江蘇中考物理重難點試題專項匯編：功和機械能

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專題11功和機械能：

@知識點撥

【考點分析】

章節(jié)考點考試題型難易度

功選擇題、填空題、計算題★★

功率填空題、計算題★★

功和機械能

機械能：動能、勢能選擇題★★

動能和勢能之間的相互轉化選擇題★

知識點01：功:

1.定義：在物理學中，把力和在力的方向上移動距離的乘積叫做功。

作用在物體上的力，使物體在力的方向上通過了一段距離，我們就說這個力對這個物體做了功。

2.符號:W

3.公式:W=FS

4.單位：焦耳(J)或N?m；1J=1N,m

5.做功的兩個必要因素：

(1)有力：有作用在物體上的力；

(2)有距離：物體在力的方向上通過的距離。

6.不做功的三種情況：

(1)有力而無距離：物體受力，但物體沒有在力的方向上通過距離，此情況叫“勞而無功”；

(2)有距離而無力：物體移動了一段距離，但在此運動方向上沒有受到力的作用(如物體因慣性而運動)，

此情況叫“不勞無功”；

(3)有力也有距離、但力與距離垂直：物體既受到力，又通過一段距離，但兩者方向互相垂直(如起重機

吊起貨物在空中沿水平方向移動)，此情況叫“垂直無功”。

7.注意事項：

(1)有力才有可能做功，沒有力就不做功；

(2)F與S的方向應在同一直線上；(F與S方向可以不在一條直線上，但不能垂直)

(3)做功的多少，由W=FS決定，而與物體的運動形式無關。

8.常見的功：

(1)克服重力做功：W=Gh；

(2)克服阻力(摩擦力)做功：W=fs

9.功的原理：使用任何機械都不省功。

知識點02：功率：

L定義：物體在單位時間內(nèi)做的功；

2.符號：P

W

3.公式：P=—

t

W

(1)公式變形：W=Pt和f=—

p

(2)公式推導：P=Fv

4.單位：瓦特，簡稱瓦，符號W；

(1)常用單位：千瓦(kW),兆瓦(MW),馬力；

(2)單位換算：lkW=103W1MW=1O6W1馬力=735W

5.功率的物理意義：表示物體做功快慢的物理量(功率與機械效率無關)。

例：某小轎車功率66kW,它表示：小轎車1s內(nèi)做功66000J

6.功率和機械效率是兩個不同的概念。他們之間沒有可比性。

(1)功率表示做功的快慢，即單位時間內(nèi)完成的功；

(2)機械效率表示機械做功的效率，即所做的總功中有多大比例的有用功。

7.功率與功是兩個不同的物理量：

(1)“功”表示做功的“多少”；

(2)“功率”則表示做功的“快慢”；(功率與功和時間兩個因素有關)

