【瞄准中考】2025年物理中考一轮复习与提高讲义10：功和能

功和能 基础知识 **功** 功是力与物体沿力方向移动距离的乘积，公式为 **W=Fs**（单位：焦耳，J）。当力的方向与物体运动方向一致时，力对物体做正功；反之，若物体运动方向与力相反（如克服摩擦力），则力做负功。做功的必要条件是物体在力的方向上发生位移，否则力不做功（如手托物体静止时不做功）。 **能** 能是物体做功的能力。 **功与能的关系** - 做功是能量转化的过程，功是能量转化的量度。 - 力对物体做功，可改变其机械能。如推力做功使物体动能增加，重力做功使重力势能与动能相互转化。 **功的原理** 使用任何机械（如杠杆、斜面）均不省功，只能省力或改变力的方向。例如，斜面虽省力，但需移动更长距离，总功仍等于直接举高物体所做的功。 **功率** 描述做功快慢的物理量，定义为 **单位时间内完成的功**（公式：**P=W/t**），单位瓦特（W）。功率越大，做功效率越高。 **能量守恒定律** 能量既不会凭空产生，也不会消失，只会转化或转移，总量保持不变。例如，摩擦生热时机械能转化为内能，总能量（机械能+热能）仍守恒。 **总结** 功是能量变化的桥梁，能是物体做功的本领。理解机械能守恒与能量守恒定律，可分析物体运动中的能量转化规律，如过山车、摆钟等场景。学习中需区分不同能量形式，明确做功条件及能量转化的方向性。 参考真题 1. 如图所示，汽车通过滑轮组将物体吊起。已知汽车的质量为，牵引力为，对绳子的拉力为；物体的重力为，物体匀速上升的速度始终为，汽车受到的摩擦力为汽车重力的0.05倍，取。下列说法中（ ） ①滑轮组的机械效率为 ②汽车受到的摩擦力为 ③汽车牵引力在4s内做的功为 ④汽车牵引力的功率为 A. 只有①正确 B. 只有①④正确 C. 只有①②正确 D. 只有③④正确 【答案】B 【解析】 【详解】②汽车受到的摩擦力为 ①由图可知，滑轮组有效绳子段数，则滑轮组的机械效率为 ④汽车速度为 汽车牵引力的功率为 ③汽车牵引力在4s内做的功为 故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 2. 一起重机在10s内将重为5000N的物体竖直向上匀速提升2m，求： （1）物体上升的速度大小： （2）起重机提升物体的功率。 【答案】（1）0.2m/s；（2）1000W 【解析】 【详解】解：（1）物体上升的速度 （2）由题意知，物体匀速上升，在物体受到拉力与重力是一对平衡力，所以，拉力 F=G=5000N 起重机做的功 W=Fh=5000N×2m=10000J 起重机提升物体的功率 答：（1）物体上升的速度大小为0.2m/s； （2）起重机提升物体的功率为1000W。 3. 用某滑轮组提升重物时，绳子自由端拉力做功随时间变化的关系如图所示，在20s内绳子自由端竖直匀速移动16m，重物竖直匀速上升4m。已知动滑轮总重100N，提升的物体重800N。关于该过程，下列说法正确的是（　　） A. 绳子自由端拉力的功率为200W B. 额外功为400J C. 绳子自由端拉力的大小为250N D. 滑轮组的机械效率约为88.9% 【答案】AC 【解析】 【详解】A．由图像可知，当时间为20s时，拉力做功为，则绳子自由端拉力的功率为 故A正确； B．有用功 额外功 故B错误； C．由可得，绳子自由端拉力的大小为 故C正确； D．滑轮组的机械效率约为 故D错误。 故选AC。 4. 如图所示，电动独轮平衡车深受年轻人的青睐。爸爸给小东也买了一辆平衡车做礼物，平衡车的一些参数如表格所示。小东在广场上的水平路面上以最高速度匀速骑行了。若小东的质量为，求： （1）小东骑行的距离； （2）小东在水平路面上骑行时，车对地面的压强；（，车对地面的压力等于人和车受到的总重力） （3）若骑行平衡车时所受阻力为人和车总重的0.1倍，则小东在水平路面上以最高速度匀速骑行时，平衡车的功率。 平衡车参数 净重 含电池组 最高车速 轮胎接地面积 【答案】（1）900m；（2）；（3）275W 【解析】 【详解】解：（1）小东3min骑行的距离 （2）小东在水平路面上骑行时，车对地面的压力 车对地面的压强 （3）骑行平衡车时所受阻力 因匀速行驶，所以牵引力 平衡车的功率 答：（1）小东3min骑行的距离是900m； （2）车对地面的压强是； （3）平衡车的功率是275W。 5. 如图，吊车在建筑工地进行作业时，由支腿将吊车撑起并脱离地面，吊臂上的滑轮组在1s内，将重为的建筑材料沿竖直方向匀速提升1m，滑轮组上钢丝绳自由端受到的拉力F为； （1）支腿做成“”形而非“”形的作用是：__________； （2）求钢丝绳自由端的移动速度；____ （3）求拉力F的功率和滑轮组的机械效率。____ 【答案】 ①. 减小压强 ②. 3m/s ③. ，60% 【解析】 【详解】（1）[1]根据知，在压力不变时，增大受力面积减小压强。所以支腿做成“”形而非“”形的作用是减小吊车对地面的压强。 （2）[2]由图知物体有3段绳子承担，n=3，钢丝绳移动的距离 钢丝绳自由端的移动速度 （3）[3][4]此时该滑轮组做的总功 拉力F的功率 使用该滑轮组做的有用功 此时该滑轮组做的机械效率 7. 已知某品牌混动飞行汽车电池容量20kW·h。当汽车功率为20kW时，以100km/h 的速度行驶； 当汽车功率为10kW时，以70km/h速度行驶。A 为车耗电与电池总容量之比。当A为80%时，车将采取“强制保电”措施关闭纯电模式，不再由纯电驱动。已知：s3：（s2+s4）=5：3 A 0~10% 10~50% 50~55% 55~75% 75~80% s 16km s1 s2 s3 s4 （1）亮亮发现：飞行汽车匀速上升时动能_________，机械能_________；（均填“增大”、“减小”或“不变”） （2）当用电柱给飞行汽车充电时，蓄电池作为_________（选填“开关”、“用电器”或“电源”）。下面哪个图与电动机的原理相同？_________； （3）帮助亮亮同学思考飞行汽车在现实生活中可以应用的场景_________； （4）下图是内燃机的_________冲程； （5）若此次测试后充电，电费为1.1元/度，从测试结束的电量充电，充满电需要的电费为_________元； （6）求帮助亮亮算出此次“纯电制动”时距离为_________ km。 【答案】 ①. 不变 ②. 增大 ③. 用电器 ④. A ⑤. 上班 ⑥. 压缩 ⑦. 17.6 ⑧. 100.8 【解析】 【详解】（1）[1][2]亮亮发现：飞行汽车匀速上升时质量不变，速度不变，动能不变，高度升高，重力势能增大，机械能为动能与势能的总和，则机械能增大。 （2）[3]当用电柱给飞行汽车充电时，蓄电池消耗电能，作为用电器。 [4]电动机的工作原理为通电导体在磁场中受力的作用。 A．通电线圈在磁场中受力的作用运动，故A符合题意； B．闭合电路中的部分导线切割磁感线会产生感应电流，是电磁感应现象，故B不符合题意。 故选A。 （3）[5]飞行汽车适合较近距离的运输，可以用于上班或者上学。 （4）[6]下图的冲程两气阀关闭，活塞向上移动，是内燃机的压缩冲程。 （5）[7]当A为80%时，车将采取“强制保电”措施关闭纯电模式，不再由纯电驱动，则从测试结束的电量充电，充满电需要的电费为 （6）[8]由图像得，A为10~50%时，功率为20kW，此过程中汽车消耗的电能为 由得，此过程汽车飞行的时间为 由得，此过程中汽车运动的路程 由图像得，A为55~75%时，功率为10kW，此过程中汽车消耗的电能为 由得，此过程汽车飞行的时间为 由得，此过程中汽车运动的路程 依题意得 则 此次“纯电制动”时距离为 8. 阅读短文，回答问题。 载人飞艇 2024年3月30日，我国自主研制的“祥云”AS700载人飞艇成功完成首飞。某飞艇如图甲所示，其气囊体积巨大，采用轻质材料制作。飞艇升空靠浮力来实现，水平飞行靠发动机提供动力。发动机输出的能量用于做推动功和辅助功：推动功指克服空气阻力推动飞艇水平飞行做的功；辅助功指发动机驱动飞艇上发电机工作所做的功，辅助功的功率恒定。 当飞艇低速水平直线飞行时，其受到的空气阻力与速度v的关系如图乙所示。飞艇部分参数见表。忽略气囊厚度及气囊外其他部分受到的浮力。 