2025版物理中考专题练--第11课时　功和机械能（含解析）

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2025版物理中考专题
第三单元　功和机械能　简单机械
第11课时　功和机械能
知能优化训练
中考回顾
1.(2024·四川成都中考)2023年7月28日,第31届世界大学生夏季运动会在成都隆重开幕。我国运动健儿跳高比赛的示意图如图所示。关于跳高运动员的能量,下列结论正确的是(　　)
A.助跑过程中,动能保持不变
B.助跑过程中,机械能总量保持不变
C.起跳后的上升过程中,重力势能增大
D.越过横杆后的下降过程中,动能保持不变
2.(2023·江苏连云港中考)下列有关功的说法正确的是 (　　)
A.用力推车没有推动,人对车也做了功
B.足球在水平地面上滚动时重力对足球没有做功
C.运动员举起杠铃在空中静止不动时对杠铃做了功
D.学生背着书包在水平路面上匀速前进时对书包做了功
3.(2023·四川成都中考)2023年5月10日在文昌航天发射场,搭载天舟六号货运飞船的长征七号遥七运载火箭发射升空。在火箭加速升空过程中,下列说法正确的是 (　　)
A.天舟六号货运飞船的重力势能增大
B.天舟六号货运飞船的动能保持不变
C.天舟六号货运飞船的机械能不变
D.天舟六号货运飞船的动能转化为重力势能
4.(2023·天津中考)第七届世界智能大会于2023年5月18日在天津开幕,大会上展示了可穿戴的“外骨骼”机器人。参观者戴上该设备,轻松地将50 kg的物体匀速举高1 m,用时2 s,此过程中外力对物体做功　 　　J,功率为　 　　W。(g取10 N/kg)
5.(2022·四川自贡中考)小明同学用15 N的水平推力推动重为100 N的超市购物车。购物车自静止开始在10 s内沿水平方向前进了10 m。在整个过程中推力做功为　　　　 J,重力做功为　　　　 J。
6.(2023·湖南郴州中考)小明通过下面的实验,研究“动能的大小与物体运动的速度是否有关”的问题。质量相同的小球,从斜面上不同高度处自由滚下,小球到达水平面时的速度是　　　　(选填“相同”或“不同”)的。
甲
乙
丙
实验1　使小球从斜面顶端自由滚下(图甲),观察到木块被撞出了一段距离。
实验2　使小球从斜面中间自由滚下(图乙),观察到木块被撞出的距离　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)实验1的距离。
由上述实验现象,我们可以得出结论:同一物体,　　　　　　,动能越大。
实验3　使小球从一光滑斜槽轨道(OAB)O点自由滚下(图丙),依次经过A、B两点到达C点(忽略空气阻力),设A、B两点的机械能分别为EA和EB,则EA　　　(选填“>”“=”或“<”)EB。当小球从B点做斜抛运动到达最高点C时,假设小球所受的外力全部消失,则小球将　　　。
A.沿a轨迹运动
B.沿b轨迹运动
C.沿c轨迹运动
D.保持静止
模拟预测
1.小夏推箱子经历了如图所示的过程,最终箱子被推出去后又向前滑行了一段距离。对上述过程中涉及的物理知识,分析正确的是(　　)
A.图甲:因为箱子没动,所以小夏没有对箱子施加力的作用
B.图乙:因为箱子受到的摩擦力大于推力,所以小夏没推动箱子
C.图乙:因为小夏对箱子施加了力,所以小夏对箱子做了功
D.图丙:小夏对箱子做的功小于推力与箱子移动距离的乘积
2.在台球比赛中,选手推动球杆撞击白球,白球发生运动后碰撞其他球,以下说法正确的是(　　)
A.在水平桌面滚动的球受到了重力,重力对它做了功
B.手推动球杆前进时,手对球杆做了功
C.桌面对球的支持力做了功
D.白球撞击黑球后没有静止,是因为人的手还在对白球做功
3.某汽车公司对自主研发的无人驾驶汽车性能进行测试,甲、乙两辆完全相同的汽车在同一水平路面上做匀速直线运动,且v甲A.F甲B.F甲>F乙,W甲>W乙
C.F甲=F乙,W甲D.F甲=F乙,W甲=W乙
