物理中考重难点真题汇编专题讲练（江苏专用）-专题11 功和机械能（教师版）

【考点分析】章节考点考试题型难易度功和机械能功选择题、填空题、计算题★★功率填空题、计算题★★机械能：动能、势能选择题★★动能和势能之间的相互转化选择题★知识点01：功：1.定义：在物理学中，把力和在力的方向上移动距离的乘积叫做功。作用在物体上的力，使物体在力的方向上通过了一段距离，我们就说这个力对这个物体做了功。2.符号：W3.公式：W＝FS4.单位：焦耳（J）或N·m；1J=1N·m5.做功的两个必要因素：（1）有力：有作用在物体上的力；（2）有距离：物体在力的方向上通过的距离。6.不做功的三种情况：（1）有力而无距离：物体受力，但物体没有在力的方向上通过距离，此情况叫“劳而无功”；（2）有距离而无力：物体移动了一段距离，但在此运动方向上没有受到力的作用(如物体因惯性而运动)，此情况叫“不劳无功”；（3）有力也有距离、但力与距离垂直：物体既受到力，又通过一段距离，但两者方向互相垂直(如起重机吊起货物在空中沿水平方向移动)，此情况叫“垂直无功”。7.注意事项：（1）有力才有可能做功，没有力就不做功；（2）F与S的方向应在同一直线上；（F与S方向可以不在一条直线上，但不能垂直）（3）做功的多少，由W＝FS决定，而与物体的运动形式无关。8.常见的功：（1）克服重力做功：W=Gh；（2）克服阻力（摩擦力）做功：W=fs9.功的原理：使用任何机械都不省功。知识点02：功率：1.定义：物体在单位时间内做的功；2.符号：P3.公式：（1）公式变形：W=Pt和（2）公式推导：P=Fv4.单位：瓦特，简称瓦，符号W；（1）常用单位：千瓦（kW），兆瓦（MW），马力；（2）单位换算：1kW=103W1MW=106W1马力=735W5.功率的物理意义：表示物体做功快慢的物理量（功率与机械效率无关）。例：某小轿车功率66kW，它表示：小轿车1s内做功66000J6.功率和机械效率是两个不同的概念。他们之间没有可比性。（1）功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功；（2）机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。7.功率与功是两个不同的物理量：（1）“功”表示做功的“多少”；（2）“功率”则表示做功的“快慢”；（功率与功和时间两个因素有关）（3）在做功时间相同时，做功多的做功快；否则做功多不一定做功就快，即“功率”不一定就大。知识点03：机械能：1.能量：一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能；（1）能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量；（2）一个物体“能够做功”，并不是一定“要做功”，也不是“正在做功”或“已经做功”；如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功，也不一定要做功；（3）功就是能转化多少的量度；功代表了能量从一种形式转化为一另种形式，因而功和能的单位也是相同的；功的单位是焦耳（J），能的单位也是焦耳（J）。2.功和能的区分：（1）功：一种形式的能转化成另一种形式的能的多少，功是一个过程量；（2）能：表示物体做功本领大小的物理量，是一个状态量。3.动能：物体由于运动而具有的能。（1）物体动能的大小与两个因素有关：①一是物体的质量，二是物体运动的速度大小；②当物体的质量一定时，物体运动的速度越大其动能越大，物体的速度越小其动能越小；③具有相同运动速度的物体，质量越大动能越大，质量越小动能越小。（2）动能是“由于运动”这个原因而产生的，一定不要把它理解成“运动的物体具有的能量叫动能”。例如在空中飞行的飞机，不但有动能而且还具有其它形式的能量。4.