【物理】物理 功和机械能问题的专项 培优 易错 难题练习题及答案

一、初中物理功和机械能问题

1．如图是某山地的等高线图，数字表示海拔高度，其单位是米。质量是60kg 的小凯早上8：00从A 点出发，8：50到达B 点的观景台；质量是50kg 的小旋早上7：40从C 点出发，8：50到达D 点的半山亭。下列说法中正确的是（ ）

A ．他们对自己做的功一样多

B ．小凯的平均功率较小

C ．8：50分时，小旋的动能一定小于小凯的动能

D ．8：50分时，小旋的重力势能一定小于小凯的重力势能

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

A ．60kg 的小凯从A 点到达

B 点做的功为

51111=60kg 10N/kg (600m 400m) 1.210J W G h m gh ==⨯⨯-=⨯凯；

质量是50kg 的小旋从C 点到达D 点做的功为

52222=50kg 10N/kg (400m 200m)110J W G h m gh ==⨯⨯-=⨯旋；

小凯做的功多，故A 错误；

B ．小凯的运动时间为

185080050min 3000s t =-==：：；

平均功率为

511 1.210J 40W 3000s

W P t ⨯===凯， 小旋的运动时间为

285074070min 4200s t -===：：，

平均功率为

522110J 23.8W 4200s

W P t ⨯==≈旋，

小凯的平均功率较大，故B 错误；

C ．动能的大小与质量和速度有关，由于不知道8：50分时的他们的速度，所以无法比较动能的大小，故C 错误；

D ．重力势能的大小与质量和所处的高度有关，小凯的质量和所处的高度都比小旋的大，所以小旋的重力势能一定小于小凯的重力势能，故D 正确。

2．在雄壮的国歌声中，升旗手在50秒时间内将重5N 的国旗缓缓上升到旗杆顶端，下面分析正确的是（ ）

A ．缓缓上升，动能转化为重力势能

B ．升旗同学的手受到绳对手的摩擦力方向向下

C ．他对国旗做功的功率最接近于1W

D ．旗杆顶端的滑轮在使用时是省力的

【答案】C

【解析】

【分析】

(1)影响动能的因素是质量和速度；影响重力势能的因素是质量和高度；在一定条件下，动能和势能可以相互转化；

(2)两个物体发生相对运动时，摩擦力方向与相对运动的方向相反；

(3)已知国旗重力，估计出旗杆高度，可以得到克服旗杆重力做的功；功与时间之比为功率；

(4)定滑轮的本质是等臂杠杆，所以不能省力。

【详解】

A ．国旗匀速上升过程中，速度不变，质量不变，则动能不变，高度增大，国旗的重力势能逐渐增大，没有动能转化为重力势能，故A 错误；

B ．由于力的作用是相互的，升旗同学向下拉绳，升旗同学的手受到绳对手的摩擦力方向向上，故B 错误；

C ．已知国旗的重力5N ，旗杆大约10m 高，克服国旗的重力做功为

5N 10m 50J W Gh ==⨯=

国歌的演奏一遍的标准时间是50秒，他对国旗做功的功率最接近于

50J 1W 50s

W P t =

== 故C 正确； D ．国旗杆上的滑轮为定滑轮，则利用定滑轮升国旗，可以改变施力的方向但不能省力，

故D错误。

故选C。

3．2019年5月17日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭成功发射第45颗北斗导航卫星。下列说法错误的是（）

A．运载火箭加速上升过程中，重力势能变小，动能增大

B．运载火箭加速升空是利用了物体间力的作用是相互的

C．北斗卫星绕轨道运行时受到非平衡力的作用

D．北斗卫星绕轨道从近地点向远地点运动时，动能变小，机械能守恒

【答案】A

【解析】

【分析】

物体由于运动而具有的能叫动能，质量越大，速度越大，动能就越大；物体由于被举高而具有的能叫重力势能，质量越大，高度越高，重力势能就越大；物体间力的作用是相互的；物体受平衡力的作用处于平衡状态；在太空中，卫星绕地球运动时，没有阻力作用，没有克服摩擦做功，机械能守恒。

【详解】

A．火箭上升过程中高度增大，重力势能增大，速度增大，动能增大，故A错误，符合题意；

B．火箭升空时向后喷出高温气体给空气一个向后的力，空气给火箭以反作用力，是利用了物体间力的作用是相互的，故B正确，不符合题意；

C．火箭入轨后做圆周运动运动状态不断改变，故受到非平衡力的作用，故C正确，不符合题意；

D．北斗卫星绕轨道从近地点向远地点运动时，速度减小，高度增加，所以动能减小，势能增加；北斗卫星在地球大气层外运行，不受空气阻力的作用，只有动能和势能之间的转化所以机械能守恒，故D正确，不符合题意。

故选A。

4．一个小石块从空中的某一高度,由静止开始竖直下落,若不计空气阻力，从小石块开始下落，到刚落到地面的过程中，小石块的重力势能E p随着时间的变化图像可能是( )

A．B．C．D．

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

由题意可知，不计空气阻力，从小石块开始下落，到刚落到地面的过程中，石块做加速运

动，石块在相同时间内下降的速度越来越大，石块所处的高度减小得越来越快，石块的重力势能E p减小得越来越快，符合这一规律的只有C图，而D图是石块的重力势能E p随时间减小得越来越慢，故D错误。

故选C。

5．如图所示，小球以速度v从A沿弯曲轨道滑下，并最终刚好到达等高的C点，下列说法中正确的是()

A．因为最终到达了与A等高的C点，所以小球机械能守恒

B．小球在B点的机械能最大

C．小球从B到C的过程只是动能转化为重力势能

D．小球从A到C的整个过程中动能的变化量等于克服摩擦力做功

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

A B．小球以速度v从A沿弯曲轨道滑下，在A点具有动能和重力势能，并最终刚好到达等高的C点，C点速度为0，只有重力势能，A、C两点的重力势能相等，但A点的机械能大于B点的机械能，说整个运动过程中，机械能在减小，所以A点的机械能最大，故AB错误；

C．小球从B到C的过程中先将重力势能转化为动能，再将动能转化为重力势能，故C错误；

D．A、C两点的重力势能相等，整个过程动能减小为0，用来克服摩擦力做功，故D正确。

故选D。

6．九年级的小黄同学一口气从一楼跑到四楼教室，所用时间为 30 s。他上楼过程克服自身重力做功的功率最接近（）

A．1.5 W B．15 W C．150 W D．1500 W

【答案】C

【解析】