(3)在做功時間相同時，做功多的做功快；

否則做功多不一定做功就快，即“功率”不一定就大。

知識點03：機械能：

L能量：一個物體能夠對外做功，我們就說這個物體具有能量，簡稱能；

(1)能量表示物體做功本領大小的物理量；能量可以用能夠做功的多少來衡量；

(2)一個物體“能夠做功”，并不是一定“要做功”，也不是“正在做功”或“已經(jīng)做功”；

如：山上靜止的石頭具有能量，但它沒有做功，也不一定要做功；

(3)功就是能轉化多少的量度；功代表了能量從一種形式轉化為一另種形式，因而功和能的單位也是相同

的；功的單位是焦耳(J),能的單位也是焦耳(J)。

2.功和能的區(qū)分：

(1)功：一種形式的能轉化成另一種形式的能的多少，功是一個過程量；

(2)能：表示物體做功本領大小的物理量，是一個狀態(tài)量。

3.動能：物體由于運動而具有的能。

(1)物體動能的大小與兩個因素有關：

①一是物體的質量，二是物體運動的速度大??；

②當物體的質量一定時，物體運動的速度越大其動能越大，物體的速度越小其動能越小；

③具有相同運動速度的物體，質量越大動能越大，質量越小動能越小。

（2）動能是“由于運動”這個原因而產(chǎn)生的，一定不要把它理解成“運動的物體具有的能量叫動能”。

例如在空中飛行的飛機，不但有動能而且還具有其它形式的能量。

4.勢能：

（1）重力勢能：物體由于被舉高而具有的能量，叫做重力勢能；

（2）彈性勢能：物體由于發(fā)生彈性形變，而具有的能叫做彈性勢能。

（3）說明：

①重力勢能的大小與質量和高度有關。物體的質量越大，被舉得越高，則它的重力勢能越大；

②重力勢能是“被舉高”這個原因而產(chǎn)生的，一定不要把它理解成“被舉高的物體具有的能量叫重力

勢能”。例如在空中飛行的飛機，不但有重力勢能而且還具有其它形式的能量；

③彈性勢能的大小與彈性形變的程度有關。

5.機械能：動能和勢能（重力勢能、彈性勢能）統(tǒng)稱為機械能。

知識點04：動能和勢能之間的相互轉化：

1.在一定的條件下，動能和重力勢能之間可以相互轉化。

2.在一定的條件下，動能和彈性勢能之間可以相互轉化。

3.動能和重力勢能間的轉化規(guī)律：

（1）質量一定的物體，如果加速下降，則動能增大，重力勢能減小，重力勢能轉化為動能；

（2）質量一定的物體，如果減速上升，則動能減小，重力勢能增大，動能轉化為重力勢能；

4.動能與彈性勢能間的轉化規(guī)律：

（1）如果一個物體的動能減小，而另一個物體的彈性勢能增大，則動能轉化為彈性勢能；

（2）如果一個物體的動能增大，而另一個物體的彈性勢能減小，則彈性勢能轉化為動能。

5.機械能守恒：如果一個過程中，只有動能和勢能相互轉化，機械能的總和就保持不變。

（1）如果“在光滑斜面上滑動”，“光滑”表示不計摩擦，沒有能量損失，此時機械能守恒。

（2）滾擺上升下落過程中，如果不計空氣阻力，機械能守恒。

給真題拔高強化￡

檢測時間：100分鐘試題滿分：100分難度系數(shù)：0.55

選擇題（共7小題，滿分14分，每小題2分）

1.（2分）（2023?南通）如圖所示，從空中落下的排球先后在草地和水泥地面上彈起，你認為排球運動的軌

跡最有可能的是（）

解：從空中落下的排球先后在草地和水泥地面上彈起，由于草地松軟，撞擊時損失的機械能較多，彈起

的高度比原來的高度低較多，當?shù)诙螐乃嗟厣蠌椘饡r，水泥地堅硬，撞擊損失的能量較少，反彈后

最大高度降低較小，但一定比草地上反彈最大高度小。故A正確，BCD錯誤；

故選：Ao

2.（2分）（2023?淮安）如圖所示，在“探究動能大小與哪些因素有關”的實驗中，使兩輛相同的小車分別

從不同高度由靜止開始下滑，撞擊靜置于水平面上的木塊。下列說法正確的是（）

A.圖中兩輛小車的重力勢能大小相等

B.兩種情況下，木塊在水平面上移動的距離相等

C.木塊被撞擊后由靜止變?yōu)檫\動，慣性增大

D.如果水平面光滑，木塊被撞擊后將做勻速直線運動

解：A.圖中兩輛小車的質量相等，高度不等，則重力勢能大小不等，故A錯誤；

B.兩種情況下，重力勢能不同，轉化為高度不同，則推動木塊在水平面上移動的距離不等，故B錯誤;