空载质量（不含氦气） 3750kg 气囊总容积 发动机额定输出功率 辅助功的功率 发动机效率 36% 最大速度 70km/h （1）气囊采用轻质材料制作是为了减小___________； （2）飞艇的发电机利用___________的原理发电； （3）将气囊充满氦气，此时飞艇受到的浮力为___________N，飞艇最多可载___________位乘客升空；（每位乘客质量，，，） （4）飞艇先后以3m/s和6m/s的速度水平匀速直线飞行相同的时间，推动功分别为和，则___________； （5）飞艇低速水平匀速直线飞行时，若消耗10kg燃油，可飞行的最大距离为___________km。（燃油热值） 【答案】 ①. 质量 ②. 电磁感应 ③. 5.04×104 ④. 7 ⑤. 1∶4 ⑥. 16.2 【解析】 【详解】（1）[1]气囊采用轻质材料制作，因为轻质材料密度小，根据可知，体积一定时是为了减小飞艇的质量，从而减小重力。 （2）[2]飞艇的发电机利用电磁感应现象的原理发电，将机械能转化为电能。 （3）[3]飞艇受到的浮力 [4]飞艇最多可载乘客升空时，飞艇的重力等于受到的浮力，即 G=F浮​=5.04×104N 则飞艇的总质量 气囊总容积4200m3，氦气质量是 飞艇最多可载乘客的质量 m总人​=m总−m飞艇​−m氦气=5.04×103kg−3750kg−840kg=450kg 飞艇最多可载乘客的位数 （位） 取整数，即飞艇最多可载7位乘客升空。 （4）[5]由图乙可知，飞艇先后以3m/s和6m/s的速度水平匀速直线飞行时受到的阻力分别为1.5×103N、3×103N，因 W=Fs=fvt 所以，推动功之比 故 （5）[6]燃油完全燃烧释放的热量 由​可得，发动机做的功 由图乙可知，f=500v。由 W=W推+W辅 可得 1.62×108J=500vs+5×104W×t 由可得 ① 当 时，v=10m/s。此时①式中的分母有最小值，s有最大值，最大值为 9. 如图a所示，在一次社会实践活动中，小明用一辆小车运送货物时，先后经过同一平直路面上的甲、乙、丙三个地点，图b为运动路径示意图。小明先用水平推力F把装有货物的小车从甲匀速推到乙，用时为t1；在乙停车卸货用时为t2；再用水平推力将空车从乙匀速推到丙，用时为t3；两次推力做功之比为2：1。下列说法正确的是（ ） A. 小明全程的平均速度为 B. 从乙到丙的过程中，小明的水平推力为 C. 从乙到丙的过程中，小明推力做功的功率为 D. 若把空车从丙沿原路匀速推回到甲，推力做功为 【答案】BC 【解析】 【详解】A．由题意可得，小明全程的平均速度为 故A错误； B．由题意可得，从甲到乙的过程中，小明的推力所做的功为 从乙到丙的过程中，小明的水平推力所做的功为 由两次推力做功之比为2∶1可得 故B正确； C．由题意及B中分析可得，从乙到丙的过程中，小明推力所做的功为 小明推力做功的功率为 故C正确； D．由题意可得，小明先用水平推力F把装有货物的小车从甲匀速推到乙，此时物体处于平衡状态，所受摩擦力大小等于推力大小，即f=F，由于摩擦力大小与物体重力有关，所以空车从丙沿原路匀速推回到甲时，虽然摩擦力大小等于推力大小，但此时小车的总重力减小了，所受摩擦力也减小，所以把空车从丙沿原路匀速推回到甲所用的推力小于F，所以推力所做的功小于，故D错误。 故选BC。 10. 如图，甲、乙两人用不同的装置，在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是（ ） A. 甲做的有用功多 B. 乙做的总功多 C. 甲做总功的功率大 D. 乙所用装置的机械效率小 【答案】C 【解析】 【详解】A．在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦，有用功，故甲、乙做的有用功一样多，故A错误； BCD．图甲使用的是动滑轮，拉力端移动距离s甲=2h；图乙使用的是定滑轮，拉力端移动距离s乙=h，不计绳重和摩擦，使用甲动滑轮时，拉力 拉力做功 使用乙定滑轮时，拉力F乙=G，所以拉力做功 在相同时间内把质量相等货物匀速提升到同一平台，甲做的总功多，乙做的总功少，根据知，甲做总功的功率大；由A选项解析知有用一样多，但甲的总功多，根据知，乙所用装置的机械效率高，综上分析知，故C正确，BD错误。 故选C。 11. 据统计，每燃烧1kg燃油约排放3.3kg二氧化碳。为实现碳达峰、碳中和的目标，氢能作为一种绿色低碳的清洁能源在我国交通领域的应用场景不断扩大，使用氢燃料电池的交通工具不断丰富，其应用流程如下。 （1）氢燃料电池将化学能直接转化为_________能； （2）当储氢瓶内气体压强为时，求瓶内壁面积上受到的压力；____ （3）以氢燃料电池卡车为例，若卡车在水平路面上匀速行驶72km用时1h，功率为172kW。 ①求卡车的行驶速度；____ ②求卡车所受牵引力；____ ③与燃油卡车相比，氢燃料电池卡车行驶72km可减排二氧化碳的质量为多少？（燃油机的效率取36%，燃油的热值q取）____ 【答案】 ①. 电 ②. ③. 20m/s ④. ⑤. 132kg 【解析】 【详解】（1）[1]氢燃料电池发生化学反应，将化学能直接转化为电能，供用电器使用。 （2）[2]当储氢瓶内气体压强为时，由得，瓶内壁的面积上受到的压力 （3）[3]①卡车的行驶速度 [4]②根据可得，卡车输出能量 由可得卡车匀速行驶72km所受牵引力 [5]③解法一：由 可得，燃油完全燃烧释放的热量为 由可得需要的燃油 减排的二氧化碳 解法二： 燃油燃烧生成的热量 效率 联立可得 需要的燃油 减排的二氧化碳 12. 2024年5月3日，长征五号遥八运载火箭搭载嫦娥六号探测器成功发射，开启了人类月背取样的旅程。嫦娥六号加速升空的过程中（ ） A. 重力势能和动能都增大 B. 重力势能和动能都减小 C. 重力势能减小，动能增大 D. 重力势能增大，动能减小 【答案】A 【解析】 【详解】嫦娥六号加速升空过程中，质量不变，速度增大，高度变高，所以动能变大，重力势能变大，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 13. 《天工开物》中记载的“六桨课船”（课船：运税银的船）如图所示，关于“六桨课船”下列说法正确的是（　　） A. 船桨是一种杠杆 B. “六桨课船”只受浮力作用 C. 船桨的机械效率大于100% D. “六桨课船”浸入水中的体积与运载税银的质量无关 【答案】A 【解析】 【详解】A．船桨相当于费力杠杆，故A正确； B．“六桨课船”受浮力与重力作用，故B错误； C．船桨由于要克服阻力做功，机械效率小于100%，故C错误； D．运载税银的质量越大，船的总质量越大，船的总重力越大，船漂浮在水面，受到的浮力等于船的总重力，由得，运载税银的质量越大，“六桨课船”浸入水中的体积越大，故D错误。 故选A。 14. 某起重机的滑轮组结构示意如图所示，其最大载重为5t。起重机将3600kg的钢板匀速提升到10m高的桥墩上，滑轮组的机械效率为80%。不计钢丝绳的重力和摩擦，g取。求 （1）克服钢板重力做的功； （2）钢丝绳的拉力F； （3）滑轮组满载时的机械效率（保留一位小数）。 【答案】（1）；（2）；（3）84.7% 【解析】 【详解】解：（1）克服钢板重力做的功为 （2）起重机的滑轮组做的总功为 由图可知，有四段绳子承重，则钢丝绳的拉力为 （3）起重机的滑轮组做的额外功为 动滑轮的重力为 滑轮组满载时的机械效率为 答：（1）克服钢板重力做的功为3.6×105J； （2）钢丝绳的拉力为1.125×104N； （3）滑轮组满载时的机械效率为84.7%。 15. “鲲龙”国产大型水陆两栖飞机AG600，最大起飞质量为53500kg，正常的巡航速度为500km/h，一次能将12000kg的水在20s内吸至4m高处。g取。求： （1）若火场距离最近的水源100km，飞机从水源地巡航到火场至少需要的时间。 （2）飞机的最大起飞重力。 （3）飞机吸水的功率。 【答案】（1）720s； （2）5.35×105N； （3）2.4×104W 【解析】 【详解】解：（1）由可得，飞机从水源地巡航到火场至少需要的时间 （2）飞机的最大起飞重力 G=mg=53500kg×10N/kg=5.35×105N （3）飞机对水做的功 W=Gh=m水​gh=12000kg×10N/kg×4m=4.8×105J 飞机吸水的功率 答：（1）飞机从水源地巡航到火场至少需要的时间为720s； （2）飞机的最大起飞重力为5.35×105N； （3）飞机吸水的功率为2.4×104W。 