2025年中考物理强基提升：机械功与机械能

2025年中考物理强基提升：机械功与机械能 一、单选题 1．如图所示装置叫作滚摆．捻动滚摆的轴缠绕细线使它升高后由静止释放，观察滚摆的运动情况（不计任何阻力和摩擦）．对于滚摆的运动，下列说法中正确的是 A．在滚摆下降的过程中，动能减小，机械能增加 B．在滚摆下降的过程中，动能增加，机械能不变 C．在滚摆上升的过程中，重力势能减小，机械能减小 D．在滚摆上升的过程中，重力势能增加，机械能增加 2．如图所示的四个实例中，机械能正在减小的是（　　） A．甲图中，匀速下降的热气球 B．乙图中，加速升空的飞机 C．丙图中，落势待发的火箭 D．丁图中，在同一高度匀速飞行的飞艇 3．下列情况中，动能和势能都不变的是（    ） A．汽车在水平公路上匀速行驶 B．打桩机的重锤下落 C．机车沿斜面向上匀速开动 D．跳伞运动员匀速下落 4．如图所示，重为800N的物体在100N的水平拉力F的作用下以的速度沿水平地面，向左匀速直线运动了20s，滑轮组的机械效率为60%，在此过程中，下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动距离为4m B．物体与地面间的滑动摩擦力大小为120N C．额外功的功率为12W D．若物体的重力和运动速度不变，只增大水平地面的粗糙程度，则滑轮组的机械效率会降低 5．如图所示，足球以初速度v沿着凹凸不平的草地从a运动到d，足球（　　） A．在b、d两点动能相等 B．在a、d两点动能相等 C．在b点的动能大于在d点的动能 D．从c到d的过程重力势能减少 6．北京路沂河大桥改造工程是我市今年重大工程之一，截至2月27日，质量为2.5万吨的南幅老桥桥面由560个液压千斤顶顶升到位（如图）。桥面被以5mm/min的速度共顶升3.1m，g取10N/kg，下列判断正确的是（　　） A．南幅老桥桥面重2.5×105N B．1h内桥面可被连续顶升3m C．千斤顶共对桥面做功7.75×108J D．千斤顶应用了流体压强的特点 二、填空题 7．如图所示，甲、乙两个质量不同的小球从相同高度静止释放，忽略空气阻力，当两球下落相同的高度时，两个球的重力势能减小的值 （填“相等”或“不相等”）。 8．两人同时乘坐一辆汽车,其中 较大的人动能较大,某人站在二楼上时的重力势能比站在同一座楼四楼上时的重力势能要 ． ． 9．根据所学知识填空：     （1）在水平地面上，用 50N的力沿水平方向拉着重为 100N的小车前进5m，重力做功等于 J；     （2）李磊家住在4楼，一天，他把质量为2kg的物体从1楼提到家里，提的力做的功是 J（每层楼高为3米）． 10．如图所示，工人用滑轮组匀速提升重800N的货物，所用的拉力F为500N，货物在50s内匀速上升5m。在此过程中，货物上升的速度是 m/s；所做的有用功是 J；拉力做功的功率是 W；滑轮组的机械效率是 。 11．蹦床运动被喻为“空中芭蕾”。运动员从高点静止下落至再次回到高点，会经历几个过程：①高点下落至接触床面，②接触床面到下落至最低点，③最低点反弹至离开床面，④离开床面至再次回到高点。若不计空气阻力，整个过程中运动员的机械能 （选填“守恒”或“不守恒”）。整个过程中，运动员动能最大在 过程中。 12．如图，滑轮重小于物重（绳重、摩擦不计），若匀速提升相同的重物，则F甲 F乙，机械效率η甲 η乙。（填“>”、“=”“、<”） 三、实验题 13．某班同学在“探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关”时，他们猜想滑轮组的机械效率可能与动滑轮个数、物重和物体上升的高度等因素有关，各小组利用如图所示的装置进行验证，杨阳那组得到的实验数据如下表所示： (1)比较第1、2次实验数据得出：用不同的滑轮组提升相同的物体，动滑轮个数越多， ；比较第2、3次实验数据得出：同一个滑轮组，提升的物体越重， ；比较第1、4次实验数据得出：同一个滑轮组的机械效率与物体上升的高度 ． (2)在测拉力时，某同学觉得很难使测力计做匀速直线运动，不便读数，就让弹簧测力计处于静止状态时才读数，该同学的读数与实际相比 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)，测得的机械效率 (选填“偏高”“偏低”或“不变”)． (3)有两个滑轮组所用的动滑轮重力相同，提升的物体也相同，测得的机械效率却不同，原因可能是绳子与滑轮之间的 不同，影响了测量结果．