【中考一轮复习】2023年中考物理专题卷 13 能—功与机械能（有解析）

这是一份【中考一轮复习】2023年中考物理专题卷 13 能—功与机械能（有解析），共22页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，作图题，实验探究题，计算题，科普阅读题，综合题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题
1．（2022·盐都模拟）健身教练要增大学员的运动量，会加快音乐的节奏，这样可以提高运动的（ ）
A．时间B．效率C．速度D．功率
2．（2022八下·顺德期末）如图所示，大人和小孩均从一楼爬楼梯到三楼，大人与小孩的质量之比为2∶1、所用时间之比为3∶2，则大人与小孩克服自身重力做功的功率之比是（ ）
A．2∶3B．3∶2C．3∶1D．4∶3
3．（2022八下·锦州期末）如图所示的情境中，人对物体做功的是（ ）
A． 人用力搬石头，没有搬动
B． 人用力推车，车没有动
C． 人将纸箱从地面上搬到高处
D． 人搬纸箱沿水平方向行走
4．（2022八下·泰安期末）在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让同一铁球从斜面不同高度由静止释放，撞击同一木块（如图所示），下列说法中正确的是（ ）
A．实验中通过观察木块移动的距离来比较动能大小的
B．本实验研究的是木块的动能与它的质量、速度的关系
C．在探究动能与速度的关系时，要选择两个质量不同的小球，让小球从相同的高度滚下推动木块移动
D．在探究动能与物体质量的关系时，要保持小球的质量不变，让它们分别从同一斜面的不同高度滚下推动木块移动
5．（2022·天桥模拟）2022年2月27日，我国长征八号遥二运载火箭以“1箭22星”方式，在西昌卫星发射中心文昌航天发射场成功将22颗卫星发射升空，创造了中国单次发射卫星数量最多的记录。如图所示，在发射过程中，卫星随火箭加速上升，则此时卫星的（ ）
A．动能不变，重力势能增大，机械能增大
B．动能和重力势能都增大，机械能增大
C．动能减小，重力势能增大，机械能不变
D．动能和重力势能都增大，机械能不变
6．（2022八下·庐阳期末）某一小球从弹簧正上方竖直下落，在压缩弹簧下降过程中，下列分析正确的是（ ）
A．小球的动能在增加B．小球的重力势能在增加
C．小球的机械能不变D．弹簧的弹性势能在增加
二、多选题
7．下列过程，哪些情况小明对物体没做功（ ）
A．小明提着桶站立不动
B．小明掷出的铅球离手后落地过程中
C．小明提着桶站在匀速水平运动的车厢内
D．小明提起桶的过程中
8．（2022八下·深圳期末）如图所示是2022年北京冬奥会开幕式上，冰雪五环缓缓上升的情景。在冰雪五环匀速上升过程中，下列说法正确的是（ ）
A．冰雪五环的动能增大B．冰雪五环的重力势能增大
C．冰雪五环的重力势能减小D．冰雪五环的机械能变大
9．（2022八下·合江期末）如图所示，将一小钢球从a点竖直向上抛出（设空气阻力与速度大小成正比），经过b点到达最高点c时速度为零，图中hab=hbc，下列判断正确的是（ ）
A．小钢球在ac段重力势能的增加量与动能的减小量相等
B．小钢球运动到最高点c时所受的合力为零
C．小钢球在ab段克服摩擦力做功大于在bc段克服摩擦力做功
D．就a、b、c三点而言，小钢球在a点具有的机械能最大
10．（2022·柳州）如图，一只蚂蚁以大小不变的速度沿碗中虚线从A点爬到B点，此过程中蚂蚁的（ ）
A．动能先变小后不变B．动能不变
C．重力势能先变小后不变D．重力势能不变
11．（2022八下·青县期末）如图所示，是街边常见的一种“套圈”游戏，套中玩具时，即可获得该玩具。“套圈”出手后，从a点到c点的过程中（不计空气阻力），下列说法正确的是（ ）
A．从a到c的过程中，“套圈”的动能保持不变
B．从b到c的过程中，“套圈”只受重力的作用
