功和机械能---5真题2模拟---2025年中考物理备考（湖北专用）

功和机械能 一．选择题（共18小题） 1．（2023•襄阳）如图所示是足球从A处落到地面后反复弹起落下的示意图，图中虚线为足球的运动轨迹。以下说法正确的是（　　） A．从A点到E点的过程中机械能守恒 B．从C点到D点的过程中重力势能在变大 C．从D点到E点的过程中弹性势能变大 D．足球在整个运动过程中机械能逐渐减小 2．（2023•鄂州）如图所示是小新同学将一铁制小球从斜面顶端释放，小球滚到斜面底端后接着在水平桌面上运动的情景。下列分析正确的是（　　） A．小球从斜面滚下的过程中，重力势能全部转化为动能 B．小球在水平桌面上运动时速度越大惯性越大 C．小球在水平桌面上受到的摩擦是滑动摩擦 D．小球在水平桌面上做曲线运动，是因为受到了磁铁引力的作用 3．（2022•荆门）2022年北京冬奥会上，我国选手隋文静、韩聪在双人滑比赛项目中夺得金牌。关于隋文静比赛过程的说法，正确的是（　　） A．在水平冰面匀速滑行时，受到惯性力的作用 B．沿着水平冰面滑行一圈，她的运动状态没有改变 C．被韩聪抛出在空中运动时，重力势能逐渐增大 D．沿水平冰面减速滑行时，动能逐渐减小 4．（2024•武汉）如图所示，将一个小球用细线悬挂起来，让小球从A点静止释放，小球会在A、C两点之间来回摆动，最终静止下来。下列说法正确的是（　　） A．小球从A点摆动到B点，动能转化为重力势能 B．小球能从B点摆动到C点是由于受到惯性 C．小球每次经过B点，其动能都比上一次小 D．小球最终静止在A点 5．（2023•荆州）2023年5月30日，景海鹏、朱杨柱、桂海潮三名航天员乘坐神舟十六号载人飞船，成功进入中国空间站，与神舟十五号航天员乘组会师天宫，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．飞船在升空过程中，只存在动能和势能的相互转化 B．漂浮在空间站中的宇航员重力势能为零 C．空间站组合体在轨稳定运行过程中机械能守恒 D．空间站组合体在太空中沿椭圆轨道绕地球运行，在近地点时动能最小 6．（2023•宜昌）如图在跳板跳水比赛中，运动员向下压跳板使之弯曲，跳板恢复原状时将运动员向上高高弹起，下列说法正确的是（　　） A．运动员对跳板的压力是跳板形变产生的 B．运动员对跳板的压力与跳板对运动员的支持力是一对平衡力 C．运动员起跳时的动能是由跳板的弹性势能转化而来的 D．运动员在空中上升过程中，机械能逐渐增大 7．（2022•武汉）用一个动滑轮在8s内将一重为300N的物体匀速向上提起2m，拉力为200N。这个动滑轮的机械效率和拉力的功率分别是（　　） A．66.7%；50W B．66.7%；100W C．75%；50W D．75%；100W 8．（2021•黄冈）某物理兴趣小组用可乐瓶制作了一个水火箭（如图），先在瓶里装适量水，再将带有阀门的金属管插入瓶塞，旋紧瓶塞，用打气筒往瓶里打足气，打开阀门，水从尾部的金属管向下喷出，火箭竖直向上飞向空中。下列分析正确的是（　　） A．发射时，瓶内高压气体对水没有做功 B．发射时，火箭的动能是由瓶内高压气体的内能转化来的 C．上升过程中，火箭的重力势能转化为动能 D．下降过程中，火箭的重力势能逐渐增大 9．（2023•武汉）电动叉车托着质量为100kg的货物，在5s内沿着水平方向行驶10m，如图甲所示；接着在10s内把货物匀速竖直提升1m，如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．叉车水平行驶过程中，货物的重力做功为1×104J B．叉车提升货物过程中，克服货物的重力做功为1×103J C．叉车水平行驶过程中，叉车的重力势能转化为货物的动能 D．叉车提升货物过程中，货物的动能转化为货物的重力势能 10．（2022•湖北）苏翊鸣在2022年北京冬奥会单板滑雪男子大跳台比赛中夺得金牌。如图所示为运动员在空中运动的轨迹，图中a、c两处等高，若不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．运动员从a处到b处重力势能转化为动能 B．运动员在a处和c处的重力势能相等 C．运动员在b处时的机械能最大 D．运动员从b处到d处速度逐渐减小 11．（2022•襄阳）一辆新能源电动汽车匀速驶上斜坡的过程中（　　） A．动能增大 B．动能减小 C．重力势能增大 D．重力势能减小 12．（2021•黄石）如图甲所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞。将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，如图乙为其截面图。做好后如图丙所示，将该罐子从不太陡的斜面A点由静止释放，滚到水平面D点停止，然后返回，自行滚上斜面的B点停止后又滚下斜面……如此往返，最后停在水平面上，下列说法正确的是（　　） A．罐子在A点的重力势能最大，橡皮筋在D点的弹性势能最大 B．罐子从A点滚动到C点的过程中，重力势能只转化为动能 C．若罐内没有橡皮筋和小铁块，罐子可能返回滚上斜面 D．第一次返回斜面，向上滚动的过程中，罐子整体在C点时的机械能小于在B点时的机械能 13．（2021•随州）俊星家周末乔迁新居，家中柜子因搬运不便，俊星提出利用滑轮组来完成，其设计方案如图甲所示，乙图为滑轮组的连接方式，已知柜子A的重力为740N，动滑轮的重力为60N，柜子匀速下降的竖直高度为6m，下降过程用时1min（不计绳重与摩擦）。俊星对此工作过程及装置作出以下判断，其中正确的是（　　） A．柜子下降过程中，绳子自由端的拉力为400N B．使用该滑轮组时的机械效率为90% C．在下降过程中，绳子自由端的移动速度为0.3m/s D．在下降过程中，拉力的功率为80J 14．（2022•荆州）打篮球是很多同学喜爱的运动项目，某次打篮球过程中，篮球的部分运动轨迹如图所示，下列说法正确的是（　　） A．篮球经过相同高度的B、C两点时，机械能相等 B．篮球第一次反弹后到达最高点D时，动能为0 C．篮球经过B、E两点时，动能可能相等 D．篮球在整个过程中机械能守恒 15．（2022•随州）由于热胀冷缩，户外的导线在夏天会变得松弛，冬天又拉得很紧。某些地方用如图所示的滑轮组来控制导线的松紧程度。某次导线对滑轮N的拉力为F，配重水泥块（重为G）被匀速拉升的高度为h（不考虑滑轮自重，绳重和绳与滑轮之间的摩擦）。下列说法中正确的是（　　） A．M是动滑轮 B．拉力F＝2G C．拉力F做的功为3Fh D．拉力F移动的速度与配重G上升的速度相同 16．（2021•十堰）某汽车公司对自主研发的无人驾驶汽车性能进行测试，甲、乙两辆完全相同的汽车在同一水平路面上做匀速直线运动，且v甲＜v乙，若不计空气阻力，则汽车受到的牵引力F甲和F乙以及牵引力在相同时间内所做的功W甲和W乙之间的关系正确的是（　　） A．F甲＜F乙，W甲＜W乙 B．F甲＞F乙，W甲＞W乙 C．F甲＝F乙，W甲＜W乙 D．F甲＝F乙，W甲＝W乙 17．（2021•荆州）2022年冬季奥林匹克运动会主办城市是北京，北京成为第一个举办过夏季奥林匹克运动会和冬季奥林匹克运动会以及亚洲运动会三项国际赛事的城市。在某场馆建设中，采用如图所示的装置，滑轮组悬挂在水平支架上，工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A在5s内匀速上升了1m。已知物体A重400N，该工人重500N，两个滑轮质量相等，不计滑轮组的绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为80%。关于该过程，下列说法正确的是（　　） A．水平地面对工人的支持力为300N B．动滑轮重为50N C．人对绳子拉力的功率为120W D．支架受到滑轮组的拉力为850N 18．（2022•襄阳）神舟13号返回舱在空中高速下降到适当位置时打开降落伞，返回舱和伞开始做减速运动，空气阻力随速度的减小而减小，下降一段高度后，开始匀速下降直到地面附近。以返回舱和伞为研究对象，下列说法不正确的是（　　） A．减速下降过程中受力不平衡 B．减速下降过程中减少的机械能等于克服空气阻力做功消耗的能量 C．匀速下降过程中机械能减小 D．减速下降过程中重力做功的功率小于匀速下降时重力做功的功率 二．填空题（共8小题） 19．（2021•恩施州）如图，天问号火星探测器准备登陆火星表面，着陆器设计了四个脚、每个脚上都安装了一个较大的圆盘，这是为了 　 　；刚着陆的瞬间着陆器周围尘土飞扬，这 　 　（选填“能”或“不能”）说明分子在做无规则运动；火星表面有稀薄的空气，在降落过程中着陆器的机械能 　 　（选填“增大”、“不变”或“减小”）；地面是通过 　 　遥控使降落伞张开的。 20．（2022•武汉）如图所示是北京冬奥会跳台滑雪场地“雪如意”。运动员从跳台顶部沿助滑道加速滑下时，运动员的 　 　转化为 　 　（填“动能”或“重力势能”）。在“雪如意”的一侧，运行角度随山势而变的变坡斜行电梯速度是2.5m/s，电梯从最低点运行到最高点的路程是259m，所需时间是 　 　s。 21．（2021•宜昌）如图是宜昌某景区的彩虹滑道，小东和小红从顶端滑到底端的过程中，重力势能 　 　，机械能 　 　。（选填“增大”、“减小”或“不变”） 22．（2023•鄂州）如图所示，水平桌面上放一物体A，物体A在3N的水平推力F的作用下，运动0.2m，从甲图位置运动到乙图位置。