第十一章 功与机械能 整合拔尖-【拔尖特训】2025-2026学年新教材九年级全一册物理(沪粤版2024)

13 第十一章整合拔尖 ▶ “答案与解析”见P6 第十一章　功与机械能 14 考点一 功 典例1 (2024·湘潭期末)在排球运动中,跳发 球(如图)是最具威力的发球方式,其动作要领可 简化为“抛球、腾空、击球和落地”四个过程,其中 运动员对排球做功的过程有 ( ) (典例1图) A. 抛球、腾空 B. 腾空、击球 C. 抛球、击球 D. 击球、落地 [跟踪训练] 1. (2024·中山期末)如图所示,用一个平行于 斜面向上的拉力F 将重力为G 的物体从粗 糙的斜面底端拉到斜面顶端,已知斜面对物 体的支持力为F支,斜面对物体的摩擦力为 f,这些力中,没有对物体做功的是 ( ) (第1题) A. 重力G B. 拉力F C. 支持力F支 D. 摩擦力f 考点二 功率 典例2 如图甲所示,物体在同一水平面上做匀 速直线运动,当物体运动路程与时间的关系图 像如图乙时,受到的水平推力为F1;当物体运动 的速度与时间的关系图像如图丙时,受到的水 平推力为F2,两次推力的功率分别为P1、P2,则 F1∶F2和P1∶P2分别为 ( ) (典例2图) A. 3∶5 9∶25 B. 3∶5 1∶1 C. 1∶1 6∶5 D. 1∶1 3∶5 滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度和压力 大小有关,物体在水平面上做匀速直线运动,水平方 向的推力与滑动摩擦力二力平衡;根据图乙中物体做 匀速直线运动,得到物体第一次运动速度为3m/s, 图丙中物体第二次运动的速度是5m/s,根据P= Fv,两次推力相等,则功率和速度成正比。 [跟踪训练] 2. 如图甲所示,物体在粗糙程度不同、长度相同 的两段水平地面上先后做直线运动,第二段 比第一段更粗糙。第一段中,物体运动的路 程和时间图像如图乙,受到的水平推力为 F1;第二段中,物体运动的速度和时间图像 如图丙,受到的水平推力为F2,两次推力的 功率分别为P1、P2,两次推力做的功分别为 W1、W2。下列关系正确的是 ( ) (第2题) A. F1<F2 B. P1>P2 C. P1、P2无法比较 D. W1=W2 考点三 机械效率 (典例3图) 典例3 (2024·泰州兴化期末)用如 图所示的滑轮组匀速提升物体时,保 持拉力F 的功率不变,动滑轮重为 G动,不计绳重和摩擦。物体重为G、物 体匀速上升的速度为v、滑轮组对物体 做功的功率为P、滑轮组的机械效率为η。下列 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(沪粤版)九年级 15 各物理量与物重的关系图像可能正确的是 ( ) A. B. C. D. 由图可知n=3,利用不计绳重和摩擦时F= 1 n (G+G动)表示出拉力F 与物重G 的关系;利用 P=Wt= Gh t =Gv 表示出滑轮组对物体做功的功率 P 与物重G 的关系;利用不计绳重和摩擦时η= W有用 W总 ×100%= W有用 W有用+W额外×100%= Gh Gh+G动h× 100%= GG+G动×100%= 1 1+ G动 G ×100%表示出滑 轮组的机械效率η与物重G 的关系;利用不计绳重 和摩擦时F=1n (G+G动)和P=Wt= Fs t =Fv 表示 出物体上升速度v的倒数与物重G 的关系。 [跟踪训练] 3. 塔吊是工程建设中经常采用的起重装置,如 图甲是根据塔吊抽象出来的物理模型,其水 平臂AOB 可视为杠杆,O 为其支点,配重可 以在AO 之间水平移动,起吊重物的滑轮组 可以在OB 之间水平移动。图乙是滑轮组的 局部放大图,它将重为500N的重物竖直匀 速提升10m,用时20s,滑轮组自由端绳子的 拉力F 为300N,若不计绳重及摩擦,以下说 法正确的是 ( ) (第3题) A. 拉力F 的功率为300W B. 滑轮组的机械效率为60% C. 拉力所做的功为3000J D. 当所吊重物向B 端移动时,配重应适当 向O 点移动 考点四 功、功率和机械效率的大小比较 典例4 (2024·广州越秀期末)如图(a)所示, 物体甲重5N,甲在水平拉力F1作用下,在水平 地面上从M 匀速直线运动到N,用时3s;如图 (b)所示,在甲上面放置一个砝码,使用滑轮组 让甲在另一个水平地面上从P 匀速直线运动到 Q,拉力为F2,用时2s,滑轮组的机械效率为 80%。