16. 如图所示，物块在大小为F的拉力作用下，在时间t内沿拉力方向移动的距离为s，则此过程中拉力对物块做的功为___________，功率为___________。（均用题中所给字母表示） 【答案】 ①. Fs ②. 【解析】 【详解】[1]功等于力与力的方向上的乘积，故则此过程中拉力对物块做的功为 W=Fs [2]根据功率计算公式得 17. 如图，装载车和收割机以2m/s的速度同向做匀速直线运动，收割机每分钟将50kg粮食装载到车上。装载车空载时质量为，车轮与地面总接触面积为，车受到的阻力为车总重力的0.2倍。（g取10N/kg，收割开始时车为空载状态，设装载车始终在水平地面上，不计空气阻力）求 （1）装载车1分钟内走过的路程； （2）装载车空载时对地面的压强； （3）装载车工作多长时间功率达到30kW。 【答案】（1）120m；（2）；（3）50min 【解析】 【详解】解：（1）装载车1分钟内走过的路程 （2）装载车空载时对地面的压力 装载车空载时对地面的压强 （3）装载车功率达到30kW时，受到的牵引力为 装载车匀速行驶，处于平衡状态，受到的阻力与牵引力相等，即 因车受到的阻力为车总重力的0.2倍，故 车和粮食的总重力为 粮食的总重力 粮食的质量 由题意可知，收割机每分钟将50kg粮食装载到车上，则装载车工作的时间 答：（1）装载车1分钟内走过的路程为120m； （2）装载车空载时对地面的压强为； （3）装载车工作50min功率达到30kW。 18. 夏季经常见到洒水车在路面上洒水，给路面降温。某洒水车的部分参数如下表所示，求： 项目 数值 空载质量/t 4 满载装水量/t 20 满载时车轮与地面总接触面积/m2 0.6 正常洒水流量/（t/h） 40 （1）装满水的洒水车对水平地面的压强（g取10N/kg）； （2）装满水的洒水车以12m/s的速度匀速直线行驶时，牵引力的功率是240kW，此时洒水车受到的阻力； （3）洒水车以5m/s的速度匀速直线行驶，并按正常洒水流量开始洒水，最多可以连续洒水的路程。 【答案】（1）4×105Pa （2）20000N （3）9000m 【解析】 【小问1详解】 由表格中数据可知，装满水的洒水车对水平地面的压力 则装满水的洒水车对水平地面的压强 【小问2详解】 洒水车以12m/s的速度匀速直线行驶时，牵引力与阻力是一对平衡力，由 可知，牵引力的功率是240kW时，洒水车受到的阻力 【小问3详解】 由表格中数据可知，洒水车满载装水量20t，正常洒水流量40t/h，则洒水时间 以5m/s的速度匀速直线行驶，最多可以连续洒水的路程 19. 如图所示装置，工人用250N的拉力，在30s内将重为400N的物体匀速提高了6m，在此过程中，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ） A. 绳子自由端移动的速度是0.2m/s B. 拉力做的有用功为2400J C. 拉力做功的功率为100W D. 若用此滑轮提升重500N的物体，滑轮的机械效率为80% 【答案】BC 【解析】 【详解】A．由图可知，承担物重绳子的股数是n=2，则绳子自由端移动的距离 s=nh=2×6m=12m 则绳子自由端移动的速度 故A错误； B．拉力做的有用功为 W有=Gh=400N×6m=2400J 故B正确； C．拉力所做的功 W总=Fs=250N×12m=3000J 功率为 故C正确； D．根据可知，动滑轮的重为 G动=nF-G=2×250N-400N=100N 当物体重500N时，拉力为 滑轮的机械效率为 故D错误。 故选BC。 20. 如图甲所示，虚线框内是两个滑轮连成的滑轮组，工人利用该滑轮组，用200N竖直向上的拉力F，将物体匀速提高3m，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，已知动滑轮重120N，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A. 绳子自由端移动的速度为0.5m/s B. 工人做的有用功为360J C. 该滑轮组的机械效率为80% D. 拉力F的功率为100W 【答案】C 【解析】 【详解】A．滑轮组省力费距离，由图乙可知，内，物体匀速提高，绳子自由端匀速移动，则绳子自由端移动的速度 故A错误； B．物体提高，绳子自由端移动，则动滑轮上承担物重的绳子段数 不计绳重和摩擦，由可得，物体的重力 工人做的有用功 故B错误； C．工人做的总功 该滑轮组的机械效率 故C正确； D．拉力的功率 故D错误。 故选C。 21. 如图所示，2024年5月8日我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰“福建舰”完成首次海试，航空母舰在某段海域以54km/h的速度匀速直线航行，此过程发动机的输出功率为1.5×108W。（ρ海水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求： （1）在水下5m深处，舰体受到海水的压强； （2）一架质量为18t的舰载机静止在水平甲板上，与水平甲板总接触面积为0.5m2，该舰载机对水平甲板的压强； （3）航空母舰以54km/h的速度匀速直线航行时受到的牵引力。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 在水下深处，舰体受到海水的压强为 【小问2详解】 因为甲板水平，所以该舰载机对水平甲板的压力为 该舰载机对水平甲板的压强为 【小问3详解】 航空母舰的速度为 根据 可得，航空母舰受到的牵引力为 22. 休渔政策有利于海洋渔业持续、稳定、高质量发展。5月1日起，我市开始进入海洋伏季休渔期；9月1日休渔期结束后，各渔港码头“千帆竞发”，渔船可出海进行捕捞作业。如图为某型号渔船，其部分参数如表。（g取10N/kg） 总长度（m） 34.2 宽度（m） 6 排水量（t） 200 最大吃水深度（m） 2.1 发动机额定动力输出功率（kW） 280 鱼舱容量（m3） 147 （1）该渔船满载时，求它受到的浮力； （2）满载时，求船底受到海水的压强；（海水取1×103kg/m3） （3）为方便保鲜，现需要将质量为3×103kg、温度为19℃的海水降低到4℃，求此过程放出的热量；[c海水取4.2×103J/（kg·℃）] （4）若发动机以额定动力输出功率运行1h，消耗燃油60kg，求内能转化为机械能的效率。（q油取4.2×107J/kg） 【答案】（1） （2） （3） （4）40% 【解析】 【小问1详解】 渔船满载时排开水的质量 因渔船漂浮，渔船满载时受到的浮力 【小问2详解】 满载时，船底受到海水的压强 【小问3详解】 此过程放出的热量 【小问4详解】 发动机输出的机械能，即动力所做的功 消耗燃油产生的内能，即完全燃烧燃油释放的热量 内能转化为机械能的效率 23. 用如图所示的滑轮组将重540N的建筑材料从地面拉到四楼，建筑材料上升10m，绳端拉力为200N（不计绳重和滑轮与绳之间的摩擦），则动滑轮重______N，此过程该滑轮组的机械效率为______。 【答案】 ①. 60 ②. 90％ 【解析】 【详解】[1]滑轮组绳子承重段数 不计绳重和滑轮与绳之间的摩擦 则 [2]此过程该滑轮组的机械效率为 24. 如图所示是一辆无人配送车。若该无人配送车装运快递后的总重为6000N，在某小区的平直道路上匀速行驶了60m，用时40s，此过程中受到的牵引力为600N，轮胎与地面接触的总面积为。通过计算回答：该无人配送车在40s的时间里； （1）对水平地面的压强是多少？ （2）牵引力做功是多少？ （3）牵引力做功的功率是多少？ 【答案】（1） （2） （3）900W 【解析】 【小问1详解】 无人配送车装运快递后的总重为6000N，轮胎与地面接触的总面积为，则对水平地面的压强 【小问2详解】 无人配送车在某小区的平直道路上匀速行驶了60m，受到的牵引力为600N，则牵引力做功 W=Fs=600N×60m=3.6×104J 【小问3详解】 用时40s，则牵引力做功的功率 25. 