在此过程中，推力F对物体A做功 　 　J，物体A受到桌面的摩擦力 　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 23．（2022•随州）多米诺骨牌是一种用木制、骨制或塑料制成的长方体骨牌，起源于中国北宋时期，由意大利传教士带往欧洲。玩时将骨牌按一定间距排列成各种造型（如图甲），轻轻碰倒第一张骨牌，其余的骨牌就会产生连锁反应，依次倒下（如图乙），多米诺骨牌效应的说法被广泛用来比喻许多社会现象。 用物理学知识对多米诺骨牌效应发生过程进行分析： （1）在骨牌依次击倒的过程中，骨牌的重心如何变化：　 　。 （2）骨牌依次击倒，从能量的角度分析，涉及到不同形式的能量间的转化，请分析其中的能量转化情况：　 　。 24．（2021•恩施州）如图，有人利用该滑轮将G＝100N的物体匀速提升了20cm（不计绳重和摩擦），此过程克服物体重力做的功为 　 　J，若动滑轮重10N，则F＝　 　N。 25．（2021•宜昌）小勇放学后，背着重40N的书包沿水平路面走了200m，用时3min，又用1min爬上了大约9m高的四楼回到了家，小勇的重力为600N。则他在回家过程中对书包所做的功为 　 　J，他克服重力所做总功的功率是 　 　W。（沿水平路面行走时不考虑重心高度的变化） 26．（2020•咸宁）如图所示，质量为50kg的同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的质量约为全身质量的，则她上半身的重力约为　 　N，她在一段时间内做了40个仰卧起坐，每次上半身重心上升的距离均为0.3m，则她在这段时间克服重力做的功约为　 　J。 三．实验探究题（共4小题） 27．（2021•襄阳）如图所示是“探究物体动能的大小跟哪些因素有关”的实验装置。 （1）实验中，让同一个钢球从斜面上的不同高度由静止自由滚下，是为了探究钢球动能的大小与 　 　的关系。 （2）本实验是通过比较木块被撞击后 　 　来比较钢球动能大小。 （3）小明猜想，如果水平面是光滑的，木块被撞击后将会 　 　。 28．（2022•宜昌）小明和小红在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验中，让钢球从斜槽上一定高度的位置滚下，在水平面上运动，碰上木块C并将C推动一段距离，通过推动距离的大小来判断动能大小。 （1）实验中探究的动能是指 　 　。 A.钢球撞击木块时的动能 B.钢球撞击木块后的动能 C.木块被钢球撞击后的动能 （2）如图甲、乙为小明两次实验的示意图，钢球A、B的质量mA＞mB，高度hA＞hB，距离sA＞sB。他得出“物体的质量越大，动能越大”的结论，他的实验方法 　 　（选填“正确”或“错误”），理由是 　 　。 （3）小红让钢球A分别从同一斜面的不同高度由静止自由滚下，撞击木块，这是为了探究物体动能与 　 　的关系。 29．（2021•鄂州）汽车超载、超速是造成重大交通事故的重要原因。某物理兴趣小组决定对超载超速问题进行模拟探究。如图，将小车从同一斜面上由静止开始滑下，推动同一木块向前移动一段距离后停下，完成甲、乙、丙三次实验。其中h1＝h3＞h2，m1＝m2＜m3。请根据实验现象完成下列问题。 （1）实验中超载、超速带来的危害程度是通过 　 　来表示的； （2）研究超载带来的危害程度时，选择甲、乙、丙三次实验中的 　 　进行比较； （3）研究超速带来的危害程度时，选择甲、乙、丙三次实验中的 　 　进行比较； （4）若本实验中水平面绝对光滑，则 　 　（选填“能”或“不能”）得出正确结论。 30．（2021•荆州）体育课上，小明在同一位置用相同的力多次将足球踢出，发现足球斜向上飞出的角度越大，球运动得越高，但并不能运动得越远。小明查阅资料后知道：足球所做的运动叫做斜抛运动，其运动轨迹如图所示。足球起始运动方向与水平方向的夹角叫做抛射角，抛出点到落地点的水平距离叫做射程，射程与抛出速度和抛射角的大小有关。若物体的动能大小EK＝mv2，重力势能大小Ep＝mgh，不计空气阻力，g＝10N/kg，则： （1）若将质量为0.4kg足球从地面踢出时，具有的动能是120J，踢出后能达到的最大高度是5m，则足球在最高点时具有的动能是 　 　； （2）若足球的射程x与抛出速度、抛射角θ之间满足公式x＝，当足球以20m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出，足球的射程是 　 　； （3）足球运动的速度v可以分解成水平速度vx和竖直速度vy，三者可构成如图所示的矩形。足球在空中飞行时，水平速度保持不变，竖直速度先减小后增大。若足球在地面以10m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出，当足球的速度与水平方向夹角为30°角时，此时足球距地面的高度是 　 　m。（小数点后保留2位数字） 四．计算题（共4小题） 31．（2021•荆门）2021年4月25印度尼西亚的一艘排水量1390吨的潜艇在海下300m处断裂，通过水下搜索发现了海面下850m处的失事潜艇。应印方要求，我国派出排水量为7000吨的军舰协助施救。为了安全打捞一块排水体积为20m3的残骸，须进行相关的数据分析。假设残骸出水前以0.5m/s的速度向上做匀速直线运动，起重机的拉力1.5×106N。已知海水密度为1.03×103kg/m3。求： （1）此潜艇残骸在海底受到的浮力； （2）850m深处海水的压强； （3）残骸在海水中向上做匀速直线运动时起重机的功率。 32．（2023•湖北）如图甲是中国海军十堰舰停泊在港湾时的情景，相关参数如下表。执行任务过程中，该舰以恒定最大推进功率航行。（g取10N/kg）求： 排水量 1220t 吃水深度 4m 最大航速 12.5m/s 最大推动功率 12500kW （1）十堰舰满载停泊在港湾时所受浮力大小； （2）若十堰舰从静止出发，加速航行0.96km时达到最大航速，图乙是本次航行的v﹣t图像，求加速阶段的平均速度； （3）十堰舰以最大航速水平匀速直线航行时，十堰舰所受阻力大小。 33．（2023•武汉）智能机器正在进入我们的生活，为人们提供高效、精准的服务。某台全自动扫拖一体机器人主要由锂电池组、扫地模组、吸尘模组、拖地模组、升降模组和车轮模组等组件构成，它既可以扫地，也可以拖地。小强同学在面积为S1＝27m2的空房间（矩形ABCD）内，用这台机器人打扫家庭卫生。 （1）机器人扫地过程中，若在1×103s内总共做了2.4×104J的功，则机器人做功的功率是多少W？ （2）机器人底部构造如图甲所示，两块面积均为S2＝1.8×10﹣2m2的抹布固定在转盘O1、O2上，在升降模组控制下，下降并压迫地面，利用两块抹布旋转擦洗和加压拖地。机器人在瓷砖地面上拖地时，两块抹布对瓷砖地面的压力为12N，两块抹布对瓷砖地面的压强是多少Pa？ （3）机器人拖地过程可用如图乙所示的简化模型进行研究，关门后，机器人（用⊙O表示）从图示位置开始，贴近墙壁AB沿着弓形路线拖洗地面，在地面上拖出水带（水的痕迹）的宽度均为d＝0.3m，其中平行于墙边AB的任意相邻的两条水带都不重叠，当机器人拖出第15条水带到达墙角C处时，刚好将整个房间的地面拖洗了1次。机器人受到的牵引力为F＝20N，牵引力的功率为3W。忽略墙边和墙角处机器人沿着弓形路线无法拖洗的地面面积，设机器人沿着弓形路线运动时速度大小不变，求机器人需要多长时间，才能沿着弓形路线将整个房间的地面拖洗1次？ 34．（2022•宜昌）如图甲，宜昌市某中学学生在课外实践活动中对滑轮组进行了探究。他们自制滑轮组的简化图如图乙所示，小华利用此滑轮组用时10s将小军匀速提升了50cm，称得小军的质量为54kg，动滑轮组的质量为6kg。g＝10N/kg，不计绳重和滑轮与绳之间的摩擦，求： （1）小华的拉力是多少？ （2）小华拉力的功率是多少？ （3）此过程中滑轮组的机械效率是多少？ 五．综合能力题（共1小题） 35．（2022•湖北）图甲是某小区电梯的结构示意图，它是由轿厢（500kg）、配重（400kg）、滑轮、缆绳、钢丝绳和电动机组成，绳重和摩擦忽略不计。为了安全，电梯设置了超载自动报警系统，如图乙。闭合控制开关S1，电梯没有超载时，触点与B接触，再闭合运行开关S2，电动机正常工作；超载时（即控制电路中的电流I＞0.1A），触点与A接触，电铃发出报警铃声，即使闭合S2，电动机也不工作。控制电路电源电压为12V，电磁铁线圈电阻不计，轿厢内底面压力传感器R1的阻值与它所受压力F的关系如图丙所示，当R1受到2000N压力时，R1与定值电阻R2的功率之比为2：1。 （1）该电梯空载静止时，与轿厢相连的缆绳对轿厢的拉力为 　 　N。 （2）用笔画线代替导线，将图乙中的电动机和电铃连入电路。（导线不能交叉） （3）该电梯的最大载重量（轿厢内人和货物的总重）为多少N？ （4）若每层楼高度3m，平均每人重600N，该电梯将8人从一楼运送到六楼，求电动机牵引轿厢的钢丝绳做的功（此过程做匀速直线运动处理）。 功和机械能 参考答案与试题解析 一．选择题（共18小题） 1．（2023•襄阳）如图所示是足球从A处落到地面后反复弹起落下的示意图，图中虚线为足球的运动轨迹。以下说法正确的是（　　） A．从A点到E点的过程中机械能守恒 B．从C点到D点的过程中重力势能在变大 C．从D点到E点的过程中弹性势能变大 D．