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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（2） 参考答案及解析
一．选择题
1．如图所示，放在水平桌面上的匀质长直木板长度L为40厘米，质量为2千克，它的右端与桌面相齐，与桌面间的摩擦力为4牛。若在木板左端用一水平推力F将其匀速推下桌子，水平推力至少要做功（　　）
A．L.6焦 B．0.8焦 C．0.6焦 D．0.4焦
【分析】在推动的过程中，压力和接触面的粗糙程度不变、摩擦力不变、推力不变；
均匀木板的重心在中心，当木板的重心到达桌子边时，木板就会在重力的作用下自己落下，所以只需将木板向右推动L即可；
利用W＝Fs计算水平推力至少要做的功。
【解答】解：
因为匀速推动，在推动的过程中，压力和接触面的粗糙程度不变，滑动摩擦力不变，推力不变；
推力：F＝f＝4N，
因当重心到达桌子的边缘时，木板将翻转，所以推力作用的距离：
s＝L＝×40cm＝20cm＝0.2m，
推力做功：W＝Fs＝4N×0.2m＝0.8J。
故选：B。
2．如图所示，八年级的小明同学课间时间在单杠上做“引体向上”锻炼身体，根据图片信息可知，小明一次“引体向上”做的功约为（　　）
A．30J B．300J C．3000J D．30000J
【分析】根据W＝Fs＝Gh可知，要想估测出功的大小，需要估测出小明的重力和上升的高度。
【解答】解：小明的体重在G＝600N左右，引体向上的高度在h＝50cm＝0.5m左右，做一次引体向上克服自身的重力做的功约为W＝Gh＝600N×0.5m＝300J，故B正确。
故选：B。
3．如图所示，在粗糙程度相同的水平面上，先用拉力F1将物体从A拉到O，再改用拉力F2将物体从O拉到C，其中LAO＝LOB，用频闪相机每隔相同的时间拍下物体的位置（用虚线框表示），若拉力F1在AO段所做的功为W1，拉力F2在OB段所做的功为W2，物体在AO段受到的摩擦力为f1，在OC段受到的摩擦力为f2。下列判断正确的是（　　）
A．W1＞W2 B．W1＜W2 C．f1＞f2 D．f1＜f2
【分析】根据题意分析物体对水平面的压力大小、接触面粗糙程度，从而判断物体受到摩擦力的大小关系；由题意和图示分析物体在AO段和OC段的运动情况，得出拉力和摩擦力的大小关系，已知AO段和OB段的路程相同，利用公式W＝Fs得出做功的大小关系。
【解答】解：
CD、由于物体对水平面的压力大小不变（等于物体的重力），各段的粗糙程度相同，所以物体运动时受到摩擦力的大小相同，即f1＝f2，故CD错误；
AB、由图可知，在AO段物体在相同时间内运动的距离相同，说明物体做匀速直线运动，根据二力平衡条件可知拉力F1＝f；
在OC段物体在相同时间内运动的距离增大，说明物体做加速直线运动，则拉力F2＞f＝F1，
因F2＞F1，sAO＝sOB，根据W＝Fs可知拉力做的功：W1＜W2，故A错误，B正确。
故选：B。
4．如图甲所示，小强在水平地面上用力推一密度为1.02×103kg/m3、边长为1m的正方体物体。在此过程中，推力F和物体前进速度v的大小随时间t的变化情况分别如图乙、图丙所示。以下对于这一过程分析正确的是（　　）
A．在此过程中物体对地面的压强为200Pa
B．0～1s内物体没有动是因为推力小于摩擦力
C．1～3s内物体克服摩擦力做功为300J
D．3～6s内物体受到的摩擦力大小均为200N
【分析】（1）根据p＝＝ρhg计算压强；
（2）静止的物体受力平衡；
（3）根据图像计算面积，根据W＝Fs计算功；
（4）滑动摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关。
【解答】解：A、根据p＝＝ρhg＝1.02×103kg/m3×10N/kg×1m＝1.02×104Pa；
B、0～1s内物体处于静止状态，推力等于摩擦力，故B错误；
C、1﹣3s的路程s＝＝＝1m；
克服摩擦力做功W＝fs＝200N×1m＝200J，故C错误；
D、3～6s内物体运动时，受到的摩擦力大小为200N，故D正确。
故选：D。
5．如图，高度为L、横截面积为S的物块漂浮在盛水的杯内，杯内水的高度恰好为L。已知杯子的横截面积为2S，水的密度为ρ，物块的密度是水的一半。现用外力将物块缓慢刚好按下水面，则外力所做的功至少是（　　）
A． B． C． D．
【分析】假设物体下降的高度为h，则液面上升的高度为﹣h，根据体积关系计算h；
根据压力的平均值等于增大的浮力的一半结合W＝Fs计算功。
【解答】解：物块的密度是水的一半，根据漂浮的条件知，物体一半深度浸入；
按下水面时，假设物体下降的高度为h，则液面上升的高度为﹣h；
物体下降的体积等于液面升高的体积，则Sh＝（﹣h）×（2S﹣S）；
解得h＝；
增大的最大浮力为F浮＝ρ液gV排＝ρSg；
做功W＝F＝F浮×＝。故选：D。
6．如图所示，容器的质量为m，若从容器的底部通过小孔向容器内注入质量为M的水，需要做功为W。现将小孔打开，水自然会从小孔流出，与此同时提升容器，使容器内的水面相对地面始终保持原有高度，当容器内的水全部流走时，需要做的功为（　　）
A．（M+m）gH+W B．（M+m）gH C．（M﹣m）gH+W D．（M+m）gH﹣W
【分析】根据功能关系，需要做的功包括：容器增加的重力势能mgH，水增加的重力势能。
【解答】解：对容器及其内部的水来说，是等效的：先是小孔不打开，将容器提高H，此时容器及其内部整个系统增加的机械能为（M+m）gH，其后，再打开小孔，水自然会从小孔流完，水的机械能减少了W，所以相对于原状态，机械能增加了（M+m）gH﹣W．这就是“现将小孔打开，水自然会从小孔流出，与此同时提升容器，使容器内的水面相对地面始终保持原有高度，当容器内的水全部流走时，需要做的功。
或这样理解：
当容器内的水全部流走时，需要做的功包括：容器增加的重力势能mgH，水增加的重力势能。
水增加的重力势能为MgH﹣W，
所以需要做的功为W′＝mgH+MgH﹣W＝（M+m）gH﹣W，选项D正确。
故选：D。
7．如图所示，绳子通过一个定滑轮悬挂一个重100N的物体，一人拉着绳端从A向B走过6m用了5s，物体被匀速提高2m，若不计绳与滑轮的摩擦和绳重，则下列说法正确的是（　　）
A．人拉绳子做功为200J，平均功率为40W
B．拉力大于100N，功率为120W
C．拉力做功为600J，功率为120W
D．人的拉力拉过的距离不知，无法求出拉力做的功和功率
【分析】定滑轮不省力，因为不计绳与滑轮的摩擦和绳重，所以F＝G．公式化W＝Fs中距离必须是在力的方向上通过的距离。
因为此机械为理想机械，根据功的原理，使用机械做的功等于直接用手做的功。
