2020年各地中考物理模拟分类汇编专题09功功率和机械能含解析

2020年各地中考物理模拟分类汇编专题09功功率和机械能含解析

专题09 功、功率和机械能 考向：功的概念、功的计算 ‎★考点导学 备考：熟悉力是否做功、会进行功的计算。‎ 考点一：功 考点二：功率 考向：功率的概念、会进行功率的计算。‎ 备考：功与功率的关系、会进行功率及其相关计算；并结合机械效率加强练习。‎ 光现象 考向：动能、势能的概念、机械能之间的转化与守恒。‎ 考点三：动能、势能和机械能 备考：熟悉影响动能大小的因素、理解弹性势能和重力势能的概念并能熟练分析动能和势能的变化、会分析机械能的转化。‎ 考向：通过实验探究熟悉影响动能大小的因素。‎ 备考：熟悉影响动能大小的因素，了解实验探究过程常见问题，通过典型练习提高解题能力。‎ 考点四：影响动能大小的因素械能 ‎★题型解读 选择题：常考热点主要集中在功与功率的概念、功与功率的计算、动能和势能的概念、机械能之间的转化。‎ 常考题型 填空题：常考热点主要集中在功与功率的概念、功与功率的计算、动能和势能的概念、机械能之间的转化。‎ 实验探究题：影响动能大小的因素。‎ ‎★模拟汇编 一、选择题 ‎1.（2020·河北涿州实验中学初三中考模拟）如图，小球在地面上弹跳。小球在A点的机械能为120J，当小球由A点运动到B点时，机械能变为100J，则小球由B点运动到C点时，其机械能可能为（）。‎ 15‎ A．120J B．100J C．90J D．80J ‎【答案】C。‎ ‎【解析】小球由A到B的过程中，弹跳的高度大于由B到C过程中的高度，小球弹跳的越高克服空气阻力做功越多，机械能损失越多，小球由A到B的过程中机械能减少了20J，小球由B到C的过程中机械能的损失应小于20J，所以小球由B点运动到C点时，其机械能可能为90J，故C正确。故选C。‎ ‎2.（2020·北京市朝阳区中考模拟（延期开学网上考试））如图为一些生活中常见的情景，对于这些情景，下列说法中正确的是（）。‎ A. 人用力推箱子但没有推动，人对箱子的推力做了功；‎ B. 起重机吊着货箱匀速竖直上升的过程中，起重机对货箱的拉力做了功；‎ C. 小学生沿平直道路骑车行进的过程中，地面对车的支持力做了功；‎ D. 踢出去的足球在空中飞行的过程中，人脚对足球的作用力做了功 15‎ ‎【答案】B。‎ ‎【解析】A．用力推桌子但没有推动，对桌子有力的作用，但桌子没有在力的方向上移动距离，所以不做功；故A错误；‎ B．起重机在提升货箱的过程中，起重机给货箱一个向上的力，重物在力的方向上通过了距离，所以做了功，故B正确；‎ C．平直道路骑车行进的过程中，地面对车的支持力与距离的方向互相垂直，所以不做功；故C错误；‎ D．踢出去的足球继续向前运动的过程中，足球由于惯性向前运动，不再受到脚的作用力，所以脚对球的力对球没有做功。故D错误。‎ ‎3.（2020·河北涿州实验中学初三中考模拟九年级试卷）如图所示，小明在做模拟“蹦极”的小实验，将小球系在橡皮筋一端，另一端固定在铁架台的O点上，M点是橡皮筋不系小球自然下垂时下端所在的位置，N点是小球从O点自由释放后所能达到的最低点。关于小球运动过程中的说法正确的是（）。‎ A．从O点到M点的过程中，小球重力势能转化为动能；‎ B．从O点到M点的过程中速度增大，因为球受到重力和弹力的作用；‎ C．运动到N点时，球受到平衡力的作用；‎ D．运动到N点时，球对橡皮筋的拉力等于橡皮筋对小球的拉力 ‎【答案】AD。‎ ‎【解析】（1）从O点到M点的过程中，小球只受重力作用，重力势能转化为动能，故A正确。‎ ‎（2）M点是橡皮筋不系小球自然下垂时下端所在的位置，小球从O点到M点的过程中，橡皮筋没有发生弹性形变，所以小球不受弹力的作用，故B错误。