17機械能與機械功

備戰(zhàn)中考試題解讀第一部分必考選擇題17機械能與機械功機械功與能量守恒選擇題：題型分析：本題考查機械功能與能量守恒。常以彈簧、蹦極等模型為切入點，考查某一過程的機械能變化，題中通常以是否存在空氣阻力、是否有摩擦力等因素作為迷惑項，在此基礎上考查機械能守恒、能量守恒等內容。常見于杭州中考的第17、18題左右，在全省各地也幾乎是必考題。一、單選題1．（2021·衢州）如圖所示，物塊在拉力F的作用下沿斜面向上做勻速直線運動。物塊的相關科學量隨時間變化規(guī)律的圖像正確的是（）A． B．C． D．【答案】B【解析】A.物體沿斜面做勻速直線運動，則v不變，根據(jù)s=vt可知，它通過的路程與時間成正比，圖像為一條通過坐標原點的斜線，故A錯誤；

B.物塊的速度不變，質量不變，那么它的動能不變，故B正確；

C.物塊的高度增大，質量不變，那么它的重力勢能增大，故C錯誤；

D.根據(jù)機械能=動能+重力勢能可知，物塊的機械能不斷增大，故D錯誤。故選B。2．（2021·溫州）一番茄從手中由靜止開始下落，撞擊水面時濺起許多水珠（如圖）,同時番茄仍有較大速度并繼續(xù)下沉。若不計一切機械能損耗，番茄從開始下落至剛好浸沒時減少的勢能（）A．等于所有濺起的水珠在撞擊過程中增加的機械能總和B．大于所有濺起的水珠在撞擊過程中增加的機械能總和C．等于所有濺起的水珠在空中上升過程中增加的機械能總和D．小于所有濺起的水珠在空中上升過程中增加的機械能總和【答案】B【解析】番茄從開始下落至剛好浸沒時減少的勢能，一部分轉化為番茄自身的動能，另一部分轉化為濺起的水珠增加的機械能，則番茄減小的勢能肯定大于濺起水珠增加的機械能，故B正確，而A、C、D錯誤。故選B。3．（2021·紹興）滑板是深受青少年喜歡的一項體育運動。如圖是U型滑臺和運動員姿勢的簡化示意圖。運動員在滑臺A處由靜止自由下滑,不計滑臺摩擦和空氣阻力,僅依靠滑行過程中運動員姿勢的自然(不用力)變化,最有可能滑到滑臺C處的是（）A．B．C．D．【答案】B【解析】不計滑臺摩擦和空氣阻力，即運動過程中沒有機械能的損失。運動員從滑臺的A端滑下時，它只能到達與它等高的B處，要運動到C點就需要額外的能量。運動員在A端時站立，在滑下的過程中下蹲，那么運動員的重心下降，這部分減小的重力勢能會轉化為運動員的動能，使其可能繼續(xù)沿水平面前進到達C點，故B正確，而A、C、D錯誤。故選B。4．（2021·嘉興）如圖是雨滴在空中下落過程中速度與時間的關系圖。雨滴在t1~t3三個時刻中具有的動能分別是E1、E2、E3，不考慮下落過程中雨滴的質量變化，則動能的大小關系是（）A．E1<E2<E3 B．E1>E2>E3 C．E1<E2=E3 D．E1=E2<E3【答案】C【解析】根據(jù)圖像可知，在t1~t3三個時刻中，速度v1<v2=v3，那么雨滴的動能E1<E2=E3，故C正確，而A、B、D錯誤。故選C。5．（2021·湖州）一端封閉的兩個完全相同的玻璃管(如右圖所示)，甲中裝水，乙中裝食用油。兩個完全相同的金屬小球從Ｏ處靜止釋放，下落到Ｐ處，小球在食用油中下落的時間更長。比較兩小球從○處到P處的下落情況，則小球（）A．重力勢能變化量不相同 B．獲得的動能相同C．在食用油中重力做功慢 D．機械能不變【答案】C【解析】A.小球的質量相同，下落的高度相同，那么小球重力勢能的變化量相同，故A錯誤；