已知时间和做的功，由公式P＝可求出功率。
【解答】解：因为不计绳与滑轮的摩擦和绳重，此机械为理想机械，根据功的原理，使用机械做的功等于直接用手做的功。
直接用手做的功是：W手＝Gh＝100N×2m＝200J．所以用机械做的功也是200J。
P＝＝＝40W．故A正确，BCD错误。
故选：A。
8．如图所示，某同学分别用背、抱、平拉、滚拉的方式运水（塑料桶中间带有转轴，桶中装满水），在粗糙程度相同的水平地面上匀速行走相同路程，他对水做功最多的是（　　）
A． B． C． D．
【分析】物理学中规定，功等于力跟物体在力的方向上移动距离的乘积。先判断力的大小、物体在力的方向上移动的距离相同，利用功的公式W＝Fs分析判断。
【解答】解：由图可知，AB中某同学是用背背、用手抱，即力的方向向上，桶是在水平方向上移动的距离，即沿向上的方向没有移动距离，因此不做功；
在其他条件相同时，滑动摩擦力大于滚动摩擦力，则C中滑动摩擦力大于D中的滚动摩擦力；又因为匀速拉动水桶向前运动，所以由二力平衡条件可知C中拉力大于D中拉力，且水平移动的距离s相同，根据W＝Fs可知C做功最多，故ABD不合题意，C符合题意。
故选：C。
9．跳绳是宁波市体育中考的选考项目之一，男生满分为180次/分，女生满分为170次/分。某位男生在体育中考中跳了185下，得了满分，则他的功率最接近于（　　）
A．0.75W B．7.5W C．75W D．750W
【分析】首先估测出学生的质量，根据重力公式求出其重力，再估测出每次起跳的高度，根据W＝Gh求出跳一次绳做的功；最后根据跳绳的次数和时间，结合P＝求出他在整个跳绳过程中的功率。
【解答】解：中学生的质量约为50kg，其重力约为G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N，
每次起跳的高度约为5cm＝0.05m，
则他跳一次绳做的功：W＝Gh＝500N×0.05m＝25J；
他在整个跳绳过程中的功率：P＝＝≈77W，与75W较接近，故C符合题意。
故选：C。
10．如图甲所示，木块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做匀速直线运动，两次拉动木块得到的s﹣t图象分别是图乙中的图线①、②．两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，两次拉力的功率分别是P1、P2，则（　　）
A．F1＝F2，P1＞P2 B．F1＞F2，P1＞P2
C．F1＜F2，P1＝P2 D．F1＞F2，P1＝P2
【分析】（1）弹簧测力计拉动木块在水平面上匀速直线运动时，水平方向上木块受到拉力和滑动摩擦力作用，拉力和滑动摩擦力是一对平衡力。
（2）滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关。根据P＝Fv判断拉力的功率。
【解答】解：（1）由题意知，两次拉动木块的过程中，木块对水平面的压力相同，接触面的粗糙程度相同，则滑动摩擦力相等；木块两次都进行匀速直线运动，拉力等于滑动摩擦力，所以拉力F相等，即F1＝F2。
（2）从图象中可以判断出，第①次的运动速度v较大，根据公式P＝＝＝Fv，当拉力相等时，速度越大，拉力的功率越大，即P1＞P2。
故选：A。
11．杭州亚运会以其热情周到的志愿服务、精彩高超的赛事水平收获来自世界的关注和好评。下列小题为运动员参赛情景，请回答相应问题。质量为m的跳高运动员先后用背越式和跨越式两种跳高方式（如图），跳过相同高度，该高度比他起跳时的重心高出h，则他在跳高过程中克服重力做功为（　　）
A．都必须大于mgh
B．都不一定大于mgh
C．用背越式必须大于mgh，用跨越式不一定大于mgh
D．用背越式不一定大于mgh，用跨越式必须大于mgh
【分析】功等于作用在物体上的力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积，与其他因素无关，
即：W＝Fs。
【解答】解：如图所示，质量为m的跳高运动员先后用背越式和跨越式两种跳高方式跳过某一高度，
采用跨越式时的重心高度一定大于h，但采用背越式时，由于运动员的手、头、躯干和四肢不是同时通过横杆，运动员的重心高度有可能比横杆的高度h低，所以运动员用背越式克服重力所做的功不一定大于mgh，用跨越式克服重力所做的功必须大于mgh；
所以，D正确，ABC错误。
故选：D。
12．人爬楼梯时，需要克服自身重力做功。小科和同学们进行爬楼梯比赛，规定功率最大者获胜，则获胜者一定（　　）
A．做功最快 B．用时最短 C．体重最大 D．速度最快
【分析】功率是反映物体做功快慢的物理量，据此分析。
【解答】解：功率的物理意义：功率是反映物体做功快慢的物理量，功率大的物体，做功快；功率小的物体，做功慢。所以做功最快的那一个人，他的功率最大。
故选：A。
13．如图所示，为两个光滑的圆弧槽和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧圆弧槽A点由静止释放，最高到达右侧圆弧槽B点处，然后再次滑下，最高到达左侧圆弧槽C点处，其中A、B两点距离水平面的高度分别为H、h（忽略空气阻力）。下列选项错误的是（　　）
A．物体从A点滑到水平面时，重力所做的功为mgH
B．C点距离水平面的高度为2h﹣H
C．物体能返回至C点处，可推出H＜2h
D．从A点到B点又回到C点过程中，克服水平面上摩擦力做功为mg（2h﹣H）
【分析】（1）在一段运动过程中，重力做的功为：W＝GH＝mgH（其中H为末位置与初位置之间在竖直方向上的高度差；
（2）（3）根据斜面光滑，水平面粗糙，来回克服摩擦力做功相等，据此分析。
【解答】解：A、物体从A点滑到水平面时，在竖直方向上下降的高度为H，所以重力做功为：W＝GH＝mgH，故A正确；
BC、物体在A、B两点的高度分别为H、h，从A点滑到B点的过程中，设机械能损失量为ΔE，即克服摩擦力做的功，由能量守恒定律得：ΔE＝G Δh＝mg（H﹣h）。
物体从B点滑到C点的过程中，物体与水平面间的压力和接触面粗糙程度都不变，长度也不变，即物体克服摩擦力做的功不变，即损失的机械能不变。设C点高度为h′，由能量守恒定律得：ΔE＝G Δh＝mg（h﹣h′）。
由上面两个等式可得：ΔE＝mg（H﹣h）＝mg（h﹣h′），所以h′＝2h﹣H，
因为BC之间的距离大于0，则有2h﹣H＞0，解得2h＞H，故BC正确；
D、根据上面分析，一次克服摩擦力做功ΔE＝mg（H﹣h），从A点到B点又回到C点过程中，克服水平面上摩擦力做功为2mg（H﹣h），故D错误。
故选：D。