势能：（1）重力势能：物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能；（2）弹性势能：物体由于发生弹性形变，而具有的能叫做弹性势能。（3）说明：①重力势能的大小与质量和高度有关。物体的质量越大，被举得越高，则它的重力势能越大；②重力势能是“被举高”这个原因而产生的，一定不要把它理解成“被举高的物体具有的能量叫重力势能”。例如在空中飞行的飞机，不但有重力势能而且还具有其它形式的能量；③弹性势能的大小与弹性形变的程度有关。5.机械能：动能和势能（重力势能、弹性势能）统称为机械能。知识点04：动能和势能之间的相互转化：1.在一定的条件下，动能和重力势能之间可以相互转化。2.在一定的条件下，动能和弹性势能之间可以相互转化。3.动能和重力势能间的转化规律：（1）质量一定的物体，如果加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能；（2）质量一定的物体，如果减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能；4.动能与弹性势能间的转化规律：（1）如果一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，则动能转化为弹性势能；（2）如果一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，则弹性势能转化为动能。5.机械能守恒：如果一个过程中，只有动能和势能相互转化，机械能的总和就保持不变。（1）如果“在光滑斜面上滑动”，“光滑”表示不计摩擦，没有能量损失，此时机械能守恒。（2）滚摆上升下落过程中，如果不计空气阻力，机械能守恒。检测时间：100分钟试题满分：100分难度系数：0.55一．选择题（共7小题，满分14分，每小题2分）1．（2分）（2023•南通）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．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。2．（2分）（2023•淮安）如图所示，在“探究动能大小与哪些因素有关”的实验中，使两辆相同的小车分别从不同高度由静止开始下滑，撞击静置于水平面上的木块。下列说法正确的是（）A．图中两辆小车的重力势能大小相等 B．两种情况下，木块在水平面上移动的距离相等 C．木块被撞击后由静止变为运动，惯性增大 D．如果水平面光滑，木块被撞击后将做匀速直线运动解：A．图中两辆小车的质量相等，高度不等，则重力势能大小不等，故A错误；B．两种情况下，重力势能不同，转化为高度不同，则推动木块在水平面上移动的距离不等，故B错误；C．木块被撞击后由静止变为运动，惯性与质量有关，与速度无关，质量不变，惯性不变，故C错误；D．如果水平面光滑，木块不受摩擦力，被撞击后将做匀速直线运动，故D正确。故选：D。3．（2分）（2023•泰州）如图所示，小明沿滑道从顶端匀速下滑的过程中，小明的（）A．重力势能减小，机械能减小 B．动能不变，机械能不变 C．重力势能减小，动能增大 D．重力势能不变，机械能减小解：小明沿滑道从顶端匀速下滑的过程中质量不变，高度减小，因此小明的重力势能减小；速度不变，因此动能不变。有部分机械能转化为物体的内能，因此机械能减小。故选：A。4．（2分）（2023•镇江）小华参加校外劳动时，经历了如下过程：①她用力搬一筐玉米，未能搬起；②她又用力推筐，仍未推动；③在小明的帮助下，他们将这筐玉米抬起并放到手推车上；④接着他们用水平力推着手推车沿水平路面前往仓库。则（）A．①中小华对这筐玉米做了功 B．②中小华对这筐玉米做了功 C．③中他们对这筐玉米做了功 D．