B.小球在食用油中下落的時間更長，根據(jù)v=st可知，它在食用油中下落的速度小，則獲得的動能小，故B錯誤；

C.小球在食用油中下落的速度小，根據(jù)P=Fv=Gv可知，小球在食用油中功率小，做功慢，故C正確；6．在無風的環(huán)境中雨滴的降落可簡化為兩個過程，先加速豎直降落，后勻速豎直降落。雨滴(忽略質量變化)在()A．加速降落過程中只受重力作用B．加速降落過程中機械能逐漸增大C．勻速降落過程中減少的重力勢能全都轉化成內能D．勻速降落過程中機械能保持不變【答案】C【解析】A.加速降落過程中既受重力作用，又與空氣摩擦受到摩擦阻力，故A錯誤；

B.加速降落過程中，機械能會不斷轉化為空氣的內能，因此機械能逐漸減小，故B錯誤；

C.勻速降落過程中，機械能會不斷轉化為空氣的內能而減小，而重力勢能減小動能卻是不變的，因此減少的重力勢能全部轉化為內能，故C正確；

D.勻速降落過程中，重力勢能減小而動能不變，根據(jù)機械能=動能+重力勢能可知，機械能是減小的，故D錯誤。故選C。7．科學中常用數(shù)學方法來表示某些量的關系。下列圖像中能用陰影面積表示相應的量是（）A．壓強 B．壓力C．功率 D．時間【答案】B【解析】長方形的面積公式為S=ab，

A.根據(jù)p=FS可知，壓力F與受力面積的比值等于壓強p，與陰影面積不符，故A錯誤；

B.根據(jù)F=pS可知，壓力等于壓強和受力面積的乘積，與陰影面積相符，故B正確；

C.根據(jù)P=Wt可知，功與時間的比值等于功率，與陰影面積不符，故C錯誤；8．（2019·寧波）2018年6月29日，一則題為《20秒60級臺階他抱著暈倒的女士沖向醫(yī)院》的新聞報道讓救人兵哥哥、東部戰(zhàn)區(qū)海軍戰(zhàn)士朱墨巖刷屏全國。在這20s內，朱墨巖登臺階的平均功率接近（）A．5.5W B．55W C．550W D．5500W【答案】C【解析】這個戰(zhàn)士和女士的總重力為：G總=m總g=（60kg+60kg）×10N/kg=1200N；