14．面积很大的水池。水面上浮着一边长为a、质量为m的正方体均匀木块，开始时木块静止。如图甲。现用力F将木块匀速下压，运动时，F随木块底面深度H变化如图乙，则下列正确的是（　　）
A．正方体木块的密度为水的
B．在木块匀速下沉过程中，F最大值是
C．木块开始下沉到恰好浸没的过程中，重力对木块做功是
D．木块漂浮时，下表面受到水的压力为
【分析】①知道立方体木块的边长求出木块的体积，由图可知H＝a时施加的压力为零，根据体积公式求出排开水的体积，根据物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等以及阿基米德原理得出等式即可求出木块的密度；
②物体浸没时排开水的体积和自身的体积相等，根据阿基米德原理求出木块受到的浮力，当木块全部没入水后中匀速下沉过程中，木块受到的浮力等于木块重加上手对木块的压力，据此求出手对木块的最大压力；
③木块开始下沉到恰好浸没的过程中，由图可知物体重心下降a，根据W＝Gh求重力所做的功；
④木块漂浮时，根据浮力产生的原因进行解答，即液体对物体上下表面的压力差。
【解答】解：（1）木块的体积V木＝a3，
由图可知，木块底面深度H＝a时，压力F＝0，则浸没在水中的体积：
V排＝a×a×a＝a3，
由F浮＝ρgV排和F浮＝G＝mg＝ρVg可得：
F浮＝ρ水gV排＝ρ木V木g，即ρ水ga3＝ρ木a3g，
解得：ρ木＝ρ水，故A错误；
（2）因物体浸没时排开水的体积和自身的体积相等，
所以，木块完全浸没后的浮力：
F浮′＝ρ水gV排′＝ρ水gV木＝ρ木gV木＝mg，
因木块浸没时受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、压力，
所以，由力的平衡条件可得，手对木块的压力（最大压力）：
F压＝F浮′﹣G木＝mg﹣mg＝mg，故B错误；
（3）木块开始下沉到恰好浸没的过程中，由图可知物体重心下降a，
则重力对木块做功：
W＝G木h＝mg×a＝mga，故C正确；
（4）木块漂浮时，
因F浮＝F下﹣F上，且上表面受到的压力F上＝0，
所以，下表面受到水的压力：
F下＝F浮＝G木＝mg，故D错误。
故选：C。
15．如图所示为小金和小丽一起坐在秋千凳上从最高点下摆到最低点的过程，已知小金的重力大于小丽，不计摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．整个过程中，两人的动能越来越小
B．该过程中，两人的机械能越来越小
C．该过程中，小金比小丽重力做的功多
D．该过程中，小金比小丽重力做功慢
【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）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。
（3）做功公式W＝Fs＝Gh，功率公式。
【解答】解：AB、将小金和小丽看成整体，因为不计摩擦，整个过程机械能守恒，从最高点下摆到最低点的过程，高度变小，速度变大，故重力势能转化为动能，故AB错误；
CD、从最高点下摆到最低点的过程中，小金和小丽的重力做功分别为：
W1＝G1h，W2＝G2h，
因为h相同，且G1＞G2，则W1＞W2，
时间相同，由可知小金的功率大于小丽的功率，即小金做功快，故C正确，D错误。
故选：C。
二．填空题
16．某跳伞运动员从飞机上跳下，沿竖直方向降落，一段时间后打开降落伞，最后安全着地。跳伞过程中下降的速度与时间的关系如图所示。已知正常情况下空气阻力大小随迎风面积和速度的增大而增大。回答下列问题：
（1）AB段跳伞运动员的机械能 　 　（填“增加”“减小”或“不变”）。
（2）当t＝　 　s时，运动员打开降落伞。
【分析】（1）动能和势能都属于机械能；
（2）根据题中提供的信息，结合图形分析得出答案。
【解答】解：（1）AB段桌匀速直线运动，质量不变，动能不变，高度降低，重力势能减小，故机械能减小；
（2）已知正常情况下空气阻力大小随迎风面积和速度的增大而增大，所以运动员打开降落伞之后，会做减速运动，故在40s时，运动员打开降落伞。
故答案为：（1）减小；（2）40。
17．2020年12月，嫦娥五号探测器从月球上采样并顺利返回地球。
如图为返回器的两种返回技术，设计师采用“跳跃式返回”，与“直接进入返回”相比，返回器着陆时的速度更小，请从能量的转化角度分析其原因：　 　；嫦娥五号抵达月球时却不能采用“跳跃式返回”，其原因是 　 　。
【分析】当物体在空气中高速运动时，由于不断的与空气摩擦做功，因此机械能会不断转化为内能，从而使机械能减小，据此分析解答。
【解答】解：由题意可知，采用“跳跃式返回”与“直接进入返回”相比，返回器与空气摩擦做功更多，机械能更多地转化为内能，机械能更小，所以返回器着陆时的速度更小；
由于月球的上方是真空，嫦娥五号抵达月球时不会克服阻力做功，所有不能采用“跳跃式返回”。
故答案为：“跳跃式返回”在首次进入、穿出大气层的过程中，与空气摩擦做功，机械能更多地转化为内能，机械能更小，所以返回器再次进入大气层直至着陆时的速度更小；月球的周围没有大气。
18．如图所示，连着弹簧的小球套在水平杆上，弹簧自由伸长时，小球位于O点。小幅度向左或向右改变小球位置，小球仍能静止。现较大幅度改变小球位置，把小球移至A点后使其静止，然后释放。
（1）小球向右运动过程中速度最大点出现在 　 　（选填“O点”、“O点左侧”、“O点右侧”、“都有可能”）。
（2）小球第一次向右经过O点至到达最右端B的过程中能量转化情况为 　 　。
【分析】根据功能关系分析物体运动的路程，此题中涉及三种形式的能：弹性势能、动能和内能，分析最终弹簧是否具有弹性势能是关键。
【解答】解：（1）由题意“小幅度向左或向右改变小球位置，小球仍能静止”可知，水平杆是粗糙的，小球在摩擦力和弹力作用下也能处于静止状态。
小球向右运动过程中，始终受水平向左的摩擦力；开始一段时间内，向右的弹力大于向左的摩擦力，小球做加速运动；弹簧的压缩量逐渐减小，弹力逐渐减小，当向右的弹力等于向左的摩擦力时，小球的速度达到最大，此时弹簧仍处于压缩状态，故速度最大点出现在O点左侧；小球继续向右运动，小球将做减速运动（其中，O处弹力为0N，摩擦力向左，此时小球在做减速运动，速度不是最大）。
综上，小球向右运动过程中速度最大点出现在O点左侧。
（2）小球从O点向右运动到最右端过程中，小球的速度减小，动能减小；弹簧的形变量逐渐增大，弹簧的弹性势能增大；该过程中，小球要克服摩擦力做功，内能增大。所以，此过程中小球的动能转化为内能和弹性势能。
故答案为：（ 1 ） O 点左侧；（2）动能转化为内能和弹性势能。
