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重难点04 功和功率的分析计算 机械能守恒
命题趋势
考点 三年考情分析 2025考向预测
1、功的定义与计算；功是能量转化的量度 2、功率的概念与计算；汽车动力速度功率之间的关系 3、机械能及守恒条件 在近三年浙江中考科学试卷中，功和功率、机械能守恒的考查题型丰富多样。选择题常考查基本概念的理解，如判断力是否做功、比较功率大小、分析机械能转化情况等；填空题多涉及功和功率的计算，以及机械能守恒条件下能量转化的分析；实验探究题可能围绕功率的测量、机械能守恒定律的验证展开；计算题一般是将功、功率与力学中的其他知识（如杠杆、滑轮、压强等）综合考查，计算较为复杂。 预计 2025 年浙江中考科学仍会通过选择题、填空题、实验探究题和计算题考查功和功率、机械能守恒。选择题可能会深入考查概念的辨析，如分析复杂情境下力做功的情况、功率与速度、力之间的关系等；填空题或许会结合实际生活中的运动场景，给出更复杂的数据，考查学生对功和功率的计算能力；实验探究题可能会对功率测量实验进行改进，或者设计新的实验验证机械能守恒定律，考查学生的创新思维和实践能力；计算题大概率会综合多个知识点，如将功、功率与能量转化、简单机械的效率等相结合，考查学生的综合分析和计算能力。
重点诠释
【体系构建】
【重难诠释】
知识点一、功
（一）功的含义
物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过一段距离，我们就说这个力对物体做了功。力做功也常说成物体做功，如人的推力对小车做功，也可以说成人对小车做功
（二）做功的两个必要因素
做功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过一段距离。
(1)力对物体不做功的三种情况
①有距离无力：物体没有受到力的作用，但由于惯性通过一段距离；
②有力无距离：有力作用在物体上，但物体没动，即物体没有通过一段距离；
③力与距离垂直：物体受到了力的作用，也通过了一段距离，但通过的距离与力的方向垂直。
(2)物体在力的方向上通过一段距离是指力与距离具有同向性、同体性和同时性。
（三）功的计算
功有大小，科学上规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。即功=力x距离。如果用F表示力，s表示物体在力的方向上通过的距离，W表示功，则功的计算公式为W=Fs。
【重要提醒】
功和能的区别与联系：功和能是两个不同性质的量，功是过程量，它对应的是一段时间和一段过程；能是状态量，它对应的是一个时刻和一个状态。但功和能这两个量又是密切相关的，首先，能是物体做功的本领，如果一个物体具有做功的本领，我们就说它具有能；其次，功是能量转化的量度，即在一个过程中，能量究竟转化了多少，可以用相应的功量度出来。
知识点二、功率
（一）功率
(1)定义：单位时间里完成的功叫做功率。
(2)意义：反映做功快慢的量(即表示能量转化快慢的量)。
(3)符号： P
(4)功率的公式：由功率的定义知，功率=功/时间，如果用P表示功率，W表示功，t表示时间，则功率的公式可表示为P=W/t
(5)功率的单位
在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号为W。1瓦=1焦/秒。在实际应用中还常用千瓦( kW )、兆瓦( MW )作为功率的单位。1千瓦=1000瓦，1兆瓦=106瓦。
【能力拓展】
①当物体在力F的作用下，以速度v做匀速直线运动时(力F与速度v同方向)，由W=Fs、v= s/t，得出P=Fv，即功率等于力与力的方向上运动速度的乘积。利用P=Fv可以知道：拖拉机在上坡时，当功率一定时，通过换挡减小速度是为了增大牵引力，这样有利于上坡。
②应用公式P=W/t时一定要注意三个量的对应关系，功W一定是在对应的时间t内完成的功，这样算出的功率才是时间t内的功率，不同的时间内对应的功率一般来说是不同的，功率越大，反映了完成功的“速度”越大，但并不代表做功一定多。功率的公式P=W/t是指平均功率，即在t时间内的平均功率，而不是某一时刻的瞬间功率。
知识点三、能量的转化与守恒
（一）动能和弹性势能的相互转化
一个木球从高处滚下来，撞击到弹簧片上。
研究的过程 球的速度 动能 弹簧片形变程度 弹性势能 能的转化
木球压弯弹簧片 不断减小直至为零 不断减小直至为零 由小变大 不断增大 动能转化为弹性势能
弹簧片把木球弹回 由零不断增大 由零不断增大 由大变小 不断减小，直至为零 弹性势能转化为动能
（二）机械能守恒
动能和势能之和称为机械能。物体的动能和势能可以相互转化，而且在转化过程中，如果只有动能和势能的相互转化,机械能的总量就保持不变，即机械能守恒。
（三）机械能守恒与能量守恒定律的区别
(1)机械能守恒是有条件的一没有能量损失或额外的能量补充。
因为机械能守恒是指一个物体如果只存在着动能和势能之间的转化时，机械能的总量将保持不变。如果存在机械能与其他形式的能之间的转化，机械能总量发生改变，机械能不再守恒，例如克服摩擦做功，产生内能，机械能的总量将减少，损失的机械能将转化为其他形式的能。
(2)能量守恒定律的成立不需要条件。这是因为能量转化形式是多样的，可以在机械能、内能、化学能、电能、光能、声能间相互转化，不限于动能和势能之间的转化，在转化过程中，一种形式的能减少，另一种形式的能必然增加，能的总量保持不变。
知识点四、几种机械能守恒模型
模型一：竖直弹簧模型/蹦极模型
竖直弹簧模型动能最大点（速度最大点）在F弹=G的“平衡点”，这个点位于最低点和原长点之间
模型二：水平弹簧模型
水平面粗糙：① 压缩到 A点释放，速度最大点在 AB之间
② 拉伸到 C点释放，速度最大点在 BC之间 水平面光滑：速度最大点在原长点 B
滑块最后静止位置（从静止状态受力平衡角度思考）
1.若水平面不光滑，则最终可能静止在弹簧原长点、原长点左侧、原长点右侧
2.若水平面光滑，则最终只能静止在弹簧原长点
模型三：单摆模型
不计空气阻力,质量为 m 的小球从 A点静止摆下
AB：重力势能转化成动能
BC：动能转化成重力势能
整个阶段，小球的机械能守恒。小球在 B点绳子突然断开，小球会做平抛运动； 小球在 C点绳子突然断开，小球会竖直下落。
模型四：抛体模型
竖直上抛与平抛运动的区别： 竖直上抛最高点速度为 0，平抛运动最高点速度不为 0
模型五：斜面轨道模型
限时提升训练
1．如图甲所示，用细线将一个钩码系在橡皮筋的中部，然后将橡皮筋穿过塑料罐两侧的小孔并固定，就制成一个“魔罐”。将“魔罐”放在图乙水平桌面O位置，用手向前推出，“魔罐”滚到M位置后又自动滚回到N位置，之后在MN之间来回滚动并停下来。以下分析正确的是（ ）
A．魔罐从M位置滚回到O位置过程中机械能不变
B．魔罐在M位置时橡皮筋的弹性势能最大
C．魔罐从N位置滚回到O位置过程中动能变小
D．魔罐在N位置时橡皮筋的弹性势能最大
2．引体向上是大家喜爱的体育运动之一，小金的质量为50千克，每次引体向上人整体上升高度约为60厘米，一分钟完成10次，下列说法正确的是（ ）
A．小金完成一次引体向上，克服重力做功约为300焦
B．小金在这一分钟内引体向上的功率约为150瓦
C．人体上升过程中动能转化为重力势能，机械能守恒
D．小金在运动过程中，消耗的化学能大于产生的机械能，所以能量不守恒
3．质量分布均匀、重为G的直杆AB置于水平面上(忽略杆的直径大小)，小科同学现在A端施加外力F，匀速缓慢抬起直杆至如图位置(杆与水平面成60角)，此时杆A端距地面高度为h，杆的B端始终和地面之间保持相对静止，F的方向始终和直杆垂直，则下列说法中正确的是（ ）
A．抬起过程中，此杠杆先省力后费力
B．抬起过程中，力F所做的功为Fh
C．抬起过程中，杆克服重力做功为
D．抬起过程中，若不计摩擦损失能量，则杆的机械能守恒
4．一水平放置静止的气缸内充满了空气，在大小为F的恒力作用下，活塞沿着粗糙的气缸壁向左运动，下列说法正确的是 ( )
A．活塞向左运动，气缸内气体分子运动速度不变，但是气缸内气体的内能增加了
B．若活塞在恒力F作用下向左运动了S长的距离，则活塞克服气缸壁摩檫力做功的大小为： W=FS
C．恒力F推动活塞向左运动过程中，活塞的机械能始终保持不变
D．力F 推动活塞向左运动，这一过程中能量转化形式和四冲程汽油机的压缩冲程的能量转化相同
5．跳绳是一种大家喜爱的体育运动，小金的质量为50千克，每次跳起的高度约为6厘米(人整体上升，如图所示)，一分钟跳100次。下列说法中，正确的是（ ）
A．向上跳起的过程中小金的动能持续增大
B．在整个跳绳过程中小金的机械能守恒
C．小金每跳一次，克服重力做功约3焦
D．小金一分钟内跳绳的功率约为50瓦
6．2020年12月17日，探月工程“嫦娥五号”返回器成功着陆，标志着我国首次地外天体采样返回任务圆满完成。这次返回任务采用了高速再入轨道技术。返回轨道如图所示， 返回器以“打水漂”的方式返回，避免了返回器由于速度过快存在燃烧殆尽的风险。以下有关返回器分析不正确的是（ ）
A． 返回过程中，返回器的机械能始终守恒
B．反弹过程中，返回器的动能部分转换为势能
C．返回过程中，返回器要克服摩擦力做功产生热能
D．每次进入大气层时，返回器的动能第二次比第一次小
7．如图所示，用300N的力沿斜面将600N的物体匀速推到斜面的项部，斜面的长度为3m，高度为1m。下列说法正确的是（ ）
A．此斜面的机械效率为50% B．人们使用斜面主要是为了省功
C．物体受到的摩擦力是100N D．运动过程中木块的机械能守恒
8．医生建议在“阳康”之后，同学们更要注重体育锻炼，提高免疫力。如图是小宁在做俯卧撑和引体向上的场景。下列分析中正确的是（ ）
A．小宁按图乙做一个引体向上，需克服自身重力做功约为4000焦
B．图甲小宁静止，地面对双手的支持力等于小宁重力
C．图乙中小宁引体向上运动时，单杠对小宁的作用力大于小宁对单杠的作用力
D．小宁在俯卧撑和引体向上时，小宁的机械能都不守恒
9．如图，铜质圆环从条形磁铁的正上方由静止开始下落。在此过程中，下列分析不正确的是（ ）
A．铜环在下落过程中部分机械能转化为电能
B．铜环落到桌面停止时其温度可能升高
C．铜环在下落过程中铜环的重力是做功的
D．铜环在下落过程中的机械能是守恒的
10．如图所示，小科同学用动滑轮拉重物提升到一定高度，重物的重力为G物，动滑的重力为G动。在提升过程中，物体上升的速度大小保持v不变，下列相关说法中正确的是（ ）
A．在提升的过程中，绳子自由端的拉力一直是（G物+G动）/2
B．在提升的过程中，绳子自由端拉力的功率至少为（G物+G动）v
C．在提升的过程中，物体的机械能是守恒的
D．小科拉绳子的机械效率为G物/（G物+G动）
11．一只氢气球下方用细线吊着一只小皮球，当小皮球随氢气球匀速竖直上升到距地面高度为H的位置时细线突然断了，小皮球落到水平地面上反弹后上升(绳子断裂后假设小皮球的机械能守恒)，以下分析正确的是（ ）
A．小皮球反弹后能上升的最大高度大于H
B．绳子断裂后到小皮球落地前，小皮球的动能不断增大
C．小皮球反弹后上升过程中，重力势能增大的越来越快
D．绳子断裂后，小皮球的重力势能和动能之和始终保持不变
12．斜面上有一个重为100N的箱子A，通过定滑轮与重60N的重物B相连，在3s内物体A沿斜面匀速向上滑动了1.5m，此重物B落地，箱子A又经过0.2s向前滑动了20cm停下来．若斜面长5米，高1.5米，忽略绳重及滑轮的摩擦力．则下列说法错误的是（ ）
A．箱子与斜面间的滑动摩擦力是60牛
B．在箱子滑动过程中重物B共对箱子做了90焦的功
C．重物B对箱子A做功的功率是30瓦
D．物体B机械能不守恒，斜面效率为50%
13．用如图所示的装置提升托举质量为100 kg的货物A，已知货物A在2s内匀速升高了1 m，绳子自由端C处拉力F的功率P=600 W。
（1）2 s内拉力F做功 J。
（2）若不计绳重和一切摩擦，则滑轮B的重力为 N。
（3）通过计算，该滑轮组的机械效率为 。
14．如图甲是小明同学在建兰校运动会上投掷实心球的场景，当实心球脱手时，重心离地面的高度是1.8m，重心上升了0.9m。已知实心球质量为2千克，小明的质量为55千克。
（1）若小明每只脚与地面的接触面积是200cm2，则小明手握实心球双脚站立在水平地面时，脚对地面的压强为 ；
（2）实心球从最高点至落地的过程中，实心球重力所做的功是 ；
（3）实心球自脱手至落地的过程中（不计空气阻力），图乙中关于其动能、重力势能和机械能的大小分别随时间变化的曲线中，顺序组合正确的是____。
A．②③④ B．④②③ C．②①③ D．④③②
15．小芳同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系如图所示。她首先测出小车重，然后用弹簧测力计沿斜面匀速拉动小车，调节斜面倾斜角θ的大小并多次测量，得表中所示的数据：
实验次数 斜面倾斜角 小车重G/N 斜面高h/m 斜面长s/m 拉力F/N 有用功 有 总功 总 机械效率
① 12° 5 0.2 1 2.1 1.0 2.1 ▲
② 30° 5 0.5 1 3.6 2.5 ▲ 69.4%
③ 45° 5 0.7 1 4.3 3.5 4.3
（1）根据表格中数据，第①次实验斜面的机械效率为 （计算结果小数点后保留一位）；第②次实验中总功为 ；第③次实验中斜面对物体的摩擦力为 。
（2）分析表中的数据，可以得出的探究结论：斜面倾斜角θ越 ，斜面越省力，斜面的机械效率越 。
（3）若斜面的倾斜程度、粗糙程度和物重都保持不变，只增加物体在斜面上运动的长度，则所测斜面的机械效率将 （填“变大”、“变小”或“不变”）
16．小明同学做“测量滑轮组机械效率”的实验。（如图所示），用相同的滑轮组提升不同数量的钩码，记录数据如表所示。
实验 次数 钩码的 重力G/N 钩码提升高度 h/m 拉力 F/N 绳端移动的 距离s/m 机械效率 η
1 2 0.1 0.9 0.3 74%
2 4 0.1 1.6 0.3 83%
3 6 0.1 ① 0.3 ②
（1）观察如图中测力计的示数，表格中编号①的数值是 ，②的数值是 ；
（2）小明通过分析表格中的数据，得到了提高滑轮组机械效率的方法，汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义，请你指出以下三种提高效率的方法中，方法 是与本实验同理的；
方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员；
方法二：汽车制造厂用新材料减轻汽车重量；
方法三：经常给汽车做保养，保持良好的润滑；
（3）小明发现绳端移动的距离与钩码提升高度有固定的倍数关系，于是他认为钩码数量一定时，无论将钩码提升多高。都不影响该滑轮组的机械效率，小芳则认为：钩码提升的高度不同，有用功就不同，机械效率就变化了，你认为 的看法是正确的。
17．某小球被水平抛出，其部分运动轨迹如图1所示，小球在运动过程中经过M、N两点，对应图1中①②③点处的某两个位置，其动能和重力势能的参数如图2所示。
（1）从小球的运动轨迹图可知，小球的机械能 。（填“守恒”或“不守恒”）
（2）根据图2计算小球在N点的机械能是多少焦？
（3）通过计算分析说明，M点在对应图1中①②③的哪个位置？
18．在巴黎奥运会中，中国选手黄博凯在男子撑杆跳决赛中创造了中国队在该项目的最佳成绩。请结合撑杆跳的过程示意图 (如图)，回答下列问题。
（1）在撑杆跳起后，运动员的机械能 (选填“是”或“否”)守恒。
（2）若黄博凯的质量是60千克，越过横杆后，落地时间为1杪，下落高度为5.80米，求下落过程中重力做功的功率。
19．本届杭州亚运会科技满满，其中两只“呆萌”的四足机械狗成为亮点，它们变身铁饼“搬运工”，这是世界首次使用机械狗在赛场搬运体育器械。工作人员只需将铁饼放置在卡槽上，便可在第一时间操控机械狗将铁饼运输回起点处。
（1）已知机械狗的牵引力为100N，将铁饼从65m的落地点径直运到起点用时13s，求该机械狗的功率。
（2）机械狗除了能在平地上行走外，它还能进行负重登楼。已知机械狗自重8kg，现携带2kg的标准铁饼上五楼。试通过计算，求整个过程中机械狗克服重力所做的功。(每层楼高3m)
20．如图是一电动机通过动滑轮提升重物的装置示意图．假设电源电压380V保持不变，电动机线圈电阻为1Ω，不考虑电动机各处摩擦。当电动机将540kg重物匀速提升16m的过程中，电路中的电流为20A，动滑轮的机械效率为80%（g=10N/kg）。则：
（1）电动机所施加的拉力F做的功是多少？
（2）电动机所施加的拉力F是多少？
（3）电动机线圈电阻的发热功率是多少？
（4）试从能量转化和守恒的角度，求电动机提升重物所用的时间。
21．中国已成为机器人与智能装备产业全球最大应用市场，如图所示是杭州一餐厅送餐机器人工作时的情景。
（1）机器人在水平地面上匀速直线前行时餐盘中的食物受到 （选填“平衡力”或 “非平衡力”）作用。
（2）机器人在水平地面匀速直线前行过程中 （填“遵循”或“不遵循”）机械能守恒定律。
（3） 送餐过程中，机器人在30s内沿直线匀速移动了15m，若它在运动过程中所受阻力为100N，试计算机器人的功率 。
22．很多商场里安装有供顾客上楼的电梯，如图甲所示。图乙是小明乘这种电梯从地面上到二楼的情景。
（1）当小明乘上电梯匀速上升时，机械能是否守恒，请说明理由。
（2）如果小明的质量是60千克，电梯将小明运送到楼上所用的时间为20秒。电梯克服顾客重力做功的功率是多少？