足球在整个运动过程中机械能逐渐减小 【分析】影响重力势能的因素：质量、高度；影响动能的因素：质量、速度；小球弹跳的高度会越来越低，这说明在势能和动能的转化过程中有能量的消耗，所以小球的机械能一次比一次少。 【解答】解：AD、小球向右运动过程中，弹起的高度逐渐减小，这是因为小球受到空气阻力的作用会损失一部分机械能，同时与地面碰撞时也会损失一部分机械能，即小球的机械能不守恒，故A错误、D正确； B、从C点到D点的过程中，小球的质量不变，高度变小，重力势能变小，故B错误； C、D点到E点的过程中，小球的弹性形变程度变小，弹性势能变小，弹性势能转化为动能，故C错误。 故选：D。 【点评】本题主要考查了动能和重力势能的大小变化，要明确：因为存在机械能的相互转化过程中是有能量消耗的，这样造成动能和势能的总和会减少。 2．（2023•鄂州）如图所示是小新同学将一铁制小球从斜面顶端释放，小球滚到斜面底端后接着在水平桌面上运动的情景。下列分析正确的是（　　） A．小球从斜面滚下的过程中，重力势能全部转化为动能 B．小球在水平桌面上运动时速度越大惯性越大 C．小球在水平桌面上受到的摩擦是滑动摩擦 D．小球在水平桌面上做曲线运动，是因为受到了磁铁引力的作用 【分析】（1）动能的大小与物体的质量、速度有关；重力势能的大小与物体的质量、高度有关； （2）惯性的大小只与质量有关； （3）根据小球的运动情况判定摩擦力的种类； （4）力可以改变物体的运动状态；力可以改变物体的形状。 【解答】解： A、小球从斜面滚下过程中，质量不变，高度减小，故重力势能减小，同时速度变大，动能增加，所以是将重力势能转化为动能的过程，由于存在摩擦，一部分重力势能转化为内能，所以重力势能没有全部转化为动能，故A错误； B、小球在水平桌面上运动时质量不变，惯性大小不变，故B错误； C、小球在水平桌面上滚动，与桌面之间的摩擦是滚动摩擦，故C错误； D、小球在水平桌面上做曲线运动，运动状态发生了变化，是因为受到了磁铁引力的作用，故D正确。 故选：D。 【点评】该题考查了能量的转化判断、力的作用效果、摩擦力，是一道综合题，但总体难度不大，掌握基础知识即可正确解题。 3．（2022•荆门）2022年北京冬奥会上，我国选手隋文静、韩聪在双人滑比赛项目中夺得金牌。关于隋文静比赛过程的说法，正确的是（　　） A．在水平冰面匀速滑行时，受到惯性力的作用 B．沿着水平冰面滑行一圈，她的运动状态没有改变 C．被韩聪抛出在空中运动时，重力势能逐渐增大 D．沿水平冰面减速滑行时，动能逐渐减小 【分析】（1）任何物体都具有惯性，惯性是物体保持原来运动状态不变的性质； （2）运动状态改变包括物体的运动速度大小发生变化、运动方向发生变化； （3）重力势能的大小与质量、高度有关； （4）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。 【解答】解： A、惯性是一种性质，不是力，故A错误； B、沿着水平冰面滑行一圈，她运动的方向发生了改变，运动状态改变，故B错误； C、被韩聪抛出在空中运动时，质量不变，高度先变大后变小，所以重力势能先增大后减小，故C错误； D、沿水平冰面减速滑行时，质量不变，速度变小，则动能逐渐减小，故D正确。 故选：D。 【点评】本题考查动能和重力势能的变化、惯性、运动状态改变的判断，知识点较多，但都较简单。 4．（2024•武汉）如图所示，将一个小球用细线悬挂起来，让小球从A点静止释放，小球会在A、C两点之间来回摆动，最终静止下来。下列说法正确的是（　　） A．小球从A点摆动到B点，动能转化为重力势能 B．小球能从B点摆动到C点是由于受到惯性 C．小球每次经过B点，其动能都比上一次小 D．小球最终静止在A点 【分析】（1）动能大小跟质量、速度有关，重力势能大小跟质量、高度有关； （2）惯性是物体的一种属性； （3）根据机械能的变化判断经过B的动能； （4）小球最终静止在机械能最小的位置。 【解答】解：A、小球从A点摆动到B点的过程中，小球的质量不变、高度减小，重力势能减小，速度变大，动能变大，重力势能转化为动能，故A错误； B、小球在B点时有一定的速度，由于小球具有惯性，小球会从B点摆动到C点，惯性是一种性质，不能说受到惯性，故B错误； C、由于小球运动过程中机械能损失，所以球每次经过点B的速度都有所减慢，小球每次经过B点，其动能都比上一次小，故C正确； D、小球最终静止在B点，故D错误。 故选：C。 【点评】本题考查了动能和重力势能的概念，及影响其大小的因素，属于基本内容。在判断动能和重力势能的大小时，要注意看影响动能和重力势能大小的因素怎么变化。 5．（2023•荆州）2023年5月30日，景海鹏、朱杨柱、桂海潮三名航天员乘坐神舟十六号载人飞船，成功进入中国空间站，与神舟十五号航天员乘组会师天宫，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．飞船在升空过程中，只存在动能和势能的相互转化 B．漂浮在空间站中的宇航员重力势能为零 C．空间站组合体在轨稳定运行过程中机械能守恒 D．空间站组合体在太空中沿椭圆轨道绕地球运行，在近地点时动能最小 【分析】（1）飞船在升空过程中，由于需要克服空气的阻力做功，由此可知，机械能会转化为内能； （2）分析卫星的动能、重力势能大小的变化，从动能和重力势能大小的影响因素考虑。动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。 （3）不计空气阻力，卫星的机械能是守恒的。 【解答】解：A．飞船在升空过程中，由于需要克服空气的阻力做功，所以机械能会转化为内能，并不是只存在动能和势能的相互转化，故A错误； B．漂浮在空间站中的宇航员具有一定的高度，虽然宇航员处于“失重”状态，但重力并不为零，所以其重力势能不为零，故B错误； C．空间站组合体在轨运行过程中由于是真空环境，不会受到空气阻力，只存在机械能的相互转化，所以机械能守恒，故C正确； D、飞船在大气层外沿椭圆轨道绕地球运行，由远地点到近地点的过程中，高度变小，重力势能变小，速度变快，动能变大，到达近地点时，动能最大，重力势能最小，故D错误。 故选：C。 【点评】掌握动能、重力势能的影响因素，利用控制变量法，判断动能、重力势能、机械能的变化。 6．（2023•宜昌）如图在跳板跳水比赛中，运动员向下压跳板使之弯曲，跳板恢复原状时将运动员向上高高弹起，下列说法正确的是（　　） A．运动员对跳板的压力是跳板形变产生的 B．运动员对跳板的压力与跳板对运动员的支持力是一对平衡力 C．运动员起跳时的动能是由跳板的弹性势能转化而来的 D．运动员在空中上升过程中，机械能逐渐增大 【分析】（1）物体发生弹性形变后具有弹力； （2）二力平衡条件：大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上； （3）影响弹性势能大小的因素：弹性形变程度，弹性形变程度越大，弹性势能就越大；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；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。 【解答】解：A、运动员对跳板的压力是运动员发生形变产生的，故A错误； B、运动员对跳板的压力与跳板对运动员的支持力，这两个力没有作用在同一个物体上，不是一对平衡力，故B错误； C、运动员被跳板弹起的过程中，弯曲跳板的弹性势能转化为运动员的动能和重力势能，故C正确； D、运动员在空中上升过程中，由于克服空气的阻力做功，一部分机械能转化为内能，使得机械能逐渐减小，故D错误。 故选：C。 【点评】本题考查了压力、机械能的转化和守恒、平衡力的辨别，属于综合题。 7．（2022•武汉）用一个动滑轮在8s内将一重为300N的物体匀速向上提起2m，拉力为200N。这个动滑轮的机械效率和拉力的功率分别是（　　） A．66.7%；50W B．66.7%；100W C．75%；50W D．75%；100W 【分析】（1）知道物体重、升高的高度，利用W＝Gh求有用功；使用动滑轮n＝2，拉力端移动距离s＝2h，利用W＝Fs求总功，再利用效率公式求动滑轮的机械效率； （2）知道时间，利用P＝求拉力的功率。 【解答】解： （1）有用功：W有用＝Gh＝300N×2m＝600J， 绳子自由端移动的距离：s＝2h＝2×2m＝4m，拉力做的功：W总＝Fs＝200N×4m＝800J； 机械效率为：η＝＝×100%＝75%； （2）拉力的功率：P＝＝＝100W。 故选：D。 【点评】本题综合考查了有用功和总功的计算、功率的计算，属于基础性题目，难度不大。 8．（2021•黄冈）某物理兴趣小组用可乐瓶制作了一个水火箭（如图），先在瓶里装适量水，再将带有阀门的金属管插入瓶塞，旋紧瓶塞，用打气筒往瓶里打足气，打开阀门，水从尾部的金属管向下喷出，火箭竖直向上飞向空中。下列分析正确的是（　　） A．发射时，瓶内高压气体对水没有做功 B．发射时，火箭的动能是由瓶内高压气体的内能转化来的 C．上升过程中，火箭的重力势能转化为动能 D．下降过程中，火箭的重力势能逐渐增大 【分析】（1）气体膨胀对外做功，将内能转化为机械能。 （2）机械能包括动能和势能；物体由于运动而具有的能量叫动能；物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能叫重力势能；物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能。