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专题十
功与能的综合题突破与提高
考点解析☆目标分解
b级目标：利用机械能守恒解释简单现象；理解功的概念；杠杆、滑轮的简单认识与计算；知道汽油机的能量转化；电功、电功率的计算；概述探究电流热效应因素实验原理和涉及的科学方法。
c级目标：运用功、功率的公式进行简单的计算；用杠杆平衡条件解决简单问题；运用焦耳定律解决简单的问题。
目标分解：
①机械能
②物质的比热容、内能和内燃机
③功、功率
④简单机械
⑤电功、电能和电热
考点剖析☆聚焦高频
考点一：机械能
1.如图所示，一个木块在光滑水平面上以v0的速度做匀速直线运动，冲上粗糙斜面后最终静止在A点．以下关于木块在斜面上受到摩擦力的说法正确的是（?????
）
A.?木块在斜面上受到的摩擦力始终不变
B.?木块在A点时受到的摩擦力大小等于木块的重力
C.?木块在斜面上受到的摩擦力方向始终沿斜面向下
D.?木块在斜面上受到的摩擦力方向会发生改变
【答案】
D
【解答】解：A、木块在斜面上运动时，压力不变、接触面的粗糙程度不变，所以摩擦力不变，当木块在斜面上静止时，所受的摩擦力为静摩擦力，大小与滑动时的摩擦力不相等，故A错误；
B、静止在水平面上的物体对水平面的压力等于其重力，而木块在A点时受到的摩擦力大小不等于木块的重力，故B错误；
C、摩擦力的方向与物体运动方向或运动趋势的方向相反，物体静止在斜面上有沿斜面下滑的趋势，因此摩擦力的方向沿斜面向上，故C错误．
D、木块冲上粗糙斜面的过程中，摩擦力沿斜面向下，当静止在斜面上有沿斜面下滑的趋势，因此摩擦力的方向沿斜面向上，故摩擦力在斜面上受到的摩擦力方向会发生改变，故D正确．
【解析】因为物体的表面不光滑，所以两个互相接触的物体，当它们做相对运动或有一个相对运动的趋势时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这就是摩擦力．摩擦力的方向总是与物体相对运动方向或相对运动趋势的方向相反，据此分析答题
2.小周同学参加中考实心球投掷的过程如图所示，实心球在b点离手，c点时实心球运动的最高点，若不计空气阻力，下列说法正确的是（??
）
A.?a到d，实心球的运动状态不断地变化??????????????????
B.?a到c，运动员一直对实心球做功
C.?b到c，实心球的动能逐渐减小到零?????????????????????
D.?b到d，实心球的机械能先增加后减少
【答案】
A
【解答】A、从a到d的过程中，实心球的运动方向和速度不断变化，也就是运动状态不断变化．此选项正确；B、从a到b的过程中，实心球被推出，人对实心球做功；从b到c过程中，实心球靠惯性向前运动，运动员对实心球不做功．此选项错误；C、从b到c的过程中，实心球质量不变，速度减小，动能减小但不是减小到零．此选项错误；D、不考虑空气阻力，实心球从b到d过程中动能转化为重力势能，然后重力势能转化为动能，总量保持不变，也就是机械能总量保持不变．此选项错误．
【解析】（1）实心球被掷出后，不再受到推力的作用，不计空气阻力时，只受到重力作用．（2）力可以改变物体的运动状态，运动状态的改变包括速度和方向两个方面．（3）机械能包括动能和势能．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、被举得高度．质量越大，高度越高，重力势能越大．
3.如图所示，在竖直平面内用轻质细线悬挂一个小球，将小球拉至
P
点，使细线处于拉直状态，然后由静止开始释放，小球经
M、N
至右侧最高点
Q。下列分析正确的是（
??）
A.?小球从P点到M点的过程中运动状态不变
B.?小球从M点到N点的过程中机械能保持不变
C.?小球到达Q点时，将返回N点，这是因为小球有惯性
D.?若小球到达Q点时细线断开，小球将竖直下落
【答案】
D
【解答】A.小球从P点到M点的过程中，速度不断增大，运动方向不断改变，因此运动状态改变，故A错误；B.小球到达右侧最高点Q时，它的高度低于开始时的高度P，说明小球的重力势能有损失，即机械能不守恒，因此N点的机械能小于M点的机械能，故B错误；C.小球到达Q点时，将返回N点，这是因为小球受到重力的作用，而不是重力，故C错误；D.小球到达Q点时，它的速度为零，只受重力作用。此时细线断开，小球将在重力作用下竖直下落，故D正确。
【解析】（1）运动状态的改变包括：①速度大小改变；②运动方向改变；
（2）比较Q点和P点高度的大小，从而判断机械能是否守恒；（3）物体保持运动状态不变的性质叫惯性；（4）根据力与运动的关系判断。
4.某运动员做蹦极运动，如图甲所示，从高处O点开始下落，A点是弹性绳的自由长度，在B点运动员所受弹力恰好等于重力，C点是第一次下落到达的最低点。运动员所受弹性绳弹力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示（蹦极过程视为在竖直方向的运动）。下列判断正确的有（???
）
A.?从O点到A点再到B点过程中运动员动能先增大后减少
B.?从A点到B点再到C点过程中弹性绳的弹性势能先增大后减少
C.?从C点到B点再到A点过程中运动员动能先增大后减少，运动员重力大小等于F0
D.?从C点到B点再到A点过程中弹性绳的弹力一直减少，运动员重力大小小于F0
【答案】
D
【解答】A.根据题目描述可知，A点刚好是绳子的自然长度，从O点到A的过程中运动员只受重力，那么这个过程中运动员做加速运动。B点弹力等于重力，即从A点到B点弹力都小于重力，那么合力向下，仍然做加速运动，因此从O点到B点的过程中速度一直在增大，因此动能一直在增大，故A错误；B.从A点到B点再到C点的过程中，弹性绳的长度一直在变大，因此它的弹性势能一直在增大，故B错误；C.从C点到B点的过程中，弹性绳的弹力大于运动员的重力，因此运动员的速度在增大；从B点到A点的过中，弹性绳的弹力小于运动员的重力，因此运动员的速度在减小，因此运动员的动能先增大后减小。根据乙图可知，当图像趋于一条直线时
，运动员静止下来，这时弹力等于重力；因为这时的弹力小于F0，所以重力小于F0
，故C错误；D.
从C点到B点再到A点过程中
，弹性绳的长度不断减小，所以弹性绳的弹力一直减小，而运动员的重力小于F0
，
故D正确。
【解析】（1）当物体的质量不变时，速度越大，动能越大；（2）当合力的方向与运动方向相同时，物体做加速运动；当合力的方向与运动方向相反时，物体做减速运动；（3）当物体处于静止状态时，它受到的弹力和重力是平衡力。
5.小知和小临在老师的帮助下设计“探究物体动能大小与哪些因素有关”的实验装置如图所示∶将小车从斜面上高h处由静止释放，运动至木板上后与木块碰撞。通过改变小车释放时高度h、在小车中增加钩码和在木板上铺垫棉布的方法，得到了图的四个实验场景?