C.木塊被撞擊后由靜止變?yōu)檫\動，慣性與質量有關，與速度無關，質量不變，慣性不變，故C錯誤；

D.如果水平面光滑，木塊不受摩擦力，被撞擊后將做勻速直線運動，故D正確。

故選：Do

3.（2分）（2023?泰州）如圖所示，小明沿滑道從頂端勻速下滑的過程中，小明的（）

A.重力勢能減小，機械能減小

B.動能不變，機械能不變

C.重力勢能減小，動能增大

D.重力勢能不變，機械能減小

解：小明沿滑道從頂端勻速下滑的過程中質量不變，高度減小，因此小明的重力勢能減小；速度不變，

因此動能不變。有部分機械能轉化為物體的內(nèi)能，因此機械能減小。

故選：Ao

4.（2分）（2023?鎮(zhèn)江）小華參加校外勞動時，經(jīng)歷了如下過程：①她用力搬一筐玉米，未能搬起；②她又

用力推筐，仍未推動；③在小明的幫助下，他們將這筐玉米抬起并放到手推車上；④接著他們用水平力

推著手推車沿水平路面前往倉庫。則（）

A.①中小華對這筐玉米做了功

B.②中小華對這筐玉米做了功

C.③中他們對這筐玉米做了功

D.④中他們對手推車沒有做功

解：A、①她用力搬一筐玉米，未能搬起，沒有移動距離，故不做功，故A錯誤；

B、②她又用力推筐，仍未推動，雖然用力了，但沒有移動距離，故不做功，故B錯誤；

C、③在小明的幫助下，他們將這筐玉米抬起并放到手推車上；抬的力豎直向上，玉米在豎直向上的方向

上移動了距離，故他們對這筐玉米做了功，故C正確；

D、④接著他們用水平力推著手推車沿水平路面前往倉庫，推力水平方向，推車在水平方向移動了距離，

因而做功了，故D錯誤。

故選：Co

5.（2分）（2023?廣陵區(qū)二模）跳遠運動員的幾個階段可以簡化為如圖所示，a為助跑點，b為起跳點，不

計空氣阻力，則（）

A.助跑（a-b）是為了讓運動員獲得較大的慣性

B.在空中飛行過程中（b-d）,運動員受到平衡力的作用

C.起跳后升空的過程中（b-c）,運動員的一部分動能轉化為其重力勢能

D.整個過程中，運動員的機械能守恒

解：

A、助跑過程中（a-b）,運動員的質量不變，速度逐漸增大，則動能增大，此過程中運動員質量不變,

慣性大小不變，故A錯誤。

B、不計空氣阻力，在空中飛行過程中（b-d）,運動員只受重力作用，受力不平衡，故B錯誤。

C、起跳后升空的過程中（b-c）,運動員的速度減?。ㄇ以谧罡唿cc時運動員的速度不為零），高度增加，

所以運動員的一部分動能轉化為重力勢能，故C正確；

D、助跑過程中（a-b）,運動員質量不變，速度變大，動能變大，重力勢能不變，機械能增大；不計空

氣阻力，在空中飛行過程中（b-d）,運動員機械能守恒，故D錯誤。

故選：Co

6.（2分）（2023?秦淮區(qū)二模）某建筑工地上起重機吊臂上的滑輪組如圖所示。在勻速起吊重2.4X10%的

物體時，物體在5s內(nèi)上升了5m,若滑輪組的機械效率為80%,則此過程中，下列說法正確的是（）

A.有用功為1.2X106J

B.額外功為2.4X101

C.拉力F為3X10%

D.拉力F的功率為3X10%

解：A、有用功：亞有=611=2.4*10%><5111=1.2乂10711，故A錯誤；

有

B、利用n=上W義100%得拉力做的總功為：

W匕

卬總=生=L2X1071=i5義1仃,

1180%

額外功為：

W額=W,a-W有=L5Xl（fj-1.2X1（）7J=3X106J,故B錯誤；

C、由圖可知n=3,繩子自由端移動的距離：s=nh=3X5m=15m,

由W,^=Fs可得拉力：F=I^-=1-5X1Q7J=106N,故C錯誤；

s15m

D、拉力做功的功率：P=I^-=1'5X107J=3X106W,故D正確。

t5s

故選：Do

7.（2分）（2023?鹽城三模）圖甲是“探究阻力對物體運動的影響”的實驗，圖乙“探究動能大小與質量的

關系”的實驗，下列說法錯誤的是（）

甲

A.甲實驗中小車滑行的距離不同，但小車剛開始下滑時具有的機械能相等

B.乙實驗中小球的質量應該不同，但小球到達水平面時初始速度需要相同

C.甲實驗中，是通過運動的距離來反映對物體運動的影響

D.兩實驗中斜面都可以用彈簧替代，實驗時都需要將彈簧壓縮相同長度

解：A、甲實驗中小車從同一斜面的相同高度由靜止滑下，小車開始下滑時的質量不變，速度為0,高度

相同，重力勢能相同，所以機械能相同，故A正確；

B、乙實驗中探究的是小球的動能大小與質量的關系，實驗中需要控制小球的質量不同，小球滾下的高度

相同，到達水平面時的速度相同，故B正確；

C、甲實驗中，接觸面越光滑，阻力就越小，小車運動的距離就越遠，這說明小車受到的阻力越小，速度

