【单元考点大通关】沪粤版九年级物理上册第十一章精讲精炼学案（含解答）
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| 名称 | 【单元考点大通关】沪粤版九年级物理上册第十一章精讲精炼学案（含解答） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 2.3MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 沪粤版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-09-01 08:18:11 | ||
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文档简介
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沪粤版九年物理上册单元考点大通关学案（全国通用）
第十一章 功与机械能
1.知道机械功和功率，用生活中的实例说明机械功和功率的含义；
2.知道机械效率，了解提高机械效率的途径和意义；
3.知道动能、势能和机械能，通过实验，了解动能和势能的相互转化，举例说明机械能和其他形式能的相互转化。
1.功：
（1）概念：物理学中规定，作用在物体上的力，使物体在力的方向上移动一段距离，就说这个力对物体做了机械功，简称做了功。
（2）做功的两个必要因素：
①作用在物体上的力；
②物体在力的方向上通过的距离。
（3）不做功的三种情况
①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”。
（4）功的计算：
①公式：一般式W=Fs；常用式W=Gh(克服重力做功)或W=fa(克服摩擦阻力做功)。
②单位：焦耳(J）
2.功率
（1）物理意义：表示物体做功的快慢。
（2）定义：把做功的多少与所用时间的比叫做功率。
（3）计算式：，P表示功率，W表示功，t表示时间，使用公式计算功率时，必须注意W和t的对应关系。W为在t时间内所做的功，而t为做W这么多的功所用的时间。
（4）推导式：P=F，式中F为做功的力而为速度。
（5）单位：瓦(W)，千瓦(kW)。1kW=1000W。
3.机械效率
（1）总功：使用机械时，拉力（或动力)所做的的功，用表示。例如：用桶从井中打水，人在整个提水过程中拉力做的功是总功。
（2）额外功：对我们是无用的，但又不得不做的功，用表示。如提沙子上楼时对桶、滑轮等做的功就是额外功。
（3）有用功：从总功中减去额外功，才是对我们有用的功，用表示。如提沙子上楼时对沙子做的功就是有用功。
（4）我们把有用功和总功的比值叫做机械效率，符号为η。
①公式为，式中表示机械效率，它是一个百分数。的值越大，表明有用功在总功中所占的比例越大，做功的效率越高。
②的值总小于100%，由于机械本身的摩擦力或重力不可能为零，所以额外功总是存在的，即有用功总是小于总功。
4.动能和势能
（1）能量
物体能够对别的物体做功，我们就说这个物体具有能量或能。
（2）动能
动能：物体由于运动而具有的能。
（3）势能
重力势能：把被举高的物体具有的能叫做重力势能。
弹性势能：物体发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。
重力势能和弹性势能统称为势能。
机械能
物体的动能和势能统称为机械能。
（5）动能和势能相互转化
动能和重力势能之间可以相互转化．动能和重力势能之间的相互转化一般发生在只受重力作用下的运动过程中，例如滚摆在下降的过程中，越转越快，它的重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能；滚摆在上升过程中，越转越慢，它的重力势能越来越大，动能越来越小，动能转化为重力势能。
动能和弹性势能之间也可以相互转化．它可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间，例如，从高处落下的皮球与地面撞击的过程中，由于皮球发生弹性形变，皮球的动能转化为弹性势能，皮球在恢复形变的过程中，它的弹性势能转化为动能．拉弯的弓把箭射出去的过程中，拉弯的弓具有弹性势能，射出去的箭具有动能，这是弓的弹性势能转化为箭的动能。
1.测量滑轮组的机械效率
实验装置：
（1）实验目的：测量滑轮组的机械效率
（2）实验原理：=100%
（3）实验器材：滑轮组、相同的钩码若干、铁架台、细绳、弹簧测力计、刻度尺
（4）实验步骤：
①用弹簧测力计测量出钩码的重力G；
②按装置图把滑轮组和刻度尺安装好，并记下钩码下沿和绳子末端在刻度尺上的位置；
③竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使钩码上升，读出其示数F，并从刻度尺上读出钩码上升的距离h和绳子末端移动的距离s；
④分别算出有用功W有、总功W总和机械效率η，将各项数据填入表格
⑤增加被提升钩码的个数，重复步骤②③④
⑥实验结论：使用同一滑轮组提升不同的重物时，重物越重，滑轮组的机械效率越大
（5）提高滑动组机械效率的方法：增加物重或减少动滑轮的重力、减少摩擦等。
2.探究动能的大小与哪些因素有关
（1）实验装置。如图所示：
（2）实验方法：控制变量法和转换法。
（3）实验现象：
①同一钢球从不同高度滚下，钢球碰撞木块时的速度不同。高度越高，钢球滚到平面上时的速度越大，木块被推得越远；
②质量不同的钢球从同一高度滚下，钢球滚到平面上时的速度相同。质量越大的钢球将木块推得越远。
（4）得出结论：
①物体动能的大小与物体的运动速度有关，物体运动速度越大，物体的动能越大；
②物体动能的大小与物体的质量有关，物体的质量越大，物体的动能越大。
（5）归纳总结：
动能的大小与物体的质量和运动速度有关。质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。
3.探究重力势能的大小与哪些因素有关
（1）实验装置。
（2）实验设计：让高处的重物下落，将小木桩打入沙中，比较小木桩陷入的深度。应用控制变量法确定要探究的量；应用转换法，通过小木桩陷入的深度来反映重力势能的大小。
（3）实验过程：
①让同一重物从不同的高度静止落下，撞击相同的两个小木桩，从较高处下落的重物将小木桩撞入沙中深些
②用质量不同的重物，分别从同一高度处由静止落下，撞击相同的两个小木桩，质量大的重物将小木桩撞入沙中深些
（4）实验结论：
物体的质量越大，位置越高，它具有的重力势能就越大。
考点1. 功
【例题1】（2025 南昌模拟）如图所示，是警民合力推着一辆故障车在水平路面前行的情景，在这个过程中，推力对故障车 做功，地面的支持力对故障车 做功。（均选填“有”或“没有”）
【答案】
有；没有。
【解析】做功的两个必要因素：①作用在物体上的力；②物体在力的方向上通过的距离；二者缺一不可。
【解答】警民合力推着一辆故障车在水平路面前行时，故障车在推力的方向上移动了距离，根据做功的两个必要因素可知，他们的推力对故障车做了功；
故障车受到水平地面施加的支持力作用，但没有在支持力的方向上移动距离，所以支持力没有对故障车做功。
故答案为：有；没有。
【例题2】（2025 延边州一模）小明用滑轮组把一箱货物从一楼提升到三楼，感到很“吃力”，他在滑轮组的轴上加润滑油后，感觉好多了。则加上润滑油后，小明做功的（ ）
A．有用功减小，总功不变 B．有用功增加，总功增加
C．有用功减小，总功减小 D．有用功不变，总功减小
【答案】D
【解析】滑轮组属于机械，对机械来说，给予机械动力、使机械运转的功就是总功，所以人所做的功就是总功；而机械对重物做的功就是有用功，这里就是把货物提到了五楼。
【解答】加润滑油前后工人都是提升同样的重物，也就是说对重物做的功是不变的，即有用功是不变的；但加了润滑油，工人用的拉力减小了，而同样是把货物拉到三楼，力小了，做的功自然就少了，即总功是减小的。所以只有D答案是正确的。
考点2. 功率
【例题3】（2025 新疆模拟）如图所示，用力F将一个质量为10kg的物块沿斜面（与水平面成30°角）匀速拉往高处，若拉力F的功率为24W，物块受摩擦力大小为30N，则拉物块的速度为（ ）
A．0.2m/s B．0.3m/s C．0.4m/s D．0.8m/s
【例题4】（2025 广东模拟）粗糙程度相同的水平地面上放着一个物块，对其施加一个方向不变的水平拉力，使其从静止开始运动，滑块的速度随时间变化的规律如图甲所示。拉力的功率随时间变化的规律如图乙所示。
（1）4～6s,物体处于 状态，所受拉力F= N。
（2）0～2s,物体运动了4m,求出该过程中，物体克服摩擦力所做的功。（写出必要的计算过程）
考点3. 机械效率
【例题5】（2025春 沙坪坝区校级期末）理解物理概念是学好物理的关键，关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．功率越大，做功就越快，机械效率也越大
B．机械效率越高的机械，表明它做的有用功越多
C．物体受力且运动一段距离时，力就对物体做了功
D．两个机械工作时做的额外功相同，有用功也相同，机械效率也一定相同
【答案】D
【解析】
（1）功率是表示物体做功快慢的物理量，物体的功率越大，做功越快。
（2）机械效率是有用功与总功的比值，机械效率越高的机械，有用功在总功中所占的比值越大。
（3）做功的两个必要因素：作用在物体上的力；物体在力的方向上通过的距离（即力和距离的方向要一致）；二者缺一不可。
【解答】A、功率是表示物体做功快慢的物理量，机械效率是有用功与总功的比值，机械效率与功率无关，故A错误；
B、机械效率越高的机械，有用功在总功中所占的比值越大，但有用功不一定多，故B错误；
C、若物体运动的方向与受力方向垂直，则力对物体没有做功，故C错误；
D、两个机械工作时做的额外功相同，有用功也相同，则总功一定相同，机械效率也一定相同，故D正确。
【例题6】（2025 凤翔区二模）如图所示，在新农村改造时，工人用如图所示的滑轮组将重400N的建筑材料沿竖直方向匀速提升2m,已知动滑轮重100N，不计绳重和摩擦。则工人对绳子的拉力与绳子对工人的拉力是一对 （选填“平衡力”或“相互作用力”）；建筑材料匀速上升时，工人的拉力为 N，该滑轮组的机械效率为 。
【答案】相互作用力；250；80%。
考点4. 动能和势能
【例题7】（2025 武定县二模）如图所示是中国乒乓球运动员王楚钦和孙颖莎在2024年巴黎奥运会为中国夺得首枚奥运混双金牌的比赛画面，下列说法正确的是（ ）
A．乒乓球通常采用轻质材料（如赛璐珞或塑料）的目的是减小受到的惯性
B．孙颖莎发球时球拍对乒乓球施加力，乒乓球对球拍没有力的作用
C．乒乓球可以通过与球拍摩擦产生旋转，从而改变乒乓球的运动状态
D．乒乓球在弹起过程中，重力势能逐渐减小，动能逐渐增加
【答案】C
【解析】（1）物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性，一切物体都有惯性，惯性大小只跟物体的质量大小有关，跟物体是否受力、是否运动、运动速度等都没有关系。
（2）物体间力的作用是相互的。
（3）力可以改变物体的形状和运动状态。
（4）动能大小的影响因素：质量、速度；质量越大，速度越大，动能越大。
重力势能大小的影响因素：质量、被举的高度；质量越大，高度越高，重力势能越大
【解答】A、乒乓球通常采用轻质材料（如赛璐珞或塑料）的目的是减小的惯性，惯性是物体保持原来运动状态不变的一种性质，不是力，不能用“受到”来描述，故A错误。
B、物体间力的作用是相互的，孙颖莎发球时球拍对乒乓球施加力，乒乓球对球拍同时有反作用力，故B错误。
C、乒乓球通过与球拍摩擦，因受到球拍的摩擦力而产生旋转，从而改变乒乓球的运动状态，故C正确。
D、乒乓球在弹起过程中，质量不变，高度变大，速度变小，所以其重力势能逐渐增加，动能逐渐减小，故D错误。
故选：C。
【例题8】（2025 旬邑县二模）如图所示的是小明在假期和父母一起去游乐园玩过山车时的情景，下列叙述正确的是（ ）
A．过山车从最高处滑下时机械能保持不变
B．到达环形轨道最高点时过山车的重力方向仍然竖直向下
C．整个过程中过山车的重力势能和动能不断地相互转化且没有损耗
D．过山车快速运动时感觉呼吸困难是因为大气压变小了
【答案】B
【分析】（1）动能和势能统称为机械能；动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关；
（2）重力的方向总是竖直向下的；
（3）物体克服摩擦做功，机械能转化为内能；
（4）力的作用效果：可以改变物体的形状。
【解答】解：A、过山车从高处加速滑下的过程中，需克服摩擦力做功，故机械能变小，故A错误；
B、重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，到达环形轨道最高点时过山车的重力依然存在，且重力的方向是竖直向下的，故B正确；C、过山车下降的过程中，重力势能转化为动能，过山车上升的过程中，过山车的动能转化为重力势能；由于过山车受到摩擦力作用，要克服摩擦做功，机械能减小，故C错误；D、过山车快速运动时，人受到的空气阻力较大，压迫胸腔，使胸腔变形，让人呼吸困难，故D错误。故选：B。
【演练1】 （2025 开福区二模）2024年9月25日，中国人民解放军火箭军向太平洋相关公海海域，成功发射1发携载训练模拟弹头的洲际弹道导弹（如图），导弹准确落入预定海域。下列说法正确的是（ ）
A．加速升空的过程中燃气对导弹做了功
B．加速升空的过程中导弹受到平衡力
C．穿过大气层后导弹的惯性增大
D．穿过大气层后若所有力消失，导弹将保持静止
【答案】A
【演练2】 （2025春 龙岗区期末）《天工开物》记载了水碓舂米（指碾米脱壳）的场景：水流冲击水轮转动，同时带动多个舂锤上下运动。水碓取代了人力或畜力，使得农民在一天内能舂出更多米，大大提高了生产效率。此机械无法解决的问题是（ ）
A．一天内做的总功增加
B．增大了功率
C．完成相同的任务所用时间更少
D．减少了额外功
【答案】D。
【演练3】（2025 汝南县三模）随着社会发展，自驾游成为人们新的旅游方式。一辆房车可以装载很多生活物资，就像一个“移动的家”，下列说法不正确的是（ ）
A．房车在行驶距离一定时，所装的生活物资越重，牵引力做功就越多
