第08讲功与机械能-2023-2024全国初中物理竞赛试题精选精编（含答案解析）

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一、单选题
1．（2023春·安徽安庆·九年级校联考竞赛）如图所示，在表面粗糙的木板上放一物块，将木板的A端抬起，使木板由水平位置逐渐倾斜，在木板倾斜程度不断增大的过程中（物块始终处于A点），下列说法正确的是（ ）
A．物块受到的支持力一直做功B．物块受到的摩擦力一直做功
C．物块的重力势能先增大后减小D．物块的机械能守恒
2．（2022春·广东佛山·八年级佛山市南海区大沥镇许海初级中学校考竞赛）在不计空气阻力的情况下，两个体积相同的甲、乙小球同时从A处由静止自由下落，到达地面前两球速度相等，两球的动能如图所示，由此可以判断（ ）
A．两球的质量相等B．甲球的密度比乙球小
C．到达地面前，两球的机械能相等D．在A处时甲、乙两球的重力势能相等
3．（2022春·广东佛山·八年级佛山市南海区大沥镇许海初级中学校考竞赛）如图所示，轻质弹簧一端固定在墙上，弹簧自由伸长时右端刚好在A点处。物体M沿光滑无阻力的水平面向左运动，压缩弹簧运动到B点时，M速度为 0，然后物体M向右运动。以下说法正确的是（ ）
A．物体M由A点运动到B点时，物体M的动能增加
B．物体M由A点运动到B点时，弹簧的弹性势能减小
C．物体M离开弹簧向右运动时弹簧一直对它做功
D．物体M离开弹簧后将向右一直运动下去
4．（2022秋·江苏南京·九年级南京市科利华中学校考竞赛）手机具有录音和显示波形的功能。某乒乓球爱好者将一乒乓球从一定高度由静止释放，利用手机记录下乒乓球碰撞台面发出的声音，其波形随时间的变化如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．每次发声的时间间隔相等
B．整个过程中乒乓球的机械能不变
C．乒乓球每次弹起时的动能依次减小
D．乒乓球每次与台面碰撞的最大形变程度相同
5．（2023春·新疆伊犁·八年级校考竞赛）如图所示，水平传送带以v=0.8m/s的速度顺时针匀速转动，将行李箱轻轻的放在传动器的左端。下列分析正确的是（忽略空气阻力，传送带足够长）（ ）
A．行李箱在传送过程中动能越来越大
B．行李箱受到的摩擦力是阻力
C．行李箱刚放上传送带时受到向左的静摩擦力
D．若传送带突然停止运动，行李箱由于惯性将向右运动或倾倒
6．（2021秋·广东佛山·九年级佛山市南海区大沥镇许海初级中学校考竞赛）如图所示，小车从斜面某一高度由静止释放，自由下滑，然后在水平面上运动（忽略空气阻力）下列说法错误的是（ ）
A．小车从斜面上由静止释放后，小车的动能先变大后变小
B．小车在水平面上运动时，小车对水平面的压力和水平面对小车的支持力是一对平衡力
C．小车从斜面下滑到水平面后还能继续运动，是因为小车具有惯性
D．若水平面光滑且足够长，则小车在水平面上运动时的机械能将保持不变
7．（2019·上海浦东新·九年级竞赛）汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶，发动机功率为P0，牵引力为F0．t1时刻开始，司机减小了油门，使汽车保持恒定功率P行驶，到t2时刻，汽车又开始做匀速直线运动，速度为v．已知运动过程中汽车所受阻力f恒定不变，汽车牵引力F随时间t变化的图象如图所示，则（ ）
A．v＝2v0
B．F0＝2f
C．t1至t2时间内，汽车做加速运动
D．t2时刻之后，汽车将保持功率行驶
8．（2023春·湖南衡阳·八年级湖南省衡南县第一中学校联考竞赛）运动员从高空竖直向下跳伞，人（包括装备）的质量为90kg.只考虑人受到重力和空气阻力，下落时的速度一时间图线如图所示，g=10N/kg.从第10s到第30这个过程中，人（包括装备）
A．动能一直在变大B．重力势能先变大后不变
