(物理)初中物理功和机械能解题技巧及经典题型及练习题(含答案)

（物理）初中物理功和机械能解题技巧及经典题型及练习题(含答案)

一、功和机械能选择题

1．甲升降机比乙升降机的机械效率高，它们分别把相同质量的物体匀速提升相同的高

度．则（）

A．乙升降机提升重物做的有用功较多B．甲升降机的电动机做的额外功较

多

C．甲升降机的电动机做的总功较少D．乙升降机的电动机做的总功较

少

【答案】C

【解析】

【详解】

A．提升物体质量和高度相同说明甲、乙升降机做的有用功相等，故A错误；

BCD．既然甲机械效率高，则说明甲做的额外功少，总功也就少，故BD错误，C正确．

2．跳远运动的几个阶段（不计空气阻力）如图所示，关于运动员的下列说法正确的是

（）

A．在助跑阶段动能不变

B．在起跳时动能最大

C．在最高点时势能最小

D．落地时势能最大

【答案】B

【解析】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，因此重力势能不变。机械能等于动能和势能的和，动能增大，重力势能不变，因此

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，故B正确。C. 最高点时，高度达到最大值，因此重力势能也达到最大值，故C错误。D. 落地时势

能最小，故D错误。

点睛：动能与物体的质量和速度有关，质量越大，速度越大，物体的动能也就越大；重力

势能与物体的质量和高度有关，质量越大，高度越大，物体的重力势能越大。

3．用弹簧测力计拉着甲、乙两物体沿竖直方向运动，两次运动的s?t图象如图所示。若甲

的重力比乙小，则下列说法中正确的是

A．它们的惯性一定相等B．它们的重力势能一定都变大

C．它们的动能可能相等D．它们所受的合力可能不相等

【答案】C

【解析】

【详解】

由两次运动的s?t图象可知，甲乙都是在竖直方向上运动：且两次都做匀速直线运动，都处于平衡状态，且甲的速度大于乙的速度，但具体向上运动还是向下运动不能确定，故A．甲的重力比乙小，即其质量是不等的，所以惯性一定不相等，故错误；

B．由于甲乙都是在竖直方向上运动，但具体向上运动还是向下运动不能确定，故不能判断重力势能的大小变化，故错误；

C．由于甲的重力小于乙的重力，即甲的质量小于乙的质量，但甲的速度大于乙的速度，所以据动能大小的影响因素可知，它们的动能可能相等，故正确；

D．因为物体受到的重力和拉力为一对平衡力，所以所受合力一定都为零，故错误；

4．工人师傅利用如图所示的两种方式，将重均为300N的货物从图示位置向上缓慢提升0.5m。F1、F2始终沿竖直方向；图甲中OB＝2OA，图乙中动滑轮重为60N，重物上升速度为0.01m/s。不计杠杆重、绳重和摩擦，则下列说法正确的是

A．甲乙两种方式都省一半的力

B．甲方式F1由150N逐渐变大

C．乙方式的有用功是180J

D．乙方式F2的功率为3.6W

【答案】D

【解析】

【分析】

（1）根据杠杆的特点和动滑轮的特点分析甲乙两种方式的省力情况；

（2）根据动力臂和阻力臂的关系分析甲方式F1的变化；

（3）根据W有用=Gh可求乙方式的有用功；

（4）根据公式P=Fv求出乙方式F2的功率。

A 、甲图，F 1为动力，已知OB=2OA ，即动力臂为阻力臂的2倍，由于不计摩擦、杠杆自重，由杠杆平衡条件可知，动力为阻力的一半，即F 1=150N ；由图乙可知，n=3，不计绳重和摩擦，则211()(30060)12033

F G G N N N =+=?+=动，故A 错误； B 、甲图中，重力即阻力的方向是竖直向下的，动力的方向也是竖直向下的，在提升重物的过程中，动力臂和阻力臂的比值不变，故动力F 1为150N 不变，故B 错误； C 、不计绳重和摩擦，乙方式的有用功为：W 有用=Gh=300N×0.5m150J ，故C 错误； D 、乙方式中F 2=120N ，绳子的自由端的速度为v 绳=0.01m/s×3=0.03m/s ，则乙方式F 2的功率为：221200.03/ 3.6F s W P F v N m s W t t

====?=绳绳，故D 正确。 故选D 。

5．关于能量及能量之间的转化，下列说法正确的是（ ）

A ．火山具有内能，冰山不具有内能

B ．火箭在加速上升时，机械能保持不变

C ．拦河大坝使水位升高，增大了水的动能

D ．坠落的陨石在空中划过一道亮光时，机械能转化为内能

【答案】D

【解析】

【分析】

（1）物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和叫做内能，任何物体都具有内能；（2）物体由于运动而具有的能叫做动能，影响动能大小的因素有质量和速度；（3）物体由于被举高而具有的能叫做重力势能，影响重力势能大小的因素是质量和高度；（4）物体克服摩擦力做功时，机械能转化为内能．

【详解】

A. 任何物体都具有内能，冰山和火山都有内能，该选项说法不正确；

B. 火箭加速上升时，动能增大，重力势能也增大，因此机械能是增大的，该选项说法不正确；

C. 拦河坝使水位升高，增大了水的重力势能，该选项说法不正确；

D. 陨石在空中运动出现亮光，是因为它与空气摩擦，机械能转化为内能，温度升高而燃烧的现象，该选项说法正确。

故选D.

