2023年中考物理高频考点专题强化-机械能的计算

2023年中考物理高频考点专题强化-机械能的计算

1．（2021·安徽合肥·统考一模）在一次物理课外拓展课上，物理老师给同学们讲了一个新的知识——动能定理。其内容是合外力对物体所做的功等于物体动能的变化量，表达式为F合s=  mv22 - mv12，其中mv22称为这个物体的末动能，mv12称为这个物体的初动能。如图1所示，一正方体物块在外力F的作用下由静止开始沿平直的轨道运动，已知该物块的质量为2kg，边长为10cm，物块与地面的摩擦力是物块自重的0.1倍，物块的运动速度一时间图像如图2所示。

（1）求2~4s物块前进的距离。

（2）已知物块在0~2s时间段内前进的距离为1m，求物块在0~2s时间段内所受的拉力F是多大。

2．（2020秋·安徽阜阳·九年级统考阶段练习）物体只在重力的作用下由静止开始下落，叫做自由落体运动。有一物体离地面的高度为h，如果物体在下落的过程中重力做的功全部转化为动能，物体动能的表达式为。

(1)请你分析说明物体下落的速度与自身的质量大小无关；

(2)如图，一小球从离地面某一高度的空中自由落下，不计一切阻力，小球落地时速度是30m/s，则小球离地高度h为多少？（g取10N/kg）

3．（2022·上海·八年级校联考假期作业）已知物体动能的表达式为，重力势能的表达式为，如图所示，高为h＝0.8m的光滑斜面AB与均匀粗糙的水平面相连，将质量为m＝200g的物体在A点由静止开始下滑，经过B点进入水平面，最后静止在水平面的C点。已知物体在水平面上滑行时所受摩擦力为其重力的0.2倍，物体在水平面上滑行时克服摩擦力所做的功等于其动能的减小值，请计算：

（1）物体在A点时具有的重力势能是多少？

（2）物体到达B点时的速度是多少？

（3）物体在水平面上滑行时受到的摩擦力是多少？

（4）物体在水平面上滑行的距离是多少？

4．（2020春·河南洛阳·八年级统考期末）雾炮车又称多功能抑尘车，在空气中尘埃过多时，可进行喷雾除尘。如图所示的雾炮车满裁时质量为1t。为了方便清洗，水箱底部有个排水孔，排水孔盖子面积约为取

（1）当雾炮车在水平公路上匀速行驶不断向外喷水时，雾炮车的动能___________（选填“不変”、“変小”或“变大”）。

（2）满载时，若雾炮车车轮与地面的总接触面积为0.5m2，则静止时车对地面的压强多大？(      )

（3）当水箱中装水深度为2m时，排水孔盖子受到水的压力是多少？(      )

5．（2017·安徽·中考真题）已知物体的重力势能表达式为EP=mgh，动能表达式为Ek=0.5mv2；其中m为物体的质量，h为物体距离水平地面的高度，v为物体的运动速度，g为常量，取10N/kg。如图所示，将一质量为0.4kg的物体从距离地面1.5m的高度沿水平方向以2m/s的速度抛出。不计空气阻力，物体从被抛出到落地的瞬间，整个过程中机械能守恒。求：

（1）物体被抛出时的重力势能EP和动能Ek1；

（2）物体从被抛出点至落地的过程中，其重力所做的功W；

（3）物体落地前瞬间的动能Ek2。

6．（2020秋·广东广州·九年级校考期中）图是物理学家焦耳设计并制作实验装置的示意图，装置中的两个配重的重力不等，释放后，大配重下降，小配重上升。通过反复对调左右两个配重，会使动叶轮不停地转动，导致热量计中水的温度上升，从而实现能量转化。实验中某次测得数据如下：小配重的重力为100N，大配重的重力为520N，每升降1次大小配重各自移动的距离为1m，热量计中水的质量为500g。热量计与外界没有热交换。(c水=4.2×103J/(kg·℃)