B．房车在爬坡时，若输出功率一定，应减小速度，增大牵引力
C．房车前进时，若突然刹车，乘客会向前倾倒
D．房车行驶的距离越远，牵引力做功越多，功率就越大
【答案】D
【演练4】（2025 博山区一模）如图1所示，放在水平地面上的物体受到方向不变的水平拉力F的作用，F的大小与时间t的关系如图2所示，物体运动的速度v与时间t的关系如图3所示。0～2s内物体受到的摩擦力为 N；4～6s内拉力F所做的功为 J，功率为 W。
【答案】1；1.6；0.8。
【演练5】（2025春 重庆期末）关于功、功率和机械效率，下列说法中正确的是（ ）
A．功率越大的机械，做功就越多
B．功率越大的机械，做功就越快
C．机械效率越高的机械，功率就越大
D．越省力的机械，机械效率越高
【答案】B
【演练6】（2025 达州）“奇思妙想”小组的同学在劳动实践基地，用如图所示机械将400N物体匀速提升12m,用时1min。已知G动=100N，G人=600N，人与地面接触总面积为3.5×10-2m2（空气阻力、摩擦力及绳重不计）该过程中下列说法正确的是（ ）
A．人拉力的功率为80W
B．物体上升速度为0.4m/s
C．人对地面压强为10000Pa
D．该滑轮组机械效率为66.7%
【答案】C
【演练7】（2025 怀化二模）2024年7月31日，我国选手邓雅文在巴黎奥运会自由式小轮车女子公园决赛中夺得冠军，为中国队在该项目获得首金。关于邓雅文骑自由式小轮车在自由滑行阶段（忽略摩擦力影响），下列说法正确的是（ ）
A．下坡时，小轮车的重力势能减小，动能增大
B．下坡时，小轮车的重力势能增大，动能减小
C．上坡时，小轮车的重力势能增大，动能增大
D．上坡时，小轮车的重力势能增大，动能不变
【答案】A
【演练8】（2025 秦都区校级模拟）【热点信息】中国跳水队在2025年世界泳联跳水世界杯总决赛中包揽本次赛事的全部9枚金牌。如图所示是运动员比赛时的情景。下列说法不正确的是（不计空气阻力）（ ）
A．运动员站在跳台上静止时，运动员对跳台的压力与跳台对运动员的支持力是一对平衡力
B．运动员在空中向下落的过程中重力对运动员的运动状态有影响
C．头发上的水珠被甩出是由于水珠具有惯性
D．下落过程中，运动员的重力势能转化为动能
【答案】A
1.做功的两个必要因素：作用在物体上的力；物体在力的方向上移动的距离。
判断有没有“做功”的方法：看是否同时满足做功的两个必要因素，同时满足两个因素就叫“做功”，缺少任何一个，都不算“做功”。
2.比较做功快慢的方法
（1）相同时间比较做功的多少，相同时间内做功多的做功快。
（2）做相同的功比较时间，做功相同，时间短的做功快。
3.功、功率、机械效率三者的区别
功率表示做功的快慢，功率大表示做功快；
功率的大小与功和做功所用的时间都有关，因此做功多，不一定做功快；
机械效率反映机械做功性能的好坏，它与功、功率之间没有直接的大小关系，即机械效率高的机械不代表做的功多，不代表做功快，只能说明机械的有用功和总功的比值大，能量的利用率高。
提高滑轮组的机械效率的方法：
（1）使用同一滑轮组，增加物重可以提高机械效率；
（2）改进机械结构，使其更合理、更轻巧；按照技术规程操作，定时保养，使机械始终处于良好的运转状态。(做相同的有用功，减少额外功)
5.探究动能大小与哪些因素有关的研究方法
（1）转换法：动能大小转换成木块移动距离。
（2）控制变量法：判断动能和质量有关必须控制小球到水平面时速度相同；判断动能和速度有关必须控制小球质量相同。
分子的尺度很小，人们用肉眼观察到的都不是分子，分子只能用电子显微镜观察到。
6.探究重力势能大小与哪些因素有关的研究方法
（1）转换法：重力势能大小转换成木桩向下移动的距离。
（2）控制变量法：判断重力势能和质量有关必须控制木桩举高的高度相同；判断重力势能和举高高度有关必须控制木桩的质量相同。
7.动能和势能之间的转化判断方法
（1）动能转化为重力势能的标志是速度减小，所处的高度增加；重力势能转化为动能的标志是所处的高度减小，速度增大。
（2）动能转化为弹性势能的标志是速度减小，形变增大；弹性势能转化为动能的标志是动能增大，形变减小。
（3）动能和弹性势能的相互转化可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间。
（满分100分，答题时间60分钟，根据下面给出的试题答案与解析自测自评）
一．选择题（本大题共12小题，每小题2分，共24分）
1．（2025 仪征市一模）抛掷实心球是某市近几年体育中考主要项目之一，如图所示是小明同学扔实心球的情景（包含四个过程）。其中，手对实心球做功的过程是（ ）
A．①和③ B．②和④ C．①和④ D．②和③
2．（2025春 郯城县期末）下列有关机械做功、功率、机械效率的说法，正确的是（ ）
A．效率越高的机械，功率越大 B．越省力的机械，其功率就越大
C．做有用功越多的机械，效率越高 D．功率越大的机械，做功越快
3．（2025 西安模拟）物体在水平地面上做直线运动，当物体运动的路程和时间图像如图甲时，受到的水平推力为F1；当物体运动的速度和时间图像如图乙时，受到水平推力为F2，两次推力的功率分别为P1、P2。则下列关系正确的是（ ）
A．F1＝F2；P1＜P2 B．F1＝F2；P1＞P2
C．F1＞F2；P1＞P2 D．F1＜F2；P1＞P2
4．（2025春 烟台期末）物体在水平拉力的作用下，沿粗糙程度相同的水平面做直线运动，其运动图像如图所示。图像中OA段拉力对物体做的功和功率分别为WOA和POA，AB段拉力对物体做的功和功率分别为WAB和PAB。根据图像分析可知（ ）
A．WOA＜WAB B．WOA＝WAB C．POA＜PAB D．POA＞PAB
5．（2025 安庆模拟）第十四届全国冬季运动会于2024年2月17日至2月27日在内蒙古自治区呼伦贝尔市举办。如图所示是一位运动员在单板滑雪U型场地上进行训练时，由A点运动到C点过程中频闪摄影的照片，下列说法正确的是（ ）
A．运动员在C点时的动能最大
B．运动员从A点运动到B点的过程中，所受重力不做功
C．运动员从B点运动到C点的过程中，重力势能增加
D．运动员从A点运动到B点的过程中，动能转化为重力势能
6．（2025 房山区二模）如图所示为我国古代劳动人民在建筑工地上运送大木料的情境，对于此图片提供的信息，下列说法正确的是（ ）
A．大木料下放置小圆木是为了增大摩擦
B．支架下垫有石块是为了增大地面所受的压强
C．工人使用的横杆相当于省力杠杆
D．抬起大木料的过程中使用横杆可以省功
7．（2025春 延庆区期末）如图所示的四种情景中，人对物体做功的是（ ）
A．图甲举重运动员举着杠铃不动 B．图乙人推着小车在水平路面上匀速前进
C．图丙被运动员抛出的铅球在空中继续向前运动 D．图丁小孩儿搬石头石头没有被搬动
8．（2025 萨尔图区校级模拟）如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将金属小球从弹簧正上方某一高度处静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，通过安装在弹簧下端的压力传感器得到弹簧对它的压力F随时间t变化的图像，用速度探测仪得到小球速度v随时间t变化的图像，如图乙所示，不计空气阻力（g＝10N/kg），下列说法正确的是（ ）
A．从小球接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中，小球的机械能不变
B．从小球接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中，小球的动能减小
C．从t＝0到t3时刻，小球减小的重力势能等于弹簧获得的弹性势能
D．从t2到t3时刻，小球的速度减小，动能减小，重力势能增加
9．（2025 无锡模拟）小明体重为500N，双脚与地面接触面积为0.05m2，用如图所示的滑轮组将重为600N的物体匀速提升了1m，用时10s。拉动过程中小明对绳子的拉力为400N，若不计绳重与摩擦，则（ ）
A．在匀速提升物体的过程中，拉力做功的功率为40W
B．在匀速提升物体的过程中，小明对地面的压强为104Pa
C．使用该滑轮组，小明最多能提起800N的物体
D．不管提起多重的物体，该滑轮组的机械效率总是75%
10．（2025 兴隆县二模）如图甲所示，小明利用滑轮组拉动物体M，使其在水平拉力的作用下，在水平地面上的ab段和bc段分别做匀速直线运动。已知ab段和bc段的粗糙程度不同，长度分别为2m和3m。物体M重为400N，动滑轮重为40N，与天花板相连的定滑轮重为50N。物体M从a点运动到c点的过程中，小明对绳的拉力F与物体移动距离l的关系如图乙所示。物体的体积、绳重、轮与轴的摩擦均忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A．物体在ab段运动时，天花板受到的拉力为550N
B．物体在bc段运动时，滑轮组的机械效率为80%
C．物体在ab段运动时滑轮组的机械效率大于物体在bc段运动时滑轮组的机械效率
D．物体从a点运动到c点的过程中，拉力F做的功为420J
11．（2025 龙江县三模）如图所示，体重不同的甲、乙两小孩沿着两条长度不同的光滑轨道下滑。若不计空气阻力，两人从A处自由滑到B处，则下列说法错误的是（ ）
A．甲、乙所受的重力做功不同
B．甲、乙下滑过程中机械能守恒
C．甲、乙的重力势能转化为动能
D．甲、乙到达B点时的动能相同
12．（2025 夏津县二模）如图甲所示，一磁性板擦静止吸附在黑板上，后对其施加方向始终向上的拉力F，板擦最终向上运动。过程中板擦所受摩擦力f和板擦移动距离s与时间t的关系图像分别如图乙、丙所示，下列说法正确的是（ ）
A．板擦的重力为1.5N
B．整个过程中拉力F一直增大
C．板擦所受滑动摩擦力的大小为2.5N
D．整个过程中拉力F做的功为0.75J
二．填空题（本大题共8小题，每空1分，共21分）
13．（2025春 文峰区期末）蹦极是一种运动游戏.图中A点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，B点是游戏者所能到达的最低点.当游戏者离开跳台向A点运动的过程中（忽略空气阻力），其重力势能逐渐转化为 能：游戏者从A点到B点的过程中，绳子的 能逐渐增加.
14．（2025 东莞市校级一模）用如图甲的滑轮组提升重200N的物体，已知拉力F为80N，不计绳重和摩擦，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，反映绳子自由端运动的图线是 （选填“A”或“B”），动滑轮重为 N，3s内对物体做的有用功为 J。
15．（2024春 内江期末）小聪搬桌子，用了很大的力也没有搬动，小聪对桌子 （选填“做了”或“没有做”）功，这说明要对物体做功，物体还必须要在力的方向上通过一定的 。
16．（2025春 榕城区期末）2023年5月30日神舟十六号成功对接空间站。如题图所示，神舟十六号飞船在火箭的推动下，加速飞离地球的过程中，飞船的质量 ，动能 ，机械能 。（三个空均选填“变大”“变小”或“不变”）
17．（2025 安平县校级模拟）如图所示，工人师傅用沿斜面向上1000N的推力，将重为2000N的物体从斜面底端匀速推至斜面顶端。已知斜面长4m、高1.5m，则此过程中的有用功为 J，斜面的机械效率为 。使用斜面可以 （填“省力”或“省功”）。
18．（2025春 郴州期末）如图所示，用滑轮组将重为60N的物体在5s内沿水平方向匀速拉动4m，拉力F＝15N，物体受到地面的摩擦力为重力的0.4，则拉力的功率为 W，滑轮组的机械效率为 。
19．（2025 龙子湖区三模）大石头质量为0.6t，起重机的吊钩用时15s将大石头沿竖直方向匀速提升1m，取g＝10N/kg，起重机提升大石头做的功为 J，起重机提升大石头的功率为 W，起重机的吊钩将大石头沿竖直方向匀速提升1m后再水平移动2m，起重机的吊钩做的总功为 J。
20．（2025 东莞市二模）如图1所示，水平地面上有一长方体木箱。小林用水平推力F把木箱向前推动。此过程中，推力F和木箱前进的速度v的大小随时间t的变化情况分别如图2甲、乙所示。在第2s时刻，木箱受到的摩擦力f＝ N，在0～1s内，推力对木箱所做的功 J，在3～5s内，推力对木箱所做功的功率为 W。
三．实验探究题（本大题共4小题，共23分。）
21．（6分）（2024 德阳模拟）某学校“牛顿小组”的同学在探究重力势能的实验中用到三个体积相同的小球，它们的质量关系为m1＜m2＝m3，实验的情景如图所示。
（1）通过观察小球陷入细沙的深度来反映重力势能的大小，运用的物理方法是 （选填“转换法”或“类比法”）；
（2）分析比较 （选填“甲和乙”、“甲和丙”或“乙和丙”）两种情况可知，重力势能的大小与物体的高度有关；
（3）小铁球m2落入细沙后，速度不断减小直至静止，它的机械能转化为 能。
22．（6分）（2025 邯郸三模）同学们进行了“影响滑轮组机械效率因素”的实验探究，用到的装置如图甲、乙、丙所示。实验数据记录如表所示。
实验次数 钩码重力G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η
1 2 0.1 1.2 0.3 55.6%
2 4 0.1 1.9 0.3 70.2%
3 6 0.1 1.6 0.5
4 2 0.2 1.2 0.6 55.6%
（1）实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计。
（2）通过比较1、4两次实验数据可得出：使用同一滑轮组提升相同重物，滑轮组的机械效率与重物上升高度 。
（3）通过比较 两次实验数据可得出：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高。
（4）分析表中数据可知：第3次实验是用图 （选填“甲”“乙”或“丙”）所示装置来完成的，第3次实验时滑轮组的机械效率是 %。
（5）假如第1次实验时，不计绳重和摩擦，钩码重由2N增加到8.4N，滑轮组的效率可以达到 %。
23．（5分）（2025 永寿县二模）小明同学设计了如图所示的实验模拟探究超载和超速的危害：将A、B、C三辆小车分别从同一斜面的三个位置由静止释放，已知mA＝mB＜mC，hA＝hC＞hB。