23．质量为50kg的某游客参加蹦极挑战，从0静止开始下落至第一次到达最低点C的过程，如图甲所示。A点是弹性绳自然下垂时所在的原长位置，；B点是弹性绳系上游客下垂时，拉力与重力相等的位置，；C点是弹性绳系上游客所能到达的下落最低点，。游客下落的速度与下落高度h的关系如图乙所示。已知该弹性绳每受到100N的拉力就伸长1m。（整个过程都忽略空气阻力）
（1）从0到C下落的过程中，游客机械能的大小变化情况
（2）当游客从0位置下落至最低点C，经过了50s，请计算重力做功的功率。（写出计算过程）
（3）请在图丙中画出弹性绳的弹力F与下落高度h的关系图，画到C为止。
24． 千岛湖某景区配置了“飞天魔毯”，游客无需步行上山，坐在传送带上即可由“飞天魔毯”带至山上，如图甲所示。已知该“飞天魔毯”长度为400米，落差达100米，游客坐着“飞天魔毯”上山时，可以视为沿斜面匀速上升，模型图如图乙所示。
（1）上升过程中，传送带对游客的支持力对游客有无做功 答： (选填“有”或“无”)。
（2）游客乘坐“飞天魔毯”上升时，判此时该游客的机械能将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
（3）游客坐在魔毯上从底部以1m/s的速度上升到顶部。已知该游客的质量为50kg，不计密气阻力，请计算“飞天魔毯”运行过程中，传送带对该游客做功的功率。
25．某新型太阳能汽车动力完全由安装在车顶的电池板收集的太阳能提供。汽车 (包括乘务人员)的质量为 1.2t，接收太阳能电池板的面积为 8m2。
（1）如汽车匀速行驶过程中所受阻力大小为车重的 0.02 倍，则汽车牵引力为多大？
（2）当汽车在水平路面上以恒定功率做直线运动时，其速度和时间的关系如图所示，求汽车在水平路面上行驶20s的时间内，牵引力一共做了多少功？
（3）若汽车吸收的太阳能有40%转化为机械能，则太阳光照射到太阳能电池板单位面积上的辐射功率为多少？
26．如图所示，这是物理学家焦耳设计并制作的实验装置。装置中的两个配重重力不等，释放后大配重下降，小配重上升；通过反复对调左右两个配重，会使动叶轮不停地转动，从而导致热量计中水的温度上升，实现能量转化。实验中科学家某次测得数据如下：
小配重重力G小=100 N，大配重重力G大=520 N，每升降一次配重各自移动的距离h=1m，热量计中水的质量m=500 g，升降次数与水温变化的关系：
（1）请计算配重升降一次对动叶轮做功是 J。
（2）水温度升高0.2℃相当于吸收了 J的热量，
（3）在该实验中机械能转化为内能，根据第一组数据减小的机械能 (选填“大于”“小于”或“等于”)增加的内能。
（4）本实验中的误差来源于 (写出一条即可)。
（5）焦耳在这个实验的基础上继续研究，率先提出了 定律。
27．在野外救援时，如图甲所示，汽车通过滑轮组从竖直井中提升物资，已知物资质量为 m，体积为V，物资以恒定速度上升，其过程中的s-t图像如图乙所示，出水后，汽车对绳子的拉力为F，求该过程中（不计绳重及其所有摩擦）：
（1）物资的上升速度为 m/s，出水后，滑轮组的机械效率
（2）出水后，汽车对绳子向右拉力的功率（要求计算过程）
（3）比较出水前和出水后的滑轮组机械效率大小，利用公式推证过程。
28．小龙爸爸最近想买一辆新车，在买纯电车还是燃油车的问题上，出现了纠结，于是小龙查阅了一些资料，从能量转化和成本等方面作出了一些分析。已知燃油车每百公里耗油10升，油价8.5元/升，纯电车每百公里耗电23度，以1元/度计量。假设两种类型的车子在水平路面上匀速行驶时每百公里克服摩擦力做功均为6.9×107J，汽油的热值q汽油＝4.6×107J/kg，汽油的密度为0.72×103kg/m3，通过计算回答：
（1）从能量转化效率考虑，燃油车和纯电车分别转化为机械能的效率哪个大？请通过计算说明。
（2）从经济效益考虑，每行驶1万公里，使用电动车比使用燃油车能节省多少钱？
29．—个质量为500kg、体积为0.2m3的立方体沉在5m深的水底，水面距离地面2m。若利用滑轮组和电动机组成的打捞机械，以0.4m/s的速度将立方体从水底匀速提到地面，每个滑轮重100N(不计绳重、摩擦和水的阻力)。求：
（1）图甲位置时，立方体受到水的浮力；
（2）物体完全露出水面后继续上升到地面的过程中，滑轮组的机械效率；
（3）打捞过程中电动机拉力与物体上升高度的关系如图乙所示。分析郅个阶段电动机的输出功率最大，并计算出这个最大值。
巩固训练
1．小丽每天都抽时间通过跳绳来锻炼身体。她体重50kg，每次跳起的高度约为6cm，1min跳100次，g取10N/kg。下列说法正确的是（ ）
A．跳起后上升的过程中她的动能减小
B．在整个跳绳过程中她的机械能守恒
C．小丽每跳一次克服重力做功约300J
D．她在一分钟内跳绳的功率约为50W
2．图甲所示为工人师傅乘坐吊篮在高空粉刷楼体外墙的情景，其简化结构原理如图乙所示。吊篮的质量为40kg，两名工人和工具的总质量为160kg，某次吊升过程中，吊篮在30s内匀速上升了6m。不计滑轮重、绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．吊篮的机械能守恒 B．电动机对绳子的拉力为400N
C．电动机拉动绳子的功率为400W D．滑轮组的机械效率为87.5%
3． 如图所示，分别使用甲、乙、丙三种方式把同一物体M匀速提升至相同高度（绳长不变），测得各拉力大小如图所示，则（ ）
A．利用机械丙提升M时省力
B．F乙和F丙两个力所做的功相同
C．机械丙的机械效率比机械乙的低
D．所测的数据不能计算机械乙和丙的机械效率
4．下列说法错误的是（ ）
A．水电站主要将机械能转化为电能
B．永动机是不可能制造成功的
C．太阳能热水器主要将太阳能转化为内能
D．由能量守恒定律可知，热机的机械效率可以达到100%
5．如图，跳台滑雪运动员在空中下落，速度越来越快，下列说法正确的是（ ）
A．运动员下落过程机械能守恒
B．运动员的重力势能转化为动能
C．运动员受到的重力没有做功
D．运动员受到的重力做功的功率不变
6．用如图所示滑轮组把重100N的物体从地面匀速提到6m高的楼上，所用拉力60N（绳重和摩擦不计），下列说法正确的是（ ）
A．动滑轮重40N
B．此过程中做的有用功为600J
C．提升过程中，重物的机械能不变
D．机械效率是55.6%，该过程遵循能量守恒定律
7．下列说法中正确的是（ ）
A．功率大的机械，其机械效率一定高
B．人造地球卫星从近地点向远地点飞行的过程中，重力势能转化为动能，机械能守恒
C．使用滑轮组提升同一重物时，用的动滑轮越多，越省力，但是机械效率越低
D．斜面和轮轴也是可以省力的机械，同时可以省距离
8．引体向上是大家喜爱的体育运动之一，小金的质量为60kg，每次引体向上人整体上升高度约为70cm，10s完成2次，下列说法正确的是（ ）（g=10N/kg）
A．小金完成一次引体向上，克服重力做功约为420J
B．小金在这10s内引体向上的功率约为42W
C．人体上升过程中动能转化为重力势能，机械能守恒
D．小金在运动过程中，消耗的化学能大于产生的机械能，所以能量不守恒
9．如图所示，一块较小的磁块吸附在铁板上向下滑动，铁板与磁铁的相互吸引力不变，每相同时间记录磁块的位置（用虚线框表示），磁块在MN段做匀速直线运动，则以下说法正确的是（ ）
A．磁块从N运动到M过程中机械能守恒
B．磁块所受的摩擦力始终等于重力
C．磁块对铁板的压力大小不变
D．MN段和OP段重力做功的功率相同
10．关于“热机”，下列说法正确的是（ ）
A．汽油机工作时，汽油在汽缸内燃烧，汽油是一次能源
B．热机的做功冲程是将机械能转化为内能的过程
C．在对外做功相同的情况下，热机效率越高，消耗的燃料越少
D．因为能量是守恒的，所以热机的效率可以达到100%
11．如图所示，将铁锁用绳子悬挂起来，拉到自己的鼻子附近，松手后铁锁来回摆动。在摆动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．铁锁上升最大高度逐渐降低，说明机械能守恒
B．铁锁从最高处向下摆动时，重力势能增大，动能减小
C．铁锁在来回摆动过程中，其运动状态一直在发生变化
D．绳子对铁锁的拉力一直做功，且做功的功率发生变化
12．如图甲所示装置，小欢在原地用力 F 竖直向下拉绳子，使物体 M 在水平地面上匀速移动， 地面 ab、bc 粗糙程度不同，L 和 K 为图中的两个滑轮。物体 M 从 a 点运动到 c 点过程中，拉 力 F 与 M 移动距离的关系如图乙。不考虑物体 M 的大小和力发生突变时对它运动的影响，忽 略绳重及滑轮转轴之间的摩擦。下列对此过程分析正确的是（ ）
A．该装置中，使用滑轮 L 的目的是为了省力和省功
B．绳子自由端被小欢竖直向下拉动的距离为 14cm
C．分析图乙数据可以得出，拉力 F 做功的功率相同
D．物体在 ab 和 bc 段运动，滑轮组的机械效率不变
13．如图所示，竖直平面是由两块粗糙程度相同，但厚度不同的铁板组合而成，分界点为O点，一块较小的磁块（可忽略体积带来的影响）质量为0.1kg，在该竖直平面上同一铁板任意位置与磁块相互吸引力相同。当磁块从N点上方轻轻竖直向下推动释放，先后经过了N、M、O、P、Q各点，每相同的时间记录它的位置（在图中用虚线框表示），磁块通过NM段是做匀速直线运动，（g=10N/kg）。以下说法中，正确的是（ ）
A．磁块从N运动到M过程中机械能守恒
B．磁块从N运动到M过程与从O运动到P的过程重力做的功相等
C．磁块从N运动到M过程与从O运动到P的过程中，重力做功的功率相等
D．磁块从O运动到P过程与从P运动到Q的过程中，重力做功的功率相等
14．以下说法中，正确的是（ ）
A．磁块从N运动到M过程中机械能守恒
B．磁块从N运动到M过程与从O运动到P的过程重力做的功相等
C．磁块从N运动到M过程与从O运动到P的过程中，重力做功的功率相等
D．磁块从O运动到P过程与从P运动到Q的过程中，重力做功的功率相等
15．下列关于能的说法正确的是（ ）
A．如图所示小球被压缩的弹簧弹起时，不计空气阻力小球的机械能守恒
B．物体具有的能越大对外做的功越多
C．树上静止的苹果它没有做功，它不具有机械能
D．小明在荡秋千时，在上升阶段动能一部分转化为重力势能
16．为了发展全民体育运动，深圳不断完善健身设施。小丽和家人来到社区健身房，见到了琳琅满目的健身器材。如图，使用健腹轮时可将膝盖跪在地垫上，双手先紧握健腹轮手柄（状态1），再向前推动健腹轮至身体与地面相平，稍停数秒（状态2），然后收回归位，反复操作。则从状态1到状态2的过程中（ ）
A．人的重力势能减小，健腹轮的重力势能增加
B．健腹轮的动能先增大后减小
C．人和健腹轮的总机械能守恒
D．人受到的重力做的功，全部转化为健腹轮的动能
17．用杠杆和滑轮组均可提升重物。
（1）如图甲，在C点用竖直向上的力将挂在A点的重为180N的物体匀速提升0.2m，用时，杠杆的机械效率为90%，则提升该物体做的有用功是 J，总功的功率是 W，若不计摩擦，将重物移动到B点，仍在C点用竖直向上的力将物体匀速提升0.2m，则杠杆的机械效率将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）；
（2）如图乙，用滑轮组竖直向上匀速提升重物，当重物和动滑轮的总重为300N时，滑轮组的机械效率为，若不计绳重和摩擦，则动滑轮重为 N，以下方法中能提高该滑轮组机械效率的是 （填序号）。
①增大物体提升高度
②增加物体的重力
③增大匀速拉绳的速度
18．随着生活水平的提高，汽车已经进入百姓家庭，它应用了许多物理知识，请你解答：
（1）检修同侧前后两个方向灯时，发现只有一灯亮，说明这两灯是 （填连接方式）；
（2）汽油机是汽车的“心脏”。一台四冲程汽油机工作时曲轴转速是1800r/min，此汽油机每秒钟完成 个做功冲程，在四个冲程中 冲程将机械能转化为内能；
（3）汽车散热器等制冷设备常用水作为冷却剂，这是利用了水的 较大的性质；
（4）汽车在行驶过程中，很多部位会发热，如：轮胎发热、水箱中的水变热、刹车片发热，其中轮胎发热是通过 改变内能的；
（5）如图是小汽车汽油机的能量流向图，根据图中给出的信息，已知汽油的热值是4.6×107J/kg，完全燃烧0.5kg的汽油，按该内燃机的工作效率计算，该汽车获得的机械能是 J。
19．如图甲所示为四缸发动机，其工作原理：内燃机通过连杆把四个相同汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作。
（1）油箱里的汽油用掉一半后，汽油的热值 （选填“变大”“不变”“变小”）。
（2）某汽缸在某时刻的状态如图乙所示，这是 冲程。一台单缸四冲程汽油机，当飞轮的转速为时，则该发动机在1s内对外做功 次，1 s内完成 个冲程。
（3）小锦同学阅读了某牌号汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图丙所示的图表，请根据给出的信息，计算该内燃机输出的有用功为燃料释放热量的 %。
（4）自然界中，能量的转化和转移过程都遵守 定律，随着科技的发展，人类 （选填“会”或“不会”）制造出永动机。
20．随着人民生活水平的提高，汽车已经走进千家万户。已知汽油的热值4.6×107J/kg。
（1）汽油机是汽车的“心脏”，其中 冲程将机械能转化为内能。如图甲、乙所示，是我们课堂演示的两个实验，与此冲程原理相同的是 实验（选填“甲”或“乙”）；
（2）汽车刹车的过程中，机械能转化为内能，内能散失到空气中，此过程中能量的总和 ；
（3）某台汽油机飞轮的转速为2400r/min，在1s内，汽油机完成 个冲程；
（4）给汽车的蓄电池充电时，蓄电池相当于电路中的 （填“电源”或“用电器”），汽车两侧的转向灯既可以单侧闪烁，也可以同时闪烁，它们是 联的；
（5）某汽车消耗汽油2kg，这些汽油完全燃烧放出的热量是 J，用来做有用功的那部分能量是2.3×107J，则该发动机的效率是 %。
21．目前大多数汽车刹车采用油压制动，其原理是驾驶员踩下刹车踏板，向刹车总泵中的刹车油施加压力，卡钳夹紧刹车盘从而产生巨大摩擦力使车辆减速，从时速100公里到静止可能只需要几秒而已，油压制动刹车时消耗的动能最终被释放掉，造成了能源的浪费。为节约能源，现在的混合动力汽车采用再生制动器，它能把汽车刹车制动时消耗的动能部分转化为电能储存在蓄电池中，同时产生汽车所需的制动力，从而有效减少了汽车的燃油消耗和制动器摩擦片的磨损；储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机，直至汽车停止的过程中，通过发电机将动能转化为电能的效率。
（1）测试时，汽车在大小为1000N的牵引力作用下，以25m/s的速度正常行驶1000m，如果汽车在制动时产生的刹车阻力恒为，该制动过程中汽车行驶的s-t的关系如图甲所示，则在0~0.5s内汽车克服刹车阻力所做的功为 J；
（2）某次测试储能效率时，先让汽车正常行驶，然后关闭发动机，分别测出开启和关闭再生制动器两种情况下，汽车通过的路程s与对应的速度大小v，计算出动能，画出随s变化的图像如图乙所示；则图中表示开启再生制动器的图线是 ；
（3）在本次测试过程中，由图像可知本次测试的储能效率为 。
22． 2023年12月18日，甘肃省积石山发生强烈地震，救援队携带系留照明无人机前往救援。
（1）如图所示，救援人员将无人机照明灯升空，照亮震区安置点，照明灯发出的光线照射到粗糙的地面时发生 （选填“漫反射”或“镜面反射”）。旋翼无人机利用电动机转动实现升空，电动机工作是利用磁场对 的作用，无人机加速升空过程中机械能的增加量 （选填“大于”“等于”或“小于”）动能的增加量；
（2）白天需要为电池充电，此时电池相当于电路中的 （选填“用电器”或“电源”）。无人机悬停并提供照明时，动力和照明系统的电功率分别为150W和100W，无人机悬停时 （选填“具有”或“没有”）惯性，若充满电时电池储能500W·h，动力系统会在低于5%的电量时无法御空但能实现照明，充满电状态下无人机至多持续工作 h，需要再次给电池充电。
23．
（1）利用图甲装置测量“滑轮组的机械效率”，需要的测量工具有刻度尺和 ；实验中，要想提高滑轮组的机械效率，可采取的措施有 （写出一种方法即可）。
（2） 如图乙，用装满水的玻璃瓶、橡皮塞和细玻璃管可制成多功能演示器。用力挤压瓶身，玻璃管内液面上升，说明力可以改变物体的 ； 将此装置分别放入热水和冷水中，由于液体的 ，玻璃管内液面会随之升降，这就是一个简易温度计；将装置内的水倒掉小部分，又可制作成简易的气压计，如图丙所示。将它从山脚移到山顶，细玻璃管内液柱将 （选填“上升”或“下降”）。
24．根据下图信息，请你解答：
（1）当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率会 （选填“升高”“降低”或“不变”）；
（2）汽车发动机的一个工作循环包括如图所示的四个冲程。请按一个工作循环的过程，将四个冲程图重新排序： ，图 所示的冲程是给汽车提供动力的；
（3）汽车刹车的过程中，机械能转化为内能散失到空气中，此过程中能量的总和 （选填“增大”“不变”或“减小”）；
（4）小明同学阅读了某型号汽车发动机的说明书后，将发动机的能量流向制成了如图所示的图表，请根据给出的信息计算：完全燃烧0.2kg的汽油能够获得9.2×106J的能量，这些能量能产生 J的有用功；不考虑热量散失，完全燃烧0.2kg的汽油获得的能量还能使质量为100kg的液体A温度上升 ℃。（汽油的热值为4.6×107J/kg，液体比热容cA为2.3×103J/(kg·℃)）
25．【亚运会主题】2023年9月23日，第19届亚运会在杭州隆重开幕，请运用有关的物理知识，完成下题.