減小得越慢，所以可以通過運動的距離來反映阻力對物體運動的影響，故C正確；

D、甲實驗中小車的質量不變,所以可以利用彈簧代替斜面來獲得相同的速度；乙實驗中小球的質量不同，

若彈簧的形變程度相同，彈性勢能轉化為小球的動能相同，由于質量不同，小球獲得的速度不同，所以

實驗中不能用彈簧代替斜面，故D錯誤。

故選：Do

二.填空題（共6小題，滿分21分）

8.（4分）（2023?淮安）如圖所示，小明用大小為100N、豎直向上的拉力F在2s內(nèi)將重力為160N的木箱

勻速提升1m。提升過程中，以小明為參照物,木箱是運動的。不計繩重和摩擦，拉力F的功率為100

肌動滑輪的機械效率為80%,動滑輪的重力為40No

解：提升過程中，以小明為參照物，木箱的位置發(fā)生變化，是運動的。

不計繩重和摩擦，從圖中可知n=2,

繩子自由端移動的距離s=nh=2*lm=2m,

拉力F做的功W總=Fs=100NX2nl=200J,

功率P=X^i=200J=ioow；

t2s

有用功w有用=Gh=160NXlm=160J,

動滑輪的機械效率n=-產(chǎn)用=K2L=80%,

w總200.T

根據(jù)F=」（G+G動）可知動滑輪的重力6動=施-6=2*1001^-16（^=40上

n

9.（4分）（2023?連云港）重450N的箱子，在20N水平推力的作用下，沿水平路面做勻速直線運動，地面

對箱子的支持力大小為450N,箱子受到的阻力大小為20N,如果用如圖所示的滑輪組勻速提升

該箱子，拉力F=250N,滑輪組的機械效率為90%o箱子以0.lm/s的速度勻速上升的過程中，拉力

的功率為50Wo

解：箱子在大小為20N的水平推力作用下，沿水平路面做勻速直線運動，箱子在水平方向上受到推力和

阻力作用，這兩個力是平衡力，大小相等，所以箱子受到的阻力大小等于推力大小即為20N；

箱子在豎直方向上受到重力和地面對箱子的支持力作用，這兩個力是平衡力，大小相等，所以地面對箱

子的支持力大小等于重力大小即為450N；

由圖可知滑輪組繩子的有效股數(shù)n=2,令箱子被提升的高度為h,則拉力端移動距離s=2h,拉力端移

動的速度等于箱子上升速度的2倍，

w有

滑輪組的機械效率n=」_X]00%=史^450N

=90%。

W總FsFX2h250NX2

根據(jù)P=t上^=Fv可求拉力做功功率P=Fv=250NX2X0.lm/s=50Wo

故答案為：450；20；90%；50o

10.（3分）（2023?泰州）如圖所示，供輪椅上下的斜坡長L=4m,高h=2m。小明用120N的拉力平行于斜

坡向上將重為200N的木箱從底端勻速拉到頂端。他所做的有用功為400J,斜坡的機械效率為

83.3%（精確到0.1%）,木箱所受摩擦力的大小為20No

解：（1）拉力做的有用功：W有用=Gh=200NX2m=400J；

（2）拉力F做的總功:W,&=Fs=120NX4m=480J,

斜坡的機械效率：1=?有用=駟］_><100%=83.3%；

w總480.T

（3）拉力做的額外功：W額=W.a-W有用=480J-400J=80J,

由川額=￡$可得，木箱受到的摩擦力：

f=2^_=8°J=20N。

s4m

故答案為：400；83.3%；20?

11.（3分）（2023?無錫）如圖所示，是安裝在某種塔式起重機吊臂一側的滑輪組，某次勻速起吊600kg的

物體時，上升5m,用時15s,滑輪組的機械效率是80%,則所做有用功是3義104J,總功是3.75

X104J,拉力F的功率是2.5X103Wo（g取10N/kg）

解1：物體的重力：G=mg=600kgX10N/kg=6000N,

拉力做的有用功：W：s=Gh=6000NX5m=3X10“J；

W有W有3々乂1in04T4

由n=」X100%可知，拉力做的總功：W,6===3.75X10J；

W總r\80%

拉力做功的功率：P=~^=875X1°J=2.5X10%。

t15s

443

故答案為:3X10；3.75X10；2.5X10O

12.(4分)(2023?南通)如圖所示，在“測定滑輪組的機械效率”實驗中，小明勻速向下拉動繩子，2s內(nèi)

物體上升20cm,G物=10N,F=6N,不計繩重和摩擦。

(1)重物上升的速度丫物=0.1m/s；

(2)動滑輪的重G動=」N,滑輪組的機械效率n=83.3

(3)小明想更省力，他只改變了滑輪組的繞線方法，滑輪組的機械效率將不變。

1

解：(1)2s內(nèi)物體上升20cm,則物體上升的速度為：

v物=21=2m=0.im/s.

