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第18讲 机械能和功
考点 常见题型 考点分值
1．理解动能和势能的含义 选择、填空 2～4分
2．会对物体动能、势能大小的变化进行定性的判断 选择(综合型)、填空 2～4分
3．理解动能和势能的相互转化及机械能守恒 选择(综合型)、填空 2～4分
4．能用机械能守恒解释简单现象 选择(综合型)、填空 2～4分
记住做功的两个必要因素 选择、填空 2～4分
理解功的物理含义 选择(综合型)、填空 2～4分
会运用功的公式W=Fs进行有关计算 选择(综合型)、填空 2～4分
知道功的国际制单位：焦耳 选择(综合型)、填空 2～4分
知道功是能量转化的量度 选择、填空 2～4分
理解功率的含义 选择(综合型)、填空 2～4分
知道功率的国际制单位：瓦特 选择(综合型)、填空 2～4分
会用公式P=W/t 进行有关计算 选择、填空 2～4分
一、机械能
1．动能
(1)动能的概念：物体由于______而具有的能．
(2)动能大小的决定因素：物体的______越大， ______越大，动能也越大．
2．重力势能
(1)重力势能的概念：物体由于______而具有的能．
(2)重力势能大小的决定因素：物体的______越大，______，具有的重力势能就越大．
3．弹性势能
(1)弹性势能的概念：物体由于发生___________而具有的势能．
(2)弹性势能大小的决定因素：物体的_____越大，弹性势能就越大．
4.机械能
（1）机械能：动能和势能之和。
（2）物体的动能、势能转化如下：
（3）如果没有摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能总量_________．
（4）如果存在摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能的总量会减少．减少的机械能转化为摩擦产生的___能．
注意：功和能在本质上是一致的，做功的过程就是机械能与其他形式的能相互转化的过程．
5.从隐含条件中判断动能、势能的变化情况
（1）如从“匀速”→v 不变、“加速（越来越快）”→v 变大和“减速（刹车）”→v 减小，判断速度大小的变化；
（2）从“上升”→h 变大、“下降（下滑）”→h 减小、“近地点（远地点）”等判断高度的变化；
（3）从“投放救灾物资的飞机”、“正在洒水的洒水车”→m减小；
（4）根据“光滑”→无摩擦力做功、“粗糙”→克服摩擦做功等判断机械能变化或根据动势能变化判断机械能变化。
6.实验：探究动能大小与哪些因素有关？
实验器材（质量不同的铁球、质量相同的铁球、木块等）
实验装置图
（1）小球在斜面必须保持_______释放；
（2）斜面要光滑，水平面有摩擦且足够长；
（3）转换法的应用（通过木块在水平面运动的________反映动能的大小）。
要点探究（控制变量法）
（1）探究动能大小与质量的关系（质量不同的两小球，从同一高度静止释放，控制小球______不变，小球质量越大，撞击木块后运动的距离越远，动能越大）；
（2）探究动能大小与速度的关系（质量相同的两小球，从不同高度静止释放，控制小球______不变，小球速度越大，撞击木块后运动的距离越远，动能越大）；
实验结论
①质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；
②运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。
交流与分析
（1）实验中能量的转化（小球从斜面由静止下落，下落过程中重力势能转化为动能，动能越来越大；在水平面上运动的小球将动能转化为内能，动能一直减小，直至为零）；
（2）实验推理与假设（当水平面绝对光滑，小球将做匀速直线运动）。
（3）实验方案改进
①确保小球在斜面下滑时不偏离斜面可在斜面上增设光滑凹槽；
②采取单摆式悬挂小球进行实验。
二、功
（1）概念：如果物体受到______的作用，并且在这个________上通过了一段⑧______，就说这个力对物体做了功。
（2）物理意义：度量能量转化的多少。做功的过程实质上就是能量转化的过程，力对物体做了多少功，就有多少能量发生了转化。例如：摩擦力做功是动能转化为内能，起重机对重物做功是电能转化为势能等。
（3）做功的两个必要因素：________________和___________________________ ．要明确“在力的作用下，物体沿力的方向通过了一段距离，那么这个力就对物体做了功”．
（4）不做功的三种情况：
示意 图 缺力无功 缺距离无功 力与距离垂直无功
特点 物体在水平方向不受力，因惯性而动 物体受力，但静止 有力有距离，力的方向与距离的方向垂直
举例 在光滑水平面上匀速运动的小球 推而未动，搬而未起 人提水桶水平前进，提水桶的力和水桶的重力不做功
（5）定义：力学中，功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的_______；即功=力×距离。
（6）功的公式：_______．注意F和s必须“同一物体”、“同一时间”、“同一方向”．
（7）功的单位：焦耳(简称“焦”)，符号是“J”，1 J＝1 N·m.
（8）变形公式：求力 ；求距离 。
（9）拓展：重力做功W=______；摩擦力做功W=_______。
（10）常见功的估测：从地上拿起一个鸡蛋，缓缓举过头顶大约做功 1 J；将地面上的物理课本捡起放到桌子上，人对课本做的功约为 2 J；中学生走到三楼，克服重力做的功约为3 000 J。
三、功率
1．功率的概念： _________________叫功率．功率用来描述________________ ，也可反映能量转化的快慢．
2．功率的公式：P＝ ____．
3．功率的单位：瓦特(W)、千瓦(kW)、焦/秒(J/s)．
注意：功是指力在一定时间内产生的成效，功率是指所产生成效的快慢，因此做功多，但功率不一定大
4.推导公式：P= = =_______（v为物体在F作用下运动的平均速度，单位是m/s）。
5.单位换算：1千瓦= 瓦，1兆瓦=1×106瓦。
知识点1：机械能转化及守恒
【例题】
1． 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
◆变式训练
2．如图是位于水平桌面上的玩具“不倒翁”摆动过程的示意图。将“不倒翁”扳到位置1后静止释放，“不倒翁”向右摆动，经过竖直位置2，到达另一侧最大摆角的位置3（忽略空气阻力）。下列关于“不倒翁”由位置1→2→3的摆动过程中能量变化描述正确的是（　　）
A．由1→2过程中，重力势能减小，动能减小
B．由1→2过程中，重力势能增加，动能增加
C．由2→3过程中，重力势能减小，动能增加
D．由2→3过程中，重力势能增加，动能减小
知识点2：探究物体的动能大小与哪些因素有关
【例题】
3．校科学兴趣小组同学进行“研究动能的大小与哪些因素有关”的实验，装置如图所示。实验中采用的器材有：斜面、钢球、木块、刻度尺等。请回答：
（1）实验中是通过观察　 　来判断钢球动能的大小。
（2）小科同学利用如图实验装置探究“物体的动能大小与质量的关系”，他将不同质量的钢球从斜面任意高度自由滑下，实验记录数据如下：
钢球的质量m/kg 0.1 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40
木块滑行距离s/m 0.12 0.10 0.12 0.12 0.11 0.13 0.12
根据以上实验数据，小科得出“物体的动能大小与质量无关”的结论。你认为出现此实验现象的主要原因是　 　。
◆变式训练
4．小滨同学在一次安全知识进校园的活动中了解到，骑车时速度太快、载重太多时，易发生事故。为什么速度太快、载重太多易引发安全事故呢 小滨查阅资料得知：物体速度大、质量大时，动能大。速度和质量哪个因素对动能影响更大呢 小滨请教老师获得了测量速度的方法后，找来了质量不同的小车、两块长木板、小木块、秒表和刻度尺，设计了如图甲所示的实验，请你和他一起探究。
（1）本实验的研究对象是　 　(选填“小车”或“木块”)
（2）通过实验探究，小滨记录的实验数据如下表所示：
实验次数 小车质量/g 小车到达木板底端速度/(m/s) 小木块滑行距离/cm
1 100 0.25 15
2 200 0.25 28
3 100 0.5 57
此实验通过　 　来判断物体动能的大小。
分析数据可知：物体动能的大小与物体质量和速度有关，且　 　对动能的影响更大。
（3）小江又设计了如图乙所示的方案：用同一个钢球两次将同一弹簧压缩到不同程度，放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的小木块，此时速度也不同，从而验证了动能与速度的关系。接着让质量不同的两个钢球两次将同一弹簧压缩到相同程度，放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的小木块，小滨认为这样做不能验证动能与质量的关系，你同意小滨的看法吗 请分析说明。　 　。
知识点3：判断力是否对物体做功
【例题】
5．乡村足球超级联赛(简称“村超”)已演绎成乡村嘉年华。如图为比赛时运动员发界外球，下列情形中，运动员对足球没有做功的是
A．将足球从地上捡起到举在头顶过程
B．站在线外把足球举在头顶保持不动
C．两手举着足球跑向边线处掷出足球
D．站在边线处将足球从头顶掷向场内
◆变式训练
6．投掷实心球是杭州市中考体测项目之一。以下情景中，人对实心球做功的是
.
A．①和③ B．①和④ C．②和③ D．②和④
知识点4：功的相关计算
【例题】
7．自动充电储能式电动汽车的前轮装有小型发电机，当电动汽车减速滑行时，就可以连通发电机向蓄电池充电，将部分动能转化为电能储存起来，以达到节能的目的。某电动汽车以 的初动能在水平路面上减速滑行，受到的阻力大小保持不变。
（1）第一次关闭自动储能装置，让车自由滑行，其动能(EK)随滑行距离变化关系如图中①所示，则此过程中动能转化为　 　能，车受到的阻力大小为　 　N。
（2）第二次启动自动储能装置，其动能随滑行距离变化关系如图中②所示，已知储能装置的能量转化效率为80%，则此过程中阿番电池所充的电能为　 　J
◆变式训练
8．如图甲所示的拆解器是玩乐高的工具之一，图乙为某次拆解过程，若作用在A 点上的力为54N，并瞬间在力的方向上移动了2cm。
（1）图乙所示使用拆解器时，拆解器相当于　 　杠杆；
（2）在本次使用拆解器的过程中，人体消耗了　 　能转化成机械能，对拆解器做了　 　J的功。
9．如图甲是小磊测动滑轮机械效率的示意图。他用弹簧测力计拉动绳子自由端，将质量为200g的钩码从A 位置匀速提升到B 位置，同时弹簧测力计从图中的A'位置匀速竖直上升到B'位置，在此过程中，弹簧测力计对绳的拉力为F，弹簧测力计的示数如图乙所示。请你根据小磊所做实验判断，下列说法中正确的是(g 取10N/ kg) (　　)
A．弹簧测力计示数为1.1 N
B．拉力 F 所做的功为2.4 J
C．此实验中动滑轮的机械效率约为83.3%
D．若在动滑轮下加挂钩码，机械效率将降低
10．如图所示为一种环保“重力灯”，让重物缓缓下落，拉动绳子，从而带动电机转动，使小灯泡发光。已知重物的质量为18千克，它在30分钟内缓慢下落了2米，使规格为“1.5V，0.12w”的小灯泡正常发光。不计绳子重力。下列说法正确的是 (　　)
A．重力灯发电过程中，把电能转化为机械能。
B．重物的重力在这30分钟中做功为36J。
C．30分钟内小灯泡消耗的电能是3.6J
D．环保“重力灯”的发灯效率为60%
11．如图为某款“投篮玩具”及其设计原理，当用手向下按压投射装置 A 端时，C端与底座相连的橡皮筋被拉长；松手后，橡皮筋快速回弹，投射装置将小球抛向篮筐。若忽略空气阻力，则下列说法正确的是 (　　)
A．下压投射装置A 端时，ABC 部分可视为费力杠杆
B．橡皮筋收缩时，弹性势能仅转化为小球的动能
C．投射装置将小球抛出的过程中，没有对小球做功
D．小球被抛出后，运动至最高点时的动能不为零
12．教职工排球比赛正在如火如荼的进行中，如图是王老师发球的轨迹，O为发球点，A为最高点，B为落地点。排球在离开打排球教师的手后（　　）
A．O点后能继续上升，由于受到惯性力的作用
B．O点到A点的上升过程中，重力势能逐渐减小
C．在最高点A点时动能为零
D．O点到B点的整个过程中机械能不断减小
13．如图所示为乒乓球在水平地面上弹跳时产生轨迹的一部分，该图表明()
A．该图中乒乓球的弹跳方向为自右向左
B．乒乓球弹跳时机械能不变
C．乒乓球运动过程中重力势能一直减少
D．乒乓球离地上升过程中，动能转化为重力势能与内能
14．小滨同学在一次安全知识进校园的活动中了解到，骑车时速度太快、载重太多时，易发生事故。为什么速度太快、载重太多易引发安全事故呢 小滨查阅资料得知：物体速度大、质量大时，动能大。速度和质量哪个因素对动能影响更大呢 小滨请教老师获得了测量速度的方法后，找来了质量不同的小车、两块长木板、小木块、秒表和刻度尺，设计了如图甲所示的实验，请你和他一起探究。
（1）本实验的研究对象是　 　(选填“小车”或“木块”)
（2）通过实验探究，小滨记录的实验数据如下表所示：
实验次数 小车质量/g 小车到达木板底端速度/(m/s) 小木块滑行距离/cm
1 100 0.25 15
2 200 0.25 28
3 100 0.5 57
此实验通过　 　来判断物体动能的大小。
分析数据可知：物体动能的大小与物体质量和速度有关，且　 　对动能的影响更大。
（3）小江又设计了如图乙所示的方案：用同一个钢球两次将同一弹簧压缩到不同程度，放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的小木块，此时速度也不同，从而验证了动能与速度的关系。接着让质量不同的两个钢球两次将同一弹簧压缩到相同程度，放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的小木块，小滨认为这样做不能验证动能与质量的关系，你同意小滨的看法吗 请分析说明。　 　。