（1）如图所示，杭州亚运会倒计时200天时，千架无人机点亮西湖夜空.无人机在空中发光时，将 能转化为 能和光能，在转化的过程中，能的总量 （选填“增大”“减少”或“不变”）.
（2）亚运会赛场的草坪下方装有湿度传感器，如图所示是草坪灌溉系统的简化电路图，电源电压恒定，R1为定值电阻，R2为湿敏传感器（湿度越大，阻值越小），当电压表示数达到一定值时，系统对草坪自动喷水.闭合开关S，若草坪的湿度减小，则电路中的电流 ，电压表示数 ，电路消耗的电功率 .（均选填“变大”“变小”或“不变”）
26．目前大多数汽车刹车采用油压制动；其原理是驾驶员踩下刹车踏板，向刹车总泵中的刹车油施加压力，通过管路传递到每个车轮刹车卡钳的活塞上，卡钳夹紧刹车盘从而产生巨大摩擦力使车辆减速.从时速100公里到静止可能只需要几秒而已，油压制动刹车时消耗的动能最终被释放掉，造成了能源的浪费，为节约能源，现在的混合动力汽车采用再生制动器，它能把汽车刹车制动时消耗的动能部分转化为电能储存在蓄电池中，同时产生汽车所需的制动力，从而有效减少了汽车的燃油消耗和制动器摩擦片的磨损；储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机，直至汽车停止的过程中，通过发电机将动能转化为电能的效率；
（1）再生制动器将动能转化为电能进行储存，此时蓄电池相当于电路中的 ；
（2）汽车在行驶过程中，很多部位会发热，如：①发动机外壳发烫；②轮胎发热；③刹车片发热；④水箱中的水变热.其中主要属于通过做功改变内能的是______；
A．①②③④ B．②④ C．②③ D．①③
（3）测试时，汽车在大小为1000N的牵引力作用下，以25m/s的速度正常行驶1000m；此过程中，汽车牵引力的功率为 W；如果汽车在制动时产生的刹车阻力恒为1.0×104N，该制动过程中汽车行驶的s﹣t的关系如图甲所示，则在0～0.5s内汽车克服刹车阻力所做的功为 J；
（4）某次测试储能效率中，先让汽车正常行驶，然后关闭发动机，分别测出开启和关闭再生制动器两种情况下，汽车通过的路程s与对应的速度大小v，计算出动能Ek，画出Ek随s变化的图像如图乙所示；则图中表示开启再生制动器的图线是 ；
（5）在本次测试过程中，由图像可知本次测试的储能效率为 。
27．（1）如图所示，体积相同的两个小球甲和乙分别从竖直高度不同的半圆光滑轨道最高点处A点和B点，以和的速度开始运动，一直沿着轨道运动到最低处A'点和B'点，此时它们的速度分别为和，均忽略空气阻力。已知甲球在A点时的动能等于乙球在B点时的动能，且，则甲球在A'点时的机械能 （选填“>”“=”或“<”）乙球在B'点时的机械能； （选填“>”“=”或“<”）。
（2）2023年2月，土耳其发生强烈地震，中国救援队携带照明无人机前往救援。白天，为电池充电，此时电池相当于电路中的 。夜晚，无人机先接通照明系统，再接通动力系统升空，照明系统和动力系统 联。无人机悬停并提供照明时，电池可释放电能0.5kW·h，动力和照明系统的电功率分别为150W和100W，此状态下无人机至多持续工作 h，需要更换电池。
28．2021年4月29日，我国“天问一号”火星探测器携带“祝融号”火星车成功着陆火星。
（1）“祝融号”火星车在火星上 （填“具有”或“没有”）惯性。匀速爬坡时，“祝融号”火星车的机械能
（填“增大”“减小”或“不变”）。照射在“祝融号”上的太阳光是由 （填“三”或“七”）种色光混合而成的。
（2）由于火星上没有类似于地磁场的磁场分布，所以在火星上 （ 填“能”或“不能”）使用指南针辨别方向。火星极地附近的干冰（固态二氧化碳）是大气中的二氧化碳 （填“液化”或“凝华”）形成的，该过程 （填“吸收”或“放出”）热量。
（3）小红设想分别在地球和火星上用同一滑轮组匀速提升同一重物。若在地球上绳子自由端的拉力为4.0 N，小红通过查阅资料后推算出，在火星上绳子自由端的拉力为1.5N，不计绳重与摩擦，则该滑轮组在地球上的机械效率 （填 “大于”“小于”或“等于”）在火星上的机械效率；若在火星上大气压能托起水银柱的最大高度为15 mm，则火星上的大气压为 Pa（已知水银的密度为13. 6×103kg/m3）。
29．中国古代玩具“饮水鸟”曾经让大科学家爱因斯坦也惊叹不已。饮水鸟内装有乙醚液体，鸟头四周包有棉花，平时如甲图，鸟身略向前倾，上球和下球空间中充满乙醚的饱和蒸汽，当给鸟的嘴滴上水后，水分蒸发吸热，使上球乙醚蒸汽温度下降，气压减小，小于下球乙醚饱和蒸汽的气压，使下球的乙醚被压到上球，于是整个鸟的重心上移，形成如图乙的状态，鸟嘴“喝水”，同时上、下球中的乙醚蒸汽联通混合，气压趋于一致，上球中的乙醚由于重力又回流到下球，饮水鸟的姿态又回到图甲的状态，如此循环往复。根据以上分析，“饮水鸟”可以看成 （填写一种机械装置的名称），“饮水鸟”获得的机械能是由空气的 能转化而来的。“饮水鸟”被称为第二类永动机，所以在能量转化过程中 能量转化与守恒定律（填“符合”或“不符合”）。
30．如图甲，满载游客的过山车，在机械的带动下匀速攀行到轨道的最高端，当过山车开始从顶端运动时，就再也没有任何装置为它提供动力了。探究实验小组制作了如图乙所示过山车轨道模型，并利用m＝0.2kg的小球进行模拟过山车实验。小球从A点静止出发经过大回环后，最高到达D点。已知A到C的垂直距离h1＝45cm，B到C的垂直距离h2＝25cm，C到D的垂直距离h3＝35cm，A和E等高，D和F等高。读图文资料，完成问题。
（1）过山车这一游乐项目中包含着丰富的物理知识，下列说法中正确的是
A. 机械带动过山车到达最高处的过程中，动能不变，重力势能增大
B. 过山车从轨道最高端飞驶而下时，重力势能转化为动能
C. 过山车到达大回环顶端时，车上游人不会受到重力作用
D. 过山车在整个运行过程中机械能守恒
（2）在模拟过山车实验中，小球始终无法到达E位置。想要让小球能尽可能接近或到达E位置，下列操作可行的是
A. 小球从F点静止出发
B. 在A处让小球以一定速度出发
C. 换用更加光滑的轨道
D. 换用质量更大的小球进行实验
（3）在模拟过山车实验中，下列选项符合推理或计算结果的是
A. 从A到C处，小球的重力做功0.9J
B. 从B到C处，小球克服重力做功0.5J
C. 小球在D处的动能大于在A处的动能
D. 从A到D处，小球的机械能损耗了0.2J
31．如图所示，滑轮组在向下的拉力F作用下，将重为600N的钢材匀速提起，在20s内物体上移的距离为h=2m，拉力F为400N。
（1）计算拉力F所做的有用功功率；
（2）计算滑轮组提升该重物时的机械效率；
（3）如果不计绳重和摩擦，将重为400N的钢材匀速提起时，通过计算说明此时机械效率怎么变化？
32．龙骨水车是一种古代用于农田灌溉的水车工具。它包括固定整台水车的木架、操作者脚下的大轮和踏板、连接水槽和水源的木质水槽、安装在水槽另一端的小轮，以及连接大轮和小轮的木制链条。下链轮和车身一部分没入水中，通过操作者踩踏踏板，驱动链轮，叶板就沿水槽刮水上升，到水槽上端将水送出，使水车能够从水源抽水灌溉田地。
（1）龙骨水车脚踏和大轮部分相当于 （填写简单机械名称），刮水上行时水的 能增大；
（2）刮板的面积越大，水车旋转一周提升的水就越多，对水所做的功越 ；当踩动脚踏的速度加快时，提升水的功率会变 ；
（3）劳动课上，小明踩动龙骨水车旋转一周可将约20L水提升到离水源3m高的田地中，所用时间为60s，小明做功的总功率为40W，则该过程中做的总功为 J，机械效率为 %（g取10N/kg）。
33．1996年清华大学和香港大学的学生合作研制了一辆太阳能汽车.车上电池的太阳能接收板的面积是8m2，它正对太阳时电池能够产生120V的电压，并对车上电动机提供10A的电流.电动机的直流电阻为4Ω，而太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为1.0×103W/m2.求：
（1）该车的太阳能电池的效率是多少？电动机把电能转化为机械能的效率是多少？
（2）若太阳辐射的总功率为3.9×1026 W，且太阳光在穿过太空及地球大气层到达地面的途中有28%的能量损耗，还知道半径为R的球面面积为S= 4πR2.请根据这些资料计算太阳到地球的距离.
34．华为2023年9月上市的“mate60Pro”不仅采用超大容量电池，还采用超级快充技术，不到10min就可把电池的电量充达一半以上，极大方便了人们的使用，其电池的部分参数如表。
电池名称 锂离子聚合物电池
电压 3.7V
容量 5000mA h
（1）给电池充电的过程中，充电器温度升高，电能转换化学能效率 100%（选填“大于”“小于”或“等于”），在这个过程中能量总量是 的（选填“守恒”或“不守恒”）；
（2）参数中的电池“容量”，是由电流与 （选填“时间”或“电压”）乘积所得，“mate60Pro”手机电池充满一次电可以存储电能 J；
（3）小明家有一个标有“66W”字样的超级快速充电器，他认为充电过程功率应该不是保持全程66W，他测量出充电过程中充电器输出的电流和电压，并绘制图像如图所示，则第8分钟时充电功率为 W，前20分钟充电消耗的电能是 J（不考虑电能损耗）。
35．如图，物体在F=3N的水平拉力作用下，沿水平地面从M运动到Q，O点两侧粗糙程度不同，每经过1s，用虚线框记录物体的位置，物体在MO段做匀速直线运动。
（1）在MN、OP段，物体的速度分别为v1、v2，拉力F所做的功为W1和W2，物体所受摩擦力分别为f1、f2，则v1 v2，W1 W2，f1
f2。（均选填“＞”“=”“＜”）
（2）物体从O运动到P，F做功的功率是 W，所受支持力做功的功率是 W。
（3）汽车作为我们生活中不可缺少的交通工具，它的动力机械有些是内燃机，而内燃机分为汽油机和柴油机两大类，它们分别用汽油和柴油作为燃料。汽油和柴油是从石油中提炼出来，石油属于不可再生能源。以下能源也属于不可再生能源的有(选填以下对应的字母)；
A．煤炭 B．核能 C．水能 D．太阳能
（4）图是汽油机的能量流向图，以下说法正确的有____ (选填字母)：
A．E1=E2+E3 B．E1=E2+E3+E4+E5+E6+E7
（5）一辆小轿车行驶了一段路程，汽油机共消耗汽油 5kg， 汽油燃烧实际释放的热量是2×108J，汽油机输出的机械能为4.6×107J.此过程中该汽油机的效率是 .(汽油的热值q汽油=4.6×107J/kg)
36．在“探究滑轮组的机械效率”时，小明利用如图所示的两组滑轮组进行了4次测量（其中一个钩码重为2N甲图中使用的滑轮重为0.5N，乙图中使用的滑轮重为1N），测得数据如表：
实验次数 动滑轮重 钩码总重 钩码上升高度h/m 测力计示数F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η/%
1 0.5 2 0.1 1.4 0.3 47.6
2 0.5 2 0.2 1.4 0.6 47.6
3 0.5 4 0.1 2.2 0.3 60.6
4 1 4 0.1 3.6 0.2 ①
（1）测量原理： ；
（2）测量工具：弹簧测力计和 ；
（3）请依照上表第3组数据在甲图中画出滑轮组的连线方式：
（4）通过第1、2两组数据对比分析可知：滑轮组的机械效率与物体被提高的高度 （有/无）关；
（5）经过计算发现第1次测量中的额外功为 J，第3次测量中的额外功 （大于/小于/等于）第1次额外功，其原因可能是 ；
（6）表格中编号①处数据为 ；
（7）分析表格中3、4两次的数据，得到了提高滑轮组机械效率的另一种方法。生活中汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义，请指出以下三种提高效率的方法中，方法 采用了与此相同的方法：
方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量满员出行；
方法二：汽车制造厂用新材料减轻汽车重量：
方法三：经常给汽车做保养，保持良好的润滑；
（8）用如图乙所示的滑轮组提升重物，若不计摩擦和绳重，绳子能承受的最大拉力为5N，则该滑轮组的最大机械效率为 。
37．小组在“测滑轮组机械效率”的实验中，用如图甲所示的滑轮组进行实验，实验数据如表。
实验序号 物重G/N 物体上升的高度h/cm 弹簧测力计的示数F/N 弹簧测力计移动的距离s/cm 机械效率
1 2 5 0.9 15 74.1%
2 2 10 0.9 30 74.1%
3 4 10 1.7 30 78.4%
4 6 10 2.5 30
（1）分析数据可知，滑轮组的机械效率与物体上升的高度 ；不考虑绳重和滑轮的摩擦力，根据第一次实验数据可知动滑轮重为 ；
（2）请你计算出第4次实验的机械效率为 。小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法 （选填“正确”或“不正确”）；
（3）如果换用如图乙所示装置进行实验，把同一重物提升相同高度，需要做的额外功更 ，所以机械效率更 ；
（4）关于用同一滑轮组提升重物时的机械效率，以下说法正确的是________。
A．提升越重的物体，机械效率越大
B．有用功越大，机械效率一定越大
C．额外功越大，机械效率一定越小
D．同一个机械的机械效率是恒定不变的
38．提高机械效率能够充分发挥机械设备的作用，一组同学在“测量滑轮组的机械效率”实验中，实验测得的数据如下表所示。
次数物体的重力G/N物体提升的高度h/m拉力 F/N绳端移动的距离s/m机械效率η120.110.366.7%230.11.40.371.4%340.11.80.3 440.21.80.674.1%
（1）实验中应尽量竖直向上 （选填“匀速”或“加速”）拉动弹簧测力计；
（2）计算出第3次实验的有用功是 J，机械效率是 （结果精确到0.1%）；
（3）分析比较第1、2、3次实验数据可以判定，使用同一个滑轮组提升物体时，被提升的物体越重，滑轮组的机械效率 （选填“越高”或“越低”或“不变”）；分析比较第3、4次实验数据可得，机械效率与物体上升的高度 （选填“有关”或“无关”）。
（4）用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是______。
A．换用更轻的动滑轮 B．加快提升物体的速度
39．某实验小组用图中的滑轮组进行实验，测得的数据如下表：
实验次数 动滑轮重G动/N 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 拉力F/N 拉力作用点移动距离s/m 滑轮组的机械效率
1 0.5 1 0.1 0.7 0.3 47.6
2 2 0.1 1.1 0.3
3 4 0.1 2 0.3 66.7
（1）根据测量的数据，请你在图中画出这个滑轮组的绕绳方法；
（2）实验中要正确测量拉力大小，应沿竖直方向 拉动弹簧测力计；
（3）请你计算出第二次实验的滑轮组的机械效率是 %；
（4）多次改变提升的物重测量滑轮组的机械效率，目的是为了______；（填字母）
A．多次测量取平均值减小误差 B．获得多组数据归纳出物理规律
（5）分析实验表格数据发现：将钩码提升相同高度过程中，随着钩码重的增加，额外功的大小 （增大/减小/不变），滑轮组的效率 （增大/减小/不变）。
40．如图提小明所在实验小组“测滑轮组机械效率”的实验装置，他们测得的实验数据如表。
实验次数 物重G/N 物体上升高度h/m 拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率
1 1 0.1 0.6 0.3 55.6%
2 2 0.1 1.0 0.3 66.7%
3 4 0.1 1.8 0.3
（1）实验过程中，应竖直向上 拉动弹簧测力计；如果测量时弹簧测力计静止读数了，会导致测量的机械效率 （偏大/偏小/不变）；
（2）第三次实验中滑轮组的机械效率是 ；（结果保留一位小数）
（3）分析表中实验数据可知，同一滑轮组，物重 ，滑轮组的机械效率越高；
（4）若在第三次实验中，物体上升的速度为0.1m/s，则拉力F的功率为 W；
（5）小华所在实验小组也利用重为1N、2N、4N的物体进行了三次实验，每次测得的机械效率均大于小明小组的测量值，则小华小组机械效率测量值偏大的原因可能是______。（填字母）