一級臺階大約20cm，那么這個戰(zhàn)士做的功為：

W=G總h=1200N×（0.2m×60）=14400J;它的平均功率為：P=W9．（2018·杭州）跳繩是大家喜愛的體育運動之一，小金的質量為50千克，每次跳起高度約為6厘米（人整體上升，如圖所示），一分鐘跳100次，下列說法正確的是（）A．向上起跳過程中小金的動能持續(xù)增大B．在整個跳繩過程中小金的機械能守恒C．小金跳一次克服重力做功約3焦D．小金在這一分鐘內跳繩的功率約為50瓦【答案】D【解析】A.向上起跳過程中小金的動能轉化為重力勢能，動能不斷較小，故A錯誤；B.在整個跳繩過程中小金的機械能轉化為內能，機械能不守恒，故B錯誤；C.小金跳一次克服重力做功約W＝Gh＝mgh＝50kg10N/kg0.06m＝30J,故C錯誤；D.小金在這一分鐘內跳繩的功率約為P＝W總10．（2018·湖州）在某次演習中，解放軍在海拔6000米的高空空投重達8噸的新型履帶式傘兵戰(zhàn)車，如圖所示?？胀断聛淼膽?zhàn)車在后階段可認為與降落傘一起勻速豎直掉向地面。下列觀點正確的是（）A．傘兵戰(zhàn)車出機艙后在水平方向仍會向前運動，這是由于戰(zhàn)車受到慣性的作用B．后階段勻速下降的過程中機械能守恒C．空投戰(zhàn)車后，若飛機仍在原高度水平飛行，則飛機的勢能比空投前減小D．傘兵戰(zhàn)車從出機艙到地面的整個過程中，重力做功4.8×107焦【答案】C【解析】A、傘兵戰(zhàn)車出機艙后在水平方向仍會向前運動，這是由于戰(zhàn)車具有慣性，慣性是一種性質，不能說受到慣性的作用，故A錯誤；B、后階段勻速下降的過程中，動能不變，高度減小，重力勢能減小，機械能減小，故B錯誤；C、空投戰(zhàn)車后，飛機總質量減小，若飛機仍在原高度水平飛行，高度不變，所以重力勢能會減??；故C正確；D、傘兵戰(zhàn)車從出機艙到地面的整個過程中，重力做功為：W=Gh=mgh=8000kg×10N/kg×6000m=4.8×108J，故D錯誤。故答案為：C。11．（2018·紹興）如圖，木塊以一定的速度滑過A，B點，到C點滑出下落至D點。A和B，C和D之間的垂直距離均為h。若空氣阻力忽略不計，則對木塊在運動過程中能量變化的分析，正確的是（）A．D點與A點相比，動能增加，勢能減少，機械能不變B．A點到C點減少的重力勢能大于C點到D點減少的重力勢能C．B點的動能可能等于A點的動能，但一定大于C點的動能D．B點的動能可能等于D點的動能，但一定大于A點的動能【答案】C【解析】A、如果不考慮木塊與接觸面之間的摩擦則機械能不變；所以機械能可能不變；故A錯誤；B、A到C與C與D之間的改變的高度相同，所以減小的重力勢能相同；故B錯誤；C、木塊由A到B重力勢能減小，如果接觸面之間有摩擦則減少的重力勢能轉化為內能和動能，如果內能較大，則動能不會增加，所以A、B點的動能可能相等；BC之間有摩擦，會有能轉換為內能被消耗；C點動能一定會比A點大；故C正確；D、BC之間有摩擦力時，B點到C點時，動能會減小，而C到D時動能會增大，則B、D點的動能可能相等；AB之間存在摩擦時，A到B的重力勢能都轉換為摩擦產(chǎn)生的內能；故D錯誤；故答案為：C12．（2021·定海模擬）同一小球以同樣的速度v沿著與水平方向成θ角斜向上拋出，一個在空中、另一個沿光滑斜面，若不計阻力，小球能到達的最高點分別為h1和h2，則h1和h2的關系是（）A．h1=h2 B．h1＜h2 C．h1＞h2 D．都有可能【答案】C【解析】已知小球的質量和拋出時的速度相同，所以具有的動能相同。不考慮空氣阻力，小球沿光滑的斜面上升到最高點h1時速度為零，即動能全部轉化為重力勢能，重力勢能大，高度高；而乙到達最高處h2時在水平方向還有速度，即動能只有一部分轉化為重力勢能，重力勢能小，因此上升高度小一些，即h1＞h2，故C正確，而A、B、D錯誤。故選C。13．（2021·婺城模擬）一只氫氣球下方用細線吊著一只小皮球，當小皮球隨氫氣球勻速豎直上升到距地面高度為H的位置時細線突然斷了，小皮球落到水平地面上反彈后上升(繩子斷裂后假設小皮球的機械能守恒)，以下分析正確的是（）A．小皮球反彈后能上升的最大高度大于HB．繩子斷裂后到小皮球落地前，小皮球的動能不斷增大C．小皮球反彈后上升過程中，重力勢能增大的越來越快D．繩子斷裂后，小皮球的重力勢能和動能之和始終保持不變【答案】A【解析】A.繩子斷裂后，由于慣性，皮球會繼續(xù)向上運動一段距離，因此皮球開始下落時的高度大于H。根據(jù)機械能守恒可知，當皮球反彈后上升的最大高度應該是開始下落的高度，應該大于H，故A正確；