‎ ‎（3）MN段小球先加速后减速，小球所受重力大于弹力时，小球加速运动；当弹力大于重力时，小球减速运动，N点是小球从O点自由释放后所能达到的最低点，此时小球速度虽然为零，到达N点后小球会改变运动状态向上运动，因此N点时受力不是平衡力，故C错误。‎ 15‎ M点是橡皮筋不系小球自然下垂时下端所在的位置，小球经过M点后，橡皮筋发生弹性形变，小球受到橡皮筋向上的拉力，弹性形变越大，拉力越大，当拉力和小球的重力大小相等时，小球匀速运动；弹性形变继续增大，运动到N点时，弹性形变最大，橡皮筋的拉力大于小球的重力，球对橡皮筋的拉力与橡皮筋对球的拉力是相互作用力，故D正确。答案为AD。‎ ‎4.（2020·江西省中等学校招生考试模拟）下列关于功、功率、机械效率的说法正确的是（）。‎ A．做功越多的机械，功率越大   B．做功越多的机械，机械效率越高 C．功率越大的机械，机械效率越高   D．做功越快的机械，功率越大 ‎【答案】D。‎ ‎【解析】由P=可得，功率由功和时间共同决定，反映做功的快慢，功率大则做功快，故A错误；‎ 机械效率是指有用功与总功的比值，做功越多的机械，有用功与总功的比值不定大，机械效率不一定高，故B错误；‎ 功率越大的机械做功越快，机械效率是有用功和总功的比值，所以功率大不能确定机械效率高，故C错误；‎ 功率反映做功的快慢，做功快则功率大，故D正确。故选D。‎ ‎5．（2020·河南中考备考（网上教学）质量调研试卷）质量相等的甲、乙两辆小车，在同一水平地面上做直线运动，它们的图像如图所示。分析图像可以判断（）。‎ A．甲车受到的摩擦力大于乙车受到的摩擦力；‎ B．甲车相对于乙车向后退；‎ C．甲车的动能大于乙车的动能；‎ D．甲车不受平衡力的作用，乙车受平衡力的作用 ‎【答案】C。‎ 15‎ ‎【解析】（1）又图像可知，甲乙两车均做匀速直线运动，两车质量相同，在同一水平地面运动，两车均受到平衡力作用，此时摩擦力也相同；故AD错误；‎ ‎（2）两车同时在同一地点出发，甲车速度大，甲运动得快，故甲车相对于乙车向前运动；故B错误；‎ ‎（3）由图象知，在相同时间内甲车通过的路程长，由速度公式v=st知甲车的速度大，因为甲、乙两辆小车质量相等，速度越大动能越大，所以甲车的动能大，故C正确；故选C。‎ ‎6.（2020·山东省济宁中考模拟三)如图所示，在20N水平拉力F的作用下，使重300N的物体以0．2m/s的速度在水平桌面上向左匀速运动了10s，滑轮组的机械效率为80%。在此过程中，下列说法正确的是（）。‎ A．绳子自由端移动的距离为2m；‎ B．物体与地面间的滑动摩擦力为48N；‎ C．拉力F的功率为4W；‎ D．有用功为120J ‎【答案】D。‎ ‎【解析】（1）由图可知，与动滑轮相连的绳子段数为3，则绳端的拉力：=20N（其中f为重物受到的摩擦力）；则f=3×20N=60N。‎ ‎（2）绳子自由端的速度为：；‎ ‎10s内绳子自由端移动的距离：；‎ ‎（3）则拉力F的功率为：；‎ ‎（4）有用功为：。‎ 故ABC错误，D正确；故选D。‎ ‎7．（2020·山东省济南市历下区中考一模）如图所示的四种情景中，属于重力势能转化为动能的是（　　）。‎ 15‎ A．拉弓将箭射出；B．跳水空中下落；‎ C．骑自行车冲向坡顶； D．跳伞匀速下落 ‎【答案】B。‎ ‎【解析】A、将弓拉弯时，人对弓做功，弓形状发生改变，产生了弹性势能；松手后，恢复原状态的弓对箭做功，使箭的速度变大，弓的弹性势能转化为箭的动能，不符合题意；‎ B、跳水运动员从空中下落时，所处的高度降低，其速度增加，重力势能转化为动能，符合题意；‎ C、运动员骑自行车冲向坡顶时，其速度变慢，所处的高度增加，动能转化为重力势能，不符合题意；‎ D、跳伞运动员匀速下落时，虽所处的高度降低，重力势能减小，但其速度不变，动能不变，不符合题意。