【学霸夯基】2022年中考物理二轮专题复习——功和机械能

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功和机械能
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一、单选题
1．如图所示，空中加油机正在给匀速水平飞行的战斗机加油，加油后战斗机仍以原来的高度和速度做匀速飞行，则战斗机的（ ）
A．动能增加，势能增加，机械能增加
B．动能不变，势能减少，机械能减少
C．动能增加，势能不变，机械能增加
D．动能不变，势能不变，机械能不变
【答案】A
【解析】空中加油机正在给匀速水平飞行的战斗机加油，加油后战斗机仍以原来的高度和速度做匀速飞行，由于质量变大，速度不变，故动能变大，同时高度不变，故势能增加，机械能是势能和动能的总和，故机械能变大。
2．将规格完全相同的滑轮，用绳子绕成图中的甲、乙滑轮组。使用甲、乙滑轮组分别匀速提升重力为G1、G2的两物体，升高相同的高度。绳自由端施加的拉力大小分别为F1和F2，物重G1>G2，不计绳重和摩擦。则下列判断正确的是（ ）
A．拉力F1一定小于F2
B．甲、乙滑轮组的有用功相同
C．乙滑轮组的机械效率较高
D．甲的额外功与有用功的比值较小
【答案】D
【解析】A．由题意可知，拉力F1 F2分别为F1=13(G1+G动)，F2=12(G2+G动)
物重G1>G2，拉力F1不一定小于F2，A项错误；
B．物重G1>G2，升高相同的高度，则W甲有用=G1ℎ，W乙有用=G2ℎ
则甲滑轮组的有用功大于乙滑轮组有用功，即W甲有用＞W乙有用
B项错误；
C．不计绳重和摩擦，甲、乙滑轮组中动滑轮重力相同，升高相同的高度，则W甲额外=G动ℎ，W乙额外=G动ℎ
则额外功相同，即W甲额外=W乙额外
甲、乙滑轮组所做额外功相同，而甲滑轮组的有用功大于乙滑轮组有用功，所以甲滑轮组的机械效率大于乙滑轮组机械效率，即甲滑轮组的机械效率较高，C项错误；
D．甲、乙滑轮组所做额外功相同，而甲滑轮组的有用功大于乙滑轮组有用功，所以甲的额外功与有用功的比值较小，D项正确。
3．如图所示，小球在AB之间摆动，O为最低点，C为OB之间一点，不计空气阻力，关于小球的下列说法中正确的是（ ）
A．小球到达B点时，如果所有外力全部消失，小球将静止
B．小球向右摆动到C点时，受到重力、绳子拉力和向右上方的动力
C．小球在O点时处于平衡状态，小球受到的重力和绳子拉力是一对平衡力
D．小球所受的绳子拉力是由于小球发生弹性形变产生的
【答案】A
【解析】A．小球到达B点时的速度为0，如果所有外力全部消失，根据牛顿第一定律可知，小球将静止，A符合题意；
B．小球向右摆动到C点时，受到两个力的作用：竖直向下的重力、沿绳子向上的拉力，B不符合题意；
C．小球在O点时做圆周运动，处于非平衡状态，故受到的重力和拉力不是一对平衡力，C不符合题意；
D．球所受的绳子拉力是由于绳子发生弹性形变产生的，D不符合题意。
4．如图所示，在粗糙程度相同的地面上，手推木块向右压缩弹簧；释放木块，木块沿水平地面向左运动；离开弹簧后，木块运动到某一位置停下。下列说法中正确的是（ ）
A．木块离开弹簧后最终会停下来是因为没有了作用力
B．木块离开弹簧后，受到的滑动摩擦力变大
C．木块减速运动中，木块惯性变小
D．弹簧恢复原状过程中，弹性势能变小，木块动能先增大后减小
【答案】D
【解析】A．木块离开弹簧后最终会停下来，是因为木块和地面之间有摩擦，木块受到了地面对它的摩擦阻力，A不符合题意；
B．木块离开弹簧后，木块对地面的压力、接触面的粗糙程度都没有改变，木块受到的滑动摩擦力不变，B不符合题意；
C．木块的惯性大小由木块的质量决定，质量越大惯性越大，木块减速运动中，木块的质量不变，惯性大小不变，C不符合题意；
D．弹簧恢复原状过程中，弹簧的形变量变小，弹性势能变小；刚开始运动时，由于弹力大力摩擦力，木块速度增加，木块动能增大；随着形变量的减小，当弹力小于摩擦力时，木块开始减速，动能减小，D符合题意。
5．如图所示为今年中考体育的四个项目，以下说法正确的是( )
A．立定跳远—起跳时用力蹬地，是利用了物体间力的作用是相互的
B．50m跑—冲过终点的同学不能立刻停下来是因为受到了惯性的作用
C．引体向上—完成一次引体向上，双臂的拉力始终等于同学的重力
D．投掷实心球—球在空中飞行至最高点时的动能为零