动能的大小与质量和速度有关，重力势能大小与质量和高度有关，弹性势能与弹性形变大小有关。 【解答】解：A、发射时，瓶内高压气体对水做功，将内能转化为机械能，故A错误； B、发射时，火箭的动能是由瓶内高压气体的内能转化来的，故B正确； C、上升过程中，火箭的动能转化为重力势能，故C错误； D、下降过程中，火箭的重力势能逐渐减小，因为高度变小，故D错误。 故选：B。 【点评】理解改变内能的方法和能量转化现象，理解影响动能和重力势能的因素，可解答此题。 9．（2023•武汉）电动叉车托着质量为100kg的货物，在5s内沿着水平方向行驶10m，如图甲所示；接着在10s内把货物匀速竖直提升1m，如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．叉车水平行驶过程中，货物的重力做功为1×104J B．叉车提升货物过程中，克服货物的重力做功为1×103J C．叉车水平行驶过程中，叉车的重力势能转化为货物的动能 D．叉车提升货物过程中，货物的动能转化为货物的重力势能 【分析】（1）功是力和力的方向上移动的距离的乘积，据此分析水平行驶过程中，叉车对货物是否做功； （2）根据W＝Gh＝mgh求出叉车提升货物过程中，克服货物的重力做功； （3）（4）动能的大小与质量、速度有关，重力势能的大小与质量、高度有关。 【解答】解：A、功是力和力的方向上移动的距离的乘积，所以水平行驶过程中，货物的重力没有做功，故A错误； B、叉车提升货物的过程中，克服货物重力做功：W＝Gh＝mgh＝100kg×10N/kg×1m＝1×103J，故B正确； C、叉车水平行驶过程中，叉车的质量没有变化，高度也没有变化，因此叉车的重力势能没有变化，所以不是叉车的重力势能转化为货物的动能，故C错误； D、货物上升过程中，质量不变，速度不变，动能不变，高度变大，重力势能变大，因此不是货物的动能转化为货物的重力势能，故D错误。 故选：B。 【点评】此题考查了功的计算和公式的应用、能量的转化，难度不是太大，属基础题。 10．（2022•湖北）苏翊鸣在2022年北京冬奥会单板滑雪男子大跳台比赛中夺得金牌。如图所示为运动员在空中运动的轨迹，图中a、c两处等高，若不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．运动员从a处到b处重力势能转化为动能 B．运动员在a处和c处的重力势能相等 C．运动员在b处时的机械能最大 D．运动员从b处到d处速度逐渐减小 【分析】（1）动能与物体的质量和速度有关，质量越大，速度越大，物体的动能也就越大； （2）重力势能与物体的质量和高度有关，质量越大，高度越大，物体的重力势能越大； （3）机械能等于动能和势能的和。 【解答】解： A、运动员从a处到b处，运动员的高度变高，因此重力势能变大，速度逐渐减小，由动能转化为重力势能，故A错误； B、运动员在a处和c处的质量不变，高度相等，所以重力势能相等，故B正确； C、不计空气阻力，运动员在空中运动时机械能没有转化为内能，所以整个过程中运动员的机械能是不变的，故C错误； D、从b处到d处时，重力势能转化动能，速度增大，故D错误； 故选：B。 【点评】影响动能大小的因素有质量和速度，分析动能的变化就是分析质量和速度的变化，影响重力势能大小的因素是质量和高度，分析重力势能的变化就是分析质量和高度的变化，以及机械能的变化情况。 11．（2022•襄阳）一辆新能源电动汽车匀速驶上斜坡的过程中（　　） A．动能增大 B．动能减小 C．重力势能增大 D．重力势能减小 【分析】从动能和重力势能大小的影响因素进行判断： （1）动能大小的影响因素：质量、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、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。 【解答】解：汽车匀速驶上斜坡的过程中，汽车的质量不变、速度不变，动能不变；汽车的质量不变、高度增大，重力势能增大，故C正确。 故选：C。 【点评】掌握动能、重力势能、弹性势能的影响因素，利用控制变量法，判断动能、重力势能、弹性势能、机械能的变化。 12．（2021•黄石）如图甲所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞。将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，如图乙为其截面图。做好后如图丙所示，将该罐子从不太陡的斜面A点由静止释放，滚到水平面D点停止，然后返回，自行滚上斜面的B点停止后又滚下斜面……如此往返，最后停在水平面上，下列说法正确的是（　　） A．罐子在A点的重力势能最大，橡皮筋在D点的弹性势能最大 B．罐子从A点滚动到C点的过程中，重力势能只转化为动能 C．若罐内没有橡皮筋和小铁块，罐子可能返回滚上斜面 D．第一次返回斜面，向上滚动的过程中，罐子整体在C点时的机械能小于在B点时的机械能 【分析】（1）重力势能的大小与质量、高度有关；弹性势能的大小与弹性形变的程度有关；动能的大小与质量、速度有关； （2）罐子最后停在水平面上，罐子的机械能变小了，这说明罐子在运动的过程中，机械能转化为了其他形式的能。 【解答】解： A、罐子在整个运动过程中的质量不变，在A点时的高度最高，重力势能最大；罐子从A点运动到D点，橡皮筋发生了弹性形变，在D点时的形变程度最大，所以在D点的弹性势能最大，故A正确； B、罐子从A点滚动到C点的过程中，质量不变，高度变小，重力势能变小，质量不变，速度变大，动能变大；由于罐子最后停在水平面上，罐子的机械能变小了，这说明罐子在运动的过程中，罐子克服摩擦做功，机械能转化为了内能；此过程中，橡皮筋发生了弹性形变，具有弹性势能，所以罐子从A点滚动到C点的过程中，重力势能转化为了动能、弹性势能和内能，故B错误； C、若罐内没有橡皮筋和小铁块，罐子的重力势能转化为内能和罐子的动能，罐子不具有弹性势能，所以不会返回斜面，故C错误； D、第一次返回斜面，向上滚动的过程中，由于一部分机械能转化为了内能，所以罐子整体在C点时的机械能大于在B点时的机械能，故D错误。 故选：A。 【点评】本题考查铁罐的机械能的转化，包含了动能和弹性势能、重力势能的转化，应细化整个过程的分析是解题的关键。 13．（2021•随州）俊星家周末乔迁新居，家中柜子因搬运不便，俊星提出利用滑轮组来完成，其设计方案如图甲所示，乙图为滑轮组的连接方式，已知柜子A的重力为740N，动滑轮的重力为60N，柜子匀速下降的竖直高度为6m，下降过程用时1min（不计绳重与摩擦）。俊星对此工作过程及装置作出以下判断，其中正确的是（　　） A．柜子下降过程中，绳子自由端的拉力为400N B．使用该滑轮组时的机械效率为90% C．在下降过程中，绳子自由端的移动速度为0.3m/s D．在下降过程中，拉力的功率为80J 【分析】A、n＝2，不计绳重与摩擦，根据F＝得出绳子自由端的拉力； B、根据η＝＝＝＝得出使用该滑轮组时的机械效率； C、在下降过程中，根据s＝2s物得出绳子自由端移动的距离，根据速度公式得出绳子自由端的移动速度； D、根据P＝＝＝Fv可知拉力的功率。 【解答】解：A、n＝2，不计绳重与摩擦，绳子自由端的拉力F＝＝＝400N，故A正确； B、使用该滑轮组时的机械效率η＝＝＝＝＝＝92.5%，故B错误； C、在下降过程中，绳子自由端移动的距离s＝2s物＝2×6m＝12m，绳子自由端的移动速度v＝＝＝0.2m/s，故C错误； D、根据P＝＝＝Fv可知拉力的功率P＝Fv＝400N×0.2m/s＝80W，故D错误。 故选：A。 【点评】本题考查速度、功率、效率的计算，并考查滑轮组的知识，综合性较强。 14．（2022•荆州）打篮球是很多同学喜爱的运动项目，某次打篮球过程中，篮球的部分运动轨迹如图所示，下列说法正确的是（　　） A．篮球经过相同高度的B、C两点时，机械能相等 B．篮球第一次反弹后到达最高点D时，动能为0 C．篮球经过B、E两点时，动能可能相等 D．篮球在整个过程中机械能守恒 【分析】（1）每次篮球反弹后到的最高点都比上一次的最高点要低，说明篮球受到空气阻力，机械能逐渐变小； （2）从轨迹来看，篮球既有竖直方向的速度又有水平方向的速度，影响动能的因素是质量和速度，据此分析； （3）机械能是物体动能与势能的总和，B、E两点高度不相同，则重力势能不相同，据此分析。 【解答】解：AD、由图可知，每次篮球反弹后到达的最高点都比上一次的最高点要低，说明篮球的机械能不断减小，因此在B点的机械能大于在C点的机械能，故AD错误； B、篮球在最高点时，竖直方向速度为零，但在水平方向上速度不为零，所以篮球第一次反弹后到达最高点D时动能不为零，故B错误； C、在B点的机械能大于在E点的机械能；在B、E两点高度不相同则重力势能不相同，即B点的重力势能大于E点的重力势能， 机械能是物体动能与势能的总和，因此在B点的动能可能等于在E点的动能，故C正确。 故选：C。 【点评】本题考查了机械能的相互转化的相关知识，关键明确最高点时的竖直方向的速度为零，水平方向的速度不一定为零。 15．（2022•随州）由于热胀冷缩，户外的导线在夏天会变得松弛，冬天又拉得很紧。某些地方用如图所示的滑轮组来控制导线的松紧程度。某次导线对滑轮N的拉力为F，配重水泥块（重为G）被匀速拉升的高度为h（不考虑滑轮自重，绳重和绳与滑轮之间的摩擦）。