C．机械能一直在变小D．重力势能一直在转化为动能
9．（2017春·山东泰安·九年级竞赛）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=1s时，物体处于静止状态，受摩擦力是0N
B．当t=3s时，物体受到摩擦力是6N
C．4﹣6s内，拉力F做的功是16J
D．2﹣4s内，物体的机械能保持不变
10．（2023春·陕西渭南·九年级校考竞赛）抗日战争时期，日本帝国主义利用其空中力量优势，出动“侦察机”“战斗机”对国统区实施狂轰滥炸，国民政府由此意识到空袭危害以及防空的重要性。终于在1935年二月成立第一个高射炮兵营，在艰苦的反空袭斗争中，年轻的中国地面防空部队奋勇作战，成为反空袭斗争的重要环节，在抗战史上写下不寻常的壮烈篇章。下列说法错误的是（ ）
A．高射炮弹在空中运动不受力的作用
B．侦察机在空中匀速转圈执行侦查任务的过程中，运动状态改变了
C．飞机升力产生的原理是：机翼上方的空气流速大，压强小
D．空中加速升空的飞机动能增大，重力势能增大，机械能增大
11．（2019·湖南长沙·九年级校联考竞赛）一质量均匀的不可伸长的绳索，所受重力为G，两端固定在水平天花板上的A、B 两点，如图所示．今在绳索的最低点C 施加一竖直向下的力将绳索拉直使中点降到D．在此过程中，绳索的重心位置将
A．逐渐升高B．逐渐降低
C．先降低再升高D．始终不变
12．（2021·广东佛山·九年级统考竞赛）如图1，小球依次向四个方向以相同的速度飞出。某次小球在空中飞行到落地的过程中（不计空气阻力），其动能Ex随时间t变化的图像如图2所示，则这次小球飞出的方向为（ ）
A．①B．②C．③D．④
13．（2019·上海浦东新·九年级校考竞赛）如图所示，两个完全相同的正方体均匀物块，分别沿各自的虚线切割掉一半，将剩余部分a和b按照图示位置摆放在同一水平面上，比较两物块的重力势能
A．a比较大B．b比较大C．一样大D．无法判断
二、多选题
14．（2019·上海浦东新·九年级校考竞赛）如图所示，三根细绳的一端分别系住A、B、C三个物体，它们的另一端分别系于O点，a、b为两定滑轮．整个装置处于平衡状态时，Oa与竖直方向成30°，Ob处于水平状态．已知B的质量为m，如果将左边的滑轮a水平向左缓慢移动距离s，最终整个装置仍处于平衡状态，则（ ）
A．物体AC的质量之比为2：1
B．该过程中A、C上升，B下降
C．该过程中A、B下降，C上升
D．该过程外力所做的功为mgs
15．（2023·山东青岛·九年级校考竞赛）“天宫一号”目标飞行器于2011年9月9日发射升空，2013年9月已圆满完成了各项预定的任务，并超期服役到2016年3月16日正式终止数据服务，全面完成里其历史使命，预计2018年“受控”坠落，坠落过程中由于受轨道上稀薄空气的影响，轨道高度会逐渐降低，最终其主体部分会在大气层中完全烧毁，“天宫一号”在进入稠密大气层燃烧前，随着运行轨道的降低，其（ ）
A．重力势能逐渐减少，动能逐渐增加B．动能逐渐增加，机械能减少
C．动能、重力势能和机械能均逐渐减少D．绕地球运行一周所用的时间越来越少
三、填空题
16．（2023春·江苏苏州·九年级校考竞赛）质量为2t的汽车，功率为30kW，在水平公路上能以15m/s的最大速度匀速直线行驶，则汽车运动过程中受的阻力为 N；若保持功率不变，当速度为10m/s时汽车的瞬时加速度为 （汽车行驶过程中所受的阻力不变）。
17．（2019·湖南长沙·九年级校联考竞赛）悠悠球是除洋娃娃之外世界上最古老的玩具，它由轮与轴（含绕轴上的线）两部分组成（如图甲）．一悠悠球，轮半径为R，轴半径为r，线为细线，小灵玩溜溜球时，如图乙所示，使球在水平桌面上滚动，用拉力F使球匀速滚动距离s，则（a）（b）两种不同方式做功分别为 和 ．