B.繩子斷裂后，小球先向上運動再向下運動，因此它的速度先減小后增大，那么動能先減小后增大，故B錯誤；

C.皮球反彈后上升的過程中，它的動能轉化為重力勢能。由于它向上的速度越來越小，所以重力勢能增大的速度越來越慢，故C錯誤；

D.在皮球接觸地面的過程中，由于皮球發(fā)生形變，所以它的機械能=動能+重力勢能+彈性勢能，因此重力勢能和動能之和不斷改變，故D錯誤。故選A。14．（2021·溫州模擬）如圖是蕩秋千的簡化模型。擺球在A點靜止釋放，到達D點后返回，B、C兩點等高，下列說法正確的是()A．球在B，C兩點的動能相等B．球在A，D兩點的機械能相等C．球從B點到O點的過程中機械能減少D．球從O點到C點的過程中重力勢能減少【答案】C【解析】小球在A點和D點時都處于靜止狀態(tài)，此時它的動能為零，即機械能都等于重力勢能。因為D點高度小于A點，所以D點的重力勢能小于A點，即D點的機械能小于A點，則整個運動過程中，小球的機械能會不斷減小，故B錯誤，C正確；

C點在B點后面，因此C點的機械能小于B點；兩點高度相等，則兩點時重力勢能相等。根據(jù)機械能=動能+重力勢能可知，C點的動能小于B點，故A錯誤；

球從O到C時，質量不變高度增大，因此重力勢能增大，故D錯誤。故選C。15．（2021·岱山模擬）2020年12月17日“嫦娥五號返回器~成功著陸。如圖是“返回器~通過大氣層返回地球時“打水漂“過程示意圖。則下列關于"返回器"能量變化的說法正確的是（）A．從A點到B點內能增大，勢能增大B．從B點到C點內能不變，勢能增大C．從C點到D點動能先減小后增大，機械能減小D．從C點到D點勢能先增大后減小，機械能不變【答案】C【解析】A.從A點到B點與大氣摩擦，則內能增大；返回器的高度減小，則勢能減小，故A錯誤；

B.從B點到C與大氣摩擦，則內能增大；高度增大，則勢能增大，故B錯誤；

CD.從C點到D點，返回器的高度先增大后減小，那么它的重力勢能先增大后減?。欢乃俣认葴p小后增大，則動能先減小后增大。由于不斷的有機械能轉化為內能，因此機械能減小，故C正確，D錯誤。故選C。16．（2021·寧波模擬）如圖所示，在粗糙程度相同的水平面上，先用拉力F1將物體從A拉到O，再改用拉力F2將物體從O拉到C，其中LAO＝LOB，用頻閃相機每隔相同的時間拍下物體的位置（用虛線框表示），若拉力F1在AO段所做的功為W1，拉力F2在OB段所做的功為W2，物體在AO段受到的摩擦力為f1，在OC段受到的摩擦力為f2。下列判斷正確的是（）A．W1＞W(wǎng)2B．W1＜W2C．f1＞f2 D．f1＜f2【答案】B【解析】（1）在物體運動的過程中，物體對接觸面的壓力不變，接觸面的粗糙程度不變，則物體受到的摩擦力相等，即f1=f2；

（2）根據(jù)圖像可知，從A到O，相同的時間內物體前進相同的路程，則物體做勻速直線運動。根據(jù)二力平衡的條件可知，此時F1=f。從O到C，相鄰的時間內物體運動的距離不斷增大，則物體在做加速運動，即合力的方向與運動方向相同，也就是F2>f。二者比較可知，F(xiàn)1<F2，且s1=s2，根據(jù)公式W=Fs可知，拉力做的功W1<W2。故B正確，而A、C、D錯誤。故選B。17．（2021·慈溪模擬）悠悠球是除洋娃娃之外世界上最古老的玩具，它由輪與軸(含繞軸上的線)兩部分組成(如圖甲)。一悠悠球，輪半徑為R，軸半徑為r，線為細線，如圖乙是玩悠悠球的兩種不同方式，小科用拉力F使球在水平方向勻速運動距離s，則下列說法正確的是()??A．兩種方式拉力F做功均為FsB．a(chǎn)方式拉力F所做的功大于b方式拉力F所做的功C．a(chǎn)方式拉力F所做的功小于b方式拉力F所做的功D．無法判斷【答案】C【解析】當悠悠球向前滾動的距離為s時，輪滾動的圈數(shù)為：n=s2πR；