升降次数与水温变化的关系如下表：

（1）请计算配重升降一次对动叶轮做的功是______________J；

（2）水温度升高0.2℃吸收的热量是__________J；

（3）根据第一组数据减小的机械能_______(选填“大于”、“等于”、“小于”)增加的内能。这是因为________。

7．（2023·全国·九年级校联考专题练习）已知物体的重力势能的表达式为Ep=mgh，动能的表达式为Ek=mv2，其中m为物体的质量，h为物体距离水平地面的高度，v为物体的运动速度，g为常量，取10N/kg。如图所示是运动员投掷铅球的场景。运动员在距地面高h=1.5m处，将质量为4kg的铅球以6m/s的速度沿斜上方抛出，空气阻力忽略不计。求∶

（1）铅球刚被抛出时的动能Ek1和重力势能Ep1；

（2）铅球从抛出到落地的过程中，重力做的功W；

（3）铅球落地前瞬间的动能Ek2

8．（2019秋·安徽淮南·九年级统考阶段练习）已知物体的动能表达式为EK=mv2/2，其中m为物体的质量，v是物体运动的速度，g为重力常数．如图所示，将一个质量为200g的钢球从距离地面1.2m的高度沿水平方向以5m/s的速度抛出．钢球被抛出后，在下落过程中重力做功将重力势能转化为动能．若不计空气阻力，试求：

(1)钢球被抛出时的动能Ekl多大？

(2)钢球被抛出后在下落过程中，其重力所做功W是多大？

(3)钢球落地前瞬间的动能Ek2多大？

9．（2022秋·四川德阳·八年级四川省德阳市第二中学校校考阶段练习）某同学在课上听了伽利略对摆的研究故事之后，回家用支架、细绳、两个质量不同的小球A、B和停表研究摆的周期和哪些因素有关，他分别设计了4次实验，如图所示，每次实验各有不同，摆动的角度∠1小于∠2，A球的质量比B球的大。图甲、丙、丁中的摆线的长度相同，都比图乙中长。

（1）比较图甲、乙两次实验，可以研究摆的周期与___________是否有关；

（2）比较图___________两次实验，可以研究摆的周期与摆球质量是否有关；

（3）比较图甲、丁两次实验，可以研究摆的周期与___________是否有关；

（4）这种实验探究方法叫___________法。

10．（2019秋·安徽亳州·九年级统考期末）已知物体的动能表达式为E=mv2，重力势能表达式为Ep=mgh；其中m为物体的质量，h为物体距离参考面的高度，v为物体的运动速度。有一小球以初速度为v沿光滑、足够长的斜面向上运动，上升最大高度为h，不计空气阻力，整个过程中机械能守恒。

（1）试推导：小球的初速度；

（2）若小球初速度v=2m/s，则沿斜面上升最大高度是多少?

11．（2020春·全国·八年级统考假期作业）跳伞是一项极具挑战的运动，现在越来越受到人们的真发。在某次跳伞训练过程中，一位体重为60ON的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下，其速度与时间的关系如图所示，经15s下落210m后，再匀速直线下落15s.求:

（1）运动员在这30s内下落的总高度；

（2）这30s内重力做的功；

（3）匀速下降时重力做功的功率；

（4） 0-30s过程中人的动能、重力势能、机械能如何变化?

12．（2021·安徽合肥·校考二模）已知物体动能的表达式为， 重力势能表达式为。如图所示，小明从高出地面3m的位置竖直向上抛出一个小球，它上升5m后回落，最后到达地面，不计空气阻力。求：

(1)小球抛出时的出手速度v0；

(2) 小球落地时的速度v。

13．（2021春·陕西西安·九年级校考开学考试）为控制疫情，我市市政管理部门配备了如图所示的消毒车按时对人流密集的主干道路进行消毒。消毒车罐体容积为4500L，空载质量约5000kg，轮胎与地面的总接触面积是1000cm2，发动机的额定功率约为95kW。（ρ药水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）

(1)消毒车在水平地面上匀速行驶消毒时，具有的动能__________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

(2)装满药水时，消毒车对水平地面的压强是多少？(    )

(3)当该车装满药水，在水平公路上以额定功率匀速行驶时，测得速度为10m/s，则发动机在2min内所做的功是多少？受到的阻力是多少？ (    )