在MN、PQ 段,甲所受的摩擦力分别为 f1、f2,F1、F2所做的功分别为W1、W2。则: (典例4图) (1) f1= N。 (2) f2= N。 (3) W1 (选填“>”“<”或“=”)W2。 [跟踪训练] 4. (2024·肇庆端州期末)如图(a),小文用甲、 乙滑轮组匀速提升同一物体M,此过程的相 关数据如图(b),则此过程中: (a) (b) (第4题) 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第十一章　功与机械能 16 (1) 甲滑轮组的有用功为 J,乙滑轮 组的机械效率为 。 (2) 甲滑轮组的机械效率 (选填“大 于”“小于”或“等于”)乙滑轮组的机械效率。 考点五 动能、势能及相互转化 典例5 如图是足球落地后又弹起的示意图,分 析可知,足球 ( ) (典例5图) A. 在B 点时受力平衡 B. 在A、D 两点动能不可能相等 C. 在运动过程中,只存在动能和势能的相互 转化 D. 在D 点的动能大于在E 点的动能 [跟踪训练] 5. (2024·泰州兴化期末)如图所示,甲、乙两个 质量相同的小球从相同高度同时开始运动, 甲球以大小为v0的速度竖直向上抛出,乙球 以大小为v0 的速度水平抛出。甲球下落过 程中经过P、Q 两点,乙球下落过程中经过 O 点,P 点与O 点位于同一高度。忽略空气 阻力,则下列说法错误的是 ( ) (第5题) A. 抛出瞬间,甲、乙两球的动能相等 B. 甲球经过P、Q 两点时的机械能相等 C. 甲球经过P 点的动能小于乙球经过O 点 的动能 D. 甲、乙两球落地前的瞬间速度相等 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 1. (2024·西安雁塔校级模拟)如图(a)所示,吊 机将重为5000N的物体从水平地面M 处竖 直匀速提升到达N 处,途经点O,然后水平 匀速运送到P 处,最后竖直放至楼顶Q 处。 物体从P 处到Q 处路程随时间变化的图像 如图(b)所示,用时40s。以下说法正确的是 ( ) (第1题) A. NP 段,物体所受拉力做功为75000J B. PQ 段,物体的运动速度为8m/s C. PQ 段,物体所受的重力每秒做功625J D. MN 段,物体所受拉力大于重力 2. 如图,用6N的力沿粗糙斜面匀速向上拉动 木块,从斜面底端拉到顶端用时2s,由图中 数据可知,以下说法正确的是 ( ) (第2题) A. 拉力的功率是120W B. 斜面的机械效率是80% C. 木块受到的摩擦力是1N D. 若图中的斜面变陡,则该斜面的机械效率 将变小 3. 端午之际,学校走廊挂上了粽子,同学们跳一 跳顶一顶,寓意“一顶高粽(一定高中)”,如图 甲。某粽子在空中的运动轨迹简化如图乙, 粽子经过A、B、C 三点的能量如图丙,下列 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(沪粤版)九年级 17 说法可能正确的是 ( ) (第3题) A. 粽子在A 点时的机械能为5J B. 粽子经过B 点的速度比A 点大 C. 粽子可能先后经过A、C D. 粽子在B 点的高度比C 点大 4. 如图甲所示,小明利用滑轮组拉动 物体M,使其在水平拉力的作用下, 在水平地面上的ab段和bc段分别 做匀速直线运动。已知ab段和bc段的粗糙 程度不同,长度分别为2m和3m。物体M 重为400N,动滑轮重为40N,与天花板相连 的定滑轮重为50N。物体M 从a点运动到c 点的过程中,小明对绳的拉力F 与物体移动 距离l的关系如图乙所示。物体的体积、绳 重、轮与轴的摩擦均忽略不计,下列说法正确 的是 ( ) (第4题) A. 物体在ab段运动时,天花板受到的拉力 为550N B. 物体在bc段运动时,滑轮组的机械效率 为80% C. 物体在ab段运动时滑轮组的机械效率大 于物体在bc段运动时滑轮组的机械效率 D. 