建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为300N的建材从地面匀速运送到离地面8m的高处，所用时间为40s。已知动滑轮重为40N，不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A. 工人做的总功为2400J B. 工人拉力的功率为60W C. 此过程中该装置的机械效率约为88% D. 可以通过增加动滑轮个数的方法提高该装置的机械效率 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图可知，滑轮组的动滑轮绕2段绳，不计滑轮组的绳重和摩擦，拉力 绳子自由端移动的距离 s=nh=2×8m=16m 工人做的总功 W总=Fs=170N×16m=2720J 故A错误； B．工人拉力的功率为 故B错误； C．工人做的有用功为克服建材重力做的功，有用功 W有=Gh=300N×8m=2400J 此过程中该装置的机械效率 故C正确； D．增加动滑轮的个数，可以增加动滑轮重，增大了额外功，所以会降低机械效率，故D错误。 故选C。 26. 2024年2月20日，临沂迎来强降雪。环卫部门以雪为令，迅速启用除雪车全力除雪以保障道路畅通。图甲是一辆除雪车正在水平路面上除雪的场景，该车10min内的运动图象如图乙所示。若该除雪车的总质量为6t，除雪过程中所受水平阻力为，车轮与地面的总接触面积为，g取，求该除雪车： （1）对水平地面的压强； （2）10min内通过的路程； （3）10min内牵引力所做的功。 【答案】（1）；（2）2640m；（3） 【解析】 【详解】解（1）除雪车对水平地面的压力 除雪车对水平地面的压强 （2）由图乙知，0~6min是除雪前的情况，其速度为4m/s，6~10min为除雪后的情况，其速度为5m/s。除雪车前6min内通过的路程 除雪车后4min内通过的路程 除雪车10min内通过的路程 （3）除雪过程，车做匀速直线运动，所受的牵引力等于所受的水平阻力，除雪车10min内牵引力所做的功 答：（1）对水平地面的压强为； （2）10min内通过的路程为2640m； （3）10min内牵引力所做的功为。 27. 如图所示，小明用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别匀速提升两个质量相同的物体，绳端在相同时间内移动的距离相等．在提升过程中，若绳端拉力，下列说法正确的是（　　） A. 物体的速度之比 B. 有用功之比 C. 总功之比 D. 机械效率之比 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．由图可知，甲为定滑轮，，乙为动滑轮，动滑轮上有效绳子段数为2。则。绳端在相同时间内移动的距离相等，即，则，根据可知， 故A错误； B．物体质量相等，则有用功之比为 故B正确； C．总功之比为 故C正确； D．机械效率之比 故D正确。 故选BCD。 28. 某起重车提升货物时，起重臂上滑轮组示意图如图所示，货物在钢丝绳的拉力F作用下匀速上升。货物所受的重力为，钢丝绳的拉力F为，货物上升的速度为0.25m/s。在提升货物的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 拉力F的功率为 B. 有用功的功率为 C. 动滑轮所受的重力为 D. 滑轮组的机械效率约为83.3% 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．由图可知，货物和动滑轮由3段绳子承担，n=3，拉力F做功的功率 故A正确； B．有用功的功率 故B正确； C．若不计绳重和摩擦 动滑轮的重力 但题中绳重和摩擦不可忽略，故动滑轮重应小于3×103N，故C错误； D．滑轮组的机械效率 故D正确。 故选ABD。 29. 港口装载货物时，经常通过斜面将货物拉到甲板上。如图甲所示，倾角为30°的斜面固定在水平地面上，体重为800N的工人用300N竖直向下的拉力将重500N的货物从斜面底端拉到顶端。货物沿着斜面运动的速度随时间变化的图像如图乙所示，工人的鞋底与地面的总接触面积约为，不计滑轮的摩擦和绳子的重力。求： （1）拉动货物时工人对地面的压强； （2）货物在0～10s内运动的平均速度； （3）货物运动时受到的摩擦力大小。 【答案】（1） （2）1.2m/s （3）50N 【解析】 【小问1详解】 根据题意可知，地面对工人的支持力为 地面对工人的支持力和工人对地面的压力为相互作用力，大小相等，工人对地面的压力为 工人对地面的压强为 【小问2详解】 根据图乙可知，货物0-5s通过的路程为 货物5-10s通过的路程为 货物0-10s运动的路程为 则货物0-10s运动的平均速度为 【小问3详解】 根据题意可知，工人所做的有用功为 工人所做的总功为 货物运动时受到的摩擦力为 30. 某建筑工地上，起重机在10s内将质量为2.15t的重物沿竖直方向匀速提升6m，此过程起重机消耗柴油0.01kg。柴油的热值，g取10N/kg。 （1）求重物上升的速度； （2）求起重机提升重物的功率； （3）若将起重机提升重物做功与消耗的柴油完全燃烧释放的热量之比定义为其提升效率，用字母表示，求起重机的提升效率。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 重物上升的速度为 【小问2详解】 起重机在10s内将质量为2.15t重物沿竖直方向匀速提升6m，重物处于平衡状态，起重机对重物的拉力F等于重物的重力，起重机提升重物的功率为 【小问3详解】 起重机的提升效率为 31. 如图甲所示的装置由杠杆PQ、圆柱形物体a、b以及水箱、滑轮等组成。杠杆PQ只能绕O点在竖直平面内转动，，P端通过竖直绳连接a，a通过竖直轻杆固定在地面上；b浸没在水中，通过细绳、滑轮与杠杆Q端相连。开始时PQ水平，打开出水口阀门，轻杆对a的作用力F的大小随水面下降高度x变化的规律如图乙所示。已知a、b质量分别为、，滑轮、杠杆和绳的重力均忽略不计，忽略所有摩擦，g取10N/kg，水的密度。求： （1）打开阀门前P端绳对a的拉力； （2）打开阀门前b受到的浮力； （3）b的密度； （4）当b受到的拉力大小为8.4N时，b下表面处的液体压强。 【答案】（1） （2） （3） （4） 【解析】 【小问1详解】 由图乙可知，当水面下降高度x小于10cm时，轻杆对a的作用力F不变，则P端绳对a的拉力不变，Q端绳的拉力不变，绳对b的拉力不变，b受到的浮力不变，此时b完全浸没在水中；当水面下降高度x在10cm至50cm之间时，轻杆对a的作用力F方向先向上，大小逐渐减小，直至减小为零，之后F方向变为向下，大小逐渐增大，此时P端绳对a的拉力逐渐增大，Q端绳的拉力也逐渐增大，绳对b的拉力也逐渐增大，b受到的浮力逐渐减小，此过程为b上表面刚露出水面到b下表面刚露出水面的过程；当水面下降高度x大于50cm时，轻杆对a的作用力F不变，则P端绳对a的拉力不变，Q端绳的拉力不变，绳对b的拉力不变，b受到的浮力不变，此时b完全露出水面。打开阀门前轻杆对a的作用力F=4.8N，物体a处于静止状态，竖直方向受力平衡，则打开阀门前P端绳对a的拉力为 【小问2详解】 由 可知，打开阀门前Q端绳的拉力为 图中承重绳子股数n=2，滑轮、杠杆和绳的重力均忽略不计，此时绳子对b的拉力为 此时，物体b处于静止状态，竖直方向受力平衡，则打开阀门前b受到的浮力为 【小问3详解】 b的体积为 b的密度为 【小问4详解】 当b浸没时，受到的拉力为6.8N，b的重力不变，当b受到的拉力大小为8.4N时，浮力需减小，则此时b上表面露出水面，b下表面处的液体压力等于浮力，当b受到的拉力大小为8.4N时，b下表面处的液体压力为 由图乙可知，当水面下降高度x小于10cm时，轻杆对a的作用力F不变，则P端绳对a的拉力不变，Q端绳的拉力不变，绳对b的拉力不变，b受到的浮力不变，此时b完全浸没在水中；当水面下降高度x在10cm至50cm之间时，轻杆对a的作用力F方向先向上，大小逐渐减小，直至减小为零，之后F方向变为向下，大小逐渐增大，此时P端绳对a的拉力逐渐增大，Q端绳的拉力也逐渐增大，绳对b的拉力也逐渐增大，b受到的浮力逐渐减小，此过程为b上表面刚露出水面到b下表面刚露出水面的过程；当水面下降高度x大于50cm时，轻杆对a的作用力F不变，则P端绳对a的拉力不变，Q端绳的拉力不变，绳对b的拉力不变，b受到的浮力不变，此时b完全露出水面。