 符合题意；D小杰在水平路面行走时，重力没有做功，功率也为 0，故 D 不符合题意。故选 C。8、如图所示，质量为m的小球从静止下落，落在与A点等高处、竖直放置静止的轻弹簧上，到达与B点等高处时小球重力与弹簧的弹力大小相等，图中与C点等高处是小球到达的最低点（不计空气阻力）。下列说法正确的是（）A到达A点时，小球的动能最大 B下落过程中，小球重力势能一直减小、动能先增大后减小、小球与弹簧机械能守恒 C到达C点时，小球的动能为零，受到的重力与弹簧的弹力是一对平衡力 D从A到B，小球减少的重力势能等于增加的动能 答案：B 解析：小球从下落到A点过程中，只受重力作用做加速运动，当与弹簧接触后，在A到B的过程中，弹力逐渐增大到与重力相等，则该过程中合力依然向下，小球加速运动，重力势能转化为动能和弹性势能，B到C过程中，弹力大于重力，合力向上，小球减速，直到C点速度减为零，合力不为零，重力和弹力不是平衡力，综合可知小球在 B点速度最大，则动能最大，高度一直降低，则重力势能减小，动能先增大后减小，整体机械能守恒。7 故选 B。9、有人设想的“永动机”如图所示。下列对该装置开始转动后的分析正确的是（）A装置所具有的机械能始终不变 B如果没有能量补充，装置最终会停下来 C根据能量守恒定律，装置可以一直转动下去 D装置中小球的动能和重力势能不会相互转化 答案：B 解析：ABC由于装置运转过程中需要克服摩擦做功，装置所具有的机械能会不断减小，如果没有能量补充，装置最终会停下来，故 AC 错误，B 正确；D装置中小球的动能和重力势能不断地发生相互转化，故 D 错误。故选 B。10、如图所示是小超同学扔实心球的情景包合四个过程）其中手对实心球做功的过程是（）A和B和C和D和 8 答案：B 解析：小明将地上的球捡起来，有力作用在球上，球在力的方向上通过了一定的距离，故手对实心球做功，故符合题意；小明将球举在不动，有力，但球没有在力的方向上移动距离，故没有做功，故不符合题意；小明挥动球，有力作用在球上，球在与手接触的一段时间内通过了一定的距离，手对实心球做功，故符合题意；球飞出去，球由于惯性向前运动，小明没有对球施加力，小明没有对球做功，故不符合题意；综上可见，手对球做功的过程有与，故 B 符合题意。故选 B。多选题 11、如图所示为小球从某一高度下落与地面碰撞后反复弹起时的频闪照片，它弹起的高度越来越低，图中A、B、C、D四点位置在同一水平高度，则下列说法正确的是（）A小球在A点时的机械能大于在C点时的机械能 B小球在A点时的动能大于在B点时的动能 C小球在A点时的动能等于在C点时的动能 D小球在A点时的重力势能等于在D点时的重力势能 答案：ABD 9 解析：A在从A点到达C点的过程中，由于克服空气阻力，要消耗部分机械能，所以小球在A点时的机械能大于在C点时的机械能，故 A 正确；B在从A点到达B点的过程中，由于克服空气阻力，要消耗部分机械能，所以A点的机械能大于B点的机械能，又因为A和B点的高度相同，重力势能相同，所以小球在A点时的动能大于在B点时的动能，故 B 正确；C在从A点到达C点的过程中，由于克服空气阻力，要消耗部分机械能，所以A点的机械能大于C点的机械能，又因为A和C点的高度相同，重力势能相同，所以小球在A点时的动能大于在C点时的动能，故 C 错误；D因为A和D的高度相同，小球在A点时的重力势能等于在D点时的重力势能，故 D 正确。故选 ABD。12、如图甲所示是某款 SUV 汽车油箱内测定油量的装置，其中R0为定值电阻，R为压敏电阻，其阻值随所受压力变化的图像如图乙所示。油量表由量程为 03V 的电压表改装而成。