15．为比较汽车“超载”、“超速”造成的可能交通事故谁更严重？某研究团队进行了如图所示的模拟实验，实验所得数据见下表。
实验序号 小球的质量m（g） 小球的速度V（cm/s） 木块被撞击后运动的距离s（m）
1 30 3 4
2 30 6 16
3 60 3 8
（1）该实验模拟交通事故的严重程度是通过　 　来反映的。
（2）为探究“超载”安全隐患，应选择　 　两个序号的实验进行比较。
（3）分析表中实验数据可知，当发生交通事故时，　 　（选填“超载”或“超速”）的危害更大。
16．如图甲所示，一段粗糙程度相同的水平面和一个光滑的圆弧槽在 B 点处相连。质量为m的物体从离水平面高h的A 点由静止释放，BC长为3m，最后静止于水平面上的C点。如图乙所示，若在水平面上的D点处再连接一个光滑的圆弧槽，且BD 长为0.7m，物体从A 点·由静止释放，第一次到达左侧圆弧槽的E点，之后再下滑直至最终静止。
（1）甲图中，物体从A 点滑到水平面时，重力所做的功为　 　(用题中符号表示)。物体从B点到C点的过程中，能量转化的情况是　 　。
（2）乙图中，最后物体静止于水平面上的位置距B点　 　m。
17． 图甲是某居民楼前的无障碍通道。为了解推轮椅时所用力的大小，小明进行了图乙所示的斜面实验。他测得斜面底端A 点与斜面上的B 点相距1米，B 点高0.09米，小车重2牛。
（1）弹簧测力计沿斜面匀速直线拉动小车(图乙)，弹簧测力计示数为　 　牛。
（2）小车从A 点拉到B点的过程中，拉力所做的有用功为　 　焦。
（3）在小车上逐渐添加重物，测出小车的总重G 和沿斜面匀速直线拉动小车需要的力F，求出小车从A点到B 点拉力F所做的功 W1，及将小车从水平地面提升到B点所做的有用功 W2，并作出图丙所示的W-G图像。由图像可知，用该斜面提升物体时的机械效率与物重　 　(选填“有关”或“无关”)。
18．
（1）A、B两人共同搬一个质量分布均匀的木箱上楼梯，如图所示。木箱长为L，高为H(H（2）悠悠球是古老的玩具，它由轮和轴(含绕在轴上的细线)两部分组成(如图乙)，一悠悠球轮半径为R，轴半径为r(轴与轮固定，无相对运动)。将绕好细线的悠悠球放在水平地面上，如图丙(a)所示，在大小不变的水平拉力 F 作用下悠悠球会向　 　(填“左”或“右”)滚动；如图丙(b)所示，在大小不变的水平拉力F作用下悠悠球向右滚动距离为s，则F 做功为　 　。
19．明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置——辘轳，沿用至今。下图甲是一种辘轳，由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。提水时，用力使大轮转动，小轮随之转动并缠绕井绳，从而提起水桶。
（1）图甲所示辘轳是按照　 　（选填“省力”或“费力”）杠杆来设计的。
（2）设大轮与小轮的半径比为3∶1，水桶受到的总重力为90牛。使周长为3米的大轮转动一圈，水桶匀速上升，井绳对水桶做功　 　焦。（不计井绳的粗细和自重）
（3）图丙所示水龙头开关的设计也应用了同样的原理，为了更省力，开关应选用　 　（选填“①”或“②”）。
20． 为减少汽车尾气排放造成大气污染的加剧，新能源汽车正逐渐成为汽车行业的焦点。插电式混动汽车是常见的一种新能源汽车，行驶动力可由电动机或燃油发动机单独提供，也可以由二者同时提供。前不久，小科家新买了一辆新能源汽车，好奇的小科查看了该汽车的说明书，发现了如下表列出的部分有关数据：
整车质量/kg 燃油发动机额定功率/kW 轮胎与地面总接触面积/cm2 燃油标号
1200 90 2000 95号
结合以上数据分析并计算：
（1）当电池电量充足时，该汽车行驶时通过电池使电动机转动，从而驱动汽车行驶。此过程中电能转化为　 　能。
（2）计算该小汽车静止在水平地面上时，对地面的压强为多大
（3） 若该小汽车使用燃油发动机单独提供动力，在平直高速路上以额定功率匀速运动的速度是108km/h，计算该车行驶10km燃油发动机牵引力所做的功为多大
21．如图甲所示，工人用推力F将重为1000N的箱子沿斜面推至水平车厢中，斜面长3m、高1.5m，F始终与箱子运动方向相同。箱子运动路程随时间变化关系如图乙所示，推力F随时间变化关系如图丙所示。求：
（1）0~20s内工人对箱子做的功。
（2）斜面的机械效率。
（3）箱子在斜面上受到的摩擦力。
22．建筑工地上，工人利用杠杆提起重物．如图所示，杠杆AOB在竖直拉力的作用下恰好在水平位置平衡．已知，物体的重力为，与地面的接触面积为，此时物体对水平地面的压强为．若工人的重力为．备注：杠杆与绳的自重、转轴上的摩擦均不计，求：
（1）则工人对地面的压力　 　N．
（2）物体抬高2米克服重力做的功．
（3）该工人最多能拉起物体的重力．
23．俄乌冲突的不断升级，预示着我国国防装备要往多功能化方向发展。如图是我国自主研制的一款新型气垫两栖登陆艇，它的质量约为1.2×106kg，底面积约为500m2（海水密度约为1.0×103kg/m3）。计算：
（1）登陆艇漂浮在海面上时，排开水的体积是　 　米3。
（2）登陆艇静止在水平海滩上时，对海滩的压强为多大？
（3）登陆艇用3.0×104N的推进力匀速航行了1.2km，所做的功是多少？
24．如图甲所示，水平放置的方形容器里有一个重为8N、边长为10cm的立方体物块M，M与容器底部不密合。以5mL／s的恒定水流向容器内注水，容器中水的深度h随时间t的变化关系如图乙所示。请解答下列问题：
（1）当t=140s时，物块M在水中处于　 　（填“沉底”“悬浮”或“漂浮”）状态。
（2）当t=140s时，水对容器底部的压力大小是多少？
（3）图乙中a的值是多少
（4）在0~40s和40s~140s两个阶段，浮力对物体做功分别是多少
25．近年来，房车自驾游渐渐的成为旅游的新趋势。这种旅游方式能让游客真正的回归自然、亲近自然，在旅途中享受自由。我国制造的“长城”房车的总质量为3.5×103kg。在一段平直公路上匀速行驶了40km，用时30min，此时受到的阻力为车重的0.1倍。求：
（1）该房车匀速行驶时的速度；
（2）在该段路程中，房车牵引力所做的功；
（3）若房车以90km/h的速度行驶，房车的功率为100 KW，求此时房车的牵引力。
26．（2024·浙江）某同学通过斜面实验认识能量、运动和力的关系（如图，A、B两点等高）。忽略摩擦及空气阻力，小滑块由静止滑下，下列说法错误的是（　　）
A．小滑块下滑过程中机械能守恒
B．小滑块上升过程中内能不断增加
C．小滑块从A点静止滑下，能到达B点
D．小滑块起始位置越高，到达斜面底端速度越大
27．（2023·温州）如图是滚摆完成一次下降和上升的示意图。该过程中，滚摆处于甲、乙位置时（　　）
A．重力势能不同，动能相同 B．重力势能不同，动能不同
C．重力势能相同，动能相同 D．重力势能相同，动能不同
28．（2023·台州）如图是我市三门核电站的发电流程示意图。在发电时，能量转化过程是（　　）
A．核能→机械能→内能→电能 B．核能→内能→机械能→电能
C．内能→核能→机械能→电能 D．机械能→核能→内能→电能
29．（2023·杭州）小金将小球竖直向上抛出，小球先上升后下落，不计空气阻力。小球从离开手后到落回手中之前，此过程中能量变化的分析，正确的是（　　）
A．动能先增大后减小 B．势能先减小后增大
C．机械能先减小后增大 D．机械能保持不变
30．（2023·湖州）2023年5月11日，天舟六号货运飞船与空间站完成对接。这是我国改进型货运飞船首发船，其发射成功意义重大。下列说法正确的是（　　）
A．起飞时，燃料的化学能全部转化为火箭的机械能
B．对接完成后，以空间站为参照物，飞船是静止的
C．货物从地面运到空间站，其质量与重力都保持不变
D．完成对接后，空间站绕地球运动时运动状态保持不变
31．（2023·宁波）如图所示，小宁用竖直向上的拉力F提升物体，使物体在2s内匀速上升了0.1m已知物体重为1N，动滑轮重为0.25N，不计绳重和摩擦，这一过程中，下列说法错误的是（　　）
A．绳子自由端移动速度为0.05m/s B．拉力F的大小为0.625N
C．拉力F做功为0.125J D．该滑轮的机械效率为80%
32．（2023·绍兴）2023年5月10日，搭载天舟六号货运飞船的运载火箭成功发射，进入轨道后天舟六号与我国空间站完成对接形成组合体。下列说法正确的是（　　）
A．加速升空时，天舟六号机械能不变
B．进入轨道后，天舟六号的惯性消失
C．对接靠近时，以”天和”舱为参照物，天舟六号是静止的
D．对接成功后，组合体绕地运行过程中运动状态发生改变
33．（2023·台州）某同学研究滑轮的作用，用重为0.2牛的滑轮，把2牛的钩码匀速提升1米。在不计绳重和摩擦的情况下，拉力F做的功为（　　）
A．0焦 B．1.1焦 C．2.2焦 D．4.4焦
34．（2022·杭州）现有甲、乙、丙三个质量不同的物体(m甲>m乙>m丙)，在相等的恒力F作用下，分别在水平方向、沿斜面向上、竖直方向通过了相等的距离s，如图所示。F在三种情况下做的功分别为W甲、W乙、W丙，三者大小判断正确的是（　　）
A．W甲>W乙>W丙 B．W甲C．W甲=W乙=W丙 D．W甲=W乙35．（2024·浙江）如图所示，狗拉着雪橇在水平雪地上做匀速直线运动，它对雪橇的水平拉力为100牛。
（1）以地面为参照物，雪橇处于　 　（填“静止状态”或“运动状态”）。
（2）雪橇运动5米，狗的拉力对雪橇做功为　 　焦。
（3）货物和雪橇保持相对静止且两者的接触面水平，不计空气阻力，则雪橇对货物的摩擦力为　 　牛。
36．（2023·台州）电动微单车可有效地减轻交通压力。如图为某一电动微单车，其部分参数如下表所示。
（1）装有电动微单车的包装箱总质量为20千克，平放在水平地面上时对地面的最小压强是
多少？
（2）如图是某同学使用扳手组装电动微单车时的简化俯视图，其中O是支点，A是动力作用点，B是阻力作用点，此时扳手相当于　 　（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆。
（3）一定条件下，电动微单车充满电后，能以最高时速匀速行驶0.8小时，共行驶了多少千米？
37．（2023·绍兴）杭州亚运会以”中国新时代·杭州新亚运”为定位，秉持”绿色、智能、节俭、文明”的办会理念，将于2023年9月23日在杭州开幕举行。
（1）开幕当天，恰好是我国二十四节气中的秋分。图甲是地球公转示意图，当天地球在公转轨道上的　 　(填字母)位置。
（2）亚运吉祥物之一”莲莲”(图乙)，名字源于世界遗产西湖中的莲叶。西湖红莲，叶呈盾状圆形，这一性状是由　 　决定的。
（3）本届亚运会全部场馆均使用绿色电能，这是亚运史上首次实现绿色能源全覆盖。亚运场馆所使用的部分电能来自于浙江沿海的海上风电场(图丙)，其发电过程中的能量转化是：风能→风车叶轮的　 　能→电能。
（4）亚运会火炬名为”薪火”(图丁)。该火炬采用的生物质燃气是利用农作物秸秆、林木废弃物、食用菌渣、牛羊畜粪等物质作为原料转化而成的。其主要的成分为碳氢化合物、一氧化碳、氢气等。
①该燃气充分燃烧后，产物中一定含有　 　。
②请分析该燃气的应用优势　 　。
38．（2023·舟山）现代人类属于“智人”，起源于20万年前的非洲，目前全球人口达到78亿。身体并不强壮的人类，为何会在短时间内数量急剧增长？
（1）人类社会经历“石器时代”青铜器时代"和“铁器时代”，可见材料在人类发展过程中发挥重要作用。铜是最先正式使用的金属材料，与石器相比，优点有　 　。(写出1点即可)
（2）依靠科学的力量，不断激发沉睡的巨大能量是人类变得强大的又一原因。18世纪蒸汽机(如图)的发明，提高了能量的使用效率，使人类步入工业化时代。蒸汽机工作时，能量的转化过程为　 　。
（3）当然随着人口的急剧增长，也带来了传染病的流行，人类通过发明疫苗、研发抗生素等开启了与传染病的“斗争史”，但期间难免会出现一些认识偏差。某地总人口500万，右表是该地公布的接种新冠疫苗与患新冠轻、重症的数据，据此有人认为，疫苗接种人数越多，患新冠的比例越高！你是否支持这种观点　 　，请说出理由　 　。
某地2022年3月数据 未接种 全程接种
占人口比例 8% 92%
轻症病例 19% 81%
重症病例 26% 74%
39．（2023·温州）某同学发明一自动升降排水井盖（如图甲），暴雨时通过收集雨水实现井盖自动抬升（如图乙），加快路面雨水的排放。
（1）井盖抬升过程中，定滑轮的作用是　 　。
（2）某次排水过程中，重150牛的井盖被抬升0.1米。此过程中，克服井盖重力做功　 　焦。
（3）要使降水量稍小时就能抬升井盖，可采取的措施有：　 　。（写出一点）
40．（2023·丽水）重为0.027牛的乒乓球，从1米高的A点自由下落，第一次落地弹起至0.6米的最高点B(如图甲)。将乒乓球置于装有适量水的杯子中，一起从1米高处自由下落，杯子落地后乒乓球弹起的高度远大于1米(如图乙)。
（1）图甲中的乒乓球从A点下落到弹起至B点的过程中，机械能减少　 　焦；
（2）图乙中的乒乓球弹起的高度远大于1米，是由于乒乓球弹起瞬间机械能增大，此时对乒乓球做功的物体是　 　。
41．（2023·衢州）小科用如图装置研究动能大小的影响因素。
（1）将质量不同的小钢球从斜面上相同的高度处分别由静止开始沿斜面滚下，比较木块被小钢球推出的距离大小，这样做的目的是为了研究动能大小与　 　的关系。
（2）木块向前移动一段距离后停止，这一过程中木块的机械能转化为　 　能。
42．（2023·台州）冰雹是一种灾害性天气，会损坏农作物和各种设施。
（1）冰雹在高空具有较大的重力势能，落到地面时速度较　 　。
（2）为探究不同速度的冰雹下落时对塑料薄膜的损坏程度，某同学进行模拟实验：取三块相同的塑料薄膜，画上20毫米×20毫米的小方格，让3个相同的圆冰球以不同的速度分别撞击，实验结果如图所示。利用方格计算受损面积，发现图甲、乙难以比较。若要更准确比较图甲、乙受损面积大小，不增加其它工具，可如何改进？　 　
