初中物理功和机械能解题技巧及经典题型及练习题(含答案)及解析

一、功和机械能选择题

1．掉在水平地面上的弹性小球会跳起，而且弹跳的高度会越来越低．如图所示是小球弹跳的频闪照片，小球在1、2位置的高度一样，则小球在位置1、2时的

A．动能相同，机械能也相同

B．动能相同，2位置的机械能较小

C．机械能相同，2位置的动能较小

D．2位置的动能较小，机械能也较小

【答案】D

【解析】

【详解】

（1）小球在1、2位置的高度相同，所以重力势能相同；由于与空气摩擦等，小球机械能逐渐减小，所以在1处的机械能大，2处的机械能小；

（2）小球在1、2位置的高度相同，所以重力势能相同，但在2处的机械能小，所以2位置的动能小．

故选D．

【点睛】

对于这类题目要抓住题目的隐含信息，小球弹跳的高度会越来越低，就是明显告诉小球的机械能越来越小，由于高度相同，所以重力势能相同，所以动能在同样的高度时，动能会越来越小．

2．如图，小聪用力将水平地面上的箱子拉走了；小明用力推箱子，但没有推动．下面关于做功的分析，正确的是

A．小明、小聪都没有对箱子做功

B．小明对箱子做了功，小聪对箱子没有做功

C．小聪对箱子做了功，小明对箱子没有做功

D．小聪在拉箱子的过程中，箱子的重力做了功，小明在推箱子时，箱子的重力没有做功【答案】C

【解析】

【详解】根据做功的两个要素分析解答：

（1）小明用力推箱子，但箱子没有运动，只有力的作用，没有在力的方向上通过距离，所以他对箱子没有做功；

（2）小聪用力将箱子拉走了，在力的方向上通过了距离，因此她对箱子做了功，故AB错误，C正确；

（3）重力的方向是竖直向下的，箱子无论沿水平方向是否运动，箱子的重力都没有做功，故D错误．

故选C．

【点睛】

重点是做功的判断，要根据做功的两个要素进行判断，一要有力作用在物体上，二是物体在力的方向上通过一段距离，当力与物体运动方向垂直时，此力不做功．

3．工人师傅利用如图所示的两种方式，将重均为300N的货物从图示位置向上缓慢提升0.5m。F1、F2始终沿竖直方向；图甲中OB＝2OA，图乙中动滑轮重为60N，重物上升速度为0.01m/s。不计杠杆重、绳重和摩擦，则下列说法正确的是

A．甲乙两种方式都省一半的力

B．甲方式F1由150N逐渐变大

C．乙方式的有用功是180J

D．乙方式F2的功率为3.6W

【答案】D

【解析】

【分析】

（1）根据杠杆的特点和动滑轮的特点分析甲乙两种方式的省力情况；

（2）根据动力臂和阻力臂的关系分析甲方式F1的变化；

（3）根据W有用=Gh可求乙方式的有用功；

（4）根据公式P=Fv求出乙方式F2的功率。

【详解】

A、甲图，F1为动力，已知OB=2OA，即动力臂为阻力臂的2倍，由于不计摩擦、杠杆自重，由杠杆平衡条件可知，动力为阻力的一半，即F1=150N；由图乙可知，n=3，不计绳重

和摩擦，则

211

()(30060)120 33

F G G N N N

=+=⨯+=

动

，故A错误；

B、甲图中，重力即阻力的方向是竖直向下的，动力的方向也是竖直向下的，在提升重物的过程中，动力臂和阻力臂的比值不变，故动力F1为150N不变，故B错误；C 、不计绳重和摩擦，乙方式的有用功为：W 有用=Gh=300N×0.5m150J ，故C 错误；

D 、乙方式中F 2=120N ，绳子的自由端的速度为v 绳=0.01m/s×3=0.03m/s ，则乙方式F 2的功率为：221200.03/ 3.6F s W P F v N m s W t t