（1）实验中超载、超速带来的危害程度是通过木块 来体现的；
（2）如图丁所示，木块被小车推动的距离sA为 cm；
（3）在甲、丙两图所示的实验中，A、C两车到达水平面时的速度vA vC。
（4）研究超速带来的安全隐患时，应选用图甲和图 进行实验。在质量相同的情况下，汽车的 越大，其动能就越大，发生交通事故时造成的伤害就越大。
（5）若水平木板表面光滑且足够长，则利用该装置 （选填“能”或“不能”）完成实验。
24．（6分）（2023 威海）小明探究重力势能大小与物体质量和高度的关系，实验装置如图甲所示。
（1）将铁球从斜面由静止释放后到压缩弹簧，记录铁球速度减为0时弹簧的长度。整个过程涉及的能量转化情况为 ，铁球重力势能的大小可以用被压缩后弹簧的长度来反映，长度越长，则说明铁球的重力势能越 （选填“大”或“小”）。
（2）将同一铁球先后从同一斜面的不同高度h1、h2（h1＜h2）处由静止释放，弹簧被压缩后的长度分别为l1、l2（l1＞l2），则你能得出的结论是 。
（3）若要探究重力势能大小与物体质量的关系，请简要写出你的设计思路： 。
（4）结合本实验和所学知识，分析图乙所示的水坝，发电机安装在 位置较为合理（选填“C”或“D”），你认为适合建造大型水力发电站的地方应该具备哪些条件： 。
四．综合应用题（本大题共4小题，共32分）
25．（6分）（2025 甘肃）学校航模社团用无人机进行学科实践，已知无人机整机质量为2kg。
（1）小高想要测量操场长度，他让无人机从操场一端以2m/s的速度水平匀速直线飞行到另一端，发现用时1分30秒，请问他测得的操场长度为多少？
（2）小飞想了解无人机上升过程中的输出功率，他让无人机匀速直线上升80m，发现用时20秒，请问此过程中他测得的无人机的输出功率是多少？（空气阻力不计，g取10N/kg）
26．（8分）（2025 眉山）“雪龙”号是我国最大的极地考察船，排水量约2.1×104t，吃水深度可达9m，动力系统中，主机功率13200kW。g取10N/kg，ρ海水＝1.03×103kg/m3，求：
（1）“雪龙”号满载时受到的浮力；
（2）水面下5m深处船壁受到海水的压强；
（3）如图所示，执行科考任务的“雪龙”号在海面破冰前行，假如船以36km/h的速度做匀速直线运动，主机能提供多大的动力。
27．（10分）（2025 辽宁）如图，某同学用一个定滑轮将质量10kg的重物匀速向上提起9m，其所做的总功为1000J。g取10N/kg。求该过程中：
（1）重物受到的重力G的大小；
（2）重物受到的拉力F的大小；
（3）有用功W有；
（4）定滑轮的机械效率η。
28．（8分）（2024 广州）如图，某同学将篮球掷向地面，经过甲位置后碰到地面，接着向上反弹经过乙位置，忽略空气的作用力。
位置 机械能/J 重力势能/J
甲 13 6
乙 12 10
（1）篮球直径为24.6 （选填“mm”“cm”或“dm”），质量为0.6kg，g取10N/kg，则该篮球受到的重力为 N；
（2）请在图中乙位置画出篮球的受力示意图；
（3）篮球经过甲、乙两位置时的机械能和重力势能如表所示，则篮球与地面碰撞过程损失的机械能为 J，在乙位置时的动能为 J。
参考答案与试题解析
一．选择题（共12小题）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
答案 A D A D C C B C C B D
题号 12
答案 D
一．选择题（共12小题）
1．【答案】A
【分析】做功的两个必要条件是：一是物体受到力的作用；二是物体在这个力的方向上通过一定的距离。
【解答】解：①小明将地上的球捡起来，有力作用在球上，球在力的方向上通过了一定的距离，故有力做功，故①符合题意。
②小明将球举起停在空中不动，有力，但球没有在力的方向上移动距离，故没有做功，故②不符合题意；
③小明挥动球，有力作用在球上，球在与手接触的一段时间内通过了一定的距离，故有力做功，故③符合题意；
④球飞出去，球由于惯性向前运动，小明没有对球施加力，小明没有对球做功，故④不符合题意。
可见，手对球做功的过程有①③。
故选：A。
2．【答案】D
【分析】（1）功率是单位时间内做的功，表示的是做功的快慢；
（2）机械效率是指有用功与总功的比值，机械效率高说明有用功与总功的比值大。
【解答】解：A、功率与机械效率是两个不同的物理量，两者之间没有关系，故A错误；
B、功率是单位时间内做的功，与机械是否省力无关，故B错误；
C、机械效率是有用功与总功的比值，有用功较多，总功不确定，机械效率不能确定。故C错误；
D、功率描述的是物体做功的快慢，所以功率越大的物体，做功越快。故D正确。
故选：D。
3．【答案】A
【分析】（1）根据图像确定物体两次的运动状态，然后根据其运动状态得出推力和摩擦力的关系，再根据摩擦力大小的影响因素得出两次受到的摩擦力大小，进而得出两次推力的大小关系；
（2）利用PFv比较其功率关系。
【解答】解：由图甲可知，物体做匀速直线运动，速度大小，
由图乙可知，物体的速度保持不变，即物体做匀速直线运动，速度大小为4m/s；
两次都是匀速直线运动，处于平衡状态，受到平衡力，故推力大小都等于摩擦力大小，根据摩擦力大小的影响因素可知摩擦力大小没变，故受到的水平推力F1＝F2；
已知v甲＜v乙，由PFv可得，两次推力的功率P1＜P2，
故A正确，BCD错误。
故选：A。
4．【答案】D
【分析】根据W＝Fs比较拉力做功的大小；
根据P判断功率的大小关系。
【解答】解：AB、由图像可知，物体做匀速直线运动，拉力等于摩擦力，同一物体对水平面压力相等，接触面的粗糙程度不变，故物体受到的摩擦力相等，拉力相同，根据W＝Fs可知，运动的距离越远，所做的功越大，由图可知，OA＞OB，则WOA＞WAB，故AB错误；
D、运动的时间相同都是6s，根据P可知，功越大，功率就越大，则POA＞PAB，故C错误、D正确。
故选：D。
5．【答案】C
【分析】物体由于运动而具有的能叫动能，影响其大小的因素是质量和速度，由于被举高具有的能是重力势能，重力势能与质量和高度有关，动能和势能可以相互转化。
做功的必要因素是：力和物体在力的方向移动的距离。
【解答】解：A．运动员在C点时，高度最大，重力势能最大，而速度最小，动能最小，故A错误；
B．运动员从A点运动到B点的过程中，在重力方向移动了距离，所受重力做功，故B错误；
C．运动员从B点运动到C点的过程中，高度增大，故重力势能增加，故C正确；
D．运动员从A点运动到B点的过程中，高度减小，速度增大，重力势能转化为动能，故D错误。
故选：C。
6．【答案】C
【分析】（1）用滚动代替滑动可减小摩擦；
（2）支架下垫有石块是为了增大受力面积，减小压强；
（3）杠杆在使用过程中，动力臂大于阻力臂时，可以省力；
（4）使用任何机械都不能省功。
【解答】解：A、大木料下放置小圆木，这样变滑动为滚动，是为了减少摩擦，故A错误；
B、支架下垫有石块是为了增大受力面积，减小对地面的压强，故B错误；
C、横杆移动木料时，在使用过程中，动力臂大于阻力臂时，能够省力，相当于省力杠杆，故C正确；
D、使用任何机械都不能省功，故D错误。
故选：C。
7．【答案】B
【分析】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通过的距离，二者缺一不可。
【解答】解：A、举着杠铃不动，对杠铃有向上的力，但杠铃没有在力的方向上移动距离，所以人对杠铃不做功，故A不合题意；
B、人推着小车在水平路面上匀速前进，人对小车施加了水平方向上的力，小车在力的方向上移动了距离，所以人对小车做了功，故B符合题意；
C、运动员抛出的铅球在空中继续向前运动的过程中，人对铅球已经不再施加力的作用，所以人对铅球不做功，故C不合题意；
D、小孩儿搬石头石头没有被搬动，人对石头施加了向上的力，但石头没有在力的方向上移动距离，所以人对石头不做功，故D不合题意。
故选：B。
8．【答案】C
【分析】机械能是动能和势能的统称，动能的大小与物体的质量和速度有关；重力势能的大小与高度、质量有关；弹性势能的大小与物体弹性形变程度的大小有关；根据图像结合动能、势能和机械能的知识进行解答。
【解答】解：
AB、从小球接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中，弹簧的弹性形变变大，其弹性势能变大，是小球的机械能转化为弹簧的弹性势能，所以小球的机械能减小；由v﹣t图像可知，小球的速度先增大后减小，所以动能先变大后变小，故AB错误；
C、在t＝0和t3时刻，小球的速度都为0，动能都为0；不计空气阻力，整个过程中小球的机械能全部转化为弹簧的弹性势能，所以小球减小的重力势能等于弹簧获得的弹性势能，故C正确；
D、从t2到t3时刻，由v﹣t图像可知，小球的速度减小，其动能减小；此过程中小球所处的高度变小，其重力势能减小，故D错误。
故选：C。
9．【答案】C
【分析】（1）由图可知n＝2，绳重自由端移动的距离s＝2h，利用W总＝Fs求总功，利用P拉力做功的功率；
（2）求出地面受到的压力（G﹣F）和受力面积（双脚站立），再利用压强公式求工人对地面的压强；
（3）根据不计绳重和摩擦时F（G+G动）求出动滑轮重力，使用该滑轮组提升重物时，工人的最大拉力等于其重力，再根据F（G+G动）求出提升物体的最大重力；
（4）不计绳重与摩擦，提起物体的重力越大，做的有用功越多，有用功在总功中所占的比例越大，据此分析机械效率的变化情况。
【解答】解：A、由图可知n＝2，绳重自由端移动的距离：s＝2h＝2×1m＝2m，
拉力做的总功：W总＝Fs＝400N×2m＝800J，
拉力做功的功率：P80W，故A错误；
B、人向下拉绳子时，绳子也会对人施加向上的拉力，
则人对地面的压力：
F压＝G人﹣F＝500N﹣400N＝100N，
则工人对地面的压强：
p2×103Pa．故B错误；
C、由图可知n＝2，不计绳重与摩擦，F（G+G动）可得，
动滑轮重力：G动＝2F﹣G＝2×400N﹣600N＝200N，
使用该滑轮组提升重物时，工人的最大拉力等于其重力，即F大＝G人＝500N，
不计绳重及摩擦，由F（G+G动）得，提升物体的最大重力：
G大＝nF大﹣G动＝2×500N﹣200N＝800N．故C正确；
D、不计绳重与摩擦，动滑轮的重力不变，额外功不变，提起物体的重力越大，做的有用功越多，有用功在总功中所占的比例越大，则滑轮组的机械效率越大，因此该滑轮组的机械效率不总是75%，故D错误。
故选：C。
10．【答案】B
【分析】（1）由图乙确定ab段拉力F大小，天花板受到的拉力等于三股绳子的拉力加上定滑轮的重力；
（2）根据滑轮组装置确定绳子股数，利用图乙确定bc段拉力F大小，绳重、轮与轴的摩擦均忽略不计，根据F（f+G动）求出物体M在bc段的摩擦力，利用η求出该滑轮组的机械效率；
（3）绳重、轮与轴的摩擦均忽略不计，根据F（f+G动）求出物体M在ab段的摩擦力，利用η分析机械效率的变化；
（4）根据W总＝Fs'＝Fns分别求出拉力在ab段和bc段做的功，然后求出物体从a点运动到c点的过程中拉力F做的功。
【解答】解：A、物体在ab段运动时，由图乙可知，F＝60N，天花板受到的拉力等于三股绳子的拉力加上定滑轮的重力，即F拉＝3F+G定＝3×60N+50N＝230N，故A错误；
B、由图甲可知，n＝2，由图乙可知，bc段拉力F为100N，绳重、轮与轴的摩擦均忽略不计，根据F（f+G动）可知，物体M在bc段的摩擦力为：
fc＝nF'﹣G动＝2×100N﹣40N＝160N，
该滑轮组的机械效率为：
η100%＝80%，故B正确；
C、绳重、轮与轴的摩擦均忽略不计，根据F（f+G动）可知，物体M在ab段的摩擦力为：
fa＝nF﹣G动＝2×60N﹣40N＝80N，即fa＜fc，根据η可知，动滑轮的重力不变，物体从ab段到bc段，滑动摩擦力变大，因此滑轮组的机械效率变大，故C错误；
D、拉力在ab段做的功为：
W总1＝Fs'＝Fnsab＝60N×2×2m＝240J，
拉力在bc段做的功为：
W总2＝F's''＝F'nsbc＝100N×2×3m＝600J，
则物体从a点运动到c点的过程中，拉力F做的功为：
W＝W总1+W总2＝240J+600J＝840J，故D错误。
故选：B。
11．【答案】D
【分析】由于轨道是光滑的，不计空气阻力，所以机械能是守恒的；根据W＝Gh比较重力做功的大小；根据影响动能和势能大小的因素比较动能、势能的大小。
【解答】解：
A、甲、乙从A处自由滑向B处，下降的高度是相同的，但两小孩的重力不同，根据W＝Gh可知，重力做功不相等，故A正确；
B、由于轨道是光滑的，不计空气阻力，所以机械能是守恒的，故B正确；
C、甲、乙下滑的过程中，甲乙的重力势能减小，动能变大，重力势能转化为动能，故C正确；
D、由图可知，甲、乙在A点时，高度相同，由于重力不同，则二人的重力势能不同，根据机械能守恒可知，他们到达B点时的动能也是不同的，故D错误。
故选：D。
12．【答案】D
【分析】（1）会对物体整个运动过程受力分析；（2）理解路程与时间图像。
【解答】解：A.由乙图可知：当t＝0s时，F＝0N，f＝1N，板擦受到重力和摩擦力是一对平衡力，则板擦受到重力G＝1N，故A错误；
B.由丙图可知：4—6s板擦做匀速直线运动，F＝G+f＝1N+1.5N＝2.5N（f和G保持不变），则4—6S拉力大小不变，故B错误；
C.由乙丙图可知：4—6s板擦做匀速直线运动，板擦所受滑动摩擦力的大小为1.5N，故C错误；
D.由丙图可知：0—4s板擦静止，不做功；4—6s板擦做匀速直线运动，所做的功w＝Fs＝2.5N×0.3m＝0.75J，故D正确。
故选：D。
二．填空题（共8小题）
13．【答案】动；弹性势。
【分析】（1）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。
（2）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。
（3）弹性势能大小的影响因素：发生弹性形变的大小，发生弹性形变的难易程度。弹性形变越大，发生弹性形变越难，弹性势能越大。在物体没有发生弹性形变时，不考虑弹性势能。
【解答】解：游戏者从离开跳台向A点运动的过程中，该过程绳子没有被拉长，也就没有弹性势能，只有动能和重力势能。下落时速度越来越大，动能越来越大；高度越来越低，重力势能越来越小，故重力势能逐渐转化为动能；