由此可知，b的高度为 b的底面积为 b下表面处的液体压强为 32. 原地纵跳摸高是同学们经常玩的游戏，如图所示，下列关于游戏过程的分析正确的是（　　） A. 在离地前的起跳过程中，地面对人的支持力大于人对地面的压力 B. 在离地前的起跳过程中，地面对人的支持力小于人对地面的压力 C. 在离地后的上升过程中，人的动能转化为重力势能 D. 在落地前的下降过程中，人的动能减少，重力势能增加 【答案】C 【解析】 【详解】AB．在离地前的起跳过程中，地面对人的支持力和人对地面的压力是一对相互作用力，所以大小相等，故AB错误； C．在离地后的上升过程中，速度减小，高度增加，人的动能转化为重力势能，故C正确； D．在落地前的下降过程中，速度增加，高度减小，人的动能增大，重力势能减小，故D错误。 故选 C。 33. 如图所示，小明用滑轮组将重为400N的货物在20s内匀速提升了2m，小明对绳子的拉力为250N，不计绳重及滑轮上的摩擦。下列说法正确的是（ ） A. 动滑轮的重力为50N B. 滑轮组做的有用功为500J C. 拉力F做功的功率为25W D. 滑轮组的机械效率为80% 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图可知，n=2，由可知，动滑轮的重力为 G动=nF-G=2×250N-400N=100N 故A错误； B．滑轮组做的有用功为 W有=Gh=400N×2m=800J 故B错误； C．拉力F做功为 W总=Fs=Fnh=250N×2×2m=1000J 功率为 故C错误； D．滑轮组的机械效率为 故D正确。 故选D。 34. 在节能减排的今天，油电混合动力汽车（以下称“油电汽车”）已走进普通百姓家庭，油电汽车安装了一台内燃机和一台电机，这台电机既可以充当电动机驱动汽车，又可以充当发电机给蓄电池充电。该油电汽车空车质量1120kg，电池容量44kW·h，汽车行驶时所受阻力与汽车总重的比值为0.1，g取10N/kg。 （1）当该油电汽车需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，给汽车提供动力，并通过“电机”给蓄电池充电，从能量转化的角度来看，该“电机”是将__能转化为__能； （2）该油电汽车空车静止在水平地面上时，车胎与地面总接触面积约为1000cm2，则汽车对地面的压强是多少？__ （3）小明爸爸的体重为80kg，小明爸爸独自驾驶该油电汽车匀速行驶时，汽车受到的牵引力是多少？__ （4）小明爸爸独自驾驶该油电汽车行驶，其的速度随时间的变化图像如图所示，则该油电汽车在第10min到第40min时间内牵引力做的功及功率各是多少？__ 【答案】 ①. 机械 ②. 电 ③. ④. 1200N ⑤. ， 【解析】 【详解】（1）[1][2]内燃机通过电机给蓄电池充电，该电机相当于发电机，将机械能转化为电能。 （2）[3]汽车对地面的压力 F = G = mg =1120kg×10N/kg =11200N 汽车对地面的压强为 （3）[4]汽车匀速行驶的时间 t = (40-10)×60s=1800s 汽车匀速行驶的路程 汽车受到牵引力大小 F´= f = 0.1G总= 0.1m总g=0.1(m+m2)g=0.1×(1120kg+80kg)×10N/kg = 1200N （3）[5]牵引力做的功 牵引力的功率 35. 在某次测试中，一款重为6.4×104N的超音速汽车以1260km/h的速度在水平轨道上匀速直线行驶，受到的阻力为1.8×105N，10s内汽车通过的路程是________m，牵引力做功的功率是________W，重力做功是________J。 【答案】 ①. 3500 ②. 6.3×107 ③. 0 【解析】 【详解】[1]已知汽车的速度为 v=1260km/h=350m/s 10s内汽车通过的路程 s=vt=350m/s×10s=3500m [2]汽车在做匀速运动，处于平衡状态，根据二力平衡可知，牵引力等于阻力，即 F牵=f=1.8×105N 牵引力做功的功率 P=F牵v=1.8×105N×350m/s=6.3×107W [3]重力的方向始终是竖直向下的，汽车在竖直方向没有移动距离，因此重力不做功，为0J。 36. 山西拥有丰富的历史文化遗产。暑假期间小明一家从平遥古城自驾前往五台山，进行古建筑研学旅行。平遥古城到五台山全程约360km，驾车前往大约需要4h。（汽油的热值q取4.5×107J/kg，汽油的密度ρ取0.8×103kg/m3） （1）求汽车的平均速度。 （2）汽车全程消耗汽油25L，求汽油完全燃烧放出的热量Q。 （3）若汽车发动机全程的平均功率为25kW，求汽车发动机的效率。 【答案】（1）90km/h；（2）9×108J；（3）40% 【解析】 【详解】解：（1）汽车的平均速度 （2）全程消耗汽油的体积为 V=25L=0.025m3 汽油的质量为 m=ρV=0.8×103kg/m3×0.025m3=20kg 汽油完全燃烧放出的热量 Q=mq=20kg×4.5×107J/kg=9×108J （3）汽车全程所做的有用功为 W=Pt=25×103W×4×3600s=3.6×108J 则汽车发动机的效率 答：（1）汽车的平均速度为90km/h； （2）汽汽油完全燃烧放出的热量为9×108J； （3）汽车发动机的效率为40%。 37. 氢能因其低碳、高热值、来源广泛等特点，在新能源领域备受青睐．某款氢内燃机汽车的总质量为1.8t，车轮与地面的总接触面积为。某次测试中，该车匀速直线行驶6km用时5min，牵引力做功的功率恒为36kW，发动机的效率为。（g取，氢燃料的热值为，假设氢燃料完全燃烧） （1）该车静止在水平地面上时，对地面的压强是多少？ （2）本次测试中，该车行驶的速度是多少？受到的牵引力是多少？ （3）本次测试中，消耗氢燃料的质量是多少？（计算结果保留两位小数） 【答案】（1） （2）20m/s，1800N （3）0.13kg 【解析】 【小问1详解】 该车静止在水平地面上时，对地面的压力和自身的重力相等， 即 受力面积为0.1m2，则对地面的压强 【小问2详解】 该车行驶的行驶的速度 由可得，受到牵引力 【小问3详解】 牵引力做的功 由可得，氢燃料完全燃烧释放的热量 由可得，消耗氢燃料的质量 38. 塔吊吊起重物，在竖直方向匀速上升时，若以地面为参照物，则此重物是________，的（选填“运动”或“静止”）；若拉力为1×104N，重物上升的距离为40m，重物上升所用的时间为50s，则拉力做功为________焦，功率为________瓦。 【答案】 ①. 运动 ②. 4×105 ③. 8×103 【解析】 【详解】[1]重物相对于地面的位置在不断变化，所以以地面为参照物，重物是运动的。 [2]拉力做的功为 [3]功率为 39. 小成在实验室组装如图所示的滑轮组进行实验探究，实验过程如下：先测得定滑轮的重力为0.2N，动滑轮的重力为0.25N，再使用组装好的滑轮组在10s内将质量为100g的钩码竖直匀速提升20cm，此过程中弹簧测力计的示数为0.5N。g取10N/kg，下列说法正确的是（　　） A. 弹簧测力计对细绳拉力的功率为0.03W B. 滑轮组的机械效率为80% C. 克服绳重和摩擦做的额外功为0.05J D. 若增大提升钩码的质量，滑轮组的机械效率不变 【答案】AC 【解析】 【详解】A．由图可知，n=3，绳子自由端移动的距离 s=nh=3×20cm=60cm=0.6m 拉力所做的功为 W总=Fs=0.5N×0.6m=0.3J 拉力的功率为 故A正确； B．钩码的重力为 G=mg=100×10-3kg×10N/kg=1N 滑轮组的机械效率为 故B错误； C．所做有用功为 W有=Gh=1N×0.2m=0.2J 克服动滑轮所做额外功为 W额1=G动h=0.25N×0.2m=0.05J 因此克服绳重和摩擦做的额外功为 W额2=W总-W有-W额1=0.3J-0.2J-0.05J=0.05J 故C正确； D．若增大提升钩码的质量，则有用功增大，额外功不变，因此滑轮组的机械效率将变大，故D错误。 故选AC。 40. 如图甲，粗糙程度不变的水平地面上，物体受到水平向右拉力。拉力大小随时间变化的关系如图乙所示，物体运动速度随时间变化的关系如图丙所示。