（1）为探究小车动能与质量的关系，应选用场景________进行实验。
（2）小如通过观察木块移动的距离长短，来判断小车动能的大小，这种研究方法是________（选填“控制变量法”或“转换法”）。
（3）猜想一下：如果斜面和水平面都是光滑的，把木块固定在水平面上，将小车从斜面上高10厘米处由静止释放，小车与木块碰撞时无能量损失，那么小车被木块反弹后将会运动到斜面高________（选填“小于”或“等于”或“大于”）10厘米处。
【答案】
（1）①和③（2）转换法（3）等于
【解答】（1）探究小车动能与质量的关系时，必需控制小车的速度相同，即在斜面上的高度相同而改变小车的质量，故选①③。（2）小如通过观察木块移动的距离长短，来判断小车动能的大小，这种研究方法是转换法；（3）如果斜面和水平面都是光滑的，把木块固定在水平面上，将小车从斜面上高10厘米处由静止释放，小车与木块碰撞时无能量损失，那么小车被木块反弹后将会运动到斜面上最高处时的重力势能应该与开始时相同，即高度相同，回到斜面上高10cm的地方。
【解析】（1）根据控制变量法的要求选择对照实验；（2）物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。（3）根据能量转化和守恒定律分析。
考点二：物质的比热容、内能和内燃机
1.如图是选自书本中的四幅插图，下列分析不合理的是（
??）
?
A.?图甲实验中，加热相同的时间，煤油升温较快
B.?图乙实验中，应沿水平方向缓慢抽动纸片才能确保实验成功
C.?图丙实验中，往两纸片中间吹气，可观察到纸片会向中间靠拢
D.?图丁实验中，改变钢尺伸出桌面长度，再次拨动可改变声音的音调
【答案】
B
【解答】A.图甲中，用相同的酒精灯加热相同的时间，那么水和煤油吸收相同的热量。根据公式Q=cm△t可知，因为煤油的比热容小于水的比热容，所以煤油升高的温度比水的大，故A正确不合题意；
B.图乙中，要沿水平方向迅速抽动纸片，抽出后，由于惯性，上面的物体位置保持不变，故B错误符合题意；C.图丙实验中，往两纸片中间吹气，中间空气流速大压强小，可观察到纸片会向中间靠拢，故C正确不合题意；D.图丁实验中，改变钢尺伸出桌面长度，可改变钢尺振动的频率，再次拨动可改变声音的音调，故D正确不合题意。
2.如图是四冲程汽油机做功冲程的示意图，汽油燃烧产生高温高压的气体推动活塞向下运动。在活塞向下运动的过程中，有关气缸内气体的说法正确的是（???
）
A.?气体的温度升高?????????????
B.?气体的内能减少???????????????
C.?气体的密度增大?????????????
D.?气体的压强增大
【答案】
B
【解答】在活塞向下运动的过程中，燃气的推动活塞做功，将内能转化为活塞的机械能，因此气体的内能减少，温度降低，故A错误，B正确；活塞向下运动时，气缸的容积增大，那么气体的密度减小，压强也减小，故C、D错误。
【解析】根据能量转化和气体压强与体积的关系分析判断。
3.质量相同的甲、乙两种物质从固态开始加热，它们在相同时间内吸收的热量相等，加热时间都为
6分钟，它们的温度随时间变化的图像如图所示。下列说法正确的是（??
）
A.?甲在
3
～6min
内是液态????????????????????????????????????
B.?甲是晶体，乙是非晶体
C.?在
4～6min
内，甲的内能保持不变????????????????????
D.?在固态时，甲的比热容小于乙的比热容
【答案】
D
【解答】在3~6min内，甲的温度保持50℃不变，它正在熔化，因此它应该是固液混合态，故A错误；
在加热一定时间后，甲的温度不变,故能判断甲是晶体。而乙虽然温度一直升高，可能还没达到熔点，也可能是非晶体，故甲可以判断但乙无法判断，故B错误；在4~6min内，甲在不断吸热，虽然温度不变但是内能增大，故C错误；当加热3min时，甲和乙吸收相同的热量，
此时升高的温度△t甲>△t乙
，根据公式Q=cm△t可知，甲的比热容小于乙的比热容，故D正确。
【解析】当晶体熔化时，温度保持不变；如果熔化刚刚开始，那么为固态；如果熔化正在进行中，那么为固液混合态；如果熔化结束，那么为液态；根据公式Q=cm△t可知，质量相同的不同物质吸收相同的热量时，升高的温度与比热容成反比。
4.如图所示，该玩具叫做爱情温度计。这是一种装有乙醚液体的玻璃瓶，瓶子分上下两部分，中间由一段弧形玻璃细管连接。把热的手捂在下面装有液体的部位时，液体会顺着瓶子里的玻璃细管喷涌向上，沸腾起来。松开手，液体就会流回底部。
（1）手握住时，手掌的热量通过________(填“做功”或“热传递”)的方式，改变了乙醚的内能。
（2）乙醚沸腾时，导致玻璃瓶上部气压增大。松开手后，玻璃瓶上方乙醚蒸汽经________(填物态变化名称)又流回底部。
（3）乙醚的沸点约为34℃，比热容为2.4×103J/
(kg·℃)，将10g乙醚溶液从室温20℃加热到沸腾，需要吸收________?的热量。
【答案】
（1）热传递（2）液化（3）336J
【解答】（1）手握住时，手掌的热量通过热传递的方式，改变了乙醚的内能。
（2）松开手后，玻璃瓶上方乙醚蒸汽经液化又流回底部。
（3）乙醚吸收的热量：Q=cm△t=2.4×103J/
(kg·℃)×0.01kg×（34℃-20℃）=336J。
【解析】改变内能的方式：做功和热传递。做功改变物体内能的本质是能量的转化，而热传递改变物体内能的本质是能量的转移。
5.“低碳排放，保护地球”是当今世界的主题，如何合理利用和开发能源，提高能源的利用率，实现低碳减排，已成为世界各国共同关注的问题。
（1）在能源家族中，风能、太阳能、水能都同属于________(选填“可再生”或“不可再生”)能源，它们的开发和利用可以减少大量化石能源的生产和消耗所导致的生态破坏与严重环境污染问题。
（2）为实现减排目标，国家大力推广风力、水力发电，如图是我国西部某处风力发电场的壮观画面。假如装机总功率为4.2×106kW的风电场项目全面建成后，所有机组发电1h，可提供多少千瓦时电能？若这些电能全部转化为水的内能，那么可以把多少千克的水从28℃加热至沸腾(在1个标准大气压下)？[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]
【答案】
（1）可再生（2）解：所有机组发电1h可提供电能4.2×106kW×1h＝4.2×106kW·h。
这些电能全部转化为水的内能，可将m＝
＝
＝5.0×107kg的水从28℃加热至沸腾。
【解答】（1）在能源家族中，风能、太阳能、水能都同属于可再生能源，它们的开发和利用可以减少大量化石能源的生产和消耗所导致的生态破坏与严重环境污染问题。
（2）所有机组发电1h可提供电能：W=Pt=4.2×106kW×1h＝4.2×106kW·h。
这些电能全部转化为水的内能，可使从28℃加热至沸腾的水的质量：
。
【解析】可再生能源是指自然界中可以不断利用、循环再生的一种能源，例如太阳能、风能、水能、生物质能、海洋能、潮汐能、地热能等。
考点三：功、功率
1.如图所示，在粗糙程度相同的水平面上，先用拉力F1将物体从A拉到O，再改用拉力F2将物体从O拉到C，其中LAO=LOB
，用频闪相机每隔相同的时间拍下物体的位置（用虚线框表示），若拉力F1在AO段所做的功为W1
，拉力F2在OB段所做的功为W2
，物体在AO段受到的摩擦力为f1
，在OC段受到的摩擦力为f2。下列判断正确的是(??