游戏者从A点到B点的过程中，绳子逐渐被拉长，因此绳子的弹性势能逐渐增加。
故答案为：动；弹性势。
14．【答案】A；40；300。
【分析】（1）由图甲可知，n＝3，则拉力端移动距离s＝3h，据此确定图乙中绳子自由端运动的s﹣t图像是A还是B；
（2）不计绳重和摩擦，拉力F（G+G动），据此求动滑轮重力；
（3）由图乙可知，t＝3s时，物体运动的高度h＝1.5m，利用W＝Gh求有用功。
【解答】解：（1）由图甲可知，n＝3，则拉力端移动距离s＝3h，所以图乙中上面的倾斜直线A是绳子自由端运动的s﹣t图像，而下面的倾斜直线B是物体运动的s﹣t图像；
（2）不计绳重和摩擦，拉力F（G+G动），则动滑轮重力：
G动＝3F﹣G＝3×80N﹣200N＝40N；
（3）由图乙可知，t＝3s时，物体运动的高度h＝1.5m，
对物体做的有用功：W有用＝Gh＝200N×1.5m＝300J。
故答案为：A；40；300。
15．【答案】没有做；距离。
【分析】做功的两个必要因素：①作用在物体上的力，②物体在力的方向上通过了距离，二者缺一不可。
【解答】解：小聪推箱子，用了力，但没移动距离，对箱子没有做功，即做功为0J。
力对物体做功的两个必要因素：作用在物体上的力；物体在力的方向上通过的距离。
故答案为：没有做；距离。
16．【答案】不变；变大；变大。
【分析】动能的大小与物体的质量和速度有关，重力势能的大小与物体的质量和高低有关，动能和重力势能统称为机械能。
【解答】解：飞船在加速飞离地球的过程中，飞船的质量不变，速度变大，则动能变大；质量不变，高度变大，其重力势能变大。
由于动能和势能的总和等于机械能，可知飞船的机械能变大。
故答案为：不变；变大；变大。
17．【答案】3000；75%；省力。
【分析】（1）根据功的计算公式W＝Fs可求出推力做的功，即总功；再根据W＝Gh求出有用功；然后根据机械效率的计算公式可求出斜面的效率η。
（2）使用斜面的好处是能够省力，使用任何机械都不省功。
【解答】解：（1）此过程所做有用功为：W有＝Gh＝2000N×1.5m＝3000J；
所做总功为：W总＝Fs＝1000N×4m＝4000J；
故机械效率为：η75%；
（2）使用斜面能够省力，但不能省功。
故答案为：3000；75%；省力。
18．【答案】24；80%。
【分析】（1）先判断绳子段数n＝2，用公式s＝nh计算拉力移动距离，用W＝Fs计算拉力做功；然后用P计算功率；
（2）计算有用功是要用摩擦力乘以物体移动距离，最后有用功除以总功可得机械效率。
【解答】解：
（1）拉力F通过的距离：s＝2h＝2×4m＝8m；
拉力F所做的功为：W总＝Fs＝15N×8m＝120J；
拉力做功的功率为：
P24W；
（2）地面对物体的摩擦阻力为：f＝0.4G＝0.4×60N＝24N；
克服摩擦力所做的功：W有用＝fh＝24N×4m＝96J；
滑轮组的机械效率为：η100%100%＝80%。
故答案为：24；80%。
19．【答案】6×103；400；6×103。
【分析】（1）根据G＝mg求大石头的重力，利用W＝Gh求起重机提升大石头做的功，根据P求起重机提升大石头的功率；
（2）根据做功的两个必要因素分析起重机的吊钩将大石头沿水平移动2m过程的做功情况，进而求出起重机的吊钩做的总功。
【解答】解：（1）大石头的重力：G＝mg＝0.6×103kg×10N/kg＝6×103N，
起重机提升大石头做的功：W＝Gh＝6×103N×1m＝6×103J，
起重机提升大石头的功率：P400W；
（2）重力方向竖直向下，大石头沿水平移动2m过程中，没有在竖直方向上移动距离，由做功的两个必要因素可知，大石头沿水平移动2m过程中，起重机的吊钩没有做功，因此整个过程中起重机的吊钩做的总功为6×103J。
故答案为：6×103；400；6×103。
20．【答案】见试题解答内容
【分析】（1）物体处于静止或者匀速直线运动状态时，受到的力是平衡力，相互平衡的两个力大小相等；物体做匀速运动时，受到的摩擦力是最大静摩擦力，即使再做加速运动，受到的摩擦力也不变；
（2）根据做功的两个条件：有力作用在物体上且物体在力的方向上通过了距离，判断在0～1s内推力是否做功；
（3）功等于力和距离的乘积，根据乙图算出3～5s通过的距离，根据甲图找出此时的推力，根据W＝Fs计算出推力做的功，然后根据功率为P求出功率。
【解答】解：
（1）由乙图可知，在3～5s内木箱做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡条件可知，木箱受到的滑动摩擦力f＝F，由甲图可知，在3～5s内推力F＝20N，则木箱受到的滑动摩擦力f＝F＝20N；由图甲可知，木箱在1～3s内做加速运动，受到的摩擦力为滑动摩擦力，滑动摩擦力与推力大小无关，物体间接触面与物体间压力不变，物体受到的滑动摩擦力不变，则1s～3s内木箱受到的摩擦力大小为20N；
（2）木箱在0～1s内没有动，因此在0～1s内，推力对木箱所做的功为0J；
（3）由乙图知，箱子3～5s内通过的距离s＝vt＝1m/s×2s＝2m，由甲图指此时受到的推力F＝20N，因此推力做功W＝Fs＝20N×2m＝40J，
在3～5s内，推力对木箱所做功的功率为P20W。
故答案为：20；0；20。
三．实验探究题（共4小题）
21．【答案】转换法；乙和丙；内。
【分析】（1）重力势能的大小与两个因素有关：一个是物体的质量，另一个是物体的高度；
（2）转换法：将一种不容易直接观察的物理量转换为另外一种容易观测的物理量；
（3）摩擦阻力做功，内能增加。
【解答】解：（1）该实验将无法直接直接测量的重力势能转换为小球陷落的深度，使用了转换法；
（2）想要探究重力势能与高度关系，应该选择质量相同高度不同来进行实验，故选择乙和丙；
（3）掉落过程中摩擦阻力做功，因此小球内能增加。
故答案为：转换法；乙和丙；内。
22．【答案】（1）匀速；（2）无关；（3）1、2；（4）丙；75；（5）84。
【分析】（1）实验时应沿竖直方向匀速拉动物体；
（2）通过比较1、2两次实验数据，找出相同量和不同量，分析得出滑轮组的机械效率与变化量的关系；
（3）研究滑轮组机械效率与提升物体重力的关系，要使用同样的滑轮组，改变提升的物体重力，据此选择；
（4）由s＝nh确定n的大小，据此第3次实验是用哪个图所示装置来完成的；
根据W＝Gh算出第3次实验时所做的有用功；由η算出滑轮组的机械效率；
（5）不计绳重和摩擦，根据F（G物+G动）代入数据计算出G动，根据η算出钩码重8.4N时滑轮组的效率。
【解答】解：（1）为了准确测出滑轮组的机械效率，应使弹簧测力计沿竖直方向做匀速直线运动；
（2）通过比较1、4两次实验数据知，滑轮组和提升物体的重力相同，绳子段数相同，重物上升高度不同而机械效率相同，故得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与重物上升高度无关；
（3）1、2两次实验，s＝0.3m，h＝0.1m，由s＝nh可得n＝3，使用同样的滑轮组，即使用的甲、乙两图，通过得出的实验数据可知提升的物体重力越大，滑轮组的机械效率越高，得出结论：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高；
（4）在第3次实验中，s＝0.5m，h＝0.1m，由s＝nh可得n＝5，即承担物重的绳子股数n＝5，所以第3次实验是用丙图所示装置来完成的；
第3次实验时所做的有用功为：
W有用＝Gh＝6N×0.1m＝0.6J；
第3次做的总功：
W总＝Fs＝1.6N×0.5m＝0.8J；
滑轮组的机械效率是：
η100%＝75%；
（5）第1次实验时，不计绳重和摩擦，根据F（G物+G动）得动滑轮的重力为：
G动＝3F′﹣G′＝3×1.2N﹣2N＝1.6N，
钩码重8.4N时滑轮组的效率为：
η100%＝84%。
故答案为：（1）匀速；（2）无关；（3）1、2；（4）丙；75；（5）84。
23．【答案】（1）移动的距离；（2）20.50；（3）＝；（4）乙；速度；（5）不能。
【分析】（1）实验中超载、超速带来的危害程度是通过木块移动的距离来体现的，这是转换法；
（2）由图丁可知刻度尺的分度值为1mm，要估读到分度值的下一位；
（3）小车到达水平面的速度由小车滑下的高度决定；
（4）超速是指汽车的质量一定，速度越大，动能越大，根据控制变量法可知选择质量相等到达水平面速度不同的AB小车；
（5）根据牛顿第一定律分析。
【解答】解：（1）实验中超载、超速带来的危害程度是通过木块移动的距离来体现的，这是转换法；
（2）由图丁可知刻度尺的分度值为1mm，木块被小车推动的距离sA为20.50cm；
（3）小车到达水平面的速度由小车滑下的高度决定，hA＝hC，所以在甲、丙两图所示的实验中，A、C两车到达水平面时的速度vA＝vC；
（4）超速是指汽车的质量一定，速度越大，动能越大，根据控制变量法可知选择质量相等到达水平面速度不同的AB小车，所以应选择甲、乙两图；
（5）若木板表面光滑且足够长，则木块被撞击后做匀速直线运动，不能通过距离的大小来判定动能的大小。
故答案为：（1）移动的距离；（2）20.50；（3）＝；（4）乙；速度；（5）不能。
24．【答案】（1）重力势能先转化为动能，动能再转化为弹性势能；小；（2）质量相同，高度越低，重力势能越小；（3）质量不同的小球从同一斜面的同一高度静止释放，比较弹簧压缩后的长度；
（4）D；水资源丰富（或水量大）和地势高度差大。
【分析】（1）（2）动能的大小与质量和速度有关，重力势能的大小与高度和质量有关，弹性势能的大小与弹性形变的程度有关；
（3）控制变量法在此实验中的应用，重力势能与物体的质量和被举高度有关，在探究重力势能与其中一个量的关系时，另一个量保持不变，改变要探究的量，再根据转换法进行解答。
【解答】解：（1）小球下滑，重力势能转化为动能，压缩弹簧，动能转化为弹性势能；整个过程涉及的能量转化情况为：重力势能先转化为动能，动能再转化为弹性势能；铁球重力势能的大小可以用被压缩后弹簧的长度来反映，长度越长，弹簧的形变越小，弹性势能越小，则说明铁球的重力势能越小；
（2）将同一铁球先后从同一斜面的不同高度h1、h2（h1＜h2）处由静止释放，弹簧被压缩后的长度分别为l1、l2（l1＞l2），结合（1）的分析上可得出的结论是：质量相同，高度越低，重力势能越小；
（3）若要探究重力势能大小与物体质量的关系，设计思路为：质量不同的小球从同一斜面的同一高度静止释放，比较弹簧压缩后的长度；
（4）D位置与上游的高度差较大，所以应该安装在D位置；水资源丰富（或水量大）和地势高度差大，重力势能就大，转化为的动能就越大；
故答案为：（1）重力势能先转化为动能，动能再转化为弹性势能；小；（2）质量相同，高度越低，重力势能越小；（3）质量不同的小球从同一斜面的同一高度静止释放，比较弹簧压缩后的长度；
（4）D：水资源丰富（或水量大）和地势高度差大。
四．综合应用题（共4小题）
25．【答案】（1）他测得的操场长度为180m；
（2）他测得的无人机的输出功率是80W。
【分析】（1）已知无人机的速度和飞行时间，根据v求操场的长度；
（2）无人机匀速直线上升时，克服重力做功，根据W＝Gh＝mgh求无人机做的功，根据P求无人机的输出功率。
【解答】解：（1）操场的长度：s＝vt＝2m/s×（1×60s+30s）＝180m；
（2）无人机匀速直线上升时，克服重力做功，即无人机做的功：
W＝Gh＝mgh＝2kg×10N/kg×80m＝1600J，
无人机的输出功率：。
答：（1）他测得的操场长度为180m；
（2）他测得的无人机的输出功率是80W。
26．【答案】（1）“雪龙”号满载时受到的浮力为2.1×108N；
（2）水面下5m深处船壁受到海水的压强为5.15×104Pa；
（3）主机能提供多大的动力为1.32×106N。
【分析】（1）根据F浮＝G排＝mg得出“雪龙”号满载航行时所受到的浮力；
（2）根据p＝ρ海水gh得出水面下5m深处船壁受到海水的压强；
（3）已知主机功率13200kW，由P＝Fv可得主机能提供的动力。
【解答】解：（1）“雪龙”号满载航行时所受到的浮力为
F浮＝G排＝mg＝2.1×107kg×10N/kg＝2.1×108N；
（2）水面下5m深处船壁受到海水的压强
p＝ρ海水gh＝1.03×103kg/m3×10N/kg×5m＝5.15×104Pa；
（3）主机功率13200kW，速度为
v＝36km/h＝10m/s
由P＝Fv可得，主机能提供多大的动力
F1.32×106N
答：（1）“雪龙”号满载时受到的浮力为2.1×108N；
（2）水面下5m深处船壁受到海水的压强为5.15×104Pa；
（3）主机能提供多大的动力为1.32×106N。
27．【答案】（1）重物受到的重力G的大小为100N；
（2）重物受到的拉力F的大小为100N；
（3）有用功W有为900J；
（4）定滑轮的机械效率η为90%。
【分析】（1）根据G＝mg可求出重物受到的重力G的大小；
（2）重物匀速向上运动，根据二力平衡条件求出重物受到的拉力F的大小；
（3）根据W有用＝Gh求出有用功；
（4）根据η求出定滑轮的机械效率。
【解答】解：（1）重物受到的重力：G＝mg＝10kg×10N/kg＝100N；
（2）由题可知重物匀速向上运动，则根据二力平衡条件可得重物受到的拉力：F＝G＝100N；
（3）所做的有用功：W有用＝Gh＝100N×9m＝900J；
（4）定滑轮的机械效率：η100%＝90%。
答：（1）重物受到的重力G的大小为100N；
（2）重物受到的拉力F的大小为100N；
（3）有用功W有为900J；
（4）定滑轮的机械效率η为90%。
28．【答案】（1）cm；6；（2）如图所示；（3）1；2。
【分析】（1）比较刻度尺上，24.6mm、24.6cm、24.6dm的长度；
（2）利用G＝mg计算篮球受到的重力；
（3）忽略空气的作用力，空中飞行的篮球，只受重力；
（4）动能与势能的总和称为机械能。
【解答】解：（1）比较刻度尺上，24.6mm、24.6cm、24.6dm的长度，明显能看出，篮球的直径为24.6cm；
该篮球受到的重力G＝mg＝0.6kg×10N/kg＝6N；
（2）忽略空气的作用力，图中乙位置篮球只受重力，其方向竖直向下，大小为6N，作用点在重心，受力示意图如图所示：