=

===⨯=绳绳，故D 正确。 故选D 。

4．下列关于功率和机械效率的说法中，正确的是（ ）

A ．功率大的机械，做功一定多

B ．做功多的机械，效率一定高

C ．做功快的机械，功率一定大

D ．效率高的机械，功率一定大

【答案】C

【解析】

试题分析：根据功、功率、机械效率的关系分析．功率是单位时间内做的功的多少，机械效率是有用功与总功的比值．

解：A 、说法错误，功率大，只能说明做功快；

B 、说法错误，由于机械效率是有用功与总功的比值，故做功多，不一定机械效率就大；

C 、说法正确；

D 、说法错误，机械效率高，只能说明有用功在总功中占的比例大．

故选C ．

5．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

×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．

6．以下简单机械的使用属于费力杠杆的是（）

A．道钉撬B．钓鱼竿C．定滑轮D．手推车

【答案】B

【解析】

A、道钉撬在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A错误；

B、钓鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B正确；

C、定滑轮在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，故C错误；

D、手推车在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D错误．

故选B．

【点睛】杠杆的分类主要包括以下几种：

①省力杠杆，动力臂大于阻力臂；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂．

7．关于滚摆在运动过程中能量的分析，下列说法正确的是

A．下降过程中动能不变B．最低点动能为零

C．上升过程中重力势能减小

D．最高点重力势能最大

【答案】D

【解析】

滚摆下降过程中，高度变小，重力势能变小，速度增加，动能增加，故A错误；滚摆下降到最低点时，速度最大，动能最大，故B错误；滚摆上升过程中，高度增加，重力势能增大，故C错误；滚摆到达高点时，高度最大，重力势能最大，故D正确．

8．如图小红同学正在做“引体向上”。她先两手握住单杠，两脚离地，两臂及身体自然下垂伸直，然后缓缓曲肘，将身体向上拉起，直到下巴超过横杠。这个过程中，小红做的功最接近的是

A．2 000 J B．200 J

C．20 J D．2 J

【答案】B

【解析】

小红同学正在做“引体向上”，两臂将身体向上拉起，中学生的体重大约是G=500N，由题图可知，上升的高度大约是胳膊的长度0.4m，即h=0.4m，所以小红做的功最接近

W=Gh=500N×0.4m=200J，故B符合实际为答案。

9．如图所示，定滑轮重4N，动滑轮重0.5N，在拉力F的作用下，1s内将重为4N的物体A沿竖直方向匀速提高了10cm．如果不计绳重和摩擦．则以下计算结果正确的是

A．绳子自由端移动速度为0.3m/s

B．拉力F的大小为4N

C．拉力F的功率为0.45W

D．滑轮组的机械效率为75%

【答案】C

【解析】

【详解】

由图知道，承担物重的绳子的有效股数是：n =2，

A ．绳端移动的距离是：

s =2h =2×0.1m=0.2m ，

绳子自由端移动的速度是： 0.2m 0.2m/s 1s s v t === ， 故A 错误； B ．不计绳重和摩擦，则拉力()()11=4N 0.5N 2.25N 2

F G G n =

+⨯+=动， 故B 错误；

C ．拉力做的总功：W 总 =Fs =2.25N×0.2m=0.45J ，拉力F 的功率： 0.45J 0.45W 1s

W P t =

==总 ， 故C 正确； D ．拉力做的有用功W 有 =Gh =4N×0.1m=0.4J ，滑轮组的机械效率是：

0.4J 100%100%0.45J

W W η=⨯=⨯有总≈88.9%， 故D 错误。

10．工人师傅利用如图所示的两种方式，将均为300N 的货物从图示位置向上缓慢提升一段距离．F 1、F 2始终沿竖直方向；图甲中OB=2OA ，图乙中动滑轮重为60N ，重物上升速度为0.01m/s ．不计杠杆重、绳重和摩擦，则下列说法正确的是（ ）

A ．甲乙两种方式都省一半的力

B ．甲方式F 1由150N 逐渐变大

C ．乙方式机械效率约为83.3%

D ．乙方式F 2的功率为3W

【答案】C

【解析】 试题分析：由甲图可知，OB=2OA ，即动力臂为阻力臂的2倍，由于不计摩擦、杠杆自重，由杠杆平衡条件可知，动力为阻力的一半，即F 1=150N ；由图乙可知，n=3，不计绳重和摩擦，则F 2=G+G 动）/3=（300N+60N ）/3=120N ，故A 错误；甲图中，重力即阻力的方向是竖直向下的，动力的方向也是竖直向下的，在提升重物的过程中，动力臂和阻力臂的比值不