)
A.?W1﹥W2??????
???????????????????????B.?W1﹤W2???????
???????????????????????C.?f1﹥f2??????
???????????????????????D.?f1﹤f2????
【答案】
B
【解答】物体对水平面的压力相同，且接触面的粗糙程度相同，因此物体受到的摩擦力不变，即f1=f2
，
故C、D错误；根据图片可知，物体在AO段做匀速直线运动，此时拉力F1=f；在OC段做加速运动，那么拉力F2>f，因此F1
，故A错误，B正确。
【解析】①根据影响滑动摩擦力的因素分析物体受到摩擦力的大小关系；
②根据图片分析AO段和OC段物体的运动状态，然后根据力与运动的关系比较两个拉力的大小，最后根据W=Fs比较做功的大小。
2.如图甲所示，完全相同的木块A和B叠放在水平桌面上，在10牛的水平拉力F1作用下，A、B一起以0.5米/秒的速度作匀速直线运动，此时木块B所受的摩擦力为
________?牛；若将A、B紧靠在一起放在同一水平桌面上，用15牛的水平力F2推A，使它们一起运动了0.6米（如图乙），则该过程中推力F2做的功为________焦，木块A和B动能总共增加________焦。
【答案】
0；9；3
【解答】（1）木块A和B一起做匀速直线运动，二者之间保持相对静止，没有相对运动的趋势，因此木板B收到的摩擦力为0，而A与地面之间的摩擦力等于推力F1
，即10N；
（2）克服摩擦做的功Wf=fs=10N×0.6m=6J；推力做的功W=F2s=15N×0.6m=9J；
A和B增加的动能：W动=W-Wf=9J-6J=3J。
【解析】（1）摩擦力产生的条件：①相互接触；②有相对运动的趋势。
（2）首先根据Wf=fs计算出克服摩擦所做的功，然后根据W=F2s计算出推力做的功，最后根据W动=W-Wf计算增加的动能。
3.电动自行车已成为大众化的一种交通工具，厂家对电动自行车性能进行了测试，得到速度v和牵引力F随时间t变化的关系图象如图所示。已知匀速行驶时，电动机输入电压48V，输入电流5A。电动自行车在7~12s受到的摩擦力为________N，电流做了________焦耳的功。
【答案】
35；1200
【解答】据甲图可知，7~12s时电动自行车保持6m/s的速度做匀速直线运动，那么它受到的摩擦力和牵引力是平衡力；据乙图可知，7~12s时自行车受到的牵引力是35N，所以受到的摩擦力也是35N。
电流做的功为：。
【解析】（1）首先根据左图确定7~12s时电动自行车的运动状态，然后从右图中找到7~12s时电动自行车受到的牵引力，最后根据二力平衡计算摩擦力即可；
（2）已知电压、电流和时间根据计算电流所做的功。
4.?
2019年4月15日起正式实施电动自行车新国家标准，下图是小明家新购买的电动自行车，整车质量为40kg。小明爸爸以18km/h的速度匀速骑行9km的过程中，车轮与地面的总接触面积为200cm2。小明爸爸的质量是60kg。假定电动自行车在水平骑行过程中受到的阻力始终为总重的0.1倍。求本次骑行过程中：
（1）骑行所用时间。
（2）车对地面的压强。
（3）电动自行车克服摩擦力做了多少功。
【答案】
（1）骑行所用的时间：（2）车对地面得到压力：F=G总=（40kg+60kg）×10N/kg=1000N；车对地面的压强为：；
（3）电动自行车的牵引力为：F=f=0.1G总=0.1×1000N=100N;
电动自行车做的功为：W=Fs=100N×9000m=
9×105J
。
【解析】（1）已知路程和时间，根据公式计算骑行的时间；
（2）车对地面的压力等于人和车的总重力，即F=G总
，
然后根据公式计算车对地面的压强；
（3）首先根据f=0.1G总计算出摩擦力，然后根据二力平衡计算出电动车的牵引力，最后根据W=Fs计算做的功。
考点四：简单机械
1.如图所示，轻质杠杆AB可绕O点转动，当物体浸没在水中时杠杆恰好水平静止，A、B两端的绳子均不可伸长且处于张紧状态。已知C是体积为1dm3、重为80N的实心物体，D是边长为20cm、质量为20kg的正方体，OA：OB=2：1，圆柱形容器的底面积为400cm2。下列结果错误的是（
???）
A.?物体C的密度为8×103kg/m?????????????????????????
B.?杠杆A端受到细线的拉力为70N
C.?物体D对地面的压强为1.5×103Pa????????????????
D.?若将物体C取出，水对容器底的压强减小了2×103Pa
【答案】
D
【解答】A.物体C的密度：，故A正确不合题意；
B.物体受到的浮力：F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N；杠杆A端受到的拉力：
FA=GC-F浮=80N-10N=70N，故B正确不合题意；C.由杠杆平衡条件F1L1=F2L2?得：FA×OA=FB×OB，
70N×2=FB×1，解得：FB=140N；由于力的作用是相互的，杠杆B端对D的拉力：
F拉=FB=140N，D对地面的压力：F压=GD-FB=mDg-F拉=20kg×10N/kg-140N=60N，D对地面的压强：，故C正确；D、物体C浸没在水中前后，水的深度变化：；，水对容器底的压强增大值：△p=ρ水g△h=1×103kg/m3×10N/kg×0.025m=2.5×102Pa，故D错误。
【解析】利用杠杆平衡条件F1L1=F2L2?求杠杆B端受到细线的拉力，由于力的作用是相互的，可求杠杆B端对D的拉力，D对地面的压力等于D的重力减去拉力，利用压强公式?计算D对地面的压强；
物体C浸没在水中前后，水的深度变化等于排开水的体积除以底面积，再利用p=ρgh求水对容器底的压强增大值。
2.如图所示，用由一个动滑轮和两个定滑组成的滑轮组提升吊篮及其中的货物和电动机，启动电动机，它所提供的拉力F随时间t的变化关系如图乙所示，吊篮上升的速度v和上升的高度h随时间t变化的关系分别如图丙和丁所示。若一切摩擦和绳重均可忽略不计，在1s-2s内，滑轮组的机械效率为90%，则下列说法中正确的是（???