【答案】A
【解析】A．立定跳远，起跳时他用力向后蹬地，因为物体间力的作用是相互的，地面也会对脚产生力的作用，就能向前运动，这是利用了物体间力的作用是相互的，A符合题意；
B．惯性是物体本身固有的一种性质，不能用“受惯性作用”这样的词语表达，B不符合题意；
C．在上升或下降过程中，由于身体的运动状态不确定，因此无法确定双臂的拉力与同学的重力的关系，C不符合题意；
D．实心球经过最高点时，高度最高，竖直方向的速度为零，但水平方向速度不为零，故动能不为零，D不符合题意。
6．如图所示，舰载飞机从国产航母“山东舰”上起飞。下列说法正确的是（ ）
A．舰载飞机在加速升空的过程中，机械能不变
B．舰载飞机在甲板上加速运动时，受力平衡
C．起飞时，以舰载飞机为参照物，航母是运动的
D．舰载飞机飞行时机翼上方空气流速小于下方空气流速，飞机获得升力
【答案】C
【解析】A．舰载飞机在加速升空的过程中，质量不变，速度变大，动能变大，高度变高，重力势能变大，所以机械能变大，A不符合题意；
B．舰载飞机在甲板上加速运动时，运动状态发生改变，所以受力不平衡，B不符合题意；
C．起飞时，以舰载飞机为参照物，航母的位置发生了变化，所以是运动的，C符合题意；
D．舰载飞机飞行时机翼上方空气流速快，压强小，下方空气流速慢，压强大，受到向上的压强差，使飞机获得升力，D不符合题意。
7．做功越快的机械必定是（ ）
A．做功越多B．功率越大C．效率越大D．省力越多
【答案】B
【解析】物理学中用功率来表示做功快慢，所以做功快的机械必定功率大。B符合题意，ACD不符合题意。
8．如图所示是中国女排队员正在比赛的情景，以下说法中正确的是（ ）
A．以正在跃起的运动员为参照物，坐在看台上的观众是静止的
B．用力扣球时，球的运动速度加快说明力是物体运动的原因
C．在击打排球的过程中人没有对排球做功
D．排球离开运动员后还能在空中飞行，是因为排球具有惯性
【答案】D
【解析】A．以运动员为参照物，看台上的观众与运动员之间的位置发生了变化，所以观众是运动的，A不符合题意；
B．用力扣球时，球的运动速度加快说明力是改变物体运动状态的原因，B不符合题意；
C．在击打排球过程中，运动员对排球施加了力的作用，且排球沿力的方向上通过了距离，所以运动员对排球做了功，C不符合题意；
D．因为排球具有惯性，排球离开运动员后保持原来的运动状态继续前进，所以还能在空中飞行，D符合题意。
9．2021年3月1日，最新刑法修正案生效，“高空抛物”正式入刑。“高空抛物”已成为城市的痛，一个50g的鸡蛋从高约70m的25楼落下，可使人当场死亡，说明（ ）
A．鸡蛋砸到人，是鸡蛋的重力势能转化为人的动能
B．鸡蛋在下落过程中，机械能守恒
C．鸡蛋的重力势能与质量和高度有关
D．鸡蛋在下落过程中，重力做功为3500J
【答案】C
【解析】A．鸡蛋下落过程中，质量不变，高度变小，速度变大，则鸡蛋的重力势能减小，动能增大，所以是鸡蛋的重力势能转化为鸡蛋的动能，A不符合题意；
B．鸡蛋在下落过程中，需要克服空气阻力做功，会有一部分机械能转化为内能，所以机械能变小，B不符合题意；
C．鸡蛋的重力势能与鸡蛋的质量和鸡蛋所处的高度有关，C符合题意；
D．鸡蛋的质量m＝50g＝0.05kg
其重力G＝mg＝0.05kg×10N/kg＝0.5N
则鸡蛋在下落过程中重力做功为W＝Gh＝0.5N×70m＝35J
D不符合题意。
10．如图所示，利用动滑轮将重力为100N的物体在5s内匀速竖直提升，拉力F为60N，绳子自由端移动的距离为2m，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．物体移动的速度为0.4m/sB．所做的有用功为200J
C．拉力F的功率为24WD．动滑轮的机械效率为60%
【答案】C
【解析】A．动滑轮上绳子的有效股数n=2，由s=nh可得，物体上升的高度为ℎ=sn=2m2=1m
则物体移动的速度为v=ℎt=1m5s=0.2m/s
A不符合题意；
B．所做的有用功为W有=Gh=100N×1m=100J
B不符合题意；
C．拉力做的总功为W总=Fs=60N×2m=120J
拉力F的功率为P=W总t=120J5s=24W
C符合题意；
D．动滑轮的机械效率为η=W有W总×100%=100J120J×100%≈83.3%
D不符合题意。
11．如图所示为游乐园的过山车运行的情境，下列说法正确的是（ ）