下列说法中正确的是（　　） A．M是动滑轮 B．拉力F＝2G C．拉力F做的功为3Fh D．拉力F移动的速度与配重G上升的速度相同 【分析】（1）轴随物体一起移动的滑轮是动滑轮，轴固定不动的滑轮是定滑轮； （2）由图可知n＝2，利用不计绳重和摩擦时G＝F求轴端拉力F； （3）由图可知，轴端拉力F移动的距离s＝h，利用W＝Fs求轴端拉力F做的功； （4）由图可知，轴端拉力F移动的速度v＝v物。 【解答】解：A、由图可知，M的轴固定不动是定滑轮，故A错误； B、由图可知n＝2，因为不计绳重和摩擦时G＝F，所以轴端拉力：F＝nG＝2G，故B正确； C、由图可知，轴端拉力F移动的距离s＝h＝h，则轴端拉力F做的功：W＝Fs＝F×h＝Fh，故C错误； D、由图可知，轴端拉力F移动的速度v＝v物，故D错误。 故选：B。 【点评】本题考查定滑轮和动滑轮的定义、水平使用滑轮组时滑轮组的特点、轴端拉力的计算、功的计算，注意题中物体挂在绳端，拉力作用在轴端。 16．（2021•十堰）某汽车公司对自主研发的无人驾驶汽车性能进行测试，甲、乙两辆完全相同的汽车在同一水平路面上做匀速直线运动，且v甲＜v乙，若不计空气阻力，则汽车受到的牵引力F甲和F乙以及牵引力在相同时间内所做的功W甲和W乙之间的关系正确的是（　　） A．F甲＜F乙，W甲＜W乙 B．F甲＞F乙，W甲＞W乙 C．F甲＝F乙，W甲＜W乙 D．F甲＝F乙，W甲＝W乙 【分析】（1）影响摩擦力大小的因素是：接触面所受压力、接触面的粗糙程度，通过分析接触面所受压力和接触面粗糙程度的关系得出摩擦力大小的关系；而两辆汽车都做匀速直线运动，都受平衡力的作用，即牵引力和摩擦力平衡；进而确定牵引力大小关系； （2）知道v甲＜v乙，可得在相同的时间内的路程关系，再根据W＝Fs比较做功大小关系。 【解答】解：（1）由于不计空气阻力，在水平方向上，甲、乙两辆汽车都受牵引力F与摩擦力f作用，两辆汽车都做匀速直线运动，处于平衡状态，所以F甲＝f甲，F乙＝f乙； 甲、乙两辆完全相同的汽车在同一水平路面上做匀速直线运动，两辆汽车对水平路面的压力相等，都等于汽车自身的重力；接触面的粗糙程度相同，所以两辆汽车所受的摩擦力大小相等，即f甲＝f乙，所以牵引力F甲＝F乙； （2）因为v＝，v甲＜v乙， 所以在相同的时间内路程关系： s甲＜s乙，F甲＝F乙。 根据W＝Fs可知，W甲＜W乙。 故选：C。 【点评】本题难点在牵引力大小关系的判断，要掌握：①物体静止或匀速直线运动时受到平衡力的作用；②平衡力的特点；③影响摩擦力大小的因素。 17．（2021•荆州）2022年冬季奥林匹克运动会主办城市是北京，北京成为第一个举办过夏季奥林匹克运动会和冬季奥林匹克运动会以及亚洲运动会三项国际赛事的城市。在某场馆建设中，采用如图所示的装置，滑轮组悬挂在水平支架上，工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A在5s内匀速上升了1m。已知物体A重400N，该工人重500N，两个滑轮质量相等，不计滑轮组的绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为80%。关于该过程，下列说法正确的是（　　） A．水平地面对工人的支持力为300N B．动滑轮重为50N C．人对绳子拉力的功率为120W D．支架受到滑轮组的拉力为850N 【分析】（1）根据图示滑轮组可知绳子的有效股数，根据η＝＝＝＝表示出滑轮组的机械效率即可求出绳子自由端受到的竖直向下的拉力，即工人受到的拉力，进一步求出水平地面对工人的支持力； （2）不计滑轮组的绳重和摩擦，根据F＝（G+G动）求出动滑轮的重力； （3）根据s＝nh求出绳子自由端移动的距离，根据W＝Fs求出拉力做的功，再利用P＝求出绳子自由端拉力的功率； （4）根据两个滑轮质量相等可知定滑轮的重力，支架受到滑轮组的拉力等于3股绳子的拉力加上定滑轮的重力。 【解答】解： A、由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝2，则滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝×100%＝×100%＝80% 解得：F＝250N， 由于人受到竖直向上的支持力、竖直向下的重力以及竖直向上的拉力，则地面对工人的支持力：F支持＝G﹣F＝500N﹣250N＝250N，故A错误； B、不计滑轮组的绳重和摩擦，由F＝（G+G动）可得，动滑轮的重力：G动＝2F﹣G＝2×250N﹣400N＝100N，故B错误； C、绳子自由端移动的距离：s＝2h＝2×1m＝2m， 拉力做的功：W总＝Fs＝250N×2m＝500J， 绳子自由端拉力的功率：P＝＝＝100W，故C错误； D、由两个滑轮质量相等可知，定滑轮的重力G定＝G动＝100N， 则支架受到滑轮组的拉力：F拉＝3F+G定＝3×250N+100N＝850N，故D正确。 故选：D。 【点评】本题考查了滑轮组机械效率和功率公式、滑轮组绳子拉力公式的综合应用等，要注意支架受到滑轮组的拉力等于3股绳子的拉力加上定滑轮的重力。 18．（2022•襄阳）神舟13号返回舱在空中高速下降到适当位置时打开降落伞，返回舱和伞开始做减速运动，空气阻力随速度的减小而减小，下降一段高度后，开始匀速下降直到地面附近。以返回舱和伞为研究对象，下列说法不正确的是（　　） A．减速下降过程中受力不平衡 B．减速下降过程中减少的机械能等于克服空气阻力做功消耗的能量 C．匀速下降过程中机械能减小 D．减速下降过程中重力做功的功率小于匀速下降时重力做功的功率 【分析】（1）物体受到两个或两个以上的力的作用时，物体处于静止状态或匀速直线运动状态，我们说这几个力平衡，此时物体处于平衡状态；若物体处于非平衡状态，则它受力不平衡； （2）减速下降的过程中，要克服空气阻力做功，减少的机械能等于克服空气阻力做功消耗的能量； （3）根据动能和重力势能的影响因素，分析动能和重力势能的变化情况，可知机械能的变化情况（机械能等于动能与势能之和）； （4）结合题中条件，由公式P＝＝＝Gv可比较重力做功的功率大小。 【解答】解：A、减速下降过程中，返回舱和伞处于非平衡状态，所以它受力不平衡，故A项说法正确； B、减速下降的过程中，要克服空气阻力做功，则减少的机械能等于克服空气阻力做功消耗的能量，故B项说法正确； C、返回舱和伞匀速下降的过程中，质量不变、速度不变，但高度减小，则动能不变，重力势能减少，则机械能总量减少，故C项说法正确； D、返回舱和伞的重力大小不变，由题意可知返回舱和伞减速下降时的速度大于匀速下降时的速度，根据公式P＝＝＝Gv可知，减速下降中重力做功的功率大于匀速下降中重力做功的功率，故D项说法错误。 故选：D。 【点评】本题考查了平衡状态的判断、功率大小的比较以及能量的转化，难度适中。 二．填空题（共8小题） 19．（2021•恩施州）如图，天问号火星探测器准备登陆火星表面，着陆器设计了四个脚、每个脚上都安装了一个较大的圆盘，这是为了 　减小压强　；刚着陆的瞬间着陆器周围尘土飞扬，这 　不能　（选填“能”或“不能”）说明分子在做无规则运动；火星表面有稀薄的空气，在降落过程中着陆器的机械能 　减小　（选填“增大”、“不变”或“减小”）；地面是通过 　电磁波　遥控使降落伞张开的。 【分析】（1）影响压强大小的因素有压力大小和受力面积，在压力大小一定时，增大受力面积可减小压强； （2）分子非常小，肉眼是无法观察到的； （3）在一定条件下，不同形式的能量可以相互转化； （4）电磁波可以传递无线信息。 【解答】解：（1）火星探测器在每个支脚的底部都安装了一个面积较大的底盘，这是为了在压力大小一定时，通过增大受力面积来减小对火星表面的压强； （2）沙尘是固态颗粒物，尘土飞扬是物体的机械运动，不能说明分子的无规则运动； （3）着陆器降落火星过程中，与火星空气有摩擦。部分机械能转化为内能，所以着陆器的机械能减小； （4）电磁波可以在真空中传播，地面是通过电磁波对着陆器进行控制，使着陆器的降落伞打开的。 故答案为：减小压强；不能；减小；电磁波。 【点评】题目以天问号火星登陆器为素材，考查了改变压强的方法、分子运动与机械运动的区别、能量的转化及电磁波的应用，包含的知识点较多，难度不大。 20．（2022•武汉）如图所示是北京冬奥会跳台滑雪场地“雪如意”。运动员从跳台顶部沿助滑道加速滑下时，运动员的 　重力势能　转化为 　动能　（填“动能”或“重力势能”）。在“雪如意”的一侧，运行角度随山势而变的变坡斜行电梯速度是2.5m/s，电梯从最低点运行到最高点的路程是259m，所需时间是 　103.6　s。 【分析】（1）动能与质量和速度有关；重力势能与质量和高度有关；机械能包括动能和势能；能量转化的方向是减少的能量转化为增加的能量； （2）利用公式t＝可得电梯从最低点运行到最高点所需时间。 【解答】解：（1）运动员从跳台顶部沿助滑道加速滑下时，质量不变，速度增大，动能增大，高度降低，重力势能减小，一部分重力势能转化为动能，同时克服摩擦做功，一部分重力势能转化为内能； （2）电梯从最低点运行到最高点所需时间是： t＝＝＝103.6s。 故答案为：重力势能；动能；103.6。 【点评】本题考查了动能和势能的相互转化、速度的计算，属于基础题。 21．（2021•宜昌）如图是宜昌某景区的彩虹滑道，小东和小红从顶端滑到底端的过程中，重力势能 　减小　，机械能 　减小　。