4.(多选)如图所示,滚摆由最高点释放,旋转着下降到最低点后又上升,每次上升的最大高度逐渐降低。下列说法正确的是(　　)
A.下降时重力势能转化为动能和内能
B.下降时减少的重力势能等于增加的动能
C.上升时减少的动能等于增加的重力势能
D.上升的最大高度逐渐降低说明机械能不守恒
5.中考体育测试跳绳的项目中,某同学在1 min内跳了180次,每次跳的高度大约为5 cm。他跳绳时的功率大约为(　　)
A.1 000 W B.100 W C.10 W D.1 W
6.(多选)某运动员在自由式滑雪比赛中运动的轨迹(a→b→c→d→e)如图所示。如果不计空气阻力,下列说法正确的是(　　)
A.该运动员从a点下滑到b点过程中,动能增加
B.该运动员从b点运动到c点过程中,重力势能增加
C.该运动员在c点的机械能等于d点的机械能
D.该运动员在a点的重力势能等于c点的重力势能
7.假设蚂蚁用10-3 N的力拉着树叶,10 s内沿着拉力方向前进了10 cm,则蚂蚁对树叶做功为　　　　J,此时的功率为　　　W。
8.如图甲所示,木块放在水平面上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做直线运动。两次拉动木块得到的s-t图像分别是图乙中的图线①、②。两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2,两次拉力的功率分别是P1、P2。则F1F2,P1　　P2。(均选填“>”“=”或“<”)
9.为了探究弹簧的弹性势能跟哪些因素有关,小明同学设计了如图所示的装置,并进行了如下实验。
①将弹簧放在水平面上,一端固定;
②在弹性限度内,用物块(物块与弹簧不连接)将弹簧压缩,测量并记录弹簧的形变量Δl;
③由静止释放物块,测量并记录物块在水平面上滑行的距离s;
④多次改变弹簧的形变量,重复步骤②③;
⑤分析实验数据得出结论。
请回答以下问题:
(1)本实验中,探究了弹簧弹性势能大小跟　　　　　　　　　的关系。
(2)本实验中,弹簧弹性势能大小是通过　　　　　　　　　　　　来间接反映的。
(3)本实验中,从物块离开弹簧到静止,物块将　　　能转化为　　　能。
10.实验小组的同学用如图所示的装置探究物体动能的大小与质量和速度的关系。将钢球从某一高度由静止释放,钢球摆到竖直位置时,撞击水平木板上的木块,将木块撞出一段距离。
(1)本实验使钢球获得动能的操作方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　,钢球动能的大小是通过观察　　　　　　　　　　　　来判断的。
(2)从下表中数据可以看出,他们让质量不同的钢球从相同高度摆下,使钢球到达竖直位置的　　　　相同,从而探究动能与　　　　　的关系。
实验次数 钢球质量/g 钢球下摆高度/cm 木块滑行距离/cm
1 20 20 30
2 40 20 58
3 60 20
(3)在第3次实验中,木块被撞后滑出木板,需要重做第3次实验,甲同学建议换用同样较长的木板,乙同学建议换一个较大的木块,丙同学建议降低钢球下摆的高度。你认为应当采用　　　　同学的建议。
(4)由上述实验数据和现象可得出结论: 　。
11.下图是某种升降电梯工作原理图,它由轿厢、配重、缆绳、滑轮和电动机等部件组成,连接轿厢的两根缆绳非常靠近,轿厢空载时的重力是3 100 N,配重的重力是3 000 N。某次电梯载货的重力是1 000 N,当电梯匀速上升15 m时,所用的时间为10 s。不计缆绳重力和一切摩擦阻力,在此运动过程中,求:
(1)轿厢的速度大小。
(2)配重重力对配重做的功。
(3)电动机的功率至少多大。
第三单元　功和机械能　简单机械
第11课时　功和机械能
知能优化训练
中考回顾
1.(2024·四川成都中考)2023年7月28日,第31届世界大学生夏季运动会在成都隆重开幕。我国运动健儿跳高比赛的示意图如图所示。关于跳高运动员的能量,下列结论正确的是(　　)
A.助跑过程中,动能保持不变