物体从a点运动到c点的过程中,拉力F 做的功为420J 5. (2024·苏州姑苏模拟)如图所示,弧形轨道 竖直固定在水平面上,钢球从A 点以一定的 初速度v0释放,经过B、O、C 点到达等高的 最高点D;钢球从A 点到O 点过程中,钢球 的动能 (选填“增大”“减小”或“不 变”);在等高的 B、C 两点动能的大小是 (选填“相等的”“B 点大”或“C 点 大”);从A 点到D 点的过程中,钢球的机械 能 (选填“增大”“减小”或“不变”)。 (第5题) 6. 已知物块的重力为15N,第一次在大小为10N 的水平拉力F1作用下沿着水平面运动,如图 甲所示,物块在OP 段的v-t图像如图丙所 示;第二次在大小为20N的拉力F2 作用下 沿着倾角为30°的斜面向上运动,如图乙所 示,F2的方向始终沿着物块运动的方向,物 块在QR 段的s-t图像如图丁所示。则F1在 OP 段做功的功率与F2 在QR 段做功的功 率之比为 ;物块在OP 段和QR 段 所受摩擦力大小之比为 。 (第6题) 7. 图像法 某汽车在水平地面上行驶 25s,其v-t和F-t图像分别如图甲、 乙所示。已知前15s汽车运动的路 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第十一章　功与机械能 18 程为180m,则平均速度为 m/s,整 个过程汽车发动机做功 J,汽车匀速 运动阶段发动机的功率为 kW。 (第7题) 8. 小明在“测滑轮组机械效率”的实验中,用如 图所示的滑轮组进行了3次实验,实验数据 如表。分析表中数据,回答以下问题: (第8题) 实验次序 1 2 3 物重G/N 6 6 6 物体上升的高度h/cm 3 5 8 测力计的示数F/N 2.5 2.5 2.5 测力计移动的距离s/cm 9 17 24 (1) 在实验中要竖直 拉动弹簧测力 计,使物体升高。 (2) 表中有一个数据的记录是错误的,错误 的数据是 。 (3) 第3次实验中滑轮组的机械效率是 。 (4) 在实验中,保持物体重力不变,仅增大 物体提升高度,有用功 ,滑轮组的 机械效率 。(选填“变大”“变小”或 “不变”) (5) 由第1次实验数据可知,动滑轮的重力 G1是 N。接着小明使用弹簧测力 计(不计测量误差)直接测得动滑轮的重力为 G2,发现G1 (选填“>”“<”或 “=”)G2。 9. 工人用如图所示装置把重G=1000N的物 体从斜面底部匀速拉到h=2m的平台上(斜 面与水平地面的夹角为30°),用时t=20s。 工人对绳子的拉力F=400N,动滑轮重 G0=20N,不考虑绳重和滑轮转轴间的摩 擦,求: (1) 绳子对物体做的功W。 (2) 物体克服摩擦力所做的功W摩擦力。 (3) 整个装置的机械效率η。 (第9题) 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(沪粤版)九年级 11.4　动能和势能 1. B 2. D 3. 变小 不变 减小着陆时的机 械能 4. A 解析:罐子从A 点滚动到C 点 的过程中,橡皮筋的弹性形变变大,弹 性势能变大,故A正确;从A 点到C 点,重力势能主要转化为动能和弹性 势能,从C 点到D 点,动能主要转化 为弹性势能,故B错误;罐子返回是 靠橡皮筋的弹性势能转化为动能,若 罐内没有橡皮筋和小铁块,罐子不可 能返回滚上斜面,故C错误;第一次 返回斜面,向上滚动的过程中,由于克 服摩擦力做功,一部分机械能转化为 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。 5. D 解析:因为小球一直在压缩弹 簧,弹簧的形变量在增大,所以弹簧弹 力一直在增大,以小球为研究对象,开 始阶段,弹力小于重力,合力方向竖直 向下,与速度方向相同,小球做加速运 动,速度变大,且合力减小;当弹力大 于重力后,合力方向竖直向上,小球做 减速运动,合力增大,当小球到达最低 点时,小球受到向上的合力最大,即弹 力大于重力,故A、B、C错误。小球压 缩弹簧的过程中,小球的机械能转化 为弹簧的弹性势能,故小球的机械能 减小,故D正确。 小球在下降过程中, 弹簧越被压缩,弹力越大 小球在下降过程中,重力不 变,弹簧的形变量越来越大,弹力 是逐渐增大的。开始时弹力小于 重力,然后弹力等于重力,最后弹 力大于重力。 6. B 解析:经过B 点时轻绳的弹力 等于人的重力,人在B 点时速度最 快,弹性形变不是最大,弹性势能不是 最大,故A错误。