（选填“增大”、“减小”或“不变”） 【分析】（1）动能大小的影响因素：质量、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、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。 （3）机械能等于动能和势能之和；物体克服摩擦做功，机械能转化为内能。 【解答】解：小东和小红从顶端滑到底端的过程中，质量不变，速度变大，动能变大；高度变小，质量不变，重力势能变小；由于轨道存在摩擦，在滑动的过程中，克服阻力做功，机械能转化为内能，使得机械能减小。 故答案为：减小；减小 【点评】影响动能的影响因素是物体的质量和物体运动的速度，影响重力势能的因素是物体的质量和物体的高度，其中动能和势能统称为机械能。在分析各个能量的变化时，根据各自的影响因素进行分析。 22．（2023•鄂州）如图所示，水平桌面上放一物体A，物体A在3N的水平推力F的作用下，运动0.2m，从甲图位置运动到乙图位置。在此过程中，推力F对物体A做功 　0.6　J，物体A受到桌面的摩擦力 　不变　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【分析】根据W＝Fs计算推力F对物体A做功； 滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关，由此判断摩擦力的变化。 【解答】解：推力F对物体A做功W＝Fs＝3N×0.2m＝0.6J； 滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关，物体A在运动过程中，对桌面的压力等于重力，大小不变，接触面的粗糙程度也没有变，所以摩擦力不变。 故答案为：0.6；不变。 【点评】本题考查了功的计算和滑动摩擦力的知识，属于基础题，要求掌握。 23．（2022•随州）多米诺骨牌是一种用木制、骨制或塑料制成的长方体骨牌，起源于中国北宋时期，由意大利传教士带往欧洲。玩时将骨牌按一定间距排列成各种造型（如图甲），轻轻碰倒第一张骨牌，其余的骨牌就会产生连锁反应，依次倒下（如图乙），多米诺骨牌效应的说法被广泛用来比喻许多社会现象。 用物理学知识对多米诺骨牌效应发生过程进行分析： （1）在骨牌依次击倒的过程中，骨牌的重心如何变化：　重心先升高后降低　。 （2）骨牌依次击倒，从能量的角度分析，涉及到不同形式的能量间的转化，请分析其中的能量转化情况：　动能转化为重力势能再转化为动能，最后转化为内能　。 【分析】（1）重力在物体上的作用点，叫做物体的重心；形状规则、质量分布均匀的物体的重心在物体的几何中心上； （2）动能大小的影响因素：质量、速度；质量越大，速度越大，物体的动能越大； 重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度；质量越大，高度越高，物体的重力势能越大。 【解答】解：（1）由图乙可知，骨牌的重心在骨牌的几何中心上，在骨牌依次击倒的过程中，当对角线位于竖直位置时，重心最高，所以骨牌的重心先升高后降低； （2）骨牌倒下时质量不变，重心先升高后降低，所以其重力势能先增大后减小；重力势能减小后会使得骨牌倒下速度增大，其重力势能转化为动能；骨牌与其它骨牌碰撞后，动能又会转化为内能，此时该骨牌的动能为0。 故答案为：重心先升高后降低；动能转化为重力势能再转化为动能，最后转化为内能。 【点评】本题考查重心、重力势能与动能之间的转化，对于判断能量转化的题目，可从影响能量大小的因素来分析能量的变化，找到能量转化的方向。 24．（2021•恩施州）如图，有人利用该滑轮将G＝100N的物体匀速提升了20cm（不计绳重和摩擦），此过程克服物体重力做的功为 　20　J，若动滑轮重10N，则F＝　210　N。 【分析】根据W＝Gh即可求出克服物体重力做的功； 以滑轮为研究对象，滑轮受到向上一个拉力，向下的两股绳子的两个拉力和滑轮自身的重力，根据力的平衡条件可知向上的拉力等于向下的三个力之和。 【解答】解： （1）物体上升的高度h＝20cm＝0.2m。 此过程克服物体重力做的功为： W＝Gh＝100N×0.2m＝20J； （2）以滑轮为研究对象，滑轮受到向上一个拉力F、向下的两股绳子的两个拉力（且F1＝F2＝G）以及滑轮自身的重力G动（方向竖直向下），物体被匀速提起时，滑轮匀速上升，由力的平衡条件可得： F＝F1+F2+G动＝2G+G动＝2×100N+10N＝210N。 故答案为：20；210。 【点评】本题考查了功的计算和受力分析，注意：该滑轮为倒置的动滑轮，使用时费力但省距离。 25．（2021•宜昌）小勇放学后，背着重40N的书包沿水平路面走了200m，用时3min，又用1min爬上了大约9m高的四楼回到了家，小勇的重力为600N。则他在回家过程中对书包所做的功为 　360　J，他克服重力所做总功的功率是 　24　W。（沿水平路面行走时不考虑重心高度的变化） 【分析】（1）力对物体做功的两个必要因素：作用在物体上的力，物体在该力的方向上通过的距离。 小勇在水平路面上行走时，对书包的作用力竖直向上，但在竖直方向上移动的距离是0，此过程对书包做功为0J；在登楼时，将书包提升，根据W＝G书包h得出克服书包重力做的功：据此得出他在回家的过程中对书包所做的功； （2）同理，根据W′＝G人h可得他在回家的过程中克服自身重力所做的功，进而得出他克服重力所做的总功，根据P＝得出他克服重力所做总功的功率。 【解答】解：（1）小勇在水平路面上行走时，对书包的作用力竖直向上，但在竖直方向上移动的距离是0，此过程对书包做功为0J； 在登楼时，将书包提升，克服书包重力做的功：W＝G书包h＝40N×9m＝360J， 即他在回家的过程中对书包所做的功为360J； （2）同理可得他在回家的过程中克服自身重力所做的功W′＝G人h＝600N×9m＝5400J； 他克服重力所做的总功：W总＝360J+5400J＝5760J， 总时间t＝3min+1min＝4min＝240s， 则他克服重力所做总功的功率P＝＝＝24W。 故答案为：360；24。 【点评】本题考查功、功率的有关计算，掌握做功的两个必要因素是解题关键。 26．（2020•咸宁）如图所示，质量为50kg的同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的质量约为全身质量的，则她上半身的重力约为　300　N，她在一段时间内做了40个仰卧起坐，每次上半身重心上升的距离均为0.3m，则她在这段时间克服重力做的功约为　3600　J。 【分析】已知该同学的质量，根据G＝mg可求得其重力，然后由题意可求得她上半身的重力， 由W＝Gh可求得她做一次仰卧起坐克服重力做的功，她在一段时间内做了40个仰卧起坐，则在这段时间克服重力做的功W′＝40W。 【解答】解：该同学的重力：G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N， 她上半身的重力：G上＝G＝×500N＝300N， 做一次仰卧起坐克服重力做的功：W＝G上h＝300N×0.3m＝90J， 做了40个仰卧起坐克服重力做的功：W′＝40W＝40×90J＝3600J。 故答案为：300；3600。 【点评】此题考查了重力的计算和功的计算，是一道与生活实际联系紧密的题目，难度不大。 三．实验探究题（共4小题） 27．（2021•襄阳）如图所示是“探究物体动能的大小跟哪些因素有关”的实验装置。 （1）实验中，让同一个钢球从斜面上的不同高度由静止自由滚下，是为了探究钢球动能的大小与 　速度　的关系。 （2）本实验是通过比较木块被撞击后 　移动的距离　来比较钢球动能大小。 （3）小明猜想，如果水平面是光滑的，木块被撞击后将会 　做匀速直线运动　。 【分析】（1）因为动能大小与质量和速度有关，若探究动能与速度的关系，根据控制变量法，要保证速度不同而质量相同，让相同质量的两个钢球从不同高度滚下就是为了使钢球滚到水平面时速度不同； （2）钢球从光滑斜面上向下运动到水平面上，有了一定的速度，就有动能，钢球撞击木块，可以通过木块在水平面上移动的距离来判断动能的大小； （3）水平面是光滑，不受阻力，则木块做匀速直线运动。 【解答】解：（1）让同一钢球从同一斜面的不同高度由静止开始释放的目的是：使钢球到达斜面底部时的速度不同，为了探究钢球动能大小与其速度关系； （2）钢球因为有动能撞击木块盒，动能越大，木块在水平面上移动的距离就越远，所以判断钢球动能大小的依据是木块在水平面上移动的距离； （3）如果水平面是光滑的，木块运动时不受摩擦力作用，木块受到钢球撞击后将做匀速直线运动。 故答案为：（1）速度；（2）移动的距离；（3）做匀速直线运动。 【点评】本题考查探究影响物体动能大小的因素实验，关键是将课本知识内容记忆清楚，仔细分析即可。 28．（2022•宜昌）小明和小红在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验中，让钢球从斜槽上一定高度的位置滚下，在水平面上运动，碰上木块C并将C推动一段距离，通过推动距离的大小来判断动能大小。 （1）实验中探究的动能是指 　A　。 A.钢球撞击木块时的动能 B.钢球撞击木块后的动能 C.木块被钢球撞击后的动能 （2）如图甲、乙为小明两次实验的示意图，钢球A、B的质量mA＞mB，高度hA＞hB，距离sA＞sB。他得出“物体的质量越大，动能越大”的结论，他的实验方法 　错误　（选填“正确”或“错误”），理由是 　没有控制钢球的速度相同　。 （3）小红让钢球A分别从同一斜面的不同高度由静止自由滚下，撞击木块，这是为了探究物体动能与 　速度　的关系。 【分析】（1）据题意可知，实验中探究小球动能，即小球撞击木块时的动能的大小； （2）（3）动能的决定因素有两个：质量和速度；要利用控制变量法去研究：研究与速度关系时要保证质量相同，速度不同；研究与质量关系时，要保证速度相同，质量不同。 【解答】解：（1）根据题意可知，实验中需要改变小球的质量或小球撞击木块时的速度，所以是探究小球的动能，即小球撞击木块时的动能的大小，故选A； （2）根据甲、乙两图可知，乙图中小球的质量大于甲图中小球的质量，甲图的高度大于乙图的高度，不符合控制变量法的操作要求，所以无法得到物体的动能大小与质量有关，想要探究物体的动能大小与质量有关，需要控制小球到达水平面时的速度相同； （3）小红让钢球A分别从同一斜面的不同高度由静止自由滚下，小球的质量相同，速度不同，这是为了探究物体动能与速度的关系。 故答案为：（1）A；（2）错误；没有控制钢球的速度相同；（3）速度。 【点评】掌握动能大小的影响因素，利用控制变量法和转换法，探究动能大小跟各因素之间的关系。 29．（2021•鄂州）汽车超载、超速是造成重大交通事故的重要原因。某物理兴趣小组决定对超载超速问题进行模拟探究。如图，将小车从同一斜面上由静止开始滑下，推动同一木块向前移动一段距离后停下，完成甲、乙、丙三次实验。其中h1＝h3＞h2，m1＝m2＜m3。请根据实验现象完成下列问题。 （1）实验中超载、超速带来的危害程度是通过 　小木块被撞击后向前移动的距离　来表示的； （2）研究超载带来的危害程度时，选择甲、乙、丙三次实验中的 　甲、丙　进行比较； （3）研究超速带来的危害程度时，选择甲、乙、丙三次实验中的 　甲、乙　进行比较； （4）若本实验中水平面绝对光滑，则 　不能　（选填“能”或“不能”）得出正确结论。 【分析】（1）动能的大小通过木块被推动距离来表示； （2）（3）动能的影响因素有两个：质量和速度，根据控制变量法来分析； （4）根据牛顿第一定律，若水平面绝对光滑，则木块不受摩擦力作用，运动后将保持匀速直线运动。 【解答】解： （1）汽车超载、超速时，与物体撞击时，会将物体推动得越远，说明其动能越大，故实验中超载超速带来的危害程度可用小木块被推动的距离来表示； （2）超载是指汽车的速度一定时，质量越大，与物体撞击时，将物体推动得越远，说明动能越大，故模拟实验时，需要控制最初释放时的高度相同（即达到水平面的速度相同），质量不同的小球，图中甲、丙符合要求； （3）超速是指汽车的质量一定时，速度越大，与物体撞击时，将物体推动得越远，说明动能越大，故模拟实验时，需要控制小球的质量相同，最初释放时的高度不相同（即达到水平面的速度相同），图中甲、乙符合要求； （4）若水平面绝对光滑，小球在水平面上不受阻力，小球将做匀速直线运动，不能达到探究目的。 故答案为：（1）小木块被撞击后向前移动的距离；（2）甲、丙；（3）甲、乙；（4）不能。 【点评】本实验中研究动能大小的决定因素时运用了控制变量法，反映动能多少时运用了转换法。从图中现象发现质量、速度的不同是此题的关键。 30．（2021•荆州）体育课上，小明在同一位置用相同的力多次将足球踢出，发现足球斜向上飞出的角度越大，球运动得越高，但并不能运动得越远。小明查阅资料后知道：足球所做的运动叫做斜抛运动，其运动轨迹如图所示。足球起始运动方向与水平方向的夹角叫做抛射角，抛出点到落地点的水平距离叫做射程，射程与抛出速度和抛射角的大小有关。若物体的动能大小EK＝mv2，重力势能大小Ep＝mgh，不计空气阻力，g＝10N/kg，则： （1）若将质量为0.4kg足球从地面踢出时，具有的动能是120J，踢出后能达到的最大高度是5m，则足球在最高点时具有的动能是 　100J　； （2）若足球的射程x与抛出速度、抛射角θ之间满足公式x＝，当足球以20m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出，足球的射程是 　40m　； （3）足球运动的速度v可以分解成水平速度vx和竖直速度vy，三者可构成如图所示的矩形。足球在空中飞行时，水平速度保持不变，竖直速度先减小后增大。若足球在地面以10m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出，当足球的速度与水平方向夹角为30°角时，此时足球距地面的高度是 　3.33　m。（小数点后保留2位数字） 【分析】（1）当只有重力做功或弹簧的弹力做功时，物体的机械能守恒，取地面为零势能面可知足球具有的重力势能，足球踢出后能达到的最大高度是5m，根据EP＝mgh求出此时足球具有的重力势能，不计空气阻力时足球的机械能守恒，据此得出等式即可求出足球在最高点时具有的动能； （2）当足球以20m/s的速度且与水平方向成45°角踢出，根据射程公式求出足球的射程； （3）若足球在地面以10m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出，根据三角函数关系求出水平方向的速度，根据“足球在空中飞行时，水平速度保持不变”可知当足球的速度与水平方向夹角为30°角时水平方向的速度，再根据三角函数关系求出此时小球的速度，不计空气阻力时足球的机械能守恒，据此结合动能和重力势能的表达式得出等式即可求出此时足球距地面的高度。 【解答】解：（1）取地面为零势能面，从地面踢出时足球具有的动能EK1＝120J，具有的重力势能EP1＝0J， 足球踢出后能达到的最大高度是5m，具有的重力势能EP2＝mgh＝0.4kg×10N/kg×5m＝20J， 因不计空气阻力时足球的机械能守恒， 所以，有E1＝E2，即EK1+EP1＝EK2+EP2， 则足球在最高点时具有的动能EK2＝EK1+EP1﹣EP2＝120J+0J﹣20J＝100J； （2）当足球以20m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出， 足球的射程x＝＝＝40m； （3）若足球在地面以10m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出， 则水平方向的速度vx＝v′cos45°＝10m/s×＝10m/s， 因足球在空中飞行时，水平速度保持不变， 所以，当足球的速度与水平方向夹角为30°角时，足球的速度v″＝＝＝m/s， 因不计空气阻力时足球的机械能守恒， 所以，有EK1′+EP1′＝EK2′+EP2′，即m（v′）2+0＝m（v″）2+mgh′， 此时足球距地面的高度h′＝＝＝m≈3.33m。 故答案为：（1）100J；（2）40m；（3）3.33。 【点评】本题重点考查了学生获取信息解决问题的能力，利用好机械能守恒和足球在空中飞行时水平速度保持不变是关键，有一定的难度。 四．计算题（共4小题） 31．（2021•荆门）2021年4月25印度尼西亚的一艘排水量1390吨的潜艇在海下300m处断裂，通过水下搜索发现了海面下850m处的失事潜艇。应印方要求，我国派出排水量为7000吨的军舰协助施救。为了安全打捞一块排水体积为20m3的残骸，须进行相关的数据分析。假设残骸出水前以0.5m/s的速度向上做匀速直线运动，起重机的拉力1.5×106N。已知海水密度为1.03×103kg/m3。求： （1）此潜艇残骸在海底受到的浮力； （2）850m深处海水的压强； （3）残骸在海水中向上做匀速直线运动时起重机的功率。 【分析】（1）已知残骸的体积，根据阿基米德原理计算残骸在海底受到的浮力。 （2）已知所处深度，根据液体压强计算。 （3）已知起重机拉力大小，根据功率公式P＝Fv计算功率。 【解答】解：（1 ）此潜艇残骸在海底受到的浮力： F浮＝ρ海水Vg＝1.03×103kg/m3×20m3×10N/kg＝2.06×105N， （ 2 ） 850m深处海水的压强： 1.03×103kg/m3×10N/kg×850m＝8.755×106Pa. （3 ）起重机的功率： P＝Fv＝1.5×106N×0.5m/s＝7.5×105W。 故答案为：（1 ）此潜艇残骸在海底受到的浮力为2.06×105N； （ 2 ） 850m深处海水的压强为8.755×106Pa； （3 ）残骸在海水中向上做匀速直线运动时起重机的功率为7.5×105W。 【点评】本题考查浮力、液体压强和功率的计算，难度不大。 32．（2023•湖北）如图甲是中国海军十堰舰停泊在港湾时的情景，相关参数如下表。执行任务过程中，该舰以恒定最大推进功率航行。（g取10N/kg）求： 排水量 1220t 吃水深度 4m 最大航速 12.5m/s 最大推动功率 12500kW （1）十堰舰满载停泊在港湾时所受浮力大小； （2）若十堰舰从静止出发，加速航行0.96km时达到最大航速，图乙是本次航行的v﹣t图像，求加速阶段的平均速度； （3）十堰舰以最大航速水平匀速直线航行时，十堰舰所受阻力大小。 【分析】（1）根据F浮＝G排＝m排g算出十堰舰满载停泊在港湾时所受浮力大小； （2）由图乙知十堰舰到达最大航速的时间为120s，根据v＝算出加速阶段的平均速度； （3）根据P＝＝＝Fv算出十堰舰以最大航速水平匀速直线航行时的牵引力，根据平衡力算出其受到的阻力。 