下列说法正确的是（ ） A. 4~6s，物体运动路程为18m B. 4~6s，拉力F的功率为12W C. 时，物体受到摩擦力大于2N D. 拉力为6N时，物体做匀速直线运动 【答案】B 【解析】 【详解】A．由丙图可知，4~6s物体做匀速直线运动，速度为，物体运动路程为 故A错误； B．4~6s物体做匀速直线运动，速度为，拉力的大小为4N，根据可知，拉力F的功率为 故B正确； C．时，物体静止不动，受力平衡，物体受到摩擦力等于拉力为2N，故C错误； D．由图可知，在2~4s拉力为6N，物体速度不断增大，做加速运动，故D错误。 故选B。 41. 如图所示的是一种智能装卸机器人，它能够代替人工进行货物装卸。该机器人在内将质量为的货物沿竖直方向匀速提升。取，求： （1）货物所受的重力； （2）机器人提升货物的功率。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】解：（1）货物所受的重力 （2）机器人提升货物的功率 答：（1）货物所受的重力是； （2）机器人提升货物的功率是。 42. 建筑工地上工人用如图所示的装置提升重为760N的物体。在拉力F作用下，物体在8s内竖直匀速上升了2m。如果动滑轮重为240N，不计绳重和摩擦。求： （1）物体上升的速度； （2）滑轮组的有用功； （3）滑轮组的机械效率。 【答案】（1）0.25m/s （2）1520J （3）76% 【解析】 【分析】 【小问1详解】 由于物体在8s内竖直匀速上升了2m，所以物体上升的速度 【小问2详解】 滑轮组的有用功 【小问3详解】 滑轮组的额外功 滑轮组的机械效率 43. AI机器人逐渐改变了我们的生活，我国自主研发的某款人形机器人身高1.65m，质量55kg。某次测试中该机器人用100N竖直向上的力将箱子在2s内匀速抬高1m。求： （1）机器人所受的重力； （2）2s内机器人对箱子所做的功； （3）2s内机器人对箱子做功的功率。 【答案】（1）550N； （2）100J； （3）50W 【解析】 【详解】解：（1）机器人所受的重力 G=mg=55kg×10N/kg=550N （2）2s内机器人对箱子所做的功 W=Fs=100N×1m=100J （3）2s内机器人对箱子做功的功率 答：（1）机器人所受的重力为550N； （2）2s内机器人对箱子所做的功为100J； （3）2s内机器人对箱子做功的功率为50W。 44. 为推动成渝双城经济圈建设，重庆金凤隧道主城区段于2024年4月28日正式通车。隧道全长约6km，设计最高时速60km/h。（不计车身长度）求： （1）汽车通过隧道至少需要的时间； （2）若一辆功率为100kW的货车匀速通过该隧道用时8min，货车的牵引力是多大。 【答案】（1）0.1h；（2） 【解析】 【详解】解：（1）汽车通过隧道至少需要的时间为 （2）货车匀速通过该隧道用时8min，则货车的速度为 货车的功率为100kW，由 得到货车的牵引力为 答：（1）汽车通过隧道至少需要的时间为0.1h； （2）若一辆功率为100kW的货车匀速通过该隧道用时8min，货车的牵引力为。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 功和能 基础知识 **功** 功是力与物体沿力方向移动距离的乘积，公式为 **W=Fs**（单位：焦耳，J）。当力的方向与物体运动方向一致时，力对物体做正功；反之，若物体运动方向与力相反（如克服摩擦力），则力做负功。做功的必要条件是物体在力的方向上发生位移，否则力不做功（如手托物体静止时不做功）。 **能** 能是物体做功的能力。 **功与能的关系** - 做功是能量转化的过程，功是能量转化的量度。 - 力对物体做功，可改变其机械能。如推力做功使物体动能增加，重力做功使重力势能与动能相互转化。 **功的原理** 使用任何机械（如杠杆、斜面）均不省功，只能省力或改变力的方向。例如，斜面虽省力，但需移动更长距离，总功仍等于直接举高物体所做的功。 **功率** 描述做功快慢的物理量，定义为 **单位时间内完成的功**（公式：**P=W/t**），单位瓦特（W）。功率越大，做功效率越高。 **能量守恒定律** 能量既不会凭空产生，也不会消失，只会转化或转移，总量保持不变。例如，摩擦生热时机械能转化为内能，总能量（机械能+热能）仍守恒。 **总结** 功是能量变化的桥梁，能是物体做功的本领。理解机械能守恒与能量守恒定律，可分析物体运动中的能量转化规律，如过山车、摆钟等场景。学习中需区分不同能量形式，明确做功条件及能量转化的方向性。 参考真题 1. 如图所示，汽车通过滑轮组将物体吊起。已知汽车的质量为，牵引力为，对绳子的拉力为；物体的重力为，物体匀速上升的速度始终为，汽车受到的摩擦力为汽车重力的0.05倍，取。下列说法中（ ） ①滑轮组的机械效率为 ②汽车受到的摩擦力为 ③汽车牵引力在4s内做的功为 ④汽车牵引力的功率为 A. 只有①正确 B. 只有①④正确 C. 只有①②正确 D. 只有③④正确 2. 一起重机在10s内将重为5000N的物体竖直向上匀速提升2m，求： （1）物体上升的速度大小： （2）起重机提升物体的功率。 3. 用某滑轮组提升重物时，绳子自由端拉力做功随时间变化的关系如图所示，在20s内绳子自由端竖直匀速移动16m，重物竖直匀速上升4m。已知动滑轮总重100N，提升的物体重800N。关于该过程，下列说法正确的是（　　） A. 绳子自由端拉力的功率为200W B. 额外功为400J C. 绳子自由端拉力的大小为250N D. 滑轮组的机械效率约为88.9% 4. 如图所示，电动独轮平衡车深受年轻人的青睐。爸爸给小东也买了一辆平衡车做礼物，平衡车的一些参数如表格所示。小东在广场上的水平路面上以最高速度匀速骑行了。若小东的质量为，求： （1）小东骑行的距离； （2）小东在水平路面上骑行时，车对地面的压强；（，车对地面的压力等于人和车受到的总重力） （3）若骑行平衡车时所受阻力为人和车总重的0.1倍，则小东在水平路面上以最高速度匀速骑行时，平衡车的功率。 平衡车参数 净重 含电池组 最高车速 轮胎接地面积 5. 如图，吊车在建筑工地进行作业时，由支腿将吊车撑起并脱离地面，吊臂上的滑轮组在1s内，将重为的建筑材料沿竖直方向匀速提升1m，滑轮组上钢丝绳自由端受到的拉力F为； （1）支腿做成“”形而非“”形的作用是：__________； （2）求钢丝绳自由端的移动速度；____ （3）求拉力F的功率和滑轮组的机械效率。____ 7. 已知某品牌混动飞行汽车电池容量20kW·h。当汽车功率为20kW时，以100km/h 的速度行驶； 当汽车功率为10kW时，以70km/h速度行驶。A 为车耗电与电池总容量之比。当A为80%时，车将采取“强制保电”措施关闭纯电模式，不再由纯电驱动。已知：s3：（s2+s4）=5：3 A 0~10% 10~50% 50~55% 55~75% 75~80% s 16km s1 s2 s3 s4 （1）亮亮发现：飞行汽车匀速上升时动能_________，机械能_________；（均填“增大”、“减小”或“不变”） （2）当用电柱给飞行汽车充电时，蓄电池作为_________（选填“开关”、“用电器”或“电源”）。下面哪个图与电动机的原理相同？_________； （3）帮助亮亮同学思考飞行汽车在现实生活中可以应用的场景_________； （4）下图是内燃机的_________冲程； （5）若此次测试后充电，电费为1.1元/度，从测试结束的电量充电，充满电需要的电费为_________元； （6）求帮助亮亮算出此次“纯电制动”时距离为_________ km。 8. 阅读短文，回答问题。 载人飞艇 2024年3月30日，我国自主研制的“祥云”AS700载人飞艇成功完成首飞。某飞艇如图甲所示，其气囊体积巨大，采用轻质材料制作。飞艇升空靠浮力来实现，水平飞行靠发动机提供动力。发动机输出的能量用于做推动功和辅助功：推动功指克服空气阻力推动飞艇水平飞行做的功；辅助功指发动机驱动飞艇上发电机工作所做的功，辅助功的功率恒定。 当飞艇低速水平直线飞行时，其受到的空气阻力与速度v的关系如图乙所示。飞艇部分参数见表。忽略气囊厚度及气囊外其他部分受到的浮力。 