B.助跑过程中,机械能总量保持不变
C.起跳后的上升过程中,重力势能增大
D.越过横杆后的下降过程中,动能保持不变
答案:C
2.(2023·江苏连云港中考)下列有关功的说法正确的是 (　　)
A.用力推车没有推动,人对车也做了功
B.足球在水平地面上滚动时重力对足球没有做功
C.运动员举起杠铃在空中静止不动时对杠铃做了功
D.学生背着书包在水平路面上匀速前进时对书包做了功
答案:B
解析:用力推车,但没有推动,没有距离,所以没做功,选项A错误。足球在水平地面上滚动时,重力方向竖直向下,运动方向是水平的,两个方向垂直,重力对足球没有做功,选项B正确。运动员举着杠铃静止不动,没有距离,所以没做功,选项C错误。学生背着书包在水平路面上匀速前进时,有力也有距离,但不是在力的方向上通过的距离,所以没做功,选项D错误。
3.(2023·四川成都中考)2023年5月10日在文昌航天发射场,搭载天舟六号货运飞船的长征七号遥七运载火箭发射升空。在火箭加速升空过程中,下列说法正确的是 (　　)
A.天舟六号货运飞船的重力势能增大
B.天舟六号货运飞船的动能保持不变
C.天舟六号货运飞船的机械能不变
D.天舟六号货运飞船的动能转化为重力势能
答案:A
解析:天舟六号货运飞船随着火箭加速升空过程中,质量不变,速度增大,动能增大;高度增加,重力势能增大,所以机械能增大,燃料燃烧产生的内能转化为机械能。
4.(2023·天津中考)第七届世界智能大会于2023年5月18日在天津开幕,大会上展示了可穿戴的“外骨骼”机器人。参观者戴上该设备,轻松地将50 kg的物体匀速举高1 m,用时2 s,此过程中外力对物体做功　 　　J,功率为　 　　W。(g取10 N/kg)
答案:500　250
解析:外力对物体做的功为W=Gh=mgh=50 kg×10 N/kg×1 m=500 J,功率为P==250 W。
5.(2022·四川自贡中考)小明同学用15 N的水平推力推动重为100 N的超市购物车。购物车自静止开始在10 s内沿水平方向前进了10 m。在整个过程中推力做功为　　　　 J,重力做功为　　　　 J。
答案:150　0
6.(2023·湖南郴州中考)小明通过下面的实验,研究“动能的大小与物体运动的速度是否有关”的问题。质量相同的小球,从斜面上不同高度处自由滚下,小球到达水平面时的速度是　　　　(选填“相同”或“不同”)的。
甲
乙
丙
实验1　使小球从斜面顶端自由滚下(图甲),观察到木块被撞出了一段距离。
实验2　使小球从斜面中间自由滚下(图乙),观察到木块被撞出的距离　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)实验1的距离。
由上述实验现象,我们可以得出结论:同一物体,　　　　　　,动能越大。
实验3　使小球从一光滑斜槽轨道(OAB)O点自由滚下(图丙),依次经过A、B两点到达C点(忽略空气阻力),设A、B两点的机械能分别为EA和EB,则EA　　　(选填“>”“=”或“<”)EB。当小球从B点做斜抛运动到达最高点C时,假设小球所受的外力全部消失,则小球将　　　。
A.沿a轨迹运动
B.沿b轨迹运动
C.沿c轨迹运动
D.保持静止
答案:不同　小于　速度越大　=　A
模拟预测
1.小夏推箱子经历了如图所示的过程,最终箱子被推出去后又向前滑行了一段距离。对上述过程中涉及的物理知识,分析正确的是(　　)
A.图甲:因为箱子没动,所以小夏没有对箱子施加力的作用
B.图乙:因为箱子受到的摩擦力大于推力,所以小夏没推动箱子
C.图乙:因为小夏对箱子施加了力,所以小夏对箱子做了功
D.图丙:小夏对箱子做的功小于推力与箱子移动距离的乘积
答案:D
解析:题图甲中,箱子没动,是由于受到的推力和静摩擦力是一对平衡力,选项A错误;题图乙中,小夏用力推箱子时,箱子没动,说明箱子受到的推力和摩擦力是一对平衡力,选项B错误;由于箱子没动,移动的距离为0,故小夏对箱子没有做功,选项C错误;由于小夏将箱子推出后,会移动一段距离,故小夏对箱子做的功小于推力与箱子移动距离的乘积,选项D正确。
