功和机械能测试卷(含答案)

功和机械能测试卷（含答案）

一、选择题

1．分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组，在5s内将重为100N的物体G匀速提升2m，每个滑轮的重均为10N．不计绳重及摩擦，此过程中（）

A．拉力F甲小于拉力F乙

B．F甲做的功大于F乙做的功

C．甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组的机械效率

D．F甲做功的功率等于F乙做功的功率

【答案】D

【解析】

【详解】

由题可知,甲乙两滑轮组均将相同物体提升相同高度,由W有＝Gh可知W甲有＝W乙有；不计绳重及摩擦,均只需克服动滑轮自重做额外功,甲乙中均只有一个动滑轮,且动滑轮的重相同,由W额＝G动h可知W甲额＝W乙额，因为W总＝W有+W额,所以W总甲＝W总乙。A. 由图可知,n1＝

2,n2＝3，不计绳重及摩擦，则F甲＝（G+G动）＝×（100N+10N）＝55N，F乙＝（G+G 动）＝×（100N+10N）＝36.7N

η＝可知,η甲＝η乙，故C不正确；D. 拉力做功的功率P＝,由于W总甲＝W总乙、时间t也相同,所以P甲＝P乙，故D正确；故选D.

【点睛】

甲、乙两个滑轮组将同一物体匀速提升至相同的高度，在不计绳重和摩擦的情况下，有用功就是提升重物所做的功，对动滑轮所做的功是额外功，总功等于有用功和额外功之和，机械效率是有用功与总功的比值．

2．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.

3．为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度，设置了如图甲所示的滑轮组装置。当用如图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示。（不计绳重和绳与轮之间的摩擦）。下列计算结果不正确

．．．的是

A．0s～1s内，地面对物体的支持力大于10N

B．1s～2s内，物体在做加速运动

C．2s～3s内，拉力F的功率是100W

D．2s～3s内，滑轮组的机械效率是83.33%

【答案】C

【解析】

【详解】

（1）由图乙可知,在0～1s内,拉力F＝30N.取动滑轮和重物为研究对象,受到向下的重力G 和G动,向上的支持力F支,及三根绳子向上的拉力F′作用，处于静止状态；地面对重物的支持力F支＝G?F′＝G?3F拉+G动＝100N?3×30N+G动＝G动+10N10N，故A正确；（2）由图丙可知，1s～2s内，物体在做加速运动，故B正确；（3）由图可知在2～3s内,重物做匀速运动,v3＝2.50m/s,拉力F3＝40N，因为从动滑轮上直接引出的绳子股数（承担物重的绳子股数）n＝3，所以拉力F的作用点下降的速度v′3＝3v3＝3×2.50m/s＝7.5m/s，拉力做功功率

（总功率）:P 总＝F 3v′3＝40N×7.5m/s ＝300W ，故C 错误；滑轮组的机械效率：η＝

×100%＝

×100%＝×100%83.33%，故D 正确。故选C. 【点睛】

由滑轮组的结构可以看出，承担物重的绳子股数n ＝3，则拉力F 移动的距离s ＝3h ．（1）已知滑轮组绳子的段数n 和拉力F 拉，物体静止，设滑轮组对物体的拉力F ′，其关系为F 拉＝（F′+G 动）；地面对物体的支持力等于物体对地面的压力，等于物体的重力G 减去整个滑轮组对物体的拉力F′；（2）由F-t 图象得出在1～2s 内的拉力F ，由h-t 图象得出重物上升的高度，求出拉力F 的作用点下降的距离，利用W ＝Fs 求此时拉力做功．（3）由F-t 图象得出在2～3s 内的拉力F ，由v-t 图象得出重物上升的速度，求出拉力F 的作用点下降的速度，利用P ＝Fv 求拉力做功功率，知道拉力F 和物重G 大小，以及S 与h 的关系，利用效率求滑轮组的机械效率．

4．扫地机器人是智能家用电器，正逐渐进人我们的家庭，如图是一款质量为1.5kg 集自动充电、清扫、吸尘的机器人，某次寻找充电电源过程中，在水平地面上2min 匀速行驶20m ，若机器人行驶过程的平均阻力为3N ，则关于机器人这次行驶过程中克服阻力做功和功率分别是