所以，我们在生活中经常给各种机械加润滑油，是为了 它们的机械效率． 14．在研究性学习中，有一组同学设计了“测定斜面的机械效率”的实验。如图所示，用高为30cm的木块将带有刻度的平木板垫起，构成一个斜面，并使它固定，把小车放在斜面底端A，用弹簧测力计拉着小车从位置A沿斜面匀速上升到B位置，上升过程中弹簧测力计的示数如图所示。 (1)根据题中提供的信息，在下面的实验记录表格中完成相关的内容： 小车的重力G/N 沿斜面的拉力F/N 小车沿斜面上升的距离s/m 小车上升高度h/m 2 0.8 0.4 (2)根据以上的实验记录，完成下列计算：拉力F在这过程中做的有用功是 J，拉力F在这过程中做总功是 J，该次实验的机械效率是 。 四、计算题 15．一位工人利用如图所示的滑轮组提升建材他某次以v=0.7m/s的速度匀速提升箱重G=960N的建材，所用拉力的大小F=600N，不计绳重和摩擦，取g=10N/kg，求： （1）拉力的功率P； （2）动滑轮的重力G′； （3）滑轮组的机械效率。 16．高速铁路的输电线，无论冬、夏都绷得直直的，以保障列车电极与输电线的良好接触。如图所示为输电线的牵引装置。钢绳通过滑轮组悬挂 a 个相同的坠砣，每个坠砣质量为 m，若某段时间 t 内坠砣串下降了高度 h，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，（用题中的符号表示，不考虑钢绳的热胀冷缩）求： (1)输电线 A 端受到的拉力； (2)则输电线 A 端向左移动的距离； (3)输电线 A 端拉力做功的功率。 五、简答题 17．雅典奥运会，中国体育代表团取得了32块金牌的好成绩，其中举重项目有4块金牌，仔细观察四位举重奥运冠军，他们的身高相对而言都比较矮，你认为身高矮在举重项目中有什么优势吗？ 18．如何有效地提高能量利用率是人类所面临的一项重要任务，如图是某轻轨车站的设计方案示意图，该图表明与站台前后连接的轨道都有一个小的斜坡，其目的是充分利用重力的作用来提高轻轨列车能量的利用率．试从能量转化的角度说明这种设计可以节能的理由． 六、科普阅读题 19．请你阅读下面的短文，回答问题 中国梦，我的梦！中国进入通信新时！ 2016年8月16日1时40分，中国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子亏”发射升空，如图甲所示，为了保护发射塔，在塔下有个充满水的水池，火箭发射时可以看见冒出大量的“白烟”； “墨子号”卫星是我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。量子科学实验卫星作为以量子力学基本原理为基础的全新通信技术，量子通信被视为可以解决人们的担忧、无条件保障通信安全的最有效方式。“墨子号”卫星与地球同步卫星运行轨迹相似（如图乙所示），但比一般卫星运行的轨道较低，且绕地球运转快于地球自转。 “墨子号”名字的来历：墨子最早提出光线沿直线传播，设计了小孔成像实验，奠定了光通信、量子通信的基础。以中国古代伟大科学家的名字命名量子卫星，将提升我们的文化自信。 （1）“墨子号”卫星在轨道上运行过程中，以地球为参照物，“墨子号”是 （选填“运动”或“静止”）的；墨子设计的小孔成像实验中所成的像是 （选填“正立的实像”“正立的虚像”“倒立的实像”或“倒立的虚像”）； （2）如图乙所示，“墨子号”卫星从近地点向远地点运行过程中，能量的转化情况是 ，整个运行过程中机械能的总量 （选填“变大”“变小”或“不变”）； （3）请解释塔下充满水的水池是如何保护发射塔的 。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 答案 B A A C C C 1．B 【详解】解答：(1)滚摆下降时，越滚越快，质量不变、速度增大，动能增大，在不计任何阻力和摩擦时，机械能保持不变，故A错误、B正确；(2)滚摆上升时，越滚越慢，质量不变、动能转化为重力势能，重力势能增大，在不计任何阻力和摩擦时，机械能保持不变，故CD错误．故选B. 点睛：（1）动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大、速度越大，动能越大；（2）重力势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大、高度越高，重力势能越大；（3）动能和势能统称为机械能，在不计摩擦阻力时，机械能守恒． 2．A 【详解】A．