19．蹦床是集艺术性和竞技性于一身的运动，深受广大青少年喜爱。蹦床公园应运而生，图甲为蹦床运动的简化示意图，O点是小滨由静止开始自由落下的起始位置，C点是小滨到达的最低点。从高处开始下落到弹回的整个过程中，他的运动速度随时间变化的图象如图乙所示（速度为负值，表示运动方向向上。整个过程忽略空气阻力）。
（1）从O点下落到A点的过程中，小滨的机械能 　 　（填“增大”“减小”“不变”“先增大后减小”或“先减小后增大”，下同），从A点下落到C点的过程中，蹦床的弹性势能 　 　。
（2）小滨下落过程中动能增大的时间段为 　 　。（用图乙中的0、t1—t6表示）
【分析】（1）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；弹性势能的大小与物体弹性形变程度的大小有关；机械能为动能和势能的和；
（2）结合图乙，根据小滨的运动状态分析。
【解答】解：（1）从O点下落到A点的过程中，小滨自由下落，其重力势能转化为动能，由于不计空气阻力，所以小滨的机械能不变；
A点到B点的过程中，重力大于蹦床对运动员弹力，因此速度越来越大，动能越来越大；经过B点后，弹力大于重力，运动员做减速运动，动能减小，所以运动员的动能先增大后减小；从A到C，蹦床的弹性形变程度逐渐变大，弹性势能逐渐增大；
（2）小滨的质量一定，由图乙知，小滨下落过程中，t2时刻小滨的运动速度最大，动能最大，小滨下落过程中动能增大的时间段为0～t2。
故答案为：（1）不变；增大；（2）0～t2。
20．如图，甲乙完全相同的小球，以同样的速度v沿着与水平方向均成θ角斜向上抛出，甲球沿光滑斜面，乙球抛向空中，不计空气阻力，甲乙小球能到达的最高点分别为a点与b点，离地高度为h1和h2。在这个过程中，小球的机械能是 　 　（选填“守恒”或“不守恒”）的，图中h1　 　h2（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
【分析】（1）不计斜面摩擦和空气摩擦，小球的机械能守恒。
（2）根据小球的动能和重力势能的变化情况分析判断。
【解答】解：（1）光滑的斜面无摩擦，不计空气摩擦，甲、乙小球在运动到最高点的过程中机械能守恒；
（2）甲中小球运动到最高点a时，小球的速度为零，由于斜面光滑小球机械能守恒，小球在a点的重力势能等于小球最初的动能；
乙中小球运动到最高点b时，小球的速度不为零，由于不计空气阻力小球机械能守恒，故小球在最高点b的重力势能和动能之和等于小球最初的动能；
可见小球在最高点a的重力势能大于最高点b的重力势能，二球质量相等，故h1大于h2。
故答案为：守恒；大于。
21．如图，现有粗糙水平面上有一个轻质弹簧。弹簧左端固定在墙壁上，右边连接一木块，当弹簧自然伸长时右端在O点。如图，将木块拉至A点后放手，第一次木块向左运动，最远能达到B点。A至O的过程中木块动能变化趋势 　 　，当木块静止时，能否停在O点左侧呢？　 　（“能”或“不能”）。
【分析】动能的影响因素有物体的质量和速度，物体的质量越大，速度越大，物体具有的动能就越大；弹力的大小与物体的弹性形变程度有关，形变程度越大，弹力越大，形变程度越小，弹力越小；
水平是粗糙的，木块在运动的过程中受到摩擦力作用。
【解答】解：物块从A到O过程中，弹簧由于伸长，物体M受到水平向左的弹力（拉力）和水平向右的摩擦力，当弹力大于摩擦力时，物体向左做加速运动；
运动过程中弹力逐渐减小，当弹力等于摩擦力时，速度达到最大；此后由于弹力小于摩擦力，则物体继续向左做减速运动；即物块从A到O先加速后减速，物块M的质量不变，所以动能先增大后减小；
因水平面是粗糙的，木块从B到O的运动过程中受到水平面的摩擦力，当摩擦力等于弹力时，木块保持静止，所以能停在O点左侧。
故答案为：先增大后减小；能。
三．实验探究题
22．风车是利用风力做功的装置。小明制作了一架小风车，他想粗略测定风车在一定风速下做功的功率，实验装置如图所示。
（1）观察实验装置，小明是通过测量细线对　 　做功的功率来测定风车做功的功率；
（2）除了图中的实验器材，还必需的测量工具有：天平、　 　和　 　；
（3）实验时，逐渐增加挂在细线下的回形针数量，直到细线恰好缓慢匀速提升回形针为止。若测得回形针匀速上升的高度h、所用的时间t、回形针的总质量m，则风车做功的功率P＝ 　（表达式中的物理量均用符号表示）；
（4）如果选用较粗重的线做实验，则与选用较细的线相比，测得风车的功率值偏　 　。
【分析】（1）由图可知，回形针随风车的转动会上升，测量细线对回形针做功的功率即可测出风车做功的功率；
（2）细线对回形针做的功W＝Gh＝mgh，功率P＝，据此确定实验需要的器材；
（3）根据做功工作和功率公式得出细线对回形针做功的功率即为风车做功功率的表达式；
（4）线本身有质量，对回形针做功的同时要对线做功，据此分析测量值和真实值之间的关系。
【解答】解：（1）由实验装置可知，通过测量细线对回形针做功的功率即可粗略测定风车在一定风速下做功的功率；
（2）由W＝Gh＝mgh可知，要测细线对回形针做的功需要天平测出回形针的总质量m和刻度尺测出回形针上升的高度h，
由P＝可得，要测出细线对回形针做功的功率需要秒表测出所用的时间t；
（3）风车做功的功率P＝＝＝；
（4）线本身有质量，对回形针做功的同时要对线做功，则线与回形针的总质量增大，提升相同的高度时所用的时间t增大，因此，测得风车的功率值偏小。
故答案为：（1）回形针；（2）刻度尺；秒表；（3）；（4）小。
23．在《验证机械能守恒定律》实验中，小科采用如图甲所示的装置。其做法是：重物从高处由静止开始落下，重物上连着的纸带通过打点计时器时打出一系列的点（每隔0.1秒再取另一个计数点A、B、C等），测出打点计时器在纸条上打出点的间距大小，如图乙所示，计算出重物重力势能和动能，并将重物的重力势能减少量和动能增加量进行比较。小科用质量为0.5kg和1kg的重物做了两组实验，获得表一和表二两组数据。请分析实验过程和表格数据回答下列问题：
表一：质量为0.5kg的重物
位置 A B C D E
动能增加量（焦） 0.09 0.27 0.45 0.63 0.81
重力势能减少量（焦） 0.15 0.45 0.75 1.05 1.35
表二：质量为1kg的重物
位置 A1 B1 C1 D1 E1
动能增加量（焦） 0.36 1.06 1.76 2.46 3.16
重力势能减少量（焦） 0.4 1.2 2.0 2.8 3.6
（1）小科认为重物下落时动能增加，请从图乙中找出证据并说明理由 　 　。
（2）分析表格数据，小科发现动能增加量小于重力势能减少量，其原因是 　 　。
（3）为了使动能的增加量更接近于重力势能减少量，以便得出机械能守恒定律。现有1kg、2kg、3kg三个重物，选择哪个重物进行实验更合理？　 　。
【分析】（1）重力势能的大小与质量、高度有关，动能的大小与质量、速度有关；