④中他们对手推车没有做功解：A、①她用力搬一筐玉米，未能搬起，没有移动距离，故不做功，故A错误；B、②她又用力推筐，仍未推动，虽然用力了，但没有移动距离，故不做功，故B错误；C、③在小明的帮助下，他们将这筐玉米抬起并放到手推车上；抬的力竖直向上，玉米在竖直向上的方向上移动了距离，故他们对这筐玉米做了功，故C正确；D、④接着他们用水平力推着手推车沿水平路面前往仓库，推力水平方向，推车在水平方向移动了距离，因而做功了，故D错误。故选：C。5．（2分）（2023•广陵区二模）跳远运动员的几个阶段可以简化为如图所示，a为助跑点，b为起跳点，不计空气阻力，则（）A．助跑（a→b）是为了让运动员获得较大的惯性 B．在空中飞行过程中（b→d），运动员受到平衡力的作用 C．起跳后升空的过程中（b→c），运动员的一部分动能转化为其重力势能 D．整个过程中，运动员的机械能守恒解：A、助跑过程中（a→b），运动员的质量不变，速度逐渐增大，则动能增大，此过程中运动员质量不变，惯性大小不变，故A错误。B、不计空气阻力，在空中飞行过程中（b→d），运动员只受重力作用，受力不平衡，故B错误。C、起跳后升空的过程中（b→c），运动员的速度减小（且在最高点c时运动员的速度不为零），高度增加，所以运动员的一部分动能转化为重力势能，故C正确；D、助跑过程中（a→b），运动员质量不变，速度变大，动能变大，重力势能不变，机械能增大；不计空气阻力，在空中飞行过程中（b→d），运动员机械能守恒，故D错误。故选：C。6．（2分）（2023•秦淮区二模）某建筑工地上起重机吊臂上的滑轮组如图所示。在匀速起吊重2.4×106N的物体时，物体在5s内上升了5m，若滑轮组的机械效率为80%，则此过程中，下列说法正确的是（）A．有用功为1.2×106J B．额外功为2.4×106J C．拉力F为3×106N D．拉力F的功率为3×106W解：A、有用功：W有＝Gh＝2.4×106N×5m＝1.2×107J，故A错误；B、利用η＝×100%得拉力做的总功为：W总＝＝＝1.5×107J，额外功为：W额＝W总﹣W有＝1.5×107J﹣1.2×107J＝3×106J，故B错误；C、由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝3×5m＝15m，由W总＝Fs可得拉力：F＝＝＝106N，故C错误；D、拉力做功的功率：P＝＝＝3×106W，故D正确。故选：D。7．（2分）（2023•盐城三模）图甲是“探究阻力对物体运动的影响”的实验，图乙“探究动能大小与质量的关系”的实验，下列说法错误的是（）A．甲实验中小车滑行的距离不同，但小车刚开始下滑时具有的机械能相等 B．乙实验中小球的质量应该不同，但小球到达水平面时初始速度需要相同 C．甲实验中，是通过运动的距离来反映对物体运动的影响 D．两实验中斜面都可以用弹簧替代，实验时都需要将弹簧压缩相同长度解：A、甲实验中小车从同一斜面的相同高度由静止滑下，小车开始下滑时的质量不变，速度为0，高度相同，重力势能相同，所以机械能相同，故A正确；B、乙实验中探究的是小球的动能大小与质量的关系，实验中需要控制小球的质量不同，小球滚下的高度相同，到达水平面时的速度相同，故B正确；C、甲实验中，接触面越光滑，阻力就越小，小车运动的距离就越远，这说明小车受到的阻力越小，速度减小得越慢，所以可以通过运动的距离来反映阻力对物体运动的影响，故C正确；D、甲实验中小车的质量不变，所以可以利用弹簧代替斜面来获得相同的速度；乙实验中小球的质量不同，若弹簧的形变程度相同，弹性势能转化为小球的动能相同，由于质量不同，小球获得的速度不同，所以实验中不能用弹簧代替斜面，故D错误。故选：D。二．填空题（共6小题，满分21分）8．（4分）（2023•淮安）如图所示，小明用大小为100N、竖直向上的拉力F在2s内将重力为160N的木箱匀速提升1m。提升过程中，以小明为参照物，木箱是运动的。不计绳重和摩擦，拉力F的功率为100W，动滑轮的机械效率为80%，动滑轮的重力为40N。解：提升过程中，以小明为参照物，木箱的位置发生变化，是运动的。