t2s

(2)由圖可知，n=2,不計繩重和摩擦，根據(jù)F=』(G+G動)可知，動滑輪的重力為：

n

G動=叱-G=2X6N-10N=2N；

該滑輪組的機械效率為：

「=竺=*=*=%=^_*100%^83.3%,

W總FsFnhnF2X6N

(3)不計摩擦及繩重，額外功的來源是克服動滑輪重力做的功，改變圖中滑輪組的繞線方法，提起同一

重物時，有用功W^r=Gh,額外功W額=GM，總功W『Gh+G動h,

有有物物

根據(jù)n=-W5-=-~W5-=-一G空h一=-~G"一可知，滑輪組的機械效率不變。

W總W有+W額G物h+G動hG物+G動

故答案為：(1)0.1；(2)2；83.3；(3)不變。

13.(3分)(2023?鎮(zhèn)江)如圖所示，工人師傅利用滑輪將沙發(fā)運上樓，該滑輪是定滑輪,若工人師傅

用1000N的拉力，將重為800N的沙發(fā)勻速提升5m,則工人師傅做的有用功為4000J,該滑輪的機

械效率為80%□

解：由圖可知，該滑輪不隨重物一起移動，故該滑輪為定滑輪；

工人師傅做的有用功為：

W有=611=80（?1乂5m=4000J；

工人師傅做的總功為：

W.&=Fh=1000NX5m=5000J,

則該滑輪的機械效率為：

n=2A=4OOOJ*ioo%=80%o

V總5000.T

故答案為：定；4000；80。

三.實驗探究題（共5小題，滿分29分）

14.（7分）（2023?廣陵區(qū)校級一模）如圖是探究“物體動能的大小與什么因素有關”的實驗示意圖。小明

同學讓同一鋼球分別從斜面由靜止開始滾下，撞擊木塊。

（1）該實驗是通過觀察木塊移動的距離來判斷鋼球（選填“鋼球”或“木塊”）動能的大??；

（2）利用如圖所示的實驗情景，可以得到的結論是：質量一定時，物體的速度越大，動能越大；

（3）在探究動能的大小與質量關系時，當換用另一個鋼球實驗時，發(fā)現(xiàn)它將木塊撞出了木板，要繼續(xù)完

成此實驗，下列措施中可行的是：④（選填序號）。

①換質量更大的木塊：

②降低第二次鋼球的高度；

③換質量更大的鋼球；

④換質量更小的鋼球；

（4）小明由此實驗還聯(lián)想到探究牛頓第一-定律的實驗，讓同一個小車沿同一斜面的同一個高度由靜止

開始向下運動，到達毛巾、棉布、玻璃三種不同水平面上繼續(xù)向前運動直到停止，在水平面運動的整個

過程中，克服摩擦力做的功相等（選填“相等”或“不相等”）。小車在玻璃、毛巾表面克服阻力做

功的功率分別是R、P2,則Pi<P2。（選填“>”或“=”或“<”）

（5）小明同學嘗試改用如圖丙所示裝置探究物體動能大小與哪些因素有關”，經(jīng)過思考設計了以下兩個

實.驗方案：

實驗方案一：探究動能大小與速度的關系：用同一鋼球將同一彈簧壓縮至不同程度后由靜止釋放，撞擊

同一木塊，比較木塊被撞擊的距離；

實驗方案二：探究動能大小與質量的關系：用質量不同的鋼球將同一彈簧壓縮相同程度后由靜止釋放，

撞擊同一木塊，比較木塊被撞擊的距離。

關于小明的實驗方案，A0（填序號）

A.只有實驗方案一可行

B.只有實驗方案二可行

C.兩個實驗方案均可行

D.兩個實驗方案均不可行

解：（1）實驗中通過觀察木塊被撞擊后滑行的距離的大小來間接判斷鋼球動能的大小，該方法是轉換法；

（2）根據(jù)圖示可知，小球的質量不變，滾下的高度不同，到達水平面時的速度不同，所以探究的是動能

大小與速度的關系，鋼球的速度越大，撞擊木塊移動的距離越大，動能越大；結論為：在質量一定時，

物體的速度越大，動能越大；

（3）在探究動能的大小與質量關系時，需要控制速度大小不變，改變質量，當換用另一個鋼球實驗時,

發(fā)現(xiàn)它將木塊撞出了木板，這說明該球的質量太大了；

①換質量更大的木塊，改變了摩擦力的大小，故①錯誤；

②實驗中需要控制速度相同，不能降低第二次鋼球的高度，故②錯誤；

③換質量更大的鋼球，則更容易使木塊滑出木板，故③錯誤；

④換質量更小的鋼球，能減小木塊移動的距離，故④正確；