A．过山车从高处加速滑下的过程中，动能增加
B．过山车从高处加速滑下是由于受到惯性的作用
C．过山车从低处上升的过程中，重力势能减小
D．过山车从低处上升的过程中，重力势能转化为动能
【答案】A
【解析】A．过山车从高处加速滑下的过程中，质量不变，速度增加，动能增加，A符合题意；
B．过山车从高处加速滑下是由于重力的作用，并且惯性不是力，不能说受到惯性的作用，B不符合题意；
C．过山车从低处上升的过程中，质量不变，高度增加，重力势能增加，C不符合题意；
D．过山车从低处上升的过程中质量不变，速度减小，高度增加，动能减小，重力势能增加，动能转化为重力势能，D不符合题意。
12．竖直向上扔出的乒乓球，在上升到最高点的过程中，以下说法中正确的是（ ）
A．动能增大，重力势能增大B．动能减小，重力势能减小
C．动能减小，重力势能增大D．动能增大，重力势能减小
【答案】C
【解析】竖直向上扔出的乒乓球，在上升到最高点的过程中，乒乓球的质量不变，但速度变小，其动能减小；同时高度变大，则重力势能增大。
13．长沙市的高层建筑越来越多，同时高空抛物也存在巨大的安全隐患，2021年3月1日起高空抛物入刑法，因为高处下落的物体具有较大的（ ）
A．弹性势能B．重力势能C．体积D．阻力
【答案】B
【解析】由题意可知，高空抛物现象之所以会造成危害，是因为物体被举高后具有重力势能，而且物体质量越大、高度越高，重力势能就越大，因此高空抛物存在巨大的安全隐患，ACD不符合题意，B符合题意。
14．2020年虽然是波折的一年，但仍然没有阻止我们中国人在科学上的进步。“北斗三号”全球系统建成、“奋斗者”下海、“嫦娥五号”挖土归来、“天问一号”探测器开启火星之旅……其中从物理角度分析不正确的是（ ）
A．“天问一号”经火箭发射上升的过程中，其重力势能变大
B．“奋斗者”潜入万米深海的过程中，所受海水的压强不断变大
C．“嫦娥五号”从地球出发，到达月球表面时，其质量不会发生改变
D．如果“北斗卫星导航系统”中某颗绕地球飞行的卫星所受的力全部消失，将会一直绕地球做匀速圆周运动
【答案】D
【解析】A．当质量一定时，重力势能随高度的增加而增大。“天问一号”经火箭发射上升的过程中，高度增加其重力势能变大，A正确，不符合题意；
B．液体中压强随深度的增加而增大，所以“奋斗者”潜入万米深海的过程中，所受海水的压强不断变大，B正确，不符合题意；
C．质量是物质的一种特性，不随位置的改变而改变，“嫦娥五号”从地球出发，到达月球表面时，其质量不会发生改变，C正确，不符合题意；
D．在不受力或者受到平衡力的时候，只有静止和匀速直线运动两种状态。如果北斗卫星导航系统中某颗绕地球飞行的卫星所受的力全部消失，将会一直做匀速直线运动，D错误，符合题意。
二、填空题
15．某工人在水平地面上，用100N水平推力以0.5m/s的速度匀速推动重500N的物体，使它沿水平方向移动10m，该过程中重力所做的功是 J，水平推力的功率是 W．
【答案】0；50
【解析】重力方向是竖直向下的，物体沿水平方向运动，在重力方向上没有移动距离，由W=Fs知重力做的功为0J，水平推力的功率是P=Fv=100N×0.5m/s=50W
16．雨滴从高空下落的过程中，由于受到重力和空气阻力的共同作用，由静止开始先加速下落，达到一定速度后再匀速下落到地面。若忽略汽化等现象，则匀速下落的过程中，动能 ，重力势能 ，机械能 （填“增大”“减小”或“不变”）。
【答案】不变；减小；减小
【解析】雨滴匀速下落的过程中，质量不变，速度不变，所以动能不变。
雨滴匀速下落的过程中，质量不变，高度不断减小，所以重力势能减小。
机械能等于动能与势能之和，动能不变，重力势能减小，故机械能减小。
17．如图所示，滚摆从位置a静止释放，下降经过位置b，继续下降，再到达最低点c，滚摆在这一过程中 能转化为 能。
【答案】重力势；动
【解析】由题意可知，滚摆从位置a静止释放，下降经过位置b，继续下降，再到达最低点c；在a点时，重力势能最大，越往下运动，速度越快，动能变大，重力势能减小，则能量转化为：重力势能转化为动能。
18．甲站在0.5m/s匀速上行的自动扶梯上，乙站在0.7m/s匀速下行的自动扶梯上，甲、乙两人质量相等，甲上行中动能 (选填“增加”、“不变”、“减少”).某时刻他们的位置如图所示，则甲的机械能 乙的机械能.(选填“大于”、“等于”、“小于”).