人从B 点到C点的 过程中,质量不变,高度增大,重力势 能增大,速度减小,动能减小,故B正 确。人从A 点到B 点的过程中,质量 不变,高度增大,重力势能增大,速度 增大,动能增大,故C错误。人从A 点到C 点的过程中,质量不变,高度 增大,重力势能增大;AB 段速度逐渐 变大,动能逐渐变大;BC 段速度逐渐 变小,动能逐渐变小,故D错误。 7. B 解析:根据图甲可知,小球反弹 的最大高度越来越小,一部分机械能 转化为内能,说明机械能越来越小,在 整个运动过程中,小球的机械能是不 守恒的,故A不正确。由图乙知,在 M 点时,重力势能为动能的3倍,重 力势能为240J,由此可得动能为 80J,机械能 WM =240J+80J= 320J;在N 点时,动能为200J,则重 力势能为60% 40%×200J=300J ,故在M 点的重力势能小于在N 点的重力势 能,M 点的高度小于N 点,则经过的 N 点就是②点,故B正确、C不正确。 在 N 点 的 机 械 能 WN =200J+ 300J=500J,故D不正确。 8. C 解析:网球离开球拍后,球拍网 面的弹性形变变小,球拍网面的弹性 势能减小,故A错误;网球从位置A运 动到位置B的过程中,高度增大,动能 转化为重力势能,动能减小,重力势能 增大,故B错误;网球在空中做曲线运 动,到达最高点B 处时速度不为0,动 能不为0,故C正确;网球从位置B 运 动到位置C 的过程中,会不断克服阻 力做功,机械能在减小,故D错误。 9. D 解析:由图可知,恒星S2的运 动轨迹是一个椭圆,黑洞可能位于椭 圆轨道内部的Q 点,故A错误;若恒 星S2在运动过程中所受合力为零,根 据牛顿第一定律可知,恒星S2将做匀 速直线运动,运动轨迹会是一条直线, 而恒星S2的运动轨迹是一个椭圆,故 B错误;恒星S2沿椭圆轨道绕黑洞运 行的过程中机械能守恒,由图可知,它 在1995年时期到黑洞Q 点的距离大 于在2001年时期,故它在1995年时 期的重力势能大于在2001年时期的 重力势能,由机械能守恒定律可知,它 在1995年时期的动能小于在2001年 时期的动能,故C错误、D正确。 第十一章整合拔尖 ［高频考点突破］ 典例1 C 解析:抛球时,运动员对 排球有力,且在力的方向上有距离,故 运动员对排球做功;腾空时,运动员与 排球间没有力的作用,故运动员对排 球没有做功;击球时,运动员对排球施 加力,且排球在力的方向上有运动的 距离,故运动员对排球做功;落地时, 运动员与排球间没有力的作用,故运 动员对排球没有做功。故选C。 [跟踪训练] 1. C 解析:此过程中, 物体在重力的方向上移动了距离,所 以重力对物体做了功,故A不符合题 意;此过程中,物体在拉力的方向上移 动了距离,所以拉力对物体做了功,故 B不符合题意;此过程中,物体没有在 支持力的方向上移动距离,所以支持 力没有对物体做功,故C符合题意; 此过程中,物体在摩擦力的方向上移 动了距离,所以摩擦力对物体做了功, 故D不符合题意。 典例2 D 解析:滑动摩擦力的大小 与接触面的粗糙程度和压力大小有 关,同一物体对水平面的压力不变,且 接触面的粗糙程度不变,所以两次匀 速直线运动时物体受到的摩擦力不 变,则两次推力相等,故有F1∶F2= 1∶1;由图乙知,物体第一次匀速直线 运动的速度v1= s t= 6m 2s=3m /s,由 图丙知,物体第二次以5m/s的速度 做匀速直线运动,根据P=Fv,两次 推力相等,则功率和速度成正比,则有 P1 P2= v1 v2= 3m/s 5m/s= 3 5 ,故D正确。 [跟踪训练] 2. A 解析:由图乙可 知,第一段中,物体做匀速直线运动, 速度v1= s1 t1= 4m 2s=2m /s;由图丙可 知,第二段中,物体的速度保持不变, 即物体做匀速直线运动,速度v2= 4m/s;因为两次都是匀速直线运动, 根据二力平衡条件可知,推力都等于 摩擦力,物体在粗糙程度不同、长度相 同的两段水平地面先后做直线运动, 第二段比第一段更粗糙,说明第二段 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 6 的摩擦力比第一段大,故受到的水平 推力F1<F2;由题意知,物体在两段 水平地面上运动的路程相等,由W= Fs得,W1<W2;已知v1<v2且F1< F2,由P= W t = Fs t =Fv 可得,两次 推力的功率P1<P2。