2.在台球比赛中,选手推动球杆撞击白球,白球发生运动后碰撞其他球,以下说法正确的是(　　)
A.在水平桌面滚动的球受到了重力,重力对它做了功
B.手推动球杆前进时,手对球杆做了功
C.桌面对球的支持力做了功
D.白球撞击黑球后没有静止,是因为人的手还在对白球做功
答案:B
解析:重力与小球运动的方向垂直,重力对小球不做功,故A错误;手推动球杆前进时,有力也有距离,所以手对球杆做了功,故B正确;桌面支持力与小球的运动方向垂直,支持力对小球不做功,故C错误;手对白球没有力的作用,白球继续运动是因为白球具有惯性,故D错误。
3.某汽车公司对自主研发的无人驾驶汽车性能进行测试,甲、乙两辆完全相同的汽车在同一水平路面上做匀速直线运动,且v甲A.F甲B.F甲>F乙,W甲>W乙
C.F甲=F乙,W甲D.F甲=F乙,W甲=W乙
答案:C
4.(多选)如图所示,滚摆由最高点释放,旋转着下降到最低点后又上升,每次上升的最大高度逐渐降低。下列说法正确的是(　　)
A.下降时重力势能转化为动能和内能
B.下降时减少的重力势能等于增加的动能
C.上升时减少的动能等于增加的重力势能
D.上升的最大高度逐渐降低说明机械能不守恒
答案:AD
解析:滚摆下降时,质量不变,速度变大,高度减小,即动能变大,重力势能减小,将重力势能转化为动能;由于存在摩擦,故一部分重力势能转化内能,减少的重力势能大于增加的动能,故A正确,B错误。由于存在摩擦,故一部分动能转化内能,减少的动能大于增加的重力势能,故C错误。上升的最大高度逐渐降低,说明机械能转化为其他形式的能,故机械能不守恒,故D正确。
5.中考体育测试跳绳的项目中,某同学在1 min内跳了180次,每次跳的高度大约为5 cm。他跳绳时的功率大约为(　　)
A.1 000 W B.100 W C.10 W D.1 W
答案:B
解析:设该同学的体重为500 N,则他1 min做的功为W=180Gh=180×500 N×0.05 m=4 500 J,则其功率为P==75 W,最为接近的选项为B。
6.(多选)某运动员在自由式滑雪比赛中运动的轨迹(a→b→c→d→e)如图所示。如果不计空气阻力,下列说法正确的是(　　)
A.该运动员从a点下滑到b点过程中,动能增加
B.该运动员从b点运动到c点过程中,重力势能增加
C.该运动员在c点的机械能等于d点的机械能
D.该运动员在a点的重力势能等于c点的重力势能
答案:ABC
解析:从a点下滑到b点过程中,高度减小,重力势能减小,速度增大,动能增加,重力势能转化为动能,故选项A正确;从b点运动到c点过程中,高度增加,重力势能增加,速度减小,动能减少,动能转化为重力势能,故选项B正确;从c点下落到d点过程中,运动员处于腾空状态,与雪之间没有摩擦,在不计空气阻力的情况下,机械能保持不变,故选项C正确;在a点和c点都处于静止状态,动能都为零,a、c两点高度不同,重力势能不同,故选项D错误。
7.假设蚂蚁用10-3 N的力拉着树叶,10 s内沿着拉力方向前进了10 cm,则蚂蚁对树叶做功为　　　　J,此时的功率为　　　W。
答案:10-4　10-5
解析:蚂蚁对树叶所做的功W=Fs=10-3 N×0.1 m=10-4 J,此时的功率P==10-5 W。
8.如图甲所示,木块放在水平面上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做直线运动。两次拉动木块得到的s-t图像分别是图乙中的图线①、②。两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2,两次拉力的功率分别是P1、P2。则F1F2,P1　　P2。(均选填“>”“=”或“<”)
答案:=　>
解析:木块两次都做匀速直线运动,拉力等于滑动摩擦力,滑动摩擦力相等,拉力F相等,即F1=F2。从图像中可以判断出,第②次的运动速度v较小,根据公式P=Fv,当拉力相等时,速度越大,拉力的功率越大,即P1>P2。