C．在最高点b时，“套圈”的重力势能最大
D．在最高点b时，“套圈”的动能最大
12．（2022八下·古冶期末）如图是娱乐场中过山车模型轨道。过山车在A点由静止开始沿ABCDE滑行的过程中，（C、E两点是在同一水平面上，不计摩擦）下列说法正确的是（ ）
A．过山车在C，E两点的重力势能相等
B．过山车在A，B，C，D，E各点的机械能都相等
C．过山车在D点的动能大于在C点的动能
D．过山车在B点的动能最大
三、填空题
13．（2022八下·阜平期末）用10N的水平推力，使重80N的物体沿水平方向匀速移动了5m，则在此过程中推力所做的功为 J，重力所做的功为 J．
14．（2022八下·绥滨期末）神州十三号飞船返回舱在减速降落的过程中动能 ，重力势能 （选填“变大”、“变小”或“不变”）
15．（2022·安徽模拟）节能减排、绿色环保的新能源汽车成为未来汽车发展的方向。某种型号纯电动汽车空车质量为1380kg，汽车在水平路面上匀速行驶时，电动机输出功率恒为15kW，若行驶速度为60km/h，则汽车在行驶36km的过程中牵引力所做的功为 J。（g=10N/kg）
16．（2022·昆明模拟）如图所示，质量为50g的金属小球从导轨的a处自由滑下，依次经过b处、c处，到达d处时恰好停下。在从a到b的过程中，重力做功为 J；在整个运动过程中，小球克服导轨摩擦消耗的机械能为 J。
17．（2022·张家界模拟）在测量钩码所受的重力时，小吴用弹簧测力计从图甲所示位置开始竖直向上缓缓提升，弹簧测力计的示数F与弹簧测力计上升高度h之间的关系如图乙所示．则钩码的重力大小为 N；弹簧测力计从开始上升到高度为16cm时，弹簧测力计对钩码所做的功是 J．
18．（2022八下·禅城期末）如图，小强将重为25N的滑板从地面上提起0.4m，然后小强又提着滑板在水平路面上行走了 5m。小强提起滑板对滑板做了 J的功，提着滑板行走又对滑板做了 J的功，整个过程小强对滑板做功 J。
四、作图题
19．（2021九上·江城期末）如图为某同学正在投铅球过程，请画出铅球离开手后在空中运行直到落地过程其动能随时间变化的关系图像。（设铅球刚离开手时动能为E0）
20．（2022八下·新会期末）如图所示，摆球从A点由静止释放，经B点到达最低点O后，至D点返回，请标出在此过程中摆球动能最大的位置并涂黑。
五、实验探究题
21．（2022八下·古冶期末）为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患，小明同学设计了如图甲、乙、丙所示的探究实验。将A、B、C三个小球先后从同一装置，高度分别为hA、hB、hC的位置滚下（mA=mBhB），推动小木块运动一段距离后静止，请你根据生活经验和所学的物理探究方法，对以下问题进行解答：
（1）用来研究超速安全隐患时，需要控制 不变，应选择 两个图所示实验进行比较，通过这个实验得到的结论是 ；
（2）用来研究超载安全隐患时，需要控制 不变，应选择 两个图所示实验进行比较，通过这个实验得到的结论是 。
22．（2022八下·瑶海期末）如图是小明“探究重力势能大小跟哪些因素有关”的实验，图中物体质量的关系：mA＝mB＜mC，物体被举的高度关系hA＝hC＜hB，木桩开始时高度相同。
（1）分析图中 两次实验可以得到的实验结论是：质量相同时，物体被举的越高，重力势能越大；
（2）分析图中甲、丙两次实验可以得到的实验结论是： ；
（3）图中B、C两个物体的重力势能大小EB EC（选填“＞”、“＜”或“＝”）。
六、计算题
23．（2022·贺州模拟）如图所示，工人师傅用推力F=600N，使货物沿斜面向上运动，在10s内把质量为100kg的货物从斜面底端推到2m的高处，斜面长为4m。求：
（1）货物所受的重力；
（2）工人师傅对货物所做的功；
（3）工人师傅对货物做功的功率。
24．（2022·合肥模拟）某机动车以恒定功率20kW由静止启动，其v-t图像如图所示，20秒后达到匀速直线运动，假定行驶中受到的阻力恒定不变为1×103N，求：