A．测拉力时，弹簧测力计未调零，指针指在零刻度线下方
B．弹簧测力计每次拉动物体时均加速上升
C．所使用的动滑轮的重力小于小明小组
41．某球被水平抛出，其部分运动轨迹如图1所示，位置①和③离地高度相等，运动轨迹①、②、③中的两点动能和重力势能的参数如图2所示。
（1）根据图2可得，球在M点时的动能为 J；球在N点时的重力势能为 J；在整个运动过程中，球的机械能 （选填“守恒”或“不守恒”）。
（2）结合图1和图2分析，N点的位置是 ，M点的位置是 。
（3）如果物体动能的计算公式为Ek＝mv ，在M点时球的速度是20m/s kg。
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重难点04 功和功率的分析计算 机械能守恒
命题趋势
考点 三年考情分析 2025考向预测
1、功的定义与计算；功是能量转化的量度 2、功率的概念与计算；汽车动力速度功率之间的关系 3、机械能及守恒条件 在近三年浙江中考科学试卷中，功和功率、机械能守恒的考查题型丰富多样。选择题常考查基本概念的理解，如判断力是否做功、比较功率大小、分析机械能转化情况等；填空题多涉及功和功率的计算，以及机械能守恒条件下能量转化的分析；实验探究题可能围绕功率的测量、机械能守恒定律的验证展开；计算题一般是将功、功率与力学中的其他知识（如杠杆、滑轮、压强等）综合考查，计算较为复杂。 预计 2025 年浙江中考科学仍会通过选择题、填空题、实验探究题和计算题考查功和功率、机械能守恒。选择题可能会深入考查概念的辨析，如分析复杂情境下力做功的情况、功率与速度、力之间的关系等；填空题或许会结合实际生活中的运动场景，给出更复杂的数据，考查学生对功和功率的计算能力；实验探究题可能会对功率测量实验进行改进，或者设计新的实验验证机械能守恒定律，考查学生的创新思维和实践能力；计算题大概率会综合多个知识点，如将功、功率与能量转化、简单机械的效率等相结合，考查学生的综合分析和计算能力。
重点诠释
【体系构建】
【重难诠释】
知识点一、功
（一）功的含义
物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过一段距离，我们就说这个力对物体做了功。力做功也常说成物体做功，如人的推力对小车做功，也可以说成人对小车做功
（二）做功的两个必要因素
做功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过一段距离。
(1)力对物体不做功的三种情况
①有距离无力：物体没有受到力的作用，但由于惯性通过一段距离；
②有力无距离：有力作用在物体上，但物体没动，即物体没有通过一段距离；
③力与距离垂直：物体受到了力的作用，也通过了一段距离，但通过的距离与力的方向垂直。
(2)物体在力的方向上通过一段距离是指力与距离具有同向性、同体性和同时性。
（三）功的计算
功有大小，科学上规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。即功=力x距离。如果用F表示力，s表示物体在力的方向上通过的距离，W表示功，则功的计算公式为W=Fs。
【重要提醒】
功和能的区别与联系：功和能是两个不同性质的量，功是过程量，它对应的是一段时间和一段过程；能是状态量，它对应的是一个时刻和一个状态。但功和能这两个量又是密切相关的，首先，能是物体做功的本领，如果一个物体具有做功的本领，我们就说它具有能；其次，功是能量转化的量度，即在一个过程中，能量究竟转化了多少，可以用相应的功量度出来。
知识点二、功率
（一）功率
(1)定义：单位时间里完成的功叫做功率。
(2)意义：反映做功快慢的量(即表示能量转化快慢的量)。
(3)符号： P
(4)功率的公式：由功率的定义知，功率=功/时间，如果用P表示功率，W表示功，t表示时间，则功率的公式可表示为P=W/t
(5)功率的单位
在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号为W。1瓦=1焦/秒。在实际应用中还常用千瓦( kW )、兆瓦( MW )作为功率的单位。1千瓦=1000瓦，1兆瓦=106瓦。
【能力拓展】
①当物体在力F的作用下，以速度v做匀速直线运动时(力F与速度v同方向)，由W=Fs、v= s/t，得出P=Fv，即功率等于力与力的方向上运动速度的乘积。利用P=Fv可以知道：拖拉机在上坡时，当功率一定时，通过换挡减小速度是为了增大牵引力，这样有利于上坡。
②应用公式P=W/t时一定要注意三个量的对应关系，功W一定是在对应的时间t内完成的功，这样算出的功率才是时间t内的功率，不同的时间内对应的功率一般来说是不同的，功率越大，反映了完成功的“速度”越大，但并不代表做功一定多。功率的公式P=W/t是指平均功率，即在t时间内的平均功率，而不是某一时刻的瞬间功率。
知识点三、能量的转化与守恒
（一）动能和弹性势能的相互转化
一个木球从高处滚下来，撞击到弹簧片上。
研究的过程 球的速度 动能 弹簧片形变程度 弹性势能 能的转化
木球压弯弹簧片 不断减小直至为零 不断减小直至为零 由小变大 不断增大 动能转化为弹性势能
弹簧片把木球弹回 由零不断增大 由零不断增大 由大变小 不断减小，直至为零 弹性势能转化为动能
（二）机械能守恒
动能和势能之和称为机械能。物体的动能和势能可以相互转化，而且在转化过程中，如果只有动能和势能的相互转化,机械能的总量就保持不变，即机械能守恒。
（三）机械能守恒与能量守恒定律的区别
(1)机械能守恒是有条件的一没有能量损失或额外的能量补充。
因为机械能守恒是指一个物体如果只存在着动能和势能之间的转化时，机械能的总量将保持不变。如果存在机械能与其他形式的能之间的转化，机械能总量发生改变，机械能不再守恒，例如克服摩擦做功，产生内能，机械能的总量将减少，损失的机械能将转化为其他形式的能。
(2)能量守恒定律的成立不需要条件。这是因为能量转化形式是多样的，可以在机械能、内能、化学能、电能、光能、声能间相互转化，不限于动能和势能之间的转化，在转化过程中，一种形式的能减少，另一种形式的能必然增加，能的总量保持不变。
知识点四、几种机械能守恒模型
模型一：竖直弹簧模型/蹦极模型
竖直弹簧模型动能最大点（速度最大点）在F弹=G的“平衡点”，这个点位于最低点和原长点之间
模型二：水平弹簧模型
水平面粗糙：① 压缩到 A点释放，速度最大点在 AB之间
② 拉伸到 C点释放，速度最大点在 BC之间 水平面光滑：速度最大点在原长点 B
滑块最后静止位置（从静止状态受力平衡角度思考）
1.若水平面不光滑，则最终可能静止在弹簧原长点、原长点左侧、原长点右侧
2.若水平面光滑，则最终只能静止在弹簧原长点
模型三：单摆模型
不计空气阻力,质量为 m 的小球从 A点静止摆下
AB：重力势能转化成动能
BC：动能转化成重力势能
整个阶段，小球的机械能守恒。小球在 B点绳子突然断开，小球会做平抛运动； 小球在 C点绳子突然断开，小球会竖直下落。
模型四：抛体模型
竖直上抛与平抛运动的区别： 竖直上抛最高点速度为 0，平抛运动最高点速度不为 0
模型五：斜面轨道模型
限时提升训练
1．如图甲所示，用细线将一个钩码系在橡皮筋的中部，然后将橡皮筋穿过塑料罐两侧的小孔并固定，就制成一个“魔罐”。将“魔罐”放在图乙水平桌面O位置，用手向前推出，“魔罐”滚到M位置后又自动滚回到N位置，之后在MN之间来回滚动并停下来。以下分析正确的是（ ）
A．魔罐从M位置滚回到O位置过程中机械能不变
B．魔罐在M位置时橡皮筋的弹性势能最大
C．魔罐从N位置滚回到O位置过程中动能变小
D．魔罐在N位置时橡皮筋的弹性势能最大
【解答】解：在水平桌面O位置，用手向前推出魔罐，魔罐在开始滚动的时候，魔罐具有一定的机械能。
从O﹣M，魔罐的动能转化为橡皮筋的弹性势能；当魔罐到达M时，动能为0，此时橡皮筋的弹性势能最大；
从M﹣O，橡皮筋的弹性势能转化为魔罐的机械能；
从O﹣N，魔罐的动能转化为橡皮筋的弹性势能；
从N﹣O，橡皮筋的弹性势能转化为魔罐的机械能。
在魔罐滚动的过程中，克服摩擦做功部分机械能转化为内能，使魔罐的机械能减小；在M位置橡皮筋的弹性势能大于N位置橡皮筋的弹性势能。
A、魔罐从M位置滚回到O位置过程中，克服摩擦做功部分机械能转化为内能，魔罐的机械能减小，故A错误；
BD、在魔罐滚动的过程中，克服摩擦做功部分机械能转化为内能，魔罐的机械能减小，魔罐的机械能转化成的弹性势能减小，在M位置时橡皮筋的弹性势能最大，故B正确、D错误；
C、魔罐从N位置滚回到O位置过程中机械能变大、动能变大，故C错误；
故选：B。
2．引体向上是大家喜爱的体育运动之一，小金的质量为50千克，每次引体向上人整体上升高度约为60厘米，一分钟完成10次，下列说法正确的是（ ）
A．小金完成一次引体向上，克服重力做功约为300焦
B．小金在这一分钟内引体向上的功率约为150瓦
C．人体上升过程中动能转化为重力势能，机械能守恒
D．小金在运动过程中，消耗的化学能大于产生的机械能，所以能量不守恒
【答案】A
【知识点】功的计算公式的应用；功率计算公式的应用；能量的相互转化和转移
【解析】【分析】（1）根据W=Gh计算克服重力做功；
（2）根据公式计算做功的功率；
（3）根据人体内能和机械能的转化判断；
（4）根据能量转化和守恒定律判断。
【解答】A.小金完成一次引体向上，克服重力做功约为W=Gh=50kg×10N/kg×0.6m=300J，故A正确；
B.小金在这一分钟内引体向上的功率约为：，故B错误；
C.人体上升过程中，人体的化学能转化为动能和重力势能，则机械能不守恒，故C错误；
D.小金在运动过程中，消耗的化学能大于产生的机械能，但是肯定遵循能量转化和守恒定律，故D错误。
故选A。
3．质量分布均匀、重为G的直杆AB置于水平面上(忽略杆的直径大小)，小科同学现在A端施加外力F，匀速缓慢抬起直杆至如图位置(杆与水平面成60角)，此时杆A端距地面高度为h，杆的B端始终和地面之间保持相对静止，F的方向始终和直杆垂直，则下列说法中正确的是（ ）
A．抬起过程中，此杠杆先省力后费力
B．抬起过程中，力F所做的功为Fh
C．抬起过程中，杆克服重力做功为
D．抬起过程中，若不计摩擦损失能量，则杆的机械能守恒
【答案】C
【知识点】功的计算公式的应用；杠杆的平衡条件
【解析】【分析】（1）分析动力臂和阻力臂的变化，从而确定省力或费力；
（2）（3）抬起的过程中，力F做的功等于克服重力做的功；
（4）机械能=动能+重力势能。
【解答】A.根据图片可知，B点为支点，杆的重力相当于阻力，F为动力。在抬起的过程中，阻力臂不断减小，而动力臂保持不变。根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，越来越省力，故A错误；
BC.在抬起的过程中，力F做的功等于克服杠杆重力做的功。由于杆的重心升高，所以力F做的功为：W=Gh'=，故B错误，C正确；
D.在抬起的过程中，杆的高度不断增大，则它的重力势能不断增大。速度不变，则动能不变。根据”机械能=动能+重力势能“可知，杆的机械能增大，故D错误。
故选C。
4．一水平放置静止的气缸内充满了空气，在大小为F的恒力作用下，活塞沿着粗糙的气缸壁向左运动，下列说法正确的是 ( )
A．活塞向左运动，气缸内气体分子运动速度不变，但是气缸内气体的内能增加了
B．若活塞在恒力F作用下向左运动了S长的距离，则活塞克服气缸壁摩檫力做功的大小为： W=FS
C．恒力F推动活塞向左运动过程中，活塞的机械能始终保持不变
D．力F 推动活塞向左运动，这一过程中能量转化形式和四冲程汽油机的压缩冲程的能量转化相同
【答案】D
【知识点】力是否做功的判断；热机的工作原理
【解析】【分析】 压缩冲程将机械能转化为内能。.活塞向对气体做功，气体内能增加，温度升高。
【解答】A.活塞向左运动，对气体做功，气体内能增加，温度升高，分子运动速度增大，故A错误；
B.若活塞在恒力作用下向左运动了长的距离，则活塞克服气缸壁摩檫力做功的大小为： W=fS ，其中f为摩擦力，故B错误；
C.恒力推动活塞向左运动过程中，活塞克服摩擦力做功，机械能减小，故C错误；
D.力推动活塞向左运动，对气体做功，将机械能转化为内能，这一过程中能量转化形式和四冲程汽油机的压缩冲程的能量转化相同，故D正确。
故答案为：D。
5．跳绳是一种大家喜爱的体育运动，小金的质量为50千克，每次跳起的高度约为6厘米(人整体上升，如图所示)，一分钟跳100次。下列说法中，正确的是（ ）
A．向上跳起的过程中小金的动能持续增大
B．在整个跳绳过程中小金的机械能守恒
C．小金每跳一次，克服重力做功约3焦
D．小金一分钟内跳绳的功率约为50瓦
【答案】D
【知识点】功的计算公式的应用；功率计算公式的应用；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】A.动能与质量和速度大小有关；
B.注意运动过程中机械能和内能的转化；
C.根据W=Gh计算每跳一次客服重力做功；
D.根据计算小金跳绳的功率。
【解答】A.向上跳起的过程中小金的速度减小，则动能持续减小，故A错误；
B.在整个跳绳过程中，由于克服空气阻力做功，因此会有部分机械能转化为内能，因此小金的机械能减小，故B错误；
C.小金每跳一次，克服重力做功约W=Gh=50kg×10N/kg×0.06m=30J，故C错误；
D.小金一分钟内跳绳的功率约为，故D正确。
故选D。
6．2020年12月17日，探月工程“嫦娥五号”返回器成功着陆，标志着我国首次地外天体采样返回任务圆满完成。这次返回任务采用了高速再入轨道技术。返回轨道如图所示， 返回器以“打水漂”的方式返回，避免了返回器由于速度过快存在燃烧殆尽的风险。以下有关返回器分析不正确的是（ ）
A． 返回过程中，返回器的机械能始终守恒
B．反弹过程中，返回器的动能部分转换为势能
C．返回过程中，返回器要克服摩擦力做功产生热能
D．每次进入大气层时，返回器的动能第二次比第一次小
【答案】A
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】根据能量转化的知识分析判断。
【解答】A.返回过程中，返回器的机械能不断的转化为内能，因此机械能不断减小，故A错误符合题意；
B.反弹过程中，返回器的高度增大，则动能部分转换为重力势能，故B正确不合题意；
C.返回过程中，返回器要克服摩擦力做功产生热能，故C正确不合题意；
D.每次进入大气层时，返回器的动能第二次比第一次小，故D正确不合题意。
故选A。
7．如图所示，用300N的力沿斜面将600N的物体匀速推到斜面的项部，斜面的长度为3m，高度为1m。下列说法正确的是（ ）
A．此斜面的机械效率为50% B．人们使用斜面主要是为了省功
C．物体受到的摩擦力是100N D．运动过程中木块的机械能守恒
【答案】C
【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）根据计算斜面的机械效率；
（2）根据功的原理判断；
（3）根据W额=W总-W有计算出克服摩擦做的功，再根据计算摩擦力；
（4）根据能量转化的知识判断。
【解答】A.推力做的有用功W有=Gh=600N×1m=600J；
总功W总=Fs=300N×3m=900J；
那么斜面的机械效率，
故A错误；
B.使用任何机械都不能省功，使用斜面是为了省力，故B错误；
C.克服摩擦做的额外功W额=W总-W有=900J-600J=300J；
那么物体受到的摩擦力；
故C正确；
D.由于克服摩擦做功，因此木块的机械能不守恒，故D错误。
故选C。
8．医生建议在“阳康”之后，同学们更要注重体育锻炼，提高免疫力。如图是小宁在做俯卧撑和引体向上的场景。下列分析中正确的是（ ）
A．小宁按图乙做一个引体向上，需克服自身重力做功约为4000焦
B．图甲小宁静止，地面对双手的支持力等于小宁重力
C．图乙中小宁引体向上运动时，单杠对小宁的作用力大于小宁对单杠的作用力
D．小宁在俯卧撑和引体向上时，小宁的机械能都不守恒
【答案】D
【知识点】力的作用是相互的；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W=Gh计算出克服重力做功；