不计绳重和摩擦，从图中可知n＝2，绳子自由端移动的距离s＝nh＝2×1m＝2m，拉力F做的功W总＝Fs＝100N×2m＝200J，功率P＝＝＝100W；有用功W有用＝Gh＝160N×1m＝160J，动滑轮的机械效率η＝＝＝80%，根据F＝（G+G动）可知动滑轮的重力G动＝nF﹣G＝2×100N﹣160N＝40N。9．（4分）（2023•连云港）重450N的箱子，在20N水平推力的作用下，沿水平路面做匀速直线运动，地面对箱子的支持力大小为450N，箱子受到的阻力大小为20N。如果用如图所示的滑轮组匀速提升该箱子，拉力F＝250N，滑轮组的机械效率为90%。箱子以0.1m/s的速度匀速上升的过程中，拉力的功率为50W。解：箱子在大小为20N的水平推力作用下，沿水平路面做匀速直线运动，箱子在水平方向上受到推力和阻力作用，这两个力是平衡力，大小相等，所以箱子受到的阻力大小等于推力大小即为20N；箱子在竖直方向上受到重力和地面对箱子的支持力作用，这两个力是平衡力，大小相等，所以地面对箱子的支持力大小等于重力大小即为450N；由图可知滑轮组绳子的有效股数n＝2，令箱子被提升的高度为h，则拉力端移动距离s＝2h，拉力端移动的速度等于箱子上升速度的2倍，滑轮组的机械效率η＝＝。根据P＝可求拉力做功功率P＝Fv＝250N×2×0.1m/s＝50W。故答案为：450；20；90%；50。10．（3分）（2023•泰州）如图所示，供轮椅上下的斜坡长L＝4m，高h＝2m。小明用120N的拉力平行于斜坡向上将重为200N的木箱从底端匀速拉到顶端。他所做的有用功为400J，斜坡的机械效率为83.3%（精确到0.1%），木箱所受摩擦力的大小为20N。解：（1）拉力做的有用功：W有用＝Gh＝200N×2m＝400J；（2）拉力F做的总功：W总＝Fs＝120N×4m＝480J，斜坡的机械效率：η＝＝×100%≈83.3%；（3）拉力做的额外功：W额＝W总﹣W有用＝480J﹣400J＝80J，由W额＝fs可得，木箱受到的摩擦力：f＝＝＝20N。故答案为：400；83.3%；20。11．（3分）（2023•无锡）如图所示，是安装在某种塔式起重机吊臂一侧的滑轮组，某次匀速起吊600kg的物体时，上升5m，用时15s，滑轮组的机械效率是80%，则所做有用功是3×104J，总功是3.75×104J，拉力F的功率是2.5×103W。（g取10N/kg）解：物体的重力：G＝mg＝600kg×10N/kg＝6000N，拉力做的有用功：W有＝Gh＝6000N×5m＝3×104J；由η＝×100%可知，拉力做的总功：W总＝＝＝3.75×104J；拉力做功的功率：P＝＝＝2.5×103W。故答案为：3×104；3.75×104；2.5×103。12．（4分）（2023•南通）如图所示，在“测定滑轮组的机械效率”实验中，小明匀速向下拉动绳子，2s内物体上升20cm，G物＝10N，F＝6N，不计绳重和摩擦。（1）重物上升的速度v物＝0.1m/s；（2）动滑轮的重G动＝2N，滑轮组的机械效率η＝83.3%；（3）小明想更省力，他只改变了滑轮组的绕线方法，滑轮组的机械效率将不变。解：（1）2s内物体上升20cm，则物体上升的速度为：v物＝＝＝0.1m/s；（2）由图可知，n＝2，不计绳重和摩擦，根据F＝（G+G动）可知，动滑轮的重力为：G动＝nF﹣G＝2×6N﹣10N＝2N；该滑轮组的机械效率为：η＝＝＝＝＝×100%≈83.3%；（3）不计摩擦及绳重，额外功的来源是克服动滑轮重力做的功，改变图中滑轮组的绕线方法，提起同一重物时，有用功W有＝Gh，额外功W额＝G动h，总功W总＝Gh+G动h，根据η＝＝＝＝可知，滑轮组的机械效率不变。故答案为：（1）0.1；（2）2；83.3；（3）不变。13．（3分）（2023•镇江）如图所示，工人师傅利用滑轮将沙发运上楼，该滑轮是定滑轮，若工人师傅用1000N的拉力，将重为800N的沙发匀速提升5m，则工人师傅做的有用功为4000J，该滑轮的机械效率为80%。