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九年级科学上册 核心概念专题集训
专题8 机械功和功率（1） 参考答案及解析
一．选择题
1．如图所示是一种利用健身球设计的充电器，在转动球的时候就可以给电池充电，这时健身球里面的装置相当于一个微型发电机。转动球的过程中没有涉及到的能量形式是（　　）
A．电能 B．光能 C．化学能 D．机械能
2．新能源电动车（如图）利用电池提供能量来驱动汽车。电池和汽油中蕴含相同形式的能量，该能量是（　　）
A．电能 B．化学能 C．机械能 D．电磁能
3．如图，甲、乙是处于同一水平面上两个完全相同的小球。甲以速度v竖直上抛，乙以相同的速度v，与水平面成θ角向右上方抛出，有关小球达到最高点时具有的动能和重力势能（不计空气阻力），说法正确的是（　　）
A．动能：E甲＜E乙 B．动能：E甲＝E乙
C．重力势能：E甲＜E乙 D．重力势能：E甲＝E乙
4．下列关于能量的叙述，错误的是（　　）
A．运动的物体具有能量，静止的物体没有能量
B．一个物体能对另一个物体做功，表明这个物体具有能量
C．物体具有的能量越大，它能对其它物体做的功就越多
D．能量和功的单位都是焦耳
5．如图是雨滴在空中下落过程中速度与时间的关系图。雨滴在t1～t3三个时刻中具有的动能分别是E1、E2、E3，不考虑下落过程中雨滴的质量变化，则动能的大小关系是（　　）
A．E1＜E2＝E3 B．E1＞E2＞E3 C．E1＜E2＜E3 D．E1＝E2＜E3
6．如图所示，小球A沿着粗糙的曲面加速向下滚动的过程中，小球A的（　　）
A．动能不变，重力势能不变，机械能不变
B．动能不变，重力势能变小，机械能变小
C．动能变大，重力势能变小，机械能不变
D．动能变大，重力势能变小，机械能变小
7．如图，同一物体分别由静止开始沿三个光滑斜面从A点滑下。在到达斜面底部时的动能大小为（　　）
A．B处动能大
B．C处动能大
C．D处动能大
D．B、C、D处动能一样大
8．如图所示，单摆中的小球在ABC间不停地往复运动，如果不考虑阻力的影响，以下说法错误的是（　　）
A．小球在A、C处的势能最大
B．小球在B处只受重力作用
C．小球由A到B过程中，重力势能转化为动能
D．小球运动到C处时，如果受到的外力全部消失，将保持静止
9．如图，木块以某初速度从A滑过B点，到C点滑出下落至D点，A和B、C和D之间的垂直距离均为h。若空气阻力忽略不计，则对木块在运动过程中能量变化的分析正确的是（　　）
A．D点与A点相比，动能一定增加，势能一定减少，机械能不变
B．A点到C点减少的重力势能等于C点到D点减少的重力势能
C．B点的动能可能等于A点的动能，但一定大于D点的动能
D．B点的动能可能等于D点的动能，但一定大于A点的动能
10．如图是2023年杭州亚运会女子跳水10米跳台决赛掠影，跳水运动员在起跳向上运动的过程中（忽略空气阻力）（　　）
A．动能不变，重力势能不变
B．动能增大，机械能增大
C．重力势能增大，机械能不变
D．动能减少，机械能减少
11．如图所示，从空中落下的排球先后在草地和水泥地面上弹起，你认为排球运动的轨迹最有可能的是（　　）
A． B．
C． D．
12．弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动。其结构如图甲所示。图乙是小金玩弹跳杆时由最低位置上升到最高位置的过程，其中b是弹簧处在原长的状态，针对此过程分析正确的是（　　）
A．a→b，小金的机械能不断增加，在b时动能最大
B．a→c，弹簧的弹性势能全部转化为小金的重力势能
C．在a状态时弹簧的弹性势能最大
D．在c状态时小金的机械能达到最大
13．小衢在操场上将一篮球抛出，篮球被抛出后的运动轨迹如图所示，a、c两点处于同一高度。则下列判断中正确的是（　　）
A．皮球在b点时的机械能最大
B．皮球在a、c两点时动能相等
C．皮球由a到b时，动能逐渐增大
D．皮球由c到d时，机械能一直减小
14．第19届亚运会的男足比赛将在龙湾区奥体中心举行。图为热身赛中运动员某次踢出足球的轨迹示意图，O为踢出的瞬间，足球经过最高点A，在B点落地后，最终在C点静止。下列关于足球在不同阶段的能量变化正确的是（　　）
A． B． C．D．
15．如图甲所示，重为8N的铁块吸附在竖直放置的足够长的磁性平板上，在竖直向上拉力F的作用下铁块沿直线竖直向上运动，铁块运动过程中速度v的大小随时间t变化的图象如图乙所示，若铁块受到的摩擦力为2N。下列说法中正确的是（　　）
A．磁性平板对铁块的吸引力等于8N
B．0～2s内拉力F等于10N
C．2～6s内拉力F等于8N
D．2～6s内拉力F做功120J
二、填空题：
16．填写下列物体或现象中所具有的能量。
（1）流动的河水具有 　 　。
（2）站在跳台上的跳水运动员具有 　 　。
（3）被拉长的橡皮筋具有 　 　。
17．下图甲中过山车从A点出发，先后经过B、C、D、E点，图乙是过山车在B、C、D、E点的动能和重力势能大小的示意图。回答下列问题：
（1）过山车在B点时的重力势能　 　E点的动能。（选填“大于”“等于”“小于”）
（2）在这个过程中，过山车的机械能大小是　 　（选填“变大”“不变”“变小”）的，理由是　 　。
18．某游客参加蹦极挑战，从开始自由下落至第1次到达最低点的过程中，下落速度与时间关系如图甲，若该过程中蹦极绳的弹力与时间的关系如图乙（忽略空气阻力）。t1至t2过程中，游客速度继续增大的原因是自身重力 　 　（选填“＞”、“＜”或“＝”）蹦极绳对游客的拉力，该游客的质量为 　 　千克；t2至t3过程中，游客和蹦极绳之间的能量转化情况是 　 　。
19．体育运动中蕴含着许多科学知识，如图所示有关撑杆跳高的过程示意图，回答下列问题：
（1）运动员在助跑阶段，是为了增大其 　 　能。
（2）运动员被撑杆向上弹起的过程中，撑杆的 　 　主要转化为运动员的重力势能。
20．一弹簧竖直固定在水平地面上（如图甲所示），将一金属小球从弹簧的正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点。用速度探测仪得到小球速度v随时间t变化的图象如图乙所示，说明力的作用效果是 　 　。t2﹣t3时间段内能量转化的情况是 　 　。（弹簧质量不计，空气阻力不计）