（2）对人进行受力分析，根据二力平衡的知识判断；
（3）根据相互作用力的特点判断；
（4）分析机械能的变化即可。
【解答】A.小宁的体重大约500N，则一个引体向上克服重力做功：W=Gh=500N×0.7m=350J，故A错误；
B.图甲中，人受到地面对手向上的支持力，地面对脚向上的支持力和竖直向下的重力。根据二力平衡的知识可知，G=F手+F脚，则地面对双手的支持力小于小宁的重力，故B错误；
C.图乙中小宁引体向上运动时，单杠对小宁的作用力和小宁对单杠的作用力为一对相互作用力，因此二者大小相等，故C错误；
D.小宁在俯卧撑和引体向上时，小宁的动能和重力势能在不断改变，因此它的机械能在不断改变，故D正确。
故选D。
9．如图，铜质圆环从条形磁铁的正上方由静止开始下落。在此过程中，下列分析不正确的是（ ）
A．铜环在下落过程中部分机械能转化为电能
B．铜环落到桌面停止时其温度可能升高
C．铜环在下落过程中铜环的重力是做功的
D．铜环在下落过程中的机械能是守恒的
【答案】D
【知识点】产生电磁感应现象的条件和规律；能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】铜质金属环从上方由静止开始下落时，到达S极过程中：穿过铜环的磁通量先增加后减小；从S极下落到磁铁中点的过程中：穿过铜环的磁能量增加；从中点落到地面的过程中：穿过铜环的磁通量减小。
【解答】ABD、铜环在下落的过程中，穿过铜环的磁通量一直在变化，也就是有感应电流产生，也产生了一部分电热，总能量等于电热加铜环的机械能，机械能不守恒，故AB正确，但不符合题意，D错误，但符合题意；
C、铜环在下落的过程中，在重力的作用下通过一定的距离，重力做功，故C正确，但不符合题意；
故选D。
10．如图所示，小科同学用动滑轮拉重物提升到一定高度，重物的重力为G物，动滑的重力为G动。在提升过程中，物体上升的速度大小保持v不变，下列相关说法中正确的是（ ）
A．在提升的过程中，绳子自由端的拉力一直是（G物+G动）/2
B．在提升的过程中，绳子自由端拉力的功率至少为（G物+G动）v
C．在提升的过程中，物体的机械能是守恒的
D．小科拉绳子的机械效率为G物/（G物+G动）
【答案】B
【知识点】动滑轮及其工作特点；机械效率的计算
【解析】【分析】（1）A图中动滑轮绳子的有效股数为2 ， 不计绳重和摩擦时 ， 根据求出绳子自由端的拉力 ；
（2）根据功率公式求出绳子自由端拉力的功率 ；
（3）根据速度、高度、质量的变化判断机械能的变化 ；
（4）根据计算机械效率。
【解答】A、图中承担物重的绳子的条数为2条，不计绳重和摩擦时 ， 绳子自由端的拉力，题目中没有说明“不计绳重和摩擦”，A不合题意；
B、不计绳重和摩擦时 ， 绳子自由端拉力的功率最小：，B符合题意；
C、在提升的过程中，物体匀速上升，动能不变；高度越来越大，重力势能也越来越大，即物体的机械能增大，所以物体的机械能不是守恒的，C不合题意；
D、小科拉绳子的机械效率，D不合题意。
故答案为：B。
11．一只氢气球下方用细线吊着一只小皮球，当小皮球随氢气球匀速竖直上升到距地面高度为H的位置时细线突然断了，小皮球落到水平地面上反弹后上升(绳子断裂后假设小皮球的机械能守恒)，以下分析正确的是（ ）
A．小皮球反弹后能上升的最大高度大于H
B．绳子断裂后到小皮球落地前，小皮球的动能不断增大
C．小皮球反弹后上升过程中，重力势能增大的越来越快
D．绳子断裂后，小皮球的重力势能和动能之和始终保持不变
【答案】A
【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，结合机械能的相互转化分析判断即可。
【解答】A.绳子断裂后，由于惯性，皮球会继续向上运动一段距离，因此皮球开始下落时的高度大于H。根据机械能守恒可知，当皮球反弹后上升的最大高度应该是开始下落的高度，应该大于H，故A正确；
B.绳子断裂后，小球先向上运动再向下运动，因此它的速度先减小后增大，那么动能先减小后增大，故B错误；
C.皮球反弹后上升的过程中，它的动能转化为重力势能。由于它向上的速度越来越小，所以重力势能增大的速度越来越慢，故C错误；
D.在皮球接触地面的过程中，由于皮球发生形变，所以它的机械能=动能+重力势能+弹性势能，因此重力势能和动能之和不断改变，故D错误。
故选A。
12．斜面上有一个重为100N的箱子A，通过定滑轮与重60N的重物B相连，在3s内物体A沿斜面匀速向上滑动了1.5m，此重物B落地，箱子A又经过0.2s向前滑动了20cm停下来．若斜面长5米，高1.5米，忽略绳重及滑轮的摩擦力．则下列说法错误的是（ ）
A．箱子与斜面间的滑动摩擦力是60牛
B．在箱子滑动过程中重物B共对箱子做了90焦的功
C．重物B对箱子A做功的功率是30瓦
D．物体B机械能不守恒，斜面效率为50%
【答案】A
【知识点】斜面及其工作特点
【解析】【分析】A、以A为研究对象进行受力分析，根据斜面无摩擦时，Fs=Gh求出拉力，然后再求得摩擦力；
B、重物B对箱子所做的功根据W=Fs计算；
C、根据P= 可求得重物B对箱子A做功的功率；D、物体B匀速下降，动能不变，重力势能减小，机械能减小，根据η= 可求得斜面效率．此题涉及到斜面的机械效率、摩擦力的计算、功的计算、功率的计算等多知识点，是一道综合性较强的题目．
【解答】解：A、斜面无摩擦时，Fs=Gh，F= =50N，匀速运动时拉力50N，
匀速运动F1=F+f，摩擦力f=F1﹣F=60N﹣50N=10N，故A错误；
B、重物B对箱子所做的功W=Fs=60N×1.5m=90J，故B正确；
C、重物B对箱子A做功的功率P= = =30W，故C正确；D、物体B匀速下降，动能不变，重力势能减小，机械能减小；设B落地前，A上升的高度为h，沿斜面通过的距离为s=1.5m，则根据几何关系可知：斜面的机械效率：η= ×100%= = ×100%=50%．故D正确．
故选A．
13．用如图所示的装置提升托举质量为100 kg的货物A，已知货物A在2s内匀速升高了1 m，绳子自由端C处拉力F的功率P=600 W。
（1）2 s内拉力F做功 J。
（2）若不计绳重和一切摩擦，则滑轮B的重力为 N。
（3）通过计算，该滑轮组的机械效率为 。
【答案】（1）1200
（2）400
（3）83.33%
【知识点】二力平衡的条件及其应用；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W=Pt计算2s内拉力F做的功；
（2）根据动滑轮特点求绳端移动距离，根据W=Fs计算绳端拉力，若不计绳重和一切摩擦，根据平衡力知识可求得滑轮B的重力；
（3）根据W有=GAh=mAgh计算有用功，根据计算滑轮组的机械效率。【解答】（1）拉力F做的功为总功，由可得：W总=Pt=600W×2s=1200J；
（2）由图知，上方两个滑轮是定滑轮，滑轮B是动滑轮，物体A匀速提升1m时，
绳端移动距离s=hA=×1m=0.5m，
由W=Fs可得，绳端拉力：
F===2400N，
由F=GB+2GA，
所以GB=F-2GA=F-2mAg=2400N-2×100kg×10N/kg=400N；
（3）有用功：W有=GAh=mAgh=100kg×10N/kg×1m=1000J，
滑轮组的机械效率：。
14．如图甲是小明同学在建兰校运动会上投掷实心球的场景，当实心球脱手时，重心离地面的高度是1.8m，重心上升了0.9m。已知实心球质量为2千克，小明的质量为55千克。
（1）若小明每只脚与地面的接触面积是200cm2，则小明手握实心球双脚站立在水平地面时，脚对地面的压强为 ；
（2）实心球从最高点至落地的过程中，实心球重力所做的功是 ；
（3）实心球自脱手至落地的过程中（不计空气阻力），图乙中关于其动能、重力势能和机械能的大小分别随时间变化的曲线中，顺序组合正确的是____。
A．②③④ B．④②③ C．②①③ D．④③②
【答案】（1）14250pa
（2）54J
（3）A
【知识点】压强的大小及其计算；功的计算公式的应用；机械能守恒
【解析】【分析】 （1）利用F=G总=（m人+m球）g得出小科手握实心球站在水平地面时，脚对地面的压力，利用得出脚对地面的压强；
（2）利用W=G球h=m球gh得出实心球从最高点至落地的过程中，实心球重力所做的功。
（3）影响动能的因素是物体的质量和速度，质量越大、速度越大，动能越大；
影响重力势能的因素是物体的质量和高度，质量越大、高度越大，重力势能越大；
不计空气阻力，动能和重力势能的相互转化过程中，机械能守恒。
【解答】 （1）小建手握实心球站在水平地面时，脚对地面的压力F=G总=（m人+m球）g=（55kg+2kg）×10N/kg=570N，
脚对地面的压强；
（2）实心球从最高点至落地的过程中，实心球重力所做的功W=G球h=m球gh=2kg×10N/kg×（0.9m+1.8m）=54J；
（3）实心球上升的过程中，速度越来越小，动能越来越小；当上升到最高点时，水平方向上速度不为零，仍然具有动能；下落的过程中，速度越来越大，动能越来越大。
所以，动能是先减小，上升到最高点动能达到最小值但不为0，然后又增大；故图①错误，图②正确；
实心球脱手时有一定的高度，实心球上升的过程中，高度越来越大，则势能越来越大；当上升到最高点时势能最大；下落的过程中，高度越来越小，则势能越来越小；当实心球落地后，势能为0，所以，实心球自脱手至落地的过程中势能是先变大，然后减小，最后为0，故图③正确；
实心球自脱手至落地的过程中，由于不计空气摩擦，没有能量的损失，则机械能守恒，即机械能保持不变，故图④正确；故A正确，BCD错误；
故答案为：A。
15．小芳同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系如图所示。她首先测出小车重，然后用弹簧测力计沿斜面匀速拉动小车，调节斜面倾斜角θ的大小并多次测量，得表中所示的数据：
实验次数 斜面倾斜角 小车重G/N 斜面高h/m 斜面长s/m 拉力F/N 有用功 有 总功 总 机械效率
① 12° 5 0.2 1 2.1 1.0 2.1 ▲
② 30° 5 0.5 1 3.6 2.5 ▲ 69.4%
③ 45° 5 0.7 1 4.3 3.5 4.3
（1）根据表格中数据，第①次实验斜面的机械效率为 （计算结果小数点后保留一位）；第②次实验中总功为 ；第③次实验中斜面对物体的摩擦力为 。
（2）分析表中的数据，可以得出的探究结论：斜面倾斜角θ越 ，斜面越省力，斜面的机械效率越 。
（3）若斜面的倾斜程度、粗糙程度和物重都保持不变，只增加物体在斜面上运动的长度，则所测斜面的机械效率将 （填“变大”、“变小”或“不变”）
【答案】（1）47.6%；3.6J；0.8N
（2）小；低
（3）不变
【知识点】功的计算公式的应用；机械效率的计算
【解析】【分析】 （1）根据计算机械效率；根据W总=Fs计算总功；根据W额=W总-W有计算额外功，据W额=fs求摩擦力。
（2）分析表中实验数据，找出不变的量和变化的量，分析实验数得出结论。
（3）根据机械效率的公式分析。
【解答】 （1）第①次实验斜面的机械效率
；
第②次实验中总功W总=Fs=3.6N×1m=3.6J；
第③次实验中斜面对物体的摩擦力据
（2）分析表中的数据，第③次实验的机械效率；
比较①、②、③三次实验，其他条件一定时，斜面的倾斜角θ越小，拉力越小，即越省力，对应的机械效率也越小，故可得结论：斜面倾斜角θ越小，斜面越省力，斜面的机械效率越低。
（3）由机械效率的公式可知据
由于=sinθ（θ为斜面倾角），斜面的倾斜程度、粗糙程度和物重都保持不变，故机械效率不变。
16．小明同学做“测量滑轮组机械效率”的实验。（如图所示），用相同的滑轮组提升不同数量的钩码，记录数据如表所示。
实验 次数 钩码的 重力G/N 钩码提升高度 h/m 拉力 F/N 绳端移动的 距离s/m 机械效率 η
1 2 0.1 0.9 0.3 74%
2 4 0.1 1.6 0.3 83%
3 6 0.1 ① 0.3 ②
（1）观察如图中测力计的示数，表格中编号①的数值是 ，②的数值是 ；
（2）小明通过分析表格中的数据，得到了提高滑轮组机械效率的方法，汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义，请你指出以下三种提高效率的方法中，方法 是与本实验同理的；
方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员；
方法二：汽车制造厂用新材料减轻汽车重量；
方法三：经常给汽车做保养，保持良好的润滑；
（3）小明发现绳端移动的距离与钩码提升高度有固定的倍数关系，于是他认为钩码数量一定时，无论将钩码提升多高。都不影响该滑轮组的机械效率，小芳则认为：钩码提升的高度不同，有用功就不同，机械效率就变化了，你认为 的看法是正确的。
【答案】（1）2.3；87%
（2）一
（3）小明
【知识点】滑轮组及其工作特点；机械效率的测量实验
【解析】【分析】（1）弹簧测力计的读数，应该先看分度值再读数；
根据W有用=Gh算出有用功，根据W总=Fs算出总功，根据
算出机械效率；
（2）对于改变滑轮组机械效率的方法，有两种情况：一是减轻动滑轮质量、加润滑油减小摩擦，这些方法可以减少额外功，提高机械效率；二是增加提升物体的重，在额外功不变的情况下，增大有用功，从而提高机械效率。据此分析。
（3）根据来分析。
【解答】（1）由图可知，弹簧测力计的分度值为0.1N，弹簧测力计的示数为2.3N。
第三次实验滑轮组的机械效率为
（2）小明通过分析表格中的数据可知，同一滑轮组，物体越重，机械效率越高；
方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员，是在额外功相同时，人越多，有用功越多，机械效率越高，故方法一符合题意；
方法二：汽车制造厂用新材料减轻汽车重量，是通过减小额外功来增加机械效率的，故方法二不符合题意；
方法三：经常给汽车做保养，保持良好的润滑．提高滑轮组机械效率的方法是通过减小摩擦来增加机械效率的，故方法三不符合题意；
综上所述，方法一与本实验同理。
（3）根据可知，机械效率与高度无关，故小明的看法是正确的。
（1）[1]由图可知，弹簧测力计的分度值为0.1N，弹簧测力计的示数为2.3N。
[2]第三次实验滑轮组的机械效率为
（2）小明通过分析表格中的数据可知，同一滑轮组，物体越重，机械效率越高；
方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员，是在额外功相同时，人越多，有用功越多，机械效率越高，故方法一符合题意；
方法二：汽车制造厂用新材料减轻汽车重量，是通过减小额外功来增加机械效率的，故方法二不符合题意；
方法三：经常给汽车做保养，保持良好的润滑．提高滑轮组机械效率的方法是通过减小摩擦来增加机械效率的，故方法三不符合题意；
综上所述，方法一与本实验同理。
（3）根据
可知，机械效率与高度无关，故小明的看法是正确的。
17．某小球被水平抛出，其部分运动轨迹如图1所示，小球在运动过程中经过M、N两点，对应图1中①②③点处的某两个位置，其动能和重力势能的参数如图2所示。
（1）从小球的运动轨迹图可知，小球的机械能 。（填“守恒”或“不守恒”）
（2）根据图2计算小球在N点的机械能是多少焦？
（3）通过计算分析说明，M点在对应图1中①②③的哪个位置？
【答案】（1）不守恒
（2）N点的机械能为.
（3）M点机械能为；
N点的重力势能为E重力势能=EM机械-E动能=500J-200J=300J；
小球在M点的机械能小于N点的机械能，所以M点不可能是①，M点小球的重力势能小于N点的重力势能，所以M点小球高度小于N点小球的高度，所以M点对应图1的③。
【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）根据小球弹跳的高度变化分析机械能是否守恒；（2）小球的高度相同，重力势能相等，根据图示的比例关系计算出机械能的大小；
（3）根据重力势能的大小计算出机械能，比较分析得出结论。
【解答】（1）从小球的运动轨迹图可知，小球的弹跳高度逐渐减小，可知机械能损失，则小球的机械能不守恒.