空载质量（不含氦气） 3750kg 气囊总容积 发动机额定输出功率 辅助功的功率 发动机效率 36% 最大速度 70km/h （1）气囊采用轻质材料制作是为了减小___________； （2）飞艇的发电机利用___________的原理发电； （3）将气囊充满氦气，此时飞艇受到的浮力为___________N，飞艇最多可载___________位乘客升空；（每位乘客质量，，，） （4）飞艇先后以3m/s和6m/s的速度水平匀速直线飞行相同的时间，推动功分别为和，则___________； （5）飞艇低速水平匀速直线飞行时，若消耗10kg燃油，可飞行的最大距离为___________km。（燃油热值） 9. 如图a所示，在一次社会实践活动中，小明用一辆小车运送货物时，先后经过同一平直路面上的甲、乙、丙三个地点，图b为运动路径示意图。小明先用水平推力F把装有货物的小车从甲匀速推到乙，用时为t1；在乙停车卸货用时为t2；再用水平推力将空车从乙匀速推到丙，用时为t3；两次推力做功之比为2：1。下列说法正确的是（ ） A. 小明全程的平均速度为 B. 从乙到丙的过程中，小明的水平推力为 C. 从乙到丙的过程中，小明推力做功的功率为 D. 若把空车从丙沿原路匀速推回到甲，推力做功为 10. 如图，甲、乙两人用不同的装置，在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是（ ） A. 甲做的有用功多 B. 乙做的总功多 C. 甲做总功的功率大 D. 乙所用装置的机械效率小 11. 据统计，每燃烧1kg燃油约排放3.3kg二氧化碳。为实现碳达峰、碳中和的目标，氢能作为一种绿色低碳的清洁能源在我国交通领域的应用场景不断扩大，使用氢燃料电池的交通工具不断丰富，其应用流程如下。 （1）氢燃料电池将化学能直接转化为_________能； （2）当储氢瓶内气体压强为时，求瓶内壁面积上受到的压力；____ （3）以氢燃料电池卡车为例，若卡车在水平路面上匀速行驶72km用时1h，功率为172kW。 ①求卡车的行驶速度；____ ②求卡车所受牵引力；____ ③与燃油卡车相比，氢燃料电池卡车行驶72km可减排二氧化碳的质量为多少？（燃油机的效率取36%，燃油的热值q取）____ 12. 2024年5月3日，长征五号遥八运载火箭搭载嫦娥六号探测器成功发射，开启了人类月背取样的旅程。嫦娥六号加速升空的过程中（ ） A. 重力势能和动能都增大 B. 重力势能和动能都减小 C. 重力势能减小，动能增大 D. 重力势能增大，动能减小 13. 《天工开物》中记载的“六桨课船”（课船：运税银的船）如图所示，关于“六桨课船”下列说法正确的是（　　） A. 船桨是一种杠杆 B. “六桨课船”只受浮力作用 C. 船桨的机械效率大于100% D. “六桨课船”浸入水中的体积与运载税银的质量无关 14. 某起重机的滑轮组结构示意如图所示，其最大载重为5t。起重机将3600kg的钢板匀速提升到10m高的桥墩上，滑轮组的机械效率为80%。不计钢丝绳的重力和摩擦，g取。求 （1）克服钢板重力做的功； （2）钢丝绳的拉力F； （3）滑轮组满载时的机械效率（保留一位小数）。 15. “鲲龙”国产大型水陆两栖飞机AG600，最大起飞质量为53500kg，正常的巡航速度为500km/h，一次能将12000kg的水在20s内吸至4m高处。g取。求： （1）若火场距离最近的水源100km，飞机从水源地巡航到火场至少需要的时间。 （2）飞机的最大起飞重力。 （3）飞机吸水的功率。 16. 如图所示，物块在大小为F的拉力作用下，在时间t内沿拉力方向移动的距离为s，则此过程中拉力对物块做的功为___________，功率为___________。（均用题中所给字母表示） 17. 如图，装载车和收割机以2m/s的速度同向做匀速直线运动，收割机每分钟将50kg粮食装载到车上。装载车空载时质量为，车轮与地面总接触面积为，车受到的阻力为车总重力的0.2倍。（g取10N/kg，收割开始时车为空载状态，设装载车始终在水平地面上，不计空气阻力）求 （1）装载车1分钟内走过的路程； （2）装载车空载时对地面的压强； （3）装载车工作多长时间功率达到30kW。 18. 夏季经常见到洒水车在路面上洒水，给路面降温。某洒水车的部分参数如下表所示，求： 项目 数值 空载质量/t 4 满载装水量/t 20 满载时车轮与地面总接触面积/m2 0.6 正常洒水流量/（t/h） 40 （1）装满水的洒水车对水平地面的压强（g取10N/kg）； （2）装满水的洒水车以12m/s的速度匀速直线行驶时，牵引力的功率是240kW，此时洒水车受到的阻力； （3）洒水车以5m/s的速度匀速直线行驶，并按正常洒水流量开始洒水，最多可以连续洒水的路程。 19. 如图所示装置，工人用250N的拉力，在30s内将重为400N的物体匀速提高了6m，在此过程中，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ） A. 绳子自由端移动的速度是0.2m/s B. 拉力做的有用功为2400J C. 拉力做功的功率为100W D. 若用此滑轮提升重500N的物体，滑轮的机械效率为80% 20. 如图甲所示，虚线框内是两个滑轮连成的滑轮组，工人利用该滑轮组，用200N竖直向上的拉力F，将物体匀速提高3m，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，已知动滑轮重120N，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A. 绳子自由端移动的速度为0.5m/s B. 工人做的有用功为360J C. 该滑轮组的机械效率为80% D. 拉力F的功率为100W 21. 如图所示，2024年5月8日我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰“福建舰”完成首次海试，航空母舰在某段海域以54km/h的速度匀速直线航行，此过程发动机的输出功率为1.5×108W。（ρ海水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求： （1）在水下5m深处，舰体受到海水的压强； （2）一架质量为18t的舰载机静止在水平甲板上，与水平甲板总接触面积为0.5m2，该舰载机对水平甲板的压强； （3）航空母舰以54km/h的速度匀速直线航行时受到的牵引力。 22. 休渔政策有利于海洋渔业持续、稳定、高质量发展。5月1日起，我市开始进入海洋伏季休渔期；9月1日休渔期结束后，各渔港码头“千帆竞发”，渔船可出海进行捕捞作业。如图为某型号渔船，其部分参数如表。（g取10N/kg） 总长度（m） 34.2 宽度（m） 6 排水量（t） 200 最大吃水深度（m） 2.1 发动机额定动力输出功率（kW） 280 鱼舱容量（m3） 147 （1）该渔船满载时，求它受到的浮力； （2）满载时，求船底受到海水的压强；（海水取1×103kg/m3） （3）为方便保鲜，现需要将质量为3×103kg、温度为19℃的海水降低到4℃，求此过程放出的热量；[c海水取4.2×103J/（kg·℃）] （4）若发动机以额定动力输出功率运行1h，消耗燃油60kg，求内能转化为机械能的效率。（q油取4.2×107J/kg） 23. 用如图所示的滑轮组将重540N的建筑材料从地面拉到四楼，建筑材料上升10m，绳端拉力为200N（不计绳重和滑轮与绳之间的摩擦），则动滑轮重______N，此过程该滑轮组的机械效率为______。 24. 如图所示是一辆无人配送车。若该无人配送车装运快递后的总重为6000N，在某小区的平直道路上匀速行驶了60m，用时40s，此过程中受到的牵引力为600N，轮胎与地面接触的总面积为。通过计算回答：该无人配送车在40s的时间里； （1）对水平地面的压强是多少？ （2）牵引力做功是多少？ （3）牵引力做功的功率是多少？ 25. 建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为300N的建材从地面匀速运送到离地面8m的高处，所用时间为40s。已知动滑轮重为40N，不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A. 工人做的总功为2400J B. 