（1）车子能达到最大的速度；
（2）机动车前20秒内牵引力做的功。
25．（2022·大连）如图所示，某工人利用滑轮组将一个重为900N的货箱在6s内匀速提升3m。此过程中，绳子自由端所受的拉力为F，滑轮组的机械效率为75%，试求：
（1）货箱上升的速度是多少？
（2）有用功是多少？
（3）拉力F是多少？
26．（2022·合肥模拟）已知物体的重力势能表达式为Ep＝mgh，动能表达式为Ek＝12mv2；其中m为物体的质量，h为物体距离水平地面的高度，v为物体的运动速度，g为常量，取10N/kg。如图所示，高为h的光滑斜面固定在水平地面上，一质量为m的小物块，从斜面顶端A由静止开始下滑，不计空气阻力，物块从顶端开始下滑到落地的瞬间，设整个过程中机械能守恒（即机械能保持不变）。
（1）证明：小物块从斜面顶端A由静止下滑到底端B时的速度v＝2gh；
（2）将一质量为0.6kg的小物体从距离地面4m高度的斜面顶端A点沿斜面以1m/s的初速度出发，求其到斜面底端B时的速度。
七、科普阅读题
27．（2022八下·廉江期末）请你阅读材料，回答下列问题。
目前汽车刹车器均采用油压制动，油压制动刹车时消耗的机械能以摩擦发热形式排放掉，形成能源的浪费。现有一种汽车能源再生制动器，能把汽车刹车制动时消耗的机械能转化为电能而储存起来（通常所说的发电），有效地利用了能量。实际上汽车刹车时再生制动器无法提供足够的刹车阻力，仍需要与油压制动器配合使用，产生恒定的刹车阻力来满足刹车要求，若某汽车以72km/h的速度行驶，刹车时再生制动器产生的阻力随时间变化的关系如下表：
（1）汽车匀速运动时动能 ，刹车时机械能 ；（选填“增大”、“减小”或“不变”）
（2）汽车刹车时，再生制动器所产生的刹车阻力大小随时间的变化情况是：____。
A．逐渐增大B．先增大后不变
C．先增大后减小D．先增大后不变再减小
（3）如果汽车制动时需要产生恒定的刹车阻力为1×104N，t＝0.4s时油压制动器还需产生 N的刹车阻力。
（4）在满足（3）的刹车阻力作用下，汽车的行驶路程与时间变化的关系如图所示，则在0~0.5s内汽车克服刹车阻力所做的功W＝ J。
八、综合题
28．（2022·天河模拟）运动员从起点下滑，过程中先后经过M、S两点，她在这两点的动能和重力势能如图所示，则运动员：
（1）在M点的动能为 J；
（2）在M、S两点相比，速度 ，重力势能 ，机械能 （均选填“M点大”、“S点大”或“一样大”）。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】功率的概念
【解析】【解答】A．健身教练要增大学员的运动量，运动的时间是一样的，A不符合题意；
B．由于运动的方式并未改变，所以效率是一样的，B不符合题意；
C．健身运动一般是肢体的运动，人的位置并未改变，不影响速度，C不符合题意；
D．健身教练要增大学员的运动量，加快音乐的节奏，人的运动节奏也加快，即单位时间做的功更多，由功率的定义可知，功率变大，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】功率是反映做功快慢的一个物理量。
2．【答案】D
【知识点】功率大小的比较；功率的计算
【解析】【解答】大人和小孩均从一楼爬楼梯到三楼，克服重力移动的距离相等，则则大人与小孩克服自身重力做功的功率之比P大P小=G大ht大G小ht小=G大G小×t小t大=m大m小×t小t大=21×23=43。
故答案为：D。
【分析】根据重力和高度的乘积计算做功多少，功和时间的比值， 计算功率。
3．【答案】C
【知识点】是否做功的判断
【解析】【解答】A．人用力搬石头，没有搬动，有力无距离，所以没有对石头做功，A不符合题意；
B．人用力推车，车没有动，有力无距离，所以没有对汽车做功，B不符合题意；