21．如图甲轻质弹簧原长为2L，将弹簧竖直放置在地面上，在其顶端将一质量为m的物体由静止释放，当弹簧被压缩到静止时，弹簧长度为L。如图乙现将该弹簧水平放置，一端固定在A点，另一端与物块P接触但不连接。AB是长度为5L的光滑水平轨道，B端与半径为L的光滑半圆轨道BCD相切，用外力推动物块P，将弹簧压缩至长度L，然后释放，P开始沿轨道运动，问：
（1）从竖直放置在地面上的弹簧顶端，静止释放物块P，至弹簧被压缩后静止，物块P的重力势能转化为弹簧的 　 　。（填能量形式）
（2）将弹簧压缩至长度L，然后放开，P开始沿轨道运动，物块P达到最高点时的机械能大小为 　 　。
三、探究题：
22．学习能量守恒转化后，项目化学习小组利用钢球、棉线、塑料支架、定滑轮等器材制作了一辆重力小车，如图所示。使用时转动车轮，不断将棉线绕在长轴的绕线轮上，直至钢球上升到支架的最高点。然后松手，让钢球下落带动长轴转动从而驱动重力小车行驶。
【分析原理】
（1）支架上最高处的定滑轮作用为 　 　。
（2）从能量转化的角度分析，钢球能驱动小车行驶的原因
是 　 　。
【装置调试】
①调节2个前轮，重力小车能沿直线运动。
②将钢球上升到支架的最高点，松手后小车能向前运动，但小车运动距离较短。
【项目改进】
（3）小组为了让重力小车行驶的路程更远，改进小车的方法有 　 　。（写出两种）
23．学习了能量转化知识之后，小明为探究质量对能量转化的影响做了如下实验，将光滑水平面与光滑斜面连接。弹簧一端固定在木板上，小车将弹簧压缩至A位置后被释放，小车沿水平面运动并滑上斜面至B位置（不计空气阻力），如图所示，回答下列问题：
（1）压缩弹簧松手后，弹簧的弹性势能转化为小车的 　 　。
（2）小车从水平面开始滑至斜面的过程中，其机械能总量如何变化？　 　。
（3）换用质量更大的小车，同样压缩弹簧至A位置后被释放，小车能否滑至斜面B位置，说明理由
　 。
24．为了提高快递配送效率，某公司使用如图所示的物流机器人完成最后三公里的快速智能配送。该物流机器人空载时质量为350kg，最大承载质量为150kg，匀速行驶时所受阻力是重力的0.2倍，牵引力做功的功率恒为2.1kW。计算（g＝10N/kg）：
（1）当物流机器人未装载货物匀速行驶时的牵引力是多少牛。
（2）当物流机器人未装载货物匀速行驶时的速度大小。
（3）某一次机器人装载货物在平直道路上匀速行驶最后3km，用时20min，计算货物的质量及机器人克服阻力所做的功。
四、解答题
25．2023年5月28日12点31分，全球首架交付的国产大飞机C919平稳降落在北京首都国际机场。飞机起飞时总质量约为70t，飞机轮子与地面的总接触面积约为4m2，求：
（1）该飞机所受的重力大小。
（2）该飞机静止停放在水平跑道上时，对地面的压强大小。
（3）若飞机在空中以250m/s的速度匀速直线水平飞行了10min，所受的阻力是飞机总重的0.1倍。该飞机在这段时间内克服阻力所做的功及其功率。
26．小宁家新买了一台自动擦窗机器人，解决了高层擦窗的难题，机器人的质量为1.2kg，研究发现它的“腹部”有吸盘，工作时，电动真空泵将吸盘内的空气抽出，使其能吸在竖直玻璃表面，如图甲所示。某次机器人擦窗时，大气压为1.0×103Pa，小宁观察其工作情况并绘制出路程s与时间t图象如图乙，利用传感器测得吸盘内气压p与时间t图象如图丙。
（1）其中运动阶段，机器人沿玻璃表面竖直向上运动，求机器人在4～7s内克服重力做了多少功？
（2）吸盘与玻璃接触总面积为0.04m2在0～4s内吸盘对玻璃的压力是 　 　N。
（3）0～4s与7～10s对比，自动擦窗机器人受到的摩擦力是否发生变化，并说明理由。
27．在2023年杭州亚运会上，两只机器狗以铁饼“搬运工”身份忙碌地奔跑着。每当铁饼被掷出，机器狗便迅速跑向目标，工作人员将这一块铁饼放在机器狗背部，然后让它们返回投掷圈。完成任务后，它们会“趴”在场边等下一次指令，如图所示。以下是有关机器狗的一些参数：
品牌 自重 最大载重 最大速度 电池容量 充电电压
宇树go1 12kg 10kg 5m/s 6000mA h 24V
若机器狗的四肢与地面的总接触面积是24cm2，运动时受到的摩擦力是总重的0.3倍。机器狗每当剩余20%的能量就需回去充电，其余能量中有50%用于克服摩擦力做功。根据以上信息，求：
（1）机器狗空载时对地面的压强。
（2）机器狗背着铁饼以最大速度返回时，求牵引力做功的功率。
（3）假定一次比赛中所有选手的平均成绩为50m，铁饼质量为1kg，充满电的机器狗从投掷圈出发到运送铁饼回到投掷圈作为一趟，在下一次充电前，机器狗最多能跑几趟？
28．如图所示是我国研发生产的某型号航拍无人机。无人机起飞前，放在地面上要确保四脚着地。启动后，利用遥控器可对它进行控制。无人机的部分参数如表：
机身总质量/kg 3.6 四脚着地总面积cm2 12
最大上升速度/（m s﹣1） 1.5 最大水平速度/（m s﹣1） 6
求：
（1）无人机启动前，四脚着地静止停放在水平地面上，此时无人机对地面的压强。
（2）无人机以最大上升速度匀速竖直升高30米，需要飞行的时间。
（3）无人机从50米高空降落到地面，重力做功的大小。
30．如图甲是一款无人水下航行器，其内部装有控制系统、摄像模块、推进系统、电池模块，总质量为8千克，采用全封闭结构。它的底部还有一个活塞式浮力系统调节装置（如图乙），活塞缸内侧的活塞面积为30厘米2，活塞位置可上下调节，从而改变航行器排开水的体积，以实现航行器在水中运动或停留，某次测试时，航行器竖直上升并停留在水中的某个位置，该过程中速度随时间的变化关系如图丙所示。
（1）当航行器在水下运动时，会受到水的阻力。根据丙图分析，航行器在第10秒时受到的浮力与重力的大小关系如何，请作出判断并说明理由：　 　。
（2）第6秒时航行器的速度为0.20米/秒，6﹣15秒内航行器克服重力做功多少焦？（写出计算过程）
（3）航行器在整个测试过程中，浮力最大的改变量为1.2牛，则活塞上下移动的最大范围是多少？（水的密度取1.0×103千克/米，写出计算过程）
31．我国“天问一号”着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原（如图甲），实现了我国首次地外行星着陆。图乙是其阶段Ⅲ着陆过程中的高度随时间的变化关系。已知着陆巡视器在火星上总重4888牛，着陆后与火星地面的接触面积为12.6米2。
（1）着陆巡视器在t2～t4时段重力做功多少焦？
（2）着陆巡视器着陆后对火星地面的压强是多少帕？（保留一位小数）
