粤沪版物理2023-2024学年九年级上学期专项复习：机械功与机械能
一、选择题
1．（2023九上·高州期中）如图所示的事例中，不做功的是（ ）
A．搬而未起
B．爬楼梯
C．提升口袋
D．推着小车前进
2．（2023九上·惠阳月考）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路程和时间关系图像如图乙所示。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为P1 、P2 ，下列判断正确的是（ ）
A．F1＞F2 B．F1 ＝F2 C．P1 ＝P2 D．P1＜P2
3．（2022九上·句容期中）小明同学用一滑轮组竖直向上提升重为160N的重物，所用的拉力为100N，绳端和重物移动的距离s与时间t的关系图像如图所示。若不计绳重及滑轮轴间的摩擦，则下列说法中正确的是（ ）
A．有用功的功率为16W B．所使用的动滑轮重为30N
C．拉力做功的功率为40W D．该滑轮组机械效率为90%
4．（2022九上·句容期中）体育课上，小华将皮球从离地某一高度O点处水平抛出，球落地后又弹起。它的部分运动轨迹如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．皮球经过同一高度的A、B两点时动能可能相等
B．皮球第一次反弹后到达最高点P点时速度为零
C．皮球在D点时的动能一定小于在C点时的动能
D．皮球在D点时的动能一定大于在B点时的动能
5．（2023九上·吴江月考）如图所示，重为800N的物体在100N水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为60%。在此过程中，下列说法正确的（ ）
A．拉力F做的功为400J
B．额外功为240J
C．物体与地面间的摩擦力为120N
D．若再用该滑轮组水平向左匀速直线拉动重力不同的另一物体，机械效率不变
6．（2019九上·北京月考）用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，绳子所能承受的最大拉力相同（F1=F2）．不计绳重及摩擦，两装置匀速提升物体的重力最大时，则下列说法正确的是（ ）
A．提起最大重物的重力大小不相等，甲滑轮组的机械效率高
B．提起最大重物的重力大小不相等，乙滑轮组的机械效率高
C．提起最大重物的重力大小相等，滑轮组的机械效率相同
D．提起最大重物的重力大小不相等，滑轮组的机械效率相同
7．（2020九上·广东开学考）某运动员做蹦极运动，如图所示，从高处O点开始下落，A点是弹性绳的自由长度，在B点运动员所受弹力恰好等于重力，C点是第一次下落到达的最低点。下列判断正确的是（ ）
A．从A点到B点运动员减速下落
B．从B点到C点运动员减速下落
C．C点时运动员动能最大
D．从A-B-C运动员的动能和重力势能的总和保持不变
二、填空题
8．（2023九上·沈阳期中）某商场自动感应门俯视图如图所示，以 O 为圆心半径为 2m 的虚线圆为感应区，即当有物体进入虚线圆内时 ，宽度均为2m的两扇感应门立即向两边以Vg＝0.1m/s 的速度匀速开启。某次，商场工作人员推动宽为D＝40cm的货物在水平地面上匀速通过该门，货物的中央始终在门的中心线s上 ，该过程中货物受到的地面支持力与货物受到的 是一对平衡力；推动货物过程中会有摩擦生热，摩擦生热是通过 （选填“做功”或“热传递”）方式来改变内能的；为能安全通过，工作人员匀速推动货物的速度应不超过 m/s。
9．（2022九上·句容期中）小华在元宵节灯展上买了一个兔子灯，她用1N的拉力拉着重3N的兔子灯，2s内在水平路面上前进了3m，则她做的功为 J，功率为 W，重力做功为 J。
10．（2023九上·宝鸡期中）如图所示，斜面长1m，高0.4m，用大小为5N沿斜面向上的拉力F，经2秒钟将重10N的铁块从底端匀速拉到顶端，在该过程中，有用功为 J；拉力做功的功率为 ；斜面的机械效率为 %
11．（2022九上·句容期中）如图所示，两光滑斜面长度AB＜AC，沿斜面AB和AC分别将同一重物从它们的底端以相同的速度拉到顶端，沿AB斜面拉力F、做功W1、功率P1；沿AC斜面拉力F2、做功W2、功率P2。则有F1 F2，W1 W2，P1 P2（均选填“＞”、“＝”或“＜”）。
12．（2023九上·高州期中）洒水车在平直公路上一边匀速前进一边洒水，此过程中其动能 ，重力势能 ，由此可见，超载会导致汽车的动能 。（均选填“增大”“减小”或“不变”）
13．（2023九上·惠州月考）如图所示，卫星沿椭圆轨道由远地点向近地点运行，卫星的动能 ，重力势能 ，机械能 （三空均选填“增大”“减小”或“不变”）。
14．（2023九上·惠州月考）如图所示，用细线系住小球悬挂在O点，将小球拉至A点释放，从A点经过B点运动到C点的过程中，小球的重力势能先变小后 ，动能先 后 。（选填“变大”、“变小”或“不变”）
三、作图题
15．（2022九上·高州月考）如图甲为探究摆球的动能与势能相互转化的示意图，不计空气阻力，在乙图中画出：摆球在摆动过程中其机械能E随时间t变化的图像。
16．（2019九上·惠州期中）如图甲所示的是在中考体育考试中小刚投掷实心球的场景。请你在图乙中画出实心球离手后，在空中飞行过程中动能Ek，随时间t变化的大致曲线。若平时训时，某同学贪玩把实心球经直向上抛，请你在图丙中画出实心球离手后，在空中飞行过程中动能Ek，随时间t变化的大致曲线。
17．（2023九上·宁明月考）
（1） 已知小华使用某简单机械在20s内实际做了8000J的功， 绘制图像如下； 若此机械的机械效率为75%，请在同一个坐标轴里画出其有用功的图像。
（2） 如图所示，天花板上挂一个小球，放手后摆球沿弧 abcd来回摆动，最终停止，请将小球势能最大的位置涂黑。
四、实验探究题
18．（2023九上·西安期中）小明通过下面的实验，研究“动能的大小与物体运动的速度有关”的问题。让质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下。
（1）图甲、乙中两次实验，小球到达水平面时的速度是 （选填“相同”或“不同”）的；
（2）实验中观察木块被撞的距离，并以此判断小球动能的大小，这里用到的物理方法是 ；
（3）将小球从斜面上自由滚下（如图甲、乙），观察到木块被撞出的距离不同，我们可以得出结论：同一物体， ，动能越大；
（4）每次撞击过后，都需要把小木块放回同一位置，这是为了方便 ；
（5）将小球从一光滑斜槽轨道（OAB）O点自由滚下（如图丙），依次经过 A、B两点到达C点（忽略空气阻力），设A、B两点的动能分别为EA和EB，则EA （选填“>”、“=”或“<”）EB；
（6）当小球从B点运动到达最高点C时，假设小球所受的外力全部消失，则小球将沿 （选填“a”、“b”或“c”）轨迹运动，并且机械能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