A ．300J ，2.5W

B ．60J ，0.5W

C ．60J ，30W

D ．360J ，3W 【答案】B

【解析】

【详解】

机器人这次行驶过程中克服阻力做的功：32060W fs N m J ==?=，故AD 错误；克服阻力做功的功率：600.5260W J P W t s

=

==?，故B 正确、C 错误。 故选：B 。

【点睛】

本题考查了做功公式和功率公式的应用，是一道较为简单的计算题。

5．跳板跳水运动有起跳、腾空、落水三个阶段，如图所示是跳水运动员跳板跳水时的情景，若不计空气阻力，下列说法不正确．．．

的是

A ．运动员即将起跳时，跳板的弹性势能最大

B．腾空的过程，运动员的动能转化为重力势能

C．落水的过程，运动员的重力势能始终在增大

D．从腾空到落水的过程，运动员的动能先减小后增大

【答案】C

【解析】

【分析】

动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大；

重力势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大；

弹性势能和物体发生弹性形变的程度有关；

动能和势能统称为机械能．其在不计空气阻力时，机械能是守恒的．

【详解】

A、运动员在跳板上即将起跳时，跳板的形变最大，故此时的弹性势能最大，即弹性势能转化成了人的动能，故A正确；

B、运动员腾空时，质量不变，速度变小，则动能减小，但高度增加，所以重力势能增大，故是将动能转化为重力势能的过程，故B正确；

CD、运动员从腾空到落水的过程，速度先变小后变大，所以动能先减小后增大；高度先增加，后减小，所以重力势能先变大，后变小，故C错误，D正确．

故选C．

6．如图所示的光滑轨道，BC为水平面，小球从A点静止释放运动到C点的过程中，小球的动能和重力势能的变化情况是（）

A．A到B小球的重力势能不变

B．A到B小球的动能减少

C．B到C小球的重力势能增大

D．B到C小球的动能不变

【答案】D

【解析】

【详解】

A．由图示可知，小球从A到B高度减小，重力势能减小，故A错；

B．小球从A到B速度变大，动能增大，故B错；

C．小球从B到C高度不变，重力势能不变，故C错；

D．由于平面是光滑的，小球不受摩擦力，所以小球在平面上是匀速直线运动，所以从B 到C的速度不变，动能不变，故D正确．

7．将重为2N的物体A挂于弹簧测力计下，测力计与物体A共同处于静止或匀速直线运动状态，已知匀速运动的速度v1＜v2＜v3．关于测力计和物体A的描述：①弹簧测力计的示数等于2N；②测力计对物体A的拉力做功的功率最大；③物体A的重力势能增加．图所

示的四种情景中，同时符合以上三条描述的是

A．静止B．竖直向上匀速运动

C．竖直向上匀速运动D．水平向右匀速运动

【答案】C

【解析】

【分析】

物体处于平衡状态时，受平衡力，据此判断弹簧测力计的示数；再根据运动速度的大小，判断做功的功率；同时根据重力势能的影响因素，判断重力势能的变化．

【详解】

①由题意可知，物体每次都是处于静止或匀速直线运动状态，即平衡状态，因此，物体受到的是平衡力，则拉力与重力平衡，即弹簧测力计的示数都等于2N；

②首先，做功必须包括力和力方向移动的距离两个要素，A选项中有力无距离，所以不做功；D选项中力与运动方向垂直，所以也不做功，因此，做功的只有BC；

而BC中,v1

③选项AD中，物体的高度不变，所以重力势能不变；BC选项中物体的高度增大，所以物体A的重力势能增加。综上所述，同时符合以上三条描述的只有C.故选C.

8．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．

9．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；

10．一高尔夫球以二百公里的时速水平撞击钢板，图为球撞击过程中的三个状态，其中甲是刚要撞击的时刻，乙是球的形变最大的时刻，丙是刚撞击完的时刻，已知撞击时间非常短，若忽略球的机械能损失，则（）

A．球在甲、丙两个时刻的动能相等

B．球在甲时刻的动能较丙时刻的大

C．球在甲时刻的动能较丙时刻的小

D．条件不足，无法比较球在甲、丙两个时刻的动能大小

【答案】B

【解析】

【详解】

由题意可知，忽略球的机械能损失，高尔夫球的机械能守恒；甲是刚要撞击的时刻，此时的甲具有动能，不具有弹性势能；丙是刚撞击完的时刻，此时高尔夫球发生了形变，高尔夫球的弹性势能转化动能，弹性势能减小，动能增加，故球在甲、丙两个时刻的动能不相等，球在甲时刻的动能较丙时刻的大，故B正确，ACD错误．