故选B。‎ ‎8．（2020·北京四中中考模拟（适应性测试）图示，金属小球从粗糙轨道中的 A点处由静止滑下，经过B 点，到达最低点C后，再沿轨道向上运动。若不计空气阻力，则下列说法中正确的是（）。‎ A. 小球能沿轨道向上运动到 E点处；‎ B. 小球从A点加速下滑时，重力对它做了功；‎ C. 小球从A点运动到C点的过程中，它的动能不变，重力势能减小；‎ D. 小球到达D点时的机械能小于它到达C点时的机械能 ‎【答案】BD。‎ ‎【解析】A．因为是粗糙的轨道，不计空气阻力，小球在斜面上滑下有能量的损耗，小 15‎ 球的机械能减小，所以小球能到达的最高点应比A点低，不可能沿轨道向上运动到E点；故A错误；‎ B．小球从A点由静止下滑时，小球受竖直向下的重力，小球向下移动了距离，所以重力对小球做了功，故B正确；‎ C．小球达到C点时，高度最低，重力势能最小，此时，小球速度最大，动能最大，故C错误；‎ D．由A可知，小球的机械能逐渐减小，所以小球到达D点时的机械能小于它到达C点时的机械能，故D正确。故选BD。‎ ‎9．（2020·山东省济南市历下区中考一模）同学们在体育活动及测试中涉及到了许多物理知识，下列说法正确的是（　　）。‎ A．打乒乓球时拉出“弧圈球”，利用了流体压强与流速的关系；‎ B．标枪出手后如果受到的外力全部消失，标枪将会做匀速直线运动；‎ C．举起杠铃静止后人受到的重力和地面对人的支持力是一对平衡力；‎ D．投出去的实心球最终落回地面，落地时的动能大于出手时的动能 ‎【答案】ABD。‎ ‎【解析】A、打乒乓球时拉出“弧圈球”，是因为球发生旋转时带动空气的流动，使球的不同侧面空气流速不同，根据空气流速大的位置压强小可知，球会沿弧线运动，故A正确；‎ B、由牛顿第一定律知：标枪出手后如果受到的外力全部消失，将会做匀速直线运动，故B正确；‎ C、人受到的重力和地面对人的支持力，这两个力都作用在人体上、方向相反、作用在同一直线上，但是地面对人的支持力等于人重与杠铃重之和，大小不相等；不是一对平衡力，故C错误；‎ D、球出手时具有一定速度和高度，球同时具有动能和重力势能；而球落地时，高度为0，重力势能为0，此时球只有动能，故落地时的动能大于出手时的动能，故D正确。故选ABD。‎ ‎10.（2020·北京市朝阳区中考模拟（延期开学网上考试）中国北京已成功获得2022年第24届冬奥会主办权。如图所示，是我国运动员在往届冬奥会上参加不同比赛项目时顽强拼搏的英姿。下列说法中正确的是（　　）。‎ 15‎ A. 甲图中：花样滑冰运动员在冰面上沿曲线滑行时，所受合力为零；‎ B. 乙图中：速度滑冰运动员在水平冰道上加速冲刺的过程中，其机械能增加；‎ C. 丙图中：自由滑雪空中技巧运动员从空中下落的过程中，重力做功越来越慢；‎ D. 丁图中：运动员将冰壶推出后，人不再对冰壶做功，冰壶的机械能会逐渐减小 ‎【答案】BD。‎ ‎【解析】A．运动员做曲线运动，运动状态时刻改变，因此远动员所受的合力不为零，故错误；‎ B．速度滑冰运动员在水平冰道上加速冲刺的过程中，质量不变，速度变大，动能变大，高度不变，重力势能不变，故它的机械能增大，故正确；‎ C．自由滑雪空中技巧运动员从空中下落的过程中，运动员的重力不变，速度越来越快，由P=Fv=Gv可得，重力做功越来越快，故错误；‎ D．运动员将冰壶推出后，冰壶在滑动时克服摩擦做功，机械能转化为内能，冰壶的机械能会逐渐减小，故正确。故选BD。‎ ‎11.