变，故动力F1 的大小不变，故B错误；不计绳重和摩擦，则乙方式机械效率为：η=W有/W

总=W

有

/W

有

+W

额

=Gh/Gh+G

轮

h=G/G+G

轮

=300N/300N+60N=83.3%，故C正确；乙方式中

F2=120N，绳子的自由端的速度为v绳=0.01m/s×3=0.03m/s，则乙方式F2的功率为：P=F2 v绳=120N×0.03m/s=3.6W，故D错误，故选C．

考点：杠杆的平衡条件；滑轮（组）的机械效率；功率的计算

11．如图所示，底端装有电子阀门的圆柱形容器放在水平桌面上，容器中装有适量的水，一木块漂浮在水面上，控制阀门，使容器中相同时间内流出的水量相等，下列表示木块的重力势能E p，木块所受浮力大小F、木块下表面处水的压强p1和容器对桌面的压强p2随时间变化的关系图线中，可能正确的是（）

A．B．C．D．

【答案】B

【解析】

【详解】

A．当容器内的水流出后，木块的质量不变，高度减小，则木块的重力势能减小，当水不再流出时，木块的重力势能不变，即木块的重力势能先变小后不变，故A错误；

B．根据图示可知，当水位在一定高度时，木块处于漂浮状态，即浮力等于重力；当水位下降到一定高度时，木块对容器底有压力，浮力小于重力；由于木块的重力不变，则木块受到浮力先不变后减小；故B正确；

C．根据图示可知，在容器内水流出的过程中，并且当水位在一定高度时，木块下表面处水的深度不变，由p＝ρgh可知，木块下表面处的压强不变，即木块下表面受到水的压强不变；故C错误；

D．因为液体压强随深度的增加而增大，控制阀门，使容器中相同时间内流出的水量相

等，因此相同时间内，容器对桌面减小的压力相同，由

F

p

S

可得，容器对桌面的压强p2

随时间均匀减小，故D错误．

12．根据如图所示的几个情景，下列说法正确的是（）A．女孩搬起一个箱子，女孩对箱子做了功

B．司机费了很大的力也未能推动汽车，但司机对汽车做了功

C．吊车吊着货物水平移动一段距离，吊车对货物做了功

D．足球被踢出后在草地上滚动的过程中，运动员对足球做了功

【答案】A

【解析】

【详解】

A．女孩搬起一个箱子，女孩给箱子一个向上的力，箱子在力的方向上移动了距离，女孩对箱子做了功，故A正确。

B．司机费了很大的力也未能推动汽车，人对汽车有推力作用，但是汽车没有在力的方向上移动距离，所以人对汽车没有做功，故B错误。

C．吊车对货物施加一个竖直向上的力，吊车吊着货物水平移动一段距离，没有在力的方向上移动距离，所以吊车没对货物做功，故C错误。

D．足球被踢出后在草地上滚动的过程中，运动员对足球没有力的作用，对足球不做功，故D错误。

【点睛】

有力作用在物体上，力对物体不一定做功；物体运动了一段距离，可能没有力对物体做功；做功的两个必要因素：作用在物体上的力，物体在力的方向上通过的距离，二者缺一不可。

13．非洲旱季，常用Hipporoller（中间有转轴的塑料桶）运水．如图所示，小华分别用背背、手抱、平拉、滚拉的方式运满桶水，在粗糙的程度相同的水平地面上匀速行走相同路程，她对满桶水做功最多的是（）A．

B．

C．

D．

【答案】C

【解析】

【分析】

物理学中规定，功等于力跟物体在力的方向上移动距离的乘积．先判断力的大小、物体在力的方向上移动的距离相同，利用功的公式W＝Fs分析判断．

【详解】

由图可知，AB中小华是用背背、用手抱，此时力的方向向上，桶是在水平方向上移动的距离，即沿向上的方向没有移动距离，因此不做功；

C中滑动摩擦力大于D中的滚动摩擦力，所以C中拉力大于D中拉力，由于所移动的距离s 相同，由W=Fs可知C做功最多，故ABD不合题意，C符合题意．

【点睛】

本题考查影响物体做功大小的因素（力的大小和物体在力的方向上移动距离）．

14．物体在水平地面上做直线运动，当物体运动的路程和时间图像如图甲时，受到的水平推力为F1；当物体运动的速度和时间图像如图乙时，受到的水平推力为F2。两次推力的功率分别为P1、P2。则下列关系正确的是