（3）在总厚度不变的情况下，使用双层薄膜是否可以更好地抵挡冰雹？于是该同学再次进行模拟实验：选用材质相同的单层和双层薄膜，利用大小和速度相同的圆冰球撞击，比较受损程度，实验结果如下表。
类型 单层薄膜
(厚度0.24 mm) 双层蒋膜(每层厚度0.12 mm)
间隔Оmm 间隔5mm 间隔10mm
受损程度 攻损 上.下两层均轻微形变 上、下两层均中度形变 上层破损、下层严重形变
根据表中信息，请对大棚铺设塑料薄膜提出合理的建议。　 　
43．（2023·湖州）在湖州看见美丽中国，美丽湖州吸引越来越多的外地游客驾车前来休闲度假。某房车的总质量为3×103千克，在一段平直的高速公路上匀速行驶3千米，用时2分钟，运动过程中受到的阻力为车重的0.1倍。高速公路上限速120千米/时。
（1）高速上限速，实际上是为了避免汽车的 (填选项)过大，减少车祸发生时的危害。
A．惯性 B．动能 C．势能 D．摩擦力
（2）通过计算判断该房车在此路段是否超速。
（3）计算在这3千米路程内房车牵引力所做的功。
44．（2023·绍兴）赛龙舟自古以来在我国广为流传，现已成为亚运会比赛项目。如图是运动员在室内进行划桨训练的两个场景，图甲是训练装置的结构示意图，绳子系在”船桨”的A端，运动员坐在位置上用力将”船桨”从位置“1”划到位置”2”，重物的位置也发生了相应的变化。若重物的质量为20千克，”划桨”一次拉过绳子的距离为60厘米。(船桨重、绳重与摩擦均不计)
（1）该装置中两个滑轮的作用是　 　。
（2）”划桨”一次，人至少做功　 　焦。
（3）图乙是某种耐力练习示意图，保持”船桨”与绳子垂直并静止。若OA为60厘米，OB为40厘米，当一只手握在O端，另一只手握在B点并施加垂直”船桨”的力F。求此时力F的大小。
45．（2022·绍兴）长度均为20厘米的相同均质木块A、B平放在水平桌面上，从图示位置开始推木块。当F为3牛时，木块静止；当F为6牛时，木块A、B开始沿桌面做匀速直线运动，2秒后木块A掉落：继续推木块B使其仍做匀速直线运动直到掉落。
（1）推力为3牛时，AB整体受到摩擦力为　 　牛。
（2）木块A在桌面上匀速运动的速度大小为　 　米/秒。
（3）从开始推动到木块B掉落的过程中，推力共做功　 　焦。
46．（2022·舟山）如图是广泛应用于建筑的强夯机使用时夯锤从高处下落撞击地面，从而起到夯实地基的作用。(g取10N/kg)
（1）如图所示，a是　 　滑轮。
（2）为确保安全，应考虑钢绳的承受力。若强夯机使用了质量为4×104千克的夯锤，则钢绳能承受的拉力至少多大 (不计滑轮、钢绳自重及摩擦)
（3）夯实地基所需能量来自于夯锤的重力势能。若质量为4×104千克的夯锤，从10米高处下落至地面，重力做了多少功
47．（2022·宁波）一个密度为ρ、底面积为S、高为h的圆柱体，浮于圆筒形容器中，如图所示。圆筒内部横截面积为4S，筒内液体密度为 ，现向筒内缓慢的注入密度为 (已知 的液体，注入的液体与筒内液体互不相溶而浮于上层，直至把圆柱体刚好全部淹没。
求：
（1）下层液体的液面下降的高度
（2） 该过程中浮力对圆柱体做的功W。
第18讲 机械能和功答案
知识梳理
一、机械能
1． (1) 运动
(2) 运动速度 质量
2． (1) 被举高
(2) 质量 高度越高
3． (1) 弹性形变
(2) 弹性形变
4.（4） 热
6.（1） 速度 （2） 质量
二、功
（1） 力 上通过了一段
（3） 作用在物体上的力 物体在力的方向上通过的距离
（5） 乘积
（6） W=Fs
（8） F=W/s s =W/ F
（9） Gh fs
三、功率
1． 单位时间内所做的功 做功快慢
2． W/t
4. W/t （Fs）/t Fv
5. 1000
考点突破
1．A 2．D
3．（1）钢球推动木块运动距离的大小 （2）没有控制钢球进入水平面时速度相同
4．（1）小车 （2）木块移动的距离；速度 （3）同意，弹簧压缩相同的程度，具有的弹性势能相同，最终转化为小球的动能相同木块移动的距离相同，故不能验证动能与质量的关系
5．B 6．A
7．（1）内；103 （2）3.2×104
8．（1）省力 （2）化学；1.08
夯实基础
9．C 10．D 11．D 12．D 13．D
14．（1）小车 （2）被撞小木块滑行的距离；速度 （3）同意，理由：因为用同一个钢球两次将同一弹簧压缩到不同程度，两次实验弹簧具有的弹性势能不同；若用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击同一木块，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，故弹簧势能相同，转化出的动能相同。
15．（1）木块被撞击后运动的距离 （2）1和3 （3）超速
16．（1）mgh；动能转化为内能，直至动能为零 （2）0.2
17．（1）0.3 （2）0.18 （3）无关
18．（1） （2）右；
19．（1）省力 （2）90 （3）①
20．（1）机械
（2）该小汽车对地面的压力F＝G＝mg＝1.2×103kg×10N/kg＝1.2×104N；
它对地面的压强 。
（3）该车的速度v=108km/h=30m/s，
该车受到的牵引力；
该车牵引力做的功 W=Fs=3×103N×10×103m=3×107J。
21．（1）W1＝F1S1＝600N×3m＝1800J
W2＝F2S2＝200N×(8－3)m＝1000J
W＝W1＋W2＝1800J＋1000J＝2800J
（2）W有＝Gh＝1000N×1.5m＝1500J
η＝W有/W1＝1500J/1800J＝83.3%
（3）W额＝W1－W有＝1800J－1500J＝300J
f＝W额/S1＝300J/3m＝100N
22．（1）500 （2）
（3）人体能产生的最大拉力大小为
23．（1）1.2×103
（2）登陆艇对沙滩的压力F压=G=mg=1.2×107N；
对海滩的压强：；
（3）登陆艇推力做的功：W=Fs=3.0×104N×1200m=3.6×107J。
24．（1）漂浮
（2），
，
所以F=G水+G物=7N+8N=15N.
（3）a为拐点，此时物体M恰好漂浮，，
根据阿基米德原理可知，，
所以。
（4）0-40s时，物体M静止，上升高度为0，所以此阶段浮力做功为0；
40-140s时，物体受到浮力，上升的距离，
此阶段浮力做功。
25．（1）ｖ＝ ＝ ＝80km/h
（2）G=mg=3.5×103kg×10N/kg=3.5×104N
F=f=0.1G=3.5×103N（1分）
W=Fs=3.5×103N×4×104m=1.4×108J
（3）F= = 1×105W÷25m/s=4000N
真题再现
26．B 27．D 28．B 29．D 30．B 31．A 32．D 33．C 34．C
35．（1）运动状态 （2）500 （3）0
36．（1）解：G=mg=20千克×10牛/千克=200牛
F=G=200牛
s=1米×0.8米=0.8米2
p=F/s=200牛/0.8米2=250帕
答：包装箱对地面的最小压强是250帕。
（2）省力
（3）解：s=vt=25千米/时×0.8时=20千米 答：共行驶了20千米的路程。
37．（1）B （2）基因 （3）动(机械) （4）CO2、H2O；原料适应性广、能源循环利用等(合理即可)
38．（1）良好的延展性(良好的导热性等) （2）化学能→内能→机械能 （3）否；合理即可
39．（1）改变力的作用方向 （2）15 （3）调小排水口
40．（1）0.0108 （2）水
41．（1）质量大小 （2）内
42．（1）大 （2）将方格划分得更小 （3）铺设间隔为0的双层薄膜
43．（1）B
（2）v= =90千米/时
90千米时<120千米时，没有超速。
（3）因为匀速直线运动，所以F=f
f=0.1G=0.1mg=0.1×3×103千克×10牛/千克=3×103牛
W=Fs=3×103牛×3×103米=9×106焦
44．（1）改变力的方向 （2）120
（3）FA×OA=F×OB
200牛×60厘米=F×40厘米
F=300牛
45．（1）3 （2）0.05 （3）1.2
46．（1）动
（2）解：G=mg=4×104kg×10N/kg=4×105N，F= G=2×105N
答：钢绳能承受的拉力至少为2×105牛
（3）解：W=Fs=Gh=4×105N×10m=4×106J
答：重力做了4×106焦的功。
47．（1）若两次圆柱体浸在ρ2 液体内的高度分别为 x1，x2，①由. 得 解得 h，②由 得 ρ2Sx2g，解得 代入x1、x2，解得
（2）代入x1、x2、△x，解得
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第18讲 机械能和功
考点 常见题型 考点分值
1．理解动能和势能的含义 选择、填空 2～4分
2．会对物体动能、势能大小的变化进行定性的判断 选择(综合型)、填空 2～4分
3．理解动能和势能的相互转化及机械能守恒 选择(综合型)、填空 2～4分
4．能用机械能守恒解释简单现象 选择(综合型)、填空 2～4分
记住做功的两个必要因素 选择、填空 2～4分
理解功的物理含义 选择(综合型)、填空 2～4分
会运用功的公式W=Fs进行有关计算 选择(综合型)、填空 2～4分
知道功的国际制单位：焦耳 选择(综合型)、填空 2～4分
知道功是能量转化的量度 选择、填空 2～4分
理解功率的含义 选择(综合型)、填空 2～4分
知道功率的国际制单位：瓦特 选择(综合型)、填空 2～4分
会用公式P=W/t 进行有关计算 选择、填空 2～4分
一、机械能
1．动能
(1)动能的概念：物体由于_运动_而具有的能．
(2)动能大小的决定因素：物体的__运动速度_越大， _质量_越大，动能也越大．
2．重力势能
(1)重力势能的概念：物体由于__被举高____而具有的能．
(2)重力势能大小的决定因素：物体的__质量_越大，_高度越高_，具有的重力势能就越大．
3．弹性势能
(1)弹性势能的概念：物体由于发生__弹性形变_____而具有的势能．
(2)弹性势能大小的决定因素：物体的__弹性形变___越大，弹性势能就越大．
4.机械能
（1）机械能：动能和势能之和。
（2）物体的动能、势能转化如下：
（3）如果没有摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能总量__保持不变___．
（4）如果存在摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能的总量会减少．减少的机械能转化为摩擦产生的__热_能．
注意：功和能在本质上是一致的，做功的过程就是机械能与其他形式的能相互转化的过程．
5.从隐含条件中判断动能、势能的变化情况
（1）如从“匀速”→v 不变、“加速（越来越快）”→v 变大和“减速（刹车）”→v 减小，判断速度大小的变化；
（2）从“上升”→h 变大、“下降（下滑）”→h 减小、“近地点（远地点）”等判断高度的变化；
（3）从“投放救灾物资的飞机”、“正在洒水的洒水车”→m减小；
（4）根据“光滑”→无摩擦力做功、“粗糙”→克服摩擦做功等判断机械能变化或根据动势能变化判断机械能变化。
6.实验：探究动能大小与哪些因素有关？
实验器材（质量不同的铁球、质量相同的铁球、木块等）
实验装置图
（1）小球在斜面必须保持__静止_释放；
（2）斜面要光滑，水平面有摩擦且足够长；
（3）转换法的应用（通过木块在水平面运动的_距离_反映动能的大小）。
要点探究（控制变量法）
（1）探究动能大小与质量的关系（质量不同的两小球，从同一高度静止释放，控制小球__速度__不变，小球质量越大，撞击木块后运动的距离越远，动能越大）；
（2）探究动能大小与速度的关系（质量相同的两小球，从不同高度静止释放，控制小球__质量___不变，小球速度越大，撞击木块后运动的距离越远，动能越大）；
实验结论
①质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；
②运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。
交流与分析
（1）实验中能量的转化（小球从斜面由静止下落，下落过程中重力势能转化为动能，动能越来越大；在水平面上运动的小球将动能转化为内能，动能一直减小，直至为零）；
（2）实验推理与假设（当水平面绝对光滑，小球将做匀速直线运动）。
（3）实验方案改进
①确保小球在斜面下滑时不偏离斜面可在斜面上增设光滑凹槽；
②采取单摆式悬挂小球进行实验。
二、功
（1）概念：如果物体受到__力__的作用，并且在这个_力的方向____上通过了一段 ___距离___，就说这个力对物体做了功。
（2）物理意义：度量能量转化的多少。做功的过程实质上就是能量转化的过程，力对物体做了多少功，就有多少能量发生了转化。例如：摩擦力做功是动能转化为内能，起重机对重物做功是电能转化为势能等。
（3）做功的两个必要因素：_作用在物体上的力__和__物体在力的方向上通过的距离_____ ．要明确“在力的作用下，物体沿力的方向通过了一段距离，那么这个力就对物体做了功”．
（4）不做功的三种情况：
示意 图 缺力无功 缺距离无功 力与距离垂直无功
特点 物体在水平方向不受力，因惯性而动 物体受力，但静止 有力有距离，力的方向与距离的方向垂直
举例 在光滑水平面上匀速运动的小球 推而未动，搬而未起 人提水桶水平前进，提水桶的力和水桶的重力不做功
（5）定义：力学中，功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的__乘积_____；即功=力×距离。
（6）功的公式：_W=Fs_．注意F和s必须“同一物体”、“同一时间”、“同一方向”．
（7）功的单位：焦耳(简称“焦”)，符号是“J”，1 J＝1 N·m.