（3）篮球经过甲、乙两位置时的机械能和重力势能如表所示，机械能由13J变为12J，篮球与地面碰撞过程损失的机械能为1J；在乙位置时机械能为12J，其中重力势能10J，所以在乙位置时的动能为2J。
故答案为：（1）cm；6；（2）如图所示；（3）1；2。
学习目标
单元归纳
单元实验总结
典例精讲
对点演练
模拟演练
解题方法点拨
模拟演练
考点梳理
考点梳理
素养提升精炼
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沪粤版九年物理上册单元考点大通关学案（全国通用）
第十一章 功与机械能
1.知道机械功和功率，用生活中的实例说明机械功和功率的含义；
2.知道机械效率，了解提高机械效率的途径和意义；
3.知道动能、势能和机械能，通过实验，了解动能和势能的相互转化，举例说明机械能和其他形式能的相互转化。
1.功：
（1）概念：物理学中规定，作用在物体上的力，使物体在力的方向上移动一段距离，就说这个力对物体做了机械功，简称做了功。
（2）做功的两个必要因素：
①作用在物体上的力；
②物体在力的方向上通过的距离。
（3）不做功的三种情况
①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”。
（4）功的计算：
①公式：一般式W=Fs；常用式W=Gh(克服重力做功)或W=fa(克服摩擦阻力做功)。
②单位：焦耳(J）
2.功率
（1）物理意义：表示物体做功的快慢。
（2）定义：把做功的多少与所用时间的比叫做功率。
（3）计算式：，P表示功率，W表示功，t表示时间，使用公式计算功率时，必须注意W和t的对应关系。W为在t时间内所做的功，而t为做W这么多的功所用的时间。
（4）推导式：P=F，式中F为做功的力而为速度。
（5）单位：瓦(W)，千瓦(kW)。1kW=1000W。
3.机械效率
（1）总功：使用机械时，拉力（或动力)所做的的功，用表示。例如：用桶从井中打水，人在整个提水过程中拉力做的功是总功。
（2）额外功：对我们是无用的，但又不得不做的功，用表示。如提沙子上楼时对桶、滑轮等做的功就是额外功。
（3）有用功：从总功中减去额外功，才是对我们有用的功，用表示。如提沙子上楼时对沙子做的功就是有用功。
（4）我们把有用功和总功的比值叫做机械效率，符号为η。
①公式为，式中表示机械效率，它是一个百分数。的值越大，表明有用功在总功中所占的比例越大，做功的效率越高。
②的值总小于100%，由于机械本身的摩擦力或重力不可能为零，所以额外功总是存在的，即有用功总是小于总功。
4.动能和势能
（1）能量
物体能够对别的物体做功，我们就说这个物体具有能量或能。
（2）动能
动能：物体由于运动而具有的能。
（3）势能
重力势能：把被举高的物体具有的能叫做重力势能。
弹性势能：物体发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。
重力势能和弹性势能统称为势能。
机械能
物体的动能和势能统称为机械能。
（5）动能和势能相互转化
动能和重力势能之间可以相互转化．动能和重力势能之间的相互转化一般发生在只受重力作用下的运动过程中，例如滚摆在下降的过程中，越转越快，它的重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能；滚摆在上升过程中，越转越慢，它的重力势能越来越大，动能越来越小，动能转化为重力势能。
动能和弹性势能之间也可以相互转化．它可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间，例如，从高处落下的皮球与地面撞击的过程中，由于皮球发生弹性形变，皮球的动能转化为弹性势能，皮球在恢复形变的过程中，它的弹性势能转化为动能．拉弯的弓把箭射出去的过程中，拉弯的弓具有弹性势能，射出去的箭具有动能，这是弓的弹性势能转化为箭的动能。
1.测量滑轮组的机械效率
实验装置：
（1）实验目的：测量滑轮组的机械效率
（2）实验原理：=100%
（3）实验器材：滑轮组、相同的钩码若干、铁架台、细绳、弹簧测力计、刻度尺
（4）实验步骤：
①用弹簧测力计测量出钩码的重力G；
②按装置图把滑轮组和刻度尺安装好，并记下钩码下沿和绳子末端在刻度尺上的位置；
③竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使钩码上升，读出其示数F，并从刻度尺上读出钩码上升的距离h和绳子末端移动的距离s；
④分别算出有用功W有、总功W总和机械效率η，将各项数据填入表格
⑤增加被提升钩码的个数，重复步骤②③④
⑥实验结论：使用同一滑轮组提升不同的重物时，重物越重，滑轮组的机械效率越大
（5）提高滑动组机械效率的方法：增加物重或减少动滑轮的重力、减少摩擦等。
2.探究动能的大小与哪些因素有关
（1）实验装置。如图所示：
（2）实验方法：控制变量法和转换法。
（3）实验现象：
①同一钢球从不同高度滚下，钢球碰撞木块时的速度不同。高度越高，钢球滚到平面上时的速度越大，木块被推得越远；
②质量不同的钢球从同一高度滚下，钢球滚到平面上时的速度相同。质量越大的钢球将木块推得越远。
（4）得出结论：
①物体动能的大小与物体的运动速度有关，物体运动速度越大，物体的动能越大；
②物体动能的大小与物体的质量有关，物体的质量越大，物体的动能越大。
（5）归纳总结：
动能的大小与物体的质量和运动速度有关。质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。
3.探究重力势能的大小与哪些因素有关
（1）实验装置。
（2）实验设计：让高处的重物下落，将小木桩打入沙中，比较小木桩陷入的深度。应用控制变量法确定要探究的量；应用转换法，通过小木桩陷入的深度来反映重力势能的大小。
（3）实验过程：
①让同一重物从不同的高度静止落下，撞击相同的两个小木桩，从较高处下落的重物将小木桩撞入沙中深些
②用质量不同的重物，分别从同一高度处由静止落下，撞击相同的两个小木桩，质量大的重物将小木桩撞入沙中深些
（4）实验结论：
物体的质量越大，位置越高，它具有的重力势能就越大。
考点1. 功
【例题1】（2025 南昌模拟）如图所示，是警民合力推着一辆故障车在水平路面前行的情景，在这个过程中，推力对故障车 做功，地面的支持力对故障车 做功。（均选填“有”或“没有”）
【答案】
有；没有。
【解析】做功的两个必要因素：①作用在物体上的力；②物体在力的方向上通过的距离；二者缺一不可。
【解答】警民合力推着一辆故障车在水平路面前行时，故障车在推力的方向上移动了距离，根据做功的两个必要因素可知，他们的推力对故障车做了功；
故障车受到水平地面施加的支持力作用，但没有在支持力的方向上移动距离，所以支持力没有对故障车做功。
故答案为：有；没有。
【例题2】（2025 延边州一模）小明用滑轮组把一箱货物从一楼提升到三楼，感到很“吃力”，他在滑轮组的轴上加润滑油后，感觉好多了。则加上润滑油后，小明做功的（ ）
A．有用功减小，总功不变 B．有用功增加，总功增加
C．有用功减小，总功减小 D．有用功不变，总功减小
【答案】D
【解析】滑轮组属于机械，对机械来说，给予机械动力、使机械运转的功就是总功，所以人所做的功就是总功；而机械对重物做的功就是有用功，这里就是把货物提到了五楼。
【解答】加润滑油前后工人都是提升同样的重物，也就是说对重物做的功是不变的，即有用功是不变的；但加了润滑油，工人用的拉力减小了，而同样是把货物拉到三楼，力小了，做的功自然就少了，即总功是减小的。所以只有D答案是正确的。
考点2. 功率
【例题3】（2025 新疆模拟）如图所示，用力F将一个质量为10kg的物块沿斜面（与水平面成30°角）匀速拉往高处，若拉力F的功率为24W，物块受摩擦力大小为30N，则拉物块的速度为（ ）
A．0.2m/s B．0.3m/s C．0.4m/s D．0.8m/s
【例题4】（2025 广东模拟）粗糙程度相同的水平地面上放着一个物块，对其施加一个方向不变的水平拉力，使其从静止开始运动，滑块的速度随时间变化的规律如图甲所示。拉力的功率随时间变化的规律如图乙所示。
（1）4～6s,物体处于 状态，所受拉力F= N。
（2）0～2s,物体运动了4m,求出该过程中，物体克服摩擦力所做的功。（写出必要的计算过程）
考点3. 机械效率
【例题5】（2025春 沙坪坝区校级期末）理解物理概念是学好物理的关键，关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．功率越大，做功就越快，机械效率也越大
B．机械效率越高的机械，表明它做的有用功越多
C．物体受力且运动一段距离时，力就对物体做了功
D．两个机械工作时做的额外功相同，有用功也相同，机械效率也一定相同
【答案】D
【解析】
（1）功率是表示物体做功快慢的物理量，物体的功率越大，做功越快。
（2）机械效率是有用功与总功的比值，机械效率越高的机械，有用功在总功中所占的比值越大。
（3）做功的两个必要因素：作用在物体上的力；物体在力的方向上通过的距离（即力和距离的方向要一致）；二者缺一不可。
【解答】A、功率是表示物体做功快慢的物理量，机械效率是有用功与总功的比值，机械效率与功率无关，故A错误；
B、机械效率越高的机械，有用功在总功中所占的比值越大，但有用功不一定多，故B错误；
C、若物体运动的方向与受力方向垂直，则力对物体没有做功，故C错误；
D、两个机械工作时做的额外功相同，有用功也相同，则总功一定相同，机械效率也一定相同，故D正确。
【例题6】（2025 凤翔区二模）如图所示，在新农村改造时，工人用如图所示的滑轮组将重400N的建筑材料沿竖直方向匀速提升2m,已知动滑轮重100N，不计绳重和摩擦。则工人对绳子的拉力与绳子对工人的拉力是一对 （选填“平衡力”或“相互作用力”）；建筑材料匀速上升时，工人的拉力为 N，该滑轮组的机械效率为 。
【答案】相互作用力；250；80%。
考点4. 动能和势能
【例题7】（2025 武定县二模）如图所示是中国乒乓球运动员王楚钦和孙颖莎在2024年巴黎奥运会为中国夺得首枚奥运混双金牌的比赛画面，下列说法正确的是（ ）
A．乒乓球通常采用轻质材料（如赛璐珞或塑料）的目的是减小受到的惯性
B．孙颖莎发球时球拍对乒乓球施加力，乒乓球对球拍没有力的作用
C．乒乓球可以通过与球拍摩擦产生旋转，从而改变乒乓球的运动状态
D．乒乓球在弹起过程中，重力势能逐渐减小，动能逐渐增加
【答案】C
【解析】（1）物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性，一切物体都有惯性，惯性大小只跟物体的质量大小有关，跟物体是否受力、是否运动、运动速度等都没有关系。
（2）物体间力的作用是相互的。
（3）力可以改变物体的形状和运动状态。
（4）动能大小的影响因素：质量、速度；质量越大，速度越大，动能越大。
重力势能大小的影响因素：质量、被举的高度；质量越大，高度越高，重力势能越大
【解答】A、乒乓球通常采用轻质材料（如赛璐珞或塑料）的目的是减小的惯性，惯性是物体保持原来运动状态不变的一种性质，不是力，不能用“受到”来描述，故A错误。
B、物体间力的作用是相互的，孙颖莎发球时球拍对乒乓球施加力，乒乓球对球拍同时有反作用力，故B错误。
C、乒乓球通过与球拍摩擦，因受到球拍的摩擦力而产生旋转，从而改变乒乓球的运动状态，故C正确。
D、乒乓球在弹起过程中，质量不变，高度变大，速度变小，所以其重力势能逐渐增加，动能逐渐减小，故D错误。
故选：C。
【例题8】（2025 旬邑县二模）如图所示的是小明在假期和父母一起去游乐园玩过山车时的情景，下列叙述正确的是（ ）
A．过山车从最高处滑下时机械能保持不变
B．到达环形轨道最高点时过山车的重力方向仍然竖直向下
C．整个过程中过山车的重力势能和动能不断地相互转化且没有损耗
D．过山车快速运动时感觉呼吸困难是因为大气压变小了
【答案】B
【分析】（1）动能和势能统称为机械能；动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关；
（2）重力的方向总是竖直向下的；
（3）物体克服摩擦做功，机械能转化为内能；
（4）力的作用效果：可以改变物体的形状。
【解答】解：A、过山车从高处加速滑下的过程中，需克服摩擦力做功，故机械能变小，故A错误；
B、重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，到达环形轨道最高点时过山车的重力依然存在，且重力的方向是竖直向下的，故B正确；C、过山车下降的过程中，重力势能转化为动能，过山车上升的过程中，过山车的动能转化为重力势能；由于过山车受到摩擦力作用，要克服摩擦做功，机械能减小，故C错误；D、过山车快速运动时，人受到的空气阻力较大，压迫胸腔，使胸腔变形，让人呼吸困难，故D错误。故选：B。
【演练1】 （2025 开福区二模）2024年9月25日，中国人民解放军火箭军向太平洋相关公海海域，成功发射1发携载训练模拟弹头的洲际弹道导弹（如图），导弹准确落入预定海域。下列说法正确的是（ ）
A．加速升空的过程中燃气对导弹做了功
B．加速升空的过程中导弹受到平衡力
C．穿过大气层后导弹的惯性增大
D．穿过大气层后若所有力消失，导弹将保持静止
【答案】A
【演练2】 （2025春 龙岗区期末）《天工开物》记载了水碓舂米（指碾米脱壳）的场景：水流冲击水轮转动，同时带动多个舂锤上下运动。水碓取代了人力或畜力，使得农民在一天内能舂出更多米，大大提高了生产效率。此机械无法解决的问题是（ ）
A．一天内做的总功增加
B．增大了功率
C．完成相同的任务所用时间更少
D．减少了额外功
【答案】D。
【演练3】（2025 汝南县三模）随着社会发展，自驾游成为人们新的旅游方式。一辆房车可以装载很多生活物资，就像一个“移动的家”，下列说法不正确的是（ ）
A．房车在行驶距离一定时，所装的生活物资越重，牵引力做功就越多
B．房车在爬坡时，若输出功率一定，应减小速度，增大牵引力
C．房车前进时，若突然刹车，乘客会向前倾倒
D．房车行驶的距离越远，牵引力做功越多，功率就越大
【答案】D
【演练4】（2025 博山区一模）如图1所示，放在水平地面上的物体受到方向不变的水平拉力F的作用，F的大小与时间t的关系如图2所示，物体运动的速度v与时间t的关系如图3所示。0～2s内物体受到的摩擦力为 N；4～6s内拉力F所做的功为 J，功率为 W。