C．人将纸箱从地面上搬到高处，纸箱在力的方向上通过了距离，所以此时人对纸箱做了功，C符合题意；
D．人搬箱子沿水平方向移动，提力的方向竖直向上，距离的方向水平向前，在力的方向上没有移动距离，所以人对纸箱没有做功，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】物体受力且在力的方向上移动距离，力对物体做了功。
4．【答案】A
【知识点】探究影响物体动能大小的因素
【解析】【解答】A．利用转换法，木块移动的距离越远，说明小球动能越大，故实验中通过观察木块移动的距离来比较动能大小的，A符合题意；
B．本实验研究的是小球的动能与它的速度的关系，与木块无关，只是通过木块移动距离的远近来反映动能的大小，B不符合题意；
C．在探究动能与速度的关系时，要保证钢球的质量相同，改变钢球的速度，所以钢球要从不同高度滚下，C不符合题意；
D．在探究动能与物体质量的关系时，要选择两个质量不同的小球，让它们分别从同一斜面的相同高度滚下，利用控制变量法，保持速度不变，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】实验中通过观察木块移动的距离来比较动能大小的；本实验研究的是小球的动能与它的速度的关系，与木块无关；在探究动能与速度的关系时，要保证钢球的质量相同，改变钢球的速度；在探究动能与物体质量的关系时，要选择两个质量不同的小球，让它们分别从同一斜面的相同高度滚下。
5．【答案】B
【知识点】动能大小的比较；势能大小的比较；机械能及其转化
【解析】【解答】影响动能大小的因素有物体的质量和速度，火箭加速上升过程中卫星的质量不变，速度变大，动能变大；影响重力势能大小的因素有物体的质量和高度，火箭加速上升过程中卫星的质量不变，高度升高，重力势能变大；物体的机械能是物体动能和重力势能的总和，因卫星的动能和重力势能都在增大，故卫星的机械能增大，ACD不符合题意，B符合题意。
故答案为：B。
【分析】动能的因素有物体的质量和速度；重力势能大小的因素有物体的质量和高度；机械能是物体动能和重力势能的总和。
6．【答案】D
【知识点】动能大小的比较；势能大小的比较
【解析】【解答】一小球从弹簧正上方竖直下落，在压缩弹簧下降过程中，小球的速度先变大后变小，动能先变大后减小；小球的高度变小，重力势能在减小 ，其动能转化为弹性势能，弹簧的弹性势能增加，小球的机械能减小，A、B、C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】弹簧的形变程度越大， 弹性势能越大；物体的质量一定时，速度变大，动能变大，高度减小，做力所能减小。
7．【答案】A,B,C
【知识点】是否做功的判断
【解析】【解答】A．站立不动，有向上的力，但力的方向上没有移动距离，没有做功，A符合题意；
B．小明掷出的铅球离手后落地过程中，手没有对铅球施加力，人对铅球没有做功，B符合题意；
C．站在匀速水平运动的车厢内，人给桶一个向上的力，桶向上没有移动距离，人对桶没有做功，C符合题意；
D．小明提起桶的过程中，有向上的力，同时向上移动了一段距离，所以对桶做了功，D不符合题意。
故答案为：ABC。
【分析】物体受力且在力的方向上移动距离，力对物体做了功。
8．【答案】B,D
【知识点】动能大小的比较；势能大小的比较
【解析】【解答】A．冰雪五环在匀速上升的过程中，质量不变，速度不变，所以动能不变，A不符合题意；
BC．冰雪五环在匀速上升的过程中，质量不变，高度变大，重力势能增大，B符合题意，C不符合题意；
D．动能和势能统称为机械能，势能增大，动能不变，所以机械能增大，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】质量一定时，速度越大， 动能越大，高度越大， 重力势能越大。
9．【答案】C,D
【知识点】动能的影响因素；势能的影响因素