已知油箱重 100N，压敏电阻R能够承受的最大压力为 800N，且压敏电阻受到最大压力时，电压表的示数U0达到最大值，电源电压保持 6V 不变。已知该汽车最大功率为 140kW，加满油后以最大功率行驶，2h 后燃油耗完。（g取 10N/kg，燃油的热值为4.5107J/kg）下列说法中正确的是（）A定值电阻R0的阻值为 80 B该汽车发动机的效率为 32%C压敏电阻最大电功率可达到 0.45W 10 DU0和燃油体积V的关系为0=240150伏 答案：ABD 解析：A压敏电阻受到最大压力是 800N，由图乙可知，此时的压敏电阻对应的电阻值是 80，电压表为最大示数即0=3V，此时和0串联，则：=0=0+则 =0=6V-3V=3V 此时电路中的电流 =3V80=0.0375A 0=0=3V0.0375A=80 故 A 正确；B压敏电阻R能够承受的最大压力为 800N，油箱自重为 100N，所以油箱加满时汽油重 700N，由=可得 汽油=700N10N/kg=70kg 又有=得，汽油燃烧释放的热量为 =70kg 4.5 107J/kg=3.15 109J 已知汽车加满油后以最大功率行驶，2h 后燃油耗完，由=可得 =140 103W 2 60 60s=1.008 109J 效率 =100%=1.008 109J3.15 109J 100%=32%11 故 B 正确；C 通过压敏电阻的电流 0=总总=6+80A 压敏电阻两端的电压 =6 0=6 00=6 60+0=(6 480+80)V =可得 =6+80(6 480+80)=36+802880(+80)2W 由数学关系可知，当R=80 时，P取最大值，P=0.1125W，故 C 错误；D由=可得，汽油=，由汽油=mg=，此时压敏电阻所受的压力 =汽油+油箱=(+100)N 由图乙可知 =0.2+240 =0.2(+100)+240=220 0.2 由题意可知，0=0=60+0=60220 0.2+0=480300-0.2=240150-V 故 D 正确。故选 ABD。13、在 2020 年，中国有多项让世界惊叹的科技成果，以下说法中正确的是（）A我国北斗全球卫星导航系统最后一颗组网卫星成功发射：当卫星由近地点向远地点运动时，重力势能转化12 为动能 B嫦娥五号上升器成功与轨道器、返回器组合体交汇对接：在太空中，嫦娥五号传输信号主要靠电磁波 C2020 年 12 月 4 日，我国新一代人造太阳装置建成并首次放电：人造太阳与太阳的发光发热原理类似，都以核裂变释放能源 D中国新能源材料迅猛发展，我国的风机装置、光伏电池的生产规模世界第一：可再生能源是未来理想能源的一个重要发展方向 答案：BD 解析：A我国北斗全球卫星导航系统最后一颗组网卫星成功发射：当卫星由近地点向远地点运动时，高度增大，重力势能增加，则动能转化为重力势能，故 A 错误；B嫦娥五号上升器成功与轨道器、返回器组合体交汇对接：在太空中，由于声波无法传播，则嫦娥五号传输信号主要靠电磁波，故 B 正确；C2020 年 12 月 4 日，我国新一代人造太阳装置建成并首次放电：人造太阳与太阳的发光发热原理类似，太阳内部发生的是核聚变，都以核聚变释放能源，故 C 错误；D中国新能源材料迅猛发展，我国的风机装置、光伏电池的生产规模世界第一：可再生能源足够清洁、无污染环境，可以保证不会严重影响环境，是未来理想能源的一个重要发展方向，故 D 正确。故选 BD。