（1）从小球的运动轨迹图可知，小球的弹跳高度逐渐减小，可知机械能损失，则小球的机械能不守恒。
（2）N点的机械能为
（3）M点机械能为
N点的重力势能为
E重力势能=EM机械-E动能=500J-200J=300J
小球在M点的机械能小于N点的机械能，所以M点不可能是①，M点小球的重力势能小于N点的重力势能，所以M点小球高度小于N点小球的高度，所以M点对应图1的③。
18．在巴黎奥运会中，中国选手黄博凯在男子撑杆跳决赛中创造了中国队在该项目的最佳成绩。请结合撑杆跳的过程示意图 (如图)，回答下列问题。
（1）在撑杆跳起后，运动员的机械能 (选填“是”或“否”)守恒。
（2）若黄博凯的质量是60千克，越过横杆后，落地时间为1杪，下落高度为5.80米，求下落过程中重力做功的功率。
【答案】（1）否
（2）解：下落过程中重力做功W=Gh=60kg×10N/kg×5.8m=3480J；
则重力做功的功率：。
【知识点】功率计算公式的应用；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）根据机械能和内能的转化分析；
（2）根据W=Gh计算重力做功大小，根据计算重力做功的功率大小。
【解答】（1） 在撑杆跳起后，运动员克服空气阻力做功，部分机械能转化为内能，则运动员的机械能不守恒。
19．本届杭州亚运会科技满满，其中两只“呆萌”的四足机械狗成为亮点，它们变身铁饼“搬运工”，这是世界首次使用机械狗在赛场搬运体育器械。工作人员只需将铁饼放置在卡槽上，便可在第一时间操控机械狗将铁饼运输回起点处。
（1）已知机械狗的牵引力为100N，将铁饼从65m的落地点径直运到起点用时13s，求该机械狗的功率。
（2）机械狗除了能在平地上行走外，它还能进行负重登楼。已知机械狗自重8kg，现携带2kg的标准铁饼上五楼。试通过计算，求整个过程中机械狗克服重力所做的功。(每层楼高3m)
【答案】（1）机器狗做的功：W=Fs=100N×65m=6500J，
机械狗的功率：；
（2）机械狗的总重力：G=mg=（8kg+2kg）×10N/kg=100N，
从一楼到五楼，上升高度为h=4×3m=12m，
克服重力做的功：W'=Gh=100N×12m=1200J。
【知识点】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W=Fs得到机械狗做的功，根据得到机械狗的功率。
（2）根据G=mg得到总重力，从一楼跑到五楼，上升高度为4层楼的高度，再利用W=Gh可求出克服重力做功。
20．如图是一电动机通过动滑轮提升重物的装置示意图．假设电源电压380V保持不变，电动机线圈电阻为1Ω，不考虑电动机各处摩擦。当电动机将540kg重物匀速提升16m的过程中，电路中的电流为20A，动滑轮的机械效率为80%（g=10N/kg）。则：
（1）电动机所施加的拉力F做的功是多少？
（2）电动机所施加的拉力F是多少？
（3）电动机线圈电阻的发热功率是多少？
（4）试从能量转化和守恒的角度，求电动机提升重物所用的时间。
【答案】（1）拉力做的有用功W有用=Gh=mgh=540kg×10N/kg×16m=8.64×104J，拉力所做的功W=W有用/η=8.64×104J/80%=1.08×105J
（2）拉力为F=W/s=W/2h=1.08×105J/16m×2=3375N
（3）电动机线圈电阻的发热功率P热=I2R=(20A)2×1Ω=400W
（4）电动机的拉力做功的功率为：P=P总-P热=20A×380V-400W=7.2×103W
电动机提升货物所用的时间：t=W/P=1.08×105J/7.2×103W=15s
【知识点】功的计算公式的应用；能量的转化与守恒定律；电功率
【解析】【分析】（1）由于不知道拉力的大小，所以无法直接用W=FS求出拉力所做的功；拉力做的功就是总功，所以可通过有用功和机械效率来求解。
（2）根据W=FS求解。
（3） 电动机线圈电阻的发热功率可结合焦耳定律来解答。
（4）根据能量转化和守恒可知电动机输出的能量等于消耗的总的电能减去产生的热能，所以从功率角度来讲电动机的拉力做功的功率等于总的电功率减去产热的功率。
【解答】（1） 拉力做的有用功W有用=Gh=mgh=540kg×10N/kg×16m=8.64×104J，
根据η=W有用/W总，可得拉力所做的功W总=W有用/η=8.64×104J/80%=1.08×105J
（2）根据W=FS ，可得拉力为F=W/s=W/2h=1.08×105J/16m×2=3375N
（3）根据焦耳定律Q=I2Rt，可得电动机线圈电阻的发热功率P热=I2R=(20A)2×1Ω=400W
（4）根据能量转化和守恒可知电动机输出的能量等于消耗的总的电能减去产生的热能，所以从功率角度来讲电动机的拉力做功的功率为P拉=P总-P热=20A×380V-400W=7.2×103W
根据P=W/t，可得t=W/P=1.08×105J/7.2×103W=15s
故答案为：（1） 1.08×105J ；（2） 3375N ；（3） 400W ；（4） 15s
21．中国已成为机器人与智能装备产业全球最大应用市场，如图所示是杭州一餐厅送餐机器人工作时的情景。
（1）机器人在水平地面上匀速直线前行时餐盘中的食物受到 （选填“平衡力”或 “非平衡力”）作用。
（2）机器人在水平地面匀速直线前行过程中 （填“遵循”或“不遵循”）机械能守恒定律。
（3） 送餐过程中，机器人在30s内沿直线匀速移动了15m，若它在运动过程中所受阻力为100N，试计算机器人的功率 。
【答案】（1）平衡力
（2）遵循
（3）50W
【知识点】平衡状态的判断；功的计算公式的应用；功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）物体处于平衡状态时，所受的力是平衡力；
（2）任何能量转化和转移都遵循能量守恒定律；
（3）根据W=Fs求克服阻力所做的功，利用即求出功率。
【解答】 （1）由于餐盘处于匀速直线的运动状态，所以处于平衡状态，即所受的力是平衡力；
（2）机器人在水平地面匀速前行过程中质量不变，速度不变，动能不变；高度不变，重力势能也不变，所以机械能不变，即机械能守恒，该过程中，遵循能量守恒定律；
（3）机器人送餐服务过程中克服阻力所做的功：W=fs=100N×10m=1000J，
做功功率为：。
22．很多商场里安装有供顾客上楼的电梯，如图甲所示。图乙是小明乘这种电梯从地面上到二楼的情景。
（1）当小明乘上电梯匀速上升时，机械能是否守恒，请说明理由。
（2）如果小明的质量是60千克，电梯将小明运送到楼上所用的时间为20秒。电梯克服顾客重力做功的功率是多少？
【答案】（1）不守恒，理由是乘电梯上匀速上升时，质量不变，速度不变，动能不变，高度增大，重力势能增大。
（2）克服重力做功W=Gh=60kg×10N/kg×5m=3000J；
则克服重力做功的功率：。
【知识点】功率计算公式的应用；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）根据W=Gh计算克服重力做功，根据计算克服重力做功的功率。
23．质量为50kg的某游客参加蹦极挑战，从0静止开始下落至第一次到达最低点C的过程，如图甲所示。A点是弹性绳自然下垂时所在的原长位置，；B点是弹性绳系上游客下垂时，拉力与重力相等的位置，；C点是弹性绳系上游客所能到达的下落最低点，。游客下落的速度与下落高度h的关系如图乙所示。已知该弹性绳每受到100N的拉力就伸长1m。（整个过程都忽略空气阻力）
（1）从0到C下落的过程中，游客机械能的大小变化情况
（2）当游客从0位置下落至最低点C，经过了50s，请计算重力做功的功率。（写出计算过程）
（3）请在图丙中画出弹性绳的弹力F与下落高度h的关系图，画到C为止。
【答案】（1）先不变后变少
（2）250w
（3）
【知识点】功率计算公式的应用；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）注意分析运动过程中游客的机械能是否与其它能量进行转化；
（2）根据W=Gh计算重力做功大小，再根据计算重力做功的功率；
（3）根据力与运动的关系分析重力和弹力相等时，以及弹力达到最大时对应的力和距离，然后描点，最后连接起来即可。
【解答】（1）根据题意可知，从O到A此时弹性绳的长度没有改变，即游客不受弹力，且忽略空气阻力，因此这个过程中没有机械能的损失。从A到C，弹性绳的长度增大，将游客的部分机械能转换为弹性势能，即机械能减小，因此游客机械能先不变后变小。
（2）从O到C游客的重力做功W=Gh=50kg×10N/kg×25m=12500J；
这个过程重力做功的功率：。
（3）根据题意可知，在A点时下落高度为10m，此时拉力为0N；
在B点时，拉力与重力相等，即此时下落高度为15m，弹力为500N；
到达C点时，下落高度为25m，此时弹性绳伸长：25m-10m=15m，那么弹力为：100N×；
据此在丙图中描点，然后连接，如下图所示：
24． 千岛湖某景区配置了“飞天魔毯”，游客无需步行上山，坐在传送带上即可由“飞天魔毯”带至山上，如图甲所示。已知该“飞天魔毯”长度为400米，落差达100米，游客坐着“飞天魔毯”上山时，可以视为沿斜面匀速上升，模型图如图乙所示。
（1）上升过程中，传送带对游客的支持力对游客有无做功 答： (选填“有”或“无”)。
（2）游客乘坐“飞天魔毯”上升时，判此时该游客的机械能将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
（3）游客坐在魔毯上从底部以1m/s的速度上升到顶部。已知该游客的质量为50kg，不计密气阻力，请计算“飞天魔毯”运行过程中，传送带对该游客做功的功率。
【答案】（1）没有
（2）变大
（3）解：游客的重力：G=mg=50kg×10N/kg=500N，
传送带对该游客做功：W=Gh=500N×100m=50000J，
游客从底部上升到顶部的时间：，
传送带对游客做功的功率：。
【知识点】力是否做功的判断；功的计算公式的应用；功率计算公式的应用；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】 （1）做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上移动的距离，二者缺一不可；
（2）动能和势能合称机械能，物体的质量越大，速度越大，动能越大；物体的质量越大，高度越高，重力势能越大；
（3）根据速度公式求出从底部上升到顶部的时间，根据W=Gh=mgh求传送带对游客做的功，根据计算传送带对该游客做功的功率。
【解答】 （1）上升过程中，传送带对游客的支持力的方向垂直斜面向上，在该方向上游客没有移动距离，所以上升过程中，传送带对游客的支持力对游客没有做功；
（2）游客乘坐“飞天魔毯”上升时，游客匀速上升，动能不变，重力势能变大，则机械能变大。
25．某新型太阳能汽车动力完全由安装在车顶的电池板收集的太阳能提供。汽车 (包括乘务人员)的质量为 1.2t，接收太阳能电池板的面积为 8m2。
（1）如汽车匀速行驶过程中所受阻力大小为车重的 0.02 倍，则汽车牵引力为多大？
（2）当汽车在水平路面上以恒定功率做直线运动时，其速度和时间的关系如图所示，求汽车在水平路面上行驶20s的时间内，牵引力一共做了多少功？
（3）若汽车吸收的太阳能有40%转化为机械能，则太阳光照射到太阳能电池板单位面积上的辐射功率为多少？
【答案】（1）汽车所受的重力为：G=mg=1.2×103kg×10N/kg=1.2×104N，
汽车所受阻力为：f=0.02G=0.02×1.2×104N=240N，
因为汽车匀速行驶，牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等，所以牵引力F=f=240N；
（2）由图乙可知，汽车匀速行驶时，v=15m/s，
则汽车的恒定功率为：P=Fv=240N×15m/s=3600W；
汽车在0～20s内牵引力做的功为：W=Pt=3600W×20s=7.2×104J；
（3）由题可知，汽车获得的机械功率为：P机=3600W，
太阳照射在太阳能电池板上的辐射总功率为：，
太阳照射在太阳能电池板单位面积上的辐射功率：。
【知识点】功的计算公式的应用；功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）知道太阳能汽车的质量，根据G=mg求出重力，根据重力和阻力的关系求出阻力大小，匀速直线运动的物体受到平衡力作用，根据平衡力条件求出汽车牵引力；
（2）汽车在10～20s内做匀速运动，处于平衡状态，牵引力等于阻力，利用P=Fv可求汽车的恒定功率，再根据W=Pt可求汽车在0～20s内牵引力做的功；
（3）根据可求太阳光照射到太阳能电池板的辐射总功率，用总功率除以太阳能电池板的面积得出太阳光照射到太阳能电池板单位面积上的辐射功率。
26．如图所示，这是物理学家焦耳设计并制作的实验装置。装置中的两个配重重力不等，释放后大配重下降，小配重上升；通过反复对调左右两个配重，会使动叶轮不停地转动，从而导致热量计中水的温度上升，实现能量转化。实验中科学家某次测得数据如下：
小配重重力G小=100 N，大配重重力G大=520 N，每升降一次配重各自移动的距离h=1m，热量计中水的质量m=500 g，升降次数与水温变化的关系：
（1）请计算配重升降一次对动叶轮做功是 J。
（2）水温度升高0.2℃相当于吸收了 J的热量，
（3）在该实验中机械能转化为内能，根据第一组数据减小的机械能 (选填“大于”“小于”或“等于”)增加的内能。
（4）本实验中的误差来源于 (写出一条即可)。
（5）焦耳在这个实验的基础上继续研究，率先提出了 定律。
【答案】（1）420
（2）420
（3）等于
（4）克服摩擦做功
（5）能量守恒
【知识点】功的计算公式的应用；热量的计算
【解析】【分析】 （1）根据大配重和小配重计算出重力的合力，再根据W=Gh求得配重升降一次对动叶轮做功；
（2）根据Q=cmΔt来计算水吸收的热量，即转化为的内能。
（3）根据克服摩擦做额外功分析；
（4）实验中的误差主要来自克服摩擦做功。
（5）根据能量守恒定律的发科学发展史解答。
【解答】 （1）小配重重力G小=100N，大配重重量G大=520N，则二者重力的合力为420N。
每升降一次配重各自移动的距离h=1m，
那么一次对动叶轮做的功为： W=Gh=420N×1m=420J；
（2）由表格知，升降一次水温升高0.2℃， 水吸收的热量是： Q=cmΔt=4.2×103 J/（kg·℃）×0.5kg×0.2℃=420J；
（3）根据第一组实验数据可以看出，减小的机械能等于增加的内能。
（4）由于摩擦是不可避免的，所以本实验中的误差主要来源于克服摩擦做功；
（5） 焦耳在这个实验的基础上继续研究，率先提出了能量守恒定律。
27．在野外救援时，如图甲所示，汽车通过滑轮组从竖直井中提升物资，已知物资质量为 m，体积为V，物资以恒定速度上升，其过程中的s-t图像如图乙所示，出水后，汽车对绳子的拉力为F，求该过程中（不计绳重及其所有摩擦）：
（1）物资的上升速度为 m/s，出水后，滑轮组的机械效率
（2）出水后，汽车对绳子向右拉力的功率（要求计算过程）
（3）比较出水前和出水后的滑轮组机械效率大小，利用公式推证过程。
【答案】（1）0.1； ×100%
（2）解：拉力移动的速度v'=nv=0.1m/s×3=0.3m/s；
拉力的功率：P=Fv'=F×0.3m/s=0.3F。
（3）解：出水之前，作用在动滑轮上的拉力等于物体的重力与浮力的差，
此时的机械效率为：；
出水后的机械效率为：；
比较可知，出水前η'小于出水后的η。
【知识点】速度公式及其应用；功率计算公式的应用；滑轮组绳子拉力的计算；机械效率的计算
【解析】【分析】（1）根据公式计算物资上升的速度。根据计算滑轮组的机械效率。
（2）首先根据v'=nv计算出拉力移动的速度，再根据P=Fv'计算绳子上拉力的功率；
（3）根据计算出出水前和出水后的机械效率，然后比较即可。
【解答】（1）根据乙图可知，物资上升的速度：；
出水后的机械效率：。
28．小龙爸爸最近想买一辆新车，在买纯电车还是燃油车的问题上，出现了纠结，于是小龙查阅了一些资料，从能量转化和成本等方面作出了一些分析。已知燃油车每百公里耗油10升，油价8.5元/升，纯电车每百公里耗电23度，以1元/度计量。假设两种类型的车子在水平路面上匀速行驶时每百公里克服摩擦力做功均为6.9×107J，汽油的热值q汽油＝4.6×107J/kg，汽油的密度为0.72×103kg/m3，通过计算回答：
（1）从能量转化效率考虑，燃油车和纯电车分别转化为机械能的效率哪个大？请通过计算说明。
（2）从经济效益考虑，每行驶1万公里，使用电动车比使用燃油车能节省多少钱？
【答案】（1）解：；
，
电车的效率比燃油车高
（2）解：油费：8.5升升元，电费：23度元/度元，可节约元
【知识点】机械效率的计算
【解析】【分析】（1）从能量转化的效率来说：燃油车是将汽油燃烧的内能转化成机械能，，利用Q=mq就可求出汽油燃烧放出的热量。电车是将电能抓化成机械能的，，直接将电能单位转化就焦耳即可计算。
（2） 根据百公里耗油和耗电的费用分别求出行驶1万公里燃油车和电动车的油费和电费，两者之差就是使用电动车比使用燃油车能节省的费用。
29．—个质量为500kg、体积为0.2m3的立方体沉在5m深的水底，水面距离地面2m。若利用滑轮组和电动机组成的打捞机械，以0.4m/s的速度将立方体从水底匀速提到地面，每个滑轮重100N(不计绳重、摩擦和水的阻力)。求：
（1）图甲位置时，立方体受到水的浮力；