（2）重物下落的过程中，克服空气阻力做功，机械能转化为内能；
（3）根据表一、表二中的数据分析。
【解答】解：（1）图乙中相同时间内重物下降的距离越来越大，即重物下落时做加速运动，高度变小，质量不变，重力势能减小，减小的重力势能转化为重物的动能，所以重物的动能越来越大；
（2）重物从高处由静止开始落下时会受到空气阻力的作用，克服阻力做功，重物的一部分重力势能转化为内能，所以动能增加量小于重力势能减少量；
（3）根据表一和表二中的数据可知，物体的质量越大，动能增加量与重力势能减少量就越接近，所以为了使动能的增加量更接近于重力势能减少量，以便得出机械能守恒定律，应选用3kg的重物进行实验。
故答案为：（1）图乙中相同时间内重物下降的距离越来越大；重物下落时做加速运动；（2）重物克服空气阻力做功，一部分重力势能转化为内能；（3）3kg。
24．有一种运动叫蹦极，如图所示是蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端固定在O点，另一端系住运动员，运动员从O点自由下落，A点处弹性绳自然伸直，B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点，C点是蹦极运动员到达的最低点。
（1）请另外列举一个速度变化过程与这个过程相似的例子 　 　；
（2）如果不考虑空气阻力的影响，请结合所学知识在下列各图中画出运动员的速度与其所处位置的关系曲线、运动员的机械能与其所处位置的关系曲线、弹性绳的机械能与运动员所处位置的关系曲线。（从三个中任选两个完成）
【分析】（1）蹦极时人开始自由下落，速度增大，弹性绳开始伸长后，人先加速后减速，与人在蹦床上下落过程相似；
（2）运动员自由下落机械能不变，弹性绳开始伸长后，人的部分机械能逐渐转化为弹性绳的弹性势能，对照此过程分析画出图像。
【解答】解：（1）蹦极时OA段人自由下落，速度增大，A点后弹性绳开始伸长后，开始时重力大于弹性绳拉力，人先加速。B点后，拉力大于重力做减速运动，B点速度最大，与人在蹦床上方下落过程的速度变化相似；
（2）蹦极时OA段人自由下落，速度增大，A点后弹性绳开始伸长后，人先加速后减速，B点速度最大，C点时速度为0，图像如图所示；
OA过程自由下落，运动员机械能不变，A点之后弹性绳开始伸长，人的部分机械能逐渐转化为弹性绳的弹性势能，故运动员的机械能减小，图像如图所示；
OA段弹性绳的弹性势能为0，A点后弹性绳开始伸长，弹性势能越来越大，图像如图所示；
故答案为：（1）蹦床上方下落的运动员；（2）如图所示。
四．解答题
25．如图为某新款扫地机器人，工作时利用其内部的电动机快速旋转产生高速气流，将周围的灰尘、杂物等吸入集尘盒；底部安装的塑料刷，可清扫吸附在地板上的杂物；机身侧面安装的感应器通过发射、接收超声波来感应障碍物。当电量降至电池容量的20%时，机器人停止工作并自动返回充电仓充电。如表为该款扫地机器人的部分参数。
额定电压/V 20
额定功率/W 40
质量/kg 4
一次充满电所含的电能/J 374400
（1）下列各项中，可能是扫地机器人工作时内部气压值的是 　 。
A．1.01×105Pa B．5000Pa C．2×105Pa
（2）该机器人静止时，四个轮子与地面的总接触面积为2cm2，此时它对地面的压强是多少 　 　。
（3）若该机器人工作时保持匀速运动，受到的摩擦阻力共为8N，清扫宽度为15cm，且消耗的电能中20%用于克服摩擦力做功。则一次充满电后，该机器人能够清扫的最大面积是多少。 　 　。
【分析】（1）主机内部的产生了高速气流，而流体在流速大的地方压强小，所以主机内部的气压小于大气压；
（2）该机器人静止在水平地面上时，对地面的压力和自身的重力相等，根据F＝G＝mg求出其大小，又知道其与地面的有效接触面积即等于受力面积，根据p＝求出对地面的压强；
（3）先计算电源用来克服阻力提供的能量，由克服阻力做的功，求出可以行驶的距离，已知清扫宽度，根据S′＝s′L得出充满电后机器人一次能够清扫的最大面积。
【解答】解：（1）扫地机器人，工作时利用其内部的电动机快速旋转产生高速气流，流速越大的位置压强越小，扫地机器人工作时内部气压值应小于1标准大气压1.01×105Pa，故选B；
（2）由表中数据可知，机器人的质量为m＝4kg，该机器人静止在水平地面上时，对地面的压力：
F＝G＝mg＝4kg×10N/kg＝40N，
受力面积：S＝2cm2＝2×10﹣4m2，
对地面的压强：
p＝＝＝2×105Pa；
（3）克服摩擦力做到功为：Wf＝W×η1×η2＝374400J×（1﹣20%）×20%＝59904J；
根据Wf＝fs得：
s′＝＝＝7488m；
清扫宽度为L＝15cm＝0.15m，
则充满电后机器人一次能够清扫的最大面积为：
S′＝s′L＝7488m×0.15m＝1123.2m2。
故答案为：（1）B；（2）2×105Pa；（3）1123.2m2。
26．智能制造融合到快递业，出现了智能快递车，如图甲。某次快递运送，该车在粗糙程度相同的平直路面上由静止开始运动，速度v随时间t变化关系如图乙。
（1）第7～15分钟，智能快递车移动的距离是多少米？
（2）该车轮胎与地面的总接触面积为0.02米2，轮胎能承受的最大压强为2×105帕，空载质量为250千克。求该车的最大载重量是多少千克？
（3）在7～15分钟内，该车动力做功的功率是150瓦。请在图丙中画出这段时间内动力F随时间t变化的关系图像。
【分析】（1）由图知第7～15分钟，智能快递车移动的速度为5m/s，由s＝vt算出第7～15分钟智能快递车移动的距离；
（2）根据F＝pS算出该车对地面的最大压力，由G＝mg算出空载时的重力，根据G载＝F﹣G算出最大载重，由G＝mg算出该车的最大载重量；
（3）在7～15分钟内，该车动力做功的功率是150瓦，根据P＝＝＝Fv算出动力，据此画出图像。
【解答】解：（1）由图知第7～15分钟，智能快递车移动的速度为5m/s，距离是：
s＝vt＝5m/s×（15﹣7）×60s＝2400m；
（2）该车对地面的最大压力为：F压＝pS＝2×105Pa×0.02m2＝4000N，
空载时的重力：G＝mg＝250kg×10N/kg＝2500N，
最大载重G载＝F压﹣G＝4000N﹣2500N＝1500N，
该车的最大载重量为：m＝＝＝150kg；
（3）在7～15分钟内，该车动力做功的功率是150瓦，根据P＝＝＝Fv得动力为：
F＝＝＝30N，
这段时间内动力F随时间t变化的关系图像如下图所示：
答：（1）第7～15分钟，智能快递车移动的距离是2400米：
（2）该车的最大载重量是150kg；（3）见解答图。