19．（2023九上·苏州月考）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 （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： ；
（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： （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 （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，____。（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
20．（2023九上·惠阳月考）小红猜想动能大小可能与物体质量和运动速度有关，于是设计了实验，探究动能大小与哪些因素有关，实验情况如图甲、乙所示。
（1）选用图甲探究的是动能与 的关系，理由是：两球 相等。
（2）选用图乙探究的是动能与 的关系，乙图中让两个小球从同一高度滚下的目的是使两球到达水平面时，具有相同的 ， 得出的结论是： 。
（3）物理研究方法有许多，本实验中运用了两种研究方法，一是 法：二是转换法，就是用 来表示小球动能的大小。
五、计算题
21．（2023九上·花都期中）工人用如图所示的滑轮组匀速提升重为320N的重物G，已知工人所用拉力为200N，工人向下拉动绳子使绳子移动了6m，求：
（1）工人对重物所做的有用功。
（2）工人做的总功。
（3）滑轮组的机械效率。
22．（2022九上·惠阳月考）如图所示，汽车重 2×104N ，它先以 50km/h 的速度匀速经过300m的水平路面，再以36km/h的速度匀速爬上长200m的斜坡。已知斜坡与水平路面成30 °角，斜坡的机械效率为80%，问：
（1）汽车运动过程中克服重力所做的功是多少？
（2）汽车爬坡时的牵引力是多少？
（3）汽车爬坡时发动机牵引汽车所做的功的功率是多少？
六、综合题
23．（2023九上·福州月考） 山地自行车有节能环保、灵活方使和安全系数高等优点，因此越来越受到人们的青睐，成为一些旅行爱好者的首选工具。
（1）车座表面做得宽大的目的是什么？
（2）骑自行车下坡时，不蹬脚踏板，车速也会越来越快，请从能量转化的角度解释这一现象。
24． 图甲是小明从家到学校的一条水平公路，爱动脑筋的他做了这样的设想：要是从家到学校的路上挖成一个“V”字形，如图乙所示，那么只要从家骑上自行车后，不用刹车也不用蹬脚踏板，等车停下来就可以到达学校了。请你根据所学的物理知识解释：
（1）在他设想的过程中机械能如何转化？
（2）他的设想在现实中为什么不能实现？请写出一条让这个设想实现的方法。
25．（2023九上·阳西期末）长征五号B遥二运载火箭是新一代运载火箭，总长53.7米，起飞质量837.5吨，近地轨道运载能力大于22吨；运载火箭将天和核心舱送入预定轨道后，末级火箭与核心舱分离，末级火箭载入大气层，与大气剧烈摩擦使火箭绝大部分烧蚀销毁；天和核心舱使用的是目前世界上最先进的砷化镓太阳能电池翼，它的光电转换效率高达50%以上，而传统的晶硅电池只有20%左右；天和核心舱目前翼展长是13m，未来将发射升空的“问天”号和“梦天”号两个实验舱的太阳翼单侧翼展将达到30m，到那时，“天宫”号空间站的供电能力将达到100kW。
（1）火箭在加速上升过程中机械能 （选填“增大”“减小”或“不变”），这些变化的能量是由燃料的化学能先转化为 ，再转化而来的；
（2）天和核心舱沿椭圆轨道从近地点到远地点的过程中，它的动能 ，重力势能 ；（均选填“增大”“减小”或“不变”）
（3）“点火”发射时，使“长五”火箭起飞需要的最小推力大小为 N；（取g为10N/kg）
（4）建成后的“天宫”号空间站，太阳能电池接收太阳能的最大功率为 kW。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】是否做功的判断
【解析】【解答】A.搬而未起，即物体受到向上的支持力，但是没有在力的方向上通过距离，因此对物体不做功，故A符合题意；
B.爬楼梯时，人受到向上的支持力，且在向上的方向上通过距离，因此对人做功，故B不合题意；
C.提升口袋时，口袋受到向上的拉力，且在向上的方向上通过距离，因此对口袋做功，故C不合题意；
D.推着小车前进，小车受到向前的推力，且在这个方向上通过距离，因此对小车做功，故D不合题意。
故选A。
【分析】做功的要素：①作用在物体上的力；②物体在力的方向上通过的距离。
2．【答案】B
【知识点】功率的计算；速度公式及其应用；二力平衡的条件及其应用
【解析】【解答】（1）根据乙图可知，木块的路程随时间的变化规律图像为一条斜线，即木块始终做匀速直线运动。根据平衡力的知识可知，木块受到的拉力等于摩擦力，即拉力F1=F2；
（2）根据乙图可知，当时间相同时，第①次通过的路程大于第②次的路程，根据可知，木块运动的速度v1>v2。根据P=Fv可知，拉力的功率P1>P2。
故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
【分析】（1）根据图乙确定木块的运动状态，根据平衡力的知识比较两个拉力大小；
（2）根据图乙比较木块运动速度大小，再根据P=Fv比较拉力的功率大小。
3．【答案】A
【知识点】功率的计算；机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】A.根据图像，计算速度，，有用功的功率为P有=Gv=160N×0.1m/s=16W，A符合题意；
B.根据绳子速度和物体速度关系，判断绳子股数为n=2，动滑轮重力G动=nF-G=2×100N-160N=40N，B不符合题意；
C.拉力的功率为P=Fv=100N×0.2m/s=20W，C不符合题意；
D.滑轮组的机械效率为，D不符合题意。
故答案为：A.
【分析】根据，计算速度，结合速度关系，判断滑轮组的绳子股数；利用P=Fv，计算功率大小；根据，计算机械效率。
4．【答案】C
【知识点】动能大小的比较；势能大小的比较
【解析】【解答】A.根据图像，皮球弹起的高低在减小，总机械能在逐渐变小，经过同一高度时，重力势能相同，那么动能在减小，则A点的动能比B点时动能大，A不符合题意；
B.皮球第一次反弹后到达最高点P点时，皮球在水平方向有速度，速度不为零，B不符合题意；
C.运动的皮球机械能在减小，且皮球在D点的高度比C点高，D点的重力势能比C点大，D点的动能一定小于C点时的动能，C符合题意；
D.根据图像，B点比D点高，B点重力势能比D点大，而B点的机械能比D点大，皮球在B点和D点时的动能不能比较，D不符合题意。
故答案为：C.