（3）当着陆巡视器距火星地面2﹣4米时，着陆巡视器会向下喷气，使着陆巡视器竖直下落的速度减小，请利用所学知识对速度减小的原因做出解释。
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九年级科学上册 核心概念专题集训
专题8 机械功和功率（1） 参考答案及解析
一．选择题
1．如图所示是一种利用健身球设计的充电器，在转动球的时候就可以给电池充电，这时健身球里面的装置相当于一个微型发电机。转动球的过程中没有涉及到的能量形式是（　　）
A．电能 B．光能 C．化学能 D．机械能
【分析】手在转动球的时候消耗人体内的化学能，转化为球的机械能，球的动能转化为电能给电池充电。
【解答】解：手在转动球的时候，消耗体内的化学能，转化为球的机械能，球内有闭合电路，球运动切割磁感线产生电流，相当于发电机，给电池充电；故涉及到了化学能、机械能、电能，未涉及到光能；
故选：B。
2．新能源电动车（如图）利用电池提供能量来驱动汽车。电池和汽油中蕴含相同形式的能量，该能量是（　　）
A．电能 B．化学能 C．机械能 D．电磁能
【分析】电池放电时将化学能转化为电能；汽油燃烧时将化学能转化为内能。
【解答】解：电池和汽油中蕴含相同形式的能量，该能量是化学能，故B正确，ACD错误。
故选：B。
3．如图，甲、乙是处于同一水平面上两个完全相同的小球。甲以速度v竖直上抛，乙以相同的速度v，与水平面成θ角向右上方抛出，有关小球达到最高点时具有的动能和重力势能（不计空气阻力），说法正确的是（　　）
A．动能：E甲＜E乙 B．动能：E甲＝E乙
C．重力势能：E甲＜E乙 D．重力势能：E甲＝E乙
【分析】动能的大小与质量、速度有关；重力势能的大小与质量、高度有关；根据动能和重力势能的转化分析。
【解答】解：（1）甲、乙是完全相同的小球，质量相同，开始时，速度相同，则动能大小相同；
甲小球到达最高点时，速度为0，则动能为0，乙小球到达最高点时，在水平方向上速度不为0，则动能大于0，
所以甲小球的动能小于乙小球的动能，即E甲＜E乙，故A正确、B错误；
（2）甲、乙是完全相同的小球，质量相同，开始时，高度为0，所以重力势能都为0；
不计空气阻力，小球的机械能守恒，甲、乙两个小球都到达最高点时，机械能相等，
甲小球的动能小于乙小球的动能，
所以甲小球的重力势能大于乙小球的重力势能，故CD错误。
故选：A。
4．下列关于能量的叙述，错误的是（　　）
A．运动的物体具有能量，静止的物体没有能量
B．一个物体能对另一个物体做功，表明这个物体具有能量
C．物体具有的能量越大，它能对其它物体做的功就越多
D．能量和功的单位都是焦耳
【分析】自然界中能量以不同的形式存在着，一个物体能对另一个物体做功，表明这个物体具有能量，能量和功的单位都是焦耳。
【解答】解：A、一切物体都具有内能，与物体的运动状态无关，因此，运动的物体具有能量，静止的物体也有能量，故A错误；
B、由能量的概念可知，一个物体能对另一个物体做功，表明这个物体具有能量，故B正确；
C、物体具有的能量越大，它能对其它物体做的功就越多，故C正确；
D、在国际单位制中，能量和功的单位都是焦耳，故D正确。
故选：A。
5．如图是雨滴在空中下落过程中速度与时间的关系图。雨滴在t1～t3三个时刻中具有的动能分别是E1、E2、E3，不考虑下落过程中雨滴的质量变化，则动能的大小关系是（　　）
A．E1＜E2＝E3 B．E1＞E2＞E3 C．E1＜E2＜E3 D．E1＝E2＜E3
【分析】动能的大小与质量和速度有关；根据图像分析速度的变化，从而得出动能的变化。
【解答】解：根据图像可知，雨滴在t1﹣t2时刻中，速度逐渐变大，质量不变，动能变大，所以E1＜E2，雨滴在t2﹣t3时刻中，速度保持不变，质量不变，动能不变，所以E2＝E3，故动能的大小关系是：E1＜E2＝E3。
故选：A。
6．如图所示，小球A沿着粗糙的曲面加速向下滚动的过程中，小球A的（　　）
A．动能不变，重力势能不变，机械能不变
B．动能不变，重力势能变小，机械能变小
C．动能变大，重力势能变小，机械能不变
D．动能变大，重力势能变小，机械能变小
【分析】（1）影响重力势能大小的因素有：质量和高度；质量越大，高度越高，则重力势能越大；
影响动能大小的因素有：质量和速度；质量越大，速度越快，则动能越大。
（2）如果忽略摩擦阻力，则动能和势能相互转化时，物体的机械能是守恒的；若存在摩擦阻力，一部分机械能会转化为内能，机械能减小。
【解答】解：
小球A沿着粗糙的曲面加速向下滚动的过程中，小球的质量不变，高度变小，则重力势能变小，同时速度变大，则动能变大。
由于小球A在滚动的过程中受摩擦力的作用，小球克服摩擦力做功，所以一部分机械能会转化为内能，故机械能变小。
故选：D。
7．如图，同一物体分别由静止开始沿三个光滑斜面从A点滑下。在到达斜面底部时的动能大小为（　　）
A．B处动能大
B．C处动能大
C．D处动能大
D．B、C、D处动能一样大
【分析】只存在动能与势能的相互转化时，机械能是守恒的。本题中斜面为光滑斜面，说明没有摩擦，在铁块下滑过程中只有动能和势能的转化。
【解答】解：光滑斜面说明没有摩擦力，物体在从斜面上滑下时，只存在动能和重力势能的相互转化，机械能是守恒的；
物体从同一高度沿不同斜面由静止滑下，最初的重力势能是相等的，滑到底端时转化为相同的动能，即B、C、D处动能一样大。
故选：D。
8．如图所示，单摆中的小球在ABC间不停地往复运动，如果不考虑阻力的影响，以下说法错误的是（　　）
A．小球在A、C处的势能最大
B．小球在B处只受重力作用
C．小球由A到B过程中，重力势能转化为动能
D．小球运动到C处时，如果受到的外力全部消失，将保持静止
【分析】（1）（3）根据影响动能、重力势能大小的因素分析；
（2）根据小球的运动状态分析受力情况；
（4）根据牛顿第一定律，物体不受力或者受平衡力时，一定处于静止或者运动直线运动状态。
【解答】解：
A、小球的质量不变，在A、C处的高度最高，重力势能最大，故A正确；
B、小球在B处受到重力和绳子的拉力的共同作用，故B错误；
C、小球由A到B过程中，不计阻力，机械能守恒，高度减小，速度增加，重力势能减小，动能变大，重力势能转化为动能，故C正确；
D、小球运动到C处时，速度为0，如果受到的外力全部消失，小球仍然会静止，故D正确。
故选：B。
9．如图，木块以某初速度从A滑过B点，到C点滑出下落至D点，A和B、C和D之间的垂直距离均为h。若空气阻力忽略不计，则对木块在运动过程中能量变化的分析正确的是（　　）