【答案】1；1.6；0.8。
【演练5】（2025春 重庆期末）关于功、功率和机械效率，下列说法中正确的是（ ）
A．功率越大的机械，做功就越多
B．功率越大的机械，做功就越快
C．机械效率越高的机械，功率就越大
D．越省力的机械，机械效率越高
【答案】B
【演练6】（2025 达州）“奇思妙想”小组的同学在劳动实践基地，用如图所示机械将400N物体匀速提升12m,用时1min。已知G动=100N，G人=600N，人与地面接触总面积为3.5×10-2m2（空气阻力、摩擦力及绳重不计）该过程中下列说法正确的是（ ）
A．人拉力的功率为80W
B．物体上升速度为0.4m/s
C．人对地面压强为10000Pa
D．该滑轮组机械效率为66.7%
【答案】C
【演练7】（2025 怀化二模）2024年7月31日，我国选手邓雅文在巴黎奥运会自由式小轮车女子公园决赛中夺得冠军，为中国队在该项目获得首金。关于邓雅文骑自由式小轮车在自由滑行阶段（忽略摩擦力影响），下列说法正确的是（ ）
A．下坡时，小轮车的重力势能减小，动能增大
B．下坡时，小轮车的重力势能增大，动能减小
C．上坡时，小轮车的重力势能增大，动能增大
D．上坡时，小轮车的重力势能增大，动能不变
【答案】A
【演练8】（2025 秦都区校级模拟）【热点信息】中国跳水队在2025年世界泳联跳水世界杯总决赛中包揽本次赛事的全部9枚金牌。如图所示是运动员比赛时的情景。下列说法不正确的是（不计空气阻力）（ ）
A．运动员站在跳台上静止时，运动员对跳台的压力与跳台对运动员的支持力是一对平衡力
B．运动员在空中向下落的过程中重力对运动员的运动状态有影响
C．头发上的水珠被甩出是由于水珠具有惯性
D．下落过程中，运动员的重力势能转化为动能
【答案】A
1.做功的两个必要因素：作用在物体上的力；物体在力的方向上移动的距离。
判断有没有“做功”的方法：看是否同时满足做功的两个必要因素，同时满足两个因素就叫“做功”，缺少任何一个，都不算“做功”。
2.比较做功快慢的方法
（1）相同时间比较做功的多少，相同时间内做功多的做功快。
（2）做相同的功比较时间，做功相同，时间短的做功快。
3.功、功率、机械效率三者的区别
功率表示做功的快慢，功率大表示做功快；
功率的大小与功和做功所用的时间都有关，因此做功多，不一定做功快；
机械效率反映机械做功性能的好坏，它与功、功率之间没有直接的大小关系，即机械效率高的机械不代表做的功多，不代表做功快，只能说明机械的有用功和总功的比值大，能量的利用率高。
提高滑轮组的机械效率的方法：
（1）使用同一滑轮组，增加物重可以提高机械效率；
（2）改进机械结构，使其更合理、更轻巧；按照技术规程操作，定时保养，使机械始终处于良好的运转状态。(做相同的有用功，减少额外功)
5.探究动能大小与哪些因素有关的研究方法
（1）转换法：动能大小转换成木块移动距离。
（2）控制变量法：判断动能和质量有关必须控制小球到水平面时速度相同；判断动能和速度有关必须控制小球质量相同。
分子的尺度很小，人们用肉眼观察到的都不是分子，分子只能用电子显微镜观察到。
6.探究重力势能大小与哪些因素有关的研究方法
（1）转换法：重力势能大小转换成木桩向下移动的距离。
（2）控制变量法：判断重力势能和质量有关必须控制木桩举高的高度相同；判断重力势能和举高高度有关必须控制木桩的质量相同。
7.动能和势能之间的转化判断方法
（1）动能转化为重力势能的标志是速度减小，所处的高度增加；重力势能转化为动能的标志是所处的高度减小，速度增大。
（2）动能转化为弹性势能的标志是速度减小，形变增大；弹性势能转化为动能的标志是动能增大，形变减小。
（3）动能和弹性势能的相互转化可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间。
（满分100分，答题时间60分钟，根据下面给出的试题答案与解析自测自评）
一．选择题（本大题共12小题，每小题2分，共24分）
1．（2025 仪征市一模）抛掷实心球是某市近几年体育中考主要项目之一，如图所示是小明同学扔实心球的情景（包含四个过程）。其中，手对实心球做功的过程是（ ）
A．①和③ B．②和④ C．①和④ D．②和③
2．（2025春 郯城县期末）下列有关机械做功、功率、机械效率的说法，正确的是（ ）
A．效率越高的机械，功率越大 B．越省力的机械，其功率就越大
C．做有用功越多的机械，效率越高 D．功率越大的机械，做功越快
3．（2025 西安模拟）物体在水平地面上做直线运动，当物体运动的路程和时间图像如图甲时，受到的水平推力为F1；当物体运动的速度和时间图像如图乙时，受到水平推力为F2，两次推力的功率分别为P1、P2。则下列关系正确的是（ ）
A．F1＝F2；P1＜P2 B．F1＝F2；P1＞P2
C．F1＞F2；P1＞P2 D．F1＜F2；P1＞P2
4．（2025春 烟台期末）物体在水平拉力的作用下，沿粗糙程度相同的水平面做直线运动，其运动图像如图所示。图像中OA段拉力对物体做的功和功率分别为WOA和POA，AB段拉力对物体做的功和功率分别为WAB和PAB。根据图像分析可知（ ）
A．WOA＜WAB B．WOA＝WAB C．POA＜PAB D．POA＞PAB
5．（2025 安庆模拟）第十四届全国冬季运动会于2024年2月17日至2月27日在内蒙古自治区呼伦贝尔市举办。如图所示是一位运动员在单板滑雪U型场地上进行训练时，由A点运动到C点过程中频闪摄影的照片，下列说法正确的是（ ）
A．运动员在C点时的动能最大
B．运动员从A点运动到B点的过程中，所受重力不做功
C．运动员从B点运动到C点的过程中，重力势能增加
D．运动员从A点运动到B点的过程中，动能转化为重力势能
6．（2025 房山区二模）如图所示为我国古代劳动人民在建筑工地上运送大木料的情境，对于此图片提供的信息，下列说法正确的是（ ）
A．大木料下放置小圆木是为了增大摩擦
B．支架下垫有石块是为了增大地面所受的压强
C．工人使用的横杆相当于省力杠杆
D．抬起大木料的过程中使用横杆可以省功
7．（2025春 延庆区期末）如图所示的四种情景中，人对物体做功的是（ ）
A．图甲举重运动员举着杠铃不动 B．图乙人推着小车在水平路面上匀速前进
C．图丙被运动员抛出的铅球在空中继续向前运动 D．图丁小孩儿搬石头石头没有被搬动
8．（2025 萨尔图区校级模拟）如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将金属小球从弹簧正上方某一高度处静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，通过安装在弹簧下端的压力传感器得到弹簧对它的压力F随时间t变化的图像，用速度探测仪得到小球速度v随时间t变化的图像，如图乙所示，不计空气阻力（g＝10N/kg），下列说法正确的是（ ）
A．从小球接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中，小球的机械能不变
B．从小球接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中，小球的动能减小
C．从t＝0到t3时刻，小球减小的重力势能等于弹簧获得的弹性势能
D．从t2到t3时刻，小球的速度减小，动能减小，重力势能增加
9．（2025 无锡模拟）小明体重为500N，双脚与地面接触面积为0.05m2，用如图所示的滑轮组将重为600N的物体匀速提升了1m，用时10s。拉动过程中小明对绳子的拉力为400N，若不计绳重与摩擦，则（ ）
A．在匀速提升物体的过程中，拉力做功的功率为40W
B．在匀速提升物体的过程中，小明对地面的压强为104Pa
C．使用该滑轮组，小明最多能提起800N的物体
D．不管提起多重的物体，该滑轮组的机械效率总是75%
10．（2025 兴隆县二模）如图甲所示，小明利用滑轮组拉动物体M，使其在水平拉力的作用下，在水平地面上的ab段和bc段分别做匀速直线运动。已知ab段和bc段的粗糙程度不同，长度分别为2m和3m。物体M重为400N，动滑轮重为40N，与天花板相连的定滑轮重为50N。物体M从a点运动到c点的过程中，小明对绳的拉力F与物体移动距离l的关系如图乙所示。物体的体积、绳重、轮与轴的摩擦均忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A．物体在ab段运动时，天花板受到的拉力为550N
B．物体在bc段运动时，滑轮组的机械效率为80%
C．物体在ab段运动时滑轮组的机械效率大于物体在bc段运动时滑轮组的机械效率
D．物体从a点运动到c点的过程中，拉力F做的功为420J
11．（2025 龙江县三模）如图所示，体重不同的甲、乙两小孩沿着两条长度不同的光滑轨道下滑。若不计空气阻力，两人从A处自由滑到B处，则下列说法错误的是（ ）
A．甲、乙所受的重力做功不同
B．甲、乙下滑过程中机械能守恒
C．甲、乙的重力势能转化为动能
D．甲、乙到达B点时的动能相同
12．（2025 夏津县二模）如图甲所示，一磁性板擦静止吸附在黑板上，后对其施加方向始终向上的拉力F，板擦最终向上运动。过程中板擦所受摩擦力f和板擦移动距离s与时间t的关系图像分别如图乙、丙所示，下列说法正确的是（ ）
A．板擦的重力为1.5N
B．整个过程中拉力F一直增大
C．板擦所受滑动摩擦力的大小为2.5N
D．整个过程中拉力F做的功为0.75J
二．填空题（本大题共8小题，每空1分，共21分）
13．（2025春 文峰区期末）蹦极是一种运动游戏.图中A点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，B点是游戏者所能到达的最低点.当游戏者离开跳台向A点运动的过程中（忽略空气阻力），其重力势能逐渐转化为 能：游戏者从A点到B点的过程中，绳子的 能逐渐增加.
14．（2025 东莞市校级一模）用如图甲的滑轮组提升重200N的物体，已知拉力F为80N，不计绳重和摩擦，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，反映绳子自由端运动的图线是 （选填“A”或“B”），动滑轮重为 N，3s内对物体做的有用功为 J。
15．（2024春 内江期末）小聪搬桌子，用了很大的力也没有搬动，小聪对桌子 （选填“做了”或“没有做”）功，这说明要对物体做功，物体还必须要在力的方向上通过一定的 。
16．（2025春 榕城区期末）2023年5月30日神舟十六号成功对接空间站。如题图所示，神舟十六号飞船在火箭的推动下，加速飞离地球的过程中，飞船的质量 ，动能 ，机械能 。（三个空均选填“变大”“变小”或“不变”）
17．（2025 安平县校级模拟）如图所示，工人师傅用沿斜面向上1000N的推力，将重为2000N的物体从斜面底端匀速推至斜面顶端。已知斜面长4m、高1.5m，则此过程中的有用功为 J，斜面的机械效率为 。使用斜面可以 （填“省力”或“省功”）。
18．（2025春 郴州期末）如图所示，用滑轮组将重为60N的物体在5s内沿水平方向匀速拉动4m，拉力F＝15N，物体受到地面的摩擦力为重力的0.4，则拉力的功率为 W，滑轮组的机械效率为 。
19．（2025 龙子湖区三模）大石头质量为0.6t，起重机的吊钩用时15s将大石头沿竖直方向匀速提升1m，取g＝10N/kg，起重机提升大石头做的功为 J，起重机提升大石头的功率为 W，起重机的吊钩将大石头沿竖直方向匀速提升1m后再水平移动2m，起重机的吊钩做的总功为 J。
20．（2025 东莞市二模）如图1所示，水平地面上有一长方体木箱。小林用水平推力F把木箱向前推动。此过程中，推力F和木箱前进的速度v的大小随时间t的变化情况分别如图2甲、乙所示。在第2s时刻，木箱受到的摩擦力f＝ N，在0～1s内，推力对木箱所做的功 J，在3～5s内，推力对木箱所做功的功率为 W。
三．实验探究题（本大题共4小题，共23分。）
21．（6分）（2024 德阳模拟）某学校“牛顿小组”的同学在探究重力势能的实验中用到三个体积相同的小球，它们的质量关系为m1＜m2＝m3，实验的情景如图所示。
（1）通过观察小球陷入细沙的深度来反映重力势能的大小，运用的物理方法是 （选填“转换法”或“类比法”）；
（2）分析比较 （选填“甲和乙”、“甲和丙”或“乙和丙”）两种情况可知，重力势能的大小与物体的高度有关；
（3）小铁球m2落入细沙后，速度不断减小直至静止，它的机械能转化为 能。
22．（6分）（2025 邯郸三模）同学们进行了“影响滑轮组机械效率因素”的实验探究，用到的装置如图甲、乙、丙所示。实验数据记录如表所示。
实验次数 钩码重力G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η
1 2 0.1 1.2 0.3 55.6%
2 4 0.1 1.9 0.3 70.2%
3 6 0.1 1.6 0.5
4 2 0.2 1.2 0.6 55.6%
（1）实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计。
（2）通过比较1、4两次实验数据可得出：使用同一滑轮组提升相同重物，滑轮组的机械效率与重物上升高度 。
（3）通过比较 两次实验数据可得出：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高。
（4）分析表中数据可知：第3次实验是用图 （选填“甲”“乙”或“丙”）所示装置来完成的，第3次实验时滑轮组的机械效率是 %。
（5）假如第1次实验时，不计绳重和摩擦，钩码重由2N增加到8.4N，滑轮组的效率可以达到 %。
23．（5分）（2025 永寿县二模）小明同学设计了如图所示的实验模拟探究超载和超速的危害：将A、B、C三辆小车分别从同一斜面的三个位置由静止释放，已知mA＝mB＜mC，hA＝hC＞hB。
（1）实验中超载、超速带来的危害程度是通过木块 来体现的；
（2）如图丁所示，木块被小车推动的距离sA为 cm；
（3）在甲、丙两图所示的实验中，A、C两车到达水平面时的速度vA vC。
（4）研究超速带来的安全隐患时，应选用图甲和图 进行实验。在质量相同的情况下，汽车的 越大，其动能就越大，发生交通事故时造成的伤害就越大。
（5）若水平木板表面光滑且足够长，则利用该装置 （选填“能”或“不能”）完成实验。