解：由图可知，该滑轮不随重物一起移动，故该滑轮为定滑轮；工人师傅做的有用功为：W有＝Gh＝800N×5m＝4000J；工人师傅做的总功为：W总＝Fh＝1000N×5m＝5000J，则该滑轮的机械效率为：η＝＝×100%＝80%。故答案为：定；4000；80。三．实验探究题（共5小题，满分29分）14．（7分）（2023•广陵区校级一模）如图是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验示意图。小明同学让同一钢球分别从斜面由静止开始滚下，撞击木块。（1）该实验是通过观察木块移动的距离来判断钢球（选填“钢球”或“木块”）动能的大小；（2）利用如图所示的实验情景，可以得到的结论是：质量一定时，物体的速度越大，动能越大；（3）在探究动能的大小与质量关系时，当换用另一个钢球实验时，发现它将木块撞出了木板，要继续完成此实验，下列措施中可行的是：④（选填序号）。①换质量更大的木块：②降低第二次钢球的高度；③换质量更大的钢球；④换质量更小的钢球；（4）小明由此实验还联想到探究牛顿第一﹣定律的实验，让同一个小车沿同一斜面的同一个高度由静止开始向下运动，到达毛巾、棉布、玻璃三种不同水平面上继续向前运动直到停止，在水平面运动的整个过程中，克服摩擦力做的功相等（选填“相等”或“不相等”）。小车在玻璃、毛巾表面克服阻力做功的功率分别是P1、P2，则P1＜P2。（选填“＞”或“＝”或“＜”）（5）小明同学尝试改用如图丙所示装置探究物体动能大小与哪些因素有关”，经过思考设计了以下两个实.验方案：实验方案一：探究动能大小与速度的关系：用同一钢球将同一弹簧压缩至不同程度后由静止释放，撞击同一木块，比较木块被撞击的距离；实验方案二：探究动能大小与质量的关系：用质量不同的钢球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块，比较木块被撞击的距离。关于小明的实验方案，A。（填序号）A.只有实验方案一可行B.只有实验方案二可行C.两个实验方案均可行D.两个实验方案均不可行解：（1）实验中通过观察木块被撞击后滑行的距离的大小来间接判断钢球动能的大小，该方法是转换法；（2）根据图示可知，小球的质量不变，滚下的高度不同，到达水平面时的速度不同，所以探究的是动能大小与速度的关系，钢球的速度越大，撞击木块移动的距离越大，动能越大；结论为：在质量一定时，物体的速度越大，动能越大；（3）在探究动能的大小与质量关系时，需要控制速度大小不变，改变质量，当换用另一个钢球实验时，发现它将木块撞出了木板，这说明该球的质量太大了；①换质量更大的木块，改变了摩擦力的大小，故①错误；②实验中需要控制速度相同，不能降低第二次钢球的高度，故②错误；③换质量更大的钢球，则更容易使木块滑出木板，故③错误；④换质量更小的钢球，能减小木块移动的距离，故④正确；故选④；（4）物体克服摩擦力做功的能量来自物体的动能，而动能一开始是相等的，最终物体停下来，动能为零，因此说明，小球无论在什么样的水平面上，克服摩擦力做的功是相等的；小车在玻璃、毛巾表面克服阻力做功的功率分别是P1、P2，接触面越光滑，小车的运动距离越远，运动时间越长，由于克服摩擦所做的功相同，根据P＝可知，则P1＜P2；（5）方案一：质量相同的钢球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放，撞击同一木块，将木块撞出一段距离进行比较。可以研究钢球的动能大小与速度的关系；方案二：若用质量不同的钢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；故选A。故答案为：（1）钢球；（2）质量一定时，物体的速度越大，动能越大；（3）④；（4）相等；＜；（5）A。15．