故选A。 典例3 D 解析:由图可知n=3,因 为不计绳重和摩擦,所以拉力F= 1 3 (G+G动),因为G动 为定值,所以 拉力F 与物重G 成一次函数关系,其 图像是不过坐标原点的倾斜直线,故 A错误;滑轮组对物体做功的功率 P= W有用 t = Gh t =Gv ,当物重为0时, 滑轮组对物体做功的功率为0,故B 错误;因为不计绳重和摩擦时,η= W有用 W总 × 100% = W有用 W有用+W额外 × 100% = GhGh+G动h × 100% = G G+G动×100%= 1 1+ G动 G ×100%,所 以随着物体重力的增大,滑轮组的机 械效率增大,但即使物体重力再大,其 机械效率始终小于1,则机械效率增 大得越来越慢,故C错误;拉力的功 率P'=Wt = Fs t =Fv绳 = 1 n (G+ G动)nv=(G+G动)v,则v-1=GP'+ G动 P' ,因为P'、G动为定值,所以v-1 与 物重G 成一次函数关系,其图像是不 过坐标原点的倾斜直线,故D正确。 [跟踪训练] 3. A 解析:由图乙可知 n=2,绳子自由端移动的距离s= nh=2×10m=20m,拉力做的总功 W总=Fs=300N×20m=6000J,拉 力做功的功率P= W总 t = 6000J 20s = 300W,故A正确、C错误;滑轮组的 机械效率η= W有用 W总 ×100%= Gh Fs× 100%=GhFnh×100%= G nF×100%= 500N 2×300N×100%≈83.3% ,故B错 误;由图可知,当所吊重物向B 端移 动时,右侧的力臂变大,即右侧力和力 臂的乘积变大,由杠杆平衡条件可知, 此时左侧的力和力臂的乘积也应变 大,在配重一定时,应将配重远离O 点,故D错误。 典例4 (1) 1 (2) 1.12 (3) > 解析:(1) 甲在水平拉力F1 作用下, 在水平地面从M 匀速直线运动到N, 根据力的平衡关系可知,f1=F1= 1N。(2) 由图(b)可知,n=2,根据 η= W有用 W总 ×100%= Fs' F2s2×100%= Fs' F2ns'×100%= F nF2×100%=80% 可知,滑轮组对甲的拉力F=ηnF2= 80%×2×0.7N=1.12N,因滑轮组 拉着甲做匀速直线运动,根据力的平 衡关 系 可 知,f2 =F =1.12N。 (3) F1 所做的功W1=F1s=1N× 0.6m=0.6J,F2 所做的功 W2= F2s2=F2ns'=0.7N×2×0.4m= 0.56J,故W1>W2。 [跟踪训练] 4. (1) 400 50% (2) 小于 解析:(1) 由图(b)可知,甲 滑轮组的总功W总甲=1200J,额外功 W额甲 =800J,则 有 用 功 W有甲 = W总甲-W额甲=1200J-800J=400J; 乙滑轮组的总功W总乙=800J,额外功 W额乙 =400J,则 有 用 功 W有乙 = W总乙-W额乙=800J-400J=400J, 则乙滑轮组的机械效率η乙= W有乙 W总乙× 100%=400J800J×100%=50% 。(2) 甲 滑轮 组 机 械 效 率 η甲 = W有甲 W总甲 × 100%=400J1200J×100%≈33.3% ,故 η甲<η乙。 典例5 D 解析:在B 点时,足球受 到竖直向下的重力、空气的阻力的共 同作用,这两个力不在同一直线上,不 是一对平衡力,所以足球在B 点时受 力不平衡,故A错误。图中足球弹起 的高度越来越小,说明有机械能的损 失,则足球在D 点的机械能一定小于 在A 点的机械能;机械能等于动能与 势能之和,D 点比A 点低,所以足球 在D 点的重力势能小于在A 点的重 力势能,则其在D 点的动能有可能与 在A 点的动能相等,故B错误。在运 动过程中,足球克服空气阻力做功,机 械能转化为内能,机械能变小,故C 错误;足球在D 点的重力势能小于在 E 点的重力势能,而足球在D 点的机 械能一定大于在E 点的机械能,所以 足球在D 点的动能大于在E 点的动 能,故D正确。 [跟踪训练] 5. C 解析:动能与质 量、速度有关,抛出瞬间,甲、乙两球的 质量和初速度相同,动能相等,故A 正确;忽略空气阻力,两球在运动的过 程中,机械能守恒,甲球经过P、Q 两 点时的机械能相等,故B正确;抛出 瞬间,甲、乙两球机械能相等,经过P、 O 两点时两球的机械能也相等,由于 两球质量和高度相等,所以两球的重 力势能相等,甲球经过P 点的动能等 于乙球经过O 点的动能,故C错误; 甲、乙两球落地前的瞬间机械能相等, 质量相等,速度相等,故D正确。 ［综合素能提升］ 1. C 解析:NP 段,吊机对物体的拉 力方向竖直向上,物体在水平方向移 动,力的方向上没有移动距离,不做 功,故A错误;PQ 段,物体的运动速 度v=ht= 5m 40s=0.125m /s,故B错 误;PQ 段,物体所受的重力做功W= Gh=5000N×5m=25000J,功率 P=Wt = 25000J 40s =625W ,即每秒做 功625J,故C正确;MN 段,物体做匀 速直线运动,物体受到的拉力与重力是 平衡力,两个力的大小相等,故D错误。 2. C 解析:由图知,弹簧测力计示数 F=6N,斜面长s=40cm=0.4m,所 以拉力做功(总功)W总=Fs=6N× 0.4m=2.4J,拉力的功率P= W总 t = 2.4J 2s =1.2W ,故 A错误;有用功 W有用=Gh=10N×20×10-2m=2J, 所以斜面的机械效率η= W有用 W总 × 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 7 100%= 2J2.4J×100%≈83.3% ,故B 错误;由 W总 =W有用 +W额外 可得, W额外=W总 -W有用 =2.4J-2J= 0.4J,由W额外=fs可得,摩擦力f= W额外 s = 0.4J 0.4m=1N ,故C正确;斜面 的粗糙程度不变,若图中的斜面变陡, 则该斜面的机械效率将增大,故 D 错误。 3. B 解析:由图丙可知,A 点重力势 能为5J,动能接近1J,因此粽子在 A 点的机械能应大于5J,故A错误; 由图丙可知,B 点的动能大于A 点的 动能,因粽子质量不变,所以粽子经过 B 点的速度比A 点大,故B正确;由 图丙可知,C 点的机械能大于A 点的 机械能,因此粽子不可能先后经过A、 C,故C错误;由图丙可知,C 点的重 力势能大于B 点的重力势能,因粽子 质量不变,所以粽子在C 点的高度比 B 点大,故D错误。 4. B 解析:物体在ab段运动时,由 图乙可知,F=60N,天花板受到的拉 力等于3股绳子的拉力加上定滑轮的 重力,即F拉=3F+G定=3×60N+ 50N=230N,故 A错误;由图甲可 知,n=2,由图乙可知,bc段拉力F'= 100N,绳重、轮与轴的摩擦均忽略不 计,根据F=1n (f+G动)可知,物体 在bc 段所受的摩擦力fc=nF'- G动=2×100N-40N=160N,该滑 轮组的机械效率η= W有用 W总2×100%= fcs2 F's'×100%= fcs2 F'ns2×100%= fc nF'× 100%= 160N2×100N×100%=80% ,故B 正确;绳重、轮与轴的摩擦均忽略不 计,根据F=1n (f+G动)可知,物体在 ab段所受的摩擦力fa=nF-G动= 2×60N-40N=80N,即fa<fc,根 据η= W有用 W总 ×100%= W有用 W有用+W额外× 100%= fsfs+G动s×100%= f f+G动× 100%= 1 1+ G动 f ×100%可知,动滑轮 的重力不变,物体从ab段到bc段,受 到的滑动摩擦力变大,因此滑轮组的 机械效率变大,故C错误;拉力在ab 段做的功W总1=Fs=Fns1=60N× 2×2m=240J,拉力在bc段做的功 W总2=F's'=F'ns2=100N×2× 3m=600J,则物体从a点运动到c点 的过程中,拉力F 做的功W=W总1+ W总2=240J+600J=840J,故 D 错误。 5. 增大 B 点大 减小 解析:钢球 从A 点到O 点过程中,质量不变,速 度变大,所以,钢球的动能增大;钢球 从A 点以一定的初速度v0 释放,经 过B、O、C 点到达等高的最高点D, 则钢球在A、D 两点的重力势能相 等,钢球在A 点时具有一定的动能, 在D 点时动能为0,所以钢球在A 点 的机械能大于D 点,说明钢球在运动 过程中,要克服阻力做功,因此钢球在 B 点的机械能大于在C 点的机械能, 钢球质量不变,B、C 两点的高度相 同,钢球在B 点的重力势能等于在 C点的重力势能,因此钢球在B 点的 动能大于在C 点的动能;由上述分析 知,从A 点到D 点的过程中,要克服 阻力做功,钢球的机械能减小。 