14．（2020春·全国·八年级统考假期作业）如图，将半径为h光滑的圆弧固定在水平地面上，已知质量为100g的小球从圆弧顶端A点由静止释放，到达圆弧底端B点的速度v为2m/s（此过程中，小球的机械能守恒）：然后小球沿粗糙的水平地面运动到C点停止，BC间距离s为2m．小球静止在圆弧顶端A点时的重力势能（Ep）大小可以用公式Ep＝mgh来计算，小球运动到圆弧底端B点时动能（Er）大小可以用公式Ek＝mv2来计算（整个过程中不计空气阻力）．

求：（1）圆弧半径h的大小；

（2）小球在粗糙的水平地面上运动过程中，所受到的摩擦力大小．

15．（2022秋·九年级校联考课时练习）物体重力势能的表达式为Ep=mgh，其中m为物体的质量，h为物体距离水平地面的高度。如图，质量m=0.5 kg的小球，从桌面上方高h1=1.0 m的A点下落到与桌面相平的B点，B点距地面高h2=0.4 m（g取10 N/kg）。

(1)求小球从A运动到B的过程中重力势能的减少量。

(2)求小球从A运动到B的过程中，重力做的功，并说明重力做功与重力势能的关系。

16．（2018·浙江温州·校考一模）半径分别为r和2r的两个质量不计的圆盘，共轴固定连结在一起，可以绕水平轴O无摩擦转动，大圆盘的边缘上固定有一个质量为m的质点，小圆盘上绕有细绳．开始时圆盘静止，质点处在水平轴O的正下方位置．现以水平恒力F拉细绳，使两圆盘转动，若恒力F＝mg，两圆盘转动的角度θ为多少时，质点m的速度最大．若圆盘转过的最大角度θ＝60°，则此时恒力F为多大？

17．（2021·安徽合肥·统考三模）将一质量为0.5kg小球P从高度为4m，长为6m的斜面上，由静止下滑至水平面，小球在下滑过程中，重力所做的功和克服摩擦力所做功之差等于小球P动能的变化量。（已知动能表达式为Ek=mv2）求：

（1）小球到达水平面的速度为4m/s时的动能；

（2）小球P在整个下滑过程，克服摩擦力做的功。

18．（2021春·安徽合肥·八年级统考期末）物体只在重力的作用下由静止开始下落，叫做自由落体运动，有一物体离地面的高度为 h，如果物体在下落的过程中重力做的功全部转化为动能，物体的动能计算公式为Ek=mv2。

（1）请你分析说明物体自由下落的速度与自身的质量大小无关；

（2）如图，一小球从离地面高度h=20m的空中自由落下，不计一切阻力，则小球落地时速度是多大？

19．（2022·上海·八年级校联考假期作业）物体由于运动而具有的能叫做动能，动能可用Ek表示，物体的动能Ek与物体的质量m、速度v的关系为Ek=mv2；物体由于被举高而具有的能叫做重力势能，势能可用Ep表示，物体的重力势能Ep与物体的质量m、高度h的关系为Ep=mgh，如图所示，一质量为8kg的小球从距离斜面底端0.2m处由静止沿斜面下滑到底端。求：

（1）小球下滑前具有的重力势能和机械能分别是多少？

（2）若不计摩擦和空气的阻力，小球在下滑的过程中机械能是守恒的，则小球到达斜面底部时的动能和速度分别为多少？

参考答案：

1．（1）2m；（2）3N

2．(1)1(2)45m

3．（1）1.6J；（2）4m/s；（3）0.4N；（4）4m

4．     变小     2×104 Pa     200N

5．（1）6J， 0.8J；（2）6J；（3）6.8J

6．     420     420     大于     克服摩擦力做功，消耗了部分机械能

7．（1）72J，60J；（2）60J；（3）132J

8．（1）2.5J （2）2.4J （3）4.9J

9．     摆长     甲、丙     摆角     控制变量

10．（1）（2）0.2

11．（1）300m   （2）1.8×105J   （3）3600W（4）动能先增大后减小最后不变，重力势能减小，机械能减小

12．(1)10m/s；(2)

13．     变小          1.14×107J，

14．（1）0.2m；（2）0.1N

15．（1）5 J；（2）5J，重力做功等于重力势能的变化量

16．30°；

17．（1）4J；（2）16J

18．（1）1（2）

19．（1）16J；16J；（2）16J；2m/s