故選④；

（4）物體克服摩擦力做功的能量來自物體的動能，而動能一開始是相等的，最終物體停下來，動能為零，

因此說明，小球無論在什么樣的水平面上，克服摩擦力做的功是相等的；

小車在玻璃、毛巾表面克服阻力做功的功率分別是Pi、接觸面越光滑，小車的運動距離越遠，運動

時間越長，由于克服摩擦所做的功相同，根據(jù)P=*可知，則P|<Pz；

t

（5）方案一：質量相同的鋼球將同一彈簧壓縮不同程度后靜止釋放，撞擊同一木塊，將木塊撞出一段距

離進行比較?？梢匝芯夸撉虻膭幽艽笮∨c速度的關系；

方案二：若用質量不同的鋼球將同一彈簧壓縮相同程度后靜止釋放，撞擊同一木塊，撞擊的動能由彈簧

的彈性勢能轉化而來，而彈簧的彈性勢能的大小與形變程度有關，故彈簧勢能相同，轉化出的動能相同，

因此，木塊最終移動的距離相同，這樣是不能完成實驗的；

故選Ao

故答案為：（1）鋼球；（2）質量一定時，物體的速度越大，動能越大；（3）④；（4）相等；<；（5）Ao

15.（4分）（2023?宜興市校級二模）讓一系于橡皮筋一端的小球從某懸掛點0的正下方P點由靜止釋放如

圖甲所示，整個下落過程中，橡皮筋所受彈力F與小球下落高度h的關系如圖乙所示；小球下落的速度

v與下落高度h的關系如圖丙所示（不考慮空氣阻力）。已知該輕質橡皮筋每受到0.1N的拉力就伸長1cm,

經(jīng)測量小球從P點下落到a、b、c三點的距離分別為：ha=0.4m,hb=0.5m,h=0.7m。

O

甲乙丙

（1）小球從a點到c點的過程中，小球動能變化情況是先變大再變?。ㄗ兇?變小/先變大再變小/

不變/先變小再變大）；

（2）當橡皮筋彈性勢能最大時，小球處于非平衡狀態(tài)（平衡/非平衡）；

（3）實驗中所用小球的重力為1No由a點到b點，動能變化量小于（大于/小于/等于）重力

勢能變化量。

解：（1）小球在下落的過程中，橡皮筋逐漸發(fā)生彈簧形變，橡皮筋力由小變大，當重力大于彈力時小球

受合力向下，小球加速下落；

當彈力等于重力時，小球受到合力為0,速度達到最大；

當彈力大于小球重力時，合力向上，小球開始做減速運動。

由此可知小球下落速度的變化情況是：先變大后變??；

(2)當橡皮筋伸長量最大時，小球速度減小為0,小球受力不平衡，所以處于非平衡狀態(tài)；由于彈力大

于重力，合力向上，小球會向上運動；

(3)由圖可知，在瓜處時小球的速度是最大的，重力等于彈力；此時橡皮筋的伸長量為瓜=0.5m-0.4m

=0.1m,橡皮筋每受到0.IN的拉力就伸長1cm,則彈力為F=-S11rlX0.1N=IN；所以小球的重力為IN；

0.01m

此過程中，小球的重力勢能轉化為小球的動能和彈性勢能，所以動能變化量小于重力勢能變化量。

故答案為：(1)先變大再變??；(2)非平衡；(3)1；小于。

16.(6分)(2023?沐陽縣模擬)小明在測量滑輪組機械效率的實驗中，所用裝置如圖所示，實驗中每個鉤

碼重2N,測得的數(shù)據(jù)如下表所示:

物理量鉤碼總重G/N鉤碼上升的高測力計示數(shù)測力計移動距機械效率/n

實驗次數(shù)度h/mF/N離s/m

140.11.80.3

260.12.40.383%

340.11.40.557%

440.21.41.057%

(1)在實驗中，測繩端拉力F時，應沿豎直方向盡量勻速拉動彈簧測力計,且在拉動過程中讀數(shù)。

(2)第1次實驗測得的機械效率為74%o(結果保留整數(shù))

(3)分析表中數(shù)據(jù)可知：第4次實驗是用(c)圖做的。[(a)/(b)/(c)]

(4)分析第1、2次實驗數(shù)據(jù)可知：使用同一滑輪組，增大物重可以提高滑輪組的機械效率:分析

第1、3次實驗數(shù)據(jù)可知：影響滑輪組的機械效率高低的因素主要是動滑輪的重力。

(5)分析第3、4次實驗數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機械效率與物體被提升的高度無關。

(a)(b)(c)