）
A.?在0-1s内，电动机提供的拉力所做的功为825J????B.?在1s-2s内，电动机提供的拉力的功率为1500W
C.?在0-3s内，电动机提供的拉力的功率为1275W???D.?动滑轮重为200N
【答案】
D
【解答】由丁图可知，在0～1s内，物体升高的高度h=0.5m；由乙图可知，0～1s内的拉力F1=550N，
由图甲可知，滑轮组由4段绳子承担物重，所以绳端移动的距离：s1=4h=4×0.5m=2m，则拉力F做的功：W1=F1s1=550N×2m=1100J，故A错误；在1～2s内对应的拉力F=500N，这段时间物体升高的高度h=1.5m-0.5m=1m，则s2=4h=4×1m=4m，则拉力F做的功：W2=Fs2=500N×4m=2000J，
1～2s内电动机提供的拉力的功率
，
故B错误；在2～3s内对应的拉力F=500N，由丙图知这段时间物体升高的高度：h=vt=1m/s×1s=1m，则s3=4h=4×1m=4m，则拉力F做的功：W3=Fs3=500N×4m=2000J，在0～3s内拉力做的总功：W=1100J+2000J+2000J=5100J，
在0～3s内，电动机提供的拉力的功率：；故C错误；在1s～2s内滑轮组的机械效率：；即；
解得：吊篮的总重力G=1800N；那么动滑轮的重力G动=nF-G=500N×4-1800N=200N，故D正确。
【解析】从乙图中找出0～1s内，对应的拉力F，从丁图找出对应的物体上升的高度h，根据W=Fnh就可以计算出拉力做的功。首先根据根据计算吊篮的总重力，再根据G动=nF-G就可以计算出动滑轮重。
4.如图所示，拉力F为5N，物体A以0.1m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动（B表面足够长）；物体B静止在地面上，受到地面水平向左4N的摩擦力，弹簧测力计示数为12N．下列说法正确的是（
??）
A.?物体A受到的摩擦力为10N??????????????????????????????????B.?拉力F的功率为1.5W
C.?滑轮组的机械效率为80%????????????????????????????????????D.?拉力F增大到15N时，物体B开始向左运动
【答案】
C
【解答】A.物体B静止在地面上，水平方向上物体B受到向右的弹簧拉力、地面对它向左的摩擦力和物体A对它向左的摩擦力相互平衡，即fAB+4N=12N，则fAB=8N；根据相互作用力的知识可知，物体A受到的摩擦力为f=fAB=8N，故A错误；
B.由图知，水平使用滑轮组，承担拉力的绳子段数n=2，拉力端移动速度v=2v物=2×0.1m/s=0.2m/s，
则拉力做功的功率：P=Fv=5N×0.2m/s=1W，故B错误；C.滑轮组的机械效率：
，故C正确；D.若拉力F增大到15N时，A在运动过程中，A对B的压力不变、接触面的粗糙程度不变，则A和B之间的摩擦力不变，所以物体B的运动状态不会改变，即物体B仍然静止，不会向左运动，故D错误。
【解析】（1）物体B静止在地面上，受到水平向左4N的摩擦力，弹簧测力计示数为12N，对物体B进行受力分析，根据二力平衡的知识求得物体A受到的摩擦力；使用滑轮组水平拉懂物体时，滑轮组的机械效率；根据影响滑动摩擦力的因素是否变化判断A、B之间摩擦力的大小是否发生变化，再判断B的运动状态是否改变。
5.两块质量分布均匀的相同长方体木块甲和乙，重力均为
G，长度均为
L，如图叠放，恰好能在水平桌面上处于静止状态。
（1）乙右端与甲右端之间的最大水平距离为________。
（2）求乙右端与桌面右端之间的最大水平距离。
【答案】
（1）L/2
（2）解：当乙伸出甲的长度达最大时，设甲伸出桌子右端最大长度为L2。根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2
有G（L/2-L2）=GL2则L2=L/4故有L3=L1+L2=L/2+L/4=3L/4
【解答】（1）根据图片可知，乙的重力作用在它长度的1/2处。当它向右移动时，只要重力作用线通过甲，乙就能保持平衡。当乙的重力作用线超过甲的右边缘时，乙就会从上面掉下来，因此乙相对甲能够伸出的最大长度为L/2，那么乙右端与甲右端之间的最大水平距离为：。
（2）当乙伸出甲的长度达最大时，设甲伸出桌子右端最大长度为L2。那么甲的重力的力臂为：；乙的重力的力臂为L2；根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得到：；解得：；故乙右端与桌面右端之间的最大水平距离：L3=L1+L2=。
?【解析】（1）根据二力平衡的知识和重心的位置解答；
（2）将甲和乙看做一个杠杆，桌子的右边为支点O，甲的重力相当于阻力，作用在甲的1/2处；乙的重力对甲产生的压力相当于动力，作用在甲的右边缘处，而力臂为甲的右边缘到桌边的距离，然后根据杠杆的平衡条件列式计算，最后将阻力臂L2与乙相对甲伸出的长度相加即可。
6.某施工队用如图所示的滑轮组打捞沉在水底的工件。已知工件的体积是0.2m3
，密度是4×103kg/m3。拉动过程中，工件的上升速度V0始终不变。在工件拉出水面之前，滑轮组的机械效率为η1=80%，绳子自由端的拉力为F1。在工件出水后，机械效率为η2
，绳子自由端的拉力为F2。不考虑轮绳摩擦及水的阻力。求：
（1）工件的质量是多少？工件浸没在水中时，受到的浮力是多少?
（2）滑轮组向上匀速拉动浸没在水中的工件（露出水面前）时，拉力F1是多少N?
（3）当工件出水后的过程中，拉力F2及滑轮组的机械效率η2分别是多少?
（4）工件从水里升到水面上的过程中，滑轮组的机械效率随时间的变化是否均匀?试解释。
【答案】
（1）解：m=ρV=800kg，G=mg=8000N
V排=V物=0.2m3F浮=ρ水V排g=2000N
（2）解：F3=G-F浮=8000N-2000N=6000N
η1=
，S=3h，故
，
F1=2500N
（3）解：由上可知：动滑轮自重为2500N×3-6000N=1500N
出水后,F2=
（G物+G动）=
×（1500N+8000N）=3166.7N
η2=
×100%=
×100%=84.2%
（4）解：η=
，故不均匀。
【解答】（4）当工件完全浸在水中时，它上升的高度h=s=v0t；它排开水的体积减小V露出=Sh=Sv0t；它排开水的体积V排=V-V露=V-Sv0t；它受到的浮力F浮力=ρ水gV排=ρ水g（V-Sv0t）；
此时动滑轮上受到的拉力F动滑轮=G物-ρ水g（V-Sv0t）；此时滑轮组的机械效率。可见，机械效率与时间t不成正比，因此它随时间的变化肯定不均匀。
【解析】（1）已知密度和体积，根据公式m=ρV计算出工件的质量。当工件浸没在水中时，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V排g计算受到的浮力。
（2）首先根据
F3=G-F浮
计算出绳子对动滑轮的拉力，然后根据机械效率的公式
?