A．D点与A点相比，动能一定增加，势能一定减少，机械能不变
B．A点到C点减少的重力势能等于C点到D点减少的重力势能
C．B点的动能可能等于A点的动能，但一定大于D点的动能
D．B点的动能可能等于D点的动能，但一定大于A点的动能
【分析】（1）动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大。
（2）重力势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大。
（3）机械能＝动能+势能。物体没有发生弹性形变时，不具有弹性势能，势能只考虑重力势能。不计空气阻力，机械能守恒；考虑空气阻力，机械能转化为内能，机械能减小，内能增大。
【解答】解：A、D点与A点相比，高度减小，则重力势能减少，由于接触面可能存在摩擦，则部分机械能可能会转化为内能，机械能可能减小，忽略空气阻力，D点的动能大于A点的动能，故A错误；
B、A和B、C和D之间的垂直距离均为h，则A点到C点减少的重力势能等于C点到D点减少的重力势能，故B正确；
C、木块以一定的速度滑过AB点，若AB是粗糙的，木块可能进行匀速直线运动，若BC之间是光滑的，则木块的速度不变，所以B点、C点的动能可能等于A点的动能，忽略空气阻力，D点的动能大于A点的动能，故C错误；
D、木块从B到C，木块与地面有摩擦，则C处的动能小于B处的动能，从C到D，由于忽略空气阻力，木块的重力势能减小，动能增加，故D点动能大于C点动能，但与A点的动能不确定，故D错误。
故选：B。
10．如图是2023年杭州亚运会女子跳水10米跳台决赛掠影，跳水运动员在起跳向上运动的过程中（忽略空气阻力）（　　）
A．动能不变，重力势能不变
B．动能增大，机械能增大
C．重力势能增大，机械能不变
D．动能减少，机械能减少
【分析】分析运动员动能和重力势能大小的变化，从动能和重力势能大小的影响因素进行分析。
考虑空气阻力时，机械能转化为内能，机械能减小，内能增大；不考虑空气阻力时，机械能守恒。
【解答】解：跳水运动员向上运动过程中，运动员的质量不变，速度变小，动能变小；高度变大，重力势能增大；不考虑空气阻力时，机械能守恒，机械能保持不变，故C正确，ABD错误。
故选：C。
11．如图所示，从空中落下的排球先后在草地和水泥地面上弹起，你认为排球运动的轨迹最有可能的是（　　）
A． B．
C． D．
【分析】从空中落下的排球先后在草地和水泥地面上弹起，由于草地松软，损失的机械能较多，弹起的高度变低较多，同理分析水泥地的能的变化。
【解答】解：从空中落下的排球先后在草地和水泥地面上弹起，由于草地松软，撞击时损失的机械能较多，弹起的高度比原来的高度低较多，当第二次从水泥地上弹起时，水泥地坚硬，撞击损失的能量较少，反弹后最大高度降低较小，但一定比草地上反弹最大高度小。故A正确，BCD错误；
故选：A。
12．弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动。其结构如图甲所示。图乙是小金玩弹跳杆时由最低位置上升到最高位置的过程，其中b是弹簧处在原长的状态，针对此过程分析正确的是（　　）
A．a→b，小金的机械能不断增加，在b时动能最大
B．a→c，弹簧的弹性势能全部转化为小金的重力势能
C．在a状态时弹簧的弹性势能最大
D．在c状态时小金的机械能达到最大
【分析】（1）动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大。
重力势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大。
物体由于发生弹性形变而具有的能称为弹性势能，弹性势能的大小与物体发生弹性形变的程度有关。
（2）判断是哪种能量转化成了另一种能量的标准是：减小的转化为增多的。
（3）人上升到最高点时对其进行受力分析，得出结论。
【解答】解：AD、a→b的过程中，弹簧的弹性势能不断转化为小金的机械能，故小金的机械能不断增加；b→c的过程中，小金需要克服空气阻力做功，一部分机械能转化为内能，故机械能不断减小；故在c状态时小金的机械能不是最大。
开始一段时间内，弹簧的形变量较大，向上的弹力大于向下的重力，小金做加速运动；随着弹簧形变量的减小，弹力减小，当弹力等于重力时，小希的速度达到最大，（此时动能动能最大）；弹力继续减小，向上的弹力小于向下的重力时，小金做减速运动；而b→c的过程中，小金在重力作用下做减速运动；
所以，a→c的过程中，小金先加速后减速，在b状态时速度并不是最大，此时弹簧恢复到原长，无弹力，人只受重力作用，处于减速阶段，故在b时动能不是最大。故AD错误。
B、b→c的过程中，即离开地面上升的过程，小希的速度减小，动能减小，高度增大，重力势能增大，所以该过程中是动能转化为人的重力势能，故B错误。
C、a是最低位置，此时弹簧的形变程度最大，所以在a状态时弹簧的弹性势能最大，故C正确。
故选：C。
13．小衢在操场上将一篮球抛出，篮球被抛出后的运动轨迹如图所示，a、c两点处于同一高度。则下列判断中正确的是（　　）
A．皮球在b点时的机械能最大
B．皮球在a、c两点时动能相等
C．皮球由a到b时，动能逐渐增大
D．皮球由c到d时，机械能一直减小
【分析】（1）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。
（2）重力势能的大小与物体的质量和高度有关，即质量越大，高度越高，重力势能越大；
（3）动能和势能统称为机械能。
【解答】解：A、由图可知，篮球弹起的高度逐渐减小，这说明篮球在空中运动时受到了空气阻力，与地面碰撞时受到摩擦力，使得一部分机械能损失了，所以，篮球在a点（出手时的位置）的机械能最大，故A错误；
B、篮球在a、c两点时，高度相同，重力势能相同；由于运动过程中存在机械能损失，所以，篮球在a处的机械能大于在c处的机械能，则篮球在a处的动能大于在c处的动能，故B错误；
C、篮球由a到b时，其质量不变，速度减小，则动能逐渐减小，故C错误；
D、篮球在c到d的过程中，会克服空气阻力做功，机械能减小，故D正确。
故选：D。
14．第19届亚运会的男足比赛将在龙湾区奥体中心举行。图为热身赛中运动员某次踢出足球的轨迹示意图，O为踢出的瞬间，足球经过最高点A，在B点落地后，最终在C点静止。下列关于足球在不同阶段的能量变化正确的是（　　）
A． B． C．D．