【答案】不变；小于
【解析】(1)甲在上行过程中，质量不变，速度不变，所以动能不变．(2)甲、乙两人的质量相等，甲的速度小于乙的速度，因此甲的动能小于乙的动能；由图可知，在图示时刻，甲乙两人的高度相等，甲、乙两人的质量相等，因此此时甲乙两人的重力势能相等；
甲乙两人的重力势能相等，甲的动能小于乙的动能，因此甲的动能与势能的和小于乙的动能与势能的和，即甲的机械能小于乙的机械能．
19．如图所示，质量不同的A、B两小球分别用细线悬挂在等高的悬点O1、O2处。将两球拉至与悬点同一高度，使细线水平伸直，由静止释放。已知LA>LB，不计空气阻力，两球运动到最低点时测得A球动能小于B球动能。则mA mB。（选填“大于”“小于”或“等于”）
【答案】小于
【解析】由题可知，减少的重力势能全部转化为动能，两球运动到最低点时测得A球动能小于B球动能，所以A减少的重力势能小于B，因为A 球下降高度大于B球，所以A球质量小。
20．如图所示是“蹦极”的示意图，弹性绳自重忽略不计。弹性绳的上端固定在 O点，A点是弹性绳自然下垂时绳末端的位置，B点是蹦极者下落过程中人的重力和弹性绳对人的弹力大小相等时的位置，C 点是蹦极者下降的最低点。则蹦极者在下落过程中速度最大的位置是 点（选填“A”、 “B”或“C”）。
【答案】B
【解析】蹦极者从跳台到A的过程中，高度减小，速度增大，重力势能减小，动能增大；从A点到B点的过程中，人的重力大于弹性绳的拉力，蹦极者做加速运动，速度越来越快，动能越来越大；从B点到C点的过程中，人的重力小于弹性绳的拉力，蹦极者做减速运动，速度越来越慢，动能越来越小，最低点时速度为零，整个过程中游戏者重力等于绳子弹力时速度最大，即在B点的速度最大。
三、作图题
21．图为某城市轻轨车，请从节能角度（为了充分利用其机械能的变化）为其设计一个停靠车站，在虚线框内画出示意图。
【答案】解：如图所示：
【解析】火车质量大，速度大，具有很大的动能。火车进站时，可使其爬坡，将动能转化为重力势能，可尽快停下来；在出站时，火车下坡，再将重力势能转化为动能，使火车短时间内提速。故火车站台可设计成高出地面的形状。如图所示
四、实验探究题
22．在“探究物体动能大小与哪些因素有关”的实验中，小明同学设计了如图甲、乙、丙所示的实验，让小车从同一斜面上某处由静止释放，撞击同一纸盒，小车推动纸盒在粗糙程度相同的水平面上运动一段距离后停止。
（1）甲、乙两次实验时，让小车从同一斜面、同一高度由静止释放，是为了 。下列实验也采用这种研究方法的是 ；
A．探究平面镜成像规律时，用另一支相同的蜡烛来确定像的位置和比较像的大小
B．探究电流跟电压关系时，保持电阻不变，探究通过导体的电流与导体两端电压的关系
C．研究简单电路中的电流时，将水流和电流类比
D．探究阻力对物体运动的影响时，推理得出物体不受阻力时的情况
（2）由甲、丙两次实验得出的结论是： 。
（3）如图所示，小红认为在研究动能跟速度关系时，在甲实验的基础上让纸盒留在s1处，将小车仍然从斜面的同一高度处由静止释放，撞击纸盒后继续移动s4，如图丁，比较s1和s4也可以得出结论，她的设计思路是否可行？ 。
【答案】（1）使小车到达水平面时的速度相同；B
（2）在质量相同时，速度越大，动能越大
（3）可行
【解析】（1）由图甲乙可知，使质量不相同的小球从斜面上相同高度处自由滚下，则小球到达水平面时的速度相同，采用的是控制变量法。
A．探究平面镜成像规律时，用另一支相同的蜡烛来确定像的位置和比较像的大小，采用的是等效替代法，A不符合题意；
B．探究电流跟电压关系时，保持电阻不变，探究通过导体的电流与导体两端电压的关系采用的是控制变量法，B符合题意；