（2）物体完全露出水面后继续上升到地面的过程中，滑轮组的机械效率；
（3）打捞过程中电动机拉力与物体上升高度的关系如图乙所示。分析郅个阶段电动机的输出功率最大，并计算出这个最大值。
【答案】（1）解：图甲位置时，立方体浸没在水中V排=V=0.2m3，受到水的浮力则浮力
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m3=2×103N
（2）解：物体完全露出水面后，在提升箱子过程中，不计绳重、摩擦和水的阻力，有用功是对箱子的拉力所做的功，额外功是克服动滑轮重所做的功。
箱子的重力G=mg=500kg×10N/kg=5×103N
根据η=
可得物体完全露出水面后的机械效率η = ≈98%
（3）解：根据P=Fv即可判断当v不变时，F越大，则P越大。匀速拉起物体完全露出水面后拉力最大，电动机输出功率最大，由于不计绳重、摩擦和水的阻力，则F最大= (G+G动)= ×(5×103N+100N)=2550N
电动机上绳子的提升速度为v′=2×0.4m/s=0.8m/s
则P最大=F最大v′=2550N×0.8m/s=2040W
【知识点】阿基米德原理；功率计算公式的应用；滑轮组绳子拉力的计算；机械效率的计算
【解析】【分析】（1）当物体浸没时，它排开水的体积等于自身体积，根据 阿基米德原理F浮=ρ水gV排 计算出它受到的浮力。
（2）物体完全露出水面后，在提升箱子过程中，不计绳重、摩擦和水的阻力，有用功是对箱子的拉力所做的功，额外功是克服动滑轮重所做的功，根据公式 计算出此时滑轮组的机械效率即可。
（3）根据P=Fv可知，当v不变时，F越大，则P越大。匀速拉起物体完全露出水面后拉力最大，电动机输出功率最大。首先根据 F最大= (G+G动) 计算出最大拉力，再根据v'=nv计算出电动机绳子移动的速度，最后根据 P最大=F最大v′ 计算出最大功率。
巩固训练
1．小丽每天都抽时间通过跳绳来锻炼身体。她体重50kg，每次跳起的高度约为6cm，1min跳100次，g取10N/kg。下列说法正确的是（ ）
A．跳起后上升的过程中她的动能减小
B．在整个跳绳过程中她的机械能守恒
C．小丽每跳一次克服重力做功约300J
D．她在一分钟内跳绳的功率约为50W
【答案】A,D
【知识点】功率计算公式的应用；机械能及其转化；功的计算及应用
2．图甲所示为工人师傅乘坐吊篮在高空粉刷楼体外墙的情景，其简化结构原理如图乙所示。吊篮的质量为40kg，两名工人和工具的总质量为160kg，某次吊升过程中，吊篮在30s内匀速上升了6m。不计滑轮重、绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．吊篮的机械能守恒 B．电动机对绳子的拉力为400N
C．电动机拉动绳子的功率为400W D．滑轮组的机械效率为87.5%
【答案】C
【知识点】功率计算公式的应用；机械能及其转化；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算
3． 如图所示，分别使用甲、乙、丙三种方式把同一物体M匀速提升至相同高度（绳长不变），测得各拉力大小如图所示，则（ ）
A．利用机械丙提升M时省力
B．F乙和F丙两个力所做的功相同
C．机械丙的机械效率比机械乙的低
D．所测的数据不能计算机械乙和丙的机械效率
【答案】C
【知识点】机械效率；机械效率的大小比较
【解析】【解答】A、由图可知，甲直接提升物体，此时的拉力为10N；乙通过定滑轮提升物体，此时的拉力为11N；丙通过动滑轮提升物体，此时的拉力为11N，大于直接提升物体所用的力，所以利用机械丙提升M时不省力，故A错误。
B、F乙和F丙两个力的大小相同，物体上升相同的高度，由定滑轮和动滑轮的特点可知，F乙移动的距离时F丙移动距离的一半，根据W=Fs可知，F丙所做的功要大，故B错误。
C、机械丙和机械乙把相同的物体提升相同的高度，根据W=Gh可知，所做的有用功是相同的，F丙所做的总功要大，根据可知，机械丙的机械效率比机械乙的低，故C正确。
D、甲直接提升物体，此时的拉力为10N，则物体的重力为G=10N；机械乙和丙的拉力已知，由定滑轮和动滑轮的特点可知s和h的关系，根据可以求出机械效率的大小，故D错误。
C。
【分析】（1）根据拉力的大小分析。
（2）根据W=Fs分析功的大小。
（3）比较有用功和总功的大小，从而判定机械效率的大小。
（4）根据分析。
4．下列说法错误的是（ ）
A．水电站主要将机械能转化为电能
B．永动机是不可能制造成功的
C．太阳能热水器主要将太阳能转化为内能
D．由能量守恒定律可知，热机的机械效率可以达到100%
【答案】D
【知识点】热机的效率；能量的转化或转移
【解析】【解答】A．水电站利用水能发电，将水能转化为电能，故A正确，不符合题意；
B．能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化和转移中，能量的总量保持不变，能量是守恒的，永动机不可能实现，故B正确，不符合题意；
C．太阳能热水器吸收太阳能来加热水，将太阳能转化为内能，故C正确，不符合题意；
D．热机工作时，有较多的能量损失，有用功总是小于总功，热机效率总是小100%，故D错误，符合题意。
故选D。
【分析】根据消耗的能量和获得的能量，判断能量转化情况；能量转化和转移时，能量是守恒的；使用任何机械都不可避免能量损失，利用率不能到达100%。
5．如图，跳台滑雪运动员在空中下落，速度越来越快，下列说法正确的是（ ）
A．运动员下落过程机械能守恒
B．运动员的重力势能转化为动能
C．运动员受到的重力没有做功
D．运动员受到的重力做功的功率不变
【答案】B
【知识点】功率计算公式的应用；机械能及其转化；是否做功的判断
6．用如图所示滑轮组把重100N的物体从地面匀速提到6m高的楼上，所用拉力60N（绳重和摩擦不计），下列说法正确的是（ ）
A．动滑轮重40N
B．此过程中做的有用功为600J
C．提升过程中，重物的机械能不变
D．机械效率是55.6%，该过程遵循能量守恒定律
【答案】B
【知识点】机械能及其转化；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算；有用功和额外功
7．下列说法中正确的是（ ）
A．功率大的机械，其机械效率一定高
B．人造地球卫星从近地点向远地点飞行的过程中，重力势能转化为动能，机械能守恒
C．使用滑轮组提升同一重物时，用的动滑轮越多，越省力，但是机械效率越低
D．斜面和轮轴也是可以省力的机械，同时可以省距离
【答案】C
【知识点】功率的概念；动能和势能的大小变化；轮轴及其他常见简单机械；滑轮（组）的机械效率
【解析】【解答】 A.机械效率由有用功跟总功决定，而功率大小由功和时间决定，因此功率大的机械，做功越快，但其机械效率不一定高，故A错误；
B.人造地球卫星从近地点向远地点运动时，机械能守恒，它的重力势能增大而动能减小，则动能转化为重力势能，故B错误；
C.使用滑轮组提升重物时，使用动滑轮越多，越省力，但滑轮组机械效率反而变低，故C正确；
D.斜面和轮轴也是可以省力的简单机械，但同时不能省距离，故D错误。
故选C。
【分析】 A.根据功率和机械效率的定义判断；
B.分析动能和重力势能的大小变化即可；
C.动滑轮：可以省力，但不可以改变力的方向；影响滑轮组机械效率的因素：重物重力、动滑轮的重力、绳重、摩擦；
D.斜面和轮轴也是简单机械，可以省力，但同时不可以省距离。
8．引体向上是大家喜爱的体育运动之一，小金的质量为60kg，每次引体向上人整体上升高度约为70cm，10s完成2次，下列说法正确的是（ ）（g=10N/kg）
A．小金完成一次引体向上，克服重力做功约为420J
B．小金在这10s内引体向上的功率约为42W
C．人体上升过程中动能转化为重力势能，机械能守恒
D．小金在运动过程中，消耗的化学能大于产生的机械能，所以能量不守恒
【答案】A
【知识点】功率计算公式的应用；机械能及其转化；能量守恒；功的计算及应用
9．如图所示，一块较小的磁块吸附在铁板上向下滑动，铁板与磁铁的相互吸引力不变，每相同时间记录磁块的位置（用虚线框表示），磁块在MN段做匀速直线运动，则以下说法正确的是（ ）
A．磁块从N运动到M过程中机械能守恒
B．磁块所受的摩擦力始终等于重力
C．磁块对铁板的压力大小不变
D．MN段和OP段重力做功的功率相同
【答案】C
【知识点】功率大小的比较；机械能及其转化；平衡状态的判断；压力及重力与压力的区别
【解析】【解答】A．图中，磁块从N运动到M，相同时间的路程相等，速度相等，动能不变，高度减小，重力势能变小，机械能不守恒，故A错误；
BC．磁块在OP段速度比之前变大，在加速运动，摩擦力小于重力；水平方向，铁板与磁块的吸引力等于铁板的支持力，铁板与磁铁的吸引力不变，力的作用是相互的，磁块对铁板的压力大小不变，故B错误，C正确；
D．图中，磁块在OP段和MN段距离相同，重力相等，根据W=Gh，做功相同，但OP段时间更短，根据，两过程重力做功功率关系为，故D错误。
故选C。
【分析】动能和速度、质量有关，重力势能和质量、高度有关；时间相同时，路程相同，速度相等；匀速直线运动时，物体受到平衡力，二力平衡时，力的大小相等；物体运动速度变化，受力不平衡；根据重力和高度变化，判断做功的关系；结合时间，分析功率的关系。
10．关于“热机”，下列说法正确的是（ ）
A．汽油机工作时，汽油在汽缸内燃烧，汽油是一次能源
B．热机的做功冲程是将机械能转化为内能的过程
C．在对外做功相同的情况下，热机效率越高，消耗的燃料越少
D．因为能量是守恒的，所以热机的效率可以达到100%
【答案】C
【知识点】热机；热机的效率；能源及其分类
11．如图所示，将铁锁用绳子悬挂起来，拉到自己的鼻子附近，松手后铁锁来回摆动。在摆动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．铁锁上升最大高度逐渐降低，说明机械能守恒
B．铁锁从最高处向下摆动时，重力势能增大，动能减小
C．铁锁在来回摆动过程中，其运动状态一直在发生变化
D．绳子对铁锁的拉力一直做功，且做功的功率发生变化
【答案】C
【知识点】机械能及其转化；平衡状态的判断；是否做功的判断
12．如图甲所示装置，小欢在原地用力 F 竖直向下拉绳子，使物体 M 在水平地面上匀速移动， 地面 ab、bc 粗糙程度不同，L 和 K 为图中的两个滑轮。物体 M 从 a 点运动到 c 点过程中，拉 力 F 与 M 移动距离的关系如图乙。不考虑物体 M 的大小和力发生突变时对它运动的影响，忽 略绳重及滑轮转轴之间的摩擦。下列对此过程分析正确的是（ ）
A．该装置中，使用滑轮 L 的目的是为了省力和省功
B．绳子自由端被小欢竖直向下拉动的距离为 14cm
C．分析图乙数据可以得出，拉力 F 做功的功率相同
D．物体在 ab 和 bc 段运动，滑轮组的机械效率不变
【答案】B
【知识点】功率计算公式的应用；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】A．由题可知，滑轮L的目的是为了改变力的方向，故A错误；
B．物体M从a点运动到c点过程中，物体M移动的距离为s=7 cm，缠绕动滑轮的绳子数n=2，则绳子自由端被小欢竖直向下拉动的距离为s'=2s=2×7 cm=14 cm，故B正确；
C．物体M在ab段和bc段运动的速度相同，由乙图可知，物体M在ab段和bc段运动时，拉力F的大小不同，根据P=Fv可知，拉力F做功的功率不相同，故C错误；
D．使物体M在水平地面匀速移动，所以物体受到的滑动摩擦力等于水平面上绳子的拉力，因绳端拉力8N大于6N，f=F水平=nF绳-G动；所以bc段物体受到的滑动摩擦力大，根据效率公式计算滑轮组的机效率为，动滑轮的重力不变，滑动摩擦力变大，故滑轮组的机械效率变大，故D错误。
故选B。
【分析】1、动滑轮的工作特点：可以省力，但是费距离，定滑轮的工作特点：可以改变方向但是不省力
2、拉力的计算， ，n为动滑轮缠绕绳子数，绳子移动的距离为物体移动距离的n倍，
3、功的相关计算：W=Fs，距离为拉力的方向；总结：考虑滑轮重力的情况，定滑轮的机械效率要大于动滑轮，重物重力越大，机械效率越大。
13．如图所示，竖直平面是由两块粗糙程度相同，但厚度不同的铁板组合而成，分界点为O点，一块较小的磁块（可忽略体积带来的影响）质量为0.1kg，在该竖直平面上同一铁板任意位置与磁块相互吸引力相同。当磁块从N点上方轻轻竖直向下推动释放，先后经过了N、M、O、P、Q各点，每相同的时间记录它的位置（在图中用虚线框表示），磁块通过NM段是做匀速直线运动，（g=10N/kg）。以下说法中，正确的是（ ）
A．磁块从N运动到M过程中机械能守恒
B．磁块从N运动到M过程与从O运动到P的过程重力做的功相等
C．磁块从N运动到M过程与从O运动到P的过程中，重力做功的功率相等
D．磁块从O运动到P过程与从P运动到Q的过程中，重力做功的功率相等
【答案】B
【知识点】功率大小的比较；机械能守恒条件；功
【解析】【解答】A．从N到M，相同时间的距离相等，是匀速直线运动，磁块的质量一定，速度不变，动能不变，高度减小，重力势能变小，机械能减小，不守恒，故A错误；
BC．磁块从NM和从OP时，重力不变，沿重力方向移动的距离相等，根据W=Gh，重力做的功相等。但，根据，得出：，故B正确，C错误；
D．图中，磁块在OP间和PQ间时间相同，但PQ间距离更大，重力不变，重力做功更多，根据，功率的大小关系为，故D错误。
故选B。
【分析】相同时间，路程相同，物体匀速直线运动；质量一定时，速度不变，动能不变，高度减小，重力势能减小；根据W=Gh，判断重力做功多少；根据，判断功率的大小。
14．以下说法中，正确的是（ ）
A．磁块从N运动到M过程中机械能守恒
B．磁块从N运动到M过程与从O运动到P的过程重力做的功相等
C．磁块从N运动到M过程与从O运动到P的过程中，重力做功的功率相等
D．磁块从O运动到P过程与从P运动到Q的过程中，重力做功的功率相等
【答案】B
【知识点】功率的计算；机械能及其转化；机械能守恒条件；功的计算及应用
【解析】【解答】A、 磁块从N运动到M过程中，摩擦力做功，所以机械能不守恒，A错误
B、 NM与OP的高度相同，所以磁块从N运动到M过程与从O运动到P的过程重力做的功相等 ，B正确
C、 磁块从N运动到M运动时间大于从O运动到P的过程时间，OP重力做功的功率大于 NM的运动时间，C错误
D、 磁块从O运动到P过程与从P运动到Q的过程中，重力做功的功率不相等，D错误
综上选B
【分析】根据机械能守恒、功率判识选项
1、机械能：机械能为动能和重力势能之和，当质量不变时，动能和速度成正比，速度不变时，动能和质量成正比；当质量不变时，重力势能和高度成正比，高度不变时，重力势能和质量成正比；磁块从N运动到M过程中，摩擦力做功，所以机械能不守恒，
2、做功：重力做功W=Gh，所以磁块从N运动到M过程与从O运动到P的过程重力做的功相等
3、功率的计算：公式为W=Pt， 磁块从N运动到M运动时间大于从O运动到P的过程时间，OP重力做功的功率大于 NM的运动时间
15．下列关于能的说法正确的是（ ）
A．如图所示小球被压缩的弹簧弹起时，不计空气阻力小球的机械能守恒
B．物体具有的能越大对外做的功越多
C．树上静止的苹果它没有做功，它不具有机械能
D．小明在荡秋千时，在上升阶段动能一部分转化为重力势能
【答案】D
【知识点】机械能及其转化；是否做功的判断
16．为了发展全民体育运动，深圳不断完善健身设施。小丽和家人来到社区健身房，见到了琳琅满目的健身器材。如图，使用健腹轮时可将膝盖跪在地垫上，双手先紧握健腹轮手柄（状态1），再向前推动健腹轮至身体与地面相平，稍停数秒（状态2），然后收回归位，反复操作。则从状态1到状态2的过程中（ ）
A．人的重力势能减小，健腹轮的重力势能增加
B．健腹轮的动能先增大后减小
C．人和健腹轮的总机械能守恒
D．人受到的重力做的功，全部转化为健腹轮的动能
【答案】B
【知识点】机械能及其转化；机械能守恒条件
【解析】【解答】A．从状态1到状态2的过程中，人的重心降低，质量不变，所以人的重力势能减小；健腹轮的位置不变，质量不变，健腹轮的重力势能不变，故A错误；
B．在向前推动健腹轮的过程中，速度先增后减，健腹轮的质量不变，所以健腹轮的动能先增后减，故B正确；
C．人和健腹轮在运动过程中，存在摩擦力做功，所以机械能不守恒，故C错误；
D．根据能量守恒，人受到的重力做的功，一部分转化为健腹轮的动能，一部分克服摩擦力做功，故D错误。
故选：B。
【分析】重力势能与物体的质量和高度有关，质量越大、位置越高，重力势能越大；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，机械能守恒是指在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变；
17．用杠杆和滑轮组均可提升重物。
（1）如图甲，在C点用竖直向上的力将挂在A点的重为180N的物体匀速提升0.2m，用时，杠杆的机械效率为90%，则提升该物体做的有用功是 J，总功的功率是 W，若不计摩擦，将重物移动到B点，仍在C点用竖直向上的力将物体匀速提升0.2m，则杠杆的机械效率将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）；
（2）如图乙，用滑轮组竖直向上匀速提升重物，当重物和动滑轮的总重为300N时，滑轮组的机械效率为，若不计绳重和摩擦，则动滑轮重为 N，以下方法中能提高该滑轮组机械效率的是 （填序号）。
①增大物体提升高度
②增加物体的重力
③增大匀速拉绳的速度
【答案】（1）36；20；增大
（2）60；②
【知识点】功率计算公式的应用；滑轮（组）的机械效率；有用功和额外功