11．如图甲所示，是建设罗泊湾大桥时使用的起吊装置（图中未画出）的钢缆绳拉着实心圆柱体A 在距江面某一高度处沿竖直方向匀速下降的情景．A 在下降到江底之前，始终保持0.1m/s 的速度不变．如图乙所示是A 下降到江底之前钢缆绳对A 的拉力F 随时间t 变化的图像（江水的密度为ρ=1.0×103kg/m 3 , g 取10N/kg ）．则

A ．A 从开始下降直到江面的过程中，钢缆绳对A 做的功为5×104J

B ．A 下降过程中重力的功率为5×103W

C ．A 的密度为1.6×103kg/m 3

D ．当A 下降到水平的江底，卸下钢缆绳后，A 对江底的压强为5×103 Pa

【答案】D

【解析】

【详解】

A ．由图乙可知，A 从开始下降直到江面的过程中，下降高度

h =vt =0.1m/s×20s=2m ，

钢缆绳对A 做的功

W =Fs =3×104N×2m=6×104J ，

故A 错误．

B ．A 下降过程中重力的功率

43310N 0.1m/s 310W W Fs P Gv t t

=

===??=?， 故B 错误． C ．A 全部浸没在水中所受浮力

444310N 110N 210N F G F =-=?-?=?浮拉，

根据阿基米德原理F gV ρ=浮水排可得，

物体的体积

4333210N 2m 1.010kg/m 10N/kg

F V g ρ?===??浮水， 故A 的密度

4333310N 1.510kg/m 10N/kg 2m

m G V gV ρ?====??， 故C 错误．

D ．由图乙可知，A 物体从开始浸入江水中至完全浸没所用时间

t ’=30s-20s=10s ，

A 物体的高度

h ’=vt ’=0.1m/s×10s=1m ，

圆柱体A 的底面积

3

22m 2m 1m V S h ='==， 当A 下降到水平的江底，卸下钢缆绳后，A 对江底的压力

444G 310N 210N 110N F F =-=?-?=?压浮，

则A 对江底的压强

432110N 510Pa 2m

F p S ?===?压， 故D 正确．

【点睛】

本题是力学综合计算题，具有一定的难度，读懂图，能从图像中找出有用的信息并加以应用是关键．

12．如图所示，是探究“动能的大小与什么因素有关？”实验的示意图．小球从a 处滚下，在c 处与小木块碰撞，并与小木块共同运动到d 处停下．下面的一些判断正确的是（ ）

A ．从a 到b ，小球的势能不变，动能增大

B ．从b 到c ，小球的势能增大，动能增大

C ．到达c 处，小球的势能最小，动能最大

D ．到达d 处，小球的动能为零，小木块的动能最大

【答案】C

【解析】

【详解】

A ．从a 到b 小球的质量不变，高度减小，重力势能减小,故此选不合题意；

B ．从b 到c 小球的质量不变,高度减小,重力势能减小,故此选项不合题意；

C ．到达 c 处，小球到达平面，小球的势能最小，小球的质量不变,速度增大，动能最大，此选项符合题意；

D ．到达d 处，小球质量不变，与 c 处相比高度不变,重力势能不变，小球质量不变，小球撞击木块后，速度不断减小，动能不断减小，到d 点停止，速度为零，动能为零，此选项不合题意．

13．如图所示，规格完全相同的滑轮，用相同的绳子绕成甲、乙两个滑轮组，分别提起重为G 1和G 2的两个物体，不计摩擦与绳重，比较它们的省力情况和机械效率，下列说法正确的是

A．若G1=G2，则F1＜F2，甲的机械效率高 B．若G1=G2，则F1＞F2，乙的机械效率高C．若G1＜G2，则F1＜F2，甲、乙的机械效率相同 D．若G1＜G2，则F1＜F2，乙的机械效率高

【答案】D

【解析】

【详解】

A. 由于滑轮组相同,并且不计摩擦则额外功相等,若G1=G2，则有用功也相同，所以机械效率相等，故A错误；

B. 甲图n=3,F1=G1,乙图n=2,F2=G2,若G1=G2,则F1

C. 甲图n=3,F1=G1,乙图n=2,F2=G2,若G1

D. 甲图n=3,F1=G1,乙图n=2,F2=G2,若<,则F1

【点睛】

要判断甲、乙两图的绳子段数来比较省力情况，由于滑轮组相同，并且不计摩擦则额外功相同通过比较有用功的大小可比较机械效率的高低．

14．同一滑轮用如图甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体，已知滑轮重20N、绳重和滑轮的摩擦力不计．则（）

