一、初中物理功和机械能问题1.如图所示,小明水平向右推放在水平地面上的箱子,但没有推动,下列说法正确的是()A.箱子虽然没有被推动,但小明对箱子做了功B.箱子没有被推动是因为推力小于摩擦力C.箱子对地面的压力与地面对箱子的支持力是一对平衡力D.箱子没有被推动,选择的参照物是地面【答案】D【解析】【分析】【详解】A.箱子没有被推动,有力但没有距离,小明对箱子不做功,故A错误;B.箱子没有被推动处于静止状态,受到的是平衡力,推力等于摩擦力,故B错误;C.箱子对地面的压力与地面对箱子的支持力作用在不同的物体上,不是一对平衡力,故C 错误;D.箱子没有被推动,相对于地面的位置没有改变,选择的参照物是地面,故D正确;故选D。
2.如图所示,木块以一定的速度滑过A、B点,到C点滑出下落至D点,A和B、C和D 之间的垂直距离均为h。
若空气阻力忽略不计,则对木块在运动过程中能量变化的分析,正确的是( )A.D点与A点相比,动能增大,势能减小,机械能不变B.A点到C点减少的重力势能大于C点到D点减少的重力势能C.B点的动能可能等于A点的动能,但可能大于C点的动能D.B点的动能可能等于D点的动能,但一定大于A点的动能【答案】C【解析】【详解】A.D点与A点相比,动能增大,势能减少,因为存在摩擦,机械能转化为内能,机械能减小,故A错误;B.A和C、C和D之间的垂直距离均为h,则A点到C点减少的重力势能等于C点到D 点减少的重力势能,故B错误;C.斜面粗糙,则AB段有可能匀速,但因摩擦力的存在B的速度一定大于C的速度,所以,B点的动能可能等于A点的动能,一定大于C点的动能,故C正确;D.木块从B到C,因为有摩擦,则C处的动能小于B处的动能,从C到D,由于忽略空气阻力,木块的重力势能减小,动能增加,故D点动能大于C点动能,B点的动能可能等于D点的动能,但与A点的动能大小不确定,故D错误。
故选C。
3.跳绳是大家喜爱的体育运动之一,小明的质量为 50 kg,每次跳起高度约为 6 cm(人整体上升,如图所示),一分钟跳 100 次,下列说法正确的是()A.向上起跳过程中小明的动能持续增大B.下落过程中小明的重力势能保持不变C.小明跳一次克服重力做功约 3J D.小明在这一分钟内跳绳的功率约为 50W 【答案】D【解析】【详解】A. 向上起跳过程中,质量不变,速度减小,小明的动能减小,故A错误;B. 下落过程中小明的高度减小,质量不变,重力势能减小,故B错误;C. 小明的重力为:G=mg=50kg×10N/kg=500N,小明跳一次克服重力做功:W=Gh=500N×0.06m=30J,故C错误;D. 小明在这一分钟内跳绳的功率:P=Wt总=30J10060s=50W,故D正确。
故选D。
4.小红在操场上将一皮球抛出,皮球被抛出后的运动轨迹如图所示,a、c两点处于同一高度.则下列判断中正确的是()A.皮球由a到b时,动能逐渐增大B.皮球由c到d时,机械能一直减小C.皮球在b点时的机械能最大D.皮球在a、c两点时动能相等【答案】B【解析】试题分析:皮球由a到b时,速度越来越小,所以动能逐渐减小,故A错;皮球由c到d 时,要克服摩擦力做功,机械能一直减小,故B正确;皮球在a点时的机械能最大,故C 错;皮球在a、c两点时的重力势能相等,而机械能不相等,所以动能不相等,故D错;应选B.考点:机械能转化5.2019年5月17日,我国在西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭成功发射第45颗北斗导航卫星。
下列说法错误的是()A.运载火箭加速上升过程中,重力势能变小,动能增大B.运载火箭加速升空是利用了物体间力的作用是相互的C.北斗卫星绕轨道运行时受到非平衡力的作用D.北斗卫星绕轨道从近地点向远地点运动时,动能变小,机械能守恒【答案】A【解析】【分析】物体由于运动而具有的能叫动能,质量越大,速度越大,动能就越大;物体由于被举高而具有的能叫重力势能,质量越大,高度越高,重力势能就越大;物体间力的作用是相互的;物体受平衡力的作用处于平衡状态;在太空中,卫星绕地球运动时,没有阻力作用,没有克服摩擦做功,机械能守恒。
【详解】A.火箭上升过程中高度增大,重力势能增大,速度增大,动能增大,故A错误,符合题意;B.火箭升空时向后喷出高温气体给空气一个向后的力,空气给火箭以反作用力,是利用了物体间力的作用是相互的,故B正确,不符合题意;C.火箭入轨后做圆周运动运动状态不断改变,故受到非平衡力的作用,故C正确,不符合题意;D.北斗卫星绕轨道从近地点向远地点运动时,速度减小,高度增加,所以动能减小,势能增加;北斗卫星在地球大气层外运行,不受空气阻力的作用,只有动能和势能之间的转化所以机械能守恒,故D正确,不符合题意。