列出方程，从而计算出此时自由端的拉力F1。
（3）当工件完全浸没水中时，根据G动=nF1-F3计算出动滑轮的重力。当工件完全出水后，再根据滑轮组的工作特点计算出此时自由端的拉力F2。最后根据公式
计算出滑轮组的机械效率。
（4）当工件浸在水中时，它的机械效率
，根据二力平衡、阿基米德原理、速度公式，将这个表达式拆开，得到机械效率与时间t的关系式，从而判断机械效率随时间的变化是否均匀。
考点五：电功、电能和电热
1.如图甲，电源电压保持不变，R1为定值电阻，滑动变阻器R2的最大阻值为50Ω，电压表的量程为0~15V。闭合开关S。移动滑动变阻器的滑片，得到电压表示数与滑动变阻器接入电路的电阻关系图像，如图乙所示。下列说法中正确的是（
??）
A.?电源电压为15V???????????????????????????????
B.?R1的阻值为15Ω
C.?R2的最大功率为8.1W?????????????????????
D.?为保证电压表安全，滑动变阻器R2接入电路的最小阻值为5Ω
【答案】
C
【解答】由图知，两电阻串联，电压表测R1两端电压，由图象知当电压表示数为U1=9V，变阻器连入阻值R2=10Ω，此时电路中电流
，根据电源电压得到：?
?①由图象知当电压表示数U1'=6V，变阻器连入阻值R2'=20Ω，此时电路中电流
，根据电源电压得到：?
?②；
①、②联立解得：R1=10Ω，U=18V，故A、B错误；当变阻器R2的阻值与R1相等时，它的电功率最大。那么R2的最大电功率为：
，
故C正确；因为电压表的量程为0～15V，所以当电压表示数为15V时，定值电阻分担电压最大，滑动变阻器阻值最小。此时变阻器两端的电压：U2'=U-U1'=18V-15V=3V；
根据串联电路电压与电阻成正比得到：;
；
解得：R2'=2Ω。故D错误。
【解析】（1）（2）由图知，两电阻串联，电压表测R1两端电压，在电路安全情况下，变阻器连入阻值最小时，电压表示数最大，连入阻值最大时电压表示数最小，由此根据串联电路特点和欧姆定律，结合图象列出方程组，然后计算出电源电压和R1的阻值；
（3）当变阻器和定值电阻串联，且变阻器的阻值等于定值电阻的阻值时，变阻器的电功率最大，据此根据公式P=I2R计算它的最大功率即可；
（4）根据电压表确定R1两端的最大电压，此时变阻器的电压最小，即它的阻值最小。首先根据U2'=U-U1'计算出变阻器两端的最小电压，然后根据“串联电路电压与电阻成正比”列式计算即可。
2.电饭锅已经成为每个家庭必不可少的家用电器。如图是电饭锅的内部电路结构图，已知电饭锅的部分参数：额定电压220V，R1=88Ω，保温功率为88W，S1为手动开关，S2为双金属片开关(右端固定)。
（1）求电饭锅的加热功率；
（2）求R2的阻值；
（3）考虑到能量的有效利用应该选用________(选填“仅R1”或“R1和R2都”)与铝制内胆(装米饭的部位)紧贴。
（4）与铁相比，铜升高相同温度热膨胀较明显。已知双金属片两层的材料分别为铁和铜，上层应该选用________(选填“铜”或“铁”)。
【答案】
（1）解：
（2）解：
（3）R1和R2都（4）铁
【解析】（1）根据图片可知，当开关S2闭合时，短路电阻R2
，只有电阻R1工作，此时电阻最小，功率最大，为加热状态，根据公式
计算电饭锅的加热功率；
（2）当开关S2断开时，两个电阻串联，此时总电阻最大，总功率最小，为保温状态。首先根据计算出总电阻，再根据
计算出R2的阻值；
（3）R1与R2同为加热电阻，如果它们不能与铝制内胆紧密接触，那么产生的热量会大量散失到空气中，而被有效利用的较少；
（4）根据图片可知，当温度达到一定状态时，双金属片向上弯曲，断开电路，因此上面的金属膨胀程度小于下面的金属，即上面的为铁，下面的为铜。
3.一个电动机接在电压恒为20V的电源两端，在10s内将一个质量为25kg的重物匀速提升4m，此过程中通过电动机的电流为6A。取g=10N/kg。求：
（1）10s内电动机消耗的电能；
（2）10s内电动机对重物做的功；
（3）匀速提升该重物过程中电动机的效率。（精确到0.1%）
【答案】
（1）解：10s内电动机消耗的电能为：
总=
=20V×6A×10s=1200J
（2）解：10s内电动机对物体做的功为：
有=mgh=25kg×10N/kg×4m=1000J
（3）解：电动机的效率：
【解析】（1）根据公式W总=UIt计算消耗的电能；
（2）根据公式?W有=mgh计算出电动机对物体做的功；
（3）根据公式
?
计算电动机的效率。
考点过关☆专项突破
考点一：机械能
1.小金将一个小球第一次竖直上抛，第二次斜向上抛，若两次抛出的动能相等（不计空气阻力），则下列说法正确的是（??
）
A.?两次小球到达最高点时，动能相等且都为零，机械能不相等
B.?两次小球到达最高点时，动能都不为零，机械能相等
C.?两次小球到达最高点时，高度相等，机械能不相等
D.?两次小球到达最高点时，高度不相等，机械能相等
【答案】
D
【解答】不计空气阻力，那么小球的机械能没有损失，即机械能守恒。
竖直上抛时，小球在水平方向速度为零，它只在竖直方向运动。当到达最高点时，动能全部转化为重力势能，即此时的重力势能等于开始时的机械能；斜向上抛时，小球在水平方向的速度保持不变，即到达最高点时，小球的动能不为零。根据械能=动能+重力势能可知，此时它的重力势能肯定小于前者。那么后者的高度肯定小于前者。故D正确，而A、C、D错误。
2.如图，小球从左侧的斜坡滚下，到达底端后又沿着右侧斜坡向上滚到最高处，
则下列图像能正确代表小球重力势能与运动时间t之间对应关系的是（
???）
A.??B.?C.?D.?
【答案】
B
【解答】小球从斜坡上滚下时，速度越来越快，它的高度与时间的变化关系为：h'=h-；当小球滚上斜坡时，它上升的高度h''=v0t-
，
因此它的高度与时间变化的图像为二次函数图像，即为抛物线；因为重力势能与高度成正比，所以重力势能随时间变化的图像也应该是抛物线，故B正确，而A、C、D错误。
3.木块以一定的速度滑过A、B点，到C点滑出下落至D点。A和B、C和D之间的垂直距离均为h。若空气阻力忽略不计，则对木块在运动过程中能量变化的分析，正确的是(??
)。
A.?B点的动能可能等于D点的动能?????????????
B.?B点的动能不可能等于A点的动能
C.?D点与A点相比，机械能不变?????????????????
D.?A点到C点减少的重力势能大于C点到D点减少的重力势能
【答案】
A
【解答】A.若BC段粗糙受到阻力作用，木块逐渐减速，即C点的动能会减小；但是在木块从C到D运动过程中，木块的重力势能转化为动能，即D点的动能会增大。如果增大的动能和减小的动能相同，那么B点的动能可能等于D点的动能，故A正确；
B.木块以一定的速度滑过AB点，若AB是粗糙的，木块可能进行匀速直线运动，B点的动能可能等于A点的动能，故B错误；A.木块从A点到D点，由于表面存在摩擦，机械能转化为内能，所以机械能减小，故C错误；D.A和B、C和D之间的垂直距离均为h，则A点到C点减少的重力势能等于C点到D点减少的重力势能，故D错误。
4.弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动。其结构如图甲所示，图乙是小科玩弹跳杆时由最低位置上升到最高位置的过程，其中b是弹簧处在原长的状态，针对此过程分析正确的是（??