6. 2∶5 4∶5 解析:由图丙可知, 物块 在 OP 段 的 运 动 速 度v1 = 0.4m/s,由图丁可知,物块在QR 段 的运动速度v2= 5m 10s=0.5m /s,由 P=Wt= Fs t =Fv 可得,F1 在OP 段 做功的功率与F2 在QR 段做功的功 率之比 P1 P2= F1v1 F2v2= 10N×0.4m/s 20N×0.5m/s= 4W 10W= 2 5 。由图乙、丁知,10s内物 块移动5m,斜面的倾角为30°,由数 学知识可知,物块上升高度为2.5m, 则F2 做 的 额 外 功 W额外 =W总 - W有用=F2s-Gh=20N×5m- 15N×2.5m=62.5J,额外功是克服 摩擦力做的功,所以物块在斜面上受 到的摩擦力f2= W额外 s = 62.5J 5m = 12.5N;由图丙可知,物块在OP 段沿 着水平面做匀速直线运动,则物块在 OP 段受到的摩擦力等于拉力,即 f1 =F1=10N;则物块在OP 段和 QR 段所受摩擦力大小之比f1f2= 10N 12.5N= 4 5 。 7. 12 1.14×106 60 解析:前15s 汽车运动的路程为180m,则平均速 度v= s1 t= 180m 15s=12m /s。前15s 牵引力做的功W1=F1s1=3000N× 180m=540000J;匀速运动的距 离s2=v't'=30m/s×10s=300m, 则匀速运动时做的功 W2=F2s2= 2000N×300m=600000J;整个过程 发动 机 做 功 W总 =W1 +W2 = 540000J+600000J=1.14×106J。 匀速运动阶段,发动机的功率P= W2 t' = F2s2 t' =F2v'=2000N× 30m/s=60000W=60kW。 8. (1) 向上匀速 (2) 17 (3) 80% (4) 变大 不变 (5) 1.5 > 解析:(1) 在实验中要竖直向上匀速 拉动弹簧测力计,此时,系统处于平衡 状态,测力计示数等于拉力大小。 (2) 图中,动滑轮上绳子的承重股数 n=3,第2次实验物体上升的高 度h=5cm,测力计移动的距离应 为s=3h=3×5cm=15cm,第2次实 验“测力计移动的距离s/cm”应该记 录为15。(3) 由表中数据可知,第 3次实验中,滑轮组的机械效率η= Gh' Fs' ×100% = 6N×0.08m 2.5N×0.24m × 100%=80%。(4) 在实验中,保持物 体重力不变,仅增大物体提升高度,由 于有用功W有用=Gh,所以有用功变 大;由 于 滑 轮 组 的 机 械 效 率η= W有用 W总 ×100%= Gh Gh+G动h×100%= G G+G动×100% ,可得机械效率与提 升的高度无关,故滑轮组的机械效率 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 8 不变。(5) F=1n (G+G动),由第1 次实验数据可知,动滑轮的重力G1= nF'-G=3×2.5N-6N=1.5N;由 于使用滑轮组时,需要克服摩擦力,所 以G1>G2。 9. 解析:(1) 从图可知,动滑轮上绳子 的股数n=2,工人对绳子的拉力F= 400N,不考虑绳重和滑轮转轴的摩 擦,根据F=1n (F绳+G0)可知,绳子 对物体的拉力F绳=nF-G0=2× 400N-20N=780N,斜面与水平地 面的夹角为30°,平台高h=2m,根据 数学知识可知,斜面的长s=4m,则 绳子 对 物 体 做 的 功 W =F绳s= 780N×4m=3120J。(2) 工人做的 有用功W有用=Gh=1000N×2m= 2000J,物体克服摩擦力做的额外功 W摩擦力 =W -W有用 =3120J- 2000J=1120J。(3) 工人对绳子的 拉力做的总功 W总 =Fs'=Fns= 400N×2×4m=3200J,整个装置的 机械 效 率 η= W有用 W总 = 2000J 3200J× 100%=62.5%。 