（4分）（2023•宜兴市校级二模）让一系于橡皮筋一端的小球从某悬挂点O的正下方P点由静止释放如图甲所示，整个下落过程中，橡皮筋所受弹力F与小球下落高度h的关系如图乙所示；小球下落的速度v与下落高度h的关系如图丙所示（不考虑空气阻力）。已知该轻质橡皮筋每受到0.1N的拉力就伸长1cm，经测量小球从P点下落到a、b、c三点的距离分别为：ha＝0.4m，hb＝0.5m，hc＝0.7m。（1）小球从a点到c点的过程中，小球动能变化情况是先变大再变小（变大/变小/先变大再变小/不变/先变小再变大）；（2）当橡皮筋弹性势能最大时，小球处于非平衡状态（平衡/非平衡）；（3）实验中所用小球的重力为1N。由a点到b点，动能变化量小于（大于/小于/等于）重力势能变化量。解：（1）小球在下落的过程中，橡皮筋逐渐发生弹簧形变，橡皮筋力由小变大，当重力大于弹力时小球受合力向下，小球加速下落；当弹力等于重力时，小球受到合力为0，速度达到最大；当弹力大于小球重力时，合力向上，小球开始做减速运动。由此可知小球下落速度的变化情况是：先变大后变小；（2）当橡皮筋伸长量最大时，小球速度减小为0，小球受力不平衡，所以处于非平衡状态；由于弹力大于重力，合力向上，小球会向上运动；（3）由图可知，在hb处时小球的速度是最大的，重力等于弹力；此时橡皮筋的伸长量为hb＝0.5m﹣0.4m＝0.1m，橡皮筋每受到0.1N的拉力就伸长1cm，则弹力为F＝×0.1N＝1N；所以小球的重力为1N；此过程中，小球的重力势能转化为小球的动能和弹性势能，所以动能变化量小于重力势能变化量。故答案为：（1）先变大再变小；（2）非平衡；（3）1；小于。16．（6分）（2023•沭阳县模拟）小明在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2N，测得的数据如下表所示：物理量实验次数钩码总重G/N钩码上升的高度h/m测力计示数F/N测力计移动距离s/m机械效率/η140.11.80.3260.12.40.383%340.11.40.557%440.21.41.057%（1）在实验中，测绳端拉力F时，应沿竖直方向尽量匀速拉动弹簧测力计，且在拉动过程中读数。（2）第1次实验测得的机械效率为74%。（结果保留整数）（3）分析表中数据可知：第4次实验是用（c）图做的。[（a）/（b）/（c）]（4）分析第1、2次实验数据可知：使用同一滑轮组，增大物重可以提高滑轮组的机械效率；分析第1、3次实验数据可知：影响滑轮组的机械效率高低的因素主要是动滑轮的重力。（5）分析第3、4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关。解：（1）在测绳端拉力时，需竖直向上匀速拉动测力计，且在拉动时读数；（2）第1次实验测得的机械效率：η＝＝＝×100%≈74%；（3）第4次实验s为h的5倍，所以滑轮组由5段绳子承担物重，所以第4次实验是由c图做的；（4）由数据知第1、2次实验中，s为h的3倍，所以滑轮组由3段绳子承担物重，而第1次实验物体的重力为4N，第2次被提升的物重为6N，所以第1次实验是用a图做的、第2次实验是用b图做的；由数据知第3次实验中，s为h的5倍，所以滑轮组由5段绳子承担物重，所以第3次是用（c）图做的；分析第1、2次实验，两次所用滑轮组相同，但第2次物重大于第1次物重，机械效率也大于第1次的机械效率，所以可得使用同一滑轮组，提高物重可以提高滑轮组的机械效率；分析第1、3次实验，两次提升物体的重力相同，第3次实验的动滑轮较重，而机械效率较低，所以可得使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多，滑轮组的机械效率越小，所以分析第1、3次实验数据可知：影响滑轮组的机械效率高低的因素主要是动滑轮的重力；（5）第3、4次实验只是改变了物体被提升的高度，机械效率没变，所以可得滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关。