14、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图象分别如乙、丙所示，由图象可知（）13 A当t=1s 时，物体所受推力F与摩擦力f平衡，f=3N B在t=2s4s 内物体所受摩擦力逐渐增大，在t=4s 时摩擦力f=3N C在t=4s6s 内力F做功的功率为 10W D在t=6s 时，将F撤掉，物体将做减速运动，动能减小 答案：ACD 解析：A由丙图可知，在 0 到 2s 内，物体速度为零，说明物体处于平衡状态，此时水平方向物体所受的拉力和静摩擦力二力平衡，摩擦力等于拉力等于 3N，故 A 正确；B由丙图可知，在 2s 到 4s 内，物体做加速直线运动，4s 到 6s 内物体做匀速直线运动，此时拉力和滑动摩擦力是二力平衡，滑动摩擦力等于此时的拉力等于 5N，两个阶段接触面所受的压力以及接触面的粗糙程度不变，所以滑动摩擦力相同，即在 2s 到 4s 内摩擦力不变等于 5N，故 B 错误；C4s 到 6s 内拉力大小为 5N，速度为 2m/s，力F做功的功率为 =5N 2m/s=10W 故 C 正确；D在t=6s 时，将F撤掉，物体水平方向只受滑动摩擦力，所以物体做减速直线运动，此过程物体质量不变，速度减小，所以动能减小，故 D 正确。故选 ACD。15、随着科技的发展，无人机等高科技设备也加入了植树造林的队伍。据报道，无人机由于体积小、质量轻，在进行植树任务时，会在播种范围内灵活飞行，利用空气压力把顶部发芽的种子射进土壤里，无人机可以代替传统人力进行空中播种，一名无人机操控人员可以同时监控六架无人机。进而达到每人每天种植 10 万棵树的效率，则下列说法中正确的是（）14 A无人机质量越小，受到的重力越大 B利用空气压力发射出发芽的种子，说明力可以改变物体的运动状态 C一架无人机加速上升过程中（未发射种子），机械能总量增大 D无人机发射种子后，落回水平地面与起飞前相比对水平地面的压强变小 答案：BCD 解析：A物体受到的重力与质量成正比，质量越大的物体受到的重力越大，故 A 错误；B利用空气压力发射出发芽的种子由静止变为运动，说明力可以改变物体的运动状态，故 B 正确；C无人机在加速上升的过程中，它的质量不变，速度增大，所以动能增大；质量不变，高度增加，所以重力势能增加；因机械能等于动能和势能的总和，所以机械能增大，故 C 正确；D无人机发射种子后，重力变小，对水平地面的压力变小，在接触面积一定时，落回水平地面与起飞前相比对水平地面的压强变小，故 D 正确。故选 BCD。综合题 16、2021 年 4 月 24 日，我国公布了首辆火星车名称揭晓，经全球征名、专家评审、网络投票等层层遴选，最终“祝融号”脱颖而出。祝融号火星车重约 240kg，长 3.3m、宽 3.2m、高 1.85m，4 个“大翅膀”是太阳能电池板，设计寿命为 3 个火星月，已于 2021 年 5 月 15 日 8 时 20 分登陆火星。火星直径约为地球的 58%，质量为地球的 14%，火星重力为是地球上的 0.38 倍。（1）从公布的图片上可以看到，祝融号有 6 个宽大的轮子其目的是_；太阳能电池板是将太阳能直接15 转化为_能。（2）小明同学查阅资料得知，火星车太阳能电池的最高效率可达为 28%，火星车着陆点附近太阳辐射功率约为 50W/m。若火星车的总功率为 112W，则总共需要多少平方米的太阳能电池板？（3）祝融号在火星表面行走时，简化结构如图（a）所示，重心始终在O点；当两个前轮都爬上障碍物 M，如图（b）所示时，障碍物 M 对每个车轮竖直向上的支持力是多少牛？答案：增大受力面积，减小压强 电（2）8m2；（3）190N 解析：（1）12祝融号有 6 个宽大的轮子其目的是增大接触面积从而减小压强；太阳能电池板是将太阳能直接转化为电能。