（2020·北京市朝阳区中考模拟（延期开学网上考试）用如图所示的滑轮组提起物体A,当卷扬机用500N的力拉钢丝绳，使物体A在10s内匀速上升1m的过程中，滑轮组的机械效率为80%。下列判断正确的是（）。‎ A. 物体A重力为400 N； B. 动滑轮的重力为300N；‎ C. 卷扬机做的有用功为1200J；D. 卷扬机做功的功率为120W；‎ ‎【答案】BC。‎ ‎【解析】A．由图可知，承重的绳子段数n=3，则由得，‎ 15‎ 物体A的重力为：，故A错误；‎ B．不计绳重和绳与滑轮之间的摩擦，由可得，动滑轮的重力：‎ G轮=nF-GA=3×500N-1200N=300N，故B正确；‎ C．卷扬机绳子移动的距离：s=3h=3×1m=3m，拉力做功：W总=Fs=500N×3m=1500J，‎ 卷扬机做的有用功：W有用=ηW总=80%×1500J=1200J；故C正确；‎ D．用500N拉力通过此滑轮组提升物体，使其在10s内匀速上升1m：‎ 卷扬机做功的功率：；故D错误；故选BC。‎ ‎12.（2020·山东省泰安中考模拟）如图甲所示，将一根弹簧和一只质量为1kg的金属球(球上有小孔)套在铁架台的金属杆AB上面。现将小球提到B端后松手,小球的高度随时间变化的情况如图乙所示,下列说法正确的是(   )。‎ A. 在0~t3过程中，小球在t1时刻机械能最大；‎ B. 弹簧原来的长度为40cm；‎ C. 在0~t1过程中，小球的重力势能全部转化为动能；‎ D. 在t1t2t3三个时刻，小球的动能在t1时刻最大 ‎【答案】D。‎ ‎【解析】A. 在0∼t3过程中,小球刚与弹簧接触,与弹簧接触后,先做加速度不断减小的加速运动,当弹力增大到与重力平衡是t1时刻,即加速度减为零时,速度达到最大,t2、t3三个时刻，由于能量的损失，总的机械能在减小，所以，开始的0时刻机械能最大，A不符合题意；‎ B. 由图可知当弹力与重力平衡时，弹簧的长度为40cm，由于此时弹簧处于压缩状态，所以弹簧原来的长度应大于40cm， B不符合题意；‎ C. 在0∼t1过程中,t1时刻速度达到最大,重力势能最小,但部位零,此时t1时刻小球刚与弹簧接触，所以小球重力势能并不是全部转化为动能，C不符合题意；‎ D. 在t1、t2、t3三个时刻,由于能量的损失,t1时刻的速度最大,所以小球的动能在t1时 15‎ 刻最大，D符合题意。故答案为D。‎ ‎13.（2020·北京市朝阳区中考模拟（延期开学网上考试）下面关于功、功率、机械效率说法正确的是（　　）。‎ A. 功率小的机械做功一定快；‎ B. 做功时间越长，机器的功率越大；‎ C. 机械做功少，功率一定小，机械效率一定低；‎ D. 有用功一定时，额外功少的机械，机械效率一定高 ‎【答案】D。‎ ‎【解析】A．功率大的机械，做功快，故A错误；‎ B．由可知，做功时间越长，做功多少未知，机器的功率无法判断，故B错误；‎ C．机械做功少，做功不一定慢，功率不一定小，与机械效率无关，故C错误；‎ D．有用功一定时，额外功少、总功少，有用功与总功的比值大，机械效率一定高，故D正确。故选D。‎ 二、填空题 ‎14．（2020·湖北省武汉市中考模拟五）如图所示是嫦娥4号的中继卫星“鹊桥”由长征4号丙运载火箭发射时的情景。火箭中的燃料燃烧时，燃气推动火箭和卫星上升，卫星的机械能会________（填“增大”“不变”或“减小”），火箭外壳的温度会________（填“升高”“不变”或“降低”）。“鹊桥”最终在距地球约45万千米的轨道上运行，由此可知，从地球上发射的电磁波信号经过________秒后就会被“鹊桥”接收到。‎ ‎【答案】增大；升高；1.5。