（8）变形公式：求力 F=W/s ；求距离 s =W/ F 。
（9）拓展：重力做功W=_Gh__；摩擦力做功W=__fs_____。
（10）常见功的估测：从地上拿起一个鸡蛋，缓缓举过头顶大约做功 1 J；将地面上的物理课本捡起放到桌子上，人对课本做的功约为 2 J；中学生走到三楼，克服重力做的功约为3 000 J。
三、功率
1．功率的概念： _单位时间内所做的功_叫功率．功率用来描述__做功快慢___ ，也可反映能量转化的快慢。
2．功率的公式：P＝ __W/t__．
3．功率的单位：瓦特(W)、千瓦(kW)、焦/秒(J/s)．
注意：功是指力在一定时间内产生的成效，功率是指所产生成效的快慢，因此做功多，但功率不一定大.
4.推导公式：P= W/t = （Fs）/t =__Fv_____（v为物体在F作用下运动的平均速度，单位是m/s）。
5.单位换算：1千瓦=_1000__瓦，1兆瓦=1×106瓦。
知识点1：机械能转化及守恒
【例题】
1． 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
【答案】A
【知识点】动能和势能的大小变化；动能和势能的转化与守恒
【解析】【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】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。
故答案为：A。
◆变式训练
2．如图是位于水平桌面上的玩具“不倒翁”摆动过程的示意图。将“不倒翁”扳到位置1后静止释放，“不倒翁”向右摆动，经过竖直位置2，到达另一侧最大摆角的位置3（忽略空气阻力）。下列关于“不倒翁”由位置1→2→3的摆动过程中能量变化描述正确的是（　　）
A．由1→2过程中，重力势能减小，动能减小
B．由1→2过程中，重力势能增加，动能增加
C．由2→3过程中，重力势能减小，动能增加
D．由2→3过程中，重力势能增加，动能减小
【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】本题主要考查动能和重力势能之间的转化。“不倒翁”在位置1、3速度为零，动能为零；在位置2速度最大，动能最大。
【解答】在位置1，有一定的重力势能，动能为零。由1到2摆动过程，重心降低，重力势能减小，重力势能转化为动能，动能增大。在位置2，重力势能最小，动能最大。由2到3摆动过程，重心升高，重力势能增大，动能转化为重力势能，动能减小。在位置3，重力势能最大，动能为零。
所以位置1到位置2：重力势能转化为动能， 重力势能减小，动能增加 ；
位置2到位置3：动能转化为重力势能，重力势能增加，动能减小。
知识点2：探究物体的动能大小与哪些因素有关
【例题】
3．校科学兴趣小组同学进行“研究动能的大小与哪些因素有关”的实验，装置如图所示。实验中采用的器材有：斜面、钢球、木块、刻度尺等。请回答：
（1）实验中是通过观察　 　来判断钢球动能的大小。
（2）小科同学利用如图实验装置探究“物体的动能大小与质量的关系”，他将不同质量的钢球从斜面任意高度自由滑下，实验记录数据如下：
钢球的质量m/kg 0.1 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40
木块滑行距离s/m 0.12 0.10 0.12 0.12 0.11 0.13 0.12
根据以上实验数据，小科得出“物体的动能大小与质量无关”的结论。你认为出现此实验现象的主要原因是　 　。
【答案】（1）钢球推动木块运动距离的大小
（2）没有控制钢球进入水平面时速度相同
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】 （1）通过观察木块移动的距离长短，来判断钢球动能的大小，是将钢球动能的大小转换为木块移动的距离长短，符合转换法的思想；
（2）探究性实验应的是控制变量法，可根据控制变量法的思想分析。
【解答】 （1）根据题意可知，实验中是将钢球动能的大小转换为木块移动距离的长短；
（2）探究物体的动能大小与质量的关系时，应控制物体的速度不变，改变物体的质量。题中的钢球是从斜面任意高度自由滑下，改变了钢球碰撞时的速度，所以出现此实验现象的主要原因是：没有控制钢球进入水平面时速度相同。
◆变式训练
4．小滨同学在一次安全知识进校园的活动中了解到，骑车时速度太快、载重太多时，易发生事故。为什么速度太快、载重太多易引发安全事故呢 小滨查阅资料得知：物体速度大、质量大时，动能大。速度和质量哪个因素对动能影响更大呢 小滨请教老师获得了测量速度的方法后，找来了质量不同的小车、两块长木板、小木块、秒表和刻度尺，设计了如图甲所示的实验，请你和他一起探究。
（1）本实验的研究对象是　 　(选填“小车”或“木块”)
（2）通过实验探究，小滨记录的实验数据如下表所示：
实验次数 小车质量/g 小车到达木板底端速度/(m/s) 小木块滑行距离/cm
1 100 0.25 15
2 200 0.25 28
3 100 0.5 57
此实验通过　 　来判断物体动能的大小。
分析数据可知：物体动能的大小与物体质量和速度有关，且　 　对动能的影响更大。
（3）小江又设计了如图乙所示的方案：用同一个钢球两次将同一弹簧压缩到不同程度，放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的小木块，此时速度也不同，从而验证了动能与速度的关系。接着让质量不同的两个钢球两次将同一弹簧压缩到相同程度，放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的小木块，小滨认为这样做不能验证动能与质量的关系，你同意小滨的看法吗 请分析说明。　 　。
【答案】（1）小车
（2）木块移动的距离；速度
（3）同意，弹簧压缩相同的程度，具有的弹性势能相同，最终转化为小球的动能相同木块移动的距离相同，故不能验证动能与质量的关系
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】 （1）实验中运用转换法来研究小车动能的大小，即观察小木块在长木板表面移动的距离；
（2）①木块滑行的距离越大，克服摩擦力做功越多，那么小车的动能越大；
②根据表格数据分析质量和速度分别增大到2倍时木块滑行距离大小，进而确定哪个因素对动能的的影响更大。
（3）探究弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关，改变弹簧的形变大小，放手后小球被弹出，并与一木块相碰，观察木块被推动距离的远近来比较弹性势能的大小；弹簧的弹性势能与弹簧的形变有关，形变相同时动能相等。
【解答】 （1）该实验研究的主体是小车，研究的是小车动能的大小与速度和质量的关系；
（2）①该实验中小车动能的大小是通过被撞小木块滑行的距离远近体现的；
②根据表格数据1和2可知，当质量增大到原来的2倍时，木块滑行距离是原来的2倍。根据表格数据1和3可知，当速度增大到原来的2倍时，木块滑行的距离是原来的4倍，因此速度对动能的影响更大。
（3）用同一个钢球两次将同一弹簧压缩到不同程度，两次实验弹簧具有的弹性势能不同；若用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击同一木块，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，故弹簧势能相同，转化出的动能相同，因此，木块最终移动的距离相同，这样是不能完成实验的。
知识点3：判断力是否对物体做功
【例题】
5．乡村足球超级联赛(简称“村超”)已演绎成乡村嘉年华。如图为比赛时运动员发界外球，下列情形中，运动员对足球没有做功的是
A．将足球从地上捡起到举在头顶过程
B．站在线外把足球举在头顶保持不动
C．两手举着足球跑向边线处掷出足球
D．站在边线处将足球从头顶掷向场内
【答案】B
【知识点】功；力是否做功的判断
【解析】【分析】做功的两个必要因素是：一是作用在物体上的力，另一个是物体在这个力的方向上移动的距离；
【解答】A、将足球从地上捡起到举在头顶过程，有用力，在力的方向上有距离，做功。
B、站在线外把足球举在头顶保持不动，保持不动没有距离，不做功。
C、两手举着足球跑向边线处掷出足球，有用力，在力的方向上有距离，做功。
D、站在边线处将足球从头顶掷向场内，有用力，在力的方向上有距离，做功。
故选B。
◆变式训练
6．投掷实心球是杭州市中考体测项目之一。以下情景中，人对实心球做功的是
.
A．①和③ B．①和④ C．②和③ D．②和④
【答案】A
【知识点】力是否做功的判断
【解析】【分析】做功的两个必要因素：作用在物体上的力；物体在力的方向上通过的距离，二者缺一不可。
【解答】 ①将球从地上拿起，有力作用在球上，球在该力的方向上通过了一定的距离，人对球做功。
②手托球保持静止，有力作用在球上，但球没有在力的方向上移动距离，人对球不做功。
③挥动球，有力作用在球上，球在该力的方向上移动距离，人对球做功。
④球飞出去，靠的是惯性，有距离，但没有对球施加力，人对球不做功。
综上分析可知，人对实心球做功是①和③。
故答案为：A。
知识点4：功的相关计算
【例题】
7．自动充电储能式电动汽车的前轮装有小型发电机，当电动汽车减速滑行时，就可以连通发电机向蓄电池充电，将部分动能转化为电能储存起来，以达到节能的目的。某电动汽车以 的初动能在水平路面上减速滑行，受到的阻力大小保持不变。
（1）第一次关闭自动储能装置，让车自由滑行，其动能(EK)随滑行距离变化关系如图中①所示，则此过程中动能转化为　 　能，车受到的阻力大小为　 　N。
（2）第二次启动自动储能装置，其动能随滑行距离变化关系如图中②所示，已知储能装置的能量转化效率为80%，则此过程中阿番电池所充的电能为　 　J
【答案】（1）内；103
（2）3.2×104
【知识点】功的计算公式的应用；能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】（1） ①根据能量转化与守恒定律分析两种情况能量的转化情况：
②第一次关闭自充电装置，让车自由滑行，其动能全部转化为摩擦产生的内能，根据W=fs计算车受到的阻力；
（2）第二次启动自充电装置，根据能量守恒定律求解第二次向蓄电池所充的电能.