【分析】物体在地面弹起运动时，机械能减小；质量一定时，高度越大，重力势能越大。
5．【答案】B
【知识点】滑轮（组）的机械效率；功的计算及应用
【解析】【解答】A.物体移动的距离s物=v物t=0.2m/s×10s=2m，拉力移动的距离s=ns物=3×2m=6m，则拉力做的总功：W总=Fs=100N×6m=600J，故A错误；
B.拉力做的有用功W有=W总η=600J×60%=360J，则拉力做的额外功为：W额=W总-W有=600J-360J=240J，故B正确；
C.物体受到的摩擦力，而这个摩擦力既包括地面的摩擦力，还包括绳子与滑轮之间的摩擦，故C错误；
D.当物体的重力不同时，对地面的压力不同，则物体受到的摩擦力改变，根据可知，滑轮组的机械效率都会发生改变，故D错误。
故选B。
【分析】A.根据s物=v物t计算物体移动的距离，再根据s=ns物计算拉力移动的距离，接下来根据W总=Fs计算拉力做的总功；
B.根据W有=W总η计算拉力做的有用功，根据W额=W总-W有计算拉力做的额外功；
C.根据计算物体受到的摩擦力；
D.根据比较滑轮组机械效率的变化。
6．【答案】B
【知识点】机械效率的计算；滑轮（组）的机械效率
【解析】【解答】甲滑轮由两段绳子承担，提升重物为G甲=2F-G动；乙滑轮由三段绳子承担，提升的重物G乙=3F-G动，动滑轮的重力相同，因此G乙大于G甲；机械效率 ，因为甲的重力小，因此甲的机械效率小，乙机械效率高．
故答案为：B．
【分析】滑轮组动滑轮上绳子股数不同，绳子拉力相同时，物体重力不同，物体重力越大，滑轮组的机械效率越大。
7．【答案】B
【知识点】动能和势能的大小变化；力与运动的关系
【解析】【解答】从O到A的过程中，运动员只受重力，合力向下与运动方向一致，做加速运动；从A到B的过程中，运动员受到重力和弹力，但是弹力小于重力，合力还是向下，与运动方向一致，做加速运动；当到达B点时，弹力等于重力，合力为零，加速停止，即此时运动员的速度最大；从B到C的过程中，弹力大于重力，合力向上，与运动方向相反，那么运动员做减速运动，C点时速度为零。
A.从A点到B点运动员加速下落，故A错误；
B.从B点到C点运动员减速下落，故B正确；
C.C点时运动员的速度为零，动能最小，故C错误；
D.从A-B-C运动员的重力势能转化为动能，动能再转化为弹性势能，因此运动员的动能+重力势能+弹性势能的总和保持不变，故D错误。
故选B。
【分析】（1）（2）当物体受到的合力与运动方向相同时，物体做加速运动；当合力为零时，物体做匀速直线运动；当合力的方向与运动方向相反时，物体做减速运动；
（3）动能与质量和速度的大小有关，注意分析C点时物体的速度大小；
（4）注意弹性绳子弹性势能的变化。
8．【答案】重力；做功；1
【知识点】速度公式及其应用；平衡力的辨别；是否做功的判断
【解析】【解答】（1）根据题意可知，货物受到的支持力竖直向上，自身的重力竖直向下，二者大小相等，方向相反，作用在同一物体和同一直线上，为一对平衡力；
（2）推动货物过程中会有摩擦生热，摩擦生热将机械能转化为内能，是通过做功方式来改变内能的；
（3）因为感应门为左右两扇，因此门打开的速度应该为v=0.1m/s×2=0.2m/s，
货物到达大门的时间等于感应门打开的时间，
即t=t货；
；
；
解得：v货=1m/s。
【分析】（1）平衡力的条件：大小相等，方向相反，作用在同一物体和同一直线上；
（2）做功改变物体内能的本质为能量的转化，热传递改变物体内能的本质为能量的转移；
（3）要使该货物安全通过感应门，要求货物到达大门时两个门之间的距离应该至少等于它的宽度，即货物到达大门的时间等于感应门打开的时间，据此根据列放出方程计算即可。
9．【答案】3；1.5；0
【知识点】功率的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】拉力1N，在水平方向移动3m，做功W=Fs=1N×3m=3J；功率为，重力方向上没有移动距离，没有做功，为零。
【分析】根据W=Fs，可以计算做功多少；根据，计算功率；物体受力且在力的方向移动距离，力对物体做了功。
10．【答案】4；2.5w；80
【知识点】功率的计算；机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】计算有用功为W有=Gh=10N×0.4m=4J；拉力做功为W总=Fs=5N×1m=5J，功率为；机械效率为。
【分析】根据W=Gh计算有用功，利用W=Fs计算总功，根据，计算功率，利用，计算机械效率。
11．【答案】＞；＝；＞
【知识点】功率大小的比较；机械效率的大小比较；功的计算及应用
【解析】【解答】根据图像， 使用斜面时，若斜面光滑，拉力没有对摩擦力做功，即Fs=Gh，斜面上，对物体的拉力为，AC的长度更长，则拉力小，F1>F2；根据W=Gh，由于物体相同，提升的高度相同，做功相等，W1=W2；由于速度相同，根据P=Fv分析，拉力越大， 功率越大，P1>P2。
【分析】使用斜面可以省力，斜面越长越省力；根据W=Gh，可以计算做功多少；根据P=Fv，计算功率大小。
12．【答案】减小；减小；增大
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【解答】（1）洒水车在平直公路上一边匀速前进一边洒水，车辆的质量减小，速度不变，则此过程中其动能减小；高度不变，质量减小，则重力势能减小。
（2）超载时汽车的质量变大，而速度不变，那么汽车的动能增大。
【分析】动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关。
13．【答案】增大；减小；不变
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【解答】如图所示，卫星沿椭圆轨道由远地点向近地点运行，质量不变，高度减小，则重力势能减小。由于没有空气阻力，因此卫星的机械能守恒，根据“机械能=动能+重力势能”可知，卫星的动能增大。
【分析】重力势能与质量和高度有关，而机械能=动能+重力势能，结合机械能守恒的知识分析解答。
14．【答案】变大；变大；变小
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【解答】如图所示，用细线系住小球悬挂在O点，将小球拉至A点释放，从A点经过B点运动到C点的过程中，小球的质量不变，高度先变小后变大，则小球的重力势能先变小后变大。小球的速度先变大后变小，则小球的动能先变大后变小。
【分析】重力势能大小与质量和高度有关，而动能大小与质量和速度大小有关。
15．【答案】
【知识点】机械能守恒条件
【解析】【解答】摆球在摆动过程中，只有重力做功，动能与势能相互转化，机械能总量保持不变，即摆球在摆动过程中其机械能E不随时间t变化，故图像如下
【分析】不计空气阻力，摆球摆动过程中，只有重力做功，机械能守恒。
16．【答案】解：如图所示：
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【解答】实心球离手时具有速度，故具有一定的初动能，从离手到最高点的过程中，受重力作用速度逐渐减小，高度增大，动能转化为重力势能，当重力势能达到最大值时，速度减小到最小值，但不为0，经过最高点后，高度下降，重力势能转化为动能，动能增加，故作图如下：
竖直上抛过程中，实心球离手后，高度增加，重力势能增大，速度减小，动能减小，到达最高点后下落，高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增大，故作图如下：
【分析】不计阻力时，物体运动过程中总机械能保持不变；机械能是动能和势能的总和。
17．【答案】（1）
（2）
【知识点】势能大小的比较；机械效率的计算
【解析】【解答】（1）当总功为8000J，机械效率为75%，则有用功为：，即在20s内所做的有用功为6000J。图像如图所示：
（2）小球质量不变时，高度最高时，小球的重力势能最大，所以小球在a位置的重力势能最大，应将a位置小球涂黑。