故选A。
6.一个小石块从空中的某一高度,由静止开始竖直下落,若不计空气阻力,从小石块开始下落,到刚落到地面的过程中,小石块的重力势能E p随着时间的变化图像可能是( )A.B.C.D.【答案】C【解析】【分析】【详解】由题意可知,不计空气阻力,从小石块开始下落,到刚落到地面的过程中,石块做加速运动,石块在相同时间内下降的速度越来越大,石块所处的高度减小得越来越快,石块的重力势能E p减小得越来越快,符合这一规律的只有C图,而D图是石块的重力势能E p随时间减小得越来越慢,故D错误。
故选C。
7.李明同学,一次缓慢地从一楼走上五楼,另一次则急促地跑上去,下列说法正确的是()A.两次做的有用功相同,功率不同B.两次做的有用功和功率都相同C.两次做的有用功不同,功率相同D.条件不足,无法判断【答案】A【解析】【详解】=可知两次上楼过程所做的有用李明同学的体重不变,上楼的高度不变,根据公式W Gh功相等;缓慢走上去用的时间比跑上去用的时间多,且前后做的功相等;根据公式WP可知,走上去做功的功率小于跑上去做功的功率。
t故选A。
8.小明用如图所示的甲、乙两个滑轮组,分别在相同时间内将同一重物匀速提升相同高度,每个滑轮的重均相等,不计绳重及摩擦,针对这一现象,小明得出了4个结论:①F1做的功等于F2做的功;②甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率;③使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力;④F1做功的功率等于F2做功的功率;其中正确的为()A .①、②、③B .②、③、④C .①、③、④D .①、②、③、④【答案】D【解析】【分析】【详解】 ①在不计绳重及摩擦时,拉力做的功等于提升物体和动滑轮做的功,因为物重相同,提升的高度相同,所以两次拉力做的功都等于()=W Fs G G h =+总动故F 1做的功等于F 2做的功,①正确;②在不计绳重及摩擦时,甲滑轮组和乙滑轮组的机械效率都为()W Gh G W G G G G h η===++有用总动动 即机械效率相等,故②正确; ③甲滑轮组由两段绳子承重,拉力为()112F G G =+动 乙滑轮组由三段绳子承重,拉力为 ()213F G G =+动 所以使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力,③正确; ④两次拉力做的功,用时也相等,根据W P t =知,F 1做功的功率等于F 2做功的功率,④正确;故选D 。
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0NB.当t=3s时,物体受到的摩擦力是3NC.在匀速直线运动阶段,拉力F做的功是16JD.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f F==1N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'='=2Nf F2~4s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/s2s8ms vt拉力F做的功='=⨯=2N8m16JW F s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。
11.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()A.F1=F2 ,P1>P2B.F1>F2 ,P1>P2C.F1<F2 ,P1=P2D.F1<F2 ,P1<P2【答案】A【解析】【分析】【详解】从图乙可以看到,两次拉动,木块都是做匀速直线运动,都是处于平衡状态,水平方向受力平衡,拉力大小等于滑动摩擦力大小,而木块的自身重力不变,接触面的粗糙程度也不变,那么滑动摩擦力大小不变,两次拉力的大小不变,即12F F =因木块匀速直线运动,那么其功率可表示为P Fv =,从图乙可看到,第1次的速度大于第2次的速度,即12v v >那么可知12P P >故选A 。