C．研究简单电路中的电流时，将水流和电流类比，采用的是类比法，C不符合题意；
D．探究阻力对物体运动的影响时，推理得出物体不受阻力时的情况，采用的是实验推理法，D不符合题意；
（2）由图甲丙可知，使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下，则小球到达水平面时的速度不同，速度越大，纸盒移动的距离越远，动能越大，故结论为：在质量相同时，速度越大，动能越大。
（3）对比甲、丁可知，小车滚下的高度相同，到达水平面时的速度时相同的；丁中的小车会继续移动一段距离，由于受到水平面的阻力，小车的速度会变小，所以在撞击纸盒时，丁中小车的速度要小一些，小车的质量相同，所以比较s1和s4也可以得出结论。
五、综合题
23．小明从如图甲所示的位置，开始练习操作无人机的起飞和悬停，无人机获得的升力F与时间t的关系如图乙所示，5s后悬停在4m高度。若整个过程不计空气阻力（g取10N/kg）。
（1）无人机上升途中突然断电，无人机 （选填“会”或“不会”）立即下落。第3～3.5s内，无人机做 运动（选填“加速上升”、“减速上升”、“加速下降”或“减速下降”）。
（2）无人机从开始上升到悬停的过程中，克服重力做功的功率为 W.
【答案】（1）不会；加速上升
（2）1.6
【解析】（1）无人机上升途中突然断电后，由于惯性，要保持原来的运动状态继续上升，不会立即下落。
5s后悬停在4m高度，飞机悬停在空中时，升力等于重力，由图乙可知F＝G＝2N
由图乙可知，3～3.5s时，升力F＞G
所以无人机加速上升。
5s后悬停在4m高度，无人机从开始上升到悬停的过程中上升的高度为4m，克服重力做功W＝Gh＝2N×4m＝8J
克服重力做功的功率P=Wt=8J5s=1.6W
24．我国随着人民生活水平的提高，加上“汽车下乡”政策的实施，不少农村家庭都购买了汽车，汽车开始进入普通百姓家庭. 家住农村的小明同学家买了一辆崭新的汽车（如图甲），他高兴极了，把车的里里外外都观察了个够。通过观察，小明发现汽车上的许多部件都用到了物理知识。
（1）汽车的发动机是四冲程汽油机，其中 冲程将内能转化为机械能；
（2）图乙是该车自动测定汽车油箱内油面高度的装置原理图，图中的油量表实质是 表改装而成的，定值电阻R0的作用是 ；
（3）如果小明家的汽车正常行驶100 km要消耗6 kg的汽油，这些汽油完全燃烧时所产生的热量是 J（已知：汽油的热值为4.6×107 J/kg）；
（4）若轿车以90 kW的恒定功率启动做直线运动，运动过程中受到的阻力不变，运动的速度v与时间t的关系如图丙所示. 则在0~5 s时间内，轿车发动机做功 J；轿车运动过程中受到的阻力是 N。
【答案】（1）做功
（2）电流表；保护电路
（3）2.76×108J
（4）4.5×105；3000
【解析】（1）汽油机的四个冲程包括吸气、压缩、做功和排气冲程，做功冲程高温高压燃气推动活塞向下运动，将内能转化为机械能。
（2）油量表串联在电路中，所以实质上是电流表。
由图乙知，在加油时，浮子位置升高，在杠杆作用下，滑动变阻器连入电路的阻值变小，使电路中的电流变大，电流表示数变大，油量表示数变大；R0的作用是防止电路中的电流过大而烧坏仪表，保护电路。
（3）完全燃烧6kg汽油放出的热量Q放=qm=4.6×107 J/kg×6 kg=2.76×108 J
（4）轿车的功率P=90 kW=9×104 W
在前5s，轿车发动机做功W=Pt=9×104 W×5s=4.5×105J
由图丙知，轿车匀速运动时的速度是v=30m/s
运动过程中所受阻力不变，功率恒定，轿车在匀速直线运动过程中受到的阻力等于牵引力，据P=Fv知f=F=Pv=9×104W30m/s=3000 N