甲图中，匀速下降的热气球，速度不变，高度下降，动能不变，重力势能减小，机械能减小，故A符合题意； B．乙图中，加速升空的飞机，速度变大，高度升高，动能变大，重力势能变大，机械能变大，故B不符合题意； C．丙图中，落势待发的火箭，速度不变，高度不变，动能不变，重力势能不变，机械能不变，故C不符合题意； D．丁图中，在同一高度匀速飞行的飞艇，速度不变，高度不变，动能不变，重力势能不变，机械能不变，故D不符合题意。 故选A。 3．A 【详解】A. 汽车在水平公路上匀速行驶，其质量不变，速度不变，动能不变，同时其高度不变，故重力势能不变，故A正确； B. 打桩机的重锤下落，其质量不变，速度增大，故动能变大；同时质量不变，高度减小，故重力势能减小，故B错误； C. 机车沿斜面向上匀速开动，其质量不变，速度不变，故动能不变；同时质量不变，高度增加，故重力势能增大，故C错误； D. 跳伞运动员匀速下落，其质量不变，速度不变，故动能不变；同时高度减小，故重力势能减小，故D错误； 点睛：（1）影响动能大小的因素：质量、速度．质量越大，速度越大，动能越大；（2）影响重力势能大小的因素：质量、被举的高度．质量越大，高度越大，重力势能就越大． 4．C 【详解】A．物体移动距离 s物=v物t=0.1m/s×20s=2m 由图知，n=3，则绳子自由端移动的距离 s=3s物=3×2m=6m 故A错误； B．拉力做功为 W总=Fs=100N×6m=600J 由η=得有用功 W有用=ηW总=60%×600J=360J 由W有用=fs物求得物体与地面间的滑动摩擦力 f===180N 故B错误； C．拉力做的额外功 W额=W总-W有用=600J-360J=240J 额外功的功率 P===12W 故C正确； D．如果增大接触面的粗糙程度，增大了摩擦力，增大了有用功，而额外功几乎不变，有用功与总功的比值变大，机械效率变大，故D错误。 故选C。 5．C 【详解】试题分析：足球滚动过程中，和草地之间有摩擦，而摩擦生热，导致部分机械能转化为内能而减少．机械能包括动能和势能．动能和质量速度有关，而势能和高度重力有关．bd两个位置高度相同，重力势能相等，但是机械能在减少，所以b点动能大于d点动能．A错．a点比d点高，所以a点重力势能大于d点重力势能，而a点机械能又大于d点机械能，那么动能大小等于机械能减去重力势能，但是不知道定量关系无法判断，B错．b到c的过程摩擦力做功导致机械能减少，C对．从 c 到 d 的过程高度升高，重力势能变大．D错． 考点：机械能及其转化 6．C 【详解】A．南幅老桥桥面重为 故A错误； B．由得，1h内桥面可被连续顶升 故B错误； C．千斤顶共对桥面做功 故C正确；     D．千斤顶应用了帕斯卡原理，即密闭液体能大小不变地传递压强的原理，故D错误。 故选C。 7．不相等 【详解】重力势能与物体的质量与所处高度有关，甲、乙两个质量不同的小球从相同高度静止释放，下落相同的高度时变化的高度相同，但由于质量不同，则二者重力势能变化量不相等。 8． 质量 小 【详解】影响动能大小的因素是质量和速度，所以两人同时乘坐一辆汽车，速度相等,则其中质量较大的人动能较大； 影响重力势能大小的因素是质量和高度，所以某人站在二楼上时高度小于站在同一座楼四楼上时的高度，所以重力势能要小． 9． 0 180 【详解】(1)重力的方向是竖直向下的，而物体是在水平方向上移动了5m，物体没有在重力方向上移动距离，所以重力做功为0J；(2)每层楼高为3米，把物体从1楼提到4楼，李磊实际爬楼的高度h＝3m×3＝9m；则提物体的力做的功：W＝Fs＝Gh＝mgh＝2kg×10N/kg×9m＝180J. 【点睛】（1）做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上移动一段距离；（2）根据W＝Gh＝mgh可算出做功的多少． 10． 0.1 4000 100 80% 【详解】[1]]在此过程中，货物上升的速度 [2]拉力做的有用功 [3]因为承重绳子股数n=2，货物上升5m，所以绳子自由端被拉下的距离 s=nh=2×5m=10m 拉力做的功为 拉力做功的功率 [4]滑轮组的机械效率 11． 守恒 ② 【详解】[1]运动员从高点静止下落至再次回到高点，会经历几个过程，若不计空气阻力，即在只受重力的情况下，整个过程中运动员的机械能是守恒的。 [2]因为机械能守恒，运动员在接触床面时，速度最大，即动能最大，整个过程中，运动员动能最大在②接触床面到下落至最低点的过程中。 