【解答】 （1）①第一次关闭自充电装置，让车自由滑行过程，动能全部转化为内能；
②由图读出：位移大小为x1=100m，初动能为100×103J，末动能为0，根据功能关系得到，fx=Ek，
则车受到的阻力；
（2）第二次启动自充电装置，让车自由滑行过程，
由图读出：位移大小为x2=60m，初动能为100×103J，末动能为0，
根据能量守恒定律得，Ek=fx2+E，
得到第二次向蓄电池所充的电能E=η（Ek-fx2）=80%×（100×103J-103N×60m）=3.2×104J。
◆变式训练
8．如图甲所示的拆解器是玩乐高的工具之一，图乙为某次拆解过程，若作用在A 点上的力为54N，并瞬间在力的方向上移动了2cm。
（1）图乙所示使用拆解器时，拆解器相当于　 　杠杆；
（2）在本次使用拆解器的过程中，人体消耗了　 　能转化成机械能，对拆解器做了　 　J的功。
【答案】（1）省力
（2）化学；1.08
【知识点】功的计算公式的应用；杠杆的分类
【解析】【分析】（1）比较动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的分类；
（2）根据能量转化的知识解答。格局W=Fs计算对拆解器做的功。
【解答】（1）根据乙图可知，使用拆解器时，动力臂大于阻力臂，为省力杠杆；
（2）在本次使用拆解器的过程中，人体消耗了化学能转化成机械能。
对拆解器做的功为：W=Fs=54N×0.02m=1.08J。
9．如图甲是小磊测动滑轮机械效率的示意图。他用弹簧测力计拉动绳子自由端，将质量为200g的钩码从A 位置匀速提升到B 位置，同时弹簧测力计从图中的A'位置匀速竖直上升到B'位置，在此过程中，弹簧测力计对绳的拉力为F，弹簧测力计的示数如图乙所示。请你根据小磊所做实验判断，下列说法中正确的是(g 取10N/ kg) (　　)
A．弹簧测力计示数为1.1 N
B．拉力 F 所做的功为2.4 J
C．此实验中动滑轮的机械效率约为83.3%
D．若在动滑轮下加挂钩码，机械效率将降低
【答案】C
【知识点】功的计算公式的应用；滑轮组绳子拉力的计算；机械效率的计算
【解析】【分析】 A.弹簧测力计读数时，先确定弹簧测力计的分度值，再根据指针位置读数；
B.读出钩码上升高度、拉力端移动距离，利用W=Fs求拉力做功；
C.利用W=Gh=mgh求有用功，动滑轮的机械效率等于有用功与总功之比；
D.提高机械效率的方法：一是减小摩擦而减小额外功，二是增大提升物重。
【解答】 A.由图知，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为1.2N，故A错误；
B.由图知，刻度尺的分度值为1cm，钩码上升高度h=AB=10.0cm，
拉力端移动距离s=A'B'=45.0cm-25.0cm=20.0cm；
拉力F做的功：W总=Fs=1.2N×20×10-2m=0.24J，故B错误；
C.有用功：W有用=Gh=mgh=0.2kg×10N/kg×10×10-2m=0.2J，
动滑轮的机械效率：，故C正确；
D.若在动滑轮下加挂钩码，额外功几乎不变，有用功增大，有用功在总功中所占的比例增大，可提高机械效率，故D正确。
故选C。
10．如图所示为一种环保“重力灯”，让重物缓缓下落，拉动绳子，从而带动电机转动，使小灯泡发光。已知重物的质量为18千克，它在30分钟内缓慢下落了2米，使规格为“1.5V，0.12w”的小灯泡正常发光。不计绳子重力。下列说法正确的是 (　　)
A．重力灯发电过程中，把电能转化为机械能。
B．重物的重力在这30分钟中做功为36J。
C．30分钟内小灯泡消耗的电能是3.6J
D．环保“重力灯”的发灯效率为60%
【答案】D
【知识点】电磁感应；功的计算公式的应用；能量利用效率；电功计算公式的应用
【解析】【分析】 A.发电机是利用电磁感应原理工作的；
B.利用G=mg求其重力，再利用W=Gh求重力做的功；
C.利用W电=Pt求灯泡消耗的电能；
D.根据得出效率。
【解答】 A.重物缓缓下落，拉动绳子，从而带动电机转动，从而消耗机械能转化为电能，是利用电磁感应，故A错误；
B.重物重力：G=mg=18kg×10N/kg=180N，重力做的功：W=Gh=180N×2m=360J，故B错误；
C.小灯泡正常发光时的功率：P=P额=0.12W，30分钟内小灯泡消耗的电能：W电=Pt=0.12W×30×60s=216J，故C错误；
D.环保“重力灯”的发灯效率，故D正确。
故选D。
11．如图为某款“投篮玩具”及其设计原理，当用手向下按压投射装置 A 端时，C端与底座相连的橡皮筋被拉长；松手后，橡皮筋快速回弹，投射装置将小球抛向篮筐。若忽略空气阻力，则下列说法正确的是 (　　)
A．下压投射装置A 端时，ABC 部分可视为费力杠杆
B．橡皮筋收缩时，弹性势能仅转化为小球的动能
C．投射装置将小球抛出的过程中，没有对小球做功
D．小球被抛出后，运动至最高点时的动能不为零
【答案】D
【知识点】力是否做功的判断；动能和势能的转化与守恒；杠杆的分类
【解析】【分析】 费力杠杆是指动力大于阻力、动力臂小于阻力臂的杠杆。费力杠杆可以节省动力移动的距离，这样在移动很小的情况下，可以使另一段的距离移动很多，从而达到预期的目的。
【解答】A.下压投射装置A端时，动力臂大于阻力臂，ABC部分可视为省力杠杆，A错误；
B.橡皮筋收缩时，弹性势能仅转化为小球的动能以及重力势能，B错误；
C.投射装置将小球抛出的过程中，装置对小球做功，通过做功使小球速度变大，C错误；
D.小球被抛出后，运动至最高点时的动能不为零，小球如果动能为零，会直接往下掉，不会继续水平运动，D正确；
故答案为：D。
12．教职工排球比赛正在如火如荼的进行中，如图是王老师发球的轨迹，O为发球点，A为最高点，B为落地点。排球在离开打排球教师的手后（　　）
A．O点后能继续上升，由于受到惯性力的作用
B．O点到A点的上升过程中，重力势能逐渐减小
C．在最高点A点时动能为零
D．O点到B点的整个过程中机械能不断减小
【答案】D
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】（1）我们把物体保持原来运动状态不变的性质叫做惯性，惯性是一种性质，不是力。
（2）重力势能的大小与质量、高度有关；
（3）动能的大小与质量和速度有关；
（4）克服摩擦做功，机械能转化为内能；
【解答】A、O点后能继续上升，是因为排球具有惯性，仍然要保持原来的运动状态，惯性不是力，A错误。
B、O点到A点的上升过程中，排球在脱离手后的上升过程中，质量不变，高度增大，重力势能增大，B错误。
C、排球在A点时有一定的高度，也有一定的速度，有动能也有势能，C错误。
D、O点到B点的整个过程中，排气克服空气阻力做功，一部分机械能转化为内能，排球的机械能减小，D正确。
故选D。
13．如图所示为乒乓球在水平地面上弹跳时产生轨迹的一部分，该图表明()
A．该图中乒乓球的弹跳方向为自右向左
B．乒乓球弹跳时机械能不变
C．乒乓球运动过程中重力势能一直减少
D．乒乓球离地上升过程中，动能转化为重力势能与内能
【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】根据乒乓球弹跳的高度变化判断其弹跳的方向；根据能量的转化结合弹跳高度的变化得出结论；根据影响重力势能的因素进行判断；根据能量的转化进行分析。
【解答】A．由图知道，乒乓球的弹跳高度自左向右越来越低，所以在图中乒乓球的弹跳方向为自左向右，故A不符合题意；
B．由于与空气的摩擦，在弹跳的过程中机械能转化为其他形式的能，所以机械能逐渐减小，故B不符合题意；
C．乒乓球运动过程中，质量不变，上升时高度变大，重力势能变大，下降时高度变小，重力势能变小，故C不符合题意
D．乒乓球离地上升过程中，质量不变，速度变小，动能变小，高度变大，重力势能变大；由于克服空气阻力做功，所以动能转化为重力势能与内能，故D符合题意。
故答案为：D。
14．小滨同学在一次安全知识进校园的活动中了解到，骑车时速度太快、载重太多时，易发生事故。为什么速度太快、载重太多易引发安全事故呢 小滨查阅资料得知：物体速度大、质量大时，动能大。速度和质量哪个因素对动能影响更大呢 小滨请教老师获得了测量速度的方法后，找来了质量不同的小车、两块长木板、小木块、秒表和刻度尺，设计了如图甲所示的实验，请你和他一起探究。
（1）本实验的研究对象是　 　(选填“小车”或“木块”)
（2）通过实验探究，小滨记录的实验数据如下表所示：
实验次数 小车质量/g 小车到达木板底端速度/(m/s) 小木块滑行距离/cm
1 100 0.25 15
2 200 0.25 28
3 100 0.5 57
此实验通过　 　来判断物体动能的大小。
分析数据可知：物体动能的大小与物体质量和速度有关，且　 　对动能的影响更大。
（3）小江又设计了如图乙所示的方案：用同一个钢球两次将同一弹簧压缩到不同程度，放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的小木块，此时速度也不同，从而验证了动能与速度的关系。接着让质量不同的两个钢球两次将同一弹簧压缩到相同程度，放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的小木块，小滨认为这样做不能验证动能与质量的关系，你同意小滨的看法吗 请分析说明。　 　。
【答案】（1）小车
（2）被撞小木块滑行的距离；速度
（3）同意，理由：因为用同一个钢球两次将同一弹簧压缩到不同程度，两次实验弹簧具有的弹性势能不同；若用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击同一木块，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，故弹簧势能相同，转化出的动能相同。
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】 （1）甲实验中，小车撞击木块，木块移动时克服阻力做功。根据W=fs可知，木块移动的距离越大，则克服摩擦做功越多，那么小车的动能越大。
（2）①实验中运用转换法来研究小车动能的大小，即观察小木块在长木板表面移动的距离；
②根据表格数据分析质量增大到2倍和速度增大到2倍时木块移动距离的大小，从而确定对动能大小的影响。
（3）探究弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关，改变弹簧的形变大小，放手后小球被弹出，并与一木块相碰，观察木块被推动距离的远近来比较弹性势能的大小；弹簧的弹性势能与弹簧的形变有关，形变相同时动能相等。
【解答】 （1）该实验研究的主体是小车，研究的是小车动能的大小与速度和质量的关系；
（2）①该实验中小车动能的大小是通过被撞小木块滑行的距离远近体现的，被撞的越远，说明小车的动能越大这里采用了转换法的思想；
②根据实验①②可知，当质量增大到原来的2倍时，木块滑行的距离也增大到原来的2倍。根据实验①③可知，当速度增大到原来的2倍时，木块移动的距离增大到原来的4倍，那么可以看出速度对动能的影响更大；
（3）用同一个钢球两次将同一弹簧压缩到不同程度，两次实验弹簧具有的弹性势能不同；若用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击同一木块，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，故弹簧势能相同，转化出的动能相同，因此木块最终移动的距离相同，这样是不能完成实验的。
15．为比较汽车“超载”、“超速”造成的可能交通事故谁更严重？某研究团队进行了如图所示的模拟实验，实验所得数据见下表。
实验序号 小球的质量m（g） 小球的速度V（cm/s） 木块被撞击后运动的距离s（m）
1 30 3 4
2 30 6 16
3 60 3 8
（1）该实验模拟交通事故的严重程度是通过　 　来反映的。
（2）为探究“超载”安全隐患，应选择　 　两个序号的实验进行比较。
（3）分析表中实验数据可知，当发生交通事故时，　 　（选填“超载”或“超速”）的危害更大。
【答案】（1）木块被撞击后运动的距离
（2）1和3
（3）超速
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】（1）根据图片可知，小球从斜面上撞击木块，木块移动的距离越远，克服阻力做功越多，则小球的动能越大，发生交通事故时越严重；
（2）根据控制变量法的要求选择对照实验；
（3）根据表格数据分析小球的质量增大或速度增大时木块被撞击距离的大小，进而判断交通事故的危害程度。
【解答】（1）根据题意可知，该实验模拟交通事故的严重程度是通过木块被撞击后运动的距离来反映的。
（2）为探究“超载”安全隐患，即探究动能大小与质量的关系时，需要控制速度相同，改变质量，故选1和3；
（3）根据实验1、2可知，当质量相同时，速度增大到原来的2倍时，木块被撞击的距离变成原来的4倍，即动能大小与速度的平方成正比；
根据实验1、3可知，当速度相同时，质量增大到原来的2倍时，木块被撞击后运动的距离增大到原来的2倍，即动能大小与质量的平方成正比。