【分析】（1）根据求出有用功，再画出图像；
（2）重力势能影响因素：质量和高度。
18．【答案】（1）不同
（2）转换法
（3）速度越大
（4）比较动能大小
（5）>
（6）a；不变
【知识点】探究影响物体动能大小的因素
【解析】【解答】研究动能的大小与物体运动的速度有关的实验中，
（1）比较图甲、乙两次实验，小球相同，下滑高度不同，小球到达水平面时的速度不同；
（2）实验中，小球的动能不同，木块被撞的距离不同，通过小球移动的距离判断小球动能的大小，用到的方法是转换法；
（3）根据图甲、乙，小球的速度不同，木块被撞出的距离不同，可得：同一物体，速度越大，动能越大；
（4）每次都需要把小木块放回同一位置，方便比较木块移动的距离，从而比较动能大小；
（5）根据图丙，斜槽轨道光滑，不计空气阻力，B点比A点高，具有的重力势能大，在机械能相同时，A、B两点的动能的关系为EA>EB；
（6）当小球运动到达最高点C时，C点的小球向右运动，假设小球所受的外力全部消失，小球将沿a轨迹运动，并且机械能不变。
【分析】（1）斜面上下滑的高度不同，到达水平面的速度不同；
（2）通过木块移动距离反应动能，是转换法；
（3）质量一定时，速度越大，动能越大；
（4）木块的初始物体相同，便于比较木块移动的距离，比较动能；
（5）机械能相同时，动能越大的物体，重力势能越小；
（6）运动的物体若不受力，作匀速直线运动。
19．【答案】（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
【知识点】探究影响物体动能大小的因素
【解析】【解答】探究物体动能的大小与什么因素有关的实验中，
（1）物体动能不同，推动木块移动距离不同，下滑的钢球在运动，具有动能，通过木块移动的距离，可以判断钢球动能的大小；
（2）根据图像，钢球的质量相同，下滑的高度不同，速度不同，速度越大，推动木块移动距离越远，可得质量一定时，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，发现将木块撞出了木板，说明其动能过大，为了完成实验，①换质量更大的木块，木块受到的摩擦力改变了，不能比较动能大小，不合理；②降低第二次钢球的高度，速度在改变，探究动能和质量的关系时，需要保持速度相同，不合理；③换质量更大的钢球，动能更大，不合理；④换质量更小的钢球，质量减小， 动能减小了，符合题意；
（4）探究牛顿第一定律的实验时，同一个小车沿同一斜面的同一个高度由静止开始下滑，小车具有的机械能相同，在粗糙程度不同的水平面上运动直到停止，克服摩擦力，消耗相同的机械能做功相等；做功相同时，小车在玻璃上运动时间长，在毛巾运动时间短，根据，做功的功率关系是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，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，A符合题意。
【分析】（1）把动能的大小转换为木块被撞后滑行的距离，距离越远，表明钢球的动能越大；
（2）动能的大小与质量和速度有关，实验时用控制变量法分别探究；
（3）根据减小动能的方法，减小质量；探究动能和质量关系，速度要保持一定；
（4）根据重力势能大小关系及能量的转化，分析做功多少，根据，判断功率的大小；
（5）结合控制变量法的要求，看是否合理的控制了相关变量，并改变了要研究的变量，判断是否符合实验要求。
20．【答案】（1）速度；质量
（2）质量；速度；当物体的运动速度相同时，质量越大，动能越大
（3）控制变量；木块被撞击后运动的距离的大小
【知识点】探究影响物体动能大小的因素
【解析】【解答】（1）根据甲图可知，小球的质量相同，而在斜面上的高度不同，即小球到达斜面底端时的速度大小不同，因此甲探究动能大小与速度的关系；
（2）①根据乙图可知，小球在斜面上的高度相同，只有质量大小不同，那么探究动能与质量的关系；
②乙图中让两个小球从同一高度滚下的的是使两球到达水平面时具有相同的速度；
③根据乙图可知，B中小球质量大，木块移动的距离更远，那么得到结论：当物体的运动速度相同时，质量越大，动能越大。
（3）本实验中，探究动能与速度的关系时，控制质量相等，即使用了控制变量法；利用木块被撞击后运动距离的大小反映小球动能大小，即使用了转换法。
【分析】（1）根据图片甲确定哪个因素相同，哪个因素不同即可；
（2）①根据图片乙确定哪个因素不同即可；
②小球到达水平面时的速度与它在斜面上的高度有关，即高度越大，则小球到达斜面底端时的速度相同；
③根据木块移动的距离确定小球动能大小，根据控制变量法的要求描述结论。
（3）①探究某个因素对物理量的影响时，必须控制其它因素相同，这就是控制变量法；
②物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。
21．【答案】（1）解： 由图可知，重物在竖直方向移动的距离
工人对重物所做的有用功W有=Gh=320N×3m=960J
答：工人对重物所做的有用功为960J；
（2）解：工人做的总功W总=Fs=200N×6m=1200J
答：工人做的总功为1200J；
（3）解：滑轮组的机械效率
答：滑轮组的机械效率为80%。
【知识点】滑轮组及其工作特点；机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【分析】（1）首先根据图片确定承担重力的绳子段数n，然后根据 计算重物在竖直方向上通过的距离，最后根据 W有=Gh 计算工人对重物做的有用功。
（2）根据 W总=Fs 计算工人做的总功；
（3）根据 计算滑轮组的机械效率。
22．【答案】（1）解：由题知，斜面倾角为 30 °，斜坡长200m，
则斜面的高度为：
则克服重力做的功为：W 有 ＝Gh ＝2×104N×100m ＝2×106J。
答：汽车运动过程中克服重力所做的功是 2×106J；
（2）解：由得
总 ，
由 W 总 ＝Fs 得，牵引力大小：。
答：（汽车爬坡时的牵引力是 1.25×104N；
（3）解：汽车爬坡时的速度 v ＝36km/h ＝10m/s，
由 可得，
则汽车爬坡时发动机牵引汽车所做的功的功率：。
答：汽车爬坡时发动机牵引汽车所做的功的功率是 1.25×105W。
【知识点】功率的计算；速度公式及其应用；机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【分析】（1）根据W=Gh，可以计算克服重力做功多少；
（2）根据，可以计算总功的大小；
（3）利用，计算时间，根据，计算功率的大小。
23．【答案】（1）车座表面做得宽大，是在压力一定时，通过增大受力面积来减小对人体的压强。
（2）人骑自行车下坡时重力势能逐渐转化为动能，使人和自行车的重力势能减小，动能增加，所以车速度越来越快。
【知识点】动能和势能的大小变化；减小压强的方法及其应用
【解析】【分析】（1）减小压强的方法：①减小压力；②增大受力面积；
（2）动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，据此分析二者的能量大小变化，从而确定能量转化的方向即可。
24．【答案】（1）将路挖成一个“V”字形后，自行车下坡时重力势能转化为动能；上坡时动能转化为重力势能
（2）不能实现，因为自行车运动过程中受到阻力的作用，使部分机械能转化为内能，机械能减少，所以不能到达学校
【知识点】动能的影响因素
【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，据此分析能量转化；
（2）注意运动过程中要克服阻力做功，机械能会转化为内能，据此分析解答。
25．【答案】（1）增大；内能
（2）减小；增大
（3）8.375×106
（4）200
【知识点】功率计算公式的应用；动能和势能的大小变化；机械能及其转化；重力及其大小的计算；平衡力的辨别