24．（6分）（2023 威海）小明探究重力势能大小与物体质量和高度的关系，实验装置如图甲所示。
（1）将铁球从斜面由静止释放后到压缩弹簧，记录铁球速度减为0时弹簧的长度。整个过程涉及的能量转化情况为 ，铁球重力势能的大小可以用被压缩后弹簧的长度来反映，长度越长，则说明铁球的重力势能越 （选填“大”或“小”）。
（2）将同一铁球先后从同一斜面的不同高度h1、h2（h1＜h2）处由静止释放，弹簧被压缩后的长度分别为l1、l2（l1＞l2），则你能得出的结论是 。
（3）若要探究重力势能大小与物体质量的关系，请简要写出你的设计思路： 。
（4）结合本实验和所学知识，分析图乙所示的水坝，发电机安装在 位置较为合理（选填“C”或“D”），你认为适合建造大型水力发电站的地方应该具备哪些条件： 。
四．综合应用题（本大题共4小题，共32分）
25．（6分）（2025 甘肃）学校航模社团用无人机进行学科实践，已知无人机整机质量为2kg。
（1）小高想要测量操场长度，他让无人机从操场一端以2m/s的速度水平匀速直线飞行到另一端，发现用时1分30秒，请问他测得的操场长度为多少？
（2）小飞想了解无人机上升过程中的输出功率，他让无人机匀速直线上升80m，发现用时20秒，请问此过程中他测得的无人机的输出功率是多少？（空气阻力不计，g取10N/kg）
26．（8分）（2025 眉山）“雪龙”号是我国最大的极地考察船，排水量约2.1×104t，吃水深度可达9m，动力系统中，主机功率13200kW。g取10N/kg，ρ海水＝1.03×103kg/m3，求：
（1）“雪龙”号满载时受到的浮力；
（2）水面下5m深处船壁受到海水的压强；
（3）如图所示，执行科考任务的“雪龙”号在海面破冰前行，假如船以36km/h的速度做匀速直线运动，主机能提供多大的动力。
27．（10分）（2025 辽宁）如图，某同学用一个定滑轮将质量10kg的重物匀速向上提起9m，其所做的总功为1000J。g取10N/kg。求该过程中：
（1）重物受到的重力G的大小；
（2）重物受到的拉力F的大小；
（3）有用功W有；
（4）定滑轮的机械效率η。
28．（8分）（2024 广州）如图，某同学将篮球掷向地面，经过甲位置后碰到地面，接着向上反弹经过乙位置，忽略空气的作用力。
位置 机械能/J 重力势能/J
甲 13 6
乙 12 10
（1）篮球直径为24.6 （选填“mm”“cm”或“dm”），质量为0.6kg，g取10N/kg，则该篮球受到的重力为 N；
（2）请在图中乙位置画出篮球的受力示意图；
（3）篮球经过甲、乙两位置时的机械能和重力势能如表所示，则篮球与地面碰撞过程损失的机械能为 J，在乙位置时的动能为 J。
参考答案与试题解析
一．选择题（共12小题）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
答案 A D A D C C B C C B D
题号 12
答案 D
一．选择题（共12小题）
1．【答案】A
【分析】做功的两个必要条件是：一是物体受到力的作用；二是物体在这个力的方向上通过一定的距离。
【解答】解：①小明将地上的球捡起来，有力作用在球上，球在力的方向上通过了一定的距离，故有力做功，故①符合题意。
②小明将球举起停在空中不动，有力，但球没有在力的方向上移动距离，故没有做功，故②不符合题意；
③小明挥动球，有力作用在球上，球在与手接触的一段时间内通过了一定的距离，故有力做功，故③符合题意；
④球飞出去，球由于惯性向前运动，小明没有对球施加力，小明没有对球做功，故④不符合题意。
可见，手对球做功的过程有①③。
故选：A。
2．【答案】D
【分析】（1）功率是单位时间内做的功，表示的是做功的快慢；
（2）机械效率是指有用功与总功的比值，机械效率高说明有用功与总功的比值大。
【解答】解：A、功率与机械效率是两个不同的物理量，两者之间没有关系，故A错误；
B、功率是单位时间内做的功，与机械是否省力无关，故B错误；
C、机械效率是有用功与总功的比值，有用功较多，总功不确定，机械效率不能确定。故C错误；
D、功率描述的是物体做功的快慢，所以功率越大的物体，做功越快。故D正确。
故选：D。
3．【答案】A
【分析】（1）根据图像确定物体两次的运动状态，然后根据其运动状态得出推力和摩擦力的关系，再根据摩擦力大小的影响因素得出两次受到的摩擦力大小，进而得出两次推力的大小关系；
（2）利用PFv比较其功率关系。
【解答】解：由图甲可知，物体做匀速直线运动，速度大小，
由图乙可知，物体的速度保持不变，即物体做匀速直线运动，速度大小为4m/s；
两次都是匀速直线运动，处于平衡状态，受到平衡力，故推力大小都等于摩擦力大小，根据摩擦力大小的影响因素可知摩擦力大小没变，故受到的水平推力F1＝F2；
已知v甲＜v乙，由PFv可得，两次推力的功率P1＜P2，
故A正确，BCD错误。
故选：A。
4．【答案】D
【分析】根据W＝Fs比较拉力做功的大小；
根据P判断功率的大小关系。
【解答】解：AB、由图像可知，物体做匀速直线运动，拉力等于摩擦力，同一物体对水平面压力相等，接触面的粗糙程度不变，故物体受到的摩擦力相等，拉力相同，根据W＝Fs可知，运动的距离越远，所做的功越大，由图可知，OA＞OB，则WOA＞WAB，故AB错误；
D、运动的时间相同都是6s，根据P可知，功越大，功率就越大，则POA＞PAB，故C错误、D正确。
故选：D。
5．【答案】C
【分析】物体由于运动而具有的能叫动能，影响其大小的因素是质量和速度，由于被举高具有的能是重力势能，重力势能与质量和高度有关，动能和势能可以相互转化。
做功的必要因素是：力和物体在力的方向移动的距离。
【解答】解：A．运动员在C点时，高度最大，重力势能最大，而速度最小，动能最小，故A错误；
B．运动员从A点运动到B点的过程中，在重力方向移动了距离，所受重力做功，故B错误；
C．运动员从B点运动到C点的过程中，高度增大，故重力势能增加，故C正确；
D．运动员从A点运动到B点的过程中，高度减小，速度增大，重力势能转化为动能，故D错误。
故选：C。
6．【答案】C
【分析】（1）用滚动代替滑动可减小摩擦；
（2）支架下垫有石块是为了增大受力面积，减小压强；
（3）杠杆在使用过程中，动力臂大于阻力臂时，可以省力；
（4）使用任何机械都不能省功。
【解答】解：A、大木料下放置小圆木，这样变滑动为滚动，是为了减少摩擦，故A错误；
B、支架下垫有石块是为了增大受力面积，减小对地面的压强，故B错误；
C、横杆移动木料时，在使用过程中，动力臂大于阻力臂时，能够省力，相当于省力杠杆，故C正确；
D、使用任何机械都不能省功，故D错误。
故选：C。
7．【答案】B
【分析】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通过的距离，二者缺一不可。
【解答】解：A、举着杠铃不动，对杠铃有向上的力，但杠铃没有在力的方向上移动距离，所以人对杠铃不做功，故A不合题意；
B、人推着小车在水平路面上匀速前进，人对小车施加了水平方向上的力，小车在力的方向上移动了距离，所以人对小车做了功，故B符合题意；
C、运动员抛出的铅球在空中继续向前运动的过程中，人对铅球已经不再施加力的作用，所以人对铅球不做功，故C不合题意；
D、小孩儿搬石头石头没有被搬动，人对石头施加了向上的力，但石头没有在力的方向上移动距离，所以人对石头不做功，故D不合题意。
故选：B。
8．【答案】C
【分析】机械能是动能和势能的统称，动能的大小与物体的质量和速度有关；重力势能的大小与高度、质量有关；弹性势能的大小与物体弹性形变程度的大小有关；根据图像结合动能、势能和机械能的知识进行解答。
【解答】解：
AB、从小球接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中，弹簧的弹性形变变大，其弹性势能变大，是小球的机械能转化为弹簧的弹性势能，所以小球的机械能减小；由v﹣t图像可知，小球的速度先增大后减小，所以动能先变大后变小，故AB错误；
C、在t＝0和t3时刻，小球的速度都为0，动能都为0；不计空气阻力，整个过程中小球的机械能全部转化为弹簧的弹性势能，所以小球减小的重力势能等于弹簧获得的弹性势能，故C正确；
D、从t2到t3时刻，由v﹣t图像可知，小球的速度减小，其动能减小；此过程中小球所处的高度变小，其重力势能减小，故D错误。
故选：C。
9．【答案】C
【分析】（1）由图可知n＝2，绳重自由端移动的距离s＝2h，利用W总＝Fs求总功，利用P拉力做功的功率；
（2）求出地面受到的压力（G﹣F）和受力面积（双脚站立），再利用压强公式求工人对地面的压强；
（3）根据不计绳重和摩擦时F（G+G动）求出动滑轮重力，使用该滑轮组提升重物时，工人的最大拉力等于其重力，再根据F（G+G动）求出提升物体的最大重力；
（4）不计绳重与摩擦，提起物体的重力越大，做的有用功越多，有用功在总功中所占的比例越大，据此分析机械效率的变化情况。
【解答】解：A、由图可知n＝2，绳重自由端移动的距离：s＝2h＝2×1m＝2m，
拉力做的总功：W总＝Fs＝400N×2m＝800J，
拉力做功的功率：P80W，故A错误；
B、人向下拉绳子时，绳子也会对人施加向上的拉力，
则人对地面的压力：
F压＝G人﹣F＝500N﹣400N＝100N，
则工人对地面的压强：
p2×103Pa．故B错误；
C、由图可知n＝2，不计绳重与摩擦，F（G+G动）可得，
动滑轮重力：G动＝2F﹣G＝2×400N﹣600N＝200N，
使用该滑轮组提升重物时，工人的最大拉力等于其重力，即F大＝G人＝500N，
不计绳重及摩擦，由F（G+G动）得，提升物体的最大重力：
G大＝nF大﹣G动＝2×500N﹣200N＝800N．故C正确；
D、不计绳重与摩擦，动滑轮的重力不变，额外功不变，提起物体的重力越大，做的有用功越多，有用功在总功中所占的比例越大，则滑轮组的机械效率越大，因此该滑轮组的机械效率不总是75%，故D错误。
故选：C。
10．【答案】B
【分析】（1）由图乙确定ab段拉力F大小，天花板受到的拉力等于三股绳子的拉力加上定滑轮的重力；
（2）根据滑轮组装置确定绳子股数，利用图乙确定bc段拉力F大小，绳重、轮与轴的摩擦均忽略不计，根据F（f+G动）求出物体M在bc段的摩擦力，利用η求出该滑轮组的机械效率；
（3）绳重、轮与轴的摩擦均忽略不计，根据F（f+G动）求出物体M在ab段的摩擦力，利用η分析机械效率的变化；
（4）根据W总＝Fs'＝Fns分别求出拉力在ab段和bc段做的功，然后求出物体从a点运动到c点的过程中拉力F做的功。
【解答】解：A、物体在ab段运动时，由图乙可知，F＝60N，天花板受到的拉力等于三股绳子的拉力加上定滑轮的重力，即F拉＝3F+G定＝3×60N+50N＝230N，故A错误；
B、由图甲可知，n＝2，由图乙可知，bc段拉力F为100N，绳重、轮与轴的摩擦均忽略不计，根据F（f+G动）可知，物体M在bc段的摩擦力为：
fc＝nF'﹣G动＝2×100N﹣40N＝160N，
该滑轮组的机械效率为：
η100%＝80%，故B正确；
C、绳重、轮与轴的摩擦均忽略不计，根据F（f+G动）可知，物体M在ab段的摩擦力为：
fa＝nF﹣G动＝2×60N﹣40N＝80N，即fa＜fc，根据η可知，动滑轮的重力不变，物体从ab段到bc段，滑动摩擦力变大，因此滑轮组的机械效率变大，故C错误；
D、拉力在ab段做的功为：
W总1＝Fs'＝Fnsab＝60N×2×2m＝240J，
拉力在bc段做的功为：
W总2＝F's''＝F'nsbc＝100N×2×3m＝600J，
则物体从a点运动到c点的过程中，拉力F做的功为：
W＝W总1+W总2＝240J+600J＝840J，故D错误。
故选：B。
11．【答案】D
【分析】由于轨道是光滑的，不计空气阻力，所以机械能是守恒的；根据W＝Gh比较重力做功的大小；根据影响动能和势能大小的因素比较动能、势能的大小。
【解答】解：
A、甲、乙从A处自由滑向B处，下降的高度是相同的，但两小孩的重力不同，根据W＝Gh可知，重力做功不相等，故A正确；
B、由于轨道是光滑的，不计空气阻力，所以机械能是守恒的，故B正确；
C、甲、乙下滑的过程中，甲乙的重力势能减小，动能变大，重力势能转化为动能，故C正确；
D、由图可知，甲、乙在A点时，高度相同，由于重力不同，则二人的重力势能不同，根据机械能守恒可知，他们到达B点时的动能也是不同的，故D错误。
故选：D。
12．【答案】D
【分析】（1）会对物体整个运动过程受力分析；（2）理解路程与时间图像。
【解答】解：A.由乙图可知：当t＝0s时，F＝0N，f＝1N，板擦受到重力和摩擦力是一对平衡力，则板擦受到重力G＝1N，故A错误；
B.由丙图可知：4—6s板擦做匀速直线运动，F＝G+f＝1N+1.5N＝2.5N（f和G保持不变），则4—6S拉力大小不变，故B错误；
C.由乙丙图可知：4—6s板擦做匀速直线运动，板擦所受滑动摩擦力的大小为1.5N，故C错误；
D.由丙图可知：0—4s板擦静止，不做功；4—6s板擦做匀速直线运动，所做的功w＝Fs＝2.5N×0.3m＝0.75J，故D正确。
故选：D。
二．填空题（共8小题）
13．【答案】动；弹性势。
【分析】（1）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。
（2）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。
（3）弹性势能大小的影响因素：发生弹性形变的大小，发生弹性形变的难易程度。弹性形变越大，发生弹性形变越难，弹性势能越大。在物体没有发生弹性形变时，不考虑弹性势能。
【解答】解：游戏者从离开跳台向A点运动的过程中，该过程绳子没有被拉长，也就没有弹性势能，只有动能和重力势能。下落时速度越来越大，动能越来越大；高度越来越低，重力势能越来越小，故重力势能逐渐转化为动能；
游戏者从A点到B点的过程中，绳子逐渐被拉长，因此绳子的弹性势能逐渐增加。
故答案为：动；弹性势。
14．【答案】A；40；300。
【分析】（1）由图甲可知，n＝3，则拉力端移动距离s＝3h，据此确定图乙中绳子自由端运动的s﹣t图像是A还是B；
（2）不计绳重和摩擦，拉力F（G+G动），据此求动滑轮重力；
（3）由图乙可知，t＝3s时，物体运动的高度h＝1.5m，利用W＝Gh求有用功。