27．随着生活水平的提高，人们越来越注重健身运动。健腹轮是一种常见的健身器材，使用时可将膝盖跪在垫上，双手紧握健腹轮手柄，向前推动健腹轮至身体水平于地面，然后回收归位，反复操作，如图所示。
（1）图甲所示，身重为600牛的人身体从状态1到状态2的过程中，身体重心平均下降30厘米，重力所做的功为 　 　焦。
（2）在身体从状态1到状态2的过程中，轮内的弹性钢圈因形变而绕紧，在从状态2恢复到状态1时，绕紧的钢圈会自动恢复到原来的状态，让人体自动回弹。图乙是两种弹性钢圈使用过程中弹性势能的变化图，结合图中信息进行分析，体重较大的人更适合安装 　 　（填“A”或“B”）型钢圈。
【分析】（1）根据W＝Gh求出重力所做的功；
（2）由图乙比较AB的弹性势能的变化图即可得出结论。
【解答】解：（1）身重为600牛的人身体从状态1到状态2的过程中重力所做的功：W＝Gh＝600N×0.3m＝180J；
（2）弹性势能的变化图可知，A型钢圈弹性势能大，人归位时体重越大，需要克服重力做功越多，所以在健腹轮中安装A型钢圈将使产品具有更强的自动回弹功能。
故答案为：（1）180；（2）A。
28．电动自行车是常用交通工具，其骑行安全、电池容量和续航里程是人们关注的焦点。表1为X品牌电动自行车说明书。（电池容量是指电池充满电所储存的能量；续航里程是指该电池充满电后在理想状况下匀速行驶的最大路程。
表1：X品牌电动自行车说明书（节选）
整车质量 45千克
电池容量 0.6千瓦 时
续航里程 38千米
（1）在骑电动车时需要佩戴头盔，因为衬里含有海绵材料，撞击时可以通过 　 　减小对头部的压强，确保安全。
（2）该电动自行车将电能转化为机械能的效率为60%，所受阻力为车重的0.08倍。请计算说明空载测试中匀速行驶的实际路程是否达到说明书中标定的续航里程。
（3）电动自行车的电池常用三种类型：铅酸电池、磷酸铁锂电池、三元锂电池。它们的电池容量随环境温度变化的图像如图所示；每种电池有一定充电次数，达到该次数后，电池无法正常使用，其最多充电次数和价格如表2所示。
表2：电池最多充电次数和价格表
电池类型 最多充电次数/次 价格/元
铅酸电池 约500 288
磷酸铁锂电池 约2000 490
三元锂电池 约1000 650
结合相关资料，请为电动自行车主选择合适的电池，并说明理由。
【分析】（1）压力一定时，增大受力面积减小压强；
（2）根据转换效率计算做功，根据阻力与重力关系和匀速运动计算牵引力，根据W＝Fs计算路程；
（3）对比相同充电次数的价格，得出结论。
【解答】解：（1）衬里含有海绵材料，撞击时可以通过增大受力面积减小对头部的压强，确保安全；
（2）电动自行车将电能转化为机械能为W＝0.6kW h×60%＝0.36kW h＝1.296×106J；
所受阻力为车重的0.08倍，匀速行驶F＝f＝0.08G＝0.08mg＝0.08×45kg×10N/kg＝36N；
实际路程s＝＝＝36000m＝36km，达不到说明书中标定的续航里程。
（3）对比三元锂电池和磷酸铁锂电池，三元锂电池的寿命短，而且价格贵，不适宜作为电动车电池；
对比铅酸电池和磷酸铁锂电池，充电2000次，铅酸电池需要换四组，价格远高于磷酸铁锂电池1组的价格，因而铅酸电池不划算；
故选择磷酸铁锂电池。
故答案为：（1）增大受力面积；（2）达不到续航里程；
（3）选择磷酸铁锂电池；三元锂电池比磷酸铁锂电池的寿命短，而且价格贵，充电2000次，铅酸电池需要换四组，价格远高于磷酸铁锂电池1组的价格。
29．如图所示甲为某品牌的电动平衡车，它在行驶过程中仅仅通过人体重心的改变便可实现车辆的启动、停止等动作。
（1）若该电动平衡车的踏板高度为30厘米，小明质量为60千克，当小明从水平地面站到电动平衡车的踏板上，求该过程中小明克服自身重力所做的功为多少？
（2）如图乙所示为小明某次骑行平衡车时运动速度随时间变化曲线。若该平衡车自重为120牛，运动过程中所受阻力为总重的0.1倍，请计算：小明骑行过程中，电动车在5—10秒内牵引力做功的功率为多少？
【分析】（1）根据G＝mg得出小明的重力，根据W＝Gh得出该过程中小明克服自身重力所做的功；
（2）根据G总＝G+G车得出小明和电动平衡车的总重，电动平衡车在5﹣10s做速度为5m/s的匀速直线运动，处于平衡状态，根据F＝f＝0.1G总得出所受的牵引力，根据P＝＝Fv可知小明骑行过程中，电动车在5﹣10秒内牵引力做功的功率。
【解答】解：（1）小明的重力G＝mg＝60kg×10N/kg＝600N，
该过程中小明克服自身重力所做的功W＝Gh＝600N×0.3m＝180J；
（2）小明和电动平衡车的总重G总＝G+G车＝600N+120N＝720N，
电动平衡车在5﹣10s做速度为5m/s的匀速直线运动，处于平衡状态，所受的牵引力F＝f＝0.1G总＝0.1×720N＝72N，
根据P＝＝Fv可知小明骑行过程中，电动车在5﹣10秒内牵引力做功的功率P＝Fv＝72N×5m/s＝360W。
答：（1）该过程中小明克服自身重力所做的功为180J；
（2）电动车在5﹣10秒内牵引力做功的功率为360W。
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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（2） 参考答案及解析
一．选择题
1．如图所示，放在水平桌面上的匀质长直木板长度L为40厘米，质量为2千克，它的右端与桌面相齐，与桌面间的摩擦力为4牛。若在木板左端用一水平推力F将其匀速推下桌子，水平推力至少要做功（　　）
A．L.6焦 B．0.8焦 C．0.6焦 D．0.4焦
2．如图所示，八年级的小明同学课间时间在单杠上做“引体向上”锻炼身体，根据图片信息可知，小明一次“引体向上”做的功约为（　　）
A．30J B．300J C．3000J D．30000J
3．如图所示，在粗糙程度相同的水平面上，先用拉力F1将物体从A拉到O，再改用拉力F2将物体从O拉到C，其中LAO＝LOB，用频闪相机每隔相同的时间拍下物体的位置（用虚线框表示），若拉力F1在AO段所做的功为W1，拉力F2在OB段所做的功为W2，物体在AO段受到的摩擦力为f1，在OC段受到的摩擦力为f2。下列判断正确的是（　　）
A．W1＞W2 B．W1＜W2 C．f1＞f2 D．f1＜f2
4．如图甲所示，小强在水平地面上用力推一密度为1.02×103kg/m3、边长为1m的正方体物体。在此过程中，推力F和物体前进速度v的大小随时间t的变化情况分别如图乙、图丙所示。以下对于这一过程分析正确的是（　　）
A．在此过程中物体对地面的压强为200Pa
B．0～1s内物体没有动是因为推力小于摩擦力
C．1～3s内物体克服摩擦力做功为300J
D．3～6s内物体受到的摩擦力大小均为200N