）
A.?在a状态时，弹簧的弹性势能最大
B.?在b状态时，小科的动能达到最大
C.?b→c，弹簧的弹性势能转化为小科的重力势能
D.?a→b，小科的机械能保持不变
【答案】
A
【解答】A．a是最低位置，此时弹簧的形变程度最大，所以在a状态时弹簧的弹性势能最大；A符合题意；
BD．a→b的过程中，弹簧的形变程度减小，弹簧的弹性势能减小，弹簧的弹性势能不断转化为小科的机械能，故小科的机械能不断增加；开始一段时间内，弹簧的形变量较大，向上的弹力大于向下的重力，做加速运动；随着弹簧形变量的减小，弹力减小，当弹力等于重力时，速度达到最大，此时动能最大；弹力继续减小，当向上的弹力小于向下的重力时，做减速运动；所以，a→b的过程中，小科先加速后减速，在b状态时速度并不是最大，此时弹簧恢复到原长，无弹力，人只受重力作用，处于减速阶段，故在b时动能不是最大，BD不符合题意；
C．b→c的过程中，即人离开地面上升的过程，小科的速度减小，动能减小，高度增大，重力势能增大，所以该过程中是动能转化为人的重力势能，C不符合题意。
5.如图所示，物体M与弹簧一端相连，系在绳子末端的小球从A处由静止开始释放，经最低点B，撞击物体M后反弹，并使M在光滑水平面上向右运动，最终到达最右端D点。（图中C点是弹簧原长时的末端，均不计空气阻力）。
（1）小球从A到B的过程中，能量的转化情况是________。
（2）小球在最低点B时，受到的力________（选填“是”或“不是”）平衡力。
（3）物体M从C到D点的过程中，动能大小变化情况是________（选填“一直变大”“一直变小”或“先变大后变小”）。
【答案】
（1）重力势能转化为动能（2）不是（3）一直变小
【解答】（1）小球从A到B的过程中，质量不变，速度变大，高度变小，则动能增大，重力势能减小，所以能量的转化情况是重力势能转化为动能；
（2）小球在最低点B时，速度最大，并且运动轨迹为圆周运动，因此小球受力不是平衡力；
（3）物体M从C到D点的过程中，弹簧的形变越来越大，受到与运动方向相反的弹力越来越大，物体做减少运动，速度越来越来，动能越来越小。
考点二：物质的比热容、内能和内燃机
1.质量和温度都相同的甲、乙两种物质，用同样的加热器进行加热，它们温度随时间变化的图像如图所示，下列说法正确的是(???
)
A.?甲物质的沸点一定是80℃，乙物质的沸点一定是40℃
B.?0—6min甲比乙吸收的热量多
C.?8—10min甲和乙继续吸热，虽然温度各自保持不变，但甲和乙的内能都不断增加
D.?甲的比热容大于乙的比热容
【答案】
C
【解答】A.甲在80℃，乙在40℃时，继续吸热温度不变，那么这两个温度可能是它们的沸点，也可能是它们的熔点，故A错误；B.0~6min时，甲和乙吸收的热量一样多，故B错误；C.8~10min时，甲和乙继续吸热，那么它们的内能不断增大，故C正确；D.当加热6min时，甲升高的温度大于乙升高的温度，即△t甲>△t乙。根据公式Q=cm△t可知，甲的比热容小于乙的比热容，故D错误。
2.甲装置：在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，把活塞迅速压下去，观察发生的现象。乙装置：烧瓶内盛少量水，给瓶内打气，当瓶塞跳出时，观察瓶内的变化。下列说法正确的是（???
）
A.?甲：迅速向下压活塞的过程中，筒内空气温度不变
B.?甲：活塞下压后反弹的过程相当于内燃机的做功冲程
C.?乙：给瓶内打气至瓶塞跳出前，瓶内空气内能减小
D.?乙：瓶塞跳出的过程相当于内燃机压缩冲程
【答案】
B
【解答】A.甲：迅速向下压活塞的过程中，活塞压缩空气做功，将机械能转化为空气的内能，因此筒内空气温度升高，故A错误；B.甲：活塞下压后，空气的内能增大，然后空气又对活塞做功，将内能转化为活塞的机械能，因此反弹的过程相当于内燃机的做功冲程相似，故B正确；C.乙：给瓶内打气至瓶塞跳出前，会不断的将活塞的机械能转化为空气的内能，使瓶内空气内能增大，故C错误；D.乙：瓶塞跳出的过程，是空气的内能转化为活塞的机械能的过程，相当于内燃机做功冲程，故D错误。
3.将两个完全相同的铜质球甲、乙按如图所示放置，其中甲放置在水平桌面，乙悬挂在不可伸长的细线上，且两球重心位于同一高度．当两球吸收相等的热量之后，比较两个球哪个温度高________理由________。
【答案】
乙；两球质量相同，吸收相等的热量，体积膨胀，甲重心上升，重力势能增大，乙重心下降，重力势能减小，内能增大。
【解答】两球质量相同，当它们吸收相等的热量时，两球吸热后体积膨胀，体积变大；甲球重心上升，重力势能增大，即克服重力做功，将内能转化为机械能，内能减少；乙球重心下降，重力势能减小，即重力对乙球做功，将机械能转化为内能，因此内能增大。则：乙的温度高，理由：两球质量相同，吸收相等的热量，体积膨胀，甲重心上升，重力势能增大，乙重心下降，重力势能减小，内能增大。
4.?