‎ ‎【解析】火箭中的燃料燃烧时，燃气推动火箭和卫星上升，卫星的质量不变，速度变大，高度增加，所以卫星的动能、重力势能都增大，其机械能会增大；火箭上升过程中，克服与大气间的摩擦，机械能转化为内能，所以火箭外壳的温度会升高；电磁波在太空中的传播速度为3×108m/s＝3×105km/s，由v＝可得，电磁波传播时间：t＝＝‎ 15‎ ‎＝1.5s。‎ 答案是：增大；升高；1.5。‎ ‎15．（2020·吉林省长春市中考模拟四）如图所示，小朋友从滑梯上滑下，其重力势能________（选填“增大”或“减小”），动能________（选填“增大”或“减小”），机械能________（选填“增大”或“减小”）。当他滑至水平面后，还会继续向前运动，是由于他具有________。‎ ‎【答案】减小；增大；减小；惯性。‎ ‎【解析】小朋友从滑梯上滑下，质量不变，高度减小，重力势能减小；同时速度变大，动能增大；机械能等于动能与势能之和，若不计空气阻力和摩擦阻力时，机械能没有转化为内能，机械能守恒；但在此过程中，小朋友需要克服空气阻力和摩擦阻力做功，有一部分机械能转化为内能，所以机械能减小；当他滑至水平面后，由于惯性要保持原来的运动状态，所以还会继续向前运动。‎ 答案是：减小；增大；减小；惯性。‎ ‎16．（2020·山东省济南市历下区中考一模）嫦娥五号探测器，是我国首个实施无人月面取样返回的航天器，预计2020年10月底前后发射。嫦娥五号探测器全重8.2吨，由轨道器、返回器、着陆器、上升器四个部分组成，如图所示为上升器与着陆器模拟图。上升器升空时向下喷射高温气体，高温气体对其施加向上的动力，这说明物体间力的作用是　　的。轨道器在环月椭圆轨道上由近月点向远月点运动时，它的动能将　　（选填“增大”、“减小”或“不变”）。‎ ‎【答案】相互；减小。‎ ‎【解析】上升器升空时向下喷射高温气体，高温气体对其施加向上的动力，这说明物体间力的作用是相互的。‎ 15‎ 轨道器在环月椭圆轨道上由近月点向远月点运动时，动能转化为重力势能，故它的动能减小。‎ 故答案为：相互；减小。‎ ‎17．（2020·江苏省南京市中考模拟四）建筑工人要向楼上运送货物，为了省力，他在一个斜面上安装了一个滑轮组，做成如图所示的机械装置，斜面的倾角为30°且固定在水平面上。工人用400N的力拉绳子，重为500N的货物沿斜面匀速向上运动12m所用时间为20s，在此过程中有用功为________J，该装置的机械效率为________。‎ ‎【答案】3000；31.25%。‎ ‎【解析】①物体在斜面上运动12m，斜面的倾角为30°，根据直角三角形知识可知，物体上升的高度h＝s＝×12m＝6m，工人所做有用功：W有用＝Gh＝500N×6m＝3000J；‎ ‎②由图可知，动滑轮上有2段绳子，即n＝2，已知物体沿斜面移动距离s＝12m，则绳子自由端移动的距离：s′＝ns＝2×12m＝24m，工人所做总功：W总＝Fs′＝400N×24m＝9600J，‎ 该装置的机械效率：η＝＝×100%＝31.25%。‎ 答案为：3000；31.25%。‎ ‎18．（2020·江苏省扬州市仪征市中考一模）小明同学用20N的水平推力，将重为280N的购物车沿水平地面向前推动了10m，在此过程中，推力对购物车做功　　J，购物车的重力做功　　J；一个皮球落地后弹起，弹起的高度越来越低，皮球在运动过程中，机械能总量　　（选填“增加”、“减少”或“保持不变”）。‎ ‎【答案】200；0；减少。‎ ‎【解析】（1）推力对购物车做功W＝Fs＝20N×10m＝200J，‎ ‎（2）购物车在水平地面上移动4m，没有在重力的方向上移动距离，所以重力不做功，即重力做功为0J；‎ ‎（3）皮球运动过程中弹起的高度越来越小，说明重力势能越来越小，同时速度越来越慢，也就是动能越来越小，即机械能减少。‎ 15‎ 故答案为：200；0；减少。