6．班里组织一次“比一比上楼时的功率”活动，从一楼登上五楼，比谁的功率最大。为此，需要测量一些物理量。下列物理量中必须测量的是（ ）

①五楼到一楼的高度H ； ②从一楼到达五楼所用的时间T ；

③每个同学的体重G ； ④四楼到五楼楼梯的长度L 。

A ．①②③

B ．②③④

C ．①③

D ．②③

【解析】

【详解】

由功率公式得

W GH

P

==

T T

学生都是从同一栋楼中的一楼到五楼，所以H高度相同，没有必要测量高度H的大小了；学生自身重不同，爬楼用的时间不同，所以必须测出各个体重和所用时间，这样可对比出不同学生上楼时的功率大小关系了。

故选D。

7．如图所示，分析小球从A点自由摆动到C点的过程，不考虑空气阻力，以下说法正确的是（）

A．小球从A点自由摆动到B点的过程中，动能转化为重力势能

B．小球摆动到最低点B时，动能为零

C．小球摆动到最高点C时，重力势能最小

D．小球在整个过程中的机械能守恒

【答案】D

【解析】

试题分析：小球从A点自由摆动到B点的过程中，速度增大，高度减小，所以动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能，故A错；小球摆动到最低点B时，速度最大，动能最大，故B错；小球摆动到最高点C时，重力势能与在A点时相同都为零，故C错；由于不计空气阻力，只有重力做功，故机械能是守恒的，D正确；应选D．

【考点定位】机械能转化和守恒

8．铁路提速要解决许多具体的技术问题，其中提高机车牵引力的功率是一个重要问题．已知匀速行驶时，列车所受阻力与速度的平方成正比，即f=kv2；列车要提速，就必须研制出更大功率的机车．那么当列车分别以20m/s 和36km/h 的速度在水平轨道上匀速行驶时，机车牵引力的功率之比为

A．2：1 B．5：9 C．16：1 D．8：1

【答案】D

【解析】

【分析】

当机车匀速前进时，处于平衡状态，机车的牵引力和阻力是平衡力，根据二力平衡的条件

得到牵引力和阻力的关系，根据公式P=Fv得到机车牵引力的功率之比。

【详解】

已知列车匀速行驶时所受阻力与速度平方成正比，即f=kv2，

当列车在水平轨道上匀速行驶时，牵引力和阻力是平衡力，根据二力平衡的条件得到牵引力等于阻力，即F=f=kv2，功率公式P=Fv=kv3，

当列车分别以20m/s和36km/h=10m/s的速度在水平轨道上匀速行驶时，机车牵引力的功率之比。

故选D。

9．如图是一个光滑的轨道．某小球从轨道的O点出发，由静止开始下滑，小球始终没有离开轨道，你认为小球最远可以运动到

A．a点B．b点

C．c点D．d点

【答案】C

【解析】

【详解】

本实验中，由于轨道是光滑的，没有摩擦力，所以小球的机械能守恒。故小球从O点由静止释放，始终没有离开轨道，最远可以滚到与O点等高的c点，故选C。

10．古代战争中，军队用投石车投出巨石攻击城墙，在巨石被投出到击中城墙的过程中，下列说法正确的是

A．巨石在上升过程中动能不断增大

B．巨石在最高点时动能为零

C．巨石在下降过程中动能转化为重力势能

D．巨石在下降过程中重力势能不断减小

【答案】D

【解析】

A、巨石运动过程中，上升阶段，速度减小，动能减小；故A错误；

B、巨石在最高点时仍保持一定的速度运动，动能不为零；故B错误；CD、巨石下落过程速度增大，动能增大，高度减小，重力势能减小，重力势能转化为动能；故C错误，D正确．故选D．