【分析】动能的大小与物体的质量和速度有关，结合足球运动的速度可判断其动能变化；由于空气阻力和摩擦阻力的作用，足球在运动时机械能在不断减小。
【解答】解：AB、足球在踢出的瞬间速度最大，所以动能最大，从O点上升到A点时，动能转化为重力势能，因此动能变小，但不会为零；下落时，重力势能转化为动能，动能再次增大；到达B点时，具有一定动能，但小球O点时的动能；从B点到C点，足球速度越来越小，动能越来越小，最终变为零，故A正确、B错误；
CD、由于空气阻力和摩擦阻力的作用，足球在运动时机械能在不断减小，故CD错误。
故选：A。
15．如图甲所示，重为8N的铁块吸附在竖直放置的足够长的磁性平板上，在竖直向上拉力F的作用下铁块沿直线竖直向上运动，铁块运动过程中速度v的大小随时间t变化的图象如图乙所示，若铁块受到的摩擦力为2N。下列说法中正确的是（　　）
A．磁性平板对铁块的吸引力等于8N
B．0～2s内拉力F等于10N
C．2～6s内拉力F等于8N
D．2～6s内拉力F做功120J
【分析】（1）静止状态和匀速直线运动状态都是平衡状态；
（2）处于平衡状态的物体受平衡力作用，即大小相等，方向相反，作用在一条直线上，作用在一个物体上。
（4）根据W＝Fs拉计算出力F做功大小。
【解答】解：A．铁块的重为8N，该题中没有磁性平板对铁块的吸引力的任何提示，故A错误；
B．在0～2s内处于加速运动状态，即此时的拉力F大于重力和摩擦力，所以无法确定，故B错误；
C．由乙图可见，在2～6s铁块在竖直方向上运动时，速度保持不变，因此铁块做匀速直线运动，铁块受到平衡力的作用。在竖直方向上受到竖直向下的重力G、竖直向下的摩擦力f和竖直向上的拉力F，根据平衡力的特点，f+G＝F，所以F＝G+f＝8N+2N＝10N，故C错误；
D．2～6s内F＝10N，拉力F做功大小：W＝Fs＝10N×3m/s×4s＝120J，故D正确。
故选：D。
二、填空题：
16．填写下列物体或现象中所具有的能量。
（1）流动的河水具有 　 　。
（2）站在跳台上的跳水运动员具有 　 　。
（3）被拉长的橡皮筋具有 　 　。
【分析】机械能包括动能和势能；物体由于运动而具有的能量叫动能；物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能叫重力势能；物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能。动能的大小与质量和速度有关，重力势能大小与质量和高度有关，弹性势能与弹性形变的程度有关。
【解答】解：（1）流动的河水在运动，具有动能。
（2）站在跳台上的跳水运动员处在一定高度，具有重力势能。
（3）被拉长的橡皮筋发生了弹性形变，具有弹性势能。
故答案为：（1）动能。（2）重力势能。（3）弹性势能。
17．下图甲中过山车从A点出发，先后经过B、C、D、E点，图乙是过山车在B、C、D、E点的动能和重力势能大小的示意图。回答下列问题：
（1）过山车在B点时的重力势能　 　E点的动能。（选填“大于”“等于”“小于”）
（2）在这个过程中，过山车的机械能大小是　 　（选填“变大”“不变”“变小”）的，理由是　 　。
【分析】（1）做机械运动的物体具有动能，动能的大小与质量和速度有关；
（2）被举高的物体具有重力势能，重力势能的大小与质量和高度有关；
（3）动能和势能之和称为机械能。
【解答】解：（1）根据图乙可知，B点重力势能的条形图高度与E点动能的条形图高度相等，即二者大小相等；
（2）B点的重力势能等于E点的动能，但是B点的动能不为零，而E点的重力势能为零，过山车的机械能等于动能与重力势能之和，则B点的机械能大于E点的机械能，即它的机械能变小。
故答案为：（1）等于；（2）变小；B点的重力势能等于E点的动能，但是B点的动能不为零，而E点的重力势能为零，过山车的机械能等于动能与重力势能之和，则B点的机械能大于E点的机械能，即它的机械能变小。
18．某游客参加蹦极挑战，从开始自由下落至第1次到达最低点的过程中，下落速度与时间关系如图甲，若该过程中蹦极绳的弹力与时间的关系如图乙（忽略空气阻力）。t1至t2过程中，游客速度继续增大的原因是自身重力 　 　（选填“＞”、“＜”或“＝”）蹦极绳对游客的拉力，该游客的质量为 　 　千克；t2至t3过程中，游客和蹦极绳之间的能量转化情况是 　 　。
【分析】（1）弹力属于弹性形变大小有关，重力大于弹力向下做加速运动；
（2）速度最大时的弹力等于重力，根据G＝mg计算质量；
（3）根据人的动能与势能变化分析。
【解答】解：t1至t2过程中，弹力开始有，但弹力较小，继续加速，则游客速度继续增大的原因是自身重力大于蹦极绳对游客的拉力，在t2时刻速度最大，弹力等于重力，根据乙图知，G＝500N，则该游客的质量为m＝＝50千克；t2至t3过程中，游客的速度和高度减小，动能和重力势能减小，机械能减小，绳子伸长，弹性势能增大，则游客和蹦极绳之间的能量转化情况是游客的机械能转化为弹性绳子的弹性势能。
故答案为：＞；50；游客的机械能转化为弹性绳子的弹性势能。
19．体育运动中蕴含着许多科学知识，如图所示有关撑杆跳高的过程示意图，回答下列问题：
（1）运动员在助跑阶段，是为了增大其 　 　能。
（2）运动员被撑杆向上弹起的过程中，撑杆的 　 　主要转化为运动员的重力势能。
【分析】（1）动能与物体的质量和速度有关，质量越大，速度越大，动能越大；
（2）弹性势能大小跟物体弹性形变的大小有关，弹性形变越大，弹性势能越大。
【解答】解：（1）跳高运动员在比赛中都是先助跑一段距离后才起跳，改变的只是速度，而没改变运动员的质量，所以运动员的惯性没变，只是增加了运动员的动能。
（2）运动员被撑杆向上弹起的过程中，撑杆弹性形变程度变小，具有弹性势能减小，运动员的高度变大，重力势能增大，因此是撑杆的弹性势能转化为运动员的重力势能。
故答案为：（1）动；（2）弹性势能。
20．一弹簧竖直固定在水平地面上（如图甲所示），将一金属小球从弹簧的正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点。用速度探测仪得到小球速度v随时间t变化的图象如图乙所示，说明力的作用效果是 　 　。t2﹣t3时间段内能量转化的情况是 　 　。（弹簧质量不计，空气阻力不计）
【分析】速度的大小一直在改变，即运动状态改变，体现了力改变了物体的运动状态；
根据能量之间的相互转移或转化进行分析。
【解答】解：由图可知，速度的大小一直在改变，即力改变了物体的运动状态；