第十二章　内能与热机 12.1　内　能 1. A 2. B 3. 做功 热传递 4. D 改变物体内能的方式: 做功和热传递 做功主要有摩擦生热和压缩 气体做功,做功实质是能量的转 化;热传递是内能从一个物体转移 到另一个物体,或者是从一个物体 的高温部分传到低温部分,必须有 温度差,热传递实质是能量的转移。 5. C 6. B 7. D 解析:从图甲到图乙的过程中, 温度不变,分子动能不变,故A错误; 从图甲到图乙的过程中,活塞对注射 器筒内空气做功,若没有发生热传递, 则筒内气体的内能应增大、温度应升 高,但由图可知温度计示数不变,这说 明在做功的同时发生了热传递,故B 错误;从图甲到图丙的过程中,由于外 界环境温度未知,因此无法判断筒内 气体是否从外界吸收热量,故C错误; 从图甲到图丙的过程中,筒内气体温度 升高,分子热运动一定加剧,故D正确。 8. B 解析:加热时,容器内气体吸收 热量,内能增大,温度升高,是通过热 传递的方式改变容器内气体的内能 的,故A错误、B正确;将玉米粒放在 铁质的密闭容器内进行加热,当容器 内的压强达到一定数值时,迅速打开 容器盖,容器内的气体膨胀,对外做 功,内能减小,故C错误;刚做好的爆 米花温度很高,主要是因为通过铁质 的密闭容器吸收了大量的热量,使其 内能增大,故D错误。 9. 做功 热传递 解析:高压泵压缩 CO2 是通过做功改变气体的内能,使 CO2 气体内能增大,温度升高;爆破 时电加热管发热,使筒内的液态CO2 迅速汽化是通过热传递的方式使 CO2内能增大。 10. 减小 降低 液化 解析:往瓶 内打气,当瓶塞跳起时,可以看到瓶口 出现白雾,这是水蒸气遇冷液化成的 小水珠,在这个过程中,气体膨胀对外 做功,温度降低,内能减小。 11. 解析:(1) 乙同学的说法正确;铁 片由“冷若冰霜”变成“炙手可热”,铁 片的温度升高,内能变大,而改变内能 的方式除了热传递还有做功,所以还 可以通过做功的方式使铁片的温度升 高,如摩擦铁片,将机械能转化为内 能,铁片的温度也会升高。(2) 丁同 学的说法正确;热量自发地从高温物 体向低温物体传递,不能自发地从低 温物体向高温物体传递。但在适当条 件下,如机械做功,热量也可以由低温 物体向高温物体传递。如:冰箱工作 时,通过电流做功,将热量从温度较低 的内部传递到温度较高的外部,从而 保持冰箱内部的低温。 12.2　热量与热值 1. C 2. 1.15×107 4.6×107 内 3. 2.8×1010 4. B 5. C 解析:热量是一个过程量,只能 说吸收(或放出)了多少热量,不能说 某物体含有多少热量,故①错误;对物 体做功,物体的内能不一定增大,如用 力提升某物体时,物体的质量、温度和 状态均不变,此时物体的内能不变,而 机械能增大了,故②错误;物体放出热 量,温度不一定降低,如晶体在凝固 时,放出热量,但温度不变,故③正确; 热量可以自发地从高温物体传给低温 物体,也可以自发地从物体的高温部 分传向低温部分,故④正确;一切物体 都有内能,物体的内能与温度、质量和 状态有关,只知道温度不能判断内能 的大小,故⑤正确、⑥错误。故选C。 6. C 7. C 8. 温度 热量 内能 9. 内 热值 解析:食物提供人体细 胞组织所需的能量时发生的是化学变 化,化学能转化为内能,从而使人的体 温保持37℃左右;一盒牛奶标有“能 量:328kJ/100mL”,表示完全吸收 100mL该牛奶可以获得328kJ的热 量,其中“能量”的含义与热值相似。 10. 3×104 6∶23 解析:1g酒精 完全燃烧放出的热量Q放=q酒精m= 3.0×107J/kg×1×10-3kg=3× 104J;已知放出相同的热量,由Q= qm 得,q煤油m煤油 =q木m木,即4.6× 107J/kg×m煤油=1.2×107J/kg×m木, 则m煤油∶m木=6∶23。 11. 小于 不变 解析:如图,取相同 质量m0,QA<QB,根据q= Q m 可知, qA<qB;热值是燃料的特性,只与燃 料的种类有关,与其是否燃烧和燃烧 是否充分无关,所以在燃烧的过程中, 燃料的热值不变。 (第11题) 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 9