解：(1)在測繩端拉力時，需豎直向上勻速拉動測力計，且在拉動時讀數(shù)；

(2)第1次實驗測得的機械效率：

n==Gh=4NX0-X100%?=74%；

V總Fs1.8NXQ.3m

(3)第4次實驗s為h的5倍，所以滑輪組由5段繩子承擔物重，所以第4次實驗是由c圖做的；

(4)由數(shù)據(jù)知第1、2次實驗中，s為h的3倍，所以滑輪組由3段繩子承擔物重，而第1次實驗物體

的重力為4N,第2次被提升的物重為6N,所以第1次實驗是用a圖做的、第2次實驗是用b圖做的；

由數(shù)據(jù)知第3次實驗中，s為h的5倍，所以滑輪組由5段繩子承擔物重，所以第3次是用(c)圖做的；

分析第1、2次實驗，兩次所用滑輪組相同，但第2次物重大于第1次物重，機械效率也大于第1次的機

械效率，所以可得使用同一滑輪組，提高物重可以提高滑輪組的機械效率；

分析第1、3次實驗，兩次提升物體的重力相同，第3次實驗的動滑輪較重，而機械效率較低，所以可得

使用不同的滑輪組，提升相同的重物，動滑輪個數(shù)越多，滑輪組的機械效率越小，所以分析第1、3次實

驗數(shù)據(jù)可知：影響滑輪組的機械效率高低的因素主要是動滑輪的重力；

(5)第3、4次實驗只是改變了物體被提升的高度，機械效率沒變，所以可得滑輪組的機械效率與物體

被提升的高度無關。

故答案為：(1)勻速；(2)74%；(3)(c)；(4)增大物重；動滑輪的重力；(5)3、4。

17.(6分)(2023?興化市二模)現(xiàn)用如圖甲所示的裝置來探究滑輪組的機械效率n與所掛物重G物的關系，

改變6物，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，計算并繪出n與G物關系如圖乙所示，若不計繩重和摩擦，則：

(1)動滑輪自重是2N；

(2)當G物=7N時，重物以2m/s速度勻速上升，拉力F做功的功率是18W；

(3)僅改變圖甲中的繞繩方式、重復上述實驗，所得到的n-G物圖線與圖乙所示曲線相同。(選

填“相同”或“不同”)。

解：（1）由圖乙可知，物重G物=8N時，滑輪組的機械效率n=80%,

因不計繩重和摩擦，克服物重做的功為有用功，克服動滑輪重力和物重做的功為總功，

所以，滑輪組的機械效率：

nW有用G物hG物8Nan。/

n=------=1------------=---------=—————=80%,

W總（G物+G動）hG物+G動8N+G動

解得：G動=2N；

（2）當G物=7N時，重物以v=2m/s速度勻速上升，則拉力F做功的功率：

We（G物+G動）h

P=—^-=—也_竺—=（G物+G動）v=（7N+2N）X2m/s=18W；

tt

W有用G物hG物

（3）不計繩重和摩擦，由n=_5^=^——~—=——-—可知，僅改變圖甲中的繞繩方式、

W總（G物+G動）hG物+G動

重復上述實驗，所得到的n-G物圖線與圖乙所示曲線相同。

故答案為：（1）2；（2）18；（3）相同。

18.（6分）（2023?新北區(qū)校級一模）圖甲是某居民樓前的無障礙通道，一位中年人正用輪椅推著他年邁的

母親緩緩上行，圖乙是該通道斜面示意圖。為了解中年人推輪椅時所用力的大小，小紅和小華進行了探

究。她們從斜面底端A點沿斜面確定了相距1m處的B點。（g取10N/kg）

(1)選用車輪與輪椅相同材質、花紋的小車為研究對象，進行了如下操作：

①正確使用彈簧測力計，測出小車重為2.ON；斜面的高為0.09m

②將校零的彈簧測力計與斜面平行放置，然后沿斜面方向勻速拉動小車,如圖乙所示，彈簧測力計

示數(shù)為0.3N；

③計算出將小車從A點拉到B點的過程中，拉力所做的功為0.3J；利用斜面將小車從水平地面提升

到B點時的機械效率為60%o

(2)在小車上逐漸添加重物，測出小車的總重G,測出沿斜面勻速拉動小車需要的力，計算出小車從A

點到B點拉力所做的總功帖；重力做的有用功為W“通過多組數(shù)據(jù)作出％和跖與小車總重G的關系圖像，

分別如圖丙中的線段a和b；

①由圖像可知：用該通道斜面提升物體時的機械效率與物重無關(選填“有關”或“無關”)。

②若這位母親和所坐的輪椅總質量為80kg,則中年人用沿著通道斜面方向的力推輪椅勻速上坡時，力的

大小為120No

解：

(1)②探究斜面機械效率的實驗中，需沿斜面方向勻速拉動小車，這樣操作時彈簧測力計示數(shù)穩(wěn)定；由

圖可知，測力計的分度值為0.02N,指針指在0.3N處，所以彈簧測力計示數(shù)為0.3N；

③將小車從A點拉到B點的過程中，拉力做的功為W,e=Fs=0.3NXlm=0.3J；

由乙圖可知，斜面的高度為h=0.09m,

利用斜面將小車從水平地面提升到B點時所做的有用功為W有用=Gh=2.0NX0.09m=0.18J,

機械效率為n==P-18-LX100%=60%；

w總0.3.T

(2)①從圖像讀出當小車的總重G增大到5N時，拉小車從A點到B點所做的功%=0.75J,

豎直向上將小車從水平地面提升到B點所做的功W2=0.45J,

利用斜面將小車從水平地面提升到B點時的機械效率為n'X100%=60%,

910.75.T

由于n'=n,所以由圖像可知：用該通道斜面提升物體時的機械效率與物重無關；

②這位母親和所坐的輪椅總重力為G息=m總g=80kgX10N/kg=800N,

中年人用沿著通道斜面方向的力推輪椅勻速上坡時，從A點到B點所做的有用功為：

W有用'=G,eh=800NX0.09m=72J,

w有用

由n=-^得，中年人用沿著通道斜面方向的力推輪椅勻速上坡時，從A點到B點所做的總功為:

W總

由W=Fs得，推力的大小為F，=-_豆曳=3L=120N。

s1m

故答案為：(1)②勻速；0.3；③0.3；60%；(2)①無關；②120。

四.計算題(共4小題，滿分24分，每小題6分)

19.(6分)(2023?高新區(qū)校級二模)某項目建設中，工人用如圖所示的裝置將質量為70kg的建筑材料勻速

提升了6m,用時10s。電動機的輸出功率恒定為600W,不計繩重和摩g=10N/kg。求：

(1)10s內(nèi)電動機輸出的總功。

(2)動滑輪所受的重力。

(3)若用此滑輪組勻速提升另一批建筑材料時，機械效率是90%,求該建筑材料上升的速度。

解：(1)根據(jù)W=Pt得出10s內(nèi)電動機輸出的總功為W總=P,*t=600WX10s=6000J。

(2)建筑材料所受的重力G物=m物g=70kgX10N/kg=700N。

有用功為W有=G?,h=700NX61n=4200J。

額外功為W額=亞,a-W有=6000J-4200J=I8OOJ0

動滑輪所受的重力為G動=%=儂紅=300臬

h6m

(3)由「工W物二G物G物

得:90%=

W總W物+W動G物+G動G物+300N

解得G物=2700N,

另一批建筑材料上升的速度為V物=住=1^1=600Wx90%=0.2m/s。

G物G物2700N

答：⑴10s內(nèi)電動機輸出的總功6000J；

(2)動滑輪所受的重力300N；

(3)該建筑材料上升的速度0.2m/s。

20.(6分)(2023?鹽城)如圖所示，建筑工人用200N的拉力將質量為34kg的木箱在10s內(nèi)勻速提升3m,

g取10N/kg?

(1)求木箱的重力。

(2)求工人做功的功率。

(3)求滑輪組的機械效率。

解：(1)木箱的重力G=mg=34kgX10N/kg=340N。

(2)從圖中可知n=2,繩子自由端移動的距離s=nh=2X3m=6m,

工人做的功W,a=Fs=200NX6m=1200J,

功率P=1^-=12QQJ=120Wo

t10s

(3)有用功W有用=Gh=340NX3m=1020J,

滑輪組的機械效率n="包=儂［=85%。

W總1200.T

答：(1)木箱的重力為340N。

(2)工人做功的功率為120Wo

(3)滑輪組的機械效率為85虹

21.(6分)(2023?鎮(zhèn)江)某公司設計了一款太陽能無人駕駛汽車，其設計方案中有如表一段描述:

?整車質量為300kg,最高時速54km/h。當該車在平直公路上以最高時速勻速行駛時，所受阻力為車重

的0.02倍。

?所鋪設太陽能電池板面積為6.5m:該太陽能電池的能量轉化效率為20%,太陽能電池直接給電機供電,

電機將輸入電功率的90%轉化為汽車行駛所需的機械功率。

(1)當該車以最高時速在平直公路上勻速行駛時(g取10N/kg),求：

①該車0.5h內(nèi)行駛的路程。

②維持該車行駛所需的機械功率。

(2)小強查找到如下數(shù)據(jù)：在晴好的夏天，當太陽光垂直照射時，太陽能電池板每平方米面積上接收的

太陽輻射功率為700Wo請通過計算說明該車的設計方案是否合理。

解：(1)①車的最高時速54km/h,則該車0.5h內(nèi)行駛的路程為：

s=vt=54km/hX0.5h=27km=2.7X10*m；

②車受到的重力為G=mg=300kgX10N/kg=3000N,

因該車在平直公路上勻速行駛，故F=f=O.02G=0.02X3000N=60N,

則車行駛所需的機械功率為：

p=y=￡g_=Fv=60NX54X】m/s=900W；

tt3.6

(2)方法一：

車實際獲得的機械功率P機=700W/m2X6.5m2X20%X90%=819W,

因為819WV900W,所以方案不合理；

方法二：

需要的太陽能電池板面積S=--------粵----------^7.14m2；

700V/m2X20%X90%

因為7.14m2>6.5m2,所以方案不合理；

方法三：

Is內(nèi)需要的太陽能E^=——世——=900WXIs=5000J,

90%X20%90%X20%

22

Is內(nèi)能獲得的太陽能Ea