【解析】【解答】A．小钢球在ac段上升的过程中，要克服空气阻力做功，消耗掉一些机械能，所以动能的减小量大于重力势能的增加量，A不符合题意；
B．小钢球运动到最高点c时，只受到重力的作用，所以所受的合力不为零，B不符合题意；
C．钢球在ac段上升的过程中，将动能转化为重力势能，所以速度会减小，所受的空气阻力也会减小，所以小钢球在ab段受到的空气阻力大于在bc段受到的空气阻力，所以小钢球在ab段克服摩擦力做功大于在bc段克服摩擦力做功，C符合题意；
D．小钢球在ac段上升的过程中，要克服空气阻力做功，消耗掉一些机械能，所以就a、b、c三点而言，小钢球在a点具有的机械能最大，D符合题意。
故答案为：CD。
【分析】运动的物体，克服空气阻力，消耗掉一些机械能；根据力的大小和距离，判断做功多少。
10．【答案】B,C
【知识点】动能大小的比较；势能大小的比较
【解析】【解答】AB．一只蚂蚁以大小不变的速度沿碗中虚线从A点爬到B点，蚂蚁质量不变，速度大小不变，因此蚂蚁的动能不变，A不符合题意，B符合题意；
CD．蚂蚁从A点到B点，质量不变，高度先减小后不变，因此重力势能先变小后不变，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】物体下落时，重力势能减小；物体的动能和物体的质量、速度有关。
11．【答案】B,C
【知识点】动能大小的比较；势能大小的比较
【解析】【解答】A．“套圈”由a到c过程中，“ 套圈”的质量不变，速度先变小后变大，所以动能先变小后变大，A不符合题意；
B．不计空气阻力，从b到c的过程中，“套圈”只受到重力的作用，B符合题意；
C．“套圈”在最高点b时，高度最高，则重力势能最大，C符合题意；
D．“ 套圈”在最高点b时，速度最小，其动能最小，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】空中下落的物体，受到重力；质量一定时，物体的高度越大， 重力势能越大。
12．【答案】A,B,D
【知识点】动能和势能的大小变化；机械能及其转化
【解析】【解答】A．已知C、E两点是在同一水平面上，即C、E两点处于同一高度，所以过山车在C、E两点的重力势能相等，A符合题意；
B．因为不计摩擦，所以整个过程中机械能守恒，故过山车在A、B、C、D、E各点的机械能都相等，B符合题意；
C．过山车从D点到C点，过山车的质量不变，高度变小了，重力势能就变小；过山车的运动速度越来越大，动能变大，C点的动能比D点的动能大，C不符合题意；
D．因为B点最低，所以当过山车到达B点时，运动速度最大，即过山车在B点的动能最大，D符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】处于同一高度，重力势能相等；不计摩擦，整个过程中机械能守恒；质量不变，高度变小了，重力势能就变小；运动速度越来越大，动能变大；运动速度最大，动能最大。
13．【答案】50；0
【知识点】是否做功的判断；功的计算及应用
【解析】【解答】推力F=10N，物体在水平方向上移动距离s=5m，推力做功：W推=Fs=10N×5m=50J；重力的方向是竖直向下的，而物体在竖直方向上没有移动距离，所以重力不做功，即：W重=0J，
【分析】利用力和力的方向上移动距离的乘积，计算做功多少；有力但力的方向没有距离，力没有做功。
14．【答案】变小；变小
【知识点】动能大小的比较；势能大小的比较
【解析】【解答】返回舱在减速降落的过程中，质量不变，速度减小，所以动能变小；高度减小，所以重力势能变小。
【分析】质量一定时，速度减小，动能减小；高度减小，重力势能减小。
15．【答案】3.24×107
【知识点】功的计算及应用
【解析】【解答】汽车在水平路面上匀速行驶 v=60km/h=503m/s ，由 P=Fv 可得汽车的牵引力 F=Pv=15×1000W503m/s=900N ，牵引力做的功W=Fs=900N×36×103m=3.24×107J