9.为了探究弹簧的弹性势能跟哪些因素有关,小明同学设计了如图所示的装置,并进行了如下实验。
①将弹簧放在水平面上,一端固定;
②在弹性限度内,用物块(物块与弹簧不连接)将弹簧压缩,测量并记录弹簧的形变量Δl;
③由静止释放物块,测量并记录物块在水平面上滑行的距离s;
④多次改变弹簧的形变量,重复步骤②③;
⑤分析实验数据得出结论。
请回答以下问题:
(1)本实验中,探究了弹簧弹性势能大小跟　　　　　　　　　的关系。
(2)本实验中,弹簧弹性势能大小是通过　　　　　　　　　　　　来间接反映的。
(3)本实验中,从物块离开弹簧到静止,物块将　　　能转化为　　　能。
答案:(1)弹簧形变量　(2)物块滑行的距离　(3)动　内
解析:(1)由步骤②③可知,本实验中,探究了弹簧弹性势能大小跟弹簧形变量的关系。(2)由于弹性势能的大小不便于用仪器直接测量,本实验是通过比较物块滑行的距离来判断弹簧的弹性势能大小。(3)物块离开弹簧后,因为受到摩擦力的作用,速度减小,动能不断减小,在此过程中,物块克服摩擦力做功,将动能转化为内能。
10.实验小组的同学用如图所示的装置探究物体动能的大小与质量和速度的关系。将钢球从某一高度由静止释放,钢球摆到竖直位置时,撞击水平木板上的木块,将木块撞出一段距离。
(1)本实验使钢球获得动能的操作方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　,钢球动能的大小是通过观察　　　　　　　　　　　　来判断的。
(2)从下表中数据可以看出,他们让质量不同的钢球从相同高度摆下,使钢球到达竖直位置的　　　　相同,从而探究动能与　　　　　的关系。
实验次数 钢球质量/g 钢球下摆高度/cm 木块滑行距离/cm
1 20 20 30
2 40 20 58
3 60 20
(3)在第3次实验中,木块被撞后滑出木板,需要重做第3次实验,甲同学建议换用同样较长的木板,乙同学建议换一个较大的木块,丙同学建议降低钢球下摆的高度。你认为应当采用　　　　同学的建议。
(4)由上述实验数据和现象可得出结论: 　。
答案:(1)将钢球从某一高度由静止释放　木块运动的距离　(2)速度　质量　(3)甲　(4)在速度一定时,质量越大,动能越大
解析:(1)让钢球从某一高度由静止释放,使钢球获得动能;钢球动能的大小是通过钢球对木块做功的多少来体现出来的,木块运动的距离越长,就表示钢球的动能越大;(2)让小球从斜面的同一高度处释放,使小球到达最底端的速度相同,从而探究动能与质量的关系;(3)上面的两次实验是在速度一定时,改变物体的质量,探究动能的大小,动能的大小通过木块移动距离的大小表现出来的,因此改变木板的长度,应采用甲的建议;(4)由表中的数据知:速度一定时,质量越大,动能越大。
11.下图是某种升降电梯工作原理图,它由轿厢、配重、缆绳、滑轮和电动机等部件组成,连接轿厢的两根缆绳非常靠近,轿厢空载时的重力是3 100 N,配重的重力是3 000 N。某次电梯载货的重力是1 000 N,当电梯匀速上升15 m时,所用的时间为10 s。不计缆绳重力和一切摩擦阻力,在此运动过程中,求:
(1)轿厢的速度大小。
(2)配重重力对配重做的功。
(3)电动机的功率至少多大。
答案:(1)1.5 m/s　(2)4.5×104 J　(3)1 650 W
解析:(1)轿厢速度v==1.5 m/s。
(2)配重下降的距离h=s,配重重力对配重做的功W=G配重h=3 000 N×15 m=4.5×104 J。
(3)连接轿厢的两根缆绳非常靠近,轿厢受两个向上的力和一个向下的重力。
则右侧缆绳对轿厢的拉力F1=G厢+G货-F配重=3 100 N+1 000 N-3 000 N=1 100 N,
右侧缆绳拉力做的功W1=F1s=1 100 N×15 m=1.65×104 J,
电动机的功率至少为P==1 650 W。
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