【解析】【解答】（1）火箭在加速上升过程中，速度在增大，动能变大，高度不断变大，重力势能在增大，那么火箭的机械能在增大。
这些变化的能量是由燃料燃烧，从化学能转化为内能，再转化而来的。
（2）天和核心舱沿椭圆轨道从近地点到远地点的过程中，速度是变小的，动能变小，高度变大，重力势能变大。
（3）由题意可知，火箭起飞质量
取g为10N/kg，火箭起飞重力
根据二力平衡的条件，火箭起飞需要的推力等于它的重力，即最小推力为 。
（4）由题意可知，目前世界上最先进的砷化镓太阳能电池翼，它的光电转换效率高达50%以上，“天宫”号空间站的供电能力将达到100kW，是太阳能转化为电能，则太阳能电池接收太阳能，符合关系式
太阳能电池接收太阳能的最大功率为200kW。
【分析】（1）加速上升过程中，速度在增大，动能变大，高度不断变大，重力势能在增大，火箭的机械能在增大；变化的能量是由燃料燃烧，从化学能转化为内能，再转化而来的；
（2）道从近地点到远地点的过程中，速度是变小的，动能变小，高度变大，重力势能变大；
（3）根据二力平衡的条件，火箭起飞需要的推力等于它的重力；根据G=mg，可求出重力；
（4）根据，可求出最大功率。
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一、选择题
1．（2023九上·高州期中）如图所示的事例中，不做功的是（ ）
A．搬而未起
B．爬楼梯
C．提升口袋
D．推着小车前进
【答案】A
【知识点】是否做功的判断
【解析】【解答】A.搬而未起，即物体受到向上的支持力，但是没有在力的方向上通过距离，因此对物体不做功，故A符合题意；
B.爬楼梯时，人受到向上的支持力，且在向上的方向上通过距离，因此对人做功，故B不合题意；
C.提升口袋时，口袋受到向上的拉力，且在向上的方向上通过距离，因此对口袋做功，故C不合题意；
D.推着小车前进，小车受到向前的推力，且在这个方向上通过距离，因此对小车做功，故D不合题意。
故选A。
【分析】做功的要素：①作用在物体上的力；②物体在力的方向上通过的距离。
2．（2023九上·惠阳月考）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路程和时间关系图像如图乙所示。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为P1 、P2 ，下列判断正确的是（ ）
A．F1＞F2 B．F1 ＝F2 C．P1 ＝P2 D．P1＜P2
【答案】B
【知识点】功率的计算；速度公式及其应用；二力平衡的条件及其应用
【解析】【解答】（1）根据乙图可知，木块的路程随时间的变化规律图像为一条斜线，即木块始终做匀速直线运动。根据平衡力的知识可知，木块受到的拉力等于摩擦力，即拉力F1=F2；
（2）根据乙图可知，当时间相同时，第①次通过的路程大于第②次的路程，根据可知，木块运动的速度v1>v2。根据P=Fv可知，拉力的功率P1>P2。
故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
【分析】（1）根据图乙确定木块的运动状态，根据平衡力的知识比较两个拉力大小；
（2）根据图乙比较木块运动速度大小，再根据P=Fv比较拉力的功率大小。
3．（2022九上·句容期中）小明同学用一滑轮组竖直向上提升重为160N的重物，所用的拉力为100N，绳端和重物移动的距离s与时间t的关系图像如图所示。若不计绳重及滑轮轴间的摩擦，则下列说法中正确的是（ ）
A．有用功的功率为16W B．所使用的动滑轮重为30N
C．拉力做功的功率为40W D．该滑轮组机械效率为90%
【答案】A
【知识点】功率的计算；机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】A.根据图像，计算速度，，有用功的功率为P有=Gv=160N×0.1m/s=16W，A符合题意；
B.根据绳子速度和物体速度关系，判断绳子股数为n=2，动滑轮重力G动=nF-G=2×100N-160N=40N，B不符合题意；
C.拉力的功率为P=Fv=100N×0.2m/s=20W，C不符合题意；
D.滑轮组的机械效率为，D不符合题意。
故答案为：A.
【分析】根据，计算速度，结合速度关系，判断滑轮组的绳子股数；利用P=Fv，计算功率大小；根据，计算机械效率。
4．（2022九上·句容期中）体育课上，小华将皮球从离地某一高度O点处水平抛出，球落地后又弹起。它的部分运动轨迹如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．皮球经过同一高度的A、B两点时动能可能相等
B．皮球第一次反弹后到达最高点P点时速度为零
C．皮球在D点时的动能一定小于在C点时的动能
D．皮球在D点时的动能一定大于在B点时的动能
【答案】C
【知识点】动能大小的比较；势能大小的比较
【解析】【解答】A.根据图像，皮球弹起的高低在减小，总机械能在逐渐变小，经过同一高度时，重力势能相同，那么动能在减小，则A点的动能比B点时动能大，A不符合题意；
B.皮球第一次反弹后到达最高点P点时，皮球在水平方向有速度，速度不为零，B不符合题意；
C.运动的皮球机械能在减小，且皮球在D点的高度比C点高，D点的重力势能比C点大，D点的动能一定小于C点时的动能，C符合题意；
D.根据图像，B点比D点高，B点重力势能比D点大，而B点的机械能比D点大，皮球在B点和D点时的动能不能比较，D不符合题意。
故答案为：C.
【分析】物体在地面弹起运动时，机械能减小；质量一定时，高度越大，重力势能越大。
5．（2023九上·吴江月考）如图所示，重为800N的物体在100N水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为60%。在此过程中，下列说法正确的（ ）
A．拉力F做的功为400J
B．额外功为240J
C．物体与地面间的摩擦力为120N
D．若再用该滑轮组水平向左匀速直线拉动重力不同的另一物体，机械效率不变
【答案】B
【知识点】滑轮（组）的机械效率；功的计算及应用
【解析】【解答】A.物体移动的距离s物=v物t=0.2m/s×10s=2m，拉力移动的距离s=ns物=3×2m=6m，则拉力做的总功：W总=Fs=100N×6m=600J，故A错误；
B.拉力做的有用功W有=W总η=600J×60%=360J，则拉力做的额外功为：W额=W总-W有=600J-360J=240J，故B正确；
C.物体受到的摩擦力，而这个摩擦力既包括地面的摩擦力，还包括绳子与滑轮之间的摩擦，故C错误；
D.当物体的重力不同时，对地面的压力不同，则物体受到的摩擦力改变，根据可知，滑轮组的机械效率都会发生改变，故D错误。
故选B。
【分析】A.根据s物=v物t计算物体移动的距离，再根据s=ns物计算拉力移动的距离，接下来根据W总=Fs计算拉力做的总功；
B.根据W有=W总η计算拉力做的有用功，根据W额=W总-W有计算拉力做的额外功；
C.根据计算物体受到的摩擦力；
D.根据比较滑轮组机械效率的变化。
6．（2019九上·北京月考）用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，绳子所能承受的最大拉力相同（F1=F2）．不计绳重及摩擦，两装置匀速提升物体的重力最大时，则下列说法正确的是（ ）
A．提起最大重物的重力大小不相等，甲滑轮组的机械效率高
B．提起最大重物的重力大小不相等，乙滑轮组的机械效率高
C．提起最大重物的重力大小相等，滑轮组的机械效率相同
D．提起最大重物的重力大小不相等，滑轮组的机械效率相同
【答案】B
【知识点】机械效率的计算；滑轮（组）的机械效率
【解析】【解答】甲滑轮由两段绳子承担，提升重物为G甲=2F-G动；乙滑轮由三段绳子承担，提升的重物G乙=3F-G动，动滑轮的重力相同，因此G乙大于G甲；机械效率 ，因为甲的重力小，因此甲的机械效率小，乙机械效率高．
故答案为：B．