18．（2019·湖南长沙·九年级校联考竞赛）质量为 4×103kg 的汽车在平直公路上以 12m/s 速度匀速行驶，汽车所受空气和路面对它的阻力是车重的 0.1 倍，此时汽车发动机的输出功率是 W．如保持发动机输出功率不变， 阻力大小不变，汽车在每行驶 100m 升高 2m 的斜坡上匀速行驶的速度是 m/s．
19．（2017·山东临沂·九年级竞赛）用已经学过的知识解决陌生的问题是以后上高中学习的基本能力．
（1）如图甲，质量为m的小球从高度为h的光滑斜面顶端由静止自由滑下，到达斜面底端的速度为v．此过程机械能守恒，关系式mgh=mv2成立，则一个物体从高0.8m的光滑斜面顶端自有下滑到斜面底端时的速度为 m/s．（g=10m/s2）
（2）如图乙，将物体以一定的初速度v0沿水平方向抛出（不计阻力），物体做平抛运动，在水平方向运动的距离x=v0t，在竖直方向下落得高度y=gt2，则y与x的关系可用丙图中的图线 表示．
20．（2022春·广东佛山·八年级佛山市南海区大沥镇许海初级中学校考竞赛）（1）如图所示，“无叶电风扇”比传统三瓣叶风扇，不仅造型独特美观、消除了对小朋友的安全隐患，吹出的风也是连续不间断的。其原理是利用空气流动造成的气压改变从而形成风，它的底座有台超强电动机，它吸入大量空气，再从环形的内壁缝隙向后喷出，这部分喷射空气因流速大，压强 ，周围空气 （选填“靠近”或“远离”）这部分喷射空气流动，就形成了风；
（2）跳伞运动员从高空竖直向下跳伞，只考虑人受到的重力和空气阻力，下落时的速度-时间图线如图所示。从第20s到第30s这个过程中，运动员的动能 ，重力势能 ；30s与50s比较，跳伞运动员受到的空气阻力大小 。（以上三空均选填“增大”、“不变”或“减小”）。
21．（2023·湖南长沙·九年级统考竞赛）如图甲所示，一块质量为0.2kg的铁块被吸附在竖直放置且足够长的磁性平板上，在竖直方向上拉力F=3N的作用下向上运动，铁块运动速度v与时间t的关系图象如图乙所示．则铁块受到的摩擦力为 N，0～6s内拉力F做的功是 J（取g=10N/kg）
22．（2020春·广东·八年级校联考竞赛）如图甲所示，将一块质地均匀的长为80cm的长木板平放在水平桌面上，用F=3N的水平推力向右匀速推动木板，使其右端逐渐露出桌面20cm（如图乙所示）。在这一过程中，桌面受到摩擦力的大小 ，长木板对桌面的压强 （以上两空均选填“变大”、“不变”或“变小”），水平推力F做的功为 J。
23．（2023春·安徽安庆·九年级校联考竞赛）如图所示，甲用90 N的拉力，乙用50 N的推力，在30 s内共同使一辆小车从一个倾角为30°、长为60 m的斜坡底端匀速运动到顶端．甲、乙二人对小车做功 J，甲对小车做功的功率为 W．
四、实验题
24．（2019·湖南邵阳·八年级统考竞赛）某学校“牛顿小组”的同学在探究重力势能的实验中用到三个体积相同的小球，它们的质量关系为，实验的情景如图所示.
（1）通过观察小球陷入细沙的深度来反映重力势能的大小，应用的物理方法是 （填“转换法”或“类比法”）.
（2）分析甲、乙两种情况可知，重力势能的大小与物体的 有关.
（3）小铁球落入细沙后，速度不断减小直至静止，它的机械能转化为 能.
（4）同学们还发现小球离地面越高，下落到地面所用的时间越长，他们测出了小球自由下落高度h和下落时间的平方的数据如下表，分析数据，写出h与的关系式为 .
五、计算题
25．（2018·全国·九年级长郡中学竞赛）如图所示，是使用汽车从湖水中打捞重物的示意图．汽车通过定滑轮牵引水下一个圆柱形重物，在整个打捞过程中，汽车以恒定的速度v=0.2m/s向右运动．图乙是此过程中汽车拉动重物的拉力F随时间t变化的图象．设t=0 时汽车开始提升重物，忽略水的阻力、绳重和滑轮的摩擦，g取10N/kg．求:
（1）重物露出水面前，汽车拉重物的功率；
（2）圆柱形重物的密度；
（3）水对湖底的压强（整个过程中，湖水深度不变）．