1845年焦耳做了最好的用摩擦加热液体的实验。实验如图所示:他在容器里装一定质量的水，中间安上带有叶轮的转轴，转轴上绕上绳子，绳子另一端通过滑轮与重物相连。当重物下降时，绳子拉动转轴转动，带动叶片旋转，由于叶片和水的摩擦，容器里的水温度升高。通过测量和计算，可以比较重物减少的机械能与水增加的内能的关系。该实验为能量守恒定律的确立奠定了定量的实验基础
（1）若实验中两个重物的总质量为25kg，下降高度为10m，则这两个重物减少的总机械能为________J
（2）若容器中水的质量为0.5kg，实验测得水温升高1°C，请计算水内能的增加量(c水=4.2×103J/Kg°C)
（3）某兴趣小组多次重复以上实验，发现实验结果和能量守恒定律并不吻合。请写出造成这种结果的可能原因________(写一种即可)
【答案】
（1）2500（2）水内能的增加量为：Q=cm△t=
4.2×103J/(Kg?°C?)×0.5kg×1℃=2100J；
（3）由于转轴处存在摩擦或液体散热
【解答】（1）
这两个重物减少的总机械能为W=Gh=mgh=25kg×10N/kg×10m=2500J；
（2）水内能的增加量为：Q=cm△t=
4.2×103J/(Kg?°C?)×0.5kg×1℃=2100J；
（3）某兴趣小组多次重复以上实验，发现实验结果和能量守恒定律并不吻合，原因可能是：由于转轴处存在摩擦或液体散热。
5.某一型号飞机，它具备超音速巡航、电磁隐身等优异性能，该飞机最大起飞质量为40
t，最大飞行高度达18000
m，最大载油量为10
t，飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见下表：
速度v/（m·s-1）
100
200
300
400
500
阻力f/N
0.3×104
1.2×104
2.7×104
4.8×104
7.5×104
已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是40％，飞机使用的航空燃油的热值为5×107J／kg。则
（1）完全燃烧10
t燃油，能够转化成的机械能是多少焦耳？
（2）若在飞机油箱中装了一半燃油，并且以500m/s的速度匀速前进时，飞机的最大航程约是多少，
（3）当飞机以600
m／s的速度匀速前进时，飞机发动机的输出功率是多少千瓦？
【答案】
（1）燃油放出的热量：Q=qm=5×107J／kg×10×103kg=5×1011J；
转化成的机械能：；
（2）500m/s时飞机受到的牵引力F=f=7.5×104N；转化成的机械能：；飞机的最大航程：；
（3）根据表格可知，飞机的阻力与速度的平方成正比，那么速度600m/s时飞机受到f是100m/s时阻力的36倍，
即：f=
0.3×104
×36=10.8×104
N；
飞机发动机的输出功率为：P=Fv=10.8×104
N×600m/s=6.48×107W=6.48×104kW。
考点三：功、功率
1.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2次，下列说法正确的是(?
)(g=10牛/千克)
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
【解答】A.小金完成一次引体向上，克服重力做功；W=Gh=50kg×10N/kg×0.6m=300J，故A正确；
B.小金在这一分钟内的功率：
，故B错误；
C.人体上升过程中的动能和重力势能都由化学能转化而来，机械能不守恒，故C错误；
D.小金在运动过程中，消耗的化学能转化为内能和机械能，所以能量守恒，故D错误。
2.健腹轮是一种健身器材，使用时可将膝盖跪在垫上，双手紧握健腹轮手柄，向前推动健腹轮至身体水平于地面，然后回收归位，反复操作，如图所示。
（1）图甲所示，身重为500牛的人身体从状态1到状态2的过程中，身体重心平均下降30厘米，重力所做的功为________焦。
（2）在身体从状态1到状态2的过程中，轮内的弹性钢圈因形变而绕紧，在从状态2恢复到状态1时，绕紧的钢圈会自动恢复到原来的状态，让人体自动回弹。图乙是两种弹性钢圈使用过程中弹性势能的变化图，结合图中信息进行分析，在健腹轮中安装________?(填“A”或“B”)型钢圈将使产品具有更强的自动回弹功能。
【答案】
（1）150（2）A
【解答】（1）重力做的功为：W=Gh=500N×0.3m=150J；
（2）根据图乙可知，A型钢圈的弹性势能大于B型，因此在健腹轮中安装A型钢圈将使产品具有更强的自动回弹功能。
3.如图甲所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系如图乙所示，物体运动速度v与时间t的关系如图丙所示。由图像可知当t=1s时，物体所受的摩擦力为________N，当t=5s时，推力做功的功率为________W。
【答案】
2；16
【解答】由图丙可以知道
,
0~2s内物体的速度为0
,
即物体处于静止状态，所以
,
当时t=1s时
,
物体处于静止状态
,
摩擦力f=F=2N
;
4s~6s内物体做匀速直线运动
,
物体处于平衡状态
,
受到的摩擦力和推力是一对平衡力
,
二力大小相等
,
由图乙可以知道
,
4s~6s内物体受到的推力为4N
,
此时速度为4m/s
,
所以
,
。
4.随着科技的发展，无人驾驶汽车已进入人们的生活。无人驾驶汽车通过车载激光雷达摄像头等传感器实现自动驾驶。一质量为1.2t的无人驾驶汽车，静止时四个轮子与地面的总接触面积为0.12m2
，
在平直道路上以36km/h的速度匀速行驶，受到的牵引力大小为4×103N。某时刻车头上的激光雷达向正前方的固定障碍物发射一束激光信号，经3×10-7s激光雷达接收到障碍物反射回的信号（该时间内汽车行驶的距离忽略不计）。已知光速为3×108m/s，g取10N/kg。求该汽车：
（1）静止时对水平地面的压强大小。
（2）此刻车头到障碍物的距离。
（3）以
36km/h
的速度匀速行驶时牵引力的功率。
【答案】
（1）汽车对地面的压力F=G=mg=1.2×103kg×10N/kg=1.2×104N；
汽车对地面的压强.
（2）车头到障碍物的距；
（3）汽车的速度v=36km/h=10m/s；汽车匀速行驶时牵引力的功率：P=Fv=4×103N×10m/s=4×104W。
5.?
2020年10月31日，福建省莆田市山亭镇，阿里巴巴菜鸟网络的无人机群组，满载湄洲岛居民下单的六箱货品，仅耗时9分钟就成功飞越海峡，为农村淘宝提供物流服务：执行此次飞行的机型载重可达7公斤，应对6级风。技术团队专家介绍，由于技术成熟，无人机会按照编程航线自动飞向既定地点降落。该无人机参数质量m=5kg的无人机，其动力系统所能提供的最大升力F=125N，运动过程中所受空气阻力大小恒为f=5N取g=10m/s2．动力系统的电动机工作电压U=80V，电流I=5A,电阻R=1欧姆。
（1）该无人机的优点
（2）无人机以最大升力竖直匀速向上飞，在t=5s时上升的高度h；
（3）飞到100米高空，该无人机高空悬停状态电机输出电流变为4A，此时动力系统电机的效率是多少？
【答案】
（1）方便，快捷。
（2）电动机的总功率P=UI=80V×5A=400W；发热功率P热=I2R=（5A）2×1Ω=25W；输出功率P机械=P-P热=400W-25W=375W；做的机械功W机械=P机械t=375W×5s=1875J；上升的高度。
（3）无人机高空悬停状态电机输出电流变为4A时，电动机的总功率P'=U'I'=80V×4A=320W；
发热功率P热'=I'2R=（4A）2×1Ω=16W；输出功率P机械=P'-P热'=320W-16W=304W；电机的效率。
考点四：简单机械
1.一个600N重的成年人和一个小孩都过一道4m宽的水渠，成人从左岸到右岸，而小孩从水渠右岸到左岸，两岸各有一块3m长的坚实木板，他们想出了如图的方式过渠，请分析在忽略木板自身重量和木板叠交的距离情况下，要使成年人和小孩都能平安过渠，小孩的体重不能轻于多少牛？(???