【分析】利用额定功率的表达式结合汽车的速度可以求出牵引力的大小，结合位移的大小可以求出牵引力做功的大小。
16．【答案】0.25；0.15
【知识点】势能大小的比较；功的计算及应用
【解析】【解答】小球从a处自由滑下到b处，高度为50cm，所以重力所做的功
W=Gh=mgh=0.05kg×10N/kg×0.5m=0.25J
小球到达d处时恰好停下，此时具有的重力势能为mghd=0.05kg×10N/kg×0.2m=0.1J
小球在a处具有的重力势能为0.25J，那么小球在整个运动过程中，克服导轨摩擦消耗的机械能为0.25J-0.1J=0.15J
【分析】根据重力和高度的乘积计算重力做功；利用机械能和重力势能的差，计算消耗的能量。
17．【答案】4.5；0.45
【知识点】功的计算及应用
【解析】【解答】用测力计从图甲所示位置开始竖直向上缓缓提升，钩码离开桌面后测力计的示数不再变化，此时示数即为钩码所受重力大小；根据图乙可知，钩码所受的重力为4.5N；
当缓缓提升钩码离开桌面后，弹簧测力计的示数为4.5N，钩码通过的距离为16cm﹣6cm＝10cm＝0.1m，
弹簧测力计的拉力对钩码做功：W＝Fs＝4.5N×0.1m＝0.45J．
【分析】当缓缓提钩码离开桌面后测力计的示数不再变化，此时示数即为钩码所受重力大小；当缓缓提钩码离开桌面后，拉力才对钩码做功，根据拉力的大小和钩码移动的距离，利用W=Fs求出拉力做的功。
18．【答案】10；0；10
【知识点】是否做功的判断；功的计算及应用
【解析】【解答】小强提起滑板对滑板做功W1=Fs=Gh=25N×0.4m=10J
提着滑板行走时，对滑板的力方向向上，滑板水平移动，力和物体移动的方向垂直，力对滑板不做功，即W2=0J。
整个过程小强对滑板做功W=W1+W2=10J+0J=10J
【分析】根据W＝Fs，可求出功；功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过的距离。
19．【答案】解：如图所示：
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【解答】铅球离开手后斜向上运动速度越来越小，达到最高点时，仍向前运动，速度不为0，所以动能变小，但不为0；过最高点后斜向下运动，速度越来越大，落地时速度大于离开手时的速度，所以动能越来越大，落地时动能大于离开手时动能E0，在空中运行直到落地过程其动能随时间变化的关系图像如下图所示：
【分析】物体的动能和物体的质量、速度有关；物体上升时速度减小，下降时速度变大。
20．【答案】解：如图所示：
【知识点】动能大小的比较
【解析】【解答】摆球从A点由静止释放，在A点到O点的过程中，摆球的质量不变，高度变小，重力势能减小，其重力势能转化为动能，所以它的动能变大；从O点向上运动的过程中，高度变大，重力势能变大，是动.能转化为重力势能，所以它的动能变小；由此可知，动能最大的位置在第一次经过O点时，如图所示
【分析】质量一定时，根据动能和重力势能转化时，高度越低，重力势能越小，动能越大，速度越大。
21．【答案】（1）质量；甲、乙；汽车的质量一定时，速度越大动能越大
（2）速度；甲、丙；汽车的速度一定时，质量越大动能越大
【知识点】探究影响物体动能大小的因素
【解析】【解答】（1）根据转换法，实验中通过小球推动小木块运动的距离长短来比较小球动能的大小。在同样的平面上小木块被撞得越远，说明小球的动能就越大，安全隐患越大。用来研究超速安全隐患时，应控制质量相同，只改变速度大小；甲、乙两图中小球的质量相同，从不同高度滑下时（hA>hB），到达水平面的速度不相等，应选择甲、乙两个图所示实验进行比较。
通过甲、乙实验可知，质量相同的小球，甲球滑到水平面时的速度较大，推动小木块运动的距离较远，故结论是：质量相同的小球，速度越大，动能越大。
（2）用来研究超载安全隐患时，应控制速度相同，只改变质量大小。甲、丙两图中小球的质量不同（mA