【解答】解：（1）由图甲可知，n＝3，则拉力端移动距离s＝3h，所以图乙中上面的倾斜直线A是绳子自由端运动的s﹣t图像，而下面的倾斜直线B是物体运动的s﹣t图像；
（2）不计绳重和摩擦，拉力F（G+G动），则动滑轮重力：
G动＝3F﹣G＝3×80N﹣200N＝40N；
（3）由图乙可知，t＝3s时，物体运动的高度h＝1.5m，
对物体做的有用功：W有用＝Gh＝200N×1.5m＝300J。
故答案为：A；40；300。
15．【答案】没有做；距离。
【分析】做功的两个必要因素：①作用在物体上的力，②物体在力的方向上通过了距离，二者缺一不可。
【解答】解：小聪推箱子，用了力，但没移动距离，对箱子没有做功，即做功为0J。
力对物体做功的两个必要因素：作用在物体上的力；物体在力的方向上通过的距离。
故答案为：没有做；距离。
16．【答案】不变；变大；变大。
【分析】动能的大小与物体的质量和速度有关，重力势能的大小与物体的质量和高低有关，动能和重力势能统称为机械能。
【解答】解：飞船在加速飞离地球的过程中，飞船的质量不变，速度变大，则动能变大；质量不变，高度变大，其重力势能变大。
由于动能和势能的总和等于机械能，可知飞船的机械能变大。
故答案为：不变；变大；变大。
17．【答案】3000；75%；省力。
【分析】（1）根据功的计算公式W＝Fs可求出推力做的功，即总功；再根据W＝Gh求出有用功；然后根据机械效率的计算公式可求出斜面的效率η。
（2）使用斜面的好处是能够省力，使用任何机械都不省功。
【解答】解：（1）此过程所做有用功为：W有＝Gh＝2000N×1.5m＝3000J；
所做总功为：W总＝Fs＝1000N×4m＝4000J；
故机械效率为：η75%；
（2）使用斜面能够省力，但不能省功。
故答案为：3000；75%；省力。
18．【答案】24；80%。
【分析】（1）先判断绳子段数n＝2，用公式s＝nh计算拉力移动距离，用W＝Fs计算拉力做功；然后用P计算功率；
（2）计算有用功是要用摩擦力乘以物体移动距离，最后有用功除以总功可得机械效率。
【解答】解：
（1）拉力F通过的距离：s＝2h＝2×4m＝8m；
拉力F所做的功为：W总＝Fs＝15N×8m＝120J；
拉力做功的功率为：
P24W；
（2）地面对物体的摩擦阻力为：f＝0.4G＝0.4×60N＝24N；
克服摩擦力所做的功：W有用＝fh＝24N×4m＝96J；
滑轮组的机械效率为：η100%100%＝80%。
故答案为：24；80%。
19．【答案】6×103；400；6×103。
【分析】（1）根据G＝mg求大石头的重力，利用W＝Gh求起重机提升大石头做的功，根据P求起重机提升大石头的功率；
（2）根据做功的两个必要因素分析起重机的吊钩将大石头沿水平移动2m过程的做功情况，进而求出起重机的吊钩做的总功。
【解答】解：（1）大石头的重力：G＝mg＝0.6×103kg×10N/kg＝6×103N，
起重机提升大石头做的功：W＝Gh＝6×103N×1m＝6×103J，
起重机提升大石头的功率：P400W；
（2）重力方向竖直向下，大石头沿水平移动2m过程中，没有在竖直方向上移动距离，由做功的两个必要因素可知，大石头沿水平移动2m过程中，起重机的吊钩没有做功，因此整个过程中起重机的吊钩做的总功为6×103J。
故答案为：6×103；400；6×103。
20．【答案】见试题解答内容
【分析】（1）物体处于静止或者匀速直线运动状态时，受到的力是平衡力，相互平衡的两个力大小相等；物体做匀速运动时，受到的摩擦力是最大静摩擦力，即使再做加速运动，受到的摩擦力也不变；
（2）根据做功的两个条件：有力作用在物体上且物体在力的方向上通过了距离，判断在0～1s内推力是否做功；
（3）功等于力和距离的乘积，根据乙图算出3～5s通过的距离，根据甲图找出此时的推力，根据W＝Fs计算出推力做的功，然后根据功率为P求出功率。
【解答】解：
（1）由乙图可知，在3～5s内木箱做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡条件可知，木箱受到的滑动摩擦力f＝F，由甲图可知，在3～5s内推力F＝20N，则木箱受到的滑动摩擦力f＝F＝20N；由图甲可知，木箱在1～3s内做加速运动，受到的摩擦力为滑动摩擦力，滑动摩擦力与推力大小无关，物体间接触面与物体间压力不变，物体受到的滑动摩擦力不变，则1s～3s内木箱受到的摩擦力大小为20N；
（2）木箱在0～1s内没有动，因此在0～1s内，推力对木箱所做的功为0J；
（3）由乙图知，箱子3～5s内通过的距离s＝vt＝1m/s×2s＝2m，由甲图指此时受到的推力F＝20N，因此推力做功W＝Fs＝20N×2m＝40J，
在3～5s内，推力对木箱所做功的功率为P20W。
故答案为：20；0；20。
三．实验探究题（共4小题）
21．【答案】转换法；乙和丙；内。
【分析】（1）重力势能的大小与两个因素有关：一个是物体的质量，另一个是物体的高度；
（2）转换法：将一种不容易直接观察的物理量转换为另外一种容易观测的物理量；
（3）摩擦阻力做功，内能增加。
【解答】解：（1）该实验将无法直接直接测量的重力势能转换为小球陷落的深度，使用了转换法；
（2）想要探究重力势能与高度关系，应该选择质量相同高度不同来进行实验，故选择乙和丙；
（3）掉落过程中摩擦阻力做功，因此小球内能增加。
故答案为：转换法；乙和丙；内。
22．【答案】（1）匀速；（2）无关；（3）1、2；（4）丙；75；（5）84。
【分析】（1）实验时应沿竖直方向匀速拉动物体；
（2）通过比较1、2两次实验数据，找出相同量和不同量，分析得出滑轮组的机械效率与变化量的关系；
（3）研究滑轮组机械效率与提升物体重力的关系，要使用同样的滑轮组，改变提升的物体重力，据此选择；
（4）由s＝nh确定n的大小，据此第3次实验是用哪个图所示装置来完成的；
根据W＝Gh算出第3次实验时所做的有用功；由η算出滑轮组的机械效率；
（5）不计绳重和摩擦，根据F（G物+G动）代入数据计算出G动，根据η算出钩码重8.4N时滑轮组的效率。
【解答】解：（1）为了准确测出滑轮组的机械效率，应使弹簧测力计沿竖直方向做匀速直线运动；
（2）通过比较1、4两次实验数据知，滑轮组和提升物体的重力相同，绳子段数相同，重物上升高度不同而机械效率相同，故得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与重物上升高度无关；
（3）1、2两次实验，s＝0.3m，h＝0.1m，由s＝nh可得n＝3，使用同样的滑轮组，即使用的甲、乙两图，通过得出的实验数据可知提升的物体重力越大，滑轮组的机械效率越高，得出结论：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高；
（4）在第3次实验中，s＝0.5m，h＝0.1m，由s＝nh可得n＝5，即承担物重的绳子股数n＝5，所以第3次实验是用丙图所示装置来完成的；
第3次实验时所做的有用功为：
W有用＝Gh＝6N×0.1m＝0.6J；
第3次做的总功：
W总＝Fs＝1.6N×0.5m＝0.8J；
滑轮组的机械效率是：
η100%＝75%；
（5）第1次实验时，不计绳重和摩擦，根据F（G物+G动）得动滑轮的重力为：
G动＝3F′﹣G′＝3×1.2N﹣2N＝1.6N，
钩码重8.4N时滑轮组的效率为：
η100%＝84%。
故答案为：（1）匀速；（2）无关；（3）1、2；（4）丙；75；（5）84。
23．【答案】（1）移动的距离；（2）20.50；（3）＝；（4）乙；速度；（5）不能。
【分析】（1）实验中超载、超速带来的危害程度是通过木块移动的距离来体现的，这是转换法；
（2）由图丁可知刻度尺的分度值为1mm，要估读到分度值的下一位；
（3）小车到达水平面的速度由小车滑下的高度决定；
（4）超速是指汽车的质量一定，速度越大，动能越大，根据控制变量法可知选择质量相等到达水平面速度不同的AB小车；
（5）根据牛顿第一定律分析。
【解答】解：（1）实验中超载、超速带来的危害程度是通过木块移动的距离来体现的，这是转换法；
（2）由图丁可知刻度尺的分度值为1mm，木块被小车推动的距离sA为20.50cm；
（3）小车到达水平面的速度由小车滑下的高度决定，hA＝hC，所以在甲、丙两图所示的实验中，A、C两车到达水平面时的速度vA＝vC；
（4）超速是指汽车的质量一定，速度越大，动能越大，根据控制变量法可知选择质量相等到达水平面速度不同的AB小车，所以应选择甲、乙两图；
（5）若木板表面光滑且足够长，则木块被撞击后做匀速直线运动，不能通过距离的大小来判定动能的大小。
故答案为：（1）移动的距离；（2）20.50；（3）＝；（4）乙；速度；（5）不能。
24．【答案】（1）重力势能先转化为动能，动能再转化为弹性势能；小；（2）质量相同，高度越低，重力势能越小；（3）质量不同的小球从同一斜面的同一高度静止释放，比较弹簧压缩后的长度；
（4）D；水资源丰富（或水量大）和地势高度差大。
【分析】（1）（2）动能的大小与质量和速度有关，重力势能的大小与高度和质量有关，弹性势能的大小与弹性形变的程度有关；
（3）控制变量法在此实验中的应用，重力势能与物体的质量和被举高度有关，在探究重力势能与其中一个量的关系时，另一个量保持不变，改变要探究的量，再根据转换法进行解答。
【解答】解：（1）小球下滑，重力势能转化为动能，压缩弹簧，动能转化为弹性势能；整个过程涉及的能量转化情况为：重力势能先转化为动能，动能再转化为弹性势能；铁球重力势能的大小可以用被压缩后弹簧的长度来反映，长度越长，弹簧的形变越小，弹性势能越小，则说明铁球的重力势能越小；
（2）将同一铁球先后从同一斜面的不同高度h1、h2（h1＜h2）处由静止释放，弹簧被压缩后的长度分别为l1、l2（l1＞l2），结合（1）的分析上可得出的结论是：质量相同，高度越低，重力势能越小；
（3）若要探究重力势能大小与物体质量的关系，设计思路为：质量不同的小球从同一斜面的同一高度静止释放，比较弹簧压缩后的长度；
（4）D位置与上游的高度差较大，所以应该安装在D位置；水资源丰富（或水量大）和地势高度差大，重力势能就大，转化为的动能就越大；
故答案为：（1）重力势能先转化为动能，动能再转化为弹性势能；小；（2）质量相同，高度越低，重力势能越小；（3）质量不同的小球从同一斜面的同一高度静止释放，比较弹簧压缩后的长度；
（4）D：水资源丰富（或水量大）和地势高度差大。
四．综合应用题（共4小题）
25．【答案】（1）他测得的操场长度为180m；
（2）他测得的无人机的输出功率是80W。
【分析】（1）已知无人机的速度和飞行时间，根据v求操场的长度；
（2）无人机匀速直线上升时，克服重力做功，根据W＝Gh＝mgh求无人机做的功，根据P求无人机的输出功率。
【解答】解：（1）操场的长度：s＝vt＝2m/s×（1×60s+30s）＝180m；
（2）无人机匀速直线上升时，克服重力做功，即无人机做的功：
W＝Gh＝mgh＝2kg×10N/kg×80m＝1600J，
无人机的输出功率：。
答：（1）他测得的操场长度为180m；
（2）他测得的无人机的输出功率是80W。
26．【答案】（1）“雪龙”号满载时受到的浮力为2.1×108N；
（2）水面下5m深处船壁受到海水的压强为5.15×104Pa；
（3）主机能提供多大的动力为1.32×106N。
【分析】（1）根据F浮＝G排＝mg得出“雪龙”号满载航行时所受到的浮力；
（2）根据p＝ρ海水gh得出水面下5m深处船壁受到海水的压强；
（3）已知主机功率13200kW，由P＝Fv可得主机能提供的动力。
【解答】解：（1）“雪龙”号满载航行时所受到的浮力为
F浮＝G排＝mg＝2.1×107kg×10N/kg＝2.1×108N；
（2）水面下5m深处船壁受到海水的压强
p＝ρ海水gh＝1.03×103kg/m3×10N/kg×5m＝5.15×104Pa；
（3）主机功率13200kW，速度为
v＝36km/h＝10m/s
由P＝Fv可得，主机能提供多大的动力
F1.32×106N
答：（1）“雪龙”号满载时受到的浮力为2.1×108N；
（2）水面下5m深处船壁受到海水的压强为5.15×104Pa；
（3）主机能提供多大的动力为1.32×106N。
27．【答案】（1）重物受到的重力G的大小为100N；
（2）重物受到的拉力F的大小为100N；
（3）有用功W有为900J；
（4）定滑轮的机械效率η为90%。
【分析】（1）根据G＝mg可求出重物受到的重力G的大小；
（2）重物匀速向上运动，根据二力平衡条件求出重物受到的拉力F的大小；
（3）根据W有用＝Gh求出有用功；
（4）根据η求出定滑轮的机械效率。
【解答】解：（1）重物受到的重力：G＝mg＝10kg×10N/kg＝100N；
（2）由题可知重物匀速向上运动，则根据二力平衡条件可得重物受到的拉力：F＝G＝100N；
（3）所做的有用功：W有用＝Gh＝100N×9m＝900J；
（4）定滑轮的机械效率：η100%＝90%。
答：（1）重物受到的重力G的大小为100N；
（2）重物受到的拉力F的大小为100N；
（3）有用功W有为900J；
（4）定滑轮的机械效率η为90%。
28．【答案】（1）cm；6；（2）如图所示；（3）1；2。
【分析】（1）比较刻度尺上，24.6mm、24.6cm、24.6dm的长度；
（2）利用G＝mg计算篮球受到的重力；
（3）忽略空气的作用力，空中飞行的篮球，只受重力；
（4）动能与势能的总和称为机械能。
【解答】解：（1）比较刻度尺上，24.6mm、24.6cm、24.6dm的长度，明显能看出，篮球的直径为24.6cm；
该篮球受到的重力G＝mg＝0.6kg×10N/kg＝6N；
（2）忽略空气的作用力，图中乙位置篮球只受重力，其方向竖直向下，大小为6N，作用点在重心，受力示意图如图所示：
（3）篮球经过甲、乙两位置时的机械能和重力势能如表所示，机械能由13J变为12J，篮球与地面碰撞过程损失的机械能为1J；在乙位置时机械能为12J，其中重力势能10J，所以在乙位置时的动能为2J。
故答案为：（1）cm；6；（2）如图所示；（3）1；2。
学习目标
单元归纳
单元实验总结
典例精讲
对点演练
模拟演练
解题方法点拨
模拟演练
考点梳理
考点梳理
素养提升精炼
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