【分析】滑轮组动滑轮上绳子股数不同，绳子拉力相同时，物体重力不同，物体重力越大，滑轮组的机械效率越大。
7．（2020九上·广东开学考）某运动员做蹦极运动，如图所示，从高处O点开始下落，A点是弹性绳的自由长度，在B点运动员所受弹力恰好等于重力，C点是第一次下落到达的最低点。下列判断正确的是（ ）
A．从A点到B点运动员减速下落
B．从B点到C点运动员减速下落
C．C点时运动员动能最大
D．从A-B-C运动员的动能和重力势能的总和保持不变
【答案】B
【知识点】动能和势能的大小变化；力与运动的关系
【解析】【解答】从O到A的过程中，运动员只受重力，合力向下与运动方向一致，做加速运动；从A到B的过程中，运动员受到重力和弹力，但是弹力小于重力，合力还是向下，与运动方向一致，做加速运动；当到达B点时，弹力等于重力，合力为零，加速停止，即此时运动员的速度最大；从B到C的过程中，弹力大于重力，合力向上，与运动方向相反，那么运动员做减速运动，C点时速度为零。
A.从A点到B点运动员加速下落，故A错误；
B.从B点到C点运动员减速下落，故B正确；
C.C点时运动员的速度为零，动能最小，故C错误；
D.从A-B-C运动员的重力势能转化为动能，动能再转化为弹性势能，因此运动员的动能+重力势能+弹性势能的总和保持不变，故D错误。
故选B。
【分析】（1）（2）当物体受到的合力与运动方向相同时，物体做加速运动；当合力为零时，物体做匀速直线运动；当合力的方向与运动方向相反时，物体做减速运动；
（3）动能与质量和速度的大小有关，注意分析C点时物体的速度大小；
（4）注意弹性绳子弹性势能的变化。
二、填空题
8．（2023九上·沈阳期中）某商场自动感应门俯视图如图所示，以 O 为圆心半径为 2m 的虚线圆为感应区，即当有物体进入虚线圆内时 ，宽度均为2m的两扇感应门立即向两边以Vg＝0.1m/s 的速度匀速开启。某次，商场工作人员推动宽为D＝40cm的货物在水平地面上匀速通过该门，货物的中央始终在门的中心线s上 ，该过程中货物受到的地面支持力与货物受到的 是一对平衡力；推动货物过程中会有摩擦生热，摩擦生热是通过 （选填“做功”或“热传递”）方式来改变内能的；为能安全通过，工作人员匀速推动货物的速度应不超过 m/s。
【答案】重力；做功；1
【知识点】速度公式及其应用；平衡力的辨别；是否做功的判断
【解析】【解答】（1）根据题意可知，货物受到的支持力竖直向上，自身的重力竖直向下，二者大小相等，方向相反，作用在同一物体和同一直线上，为一对平衡力；
（2）推动货物过程中会有摩擦生热，摩擦生热将机械能转化为内能，是通过做功方式来改变内能的；
（3）因为感应门为左右两扇，因此门打开的速度应该为v=0.1m/s×2=0.2m/s，
货物到达大门的时间等于感应门打开的时间，
即t=t货；
；
；
解得：v货=1m/s。
【分析】（1）平衡力的条件：大小相等，方向相反，作用在同一物体和同一直线上；
（2）做功改变物体内能的本质为能量的转化，热传递改变物体内能的本质为能量的转移；
（3）要使该货物安全通过感应门，要求货物到达大门时两个门之间的距离应该至少等于它的宽度，即货物到达大门的时间等于感应门打开的时间，据此根据列放出方程计算即可。
9．（2022九上·句容期中）小华在元宵节灯展上买了一个兔子灯，她用1N的拉力拉着重3N的兔子灯，2s内在水平路面上前进了3m，则她做的功为 J，功率为 W，重力做功为 J。
【答案】3；1.5；0
【知识点】功率的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】拉力1N，在水平方向移动3m，做功W=Fs=1N×3m=3J；功率为，重力方向上没有移动距离，没有做功，为零。
【分析】根据W=Fs，可以计算做功多少；根据，计算功率；物体受力且在力的方向移动距离，力对物体做了功。
10．（2023九上·宝鸡期中）如图所示，斜面长1m，高0.4m，用大小为5N沿斜面向上的拉力F，经2秒钟将重10N的铁块从底端匀速拉到顶端，在该过程中，有用功为 J；拉力做功的功率为 ；斜面的机械效率为 %
【答案】4；2.5w；80
【知识点】功率的计算；机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】计算有用功为W有=Gh=10N×0.4m=4J；拉力做功为W总=Fs=5N×1m=5J，功率为；机械效率为。
【分析】根据W=Gh计算有用功，利用W=Fs计算总功，根据，计算功率，利用，计算机械效率。
11．（2022九上·句容期中）如图所示，两光滑斜面长度AB＜AC，沿斜面AB和AC分别将同一重物从它们的底端以相同的速度拉到顶端，沿AB斜面拉力F、做功W1、功率P1；沿AC斜面拉力F2、做功W2、功率P2。则有F1 F2，W1 W2，P1 P2（均选填“＞”、“＝”或“＜”）。
【答案】＞；＝；＞
【知识点】功率大小的比较；机械效率的大小比较；功的计算及应用
【解析】【解答】根据图像， 使用斜面时，若斜面光滑，拉力没有对摩擦力做功，即Fs=Gh，斜面上，对物体的拉力为，AC的长度更长，则拉力小，F1>F2；根据W=Gh，由于物体相同，提升的高度相同，做功相等，W1=W2；由于速度相同，根据P=Fv分析，拉力越大， 功率越大，P1>P2。
【分析】使用斜面可以省力，斜面越长越省力；根据W=Gh，可以计算做功多少；根据P=Fv，计算功率大小。
12．（2023九上·高州期中）洒水车在平直公路上一边匀速前进一边洒水，此过程中其动能 ，重力势能 ，由此可见，超载会导致汽车的动能 。（均选填“增大”“减小”或“不变”）
【答案】减小；减小；增大
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【解答】（1）洒水车在平直公路上一边匀速前进一边洒水，车辆的质量减小，速度不变，则此过程中其动能减小；高度不变，质量减小，则重力势能减小。
（2）超载时汽车的质量变大，而速度不变，那么汽车的动能增大。
【分析】动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关。
13．（2023九上·惠州月考）如图所示，卫星沿椭圆轨道由远地点向近地点运行，卫星的动能 ，重力势能 ，机械能 （三空均选填“增大”“减小”或“不变”）。
【答案】增大；减小；不变
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【解答】如图所示，卫星沿椭圆轨道由远地点向近地点运行，质量不变，高度减小，则重力势能减小。由于没有空气阻力，因此卫星的机械能守恒，根据“机械能=动能+重力势能”可知，卫星的动能增大。
【分析】重力势能与质量和高度有关，而机械能=动能+重力势能，结合机械能守恒的知识分析解答。
14．（2023九上·惠州月考）如图所示，用细线系住小球悬挂在O点，将小球拉至A点释放，从A点经过B点运动到C点的过程中，小球的重力势能先变小后 ，动能先 后 。（选填“变大”、“变小”或“不变”）
【答案】变大；变大；变小
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【解答】如图所示，用细线系住小球悬挂在O点，将小球拉至A点释放，从A点经过B点运动到C点的过程中，小球的质量不变，高度先变小后变大，则小球的重力势能先变小后变大。小球的速度先变大后变小，则小球的动能先变大后变小。
【分析】重力势能大小与质量和高度有关，而动能大小与质量和速度大小有关。
三、作图题
15．（2022九上·高州月考）如图甲为探究摆球的动能与势能相互转化的示意图，不计空气阻力，在乙图中画出：摆球在摆动过程中其机械能E随时间t变化的图像。
【答案】
【知识点】机械能守恒条件
【解析】【解答】摆球在摆动过程中，只有重力做功，动能与势能相互转化，机械能总量保持不变，即摆球在摆动过程中其机械能E不随时间t变化，故图像如下
【分析】不计空气阻力，摆球摆动过程中，只有重力做功，机械能守恒。