【解答】解：（1）十堰舰满载停泊在港湾时所受浮力大小为： F浮＝G排＝m排g＝1220×103kg×10N/kg＝1.22×107N； （2）由图乙知十堰舰到达最大航速的时间为120s，则加速阶段的平均速度为： v＝＝＝8m/s； （3）根据P＝＝＝Fv得十堰舰以最大航速水平匀速直线航行时的牵引力为： F＝＝＝106N， 由于十堰舰匀速行驶，所以其受到的阻力等于牵引力，即f＝F＝106N。 答：（1）十堰舰满载停泊在港湾时所受浮力大小为1.22×107N； （2）加速阶段的平均速度为8m/s； （3）十堰舰以最大航速水平匀速直线航行时，十堰舰所受阻力大小为106N。 【点评】本题考查了阿基米德原理公式的应用、速度公式以及功率公式的应用等知识，是一道综合题，但难度不是很大。 33．（2023•武汉）智能机器正在进入我们的生活，为人们提供高效、精准的服务。某台全自动扫拖一体机器人主要由锂电池组、扫地模组、吸尘模组、拖地模组、升降模组和车轮模组等组件构成，它既可以扫地，也可以拖地。小强同学在面积为S1＝27m2的空房间（矩形ABCD）内，用这台机器人打扫家庭卫生。 （1）机器人扫地过程中，若在1×103s内总共做了2.4×104J的功，则机器人做功的功率是多少W？ （2）机器人底部构造如图甲所示，两块面积均为S2＝1.8×10﹣2m2的抹布固定在转盘O1、O2上，在升降模组控制下，下降并压迫地面，利用两块抹布旋转擦洗和加压拖地。机器人在瓷砖地面上拖地时，两块抹布对瓷砖地面的压力为12N，两块抹布对瓷砖地面的压强是多少Pa？ （3）机器人拖地过程可用如图乙所示的简化模型进行研究，关门后，机器人（用⊙O表示）从图示位置开始，贴近墙壁AB沿着弓形路线拖洗地面，在地面上拖出水带（水的痕迹）的宽度均为d＝0.3m，其中平行于墙边AB的任意相邻的两条水带都不重叠，当机器人拖出第15条水带到达墙角C处时，刚好将整个房间的地面拖洗了1次。机器人受到的牵引力为F＝20N，牵引力的功率为3W。忽略墙边和墙角处机器人沿着弓形路线无法拖洗的地面面积，设机器人沿着弓形路线运动时速度大小不变，求机器人需要多长时间，才能沿着弓形路线将整个房间的地面拖洗1次？ 【分析】（1）已知机器人做的功和时间，根据P＝求出机器人做功的功率； （2）已知压力和受力面积，根据p＝求出两块抹布对瓷砖地面的压强； （3）根据P＝、W＝Fs和v＝求出机器人的速度，利用速度公式分别求出沿AB和BC方向运动的时间，然后求出将整个房间的地面拖洗1次所需要的时间。 【解答】解；（1）机器人扫地过程中，若在1×103s内总共做了2.4×104J的功，则机器人做功的功率为： P＝＝＝24W； （2）两块面积均为S2＝1.8×10﹣2m2的抹布，两块抹布对瓷砖地面的压力为12N，则两块抹布对瓷砖地面的压强为： p＝＝≈333Pa； （3）由P＝、W＝Fs和v＝可得机器人的速度为： v＝＝＝0.15m/s； 每次在AB方向运动所用时间为： t1＝＝＝38s； 每次沿BC方向运动0.3m所用时间为： t2＝＝＝2s； 机器人沿弓形路线将整个房间地面拖洗1次，机器人需要的时间为： t总＝t1×15+t2×14＝38s×15+2s×14＝598s。 答：（1）机器人做功的功率为24W； （2）两块抹布对瓷砖地面的压强为333Pa； （3）机器人沿弓形路线将整个房间地面拖洗1次，机器人需要的时间为598s。 【点评】本题考查了功率的计算及公式的应用、压强的计算、功的计算和公式的应用等知识的了解和掌握，考查的知识点较多，综合性较强，特别是时间的计算容易出现错误。 34．（2022•宜昌）如图甲，宜昌市某中学学生在课外实践活动中对滑轮组进行了探究。他们自制滑轮组的简化图如图乙所示，小华利用此滑轮组用时10s将小军匀速提升了50cm，称得小军的质量为54kg，动滑轮组的质量为6kg。g＝10N/kg，不计绳重和滑轮与绳之间的摩擦，求： （1）小华的拉力是多少？ （2）小华拉力的功率是多少？ （3）此过程中滑轮组的机械效率是多少？ 【分析】（1）用滑轮组来拉升重物时，绳子拉力的计算，就是看动滑轮有几段绳子拉着重物，拉力就是重物重力的几分之一．如果考虑动滑轮的重，不考虑绳重和滑轮与绳之间的摩擦，公式为F拉＝； （2）功率的公式：P＝； （3）滑轮组提升重物时η＝，因为W有＝Gh，W总＝Fs，所以有η＝。 【解答】解：（1）由图知，n＝6，则小华的拉力：F＝（G人+G动）＝（m人+m动）g＝（54kg+6kg）×10N/kg＝100N； （2）小华拉力做的功：W总＝Fs＝100N×0.5m×6＝300J； 小华拉力的功率：P＝＝＝30W； （3）小华做的有用功：W有＝G人h＝54kg×10N/kg×0.5m＝270J 滑轮组的机械效率：η＝＝＝90%。 故答案为：（1）100N；（2）30W；（3）90%。 【点评】解决此类型题目要区分有用功和总功，会利用功率公式求解功率。 五．综合能力题（共1小题） 35．（2022•湖北）图甲是某小区电梯的结构示意图，它是由轿厢（500kg）、配重（400kg）、滑轮、缆绳、钢丝绳和电动机组成，绳重和摩擦忽略不计。为了安全，电梯设置了超载自动报警系统，如图乙。闭合控制开关S1，电梯没有超载时，触点与B接触，再闭合运行开关S2，电动机正常工作；超载时（即控制电路中的电流I＞0.1A），触点与A接触，电铃发出报警铃声，即使闭合S2，电动机也不工作。控制电路电源电压为12V，电磁铁线圈电阻不计，轿厢内底面压力传感器R1的阻值与它所受压力F的关系如图丙所示，当R1受到2000N压力时，R1与定值电阻R2的功率之比为2：1。 （1）该电梯空载静止时，与轿厢相连的缆绳对轿厢的拉力为 　4000　N。 （2）用笔画线代替导线，将图乙中的电动机和电铃连入电路。（导线不能交叉） （3）该电梯的最大载重量（轿厢内人和货物的总重）为多少N？ （4）若每层楼高度3m，平均每人重600N，该电梯将8人从一楼运送到六楼，求电动机牵引轿厢的钢丝绳做的功（此过程做匀速直线运动处理）。 【分析】（1）该电梯空载静止时，配重和轿厢都处于静止状态，与轿厢相连的缆绳对轿厢的拉力大小等于配重的重力，根据F＝G配重＝m配重g算出与轿厢相连的缆绳对轿厢的拉力； （2）由题意知闭合控制开关S1，电梯没有超载时，触点与B接触，再闭合运行开关S2，电动机正常工作，说明电动机与B触电接触；超载时，触点与A接触，电铃发出报警铃声，说明电铃与A触电接触，即使闭合S2，电动机也不工作，说明电动机与电铃并联，据此设计电路； （3）由图丙知，当压力F＝2000N时的压敏电阻的阻值，根据串联电路电流的特点和P＝I2R以及R1与定值电阻R2的功率之比算定值电阻R2的阻值； 载重量越大，对轿厢的压力越大，由图丙知R1的阻值越小，控制电路的总电阻就越小，根据欧姆定律I＝判断出电路中的电流的变化，由题意知当电流为I＝0.1A时即为不超载时的最大电流，也就是载重量最大，由I＝算出电路的最小电阻，根据串联电路电阻的规律算出R1的最小值，由图丙判断出此时的最大压力，即该电梯的最大载重量； （4）算出8个人的重力和上升的高度，由G＝mg算出轿厢的重力、配重的缆绳对轿厢的拉力，进而算出电动机牵引轿厢的钢丝绳的拉力，由W＝Fh算出电动机牵引轿厢的钢丝绳做的功。 【解答】解：（1）该电梯空载静止时，配重和轿厢都处于静止状态，与轿厢相连的缆绳对轿厢的拉力大小等于配重的重力，即F＝G配重＝m配重g＝400kg×10N/kg＝4000N； （2）由题意知闭合控制开关S1，电梯没有超载时，触点与B接触，再闭合运行开关S2，电动机正常工作，说明电动机与B触电接触；超载时，触点与A接触，电铃发出报警铃声，说明电铃与A触电接触，即使闭合S2，电动机也不工作，说明电动机与电铃并联，如下图所示： 。 （3）由图丙知，当压力F＝2000N时，压敏电阻的阻值R1＝160Ω， 由图知R1与R2串联，串联电路电流处处相等， 根据P＝I2R知R1与定值电阻R2的功率之比为： ＝＝＝，即＝＝， 解得定值电阻R2的阻值为：R2＝80Ω； 载重量越大，对轿厢的压力越大，由图丙知R1的阻值越小，控制电路的总电阻就越小，根据欧姆定律知电路中的电流越大，当电流为I＝0.1A时即为不超载时的最大电流，也就是载重量最大，所以： 由I＝知电路的最小电阻为： R最小＝＝＝120Ω， 根据串联电路电阻的规律知R1的最小值为： R1最小＝R最小﹣R2＝120Ω﹣80Ω＝40Ω， 由图丙知此时的压力最为F最大＝8×103N，即该电梯的最大载重量为8×103N； （4）8个人的重力为： G人＝600N×8＝4800N，上升的高度为：h＝3m×（6﹣1）＝15m， 轿厢的重力为：G轿厢＝m轿厢g＝500kg×10N/kg＝5000N， 配重的缆绳对轿厢的拉力为： F缆绳＝m配重g＝400kg×10N/kg＝4000N； 匀速直线运动状态即为平衡状态，所以电动机牵引轿厢的钢丝绳的拉力为： F钢丝绳＝G人+G轿厢﹣F缆绳＝48000N+5000N﹣4000N＝5800N， 电动机牵引轿厢的钢丝绳做的功为： W钢丝绳＝F钢丝绳h＝5800N×15m＝8.7×104J。 答：（1）4000； （2）见解答图； （3）该电梯的最大载重量（轿厢内人和货物的总重）为8×103N； （4）电动机牵引轿厢的钢丝绳做的功8.7×104J。 【点评】本题考查了重力公式、电功率公式、欧姆定律的公式以及功的公式的应用，掌握电路的设计时解题的难点。 声明：试题解析著作权属所有，未经书面同意，不得复制发布日期：2024/9/18 9:59:20；用户：组卷16；邮箱：zyb016@xyh.com；学号：41418979 第1页（共1页） 学科网（北京）股份有限公司 $$