26．（2023春·湖北黄石·八年级统考竞赛）如图甲所示，A、B 两物体都是质量均匀的正方体，边长都为4cm，质量分别为32g、76.8g。将长度为4cm的细线两端分别固定在物体A、B表面的中央，构成一个连接体放入底面积为40cm2、自重为0.112N的圆柱体容器中，如图乙所示。 A、B 两物体和绳子都不吸水，绳子质量和容器壁厚度忽略不计，，g 取。求：
（1）此时图乙中容器对桌面的压强p1；
（2）小亮同学缓慢的沿容器壁注入水，当注水质量为204g时，A、B两物体静止后，水对容器底的压强p2；
（3）若小亮同学缓慢的沿容器壁注入水，当 A、B 之间的细线刚好绷直时停止注水，待 A、B 两物体静止后，在A上表面中心处施加竖直向下的压力，使其缓慢向下运动，直至A恰好完全浸没在水中，则从施加压力开始到物体A恰好完全浸没，A的重力所做的功。（容器足够高）

27．（2022春·广东佛山·八年级佛山市南海区大沥镇许海初级中学校考竞赛）某轿车的质量是1200kg，车轮与地面的总接触面积是0.08m2（g=10N/kg）
（1）轿车空载静止时，对水平地面的压强为多少？
（2）在平直的公路上以恒定的功率测试轿车性能时，轿车由静止开始运动，水平方向获得的动力F随运动时间t的变化关系如图所示。t=20s后，轿车以30m/s的速度做匀速直线运动，则在20-40s时间内牵引力做的功为多少？轿车发动机的功率为多大？
28．（2023春·湖南衡阳·八年级湖南省衡南县第一中学校联考竞赛）为美化环境造福人民，东营市城市管理局在治理护城河时修建了一座桥。如图甲所示，使用吊车向河底投放圆柱形混凝土构件，在整个投放过程中，混凝土构件以的速度匀速竖直下降。图乙是钢丝绳的拉力随时间的变化图像。当时吊车开始投放混凝土构件，到时结束，此时构件竖立在河中。（已知水的密度为，混凝土的密度为，钢筋的密度为，取，水的阻力忽略不计）求：
（1）混凝土构件的体积；
（2）投放结束时混凝土构件顶部受到水的压强；
（3）通过计算说明这种混凝土构件有没有钢筋制作的骨架；
（4）投放过程中混凝土构件重力做的功和功率。
29．（2019·河北·九年级校联考竞赛）图（甲）所示是使用汽车打捞水下重物的示意图，汽车通过定滑轮牵引水下一个圆柱形重物，在整个打捞过程中，汽车以恒定的速度v＝0.2m/S向右运动．图（乙）是此过程中汽车拉动重物的功率P随时间t的变化图象，设t＝0时汽车开始提升重物，忽略水的重力和滑轮的摩擦，g取10N/kg．求：
（1）圆柱型重物的质量？
（2）圆柱型重物的密度？
（3）打捞前，圆柱形重物的上表面所受的水的压力？
（4）从打捞开始到圆柱形重物刚刚全部露出水面，汽车共对重物做了多少功？
30．（2021秋·广东佛山·九年级佛山市南海区大沥镇许海初级中学校考竞赛）如图所示，水平桌面上放置一圆柱形容器，其内底面积为200cm2，容器侧面靠近底部的位置有一个由阀门K控制的出水口，物体A是边长为10cm的正方体，用不可伸长的轻质细线悬挂放入水中静止，此时有的体积露出水面，细线受到的拉力为12N，容器中水深为18cm．已知，细线能承受的最大拉力为15N，细线断裂后物体A下落过程不翻转，物体A不吸水，g取10N/kg．
（1）求物体A的密度；
（2）打开阀门K，使水缓慢流出，问放出大于多少kg水时细线刚好断裂？
（3）细线断裂后立即关闭阀门K，关闭阀门K时水流损失不计，物体A下落到容器底部稳定后，求水对容器底部的压强；
（4）从细线断裂到物体A下落到容器底部的过程中，求重力对物体A所做的功．
31．（2022秋·全国·八年级校联考竞赛）某次跳伞训练中，体重为500N的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下，其速度与时间的关系如图所示，经15s下落210m后，开始做匀速直线运动直至落地，整个过程用时30s，求在这个过程中：
(1)运动员下落的平均速度；
(2)重力做的功；
(3)匀速下降时重力做功的功率.