故答案为：（1）匀速；（2）74%；（3）（c）；（4）增大物重；动滑轮的重力；（5）3、4。17．（6分）（2023•兴化市二模）现用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率η与所挂物重G物的关系，改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G物关系如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则：（1）动滑轮自重是2N；（2）当G物＝7N时，重物以2m/s速度匀速上升，拉力F做功的功率是18W；（3）仅改变图甲中的绕绳方式、重复上述实验，所得到的η﹣G物图线与图乙所示曲线相同。（选填“相同”或“不同”）。解：（1）由图乙可知，物重G物＝8N时，滑轮组的机械效率η＝80%，因不计绳重和摩擦，克服物重做的功为有用功，克服动滑轮重力和物重做的功为总功，所以，滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝80%，解得：G动＝2N；（2）当G物＝7N时，重物以v＝2m/s速度匀速上升，则拉力F做功的功率：P＝＝＝（G物+G动）v＝（7N+2N）×2m/s＝18W；（3）不计绳重和摩擦，由η＝＝＝可知，仅改变图甲中的绕绳方式、重复上述实验，所得到的η﹣G物图线与图乙所示曲线相同。故答案为：（1）2；（2）18；（3）相同。18．（6分）（2023•新北区校级一模）图甲是某居民楼前的无障碍通道，一位中年人正用轮椅推着他年迈的母亲缓缓上行，图乙是该通道斜面示意图。为了解中年人推轮椅时所用力的大小，小红和小华进行了探究。她们从斜面底端A点沿斜面确定了相距1m处的B点。（g取10N/kg）（1）选用车轮与轮椅相同材质、花纹的小车为研究对象，进行了如下操作：①正确使用弹簧测力计，测出小车重为2.0N；斜面的高为0.09m②将校零的弹簧测力计与斜面平行放置，然后沿斜面方向匀速拉动小车，如图乙所示，弹簧测力计示数为0.3N；③计算出将小车从A点拉到B点的过程中，拉力所做的功为0.3J；利用斜面将小车从水平地面提升到B点时的机械效率为60%。（2）在小车上逐渐添加重物，测出小车的总重G，测出沿斜面匀速拉动小车需要的力，计算出小车从A点到B点拉力所做的总功W1；重力做的有用功为W2。通过多组数据作出W1和W2与小车总重G的关系图像，分别如图丙中的线段a和b；①由图像可知：用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重无关（选填“有关”或“无关”）。②若这位母亲和所坐的轮椅总质量为80kg，则中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，力的大小为120N。解：（1）②探究斜面机械效率的实验中，需沿斜面方向匀速拉动小车，这样操作时弹簧测力计示数稳定；由图可知，测力计的分度值为0.02N，指针指在0.3N处，所以弹簧测力计示数为0.3N；③将小车从A点拉到B点的过程中，拉力做的功为W总＝Fs＝0.3N×1m＝0.3J；由乙图可知，斜面的高度为h＝0.09m，利用斜面将小车从水平地面提升到B点时所做的有用功为W有用＝Gh＝2.0N×0.09m＝0.18J，机械效率为η＝＝×100%＝60%；（2）①从图像读出当小车的总重G增大到5N时，拉小车从A点到B点所做的功W1＝0.75J，竖直向上将小车从水平地面提升到B点所做的功W2＝0.45J，利用斜面将小车从水平地面提升到B点时的机械效率为η′＝＝×100%＝60%，由于η′＝η，所以由图像可知：用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重无关；②这位母亲和所坐的轮椅总重力为G总＝m总g＝80kg×10N/kg＝800N，中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，从A点到B点所做的有用功为：W有用′＝G总h＝800N×0.09m＝72J，由η＝得，中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，从A点到B点所做的总功为：W总′＝＝＝120J；由W＝Fs得，推力的大小为F′＝＝＝120N。