16．（2019九上·惠州期中）如图甲所示的是在中考体育考试中小刚投掷实心球的场景。请你在图乙中画出实心球离手后，在空中飞行过程中动能Ek，随时间t变化的大致曲线。若平时训时，某同学贪玩把实心球经直向上抛，请你在图丙中画出实心球离手后，在空中飞行过程中动能Ek，随时间t变化的大致曲线。
【答案】解：如图所示：
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【解答】实心球离手时具有速度，故具有一定的初动能，从离手到最高点的过程中，受重力作用速度逐渐减小，高度增大，动能转化为重力势能，当重力势能达到最大值时，速度减小到最小值，但不为0，经过最高点后，高度下降，重力势能转化为动能，动能增加，故作图如下：
竖直上抛过程中，实心球离手后，高度增加，重力势能增大，速度减小，动能减小，到达最高点后下落，高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增大，故作图如下：
【分析】不计阻力时，物体运动过程中总机械能保持不变；机械能是动能和势能的总和。
17．（2023九上·宁明月考）
（1） 已知小华使用某简单机械在20s内实际做了8000J的功， 绘制图像如下； 若此机械的机械效率为75%，请在同一个坐标轴里画出其有用功的图像。
（2） 如图所示，天花板上挂一个小球，放手后摆球沿弧 abcd来回摆动，最终停止，请将小球势能最大的位置涂黑。
【答案】（1）
（2）
【知识点】势能大小的比较；机械效率的计算
【解析】【解答】（1）当总功为8000J，机械效率为75%，则有用功为：，即在20s内所做的有用功为6000J。图像如图所示：
（2）小球质量不变时，高度最高时，小球的重力势能最大，所以小球在a位置的重力势能最大，应将a位置小球涂黑。
【分析】（1）根据求出有用功，再画出图像；
（2）重力势能影响因素：质量和高度。
四、实验探究题
18．（2023九上·西安期中）小明通过下面的实验，研究“动能的大小与物体运动的速度有关”的问题。让质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下。
（1）图甲、乙中两次实验，小球到达水平面时的速度是 （选填“相同”或“不同”）的；
（2）实验中观察木块被撞的距离，并以此判断小球动能的大小，这里用到的物理方法是 ；
（3）将小球从斜面上自由滚下（如图甲、乙），观察到木块被撞出的距离不同，我们可以得出结论：同一物体， ，动能越大；
（4）每次撞击过后，都需要把小木块放回同一位置，这是为了方便 ；
（5）将小球从一光滑斜槽轨道（OAB）O点自由滚下（如图丙），依次经过 A、B两点到达C点（忽略空气阻力），设A、B两点的动能分别为EA和EB，则EA （选填“>”、“=”或“<”）EB；
（6）当小球从B点运动到达最高点C时，假设小球所受的外力全部消失，则小球将沿 （选填“a”、“b”或“c”）轨迹运动，并且机械能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
【答案】（1）不同
（2）转换法
（3）速度越大
（4）比较动能大小
（5）>
（6）a；不变
【知识点】探究影响物体动能大小的因素
【解析】【解答】研究动能的大小与物体运动的速度有关的实验中，
（1）比较图甲、乙两次实验，小球相同，下滑高度不同，小球到达水平面时的速度不同；
（2）实验中，小球的动能不同，木块被撞的距离不同，通过小球移动的距离判断小球动能的大小，用到的方法是转换法；
（3）根据图甲、乙，小球的速度不同，木块被撞出的距离不同，可得：同一物体，速度越大，动能越大；
（4）每次都需要把小木块放回同一位置，方便比较木块移动的距离，从而比较动能大小；
（5）根据图丙，斜槽轨道光滑，不计空气阻力，B点比A点高，具有的重力势能大，在机械能相同时，A、B两点的动能的关系为EA>EB；
（6）当小球运动到达最高点C时，C点的小球向右运动，假设小球所受的外力全部消失，小球将沿a轨迹运动，并且机械能不变。
【分析】（1）斜面上下滑的高度不同，到达水平面的速度不同；
（2）通过木块移动距离反应动能，是转换法；
（3）质量一定时，速度越大，动能越大；
（4）木块的初始物体相同，便于比较木块移动的距离，比较动能；
（5）机械能相同时，动能越大的物体，重力势能越小；
（6）运动的物体若不受力，作匀速直线运动。
19．（2023九上·苏州月考）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 （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： ；
（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： （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 （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，____。（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
【答案】（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
【知识点】探究影响物体动能大小的因素
【解析】【解答】探究物体动能的大小与什么因素有关的实验中，
（1）物体动能不同，推动木块移动距离不同，下滑的钢球在运动，具有动能，通过木块移动的距离，可以判断钢球动能的大小；
（2）根据图像，钢球的质量相同，下滑的高度不同，速度不同，速度越大，推动木块移动距离越远，可得质量一定时，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，发现将木块撞出了木板，说明其动能过大，为了完成实验，①换质量更大的木块，木块受到的摩擦力改变了，不能比较动能大小，不合理；②降低第二次钢球的高度，速度在改变，探究动能和质量的关系时，需要保持速度相同，不合理；③换质量更大的钢球，动能更大，不合理；④换质量更小的钢球，质量减小， 动能减小了，符合题意；
（4）探究牛顿第一定律的实验时，同一个小车沿同一斜面的同一个高度由静止开始下滑，小车具有的机械能相同，在粗糙程度不同的水平面上运动直到停止，克服摩擦力，消耗相同的机械能做功相等；做功相同时，小车在玻璃上运动时间长，在毛巾运动时间短，根据，做功的功率关系是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，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，A符合题意。
【分析】（1）把动能的大小转换为木块被撞后滑行的距离，距离越远，表明钢球的动能越大；
（2）动能的大小与质量和速度有关，实验时用控制变量法分别探究；
（3）根据减小动能的方法，减小质量；探究动能和质量关系，速度要保持一定；
（4）根据重力势能大小关系及能量的转化，分析做功多少，根据，判断功率的大小；
（5）结合控制变量法的要求，看是否合理的控制了相关变量，并改变了要研究的变量，判断是否符合实验要求。
20．（2023九上·惠阳月考）小红猜想动能大小可能与物体质量和运动速度有关，于是设计了实验，探究动能大小与哪些因素有关，实验情况如图甲、乙所示。
（1）选用图甲探究的是动能与 的关系，理由是：两球 相等。
（2）选用图乙探究的是动能与 的关系，乙图中让两个小球从同一高度滚下的目的是使两球到达水平面时，具有相同的 ， 得出的结论是： 。
（3）物理研究方法有许多，本实验中运用了两种研究方法，一是 法：二是转换法，就是用 来表示小球动能的大小。
【答案】（1）速度；质量
（2）质量；速度；当物体的运动速度相同时，质量越大，动能越大
（3）控制变量；木块被撞击后运动的距离的大小
【知识点】探究影响物体动能大小的因素