11．如图所示，斜面与水平面在M点通过小圆弧相连，弹簧左端固定，原长时右端在N 点，小物块从斜面上P点由静止滑下，与弹簧碰撞后又返回到P点，则下列说法中错误

．．的是

A．小物块从P向M运动过程中，重力势能减少

B．小物块从P向M运动过程中，机械能减少

C．小物块从P向M运动过程中，机械能不变

D．弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大

【答案】B

【解析】

A、小物块从P向M运动过程中，质量不变，高度变小，重力势能减小，故A正确；BC、物块从P到N碰撞后还能返回到P说明没能量损失，机械能守恒；小物块从P向M运动过程中，重力势能转化为动能，机械能不变；故B错误，C正确；

D、弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性形变达到最大限度，弹性势能最大，故D正确．

故选B．

12．根据如图所示的几个情景，下列说法正确的是（）

A．女孩搬起一个箱子，女孩对箱子做了功

B．司机费了很大的力也未能推动汽车，但司机对汽车做了功

C．吊车吊着货物水平移动一段距离，吊车对货物做了功

D ．足球被踢出后在草地上滚动的过程中，运动员对足球做了功

【答案】A

【解析】

【详解】

A ．女孩搬起一个箱子，女孩给箱子一个向上的力，箱子在力的方向上移动了距离，女孩对箱子做了功，故A 正确。

B ．司机费了很大的力也未能推动汽车，人对汽车有推力作用，但是汽车没有在力的方向上移动距离，所以人对汽车没有做功，故B 错误。

C ．吊车对货物施加一个竖直向上的力，吊车吊着货物水平移动一段距离，没有在力的方向上移动距离，所以吊车没对货物做功，故C 错误。

D ．足球被踢出后在草地上滚动的过程中，运动员对足球没有力的作用，对足球不做功，故D 错误。

【点睛】

有力作用在物体上，力对物体不一定做功；物体运动了一段距离，可能没有力对物体做功；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。

13．平直公路上的甲、乙两辆汽车，在相同牵引力作用下匀速行驶，如果在相同时间内通过的路程比为3 ：2，则甲与乙（ ）

A ．牵引力做功之比为2 ：3

B ．牵引力做功之比为3 ：2

C ．牵引力的功率之比为1 ：1

D ．汽车所受的阻力之比为3 ：2

【答案】B

【解析】

【详解】 解答：做功之比112232W Fs W Fs ＝＝ 功率之比11122232

W P W t W P W t

＝＝＝ 牵引力相等，匀速行驶，所以阻力相等，则阻力之比为1:1．

故选B ．

14．如图所示，物体浸没在水中，工人用200N 的拉力F 在10s 内将重为400N 的物体匀速提升2m ，物体没有露出水面，此时滑轮组的机械效率是80%，不计绳重和摩擦，

g=10N/kg，则下列说法中正确的是（）

A．物体露出水面前，工人匀速提升重物时拉力的功率为40W

B．物体在水中受到的浮力为320N

C．物体的体积为8×10-3m3

D．物体露出水面后，此滑轮组提升该物体的机械效率将小于80%

【答案】C

【解析】

【详解】

A．由图知，n=2，拉力端移动的距离：s=2h=2×2m=4m，拉力端移动的速度：

v=s/t=4m/10s=0.4m/s，拉力的功率：P=Fv=200N×0.4m/s=80W，故A错；

B．滑轮组的机械效率：η=W有用/W总=（G?F浮）h/Fs=（G?F浮）h/F×2h=G?F浮/2F=400N?F浮/2×200N=80%，解得：F浮 =80N，故B错；

C．由F浮 =ρ水V排g得物体的体积：V=V排 =F浮/ρ水g=80N/1×103kg/m3×10N/kg=8×10-3 m3，故C正确；

D．物体露出水面后，没有了浮力，相当于增加了提升物体的重，增大了有用功，不计绳重和摩擦，额外功不变，有用功和总功的比值变大，此滑轮组提升该物体的机械效率将大于80%，故D错。

15．对物理量的估测是一种良好的学习习惯，也是学好物理的基本功之一．下列是小佳同学对本学期所学的一些物理最的估测数据，其中最符合实际的是

A．一名初中学生的体重约为500N

B．一名初中学生站立在水平地面上时，对地面的压强约为3×104 Pa

C．一名初中学生浸没在水中时，受到水的浮力约为1.0×103N

D．一名初中学生从一楼步行到三楼所做的功约为3×104J

【答案】A

【解析】

由于初中生的质量约为50kg，所以体重大约是：G=mg=50kg×10N/kg=500N，故A符合实际；一般初中生每只鞋的底面积大约为200cm2 =0.02m2，体重大约为500N，所以对地面的压强约是：P=F/S=G/S=500N/0.02m2×2=1.25×104 Pa，故B不符合实际；游泳时接近漂浮状态，受到的浮力与重力相等，又因为中学生的体重大约在500N左右，所以受到水的浮力约为500N，故C不符合实际；中学生的体重在500N左右，一楼到三楼的高度约6m，中学生从一楼走到三楼，会克服重力做功大约是：W=Gh=500N×6m=3000J，故D不符合实际，综上所述故选A．