18．随着生活水平的提高，汽车已经进入百姓家庭，它应用了许多物理知识，请你解答：
（1）检修同侧前后两个方向灯时，发现只有一灯亮，说明这两灯是 （填连接方式）；
（2）汽油机是汽车的“心脏”。一台四冲程汽油机工作时曲轴转速是1800r/min，此汽油机每秒钟完成 个做功冲程，在四个冲程中 冲程将机械能转化为内能；
（3）汽车散热器等制冷设备常用水作为冷却剂，这是利用了水的 较大的性质；
（4）汽车在行驶过程中，很多部位会发热，如：轮胎发热、水箱中的水变热、刹车片发热，其中轮胎发热是通过 改变内能的；
（5）如图是小汽车汽油机的能量流向图，根据图中给出的信息，已知汽油的热值是4.6×107J/kg，完全燃烧0.5kg的汽油，按该内燃机的工作效率计算，该汽车获得的机械能是 J。
【答案】（1）并联
（2）15；压缩
（3）比热容
（4）做功
（5）6.9×106
【知识点】做功改变物体内能；燃料的热值；热机的四个冲程；串联电路和并联电路的辨别
19．如图甲所示为四缸发动机，其工作原理：内燃机通过连杆把四个相同汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作。
（1）油箱里的汽油用掉一半后，汽油的热值 （选填“变大”“不变”“变小”）。
（2）某汽缸在某时刻的状态如图乙所示，这是 冲程。一台单缸四冲程汽油机，当飞轮的转速为时，则该发动机在1s内对外做功 次，1 s内完成 个冲程。
（3）小锦同学阅读了某牌号汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图丙所示的图表，请根据给出的信息，计算该内燃机输出的有用功为燃料释放热量的 %。
（4）自然界中，能量的转化和转移过程都遵守 定律，随着科技的发展，人类 （选填“会”或“不会”）制造出永动机。
【答案】（1）不变
（2）做功；25；100
（3）30
（4）能量守恒；不会
【知识点】燃料的热值；热机的效率；热机的四个冲程；能量守恒
20．随着人民生活水平的提高，汽车已经走进千家万户。已知汽油的热值4.6×107J/kg。
（1）汽油机是汽车的“心脏”，其中 冲程将机械能转化为内能。如图甲、乙所示，是我们课堂演示的两个实验，与此冲程原理相同的是 实验（选填“甲”或“乙”）；
（2）汽车刹车的过程中，机械能转化为内能，内能散失到空气中，此过程中能量的总和 ；
（3）某台汽油机飞轮的转速为2400r/min，在1s内，汽油机完成 个冲程；
（4）给汽车的蓄电池充电时，蓄电池相当于电路中的 （填“电源”或“用电器”），汽车两侧的转向灯既可以单侧闪烁，也可以同时闪烁，它们是 联的；
（5）某汽车消耗汽油2kg，这些汽油完全燃烧放出的热量是 J，用来做有用功的那部分能量是2.3×107J，则该发动机的效率是 %。
【答案】（1）压缩；甲
（2）不变
（3）80
（4）用电器；并
（5）9.2×107；25%
【知识点】燃料的热值；热机的效率；热机的四个冲程；串联电路和并联电路的辨别
21．目前大多数汽车刹车采用油压制动，其原理是驾驶员踩下刹车踏板，向刹车总泵中的刹车油施加压力，卡钳夹紧刹车盘从而产生巨大摩擦力使车辆减速，从时速100公里到静止可能只需要几秒而已，油压制动刹车时消耗的动能最终被释放掉，造成了能源的浪费。为节约能源，现在的混合动力汽车采用再生制动器，它能把汽车刹车制动时消耗的动能部分转化为电能储存在蓄电池中，同时产生汽车所需的制动力，从而有效减少了汽车的燃油消耗和制动器摩擦片的磨损；储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机，直至汽车停止的过程中，通过发电机将动能转化为电能的效率。
（1）测试时，汽车在大小为1000N的牵引力作用下，以25m/s的速度正常行驶1000m，如果汽车在制动时产生的刹车阻力恒为，该制动过程中汽车行驶的s-t的关系如图甲所示，则在0~0.5s内汽车克服刹车阻力所做的功为 J；
（2）某次测试储能效率时，先让汽车正常行驶，然后关闭发动机，分别测出开启和关闭再生制动器两种情况下，汽车通过的路程s与对应的速度大小v，计算出动能，画出随s变化的图像如图乙所示；则图中表示开启再生制动器的图线是 ；
（3）在本次测试过程中，由图像可知本次测试的储能效率为 。
【答案】（1）
（2）②
（3）
【知识点】机械能及其转化；热机的效率；功的计算及应用
22． 2023年12月18日，甘肃省积石山发生强烈地震，救援队携带系留照明无人机前往救援。
（1）如图所示，救援人员将无人机照明灯升空，照亮震区安置点，照明灯发出的光线照射到粗糙的地面时发生 （选填“漫反射”或“镜面反射”）。旋翼无人机利用电动机转动实现升空，电动机工作是利用磁场对 的作用，无人机加速升空过程中机械能的增加量 （选填“大于”“等于”或“小于”）动能的增加量；
（2）白天需要为电池充电，此时电池相当于电路中的 （选填“用电器”或“电源”）。无人机悬停并提供照明时，动力和照明系统的电功率分别为150W和100W，无人机悬停时 （选填“具有”或“没有”）惯性，若充满电时电池储能500W·h，动力系统会在低于5%的电量时无法御空但能实现照明，充满电状态下无人机至多持续工作 h，需要再次给电池充电。
【答案】（1）漫反射；通电导体（有力）；大于
（2）用电器；具有；2.15
【知识点】镜面反射与漫反射；动能和势能的大小变化；惯性及其现象；电功率的计算；磁场对通电导线的作用
【解析】【解答】（1）灯光照射到粗糙的地面时，将光线反射到各个方向，发生漫反射；无人机利用电动机转动实现升空，电动机工作是利用磁场对通电导体的作用；无人机加速升空时，速度变大，动能变大，高度变大，重力势能变大，机械能是动能和势能的和，则机械能的增加量大于动能的增加量；
（2）为电池充电时，电池消耗电能，相当于电路中的用电器；无人机悬停时具有惯性；根据电能和功率，计算工作时间为。
【分析】（1）粗糙物体表面发生漫反射；电动机根据通电导体在磁场中受力工作；机械能是动能和势能的和；
（2）消耗电能的是用电器；一切物体都有惯性；根据，计算工作时间。
23．
（1）利用图甲装置测量“滑轮组的机械效率”，需要的测量工具有刻度尺和 ；实验中，要想提高滑轮组的机械效率，可采取的措施有 （写出一种方法即可）。
（2） 如图乙，用装满水的玻璃瓶、橡皮塞和细玻璃管可制成多功能演示器。用力挤压瓶身，玻璃管内液面上升，说明力可以改变物体的 ； 将此装置分别放入热水和冷水中，由于液体的 ，玻璃管内液面会随之升降，这就是一个简易温度计；将装置内的水倒掉小部分，又可制作成简易的气压计，如图丙所示。将它从山脚移到山顶，细玻璃管内液柱将 （选填“上升”或“下降”）。
【答案】（1）弹簧测力计；增加被提升物体的物重
（2）形状；热胀冷缩；上升
【知识点】液体温度计的构造与工作原理；大气压强与高度的关系；增大或减小机械效率的方法
【解析】【解答】（1）利用图甲装置测量“滑轮组的机械效率”，需要的测量力的大小和距离，所需工具有刻度尺和弹簧测力计；实验中，要想提高滑轮组的机械效率，可采取的措施有增加被提升物体的物重；
（2） 如图乙，用装满水的玻璃瓶、橡皮塞和细玻璃管可制成多功能演示器；用力挤压瓶身，玻璃管内液面上升，说明力可以改变物体的形状； 将此装置分别放入热水和冷水中，由于液体的热胀冷缩，玻璃管内液面会随之升降，这就是一个简易温度计；将装置内的水倒掉小部分，又可制作成简易的气压计，如图丙所示；将它从山脚移到山顶，大气压降低，细玻璃管内液柱将上升。
【分析】（1）滑轮组的机械效率和物体的重力、动滑轮重力有关；
（2）力可以改变物体的形状；温度计根据液体的热胀冷缩制成；大气压随海拔升高而减小。
24．根据下图信息，请你解答：
（1）当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率会 （选填“升高”“降低”或“不变”）；
（2）汽车发动机的一个工作循环包括如图所示的四个冲程。请按一个工作循环的过程，将四个冲程图重新排序： ，图 所示的冲程是给汽车提供动力的；
（3）汽车刹车的过程中，机械能转化为内能散失到空气中，此过程中能量的总和 （选填“增大”“不变”或“减小”）；
（4）小明同学阅读了某型号汽车发动机的说明书后，将发动机的能量流向制成了如图所示的图表，请根据给出的信息计算：完全燃烧0.2kg的汽油能够获得9.2×106J的能量，这些能量能产生 J的有用功；不考虑热量散失，完全燃烧0.2kg的汽油获得的能量还能使质量为100kg的液体A温度上升 ℃。（汽油的热值为4.6×107J/kg，液体比热容cA为2.3×103J/(kg·℃)）
【答案】（1）降低
（2）丙、甲、丁、乙；丁
（3）不变
（4）2.76×106；40
【知识点】热量的计算；燃料的热值；热机的效率；热机的四个冲程
【解析】【解答】（1）汽车发动机工作时将内能转化为机械能，冒“黑烟”说明燃烧不充分，说明做相同的有用功，消耗的燃料增多，用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出的总能量的比值变小，所以效率降低。
（2）甲中的两个气阀都关闭，活塞向上运动，所以为压缩冲程，是第二个冲程；丙中的进气阀打开，活塞向下运动，所以为吸气冲程，是第一个冲程；乙中的排气阀打开，活塞向上运动，所以为排气冲程，是第四个冲程；丁中的两个气阀都关闭，火花塞点火，活塞下运动，所以为做功冲程，是第三个冲程；故先后顺序为：丙、甲、丁、乙。其中做功冲程，即丁冲程，该冲程将内能转化为机械能，给汽车提供动力。
（3）汽车刹车的过程，伴随着能量从机械能转化为内能，内能散失到空气中，此过程能量的总和不变。
（4）汽油的热值为4.6×107J/kg，完全燃烧0.2kg的汽油产生的热量9.2×106J由图可知，有用功的能量所占比例为η=100%-33%-30%-7%=30%，所以机械效率为η=30%；因此产生的有用功W=Q放×30%=9.2×106J×30%=2.76×106J，不考虑热量散失，则根据Q吸=cm△t得：
【分析】（1）燃料燃烧不充分时，损失更大，效率更低；
（2）汽油机工作的顺次为吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程，根据气门的开合和活塞的运行方向，可以判断冲程；其中做功冲程提高动力；
（3）能量在转移和转化时，总量保持不变；
（4）根据汽油机的总能量和损失的能量，计算热机效率；根据燃料的质量和热值的乘积，计算热量，结合热机效率计算有用功；根据热量和物体的比热容、质量，计算温度差。
25．【亚运会主题】2023年9月23日，第19届亚运会在杭州隆重开幕，请运用有关的物理知识，完成下题.
（1）如图所示，杭州亚运会倒计时200天时，千架无人机点亮西湖夜空.无人机在空中发光时，将 能转化为 能和光能，在转化的过程中，能的总量 （选填“增大”“减少”或“不变”）.
（2）亚运会赛场的草坪下方装有湿度传感器，如图所示是草坪灌溉系统的简化电路图，电源电压恒定，R1为定值电阻，R2为湿敏传感器（湿度越大，阻值越小），当电压表示数达到一定值时，系统对草坪自动喷水.闭合开关S，若草坪的湿度减小，则电路中的电流 ，电压表示数 ，电路消耗的电功率 .（均选填“变大”“变小”或“不变”）
【答案】（1）电；机械；不变
（2）变小；变小；变小
【知识点】机械能及其转化；机械能守恒条件；串联电路和并联电路的辨别；串联电路的电压规律；欧姆定律及其应用；电功率的计算
【解析】【解答】（1） 无人机在空中发光时， 将电能转化为机械能和光能。转化过程中能的总量不会发生改变。
故第一空填写：电；第二空填写：机械；第三空填写：不变
（2）根据电路图可知两电阻串联，，电压并联在定值电阻两端，测量R1两端的电压. R2为湿敏传感器（湿度越大，阻值越小）。草坪的湿度减小时，R2的阻值变大，电阻中的总电阻变大，电路中的电流变小。，电阻R不变，电压变小，电压表示数变小。根据P=UI计算可知电路中的功率变小
故第一空填写：变小；第二空填写：变小；第三空填写：变小
【分析】串联电路电流特点是在整个电路中处处相等，即所有元件中的电流强度相同；电压特点则是电路的总电压等于各部分电压之和，即电压在各个元件上累加。欧姆定律。能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总能保持不变，这个规律叫能量守恒定律。
26．目前大多数汽车刹车采用油压制动；其原理是驾驶员踩下刹车踏板，向刹车总泵中的刹车油施加压力，通过管路传递到每个车轮刹车卡钳的活塞上，卡钳夹紧刹车盘从而产生巨大摩擦力使车辆减速.从时速100公里到静止可能只需要几秒而已，油压制动刹车时消耗的动能最终被释放掉，造成了能源的浪费，为节约能源，现在的混合动力汽车采用再生制动器，它能把汽车刹车制动时消耗的动能部分转化为电能储存在蓄电池中，同时产生汽车所需的制动力，从而有效减少了汽车的燃油消耗和制动器摩擦片的磨损；储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机，直至汽车停止的过程中，通过发电机将动能转化为电能的效率；
（1）再生制动器将动能转化为电能进行储存，此时蓄电池相当于电路中的 ；
（2）汽车在行驶过程中，很多部位会发热，如：①发动机外壳发烫；②轮胎发热；③刹车片发热；④水箱中的水变热.其中主要属于通过做功改变内能的是______；
A．①②③④ B．②④ C．②③ D．①③
（3）测试时，汽车在大小为1000N的牵引力作用下，以25m/s的速度正常行驶1000m；此过程中，汽车牵引力的功率为 W；如果汽车在制动时产生的刹车阻力恒为1.0×104N，该制动过程中汽车行驶的s﹣t的关系如图甲所示，则在0～0.5s内汽车克服刹车阻力所做的功为 J；
（4）某次测试储能效率中，先让汽车正常行驶，然后关闭发动机，分别测出开启和关闭再生制动器两种情况下，汽车通过的路程s与对应的速度大小v，计算出动能Ek，画出Ek随s变化的图像如图乙所示；则图中表示开启再生制动器的图线是 ；
（5）在本次测试过程中，由图像可知本次测试的储能效率为 。
【答案】（1）用电器
（2）C
（3）2.5×104；1.0×105
（4）②
（5）40%
【知识点】功率计算公式的应用；动能的影响因素；机械效率的计算；电路的构成及电路图；功的计算及应用
【解析】【解答】（1）再生制动器将动能转化为电能进行储存，此时蓄电池相当于电路中的用电器；
（2）①发动机发烫，是发动机内部放出的热量传递到发动机外壳，使外壳的内能增加、温度升高，是通过热传递改变物体的内能；②轮胎在发热，是轮胎克服摩擦做功，使轮胎的内能增加、温度升高，是通过做功途径改变物体内能；③刹车片发热，是刹车片克服摩擦做功，使刹车片的内能增加、温度升高，是通过做功途径改变物体内能；④水箱中的水变热，是发动机放出的热量传递给水箱中的水，使水的内能增大、温度升高，是通过热传递改变物体的内能，C符合题意，A BD不符合题意。
故答案为：C。
（3）汽车牵引力的功率为 ；由图象知0～0.5s内汽车行驶的距离为10m，克服刹车阻力所做的功
（4）关闭发动机后，关闭再生制动器，汽车克服摩擦力做功，动能全部转化为内能，
开启再生制动器，有部分动能转化为电能，克服摩擦力做功的能量减少，摩擦力大小不变，所以汽车运动的距离减小，所以汽车动能变化曲线是②。
（5）由图象可以看出正常行驶的情况下，关闭发动机后行驶的距离 ，开启再生制动器行驶的距离为 ，所以机械能转化为内能的效率为 ，所以储能效率
【分析】（1）电路中，消耗电能的装置叫用电器；
（2）做功改变内能是将机械能转化为内能的过程；
（3）根据，求出牵引力的功率；根据W=fs，求出阻力做的功；
（4）关闭发动机后，动能全部转化为内能；开启再生制动器，汽车运动的距离减小；
（5）根据及，求出本次测试的储能效率。
27．（1）如图所示，体积相同的两个小球甲和乙分别从竖直高度不同的半圆光滑轨道最高点处A点和B点，以和的速度开始运动，一直沿着轨道运动到最低处A'点和B'点，此时它们的速度分别为和，均忽略空气阻力。已知甲球在A点时的动能等于乙球在B点时的动能，且，则甲球在A'点时的机械能 （选填“>”“=”或“<”）乙球在B'点时的机械能； （选填“>”“=”或“<”）。
（2）2023年2月，土耳其发生强烈地震，中国救援队携带照明无人机前往救援。白天，为电池充电，此时电池相当于电路中的 。夜晚，无人机先接通照明系统，再接通动力系统升空，照明系统和动力系统 联。无人机悬停并提供照明时，电池可释放电能0.5kW·h，动力和照明系统的电功率分别为150W和100W，此状态下无人机至多持续工作 h，需要更换电池。
【答案】（1）<；<
（2）用电器；并；2
【知识点】机械能及其转化；机械能守恒条件；电功率的计算
【解析】【解答】1） 甲球在A点时的重力势能小于 乙球在B点时的重力势能； 所以 甲球在A'点时的机械能 小于 乙球在B‘点时的重力势能
综上第1空为<；第2空为<
2） 白天，为电池充电，此时电池相当于电路中的用电器 ，照明系统和动力系统 为并联，总电功率P=0.15KW+0.1KW=0.25KW，根据W=Pt可计算t=0.5kW·h/0.25kW=2h
综上第1空为用电器；第2空为并；第3空为2
【分析】根据机械能、功率的计算、电路的组成填空
1、机械能：机械能为动能和重力势能之和，当质量不变时，动能和速度成正比，速度不变时，动能和质量成正比；当质量不变时，重力势能和高度成正比，高度不变时，重力势能和质量成正比；球在A点时的重力势能小于 乙球在B点时的重力势能； 所以 甲球在A'点时的机械能 小于 乙球在B‘点时的重力势能
2、功率的计算：P=W/t，据题可知无人机的总功为0.5kW·h，功