32．（2023·湖南长沙·九年级统考竞赛）图甲是使用汽车打捞水下重物的示意图。汽车通过定滑轮牵引水下一个圆柱形重物，在整个打捞过程中，汽车以恒定的速度v＝0.2m/s向右运动。图乙是此过程中汽车拉动重物的功率P随时间t变化的图象，设t＝0时汽车开始提升重物，忽略水的阻力和滑轮的摩擦，g取10N/kg。求：
(1)圆柱形重物的质量。
(2)圆柱形重物的密度。
(3)打捞前，圆柱形重物上表面所受水的压力。
33．（2019·湖南邵阳·八年级统考竞赛）近日，载着“雾炮”的大型环卫工作车在娄底各城区道路上作业，所到之处雨雾纷飞，引起行人注意。多功能抑尘车又名雾炮车，能够高效降尘、降低城市PM2.5浓度，因而又有“降霾神器”美称。若该车技术参数如下：空车质量6t，最大载水量10t，支持连续喷水1小时，喷洒距离为10公里，最大能喷洒出45米高的水雾，它使用柴油机提供动力。装满水后，车轮与地面的总接触面积为0.5m2。问：
(1)空载时，洒水车静止时对水平地面的压强为多少？
(2)在某水平直线路段匀速行驶时，其受到的摩擦力是其总重力的0.1倍，当汽车满载且未喷水时，3min行驶了1440m，消耗9×107J 的能量，求：雾炮车的发动机的效率是多少？
(3)竖直喷雾时，水雾和空气的混合物密度为ρ，喷口面积为S，喷出的水雾的初速度为v，某次喷射持续时间为t，喷射高度为h，求风机功率；
(4)当雾炮车在水平路面上匀速行驶并不断向外喷水时，雾炮车发动机的输出功率如何变化？为什么？
六、综合题
34．（2023春·湖北黄石·八年级统考竞赛）高仿真涡喷（指发动机类型）航模飞机（图甲）的表演极具观赏性。这种航模飞机需在跑道上加速滑行一段距离，获得足够的升力后才能起飞。已知航模飞机在起飞离地前，平直跑道对它的支持力与滑行距离s的关系如图乙所示。发动机产生的推力为 400 N，滑行中获得的升力为F=cv2，式中比例系数c= 6.4N·s2/m2，v 是航模飞机的滑行速度。g取10N/kg，根据图像解答下列问题：

（1）航模飞机的质量为 kg，起飞过程中发动机做的功为 J；
（2）航模飞机起飞离地时获得的升力为 N，速度为 m/s；
（3）根据航模飞机在竖直方向的受力和图乙的解析式，推导其滑行距离s与滑行速度v之间的关系式 。
35．（2021·广东佛山·九年级统考竞赛）小星和家人乘坐过山车，当过山车经过轨道最高位置时，他明显感觉到自己仍然在挤压座椅，如图甲所示。小星问爸爸：我经过最高位置时，由于要受到竖直向下的重力，按说不应该对倒置的座椅产生压力呀，但我明显感觉到自己仍然在挤压坐犄，这是为什么呢？爸爸向他解释道：刚才我们在轨道上的运动是圆周运动，而做圆周运动的物体，需要有指向圆心的力来改变物体的运动方向使物体做这种运动，这种力叫向心力，刚才过出车经过轨道内侧最高位置时所需的向心力就是由重力和座椅对人的作用力共同提供的。小星进一步查阅资料得知，如图乙所示，若一个质量为m的物体，沿半径为r的圆弧做圆周运动，其运动的速度为v（即单位时间内物体通过的圆弧长），那么物体所需向心力的大小为。如图丙所示，是小星模拟过山车的运动情景，光滑水平轨道左端固定一轻质弹簧，右端与半径为r的半圆轨道BCD相切，半圆轨道接触面粗糙程度均匀，半圆的直径BD是竖直的，轻质弹簧无形变，最右端位于O点，小球（与弹簧右端只接触，并不相连接）在外力作用下压缩弹簧至A位置时释放。小球被弹出，在O点离开弹簧，小球此时速度太小为7m/s。小球能够沿着轨道运动并到达半圆轨道的最高位置D点，小球此时速度大小为3m/s。其中，小球的质量为0.2kg，光滑水平轨道OB段的长度为2.1m，半圆轨道的半径为r=0.6m，g取10N/kg。若不计空气阻力，小球可看成一个点。请回答下列问题：
（1）小球在光滑水平轨道OB段运动的时间是 ；
（2）小球通过位置D时受到的作用力有 ，此时小球的速度比小球离开弹簧时的速度小，其原因是 ；
（3）当小球到达半圆轨道的最高位置D点时，小球对轨道的压力大小为 。
36．（2022春·广东佛山·八年级佛山市南海区大沥镇许海初级中学校考竞赛）如图所示，水平地面O点两侧粗糙程度不同，但各自的粗糙程度均匀，物体一直受到沿水平方向3 N的力F。物体经过M点开始计时，每经过相同时间，用虚线框记录物体的位置。物体在MO段做匀速直线运动。
（1）以方框内的黑点代表物体，画出物体在MN段运动时在水平方向上的受力示意图；( )
（2）在MO和OQ段中，物体所受的摩擦力大小相等吗？ ，判断依据是 ；
（3）力F在MN、OP段做功分别为WMN、WOP，功率分别为PMN、POP，则WMN WOP，PMN POP（选填“>”、“=”或“