综上所述，当发生交通事故时，超速的危害更大。
16．如图甲所示，一段粗糙程度相同的水平面和一个光滑的圆弧槽在 B 点处相连。质量为m的物体从离水平面高h的A 点由静止释放，BC长为3m，最后静止于水平面上的C点。如图乙所示，若在水平面上的D点处再连接一个光滑的圆弧槽，且BD 长为0.7m，物体从A 点·由静止释放，第一次到达左侧圆弧槽的E点，之后再下滑直至最终静止。
（1）甲图中，物体从A 点滑到水平面时，重力所做的功为　 　(用题中符号表示)。物体从B点到C点的过程中，能量转化的情况是　 　。
（2）乙图中，最后物体静止于水平面上的位置距B点　 　m。
【答案】（1）mgh；动能转化为内能，直至动能为零
（2）0.2
【知识点】功的计算公式的应用；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】（1）已知物体的质量和A点到水平面的高度，根据W=Gh求得物体从A点滑到水平面时，重力做的功；克服摩擦力做功，机械能转化为内能，根据斜面光滑，机械能不减小，据以上分析解答。
（2）结合两次在水平面上克服摩擦力做功相等分析解答。
【解答】（1）物体从A点滑到水平面时，重力做的功为：W=Gh=mgh；甲图中，物体在BC段运动时，克服阻力做功，将动能转化为内能，直至动能为零；
（2）乙图中，两侧都是光滑的圆弧槽，圆弧槽上运动时，机械能不减小，因而在水面上的运动的距离相等，故先来回运动4×0.7m=2.8m，然后再从B向左运动3m-2.8m=0.2m，最后物体静止于水平面上的位置距B点0.2m。
17． 图甲是某居民楼前的无障碍通道。为了解推轮椅时所用力的大小，小明进行了图乙所示的斜面实验。他测得斜面底端A 点与斜面上的B 点相距1米，B 点高0.09米，小车重2牛。
（1）弹簧测力计沿斜面匀速直线拉动小车(图乙)，弹簧测力计示数为　 　牛。
（2）小车从A 点拉到B点的过程中，拉力所做的有用功为　 　焦。
（3）在小车上逐渐添加重物，测出小车的总重G 和沿斜面匀速直线拉动小车需要的力F，求出小车从A点到B 点拉力F所做的功 W1，及将小车从水平地面提升到B点所做的有用功 W2，并作出图丙所示的W-G图像。由图像可知，用该斜面提升物体时的机械效率与物重　 　(选填“有关”或“无关”)。
【答案】（1）0.3
（2）0.18
（3）无关
【知识点】力的测量；功的计算公式的应用；机械效率
【解析】【分析】 机械效率是指机械在稳定运转时，机械的输出功（有用功量）与输入功（动力功量）的百分比。
【解答】（1）为使弹簧测力计稳定，便于读数，小车应尽量处于平衡状态，故应沿斜面匀速直线拉动小车，弹簧测力计如图乙所示，分度值为0.02N，读数为0.3N。
（2）克服重力做功为有用功，WG=mgh=2x0.09J=0.18J
（3） 由图像可知，用该斜面提升物体时的机械效率，mg变大，斜面一定，F会相应变大，即mg与F比值一定，h和s保持不变，所以机械效率不变。
18．
（1）A、B两人共同搬一个质量分布均匀的木箱上楼梯，如图所示。木箱长为L，高为H(H（2）悠悠球是古老的玩具，它由轮和轴(含绕在轴上的细线)两部分组成(如图乙)，一悠悠球轮半径为R，轴半径为r(轴与轮固定，无相对运动)。将绕好细线的悠悠球放在水平地面上，如图丙(a)所示，在大小不变的水平拉力 F 作用下悠悠球会向　 　(填“左”或“右”)滚动；如图丙(b)所示，在大小不变的水平拉力F作用下悠悠球向右滚动距离为s，则F 做功为　 　。
【答案】（1）
（2）右；
【知识点】功的计算公式的应用；杠杆的平衡条件
【解析】【分析】 （1）找出两个人搬箱子时的支点和动力臂、阻力臂，然后根据杠杆的平衡条件来求解。
（2）（a）图受力F后悠悠球将向前滚动；
（b）图受力F后悠悠球将向前滚动，滚动s后求滚动的圈数，再乘以轴周长得出拉力移动的距离，再利用W=Fs求F做功的大小。
【解答】 （1）如图，木箱质量均匀故其重心在几何中心，标为G，则此题变为一个杠杆问题，
下面的人抬箱子时，支点在上面的人手Q处，动力臂为FQ，阻力臂为QH，
根据杠杆的平衡条件可得：F1×FQ=G×QH-----①；
上面的人抬箱子时，支点在下面的人手C处，动力臂为CC'，阻力臂为CD，
根据杠杆的平衡条件可得：F2×CC'=G×CD-----②；
因为CC'=FQ，HQ=C'D，所以两个力的比值为：
F1：F2=QH：CD=C'D：CD，
接下来是求C'D和CD的值：
已知∠QCC'=45°，
所以，
由于木箱是一个矩形，所以木箱的对角线为：
所以，
由于HQ=C'D=CC'-CD，
所以
解得：，则，
即F1：F2=（L+H）：（L-H）；
（2）当悠悠球向前滚动的距离为s时办滚动的圈数为：，轴滚动的圈数与轮相同，则轴向前滚动的距离为：
（a）图，拉力作用在轴的下端时，轴向前滚动会使细线“收缩”，
拉力端实际移动的距离为：；
F做功大小为：；
（b）图，拉力F作用在轴的上端，轴向前滚动会使细线“拉长”，
拉力端实际移动的距离：s2=s+s'=（1+）s
F做功大小：W2=F s2=Fs（1+）。
19．明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置——辘轳，沿用至今。下图甲是一种辘轳，由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。提水时，用力使大轮转动，小轮随之转动并缠绕井绳，从而提起水桶。
（1）图甲所示辘轳是按照　 　（选填“省力”或“费力”）杠杆来设计的。
（2）设大轮与小轮的半径比为3∶1，水桶受到的总重力为90牛。使周长为3米的大轮转动一圈，水桶匀速上升，井绳对水桶做功　 　焦。（不计井绳的粗细和自重）
（3）图丙所示水龙头开关的设计也应用了同样的原理，为了更省力，开关应选用　 　（选填“①”或“②”）。
【答案】（1）省力
（2）90
（3）①
【知识点】功的计算公式的应用；杠杆的分类
【解析】【分析】（1）比较动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的分类；
（2）首先根据大轮转动的距离计算小轮转动的距离，也就是水桶上升的距离，根据W=Gh计算对水桶做的功即可；
（3）根据轮轴的本质分析解答。
【解答】（1）根据乙图可知，辘轳就是变形的杠杆，水桶在轴上施加阻力，动力作用在轮上做动力。此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆；
（2）大轮和小轮的半径比为1：3，则大轮转动一圈为3m时，小轮转动1m，即水桶上升1m，则井绳对水桶做功：W=Gh=90N×1m=90J；
（3）水龙头本质也是一个轮轴，则轮半径越大，则动力臂越大越省力，即开关应该选用①。
20． 为减少汽车尾气排放造成大气污染的加剧，新能源汽车正逐渐成为汽车行业的焦点。插电式混动汽车是常见的一种新能源汽车，行驶动力可由电动机或燃油发动机单独提供，也可以由二者同时提供。前不久，小科家新买了一辆新能源汽车，好奇的小科查看了该汽车的说明书，发现了如下表列出的部分有关数据：
整车质量/kg 燃油发动机额定功率/kW 轮胎与地面总接触面积/cm2 燃油标号
1200 90 2000 95号
结合以上数据分析并计算：
（1）当电池电量充足时，该汽车行驶时通过电池使电动机转动，从而驱动汽车行驶。此过程中电能转化为　 　能。
（2）计算该小汽车静止在水平地面上时，对地面的压强为多大
（3） 若该小汽车使用燃油发动机单独提供动力，在平直高速路上以额定功率匀速运动的速度是108km/h，计算该车行驶10km燃油发动机牵引力所做的功为多大
【答案】（1）机械
（2）该小汽车对地面的压力F＝G＝mg＝1.2×103kg×10N/kg＝1.2×104N；
它对地面的压强 。
（3）该车的速度v=108km/h=30m/s，
该车受到的牵引力；
该车牵引力做的功 W=Fs=3×103N×10×103m=3×107J。
【知识点】压强的大小及其计算；功的计算公式的应用；功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）根据能量转化的知识解答；
（2）根据F＝G＝mg计算该小汽车对地面的压力，再根据计算它对地面的压强 ；
（3）根据计算该车受到的牵引力，根据W=Fs计算牵引力做的功。
【解答】（1）当电池电量充足时，该汽车行驶时通过电池使电动机转动，从而驱动汽车行驶。此过程中电能转化为机械能。
21．如图甲所示，工人用推力F将重为1000N的箱子沿斜面推至水平车厢中，斜面长3m、高1.5m，F始终与箱子运动方向相同。箱子运动路程随时间变化关系如图乙所示，推力F随时间变化关系如图丙所示。求：
（1）0~20s内工人对箱子做的功。
（2）斜面的机械效率。
（3）箱子在斜面上受到的摩擦力。
【答案】（1）W1＝F1S1＝600N×3m＝1800J
W2＝F2S2＝200N×(8－3)m＝1000J
W＝W1＋W2＝1800J＋1000J＝2800J
（2）W有＝Gh＝1000N×1.5m＝1500J
η＝W有/W1＝1500J/1800J＝83.3%
（3）W额＝W1－W有＝1800J－1500J＝300J
f＝W额/S1＝300J/3m＝100N
【知识点】功的计算公式的应用；机械效率的计算；斜面及其工作特点
【解析】【分析】（1）由图乙可知，箱子在0～10s和 10s～20s内运动的路程；由图丙可知推力大小，利用W=Fs求推力做的功（总功）；
（2）箱子运动3m，提升高度h=1.5m，即箱子沿斜面从底端被推至顶端，利用W=Gh求推力克服箱子重力做的有用功，斜面的机械效率等于有用功与总功的比值；
（3）根据有用功和总功计算克服摩擦力做的额外功，根据额外功计算摩擦力。
22．建筑工地上，工人利用杠杆提起重物．如图所示，杠杆AOB在竖直拉力的作用下恰好在水平位置平衡．已知，物体的重力为，与地面的接触面积为，此时物体对水平地面的压强为．若工人的重力为．备注：杠杆与绳的自重、转轴上的摩擦均不计，求：
（1）则工人对地面的压力　 　N．
（2）物体抬高2米克服重力做的功．
（3）该工人最多能拉起物体的重力．
【答案】（1）500
（2）
（3）人体能产生的最大拉力大小为
【知识点】压强的大小及其计算；功的计算公式的应用；杠杆的平衡条件
【解析】【分析】（1） 知道物体对地面的压强和物体与地面的接触面积（其大小等于受力面积），根据F=pS求出物体对水平地面的压力，物体对地面的压力等于自身的重力减去细线的拉力，据此求出细线的拉力，然后根据杠杆的平衡条件求出杠杆A端受到细线的拉力大小，再根据相互作用力的关系得出工人受到细线的拉力，结合力的平衡条件求出此时人对地面的压力；
（2）根据W=Gh计算克服重力做的功；
（3）根据图片可知，人体产生的最大拉力等于体重，然后根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2列式计算即可。
【解答】（1） 重物对水平地面的压力：F压=pS=2.5×104Pa×400×10-4m2=1000N，
因重物对地面的压力等于自身的重力减去细线的拉力，
所以杠杆B端细线的拉力：FB=G物-F压=1600N-1000N=600N，
由杠杆的平衡条件可得：FA OA=FB OB，
解得：，
则工人对地面的压力：F压=G人-FA=700N-200N=500N。
23．俄乌冲突的不断升级，预示着我国国防装备要往多功能化方向发展。如图是我国自主研制的一款新型气垫两栖登陆艇，它的质量约为1.2×106kg，底面积约为500m2（海水密度约为1.0×103kg/m3）。计算：
（1）登陆艇漂浮在海面上时，排开水的体积是　 　米3。
（2）登陆艇静止在水平海滩上时，对海滩的压强为多大？
（3）登陆艇用3.0×104N的推进力匀速航行了1.2km，所做的功是多少？
【答案】（1）1.2×103
（2）登陆艇对沙滩的压力F压=G=mg=1.2×107N；
对海滩的压强：；
（3）登陆艇推力做的功：W=Fs=3.0×104N×1200m=3.6×107J。
【知识点】压强的大小及其计算；阿基米德原理；物体的浮沉条件及其应用；功的计算公式的应用
【解析】【分析】（1）首先根据F浮=G=mg计算出登陆艇漂浮受到的浮力，再根据阿基米德原理计算出它排开水的体积。
（2）首先根据F压=G=mg计算出登陆艇对沙滩的压力，再根据计算出对海滩的压强。
（3）根据W=Fs计算出登陆艇推力做的功。
【解答】（1）登陆艇漂浮受到的浮力F浮=G=mg=1.2×106kg×10N/kg=1.2×107N；
它排开水的体积；
24．如图甲所示，水平放置的方形容器里有一个重为8N、边长为10cm的立方体物块M，M与容器底部不密合。以5mL／s的恒定水流向容器内注水，容器中水的深度h随时间t的变化关系如图乙所示。请解答下列问题：
（1）当t=140s时，物块M在水中处于　 　（填“沉底”“悬浮”或“漂浮”）状态。
（2）当t=140s时，水对容器底部的压力大小是多少？
（3）图乙中a的值是多少
（4）在0~40s和40s~140s两个阶段，浮力对物体做功分别是多少
【答案】（1）漂浮
（2），
，
所以F=G水+G物=7N+8N=15N.