故答案为：（1）②匀速；0.3；③0.3；60%；（2）①无关；②120。四．计算题（共4小题，满分24分，每小题6分）19．（6分）（2023•高新区校级二模）某项目建设中，工人用如图所示的装置将质量为70kg的建筑材料匀速提升了6m，用时10s。电动机的输出功率恒定为600W，不计绳重和摩鑔，g＝10N/kg。求：（1）10s内电动机输出的总功。（2）动滑轮所受的重力。（3）若用此滑轮组匀速提升另一批建筑材料时，机械效率是90%，求该建筑材料上升的速度。解：（1）根据W＝Pt得出10s内电动机输出的总功为W总＝P总t＝600W×10s＝6000J。（2）建筑材料所受的重力G物＝m物g＝70kg×10N/kg＝700N。有用功为W有＝G物h＝700N×6m＝4200J。额外功为W额＝W总﹣W有＝6000J﹣4200J＝1800J。动滑轮所受的重力为G动＝＝＝300N。（3）由η＝＝＝得：90%＝，解得G物＝2700N，另一批建筑材料上升的速度为v物＝＝＝＝0.2m/s。答：（1）10s内电动机输出的总功6000J；（2）动滑轮所受的重力300N；（3）该建筑材料上升的速度0.2m/s。20．（6分）（2023•盐城）如图所示，建筑工人用200N的拉力将质量为34kg的木箱在10s内匀速提升3m，g取10N/kg。（1）求木箱的重力。（2）求工人做功的功率。（3）求滑轮组的机械效率。解：（1）木箱的重力G＝mg＝34kg×10N/kg＝340N。（2）从图中可知n＝2，绳子自由端移动的距离s＝nh＝2×3m＝6m，工人做的功W总＝Fs＝200N×6m＝1200J，功率P＝＝＝120W。（3）有用功W有用＝Gh＝340N×3m＝1020J，滑轮组的机械效率η＝＝＝85%。答：（1）木箱的重力为340N。（2）工人做功的功率为120W。（3）滑轮组的机械效率为85%。21．（6分）（2023•镇江）某公司设计了一款太阳能无人驾驶汽车，其设计方案中有如表一段描述：◆整车质量为300kg，最高时速54km/h。当该车在平直公路上以最高时速匀速行驶时，所受阻力为车重的0.02倍。◆所铺设太阳能电池板面积为6.5m2，该太阳能电池的能量转化效率为20%，太阳能电池直接给电机供电，电机将输入电功率的90%转化为汽车行驶所需的机械功率。（1）当该车以最高时速在平直公路上匀速行驶时（g取10N/kg），求：①该车0.5h内行驶的路程。②维持该车行驶所需的机械功率。（2）小强查找到如下数据：在晴好的夏天，当太阳光垂直照射时，太阳能电池板每平方米面积上接收的太阳辐射功率为700W。请通过计算说明该车的设计方案是否合理。解：（1）①车的最高时速54km/h，则该车0.5h内行驶的路程为：s＝vt＝54km/h×0.5h＝27km＝2.7×104m；②车受到的重力为G＝mg＝300kg×10N/kg＝3000N，因该车在平直公路上匀速行驶，故F＝f＝0.02G＝0.02×3000N＝60N，则车行驶所需的机械功率为：P＝＝＝Fv＝60N×54×m/s＝900W；（2）方法一：车实际获得的机械功率P机＝700W/m2×6.5m2×20%×90%＝819W，因为819W＜900W，所以方案不合理；方法二：需要的太阳能电池板面积S＝≈7.14m2；因为7.14m2＞6.5m2，所以方案不合理；方法三：1s内需要的太阳能E需＝＝＝5000J，1s内能获得的太阳能E获＝P太St＝700W/m2×6.5m2×1s＝4550J，因为4550J＜5000J，所以方案不合理。答：（