工人拉力的功率为60W C. 此过程中该装置的机械效率约为88% D. 可以通过增加动滑轮个数的方法提高该装置的机械效率 26. 2024年2月20日，临沂迎来强降雪。环卫部门以雪为令，迅速启用除雪车全力除雪以保障道路畅通。图甲是一辆除雪车正在水平路面上除雪的场景，该车10min内的运动图象如图乙所示。若该除雪车的总质量为6t，除雪过程中所受水平阻力为，车轮与地面的总接触面积为，g取，求该除雪车： （1）对水平地面的压强； （2）10min内通过的路程； （3）10min内牵引力所做的功。 27. 如图所示，小明用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别匀速提升两个质量相同的物体，绳端在相同时间内移动的距离相等．在提升过程中，若绳端拉力，下列说法正确的是（　　） A. 物体的速度之比 B. 有用功之比 C. 总功之比 D. 机械效率之比 28. 某起重车提升货物时，起重臂上滑轮组示意图如图所示，货物在钢丝绳的拉力F作用下匀速上升。货物所受的重力为，钢丝绳的拉力F为，货物上升的速度为0.25m/s。在提升货物的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 拉力F的功率为 B. 有用功的功率为 C. 动滑轮所受的重力为 D. 滑轮组的机械效率约为83.3% 29. 港口装载货物时，经常通过斜面将货物拉到甲板上。如图甲所示，倾角为30°的斜面固定在水平地面上，体重为800N的工人用300N竖直向下的拉力将重500N的货物从斜面底端拉到顶端。货物沿着斜面运动的速度随时间变化的图像如图乙所示，工人的鞋底与地面的总接触面积约为，不计滑轮的摩擦和绳子的重力。求： （1）拉动货物时工人对地面的压强； （2）货物在0～10s内运动的平均速度； （3）货物运动时受到的摩擦力大小。 30. 某建筑工地上，起重机在10s内将质量为2.15t的重物沿竖直方向匀速提升6m，此过程起重机消耗柴油0.01kg。柴油的热值，g取10N/kg。 （1）求重物上升的速度； （2）求起重机提升重物的功率； （3）若将起重机提升重物做功与消耗的柴油完全燃烧释放的热量之比定义为其提升效率，用字母表示，求起重机的提升效率。 31. 如图甲所示的装置由杠杆PQ、圆柱形物体a、b以及水箱、滑轮等组成。杠杆PQ只能绕O点在竖直平面内转动，，P端通过竖直绳连接a，a通过竖直轻杆固定在地面上；b浸没在水中，通过细绳、滑轮与杠杆Q端相连。开始时PQ水平，打开出水口阀门，轻杆对a的作用力F的大小随水面下降高度x变化的规律如图乙所示。已知a、b质量分别为、，滑轮、杠杆和绳的重力均忽略不计，忽略所有摩擦，g取10N/kg，水的密度。求： （1）打开阀门前P端绳对a的拉力； （2）打开阀门前b受到的浮力； （3）b的密度； （4）当b受到的拉力大小为8.4N时，b下表面处的液体压强。 32. 原地纵跳摸高是同学们经常玩的游戏，如图所示，下列关于游戏过程的分析正确的是（　　） A. 在离地前的起跳过程中，地面对人的支持力大于人对地面的压力 B. 在离地前的起跳过程中，地面对人的支持力小于人对地面的压力 C. 在离地后的上升过程中，人的动能转化为重力势能 D. 在落地前的下降过程中，人的动能减少，重力势能增加 33. 如图所示，小明用滑轮组将重为400N的货物在20s内匀速提升了2m，小明对绳子的拉力为250N，不计绳重及滑轮上的摩擦。下列说法正确的是（ ） A. 动滑轮的重力为50N B. 滑轮组做的有用功为500J C. 拉力F做功的功率为25W D. 滑轮组的机械效率为80% 34. 在节能减排的今天，油电混合动力汽车（以下称“油电汽车”）已走进普通百姓家庭，油电汽车安装了一台内燃机和一台电机，这台电机既可以充当电动机驱动汽车，又可以充当发电机给蓄电池充电。该油电汽车空车质量1120kg，电池容量44kW·h，汽车行驶时所受阻力与汽车总重的比值为0.1，g取10N/kg。 （1）当该油电汽车需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，给汽车提供动力，并通过“电机”给蓄电池充电，从能量转化的角度来看，该“电机”是将__能转化为__能； （2）该油电汽车空车静止在水平地面上时，车胎与地面总接触面积约为1000cm2，则汽车对地面的压强是多少？__ （3）小明爸爸的体重为80kg，小明爸爸独自驾驶该油电汽车匀速行驶时，汽车受到的牵引力是多少？__ （4）小明爸爸独自驾驶该油电汽车行驶，其的速度随时间的变化图像如图所示，则该油电汽车在第10min到第40min时间内牵引力做的功及功率各是多少？__ 35. 在某次测试中，一款重为6.4×104N的超音速汽车以1260km/h的速度在水平轨道上匀速直线行驶，受到的阻力为1.8×105N，10s内汽车通过的路程是________m，牵引力做功的功率是________W，重力做功是________J。 36. 山西拥有丰富的历史文化遗产。暑假期间小明一家从平遥古城自驾前往五台山，进行古建筑研学旅行。平遥古城到五台山全程约360km，驾车前往大约需要4h。（汽油的热值q取4.5×107J/kg，汽油的密度ρ取0.8×103kg/m3） （1）求汽车的平均速度。 （2）汽车全程消耗汽油25L，求汽油完全燃烧放出的热量Q。 （3）若汽车发动机全程的平均功率为25kW，求汽车发动机的效率。 37. 氢能因其低碳、高热值、来源广泛等特点，在新能源领域备受青睐．某款氢内燃机汽车的总质量为1.8t，车轮与地面的总接触面积为。某次测试中，该车匀速直线行驶6km用时5min，牵引力做功的功率恒为36kW，发动机的效率为。（g取，氢燃料的热值为，假设氢燃料完全燃烧） （1）该车静止在水平地面上时，对地面的压强是多少？ （2）本次测试中，该车行驶的速度是多少？受到的牵引力是多少？ （3）本次测试中，消耗氢燃料的质量是多少？（计算结果保留两位小数） 38. 塔吊吊起重物，在竖直方向匀速上升时，若以地面为参照物，则此重物是________，的（选填“运动”或“静止”）；若拉力为1×104N，重物上升的距离为40m，重物上升所用的时间为50s，则拉力做功为________焦，功率为________瓦。 39. 小成在实验室组装如图所示的滑轮组进行实验探究，实验过程如下：先测得定滑轮的重力为0.2N，动滑轮的重力为0.25N，再使用组装好的滑轮组在10s内将质量为100g的钩码竖直匀速提升20cm，此过程中弹簧测力计的示数为0.5N。g取10N/kg，下列说法正确的是（　　） A. 弹簧测力计对细绳拉力的功率为0.03W B. 滑轮组的机械效率为80% C. 克服绳重和摩擦做的额外功为0.05J D. 若增大提升钩码的质量，滑轮组的机械效率不变 40. 如图甲，粗糙程度不变的水平地面上，物体受到水平向右拉力。拉力大小随时间变化的关系如图乙所示，物体运动速度随时间变化的关系如图丙所示。下列说法正确的是（ ） A. 4~6s，物体运动路程为18m B. 4~6s，拉力F的功率为12W C. 时，物体受到摩擦力大于2N D. 拉力为6N时，物体做匀速直线运动 41. 如图所示的是一种智能装卸机器人，它能够代替人工进行货物装卸。该机器人在内将质量为的货物沿竖直方向匀速提升。取，求： （1）货物所受的重力； （2）机器人提升货物的功率。 42. 建筑工地上工人用如图所示的装置提升重为760N的物体。在拉力F作用下，物体在8s内竖直匀速上升了2m。如果动滑轮重为240N，不计绳重和摩擦。求： （1）物体上升的速度； （2）滑轮组的有用功； （3）滑轮组的机械效率。 43. AI机器人逐渐改变了我们的生活，我国自主研发的某款人形机器人身高1.65m，质量55kg。某次测试中该机器人用100N竖直向上的力将箱子在2s内匀速抬高1m。求： （1）机器人所受的重力； （2）2s内机器人对箱子所做的功； （3）2s内机器人对箱子做功的功率。 44. 为推动成渝双城经济圈建设，重庆金凤隧道主城区段于2024年4月28日正式通车。隧道全长约6km，设计最高时速60km/h。（不计车身长度）求： （1）汽车通过隧道至少需要的时间； （2）若一辆功率为100kW的货车匀速通过该隧道用时8min，货车的牵引力是多大。 学科网（北京）股份有限公司 $$