（3）a为拐点，此时物体M恰好漂浮，，
根据阿基米德原理可知，，
所以。
（4）0-40s时，物体M静止，上升高度为0，所以此阶段浮力做功为0；
40-140s时，物体受到浮力，上升的距离，
此阶段浮力做功。
【知识点】阿基米德原理；物体的浮沉条件及其应用；功的计算公式的应用
【解析】【分析】
（1）通过物体与液体的密度大小判断物体的浮沉。
（2）首先根据G水=ρ水gV水计算出水的重力，再利用F=G水+G物计算出水对容器底部的压力。
（3）水深为a时是拐点，即40s时物体恰好漂浮，浮力等于重力。
（4）根据W=FS进行计算。
【解答】
（1）物体M的重力为8N，所以物体的质量，
物体M的体积，
所以物体M的密度，
，所以140s时物体M处于漂浮状态。
25．近年来，房车自驾游渐渐的成为旅游的新趋势。这种旅游方式能让游客真正的回归自然、亲近自然，在旅途中享受自由。我国制造的“长城”房车的总质量为3.5×103kg。在一段平直公路上匀速行驶了40km，用时30min，此时受到的阻力为车重的0.1倍。求：
（1）该房车匀速行驶时的速度；
（2）在该段路程中，房车牵引力所做的功；
（3）若房车以90km/h的速度行驶，房车的功率为100 KW，求此时房车的牵引力。
【答案】（1）ｖ＝ ＝ ＝80km/h
（2）G=mg=3.5×103kg×10N/kg=3.5×104N
F=f=0.1G=3.5×103N（1分）
W=Fs=3.5×103N×4×104m=1.4×108J
（3）F= = 1×105W÷25m/s=4000N
【知识点】速度公式及其应用；功的计算公式的应用；功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）根据公式计算房车的速度；
（2）根据G=mg计算房车的重力，再根据F=f=0.1G计算房车受到的牵引力，最后根据W=Fs计算牵引力做的功；
（3）根据公式P=Fv计算房车受到的牵引力。
26．某同学通过斜面实验认识能量、运动和力的关系（如图，A、B两点等高）。忽略摩擦及空气阻力，小滑块由静止滑下，下列说法错误的是（　　）
A．小滑块下滑过程中机械能守恒
B．小滑块上升过程中内能不断增加
C．小滑块从A点静止滑下，能到达B点
D．小滑块起始位置越高，到达斜面底端速度越大
【答案】B
【知识点】机械能守恒
【解析】【分析】（1）忽略摩擦及空气阻力，小滑块运动过程中机械能守恒；
（2）改变物体内能的方式有做功和热传递；
（3）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、被举的高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。
【解答】A、忽略摩擦及空气阻力，小滑块运动过程中只有动能和重力势能的转化，机械能守恒，故A正确；
B、小滑块上升过程中，因忽略摩擦及空气阻力，小滑块的内能不变，故B错误；
C、小滑块在滑动时机械能守恒，A点和B点等高，重力势能相等，所以从A点静止滑下，能到达B点，故C正确；
D、小滑块在斜面上由静止开始向下运动，重力势能转化为动能，起点位置越高，重力势能越大，到达斜面底端时的动能越大，速度越大，故D正确。
故答案为：B。
27．如图是滚摆完成一次下降和上升的示意图。该过程中，滚摆处于甲、乙位置时（　　）
A．重力势能不同，动能相同 B．重力势能不同，动能不同
C．重力势能相同，动能相同 D．重力势能相同，动能不同
【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，结合机械能与内能的转化分析判断。
【解答】甲和乙的高度相同，且滚摆的质量相同，那么二者的重力势能相等，故A、B错误；
在运动过程中，由于摩擦和阻力的存在，会有部分机械能转化为内能，且运动时间越长，机械能损失越多，那么甲的机械能大于乙的机械能。根据“机械能=动能+重力势能”可知，甲的动能大于乙的动能，故C错误，D正确。
故选D。
28．如图是我市三门核电站的发电流程示意图。在发电时，能量转化过程是（　　）
A．核能→机械能→内能→电能 B．核能→内能→机械能→电能
C．内能→核能→机械能→电能 D．机械能→核能→内能→电能
【答案】B
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】 核电站的基本原理是核燃料在一回路反应堆内发生裂变产生大量热能，被高温高压水把热能带出，在蒸汽发生器内加热二回路给水产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机带动发电机发电。能量转换过程如下：核能→热能(将冷却剂水加热，但不能沸腾)→热能(一回路的水将二回路的水加热变成蒸汽)→动能(推动汽轮机转动)→电能(汽轮机带动发电机转动，切割磁感线产生电能)。
【解答】核裂变产生的核能转化为内能，使电机转动转化为机械能，轮机带动发电机转动，切割磁感线产生电能。
故答案为：B
29．小金将小球竖直向上抛出，小球先上升后下落，不计空气阻力。小球从离开手后到落回手中之前，此过程中能量变化的分析，正确的是（　　）
A．动能先增大后减小 B．势能先减小后增大
C．机械能先减小后增大 D．机械能保持不变
【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，而机械能等于动能与重力势能之和。
【解答】当小球上升时，高度增大，重力势能增大；速度减小，则动能减小，即将动能转化为重力势能。当小球下降时，高度减小，则重力势能减小；速度增大，则动能增大，即重力势能转化为动能。
因此动能先减小后增大，重力势能先增大后减小，故A、B错误；
由于不计空气阻力，那么机械能没有损失，即机械能保持不变，故C错误，D正确。
故选D。
30．2023年5月11日，天舟六号货运飞船与空间站完成对接。这是我国改进型货运飞船首发船，其发射成功意义重大。下列说法正确的是（　　）
A．起飞时，燃料的化学能全部转化为火箭的机械能
B．对接完成后，以空间站为参照物，飞船是静止的
C．货物从地面运到空间站，其质量与重力都保持不变
D．完成对接后，空间站绕地球运动时运动状态保持不变
【答案】B
【知识点】质量及其特性；参照物及其选择；力的作用效果；重力及其方向；能量的相互转化和转移
【解析】【分析】（1）根据能量转化的知识判断；
（2）根据参照物的知识判断；
（3）根据质量和重力的特点判断；
（4）运动状态改变包括：静止变运动，运动变静止，速度大小改变和运动方向改变。
【解答】A.起飞时，燃料的化学能不能全部转化为火箭的机械能，因为热量有损失，故A错误；
B.对接完成后，以空间站为参照物，飞船的位置保持不变，因此它们是静止的，故B正确；
C.货物从地面运到空间站，虽然位置发生改变，但是质量不变。所有的物体在太空中都处于失重状态，因此重力会减小为零，故C错误；
D.完成对接后，空间站绕地球运动时，速度大小和方向不断改变，那么它的运动状态保持不断改变，故D错误。
故选B。
31．如图所示，小宁用竖直向上的拉力F提升物体，使物体在2s内匀速上升了0.1m已知物体重为1N，动滑轮重为0.25N，不计绳重和摩擦，这一过程中，下列说法错误的是（　　）
A．绳子自由端移动速度为0.05m/s B．拉力F的大小为0.625N
C．拉力F做功为0.125J D．该滑轮的机械效率为80%
【答案】A
【知识点】功的计算公式的应用；滑轮组及其工作特点；滑轮组绳子拉力的计算；机械效率的计算
【解析】【分析】（1）根据图片确定承担重力的绳子段数n，然后根据s=nh计算绳子自由端移动的距离，再根据计算自由端移动的速度；
（2）根据计算拉力大小；
（3）根据W总=Fs计算拉力做功；
（4）根据计算滑轮组的机械效率。
【解答】根据图片可知，承担重力的绳子段数n=2，则自由端移动的距离s=nh=2×0.1m=0.2m。
那么自由端移动的速度，故A错误符合题意；
拉力为，故B正确不合题意；
拉力做的功：W总=Fs=0.625N×0.2m=0.125J，故C正确不合题意；
该滑轮的机械效率：，故D正确不合题意。
故选A。
32．2023年5月10日，搭载天舟六号货运飞船的运载火箭成功发射，进入轨道后天舟六号与我国空间站完成对接形成组合体。下列说法正确的是（　　）
A．加速升空时，天舟六号机械能不变
B．进入轨道后，天舟六号的惯性消失
C．对接靠近时，以”天和”舱为参照物，天舟六号是静止的
D．对接成功后，组合体绕地运行过程中运动状态发生改变
【答案】D
【知识点】参照物及其选择；惯性；动能和势能的大小变化
【解析】【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，而机械能=动能+重力势能；
（2）一切物体都有惯性；
（3）根据参照物的知识判断；
（4）运动状态的改变包括：静止变与运动，运动变静止，速度大小改变或运动方向改变。
【解答】A.加速升空时，天舟六号的质量不变，高度增大，则重力势能增大，质量不变，速度增大，则动能增大。根据“机械能=动能+重力势能”可知，它的机械能增大，故A错误；
B.进入轨道后，天舟六号的质量不变，则惯性不变，故B错误；
C.对接靠近时，以”天和”舱为参照物，天舟六号的位置不断改变，则它是运动的，故C错误；
D.对接成功后，组合体绕地运行过程中速度大小和方向不断改变，则运动状态不断改变，故D正确。
故选D。
33．某同学研究滑轮的作用，用重为0.2牛的滑轮，把2牛的钩码匀速提升1米。在不计绳重和摩擦的情况下，拉力F做的功为（　　）
A．0焦 B．1.1焦 C．2.2焦 D．4.4焦
【答案】C
【知识点】功的计算公式的应用
【解析】【分析】 动滑轮特点：使用动滑轮能省一半力，费距离。这是因为使用动滑轮时，钩码由两段绳子吊着，每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力，但是动力移动的距离是钩码升高的距离的2倍，即费距离，不能改变力的方向。
【解答】；
故答案为：C
34．现有甲、乙、丙三个质量不同的物体(m甲>m乙>m丙)，在相等的恒力F作用下，分别在水平方向、沿斜面向上、竖直方向通过了相等的距离s，如图所示。F在三种情况下做的功分别为W甲、W乙、W丙，三者大小判断正确的是（　　）
A．W甲>W乙>W丙 B．W甲C．W甲=W乙=W丙 D．W甲=W乙【答案】C
【知识点】功的计算公式的应用
【解析】【分析】根据W=Fs分析判断。
【解答】根据题目描述可知，三个物体受到的拉力相等，在拉力的方向上运动的距离也相等，根据W=Fs可知，拉力对物体做的功相等，即W甲=W乙=W丙。
故选C。
35．如图所示，狗拉着雪橇在水平雪地上做匀速直线运动，它对雪橇的水平拉力为100牛。
（1）以地面为参照物，雪橇处于　 　（填“静止状态”或“运动状态”）。
（2）雪橇运动5米，狗的拉力对雪橇做功为　 　焦。
（3）货物和雪橇保持相对静止且两者的接触面水平，不计空气阻力，则雪橇对货物的摩擦力为　 　牛。
【答案】（1）运动状态
（2）500
（3）0
【知识点】参照物及其选择；摩擦力的存在；功的计算公式的应用
【解析】【分析】（1）被研究的物体和参照物之间发生位置的变化，被研究的物体是运动的，否则被研究的物体是静止的；
（2）根据W=Fs求功；
（3）相对静止时，没有相对运动趋势，摩擦力为零。
【解答】（1）狗拉着雪橇在水平雪地上做匀速直线运动，雪橇和地面之间发生了位置的变化，所以以地面为参照物，雪橇是运动的；
（2）狗对雪橇的水平拉力为100牛，雪橇运动5米，W=Fs=100牛×5米=500焦；
（3）相对静止时，雪橇和货物没有相对运动趋势，雪橇对货物的摩擦力为0牛。
36．电动微单车可有效地减轻交通压力。如图为某一电动微单车，其部分参数如下表所示。
（1）装有电动微单车的包装箱总质量为20千克，平放在水平地面上时对地面的最小压强是
多少？
（2）如图是某同学使用扳手组装电动微单车时的简化俯视图，其中O是支点，A是动力作用点，B是阻力作用点，此时扳手相当于　 　（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆。
（3）一定条件下，电动微单车充满电后，能以最高时速匀速行驶0.8小时，共行驶了多少千米？
【答案】（1）解：G=mg=20千克×10牛/千克=200牛
F=G=200牛
s=1米×0.8米=0.8米2
p=F/s=200牛/0.8米2=250帕
答：包装箱对地面的最小压强是250帕。
（2）省力
（3）解：s=vt=25千米/时×0.8时=20千米
答：共行驶了20千米的路程。
【知识点】功的计算公式的应用；杠杆的平衡条件
【解析】【分析】（1）压强=压力/受力面积；
（2）杠杆平衡条件为：动力x动力臂=阻力x阻力臂；
（3）路程=速度x时间。
【解答】（2）动力臂大于阻力臂，故为省力杠杆；
（3） 解：s=vt=25千米/时×0.8时=20千米
答：共行驶了20千米的路程。
37．杭州亚运会以”中国新时代·杭州新亚运”为定位，秉持”绿色、智能、节俭、文明”的办会理念，将于2023年9月23日在杭州开幕举行。
（1）开幕当天，恰好是我国二十四节气中的秋分。图甲是地球公转示意图，当天地球在公转轨道上的　 　(填字母)位置。
（2）亚运吉祥物之一”莲莲”(图乙)，名字源于世界遗产西湖中的莲叶。西湖红莲，叶呈盾状圆形，这一性状是由　 　决定的。
（3）本届亚运会全部场馆均使用绿色电能，这是亚运史上首次实现绿色能源全覆盖。亚运场馆所使用的部分电能来自于浙江沿海的海上风电场(图丙)，其发电过程中的能量转化是：风能→风车叶轮的　 　能→电能。
（4）亚运会火炬名为”薪火”(图丁)。该火炬采用的生物质燃气是利用农作物秸秆、林木废弃物、食用菌渣、牛羊畜粪等物质作为原料转化而成的。其主要的成分为碳氢化合物、一氧化碳、氢气等。
①该燃气充分燃烧后，产物中一定含有　 　。
②请分析该燃气的应用优势　 　。
【答案】（1）B
（2）基因
（3）动(机械)
（4）CO2、H2O；原料适应性广、能源循环利用等(合理即可)
【知识点】能量的相互转化和转移；质量守恒定律及其应用；基因工程
【解析】【分析】（1）图甲A为春分，时间为3月21日；B为夏至，时间为6月22日；C为秋分，时间为9月23日；D为冬至，时间为12月22日；