（2）若火星车的总功率为 112W，则吸收的太阳能的功率为 辐=有 100%=112W28%=400W 总共需要太阳能电池板的面积为=辐50W/m2=400W50W/m2=8m2（3）如图所示，A为支点，动力臂的长度为 1=0.5m+0.5m+1.4m=2.4m 16 阻力臂的长度为 2=0.5m+0.5m=1m 动力的大小为 1=221=240kg 10N/kg 0.38 1m2.4m=380N 障碍物 M 对每个车轮竖直向上的支持力是 2=12=380N 12=190N 答：（2）总共需要 8 平方米的太阳能电池板；（3）障碍物 M 对每个车轮竖直向上的支持力是 190N。17、在“测量滑轮组的机械效率”实验中，用滑轮组提升不同钩码，如图是某次实验测力计的示数。钩 码 的重 力 G/N 钩码升高 的高度 h/m 拉力F/N 绳 端 移 动的 距离 s/m 机械效 率 4 0.1 _ 0.3 _ （1）上面给出了实验数据记录表，请完成数据记录，并计算出机械效率（结果保留至 0.1%）；（2）实验中测量绳子自由端的拉力F时，甲同学认为应该在弹簧测力计静止时读数，乙同学认为应该在缓慢匀速提升时读数，正确的是_（选填“甲”或“乙”）同学的方法。答案：1.6 83.3%乙 解析：（1）12弹簧测力计的分度值是 0.2N，拉力的大小为 1.6N。滑轮组做的有用功是克服物体重力做功，总功是17 拉力做的功，根据=有用总 100%可得 =有用总=物=4N 0.1m1.6N 0.3m=83.3%（2）3在使用滑轮组时，滑轮组还要克服摩擦，静止时为静摩擦，提升物体时为动摩擦，所以要测量滑轮组提升物体时的机械效率，需使物体上升进行读数，所以正确的为乙。18、请阅读中国古代农具桔。中国古代农具桔槔 枯槔俗称“吊杆”、“称杆”，是一种原始的汲水工具。枯槔的结构，相当于一个普通的杠杆。如图所示其上端的横长杆相当于硬棒，横长杆的中间由竖木支撑或悬吊起来，当于支点，横杆的一端用绳子与汲器（提水的容器）相连，另一端绑上或悬挂一块重石头。当不提水时，横长杆的绑重石的一端位置较低，横长杆的汲器一端位置较高；当要提水时，人用力向下拉绳子使汲器下降到水面以下并让水流入汲器，与此同时另一端石头的位置则上升，当汲器装满水后，人缓缓放开绳子，通过另一端石头下降，就可将汲器提升。人这样汲水过程的主要用力方向是向下，因而给人以轻松的感觉，大大减少了人们提水的疲劳程度。这种提水工具，是中国古代社会的一种主要灌溉机械。（1）杠杆在生活及生产中无处不在，有的能省力有的能省距离。人用力向下拉绳子时，桔槔的结构相当于一个_（选填“省力”或“费力”）杠杆。（2）当汲器在露出水面之前上升的过程中，它受到的浮力将_（选填“增大”“减小”或“不变”）。（3）当装满水的汲器在空中匀速上升时，它的机械能将_（选填“增加”“不变”或“减小”）。18 （4）有同学说桔槔另一端绑上的大石头越重越好，你认为正确吗？你的理由是_。答案：省力 不变 增加 见解析 解析：（1）1人用力向下拉绳子时，此杠杆动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。（2）2当汲器在露出水面之前上升的过程中，排开的水的体积不变，所浸液体的密度也不变，所以它受到的浮力不变。（3）3当装满水的汲器在空中匀速上升时，其质量不变，速度不变，所以动能不变；但高度变大，所以重力势能变大，故它的机械能增加。（4）4不正确。根据杠杆平衡条件可知，当人要汲水时，桔槔另一端绑上的大石头越重，人向下的拉力越大。