5．如图，高度为L、横截面积为S的物块漂浮在盛水的杯内，杯内水的高度恰好为L。已知杯子的横截面积为2S，水的密度为ρ，物块的密度是水的一半。现用外力将物块缓慢刚好按下水面，则外力所做的功至少是（　　）
A． B． C． D．
6．如图所示，容器的质量为m，若从容器的底部通过小孔向容器内注入质量为M的水，需要做功为W。现将小孔打开，水自然会从小孔流出，与此同时提升容器，使容器内的水面相对地面始终保持原有高度，当容器内的水全部流走时，需要做的功为（　　）
A．（M+m）gH+W B．（M+m）gH C．（M﹣m）gH+W D．（M+m）gH﹣W
7．如图所示，绳子通过一个定滑轮悬挂一个重100N的物体，一人拉着绳端从A向B走过6m用了5s，物体被匀速提高2m，若不计绳与滑轮的摩擦和绳重，则下列说法正确的是（　　）
A．人拉绳子做功为200J，平均功率为40W
B．拉力大于100N，功率为120W
C．拉力做功为600J，功率为120W
D．人的拉力拉过的距离不知，无法求出拉力做的功和功率
8．如图所示，某同学分别用背、抱、平拉、滚拉的方式运水（塑料桶中间带有转轴，桶中装满水），在粗糙程度相同的水平地面上匀速行走相同路程，他对水做功最多的是（　　）
A． B． C． D．
9．跳绳是宁波市体育中考的选考项目之一，男生满分为180次/分，女生满分为170次/分。某位男生在体育中考中跳了185下，得了满分，则他的功率最接近于（　　）
A．0.75W B．7.5W C．75W D．750W
10．如图甲所示，木块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做匀速直线运动，两次拉动木块得到的s﹣t图象分别是图乙中的图线①、②．两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，两次拉力的功率分别是P1、P2，则（　　）
A．F1＝F2，P1＞P2 B．F1＞F2，P1＞P2
C．F1＜F2，P1＝P2 D．F1＞F2，P1＝P2
11．杭州亚运会以其热情周到的志愿服务、精彩高超的赛事水平收获来自世界的关注和好评。下列小题为运动员参赛情景，请回答相应问题。质量为m的跳高运动员先后用背越式和跨越式两种跳高方式（如图），跳过相同高度，该高度比他起跳时的重心高出h，则他在跳高过程中克服重力做功为（　　）
A．都必须大于mgh
B．都不一定大于mgh
C．用背越式必须大于mgh，用跨越式不一定大于mgh
D．用背越式不一定大于mgh，用跨越式必须大于mgh
12．人爬楼梯时，需要克服自身重力做功。小科和同学们进行爬楼梯比赛，规定功率最大者获胜，则获胜者一定（　　）
A．做功最快 B．用时最短 C．体重最大 D．速度最快
13．如图所示，为两个光滑的圆弧槽和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧圆弧槽A点由静止释放，最高到达右侧圆弧槽B点处，然后再次滑下，最高到达左侧圆弧槽C点处，其中A、B两点距离水平面的高度分别为H、h（忽略空气阻力）。下列选项错误的是（　　）
A．物体从A点滑到水平面时，重力所做的功为mgH
B．C点距离水平面的高度为2h﹣H
C．物体能返回至C点处，可推出H＜2h
D．从A点到B点又回到C点过程中，克服水平面上摩擦力做功为mg（2h﹣H）
14．面积很大的水池。水面上浮着一边长为a、质量为m的正方体均匀木块，开始时木块静止。如图甲。现用力F将木块匀速下压，运动时，F随木块底面深度H变化如图乙，则下列正确的是（　　）
A．正方体木块的密度为水的
B．在木块匀速下沉过程中，F最大值是
C．木块开始下沉到恰好浸没的过程中，重力对木块做功是
D．木块漂浮时，下表面受到水的压力为
15．如图所示为小金和小丽一起坐在秋千凳上从最高点下摆到最低点的过程，已知小金的重力大于小丽，不计摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．整个过程中，两人的动能越来越小 B．该过程中，两人的机械能越来越小
C．该过程中，小金比小丽重力做的功多 D．该过程中，小金比小丽重力做功慢
二．填空题
16．某跳伞运动员从飞机上跳下，沿竖直方向降落，一段时间后打开降落伞，最后安全着地。跳伞过程中下降的速度与时间的关系如图所示。已知正常情况下空气阻力大小随迎风面积和速度的增大而增大。回答下列问题：
（1）AB段跳伞运动员的机械能 　 　（填“增加”“减小”或“不变”）。
（2）当t＝　 　s时，运动员打开降落伞。
17．2020年12月，嫦娥五号探测器从月球上采样并顺利返回地球。
如图为返回器的两种返回技术，设计师采用“跳跃式返回”，与“直接进入返回”相比，返回器着陆时的速度更小，请从能量的转化角度分析其原因：　 　；嫦娥五号抵达月球时却不能采用“跳跃式返回”，其原因是 　 　。
18．如图所示，连着弹簧的小球套在水平杆上，弹簧自由伸长时，小球位于O点。小幅度向左或向右改变小球位置，小球仍能静止。现较大幅度改变小球位置，把小球移至A点后使其静止，然后释放。
（1）小球向右运动过程中速度最大点出现在 　 　（选填“O点”、“O点左侧”、“O点右侧”、“都有可能”）。
（2）小球第一次向右经过O点至到达最右端B的过程中能量转化情况为 　 　。
19．蹦床是集艺术性和竞技性于一身的运动，深受广大青少年喜爱。蹦床公园应运而生，图甲为蹦床运动的简化示意图，O点是小滨由静止开始自由落下的起始位置，C点是小滨到达的最低点。从高处开始下落到弹回的整个过程中，他的运动速度随时间变化的图象如图乙所示（速度为负值，表示运动方向向上。整个过程忽略空气阻力）。
（1）从O点下落到A点的过程中，小滨的机械能 　 　（填“增大”“减小”“不变”“先增大后减小”或“先减小后增大”，下同），从A点下落到C点的过程中，蹦床的弹性势能 　 　。
（2）小滨下落过程中动能增大的时间段为 　 　。（用图乙中的0、t1—t6表示）
20．如图，甲乙完全相同的小球，以同样的速度v沿着与水平方向均成θ角斜向上抛出，甲球沿光滑斜面，乙球抛向空中，不计空气阻力，甲乙小球能到达的最高点分别为a点与b点，离地高度为h1和h2。在这个过程中，小球的机械能是 　 　（选填“守恒”或“不守恒”）的，图中h1　 　h2（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
21．如图，现有粗糙水平面上有一个轻质弹簧。弹簧左端固定在墙壁上，右边连接一木块，当弹簧自然伸长时右端在O点。如图，将木块拉至A点后放手，第一次木块向左运动，最远能达到B点。A至O的过程中木块动能变化趋势 　 　，当木块静止时，能否停在O点左侧呢？　 　（“能”或“不能”）。