A．手的拉力：F甲＞F乙；机械效率：η甲＜η乙

B．手的拉力：F甲=F乙；机械效率：η甲=η乙

C．手的拉力：F甲＞F乙；机械效率：η甲＞η乙

D．手的拉力：F甲＜F乙；机械效率：η甲＜η乙

【答案】C

【解析】

【详解】

甲为定滑轮，由定滑轮的使用特点可知：绳重和摩擦力不计，G F =甲，并且可以改变力的方向。 乙为动滑轮，12F G G =+乙动（），由题知，G 动=20N ＜G ，因此F F >甲乙。

如图所示，用定滑轮和动滑轮分别将质量相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度，不计绳重与摩擦，则所做的有用功W 有用一样大，由于要克服动滑轮重力的作用，所以使用动滑轮做的总功多，由ηW W =有用

总 可知，定滑轮的机械效率高，所以ηη>甲乙，故C 正确为答

案，选项ABD 错误。

15．一位初中生用30s 从坡底爬上了9m 高的山坡．他爬坡时的功率与下列哪一个最接近( )

A ．几瓦

B ．十几瓦

C ．一百多瓦

D ．一千多瓦

【答案】C

【解析】

【详解】

中学生的质量约50kg ，体重约500N 左右，山坡的高度为9m ．登楼的功率： 500N 9m 150W 30s

W Gh P t t ?=

===， 可见，他爬坡时的功率与C 选项最接近；

故选C 。

16．如图所示，小车和弹簧放在光滑的水平面上，用手将小车推出后，小车向左运动。当弹簧右端被小车压至A 处时，小车速度为零。小车向左运动的过程中

A ．小车一直减速

B ．小车先加速后匀速

C ．小车的动能先不变后减小

D ．小车的机械能不变

【答案】C

【解析】

水平面光滑，不受摩擦力，当A 向左运动未接触弹簧时，将做匀速直线运动，小车动能不变；当物体A 与弹簧接触后，受向右的弹力作用，速度将减小，动能减小，故C 正确，ABD 错误。

点睛：当物体受平衡力或不受力，运动状态不变；若物体受合力方向与运动方向相反，物体将做减速运动．

17．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=50kg×10N/kg×0.05m=25J，最接近于30J．

故选B．

18．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。

故选C。

【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。

19．如图所示，将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点A，已知AB＞AC，施加的力分别为F1、F2拉力做的功为W1、W2，拉力做功的功率分别为

P 1、P 2， 则下列判断中正确的是

A ．F 1＜F 2， W 1=W 2，P 1＞P 2

B ．F 1＞F 2， W 1＞W 2， P 1＞P 2

C ．F 1＜F 2， W 1＜W 2， P 1＜P 2

D ．F 1＜F 2， W 1=W 2， P 1＜P 2

【答案】D

【解析】 将同一物体分别沿光滑斜面（无摩擦力）AB 、AC 以相同的速度，匀速拉到顶点A ，拉力F 1、F 2对物体所做的功等于物体克服重力所做的功，而同一物体升高相同的高度克服重力做的功相同，故W 1=W 2；又因W FS =，W 相同，AB ＞AC ，所以F 1＜F 2，再由P Fv =知，速度相同，F 1＜F 2，则P 1＜P 2.

所以选择D.

20．如图所示，在粗糙程度相同的水平面上，手推木块向右压缩轻质弹簧至图甲所示位置，松手后，木块最终停止在图乙所示位置。下列说法正确的是（ ）

A ．弹簧被压缩过程中，长度变短，弹簧的弹性势能减小

B ．木块被弹簧弹离后的瞬间，如果它受到的力全部消失，木块将立即停止不动

C ．木块从被弹簧弹离至停止前的过程中，速度减小，縻擦力不变

D ．图乙中，木块受到的支持力和木块对水平面的压力是一对平衡力

【答案】C

【解析】

【详解】

A ．弹簧被压缩过程中，长度变短，形变变大，所以弹簧的弹性势能增大，故A 错误；

B ．木块被弹簧弹离的瞬间具有一定的速度，如果它受到的力全部消失，由牛顿第一定律可知，木块将做匀速直线运动；故B 错误；

C ．木块从被弹簧弹离至最终静止的过程中，木块对水平地面的压力和接触面的粗糙程度没有变，所以摩擦力的大小是不变的，故C 正确；

D ．木块受到的支持力和木块对水平面的压力作用在不同物体上，是相互作用力，不是一对平衡力，故D 错误。

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