由图可知，在t2～t3时间段内，小球的速度减小，高度减小，到t3末，速度变为0．到达最低点，此时弹簧的压缩程度最大，弹力最大，重力势能全部转化为弹性势能，故结论为：小球受到竖直向上的弹力和竖直向下的重力，弹力逐渐变大，弹力一直大于重力，小球做减速运动，小球的机械能转化为弹性势能。
故答案为：改变物体的运动状态；小球的机械能转化为弹性势能。
21．如图甲轻质弹簧原长为2L，将弹簧竖直放置在地面上，在其顶端将一质量为m的物体由静止释放，当弹簧被压缩到静止时，弹簧长度为L。如图乙现将该弹簧水平放置，一端固定在A点，另一端与物块P接触但不连接。AB是长度为5L的光滑水平轨道，B端与半径为L的光滑半圆轨道BCD相切，用外力推动物块P，将弹簧压缩至长度L，然后释放，P开始沿轨道运动，问：
（1）从竖直放置在地面上的弹簧顶端，静止释放物块P，至弹簧被压缩后静止，物块P的重力势能转化为弹簧的 　 　。（填能量形式）
（2）将弹簧压缩至长度L，然后放开，P开始沿轨道运动，物块P达到最高点时的机械能大小为 　 　。
【分析】（1）当弹簧竖直放置且被压缩至长度为L时，对弹簧和物体组成的系统，根据机械能守恒定律求解弹簧长度为L时的弹性势能。
（2）根据光滑水平轨道与光滑半圆轨道，不受摩擦力，机械能守恒，根据弹簧的弹性势能最终转化为重力势能分析。
【解答】解：（1）当弹簧竖直放置且被压缩至长度为L时，弹簧发生弹性形变具有弹性势能；
（2）根据左图，弹簧和物体组成的系统，根据机械能守恒定律可得此时弹簧的弹性势能等于物体减小的重力势能，即Ep＝mgL；
由于光滑水平轨道与光滑半圆轨道，不受摩擦力，机械能守恒，弹簧压缩长度相同，弹性势能相同，弹性势能转化为动能，在上升全部转化为重力势能，因而最终的重力势能还是mgL，即物体达到的高度等于轨道半径L，即图中的C点，此时只具有重力势能，为mgL。
故答案为：（1）弹性势能；（2）mgL。
三、探究题：
22．学习能量守恒转化后，项目化学习小组利用钢球、棉线、塑料支架、定滑轮等器材制作了一辆重力小车，如图所示。使用时转动车轮，不断将棉线绕在长轴的绕线轮上，直至钢球上升到支架的最高点。然后松手，让钢球下落带动长轴转动从而驱动重力小车行驶。
【分析原理】
（1）支架上最高处的定滑轮作用为 　 　。
（2）从能量转化的角度分析，钢球能驱动小车行驶的原因
是 　 　。
【装置调试】
①调节2个前轮，重力小车能沿直线运动。
②将钢球上升到支架的最高点，松手后小车能向前运动，但小车运动距离较短。
【项目改进】
（3）小组为了让重力小车行驶的路程更远，改进小车的方法有 　 　。（写出两种）
【分析】（1）定滑轮可以改变力的方向，但不能省力；（2）能量之间可以相互转化；
（3）从改变机械能的方法入手。
【解答】解：（1）由定滑轮的特点可知，在该装置中，定滑轮的作用为改变力的方向；
（2）从能量转化的角度分析，钢球能驱动小车行驶是因为钢球的重力势能转化为小车的动能；
（3）让重力小车行驶的路程更远，改进小车的方法有①增加钢球重力；②增加支架高度。
故答案为：（1）改变力的方向：（2）钢球的重力势能转化为小车的动能；（3）增加钢球重力；增加支架高度。
23．学习了能量转化知识之后，小明为探究质量对能量转化的影响做了如下实验，将光滑水平面与光滑斜面连接。弹簧一端固定在木板上，小车将弹簧压缩至A位置后被释放，小车沿水平面运动并滑上斜面至B位置（不计空气阻力），如图所示，回答下列问题：
（1）压缩弹簧松手后，弹簧的弹性势能转化为小车的 　 　。
（2）小车从水平面开始滑至斜面的过程中，其机械能总量如何变化？　 　。
（3）换用质量更大的小车，同样压缩弹簧至A位置后被释放，小车能否滑至斜面B位置，说明理由
　 。
【分析】（1）判断是哪种能量转化成了另一种能量的方法是：减少的能量转化为增大的能量。
（2）不计空气阻力和摩擦阻力时，机械能没有转化为内能，机械能守恒。
（3）不计空气阻力和摩擦阻力时，机械能守恒，据此结合重力势能的影响因素分析解答。
【解答】解：（1）压缩弹簧松手后，弹簧的弹性势能减少，小车的机械能增大，所以将弹簧的弹性势能转化为小车的机械能。
（2）小车从水平面开始滑至斜面的过程中，由于不计空气阻力，水平面和斜面均光滑，小车不受空气阻力和摩擦力，机械能守恒，所以其机械能总量不变。
（3）换用质量更大的小车，同样压缩弹簧至A位置后被释放，弹簧的弹性势能相同，最后小车滑上斜面最高点时，由于不计空气阻力，水平面和斜面均光滑，机械能守恒，弹簧的弹性势能全部转化为小车的重力势能，而重力势能的大小与物体的质量和高度有关，质量大的小车到达的高度会低一点，所以小车不能滑至斜面B位置。
故答案为：（1）机械能；（2）不变；（3）换用质量更大的小车，同样压缩弹簧至A位置后被释放，弹簧的弹性势能相同，最后小车滑上斜面最高点时，弹簧的弹性势能全部转化为小车的重力势能，而重力势能的大小与物体的质量和高度有关，质量大的小车到达的高度会低一点。
24．为了提高快递配送效率，某公司使用如图所示的物流机器人完成最后三公里的快速智能配送。该物流机器人空载时质量为350kg，最大承载质量为150kg，匀速行驶时所受阻力是重力的0.2倍，牵引力做功的功率恒为2.1kW。计算（g＝10N/kg）：
（1）当物流机器人未装载货物匀速行驶时的牵引力是多少牛。
（2）当物流机器人未装载货物匀速行驶时的速度大小。
（3）某一次机器人装载货物在平直道路上匀速行驶最后3km，用时20min，计算货物的质量及机器人克服阻力所做的功。
【分析】（1）因为匀速行驶，根据F＝0.2G＝0.2mg算出牵引力；
（2）根据P＝＝＝Fv得物流机器人未装载货物匀速行驶时的速度；
（3）根据v＝算出机器人的速度，由P＝＝＝Fv和平衡力算出阻力，由匀速行驶时所受阻力是重力的0.2倍算出物流机器人的总重力，由G＝mg算出物流机器人的总质量，进而算出货物的质量，由W＝Fs算出机器人克服阻力所做的功。
【解答】解：（1）因为匀速行驶，所以牵引力为：
F＝0.2G＝0.2mg＝0.2×350kg×10N/kg＝700N；
（2）根据P＝＝＝Fv得物流机器人未装载货物匀速行驶时的速度为：
v＝＝＝3m/s；
（3）某一次机器人装载货物在平直道路上匀速行驶最后s＝3km＝3000m，时间t＝20min＝1200s，
机器人的速度为：
v′＝＝＝2.5m/s，
由P＝＝＝Fv和平衡力得f′＝F′＝＝＝840N，
物流机器人的总重力为：
G总＝＝＝4200N，