‎ ‎19.（2020·山东省济宁中考模拟二）如图所示，甲、乙两辆质量相同的汽车在同一水平地面上做直线运动的s﹣t图象如图所示。由图可知，甲车的动能_________（选填“大于”、“小于”或“等于”）乙车的动能。牵经过相同的时间，甲、乙两车牵引力做的功之比为_________。（空气阻力忽略不计）‎ ‎【答案】小于；1:4。‎ ‎【解析】（1）根据公式，由图像可知，甲车速度v甲小于乙车速度v乙，甲乙两车质量相同，所以甲车的动能小于乙车的动能。‎ ‎（2），；‎ 因为两车质量相同，并在同一水平面上做匀速直线运动，故其牵引力F相同；‎ 由公式可知牵引力的功为：，‎ 所以，。‎ 故答案是：小于；1:4。‎ ‎20.（2020·广东省东莞市松山湖初三线上模拟考试）如图甲所示，小华用水平推力 F 推置于水平地面上的木箱，在此过程中，推力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示，木箱运动速度 v 的大小随时间 t 变化的情况如图丙所示，则 1﹣3s 木箱做 （选填“匀速”或“变速”）运动，3～5s 推力对木箱做的功是J，1～3s 木箱所受的滑动摩擦力是 N。‎ 15‎ ‎【答案】变速；40；200。‎ ‎【解析】（1）由图像丙可知，在1-3s时间内，木箱速度逐渐增大，故木箱在此时间内做变速运动；‎ ‎（2）在3-5s时间内，木箱做匀速直线运动，速度为1.0m/s，推力为200N，‎ 根据公式可知：；‎ ‎（3）木箱做匀速直线运动，推力等于摩擦力，故摩擦力为200N。‎ 答案为：变速；40；200。‎ 三、计算题 ‎21．（2020·吉林省长春市中考模拟四）在建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为200N的建材从地面匀速送到6m高处，所用拉力为120N，时间为20s。求：‎ ‎（1）工人做的有用功；‎ ‎（2）此过程中该装置的机械效率；‎ ‎（3）工人做功的功率。‎ ‎【答案】（1）工人做的有用功是1200J；（2）此过程中该装置的机械效率是83.3%；（3）工人做功的功率是72W。‎ ‎【解析】（1）工人所做的有用功W有＝Gh＝200N×6m＝1200J；‎ ‎（2）由图知n＝2，拉力端移动距离s＝nh＝2×6m＝12m，‎ 工人做的总功：W总＝Fs＝120N×12m＝1440J；‎ 该装置的机械效率η＝×100%＝×100%≈83.3%；‎ ‎（3）工人做功的功率：P＝＝＝72W。‎ ‎22．（2020·江苏省扬州市仪征市中考一模）一辆厢式小货车某次运货，满载后总质量是5.0×103kg，在平直的公路上匀速行驶100km，耗油10kg，货车受到的阻力是总重力的0.05倍，发动机的牵引功率是50kW（油的热值是5.0×107J/kg，g＝10N/kg），求：‎ ‎（1）货车受到的牵引力；‎ 15‎ ‎（2）货车匀速行驶的速度；‎ ‎（3）货车发动机的效率。‎ ‎【答案】（1）货车受到的牵引力为2500N；（2）货车匀速行驶的速度为20m/s；（3）货车发动机的效率为50%。‎ ‎【解析】（1）货车受到的重力：G＝mg＝5.0×103kg×10N/kg＝5.0×104N，‎ 货车做匀速运动，所以货车受的牵引力：F＝f＝0.05G＝0.05×5.0×104N＝2500N；‎ ‎（2）由P＝Fv得，货车匀速行驶的速度：v＝＝＝20m/s；‎ ‎（3）牵引力做的功：W＝Fs＝2500N×1×105m＝2.5×108J，‎ 燃油燃烧放出的总能量：Q＝mq＝10kg×5.0×107J/kg＝5.0×108J，‎ 货车发动机的效率：η＝×100%＝×100%＝50%。‎ 15‎