軸滾動的圈數(shù)與輪相同，

則軸向前滾動的距離為：s′=n?2πr=s2πR?2πr=rRs；

（a）圖，拉力作用在軸的下端時，軸向前滾動會使細線“收縮”，

拉力端實際移動的距離為：s1=ss′=（1?rR）s；

F做功大小為：W1=Fs1=Fs（1?rR）；

（b）圖，拉力F作用在軸的上端，軸向前滾動會使細線“拉長”，18．如圖所示是蹦極運動的簡化示意圖，彈性繩一端固定在o點，另一端系住運動員，運動員從o點自由下落，a點處彈性繩自然伸直，c點是運動員到達的最低點，最后靜止時運動員停在b點，運動過程中忽略空氣阻力，則下列說法正確的是（）A．從a至c運動員一直在克服重力做功B．在下落過程中，運動員經(jīng)過b點時受到的是平衡力C．從o至a運動員機械能不守恒。從a至c運動員機械能守恒D．從o至a運動員速度增大，從a至c運動員速度減小【答案】B【解析】運動員最終靜止在b點，此時處于平衡狀態(tài)，即重力和彈力平衡，則彈力等于重力，故B正確；

從a到b時，彈力小于重力，合力向下，此時重力做功；從b到c時，此時彈力等于重力，合力向上，克服重力做功，故A錯誤；

從o到a時，運動員只受重力，沒有能量損失，這段時間機械能守恒；從a到c時，運動員受到重力和彈力，它的機械能會轉化為彈性勢能，這段時間機械能不守恒，故C錯誤；

從o到a時，運動員只受重力，合力方向與運動方向一致，做加速運動。從a到b，彈力小于重力，合力向下，這段時間仍然做加速運動；從b到c時，彈力等于重力，合力向上，這段時間做減速運動，故D錯誤。故選B。19．（2020·杭州模擬）如圖所示，是由古希臘科學家阿基米德發(fā)明的一種螺旋水泵，是歷史上最早的水泵。當人們用頂端把手將其旋轉起來，水就能沿著螺旋的泵殼抽上來。若不計摩擦阻力，關于水泵正確的說法是（）A．水泵頂端裝有加長的把手主要起到加快抽水速度的作用B．若將螺旋的數(shù)量減少，抽起等量水時所作的功更少C．若用電動機帶動水泵旋轉，電動機輸出的能量將全部轉化為水的動能D．水泵正常使用時的旋轉方向是一定的【答案】D【解析】A.水泵頂端裝有加長的把手，相當于一個輪軸，主要起到省力的作用，故A錯誤；

B.根據(jù)公式W=Gh可知，當水的質量和提升高度相同時，若將螺旋的數(shù)量減少，抽起等量水時所作的功不變，故B錯誤；

C.若用電動機帶動水泵旋轉，電動機輸出的能量將轉化為水的動能和水泵的動能，故C錯誤；

D.水泵正常使用時旋轉方向是一定的，故D正確。故選D。20．（2020·三門模擬）物體A掛于彈簧測力計下，分別做圖甲、乙、丙所示的勻速直線運動，已知運動的速度V1＜V2＜V3。則下列判斷正確的是（）A．甲圖中彈簧測力計的示數(shù)大于物體A的重力B．乙圖中彈簧測力計對物體A的拉力做功的功率最大C．丙圖中勻速直線運動的物體A的動能最小D．甲、乙、丙三圖中物體A的機械能均增加【答案】B【解析】A.在甲和乙中，物體A都在豎直方向做勻速直線運動，在丙圖中，物體A在豎直方向保持靜止狀態(tài)，都處于平衡狀態(tài)，那么測力計的示數(shù)等于物體的重力，因此三個測力計的示數(shù)是相同的，故A錯誤；

丙圖中，測力計的拉力方向向上，而物體沿水平方向運動，二者方向不同，所以測力計對A不做功。根據(jù)P=Fv可知，當拉力F相同時，功率與速度成正比；因為V1＜V2，所以P1＜P2，故B正確；

三種情況下物體的質量相同，但v1＜v2＜v3，所以丙圖中物體A的動能最大，故C錯誤；

在甲、乙兩圖中，物體向上勻速運動，那么它的動能不變但是重力勢能增大，根據(jù)機械能=動能+重力勢能可知，物體A的機械能增大。在丙圖中，物體在水平方向運動，動能不變，重力勢能也不變，因此機械能保持不變，故D