16．如图所示，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F ，将杠杆缓慢地由位置A 拉至位置B ，在这个过程中，力F 的大小将（ ）

A ．不变

B ．变小

C ．变大

D ．先变大后变小

【答案】C

【解析】

【详解】 在杠杆缓慢由A 到B 的过程中，力F 始终与杠杆垂直，所以动力臂OA 的长度没有变化，阻力G 的大小没有变化，而阻力臂l 却逐渐增大；由杠杆的平衡条件知：F ?OA =G ?l ，当OA 、G 不变时，l 越大，那么F 越大；因此拉力F 在这个过程中逐渐变大．C 符合题意，选项ABD 不符合题意．

17．某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9km ，用时5min45s ，消耗燃油

1.5kg ，已知汽车的牵引力是2000N ，燃油的热值为4.6×107J/kg ，假设燃油完全燃烧．通过计算可知，下列结果正确的是（ ）

①汽车行驶速度是20km/h ②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×107J

③汽车牵引力做功的功率是30kW ④汽车发动机的效率是20%

A ．只有①和②

B ．只有②和③

C ．只有①和④

D ．只有②和④

【答案】D

【解析】

①汽车行驶速度是： 6.9km 72km/h=20m/s 345h 3600

s v t =

==，故①错误； ②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是： 771.5kg 4.610J/kg 6.910J Q mq ==??=?放，故②正确；

③匀速行驶时汽车受到的牵引力与阻力是平衡力，所以汽车牵引力做功的功率是： 200020m/s=40000W=40kW P Fv N ==?，故③错误；

④汽车发动机的做的功为：

372000N 6.910m 1.3810J W Fs ==??=?，

汽车发动机的效率是：

771.3810J 100%=20%6.910J

W Q η?==??放，故④正确．.

点睛：综合考查了速度、热值、功、功率、效率的计算，综合性较强，需要注意的是：各个公式应用时，单位要统一，一般都使用主单位，特别是热值公式应用时，有时要用到体积，有进要用到质量，要统一单位后再计算．

18．跳绳是中考体育项目，小强每跳起一次，克服重力做的功最接近（）

A．3J B．30J C．300J D．600J

【答案】B

【解析】小强同学每跳起一次，克服重力所做功：W=Gh=50k g×10N/kg×0.05m=25J，最接近于30J．

故选B．

19．如图所示，在斜面上将一个重9N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为5N，斜面长3m，高1m。则下列说法中不正确

．．．的是：

A．该过程中做的有用功为9J

B．这个斜面的机械效率为60%

C．物体所受到的摩擦力是5N

D．减小斜面与物体间的摩擦可以提高斜面的机械效率

【答案】C

【解析】

【分析】

（1）根据公式W=Gh求拉力做的有用功；

（2）根据W=Fs求拉力F对物体做的总功，斜面的机械效率等于有用功与总功之比；（3）克服摩擦力所做的额外功等于总功减去有用功，利用W额=fs求摩擦力；

（4）提高斜面的机械效率的方法：减小摩擦力、增大斜面的倾斜程度。

【详解】

A、拉力做的有用功：W有用=Gh=9N×1m=9J，故A正确，不符合题意；

B、拉力F对物体做的总功：W总=Fs=5N×3m=15J，斜面的机械效率，故B正确，不符合题意；

C、克服摩擦力所做的额外功：W额=W总-W有=15J-9J=6J，由W额=fs得摩擦力

，故C错误，符合题意；

D、减小斜面与物体间的摩擦，可以减小额外功，有用功不变，总功减小，有用功与总功的比值变大，可以提高斜面的机械效率，故D正确，不符合题意。

【点睛】

本题考查斜面的机械效率的计算，明确有用功和总功、额外功之间的关系以及额外功为克服摩擦力所做的功是解决本题的关键。

20．如图所示，用一滑轮组在5s 内将一重为200N 的物体向上匀速提起2m ，不计动滑轮及绳自重，忽略摩擦。则

A ．物体上升的速度是2.5m/s

B ．拉力F 大小为400N

C ．拉力F 的功率为40W

D ．拉力F 的功率为80W 【答案】D

【解析】

【详解】

A ．由s v t

=得体的速度： 2m 0.4m 5s

h v t === 故A 项不符合题意；

B ．图可知，绳子段数为2n =，不计动滑轮及绳自重，忽略摩擦，则拉力：

11200N 100N 22

F G ==?= 故B 项不符合题意；

CD ．绳子自由端移动的速度：

220.4m s 0.8m s v v ==?=绳物

拉力F 的功率：

100N 0.8m s 80W W Fs P Fv t t

====?= 故C 项不符合题意，D 项符合题意。