12． > > 【详解】[1]甲图是一个定滑轮，定滑轮的特点是能够改变力的方向，但是不能省力，因此F甲=G；乙图是一个动滑轮，且动滑轮重小于物重，动滑轮的特点是能够省一半力，故 所以F甲 ＞F乙； [2]若分别将质量相同的两物体匀速提升相同的高度，拉力做的有用功相同，但是乙图中提升动滑轮而产生额外功，所以乙图中的拉力做的总功要大于甲图中拉力做的总功，根据公式P=W/t可知，时间相同的情况下，甲的功率小于乙的功率；根据公式    可知，机械效率η甲 ＞η乙。 13． 机械效率越低　　 机械效率越高 无关 偏小　　 偏高 摩擦 提高 【详解】[解析] (1)比较第1、2次实验数据得出：用不同的滑轮组提升相同的物体，动滑轮的个数越多，其机械效率越低；比较第2、3次实验数据得出：同一个滑轮组，提升的物体越重，它的机械效率越高；比较第1、4次实验数据可知，两次实验时的效率相同，因此同一个滑轮组的机械效率与物体上升的高度无关．(2)要正确测量拉力，弹簧测力计需要做匀速运动，若在弹簧测力计静止时读数，则由摩擦力分担了一部分拉力的作用，所以所测拉力偏小，机械效率偏高．(3)两个小组所用的动滑轮重力相同，提升的物体也相同，测得的机械效率却不同，原因可能是绳子与滑轮之间的摩擦不同，影响了测量结果；我们在生活中经常给各种机械加润滑油，是为了减小摩擦，提高机械效率． 点睛：比较第1、2次实验数据可知机械效率与动滑轮个数的关系；比较第2、3次实验数据可知，机械效率与物重间的关系；比较1、4次实验数据可知机械效率与物体上升高度的关系；知道弹簧测力计做匀速运动，物体受力才平衡．在提升物体时，不仅要克服动滑轮的重力，还要克服摩擦力．当静止时读数，则所测拉力偏小，机械效率偏大．从摩擦的大小方面进行分析，在同等情况下，摩擦力越小，机械效率越高． 14． 1.5 0.8 1.2 66.7% 【详解】(1)[1]如图，弹簧测力计的分度值为0.1N，所以拉力为1.5N。 (2)[2]拉力做的有用功 [3]拉力F在这过程中做总功 [4]该次实验的机械效率 15．（1）840W；（2）240N；（3）80% 【详解】解：（1）如图有二段绳子，物体速度0.7m/s，绳子速度 拉力的功率 （2）动滑轮的受力情况 可求得动滑轮的重力 （3）滑轮组的机械效率 答：（1）拉力的功率为； （2）动滑轮的重力为； （3）滑轮组的机械效率为80%。 16．(1)2amg；(2)；(3) 【分析】本题考查的知识点是：(1)滑轮组的特点；(2)功率的计算。 【详解】(1)由图知该滑轮组承重绳子的段数n=2，绳子自由端的拉力为 F=G=amg 根据滑轮组工作的特点，输电线 A 端受到的拉力为 FA=nF=2amg (2)根据滑轮组工作的特点，当坠砣串下降了高度 h时，则输电线 A 端向左移动的距离为 s=h=h (3)输电线 A 端拉力做功的功率为 P==== 答：(1)输电线 A 端受到的拉力为2amg； (2)输电线 A 端向左移动的距离为h； (3)输电线 A 端拉力做功的功率为。 17．见解析 【详解】答：身高越高，运动员需要将杠铃举起的高度也就越高，根据公式W＝Fs可知，运动员身高越高，举起杠铃做的功越大，即矮个子运动员克服杠铃做的功相对高个子运动员少。 18．进站时将动能转化为重力势能“储藏”起来@出站时将重力势能转化为动能“释放”出来，达到节约能源的目的． 【详解】轻轨列车在进站前，有一定的速度，具有一定的动能，在进站爬上这个斜坡的过程中，轻轨列车的高度增加，速度减小，重力势能增加，动能减少，动能转化为重力势能，“储藏”了一部分能量，同时，也起到了减速的作用．当轻轨列车下坡出站时，“储藏”的重力势能转化为动能，起到了加速的作用，节省了燃料，从而达到节能的目的． 思路分析：本题实际是考查物体的动能和势能可以相互转化的问题． 试题点评：对于这类能量转化的实际应用题目，要结合题意仔细分析，根据题目的考查目的作答 19． 运动 倒立的实像 动能转化为重力势能 不变 见详解 【详解】（1）[1]以地球为参照物，该卫星与地球的位置发生了变化，所以是运动的； [2]小孔成像实验中所成的像实际光线汇聚而成的倒立的实像。 （2）[3][4]该卫星从近地点向远地点运行过程中，速度越来越小，动能越来越小，高度越来越大，重力势能越来越大，动能转化为重力势能；整个运行过程中没有其他能量与机械能进行转化，所以机械能的总量不变。 （3）[5]温度很高的火焰喷到大水池中，能使大量的水瞬间汽化，水汽化时要从周围的物体吸热，使周围环境温度不会太高，从而保护了发射塔。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$