物流机器人的总质量为：
m总＝＝＝420kg，
货物的质量为：
m货＝m总﹣m＝420kg﹣350kg＝70kg；
机器人克服阻力所做的功为：
W＝F′s＝840N×3000m＝2.52×106J。
答：（1）物流机器人未装载货物匀速行驶时的牵引力是700N；
（2）当物流机器人未装载货物匀速行驶时的速度为3m/s；
（3）机器人克服阻力所做的功为2.52×106J。
四、解答题
25．2023年5月28日12点31分，全球首架交付的国产大飞机C919平稳降落在北京首都国际机场。飞机起飞时总质量约为70t，飞机轮子与地面的总接触面积约为4m2，求：
（1）该飞机所受的重力大小。
（2）该飞机静止停放在水平跑道上时，对地面的压强大小。
（3）若飞机在空中以250m/s的速度匀速直线水平飞行了10min，所受的阻力是飞机总重的0.1倍。该飞机在这段时间内克服阻力所做的功及其功率。
【分析】（1）根据G＝mg得到飞机的重力；
（2）飞机对地面的压力等于重力，根据p＝得到对地面的压强大小；
（3）根据s＝vt得到飞机飞行的路程，由所受的阻力是飞机总重的0.1倍得到阻力，根据W＝fs得到克服阻力做的功，根据P＝得到其功率。
【解答】解：（1）飞机所受的重力大小：G＝mg＝70×1000kg×10N/kg＝7×105N；
（2）该飞机静止停放在水平跑道上时，对地面的压力：F＝G＝7×105N，
对地面的压强：p＝＝＝1.75×105Pa；
（3）飞机飞行的路程：s＝vt＝250m/s×10×60s＝1.5×105m，
飞机受到的阻力：f＝0.1G＝0.1×7×105N＝7×104N，
克服阻力所做的功：W＝fs＝7×104N×1.5×105m＝1.05×1010J，
功率：P＝＝1.75×107W。
答：（1）该飞机所受的重力是7×105N；
（2）该飞机静止停放在水平跑道上时，对地面的压强大小是1.75×105Pa；
（3）若飞机在空中以250m/s的速度匀速直线水平飞行了10min，所受的阻力是飞机总重的0.1倍。该飞机在这段时间内克服阻力所做的功是1.05×1010J，其功率是1.75×107W。
26．小宁家新买了一台自动擦窗机器人，解决了高层擦窗的难题，机器人的质量为1.2kg，研究发现它的“腹部”有吸盘，工作时，电动真空泵将吸盘内的空气抽出，使其能吸在竖直玻璃表面，如图甲所示。某次机器人擦窗时，大气压为1.0×103Pa，小宁观察其工作情况并绘制出路程s与时间t图象如图乙，利用传感器测得吸盘内气压p与时间t图象如图丙。
（1）其中运动阶段，机器人沿玻璃表面竖直向上运动，求机器人在4～7s内克服重力做了多少功？
（2）吸盘与玻璃接触总面积为0.04m2在0～4s内吸盘对玻璃的压力是 　 　N。
（3）0～4s与7～10s对比，自动擦窗机器人受到的摩擦力是否发生变化，并说明理由。
【分析】（1）根据W＝Gh求出机器人在4～7s内克服重力所做的功；
（2）吸盘对玻璃的压强等于大气压减去内部压强，根据F＝pS计算吸盘对玻璃的压力；
（3）在0～4s与7～10s，都处于静止状态，根据二力平衡分析摩擦力大小与重力关系。
【解答】解：（1）机器人的重力：G＝mg＝1.2kg×10N/kg＝12N，机器人在4～7s内克服重力所做的功：W＝Gh＝12N×（1m﹣0.4m）＝7.2J；
（2）在0﹣4秒时吸盘的气压是3200Pa，则吸盘对玻璃的压强p＝p0﹣p内＝1.0×105Pa﹣3200Pa＝0.968×105Pa；
吸盘对玻璃的压力F＝pS＝0.968×105Pa×0.04m2＝387.2N；
（3）由乙图知，机器人在0～4s与7～10s，运动路程始终没有改变，说明都处于静止状态，受力平衡，竖直方向的重力与摩擦力是一对平衡力，大小相等，因而摩擦力始终等于重力，故摩擦力没有改变。
答：（1）机器人在4～7s内克服重力所做的功为7.2J；
（2）484；
（3）在0～4s与7～10s，擦窗机器人受到的摩擦力没有改变；理由是机器人处于静止状态，受力平衡，摩擦力大小等于重力，重力没有改变，摩擦力大小不变。
27．在2023年杭州亚运会上，两只机器狗以铁饼“搬运工”身份忙碌地奔跑着。每当铁饼被掷出，机器狗便迅速跑向目标，工作人员将这一块铁饼放在机器狗背部，然后让它们返回投掷圈。完成任务后，它们会“趴”在场边等下一次指令，如图所示。以下是有关机器狗的一些参数：
品牌 自重 最大载重 最大速度 电池容量 充电电压
宇树go1 12kg 10kg 5m/s 6000mA h 24V
若机器狗的四肢与地面的总接触面积是24cm2，运动时受到的摩擦力是总重的0.3倍。机器狗每当剩余20%的能量就需回去充电，其余能量中有50%用于克服摩擦力做功。根据以上信息，求：
（1）机器狗空载时对地面的压强。
（2）机器狗背着铁饼以最大速度返回时，求牵引力做功的功率。
（3）假定一次比赛中所有选手的平均成绩为50m，铁饼质量为1kg，充满电的机器狗从投掷圈出发到运送铁饼回到投掷圈作为一趟，在下一次充电前，机器狗最多能跑几趟？
【分析】（1）机器狗空载时对地面的压力等于自身重力，根据G＝mg计算其重力，故就压强公式计算机器狗空载时对地面的压强；
（2）根据重力公式计算机器狗背着铁饼的总重力，运动时受到的摩擦力是总重的0.3倍，机器狗背着铁饼以最大速度返回时受到牵引力等于阻力，根据P＝＝＝Fv计算牵引力做功的功率；
（3）根据做功公式计算充满电的机器狗运送一趟做功，根据电功公式、效率公式计算机器狗做功消耗的电能，进一步计算机器狗最多能跑几趟。
【解答】解：（1）机器狗空载时对地面的压力等于自身重力，即F＝G＝mg＝12kg×10N/kg＝120N，
机器狗空载时对地面的压强：p＝＝＝5×104Pa；
（2）机器狗背着铁饼的总重力：G′＝m′g＝（12kg+1kg）×10N/kg＝130N，
运动时受到的摩擦力是总重的0.3倍，机器狗背着铁饼以最大速度返回时受到牵引力等于阻力，即F′＝0.3G′＝0.3×130N＝39N，
牵引力做功的功率：P＝＝＝F′v＝39N×5m/s＝195W；
（3）充满电的机器狗运送一趟做功：W＝F′s＝39N×100m＝3900J，
机器狗做功消耗的电能：W′＝（1﹣20%）×50%×UIt＝（1﹣20%）×50%×24V×6A×3600s＝207306J，
机器狗最多能跑趟：n＝＝≈53。
答：（1）机器狗空载时对地面的压强为5×104Pa；
（2）机器狗背着铁饼以最大速度返回时，牵引力做功的功率为195W；