三．实验探究题
22．风车是利用风力做功的装置。小明制作了一架小风车，他想粗略测定风车在一定风速下做功的功率，实验装置如图所示。
（1）观察实验装置，小明是通过测量细线对　 　做功的功率来测定风车做功的功率；
（2）除了图中的实验器材，还必需的测量工具有：天平、　 　和　 　；
（3）实验时，逐渐增加挂在细线下的回形针数量，直到细线恰好缓慢匀速提升回形针为止。若测得回形针匀速上升的高度h、所用的时间t、回形针的总质量m，则风车做功的功率P＝ 　（表达式中的物理量均用符号表示）；
（4）如果选用较粗重的线做实验，则与选用较细的线相比，测得风车的功率值偏　 　。
23．在《验证机械能守恒定律》实验中，小科采用如图甲所示的装置。其做法是：重物从高处由静止开始落下，重物上连着的纸带通过打点计时器时打出一系列的点（每隔0.1秒再取另一个计数点A、B、C等），测出打点计时器在纸条上打出点的间距大小，如图乙所示，计算出重物重力势能和动能，并将重物的重力势能减少量和动能增加量进行比较。小科用质量为0.5kg和1kg的重物做了两组实验，获得表一和表二两组数据。请分析实验过程和表格数据回答下列问题：
表一：质量为0.5kg的重物
位置 A B C D E
动能增加量（焦） 0.09 0.27 0.45 0.63 0.81
重力势能减少量（焦） 0.15 0.45 0.75 1.05 1.35
表二：质量为1kg的重物
位置 A1 B1 C1 D1 E1
动能增加量（焦） 0.36 1.06 1.76 2.46 3.16
重力势能减少量（焦） 0.4 1.2 2.0 2.8 3.6
（1）小科认为重物下落时动能增加，请从图乙中找出证据并说明理由 　 　。
（2）分析表格数据，小科发现动能增加量小于重力势能减少量，其原因是 　 　。
（3）为了使动能的增加量更接近于重力势能减少量，以便得出机械能守恒定律。现有1kg、2kg、3kg三个重物，选择哪个重物进行实验更合理？　 　。
24．有一种运动叫蹦极，如图所示是蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端固定在O点，另一端系住运动员，运动员从O点自由下落，A点处弹性绳自然伸直，B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点，C点是蹦极运动员到达的最低点。
（1）请另外列举一个速度变化过程与这个过程相似的例子 　 　；
（2）如果不考虑空气阻力的影响，请结合所学知识在下列各图中画出运动员的速度与其所处位置的关系曲线、运动员的机械能与其所处位置的关系曲线、弹性绳的机械能与运动员所处位置的关系曲线。（从三个中任选两个完成）
四．解答题
25．如图为某新款扫地机器人，工作时利用其内部的电动机快速旋转产生高速气流，将周围的灰尘、杂物等吸入集尘盒；底部安装的塑料刷，可清扫吸附在地板上的杂物；机身侧面安装的感应器通过发射、接收超声波来感应障碍物。当电量降至电池容量的20%时，机器人停止工作并自动返回充电仓充电。如表为该款扫地机器人的部分参数。
额定电压/V 20
额定功率/W 40
质量/kg 4
一次充满电所含的电能/J 374400
（1）下列各项中，可能是扫地机器人工作时内部气压值的是 　 。
A．1.01×105Pa B．5000Pa C．2×105Pa
（2）该机器人静止时，四个轮子与地面的总接触面积为2cm2，此时它对地面的压强是多少 　 　。
（3）若该机器人工作时保持匀速运动，受到的摩擦阻力共为8N，清扫宽度为15cm，且消耗的电能中20%用于克服摩擦力做功。则一次充满电后，该机器人能够清扫的最大面积是多少。 　 　。
26．智能制造融合到快递业，出现了智能快递车，如图甲。某次快递运送，该车在粗糙程度相同的平直路面上由静止开始运动，速度v随时间t变化关系如图乙。
（1）第7～15分钟，智能快递车移动的距离是多少米？
（2）该车轮胎与地面的总接触面积为0.02米2，轮胎能承受的最大压强为2×105帕，空载质量为250千克。求该车的最大载重量是多少千克？
（3）在7～15分钟内，该车动力做功的功率是150瓦。请在图丙中画出这段时间内动力F随时间t变化的关系图像。
27．随着生活水平的提高，人们越来越注重健身运动。健腹轮是一种常见的健身器材，使用时可将膝盖跪在垫上，双手紧握健腹轮手柄，向前推动健腹轮至身体水平于地面，然后回收归位，反复操作，如图所示。
（1）图甲所示，身重为600牛的人身体从状态1到状态2的过程中，身体重心平均下降30厘米，重力所做的功为 　 　焦。
（2）在身体从状态1到状态2的过程中，轮内的弹性钢圈因形变而绕紧，在从状态2恢复到状态1时，绕紧的钢圈会自动恢复到原来的状态，让人体自动回弹。图乙是两种弹性钢圈使用过程中弹性势能的变化图，结合图中信息进行分析，体重较大的人更适合安装 　 　（填“A”或“B”）型钢圈。
28．电动自行车是常用交通工具，其骑行安全、电池容量和续航里程是人们关注的焦点。表1为X品牌电动自行车说明书。（电池容量是指电池充满电所储存的能量；续航里程是指该电池充满电后在理想状况下匀速行驶的最大路程。
表1：X品牌电动自行车说明书（节选）
整车质量 45千克
电池容量 0.6千瓦 时
续航里程 38千米
（1）在骑电动车时需要佩戴头盔，因为衬里含有海绵材料，撞击时可以通过 　 　减小对头部的压强，确保安全。
（2）该电动自行车将电能转化为机械能的效率为60%，所受阻力为车重的0.08倍。请计算说明空载测试中匀速行驶的实际路程是否达到说明书中标定的续航里程。
（3）电动自行车的电池常用三种类型：铅酸电池、磷酸铁锂电池、三元锂电池。它们的电池容量随环境温度变化的图像如图所示；每种电池有一定充电次数，达到该次数后，电池无法正常使用，其最多充电次数和价格如表2所示。
表2：电池最多充电次数和价格表
电池类型 最多充电次数/次 价格/元
铅酸电池 约500 288
磷酸铁锂电池 约2000 490
三元锂电池 约1000 650
结合相关资料，请为电动自行车主选择合适的电池，并说明理由。
29．如图所示甲为某品牌的电动平衡车，它在行驶过程中仅仅通过人体重心的改变便可实现车辆的启动、停止等动作。
（1）若该电动平衡车的踏板高度为30厘米，小明质量为60千克，当小明从水平地面站到电动平衡车的踏板上，求该过程中小明克服自身重力所做的功为多少？
（2）如图乙所示为小明某次骑行平衡车时运动速度随时间变化曲线。若该平衡车自重为120牛，运动过程中所受阻力为总重的0.1倍，请计算：小明骑行过程中，电动车在5—10秒内牵引力做功的功率为多少？
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