A．F1=F2 P1>P2B．F1=F2 P1F2 P1>P2D．F1P2

【答案】B

【解析】

【详解】由图象甲可知，物体作匀速直线运动，速度大小为v甲=s

t

甲

甲

=

4m

2s

=2m/s；由v-t图象乙可

知，物体的速度保持不变，即物体做匀速直线运动，速度大小为v乙=4m/s；因为两次都是匀速直线运动，推力和摩擦力是平衡力，根据二力平衡条件可知，推力都等于摩擦力，压力和接触面的粗糙程度不变，摩擦力不变，受到的水平推力为F1=F2。

已知v甲＜v乙，由P=W Fs

t t

=Fv可得，两次推力的功率P1＜P2。

15．如图所示，物体浸没在水中，工人用200N的拉力F在10s内将重为400N的物体匀速提升2m，物体没有露出水面，此时滑轮组的机械效率是80%，不计绳重和摩擦，

g=10N/kg，则下列说法中正确的是（）

A．物体露出水面前，工人匀速提升重物时拉力的功率为40W

B．物体在水中受到的浮力为320N

C．物体的体积为8×10-3m3

D．物体露出水面后，此滑轮组提升该物体的机械效率将小于80%

【答案】C

【解析】

【详解】

A．由图知，n=2，拉力端移动的距离：s=2h=2×2m=4m，拉力端移动的速度：

v=s/t=4m/10s=0.4m/s，拉力的功率：P=Fv=200N×0.4m/s=80W，故A错；

B．滑轮组的机械效率：η=W有用/W总=（G−F浮）h/Fs=（G−F浮）h/F×2h=G−F浮/2F=400N−F浮/2×200N=80%，解得：F浮 =80N，故B错；

C．由F浮 =ρ水V排g得物体的体积：V=V排 =F浮/ρ水g=80N/1×103kg/m3×10N/kg=8×10-3 m3，故C正确；

D．物体露出水面后，没有了浮力，相当于增加了提升物体的重，增大了有用功，不计绳重和摩擦，额外功不变，有用功和总功的比值变大，此滑轮组提升该物体的机械效率将大于80%，故D错。

16．一位初中生用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 。

17．举重是我国的优势体育项目．一位身高170cm 的运动员和一位身高160cm 的运动员，在挺举项目中用相同时间，把同样重的杠铃举起，如图所示．如果他们对杠铃所做的功分别为W 1和W 2，功率分别为P 1和P 2，则下列关系式中正确的是 （ ）

A ．W 1＝W 2、P 1＝P 2

B ．W 1＞W 2、P 1＝P 2

C ．W 1＞W 2、P 1＞P 2

D ．W 1＜W 2、P 1＜P 2

【答案】C

【解析】

【详解】

由题知身高170cm 的运动员和身高160cm 的运动员举起杠铃的重力相同，

身高170cm 的运动员比身高160cm 的运动员将杠铃举得高，

根据W =Gh 可知，W 1＞W 2；

因为两运动员举起杠铃的时间相同，

根据P =W t

可知，P 1＞P 2．所以ABD 错误，C 正确． 故选C ．

【点睛】

本题考查了学生对功的公式、功率的公式的掌握和运用，能分析出高个运动员举起的高度大是本题的突破口．

18．在排球比赛中，小明把排球竖直向上抛出，排球在运动中动能E 随时间t 变化的图象最接近的是（ ）

A ．

B ．

C ．

D ．

【答案】A

【解析】

影响动能大小的因素是：质量与速度．质量越大，速度越大，动能越大；影响重力势能大小的因素是：质量与被举得高度，质量越大，高度越高，重力势能越大．小明把排球竖直

点睛：本题考查的是影响动能、重力势能的因素，注意利用控制变量法判断动能、重力势能的变化即可．

19．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。

20．一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．