（2）根据生物体的性状的决定因素解答；
（3）根据能量转化的知识解答；
（4）①根据质量守恒定律可知，反应前后元素的种类保持不变；
②可从燃料原材料的适应性，以及是否循环利用等角度解答。【解答】（1）图甲是地球公转示意图，则秋分在地球在公转轨道上的B位置。
（2）西湖红莲，叶呈盾状圆形，这一性状是由基因决定的；
（3）风电场（图丙），其发电过程中的能量转化是：风能→风车叶轮的动能→电能；
（4）①根据主要成分为碳氢化合物、一氧化碳、氢气等气体可知，一氧化碳燃烧生成二氧化碳，氢气燃烧生成水，则燃烧的产物一定含有CO2、H2O；
②燃气原料来自农作物秸杆、林木废弃物、食用菌渣、牛羊畜粪等，则该燃气的应用优势：原料适应性广、能源循环利用。
38．现代人类属于“智人”，起源于20万年前的非洲，目前全球人口达到78亿。身体并不强壮的人类，为何会在短时间内数量急剧增长？
（1）人类社会经历“石器时代”青铜器时代"和“铁器时代”，可见材料在人类发展过程中发挥重要作用。铜是最先正式使用的金属材料，与石器相比，优点有　 　。(写出1点即可)
（2）依靠科学的力量，不断激发沉睡的巨大能量是人类变得强大的又一原因。18世纪蒸汽机(如图)的发明，提高了能量的使用效率，使人类步入工业化时代。蒸汽机工作时，能量的转化过程为　 　。
（3）当然随着人口的急剧增长，也带来了传染病的流行，人类通过发明疫苗、研发抗生素等开启了与传染病的“斗争史”，但期间难免会出现一些认识偏差。某地总人口500万，右表是该地公布的接种新冠疫苗与患新冠轻、重症的数据，据此有人认为，疫苗接种人数越多，患新冠的比例越高！你是否支持这种观点　 　，请说出理由　 　。
某地2022年3月数据 未接种 全程接种
占人口比例 8% 92%
轻症病例 19% 81%
重症病例 26% 74%
【答案】（1）良好的延展性(良好的导热性等)
（2）化学能→内能→机械能
（3）否；合理即可
【知识点】传染病及其传播；传染病的预防措施；能量的转化与守恒定律；常见金属与金属的物理性质及用途
【解析】【分析】（1）金属材料的优点为： 1.强度高：金属材料具有很高的强度和刚性，可以承受很大的力和重量。2. 导电性好：金属材料是良好的导体，可以传递电流和热量。3. 耐腐蚀性好：金属材料具有很好的耐腐蚀性能，可以抵御氧化、腐蚀和磨损等。4. 易加工：金属材料易于加工成各种形状和尺寸，可以满足各种需求。5. 可回收利用：金属材料可以回收再利用，对环境友好。
（2）从接种后，对新冠病人的隔离措施来回答；例如：隔离措施的减少，导致总的患病人数增加。
故答案为：（1） 良好的延展性(良好的导热性等) （2） 化学能→内能→机械能 （3）否、合理即可
39．某同学发明一自动升降排水井盖（如图甲），暴雨时通过收集雨水实现井盖自动抬升（如图乙），加快路面雨水的排放。
（1）井盖抬升过程中，定滑轮的作用是　 　。
（2）某次排水过程中，重150牛的井盖被抬升0.1米。此过程中，克服井盖重力做功　 　焦。
（3）要使降水量稍小时就能抬升井盖，可采取的措施有：　 　。（写出一点）
【答案】（1）改变力的作用方向
（2）15
（3）调小排水口
【知识点】功的计算公式的应用；定滑轮及其工作特点
【解析】【分析】（1）根据定滑轮的特点解答；
（2）根据W=Gh计算克服井盖重力做的功；
（3）根据井盖被抬起的原理分析。
【解答】（1）定滑轮的作用是不省力不费力，但能改变力的作用方向；
（2）克服井盖重力做功：W=Gh=150N×0.1m=15J；
（3）根据乙图可知，当外面的雨水流入水槽后，水槽的重力增大，两个定滑轮上绳子产生的拉力增大，于是对井盖向上的支持力增大，于是井盖被顶起来。当降水量较小时，水槽的重力偏小，井盖受到的支持力偏小，井盖不易抬起。此时可以减小排水口，从而减小水槽里水的排水量，增大雨水在里面的停留时间，从而增大水槽重力，进而抬起井盖。
40．重为0.027牛的乒乓球，从1米高的A点自由下落，第一次落地弹起至0.6米的最高点B(如图甲)。将乒乓球置于装有适量水的杯子中，一起从1米高处自由下落，杯子落地后乒乓球弹起的高度远大于1米(如图乙)。
（1）图甲中的乒乓球从A点下落到弹起至B点的过程中，机械能减少　 　焦；
（2）图乙中的乒乓球弹起的高度远大于1米，是由于乒乓球弹起瞬间机械能增大，此时对乒乓球做功的物体是　 　。
【答案】（1）0.0108
（2）水
【知识点】力是否做功的判断；动能和势能的大小变化；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】本题主要考查机械能的知识，机械能是由物体的势能和动能组成的；机械能守恒定律是指除重力或弹力不做功时，其机械能的大小不变。
【解答】（1）由图甲可知，A和B的动能相同，减小的重力势能等于减小的机械能=0.027N·0.4m=0.0108J；
（2） 乓球弹起的高度远大于1米，是由于乒乓球弹起瞬间机械能增大 ，此时杯中的水对乒乓球有浮力，故此时对乒乓球做功的物体是水；
故答案为：（1）0.0108；（2）水
41．小科用如图装置研究动能大小的影响因素。
（1）将质量不同的小钢球从斜面上相同的高度处分别由静止开始沿斜面滚下，比较木块被小钢球推出的距离大小，这样做的目的是为了研究动能大小与　 　的关系。
（2）木块向前移动一段距离后停止，这一过程中木块的机械能转化为　 　能。
【答案】（1）质量大小
（2）内
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】（1）根据题目描述分析哪个因素发生改变即可；
（2）根据能量转化的知识分析解答。
【解答】（1）小钢球从斜面上相同高度滚下，则到达斜面底端时速度相同，只有小球的质量不变，因此是为了研究动能与质量大小的关系；
（2）木块向前移动时，它要克服水平面的阻力做功，将木块的机械能转化为内能。
42．冰雹是一种灾害性天气，会损坏农作物和各种设施。
（1）冰雹在高空具有较大的重力势能，落到地面时速度较　 　。
（2）为探究不同速度的冰雹下落时对塑料薄膜的损坏程度，某同学进行模拟实验：取三块相同的塑料薄膜，画上20毫米×20毫米的小方格，让3个相同的圆冰球以不同的速度分别撞击，实验结果如图所示。利用方格计算受损面积，发现图甲、乙难以比较。若要更准确比较图甲、乙受损面积大小，不增加其它工具，可如何改进？　 　
（3）在总厚度不变的情况下，使用双层薄膜是否可以更好地抵挡冰雹？于是该同学再次进行模拟实验：选用材质相同的单层和双层薄膜，利用大小和速度相同的圆冰球撞击，比较受损程度，实验结果如下表。
类型 单层薄膜
(厚度0.24 mm) 双层蒋膜(每层厚度0.12 mm)
间隔Оmm 间隔5mm 间隔10mm
受损程度 攻损 上.下两层均轻微形变 上、下两层均中度形变 上层破损、下层严重形变
根据表中信息，请对大棚铺设塑料薄膜提出合理的建议。　 　
【答案】（1）大
（2）将方格划分得更小
（3）铺设间隔为0的双层薄膜
【知识点】功的计算公式的应用；势能的影响因素
【解析】【分析】（1）重力势能大小与物体所处高度和物体的质量均有关；
（2）转化法是指利用容易观察的物理量来判断不易观察的物理量；
（3）控制变量法指在研究多因素变量时，应控制其余无关变量相同且适宜。
【解答】（1）落大地面时重力势能转化为动能，故其速度变大；
（2）探究不同速度的冰雹下落时对塑料薄膜的损坏程度 ，将方格划分得更小，方面计算受损面积；
（3）间隔为0的双层薄膜其形变程度最小，故铺设间隔为0的双层薄膜。
43．在湖州看见美丽中国，美丽湖州吸引越来越多的外地游客驾车前来休闲度假。某房车的总质量为3×103千克，在一段平直的高速公路上匀速行驶3千米，用时2分钟，运动过程中受到的阻力为车重的0.1倍。高速公路上限速120千米/时。
（1）高速上限速，实际上是为了避免汽车的 (填选项)过大，减少车祸发生时的危害。
A．惯性 B．动能 C．势能 D．摩擦力
（2）通过计算判断该房车在此路段是否超速。
（3）计算在这3千米路程内房车牵引力所做的功。
【答案】（1）B
（2）v= =90千米/时
90千米时<120千米时，没有超速。
（3）因为匀速直线运动，所以F=f
f=0.1G=0.1mg=0.1×3×103千克×10牛/千克=3×103牛
W=Fs=3×103牛×3×103米=9×106焦
【知识点】速度公式及其应用；功的计算公式的应用；动能的影响因素
【解析】【分析】（1）动能与物态的质量和速度有关，即质量越大，速度越大，则动能越大；
（2）首先根据计算出房车行驶的速度，再与限速分析解答；
（3）首先根据f=0.1G计算房车受到的阻力，再根据二力平衡的知识F=f计算房车受到的牵引力，最后根据W=Fs计算牵引力做的功。
【解答】（1）在高速上，汽车的速度越大，则动能越大，发生碰撞时破坏力越大，因此高速上限速。
故选B。
44．赛龙舟自古以来在我国广为流传，现已成为亚运会比赛项目。如图是运动员在室内进行划桨训练的两个场景，图甲是训练装置的结构示意图，绳子系在”船桨”的A端，运动员坐在位置上用力将”船桨”从位置“1”划到位置”2”，重物的位置也发生了相应的变化。若重物的质量为20千克，”划桨”一次拉过绳子的距离为60厘米。(船桨重、绳重与摩擦均不计)
（1）该装置中两个滑轮的作用是　 　。
（2）”划桨”一次，人至少做功　 　焦。
（3）图乙是某种耐力练习示意图，保持”船桨”与绳子垂直并静止。若OA为60厘米，OB为40厘米，当一只手握在O端，另一只手握在B点并施加垂直”船桨”的力F。求此时力F的大小。
【答案】（1）改变力的方向
（2）120
（3）FA×OA=F×OB
200牛×60厘米=F×40厘米
F=300牛
【知识点】功的计算公式的应用；杠杆的平衡条件；定滑轮及其工作特点
【解析】【分析】（1）定滑轮不省力不费力，只能改变用力方向；动滑轮不能改变用力方向，但是能最多省一半的力。
（2）根据W=Gh计算划桨一次做的功；
（3）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析计算。
【解答】（1）根据图片可知，两个滑轮都是固定不动的，都是定滑轮，作用是改变力的方向。
（2）当划桨一次拉动绳子的距离为60cm时，重物上升60cm，
则一次做功：W=Gh=20kg×10N/kg×0.6m=120J；
45．长度均为20厘米的相同均质木块A、B平放在水平桌面上，从图示位置开始推木块。当F为3牛时，木块静止；当F为6牛时，木块A、B开始沿桌面做匀速直线运动，2秒后木块A掉落：继续推木块B使其仍做匀速直线运动直到掉落。
（1）推力为3牛时，AB整体受到摩擦力为　 　牛。
（2）木块A在桌面上匀速运动的速度大小为　 　米/秒。
（3）从开始推动到木块B掉落的过程中，推力共做功　 　焦。
【答案】（1）3
（2）0.05
（3）1.2
【知识点】速度公式及其应用；二力平衡的条件及其应用；功的计算公式的应用
【解析】【分析】（1）根据二力平衡的知识计算出AB整体受到的摩擦力；
（2）当木块A的重心到达桌面边缘以外时，A会从桌面上掉落，据此确定木块A移动的距离，然后根据公式计算速度；
（3）推力做的功W分为两部分，一部分是木块A掉落前做的功，另外一部分是从A掉落到B掉落这段路程做的功；分别找到对应的力和移动距离，就可计算相应的功。
【解答】（1）推力为3N时，木块静止，则摩擦力和推力是一对平衡力。根据二力平衡条件可知，摩擦力f=F=3N；
（2）当木块A一半体积离开桌面时，木块A就会掉落，
此时移动的距离；
木块A在桌面上匀速运动的速度；
（3）木块A掉落前做的功W1=F1s=6N×0.1m=0.6J；
当木块B一半体积离开桌面时，木块B就会掉落，
从A掉落到B掉落，一共移动距离s′=0.1m+0.1m=0.2m；
这段路程中，压力大小变成了之前的一半，摩擦力变为原来的一半，
所以推力；
这段路程做功W2=F2s′=3N×0.2m=0.6J；
从开始推动到木块B掉落的过程中，推力做的功：W=W1+W2=0.6J+0.6J=1.2J。
46．如图是广泛应用于建筑的强夯机使用时夯锤从高处下落撞击地面，从而起到夯实地基的作用。(g取10N/kg)
（1）如图所示，a是　 　滑轮。
（2）为确保安全，应考虑钢绳的承受力。若强夯机使用了质量为4×104千克的夯锤，则钢绳能承受的拉力至少多大 (不计滑轮、钢绳自重及摩擦)
（3）夯实地基所需能量来自于夯锤的重力势能。若质量为4×104千克的夯锤，从10米高处下落至地面，重力做了多少功
【答案】（1）动
（2）解：G=mg=4×104kg×10N/kg=4×105N，F= G=2×105N
答：钢绳能承受的拉力至少为2×105牛
（3）解：W=Fs=Gh=4×105N×10m=4×106J
答：重力做了4×106焦的功。
【知识点】功的计算公式的应用；动滑轮及其工作特点；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【分析】（1）根据滑轮能否跟随物体一起移动分析解答；
（2）首先根据G=mg计算出夯锤的重力，再根据动滑轮的特点计算钢绳受到的拉力。
（3）根据W=Gh计算出重力做的功。
【解答】（1）根据图片可知，滑轮a与夯锤连接在一起，跟随夯锤一起向下运动，应该为动滑轮。
47．一个密度为ρ、底面积为S、高为h的圆柱体，浮于圆筒形容器中，如图所示。圆筒内部横截面积为4S，筒内液体密度为 ，现向筒内缓慢的注入密度为 (已知 的液体，注入的液体与筒内液体互不相溶而浮于上层，直至把圆柱体刚好全部淹没。
求：
（1）下层液体的液面下降的高度
（2） 该过程中浮力对圆柱体做的功W。
【答案】（1）若两次圆柱体浸在ρ2 液体内的高度分别为 x1，x2，①由. 得 解得 h，②由 得 ρ2Sx2g，解得 代入x1、x2，解得
（2）代入x1、x2、△x，解得
【知识点】压强大小比较；液体的压强；阿基米德原理；浮力大小的计算；功的计算公式的应用
【解析】【分析】（1）当物体密度大于液体密度时，物体将下沉，当物体密度小于液体密度时，物体将上浮。
7浮力指的是物体上下表面受到的压力差。
（2）做功的条件：物体在力的方向上移动距离。
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