（3）在下一次充电前，机器狗最多能跑53趟。
28．如图所示是我国研发生产的某型号航拍无人机。无人机起飞前，放在地面上要确保四脚着地。启动后，利用遥控器可对它进行控制。无人机的部分参数如表：
机身总质量/kg 3.6 四脚着地总面积cm2 12
最大上升速度/（m s﹣1） 1.5 最大水平速度/（m s﹣1） 6
求：
（1）无人机启动前，四脚着地静止停放在水平地面上，此时无人机对地面的压强。
（2）无人机以最大上升速度匀速竖直升高30米，需要飞行的时间。
（3）无人机从50米高空降落到地面，重力做功的大小。
【分析】（1）无人机停放在水平地面上时对地面的压力和自身的重力相等，根据表格数据可知四脚着地总面积，利用p＝求出无人机停放在水平地面上时对地面的压强；
（2）根据表格数据可知最大上升速度，根据v＝求出无人机从地面飞到离地30m高处至少需要的时间；
（3）利用W＝Gh求出无人机从50m高处降落到地面时重力做的功。
【解答】解：（1）由表格数据可知，无人机机身质量m＝3.6kg，
则无人机的重力：
G＝mg＝3.6kg×10N/kg＝36N，
无人机停放在水平地面上时对地面的压力：
F＝G＝36N，
由表格数据可知，四脚着地总面积S＝12cm2＝1.2×10﹣3m2，
无人机停放在水平地面上时对地面的压强：
p＝＝＝3×104Pa；
（2）由表格数据可知，最大上升速度v＝1.5m/s，
由v＝可得无人机从地面飞到离地30m高处至少需要的时间：
t＝＝＝20s；
（3）无人机从50m高处降落到地面，重力做的功：
W＝Gh＝36N×50m＝1800J。
答：（1）无人机启动前，四脚着地静止停放在水平地面上，此时无人机对地面的压强是3×104Pa；
（2）无人机以最大上升速度匀速竖直升高30米，要飞行20s；
（3）无人机从50米高空降落到地面，重力做功是1800J。
30．如图甲是一款无人水下航行器，其内部装有控制系统、摄像模块、推进系统、电池模块，总质量为8千克，采用全封闭结构。它的底部还有一个活塞式浮力系统调节装置（如图乙），活塞缸内侧的活塞面积为30厘米2，活塞位置可上下调节，从而改变航行器排开水的体积，以实现航行器在水中运动或停留，某次测试时，航行器竖直上升并停留在水中的某个位置，该过程中速度随时间的变化关系如图丙所示。
（1）当航行器在水下运动时，会受到水的阻力。根据丙图分析，航行器在第10秒时受到的浮力与重力的大小关系如何，请作出判断并说明理由：　 　。
（2）第6秒时航行器的速度为0.20米/秒，6﹣15秒内航行器克服重力做功多少焦？（写出计算过程）
（3）航行器在整个测试过程中，浮力最大的改变量为1.2牛，则活塞上下移动的最大范围是多少？（水的密度取1.0×103千克/米，写出计算过程）
【分析】（1）当航行器在水下运动时，会受到水的阻力，根据丙图分析，航行器在第10秒时处于平衡状态，受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力和阻力的作用，据此分析；
（2）根据h＝vt得出航行器在水中匀速上升这段时间内运动的路程，根据W＝Gh得出克服重力做功；
（3）行器在整个测试过程中，浮力最大的改变量为1.2牛，根据阿基米德原理计算排开水的体积的变化量，活塞缸内侧的活塞面积为30厘米2，根据体积公式计算活塞上下移动的最大范围。
【解答】解：（1）当航行器竖直上升时，会受到水的阻力，航行器在第10秒时匀速直线运动，处于平衡状态，受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力和阻力的作用，
由力的平衡条件可得F浮＝G+f，则航行器受到的浮力大于重力；
（2）航行器的重力：G＝mg＝8kg×10N/kg＝80N，
航行器在水中匀速上升这段时间内运动的路程h＝vt＝0.2m/s×（15s﹣6s）＝1.8m，
6﹣15秒内航行器克服重力做功：W＝Gh＝＝80N×1.8m＝144J；
（3）航行器在整个测试过程中，浮力最大的改变量为1.2牛，根据阿基米德原理可知排开水的体积变化量：ΔV排＝＝＝1.2×10﹣4m3；
活塞缸内侧的活塞面积为30厘米2，活塞上下移动的最大范围是：h′＝＝＝0.04m。
答：（1）当航行器竖直上升时，会受到水的阻力，航行器在第10秒时匀速直线运动，处于平衡状态，受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力和阻力的作用，
由力的平衡条件可得F浮＝G+f，则航行器受到的浮力大于重力；
（2）6﹣15秒内航行器克服重力做功144J；
（3）航行器在整个测试过程中，浮力最大的改变量为1.2牛，活塞上下移动的最大范围是0.04m。
31．我国“天问一号”着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原（如图甲），实现了我国首次地外行星着陆。图乙是其阶段Ⅲ着陆过程中的高度随时间的变化关系。已知着陆巡视器在火星上总重4888牛，着陆后与火星地面的接触面积为12.6米2。
（1）着陆巡视器在t2～t4时段重力做功多少焦？
（2）着陆巡视器着陆后对火星地面的压强是多少帕？（保留一位小数）
（3）当着陆巡视器距火星地面2﹣4米时，着陆巡视器会向下喷气，使着陆巡视器竖直下落的速度减小，请利用所学知识对速度减小的原因做出解释。
【分析】（1）由W＝Gh可求得着陆巡视器在t2～t4时段重力做功；
（2）着陆巡视器着陆后对火星地面的压力等于其重力，已知着陆后与火星地面的接触面积，由p＝可求得着陆巡视器着陆后对火星地面的压强；
（3）从力的作用是相互的和力可以改变物体的运动状态两个角度分析。
【解答】解：（1）着陆巡视器在t2～t4时段重力做功：
W＝Gh＝4888N×100m＝4.888×105J；
（2）着陆巡视器着陆后对火星地面的压力F＝G＝4888N，
对火星地面的压强；
p＝＝≈387.9Pa；
（3）因为力的作用是相互的，喷出气体对巡视器产生竖直向上的力，力可以改变物体的运动状态，所以巡视器速度减小。
答：（1）着陆巡视器在t2～t4时段重力做功4.888×105J；
（2）着陆巡视器着陆后对火星地面的压强是387.9Pa；
（3）因为力的作用是相互的，喷出气体对巡视器产生竖直向上的力，力可以改变物体的运动状态，所以巡视器速度减小。
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