【解析】【解答】（1）根据甲图可知，小球的质量相同，而在斜面上的高度不同，即小球到达斜面底端时的速度大小不同，因此甲探究动能大小与速度的关系；
（2）①根据乙图可知，小球在斜面上的高度相同，只有质量大小不同，那么探究动能与质量的关系；
②乙图中让两个小球从同一高度滚下的的是使两球到达水平面时具有相同的速度；
③根据乙图可知，B中小球质量大，木块移动的距离更远，那么得到结论：当物体的运动速度相同时，质量越大，动能越大。
（3）本实验中，探究动能与速度的关系时，控制质量相等，即使用了控制变量法；利用木块被撞击后运动距离的大小反映小球动能大小，即使用了转换法。
【分析】（1）根据图片甲确定哪个因素相同，哪个因素不同即可；
（2）①根据图片乙确定哪个因素不同即可；
②小球到达水平面时的速度与它在斜面上的高度有关，即高度越大，则小球到达斜面底端时的速度相同；
③根据木块移动的距离确定小球动能大小，根据控制变量法的要求描述结论。
（3）①探究某个因素对物理量的影响时，必须控制其它因素相同，这就是控制变量法；
②物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。
五、计算题
21．（2023九上·花都期中）工人用如图所示的滑轮组匀速提升重为320N的重物G，已知工人所用拉力为200N，工人向下拉动绳子使绳子移动了6m，求：
（1）工人对重物所做的有用功。
（2）工人做的总功。
（3）滑轮组的机械效率。
【答案】（1）解： 由图可知，重物在竖直方向移动的距离
工人对重物所做的有用功W有=Gh=320N×3m=960J
答：工人对重物所做的有用功为960J；
（2）解：工人做的总功W总=Fs=200N×6m=1200J
答：工人做的总功为1200J；
（3）解：滑轮组的机械效率
答：滑轮组的机械效率为80%。
【知识点】滑轮组及其工作特点；机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【分析】（1）首先根据图片确定承担重力的绳子段数n，然后根据 计算重物在竖直方向上通过的距离，最后根据 W有=Gh 计算工人对重物做的有用功。
（2）根据 W总=Fs 计算工人做的总功；
（3）根据 计算滑轮组的机械效率。
22．（2022九上·惠阳月考）如图所示，汽车重 2×104N ，它先以 50km/h 的速度匀速经过300m的水平路面，再以36km/h的速度匀速爬上长200m的斜坡。已知斜坡与水平路面成30 °角，斜坡的机械效率为80%，问：
（1）汽车运动过程中克服重力所做的功是多少？
（2）汽车爬坡时的牵引力是多少？
（3）汽车爬坡时发动机牵引汽车所做的功的功率是多少？
【答案】（1）解：由题知，斜面倾角为 30 °，斜坡长200m，
则斜面的高度为：
则克服重力做的功为：W 有 ＝Gh ＝2×104N×100m ＝2×106J。
答：汽车运动过程中克服重力所做的功是 2×106J；
（2）解：由得
总 ，
由 W 总 ＝Fs 得，牵引力大小：。
答：（汽车爬坡时的牵引力是 1.25×104N；
（3）解：汽车爬坡时的速度 v ＝36km/h ＝10m/s，
由 可得，
则汽车爬坡时发动机牵引汽车所做的功的功率：。
答：汽车爬坡时发动机牵引汽车所做的功的功率是 1.25×105W。
【知识点】功率的计算；速度公式及其应用；机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【分析】（1）根据W=Gh，可以计算克服重力做功多少；
（2）根据，可以计算总功的大小；
（3）利用，计算时间，根据，计算功率的大小。
六、综合题
23．（2023九上·福州月考） 山地自行车有节能环保、灵活方使和安全系数高等优点，因此越来越受到人们的青睐，成为一些旅行爱好者的首选工具。
（1）车座表面做得宽大的目的是什么？
（2）骑自行车下坡时，不蹬脚踏板，车速也会越来越快，请从能量转化的角度解释这一现象。
【答案】（1）车座表面做得宽大，是在压力一定时，通过增大受力面积来减小对人体的压强。
（2）人骑自行车下坡时重力势能逐渐转化为动能，使人和自行车的重力势能减小，动能增加，所以车速度越来越快。
【知识点】动能和势能的大小变化；减小压强的方法及其应用
【解析】【分析】（1）减小压强的方法：①减小压力；②增大受力面积；
（2）动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，据此分析二者的能量大小变化，从而确定能量转化的方向即可。
24． 图甲是小明从家到学校的一条水平公路，爱动脑筋的他做了这样的设想：要是从家到学校的路上挖成一个“V”字形，如图乙所示，那么只要从家骑上自行车后，不用刹车也不用蹬脚踏板，等车停下来就可以到达学校了。请你根据所学的物理知识解释：
（1）在他设想的过程中机械能如何转化？
（2）他的设想在现实中为什么不能实现？请写出一条让这个设想实现的方法。
【答案】（1）将路挖成一个“V”字形后，自行车下坡时重力势能转化为动能；上坡时动能转化为重力势能
（2）不能实现，因为自行车运动过程中受到阻力的作用，使部分机械能转化为内能，机械能减少，所以不能到达学校
【知识点】动能的影响因素
【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，据此分析能量转化；
（2）注意运动过程中要克服阻力做功，机械能会转化为内能，据此分析解答。
25．（2023九上·阳西期末）长征五号B遥二运载火箭是新一代运载火箭，总长53.7米，起飞质量837.5吨，近地轨道运载能力大于22吨；运载火箭将天和核心舱送入预定轨道后，末级火箭与核心舱分离，末级火箭载入大气层，与大气剧烈摩擦使火箭绝大部分烧蚀销毁；天和核心舱使用的是目前世界上最先进的砷化镓太阳能电池翼，它的光电转换效率高达50%以上，而传统的晶硅电池只有20%左右；天和核心舱目前翼展长是13m，未来将发射升空的“问天”号和“梦天”号两个实验舱的太阳翼单侧翼展将达到30m，到那时，“天宫”号空间站的供电能力将达到100kW。
（1）火箭在加速上升过程中机械能 （选填“增大”“减小”或“不变”），这些变化的能量是由燃料的化学能先转化为 ，再转化而来的；
（2）天和核心舱沿椭圆轨道从近地点到远地点的过程中，它的动能 ，重力势能 ；（均选填“增大”“减小”或“不变”）
（3）“点火”发射时，使“长五”火箭起飞需要的最小推力大小为 N；（取g为10N/kg）
（4）建成后的“天宫”号空间站，太阳能电池接收太阳能的最大功率为 kW。
【答案】（1）增大；内能
（2）减小；增大
（3）8.375×106
（4）200
【知识点】功率计算公式的应用；动能和势能的大小变化；机械能及其转化；重力及其大小的计算；平衡力的辨别
【解析】【解答】（1）火箭在加速上升过程中，速度在增大，动能变大，高度不断变大，重力势能在增大，那么火箭的机械能在增大。
这些变化的能量是由燃料燃烧，从化学能转化为内能，再转化而来的。
（2）天和核心舱沿椭圆轨道从近地点到远地点的过程中，速度是变小的，动能变小，高度变大，重力势能变大。
（3）由题意可知，火箭起飞质量
取g为10N/kg，火箭起飞重力
根据二力平衡的条件，火箭起飞需要的推力等于它的重力，即最小推力为 。
（4）由题意可知，目前世界上最先进的砷化镓太阳能电池翼，它的光电转换效率高达50%以上，“天宫”号空间站的供电能力将达到100kW，是太阳能转化为电能，则太阳能电池接收太阳能，符合关系式
太阳能电池接收太阳能的最大功率为200kW。
【分析】（1）加速上升过程中，速度在增大，动能变大，高度不断变大，重力势能在增大，火箭的机械能在增大；变化的能量是由燃料燃烧，从化学能转化为内能，再转化而来的；
（2）道从近地点到远地点的过程中，速度是变小的，动能变小，高度变大，重力势能变大；
（3）根据二力平衡的条件，火箭起飞需要的推力等于它的重力；根据G=mg，可求出重力；
（4）根据，可求出最大功率。
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