)
A.?100N??????????????????????????????????B.?200N??????????????????????????????????C.?300N??????????????????????????????????D.?400N
【答案】
C
【解答】小孩站在B′处，让成年人先从木板上过水渠，当成年人到达水渠对岸后，站在B′处，然后再让小孩过水渠如图所示：
把木板A′B′视为杠杆，O为支点，成年人对A′B′的压力为阻力F2
，
小孩对木板的压力为动力F1
，
当成年人在A′时，阻力F2=G成=600N，
由题意和图示可知：阻力臂OA′=4m-AB=4m-3m=1m;动力臂OB′=A'B'-OB'=3m-1m=2m;
由杠杆平衡条件可得：G成×OB′=G小×OA′；600N×1m=G小×2m；解得：G小=300N。
2.如图所示，质量为m的人站在质量为
的均匀木板AB中点，木板可以绕B端转动，要使木板处于水平状态不动，此人拉力的大小为________。(摩擦忽略不计)
【答案】
【解答】如下图所示，使用了两个定滑轮，摩擦阻力忽略不计，则FA=F拉?…①
根据力的作用是相互的，FC=F支=G-F拉=mg-F拉?…②
根据杠杆平衡条件得到：
因为：BA=2BC，
所以：…③
由①②③得：。
3.如图所示为某小区道闸的结构原理，质量8kg长4m的长直杆AB通过P、O两点，固定在半径为15cm的圆盘C上，圆盘C能够绕O点自由转动，通过P点带动直杆转动。O点距A端为20cm，OP为圆盘半径，圆盘C与电动机M用齿轮连接。电动机M的齿轮盘顺时针转动时，长直杆AB随圆盘C逆时针转动。(本题g取10N/kg)
（1）求杆AB水平静止时，电动机齿轮对圆盘C齿轮的力；
（2）若不计摩擦，电动机的平均输出功率为72w，求道闸直杆从水平转到竖直位置完全打开需要的时间；(AB垂直地面、不计能量损失)
（3）道闸匀速抬高，圆盘C齿轮受力怎么变？
【答案】
（1）解：
（2）解：
（3）变小
【解答】（3）在长直杆抬起的过程中，阻力臂L2逐渐减小，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，在动力臂和阻力不变的情况下，动力逐渐减小，因此圆盘C齿轮受力逐渐减小。
考点五：电功、电能和电热
1.灯泡L上标有“6V
6W”字样，测得该灯泡的电流随电压变化关系如图(甲)所示。现把灯泡L接入如图(乙)所示的电路中，若电路电源电压为9V不变，电流表的量程为“0~0．6A”，电压表的量程为“0~15V”。则下列说法正确的是(
????)
A.?灯泡L的电阻值随电压表的示数增大而增大
B.?滑动变阻器接入电路中的最小阻值约为11.7Ω
C.?当电流表示数为0.4A时，电压表的示数为6V
D.?为了保证电路安全，整个电路消耗的最大功率为6W
【答案】
B
【解答】根据乙图可知，变阻器R变与灯泡串联，电压表测变阻器的电压。
A.根据甲图可知，电流随灯泡电压变化的图像向横轴方向偏折，说明灯泡的电阻随它两端电压的增大而增大。根据U总=UL+U变可知，灯泡的电阻随电压表的示数增大而减小，故A错误；
B.灯泡正常工作的电流为：；根据电流表的量程可知，通过电流表的最大电流为0.6A，比较可知，通过电路的最大电流为0.6A，根据甲图可知，此时灯泡的电压为2V，变阻器两端的电压为：U变=U总-UL=9V-2V=7V，此时变阻器接入的最小电阻为：
，
故B正确；C.当电流表的示数为0.4A时，灯泡两端的电压为1V，此时电压表的示数：U变'=U总'-UL'=9V-1V=8V，故C错误；D.通过电路的最大电流为0.6A，那么整个电路的最大功率：P总=U总I总=9V×0.6A=5.4W，故D错误。
2.如图电路，灯泡标有“12V?
6W”，滑动变阻器R1标有“100Ω?
1A”，电压表量程为0～15V，电流表量程为0～0.6A，只闭合开关S1
，S2
，滑动变阻器连入电路阻值为16Ω时，灯正常发光；只闭合S1
，S3
，A示数为0.2A，忽略温度对灯丝电阻的影响，下列说法不正确的是（
?）
A.?电源电压为20V
B.?R2的阻值为76Ω
C.?只闭合S1
，S2时，灯泡的最小功率为0.375W
D.?只闭合S1
，S2时，为了保护元件的安全，滑动变阻器连入电路的阻值范围是16Ω﹣72Ω
【答案】
C
【解答】A.由图示电路图可知，只闭合开关S1
，S2时，灯泡与滑动变阻器串联接在电源两端，
滑动变阻器连入电路阻值为16Ω时，灯正常发光，则电路电流等于灯泡额定电流
，电源电压：U=UL+IR1=12V+0.5A×16Ω=20V，故A正确不合题意；
B.由电路图可知，只闭合S1
，S3时，灯泡与电阻R2串联，此时电流表示数为0.2A，
电路总电阻：
，
电阻R2的阻值：R2=R-RL=100Ω-24Ω=76Ω，故B正确不合题意；D.，灯泡电阻
由电路图可知，只闭合S1
，
S2时，灯泡与滑动变阻器串联，电流表测电路电流，电压表测滑动变阻器两端电压，灯泡的额定电流为0.5A，电流表的量程为0~0.6A，因此电路的最大电流为0.5A；滑动变阻器接入电路的阻值最小，为；；电压表示数等于其量程15V时，滑动变阻器电路的阻值最大，根据串联电路电压与电阻成正比得到：;
；解得：R1'=72Ω。只闭合S1
，S2时，为了保护元件的安全，滑动变阻器连入电路的阻值范围是16Ω～72Ω，故D正确不合题意；
C.只闭合S1
，S2时，变阻器接入的最大阻值为72Ω，
，故C错误符合题意。
3.如图甲所示，有一款平面镜防雾膜，膜内装有电热丝，将它贴在镜的背面并通电，可防止水蒸气在镜面上液化，这是利用电流的________效应。若防雾膜的额定功率为20W，正常工作10min消耗的电能是________J。如图乙所示，给防雾膜电路连接了一个滑动变阻器R，使电热丝的功率在原功率的25%-100%之间变化，以满足不同季节使用，则R的最大阻值为________Ω。
【答案】
热；12000；2420
【解答】（1）有一款平面镜防雾膜，膜内装有电热丝，将它贴在镜的背面并通电，可防止水蒸气在镜面上液化，这是利用电流的热效应。
（2）正常工作10min消耗的电能W=Pt=20W×（60s×10）=12000J；
（3）电热丝的电阻：；
当变阻器R的阻值最大时，通过电路的电流最小，此时电热丝的功率最小。
根据得到：；解得：U'=110V；
此时变阻器两端的电压：U变=U总-U'=220V-110V=110V；
根据串联电路电压与电阻呈正比得到：;
；
解得：R=2420Ω。
4.空气炸锅，因其烹制食物脂防含量低，美味，无油烟味，深受广大市民青睐。如图甲所示，为某品牌空气炸锅，其发热元件为两个电阻，R1=55Ω，R2=220Ω，额定电压为220V。内部电热部分电路可简化为图乙所示。
（1）当开关S1闭合，开关S接a端时为________档。（选填“高温”、“中温”或“低温”）
（2）高温档正常工作时，求电阻R1、R2消耗的总功率。
（3）若用此空气炸锅加工薯条，原料薯条温度为20℃，炸熟至少需要达到170℃，求一次炸熟100g薯条需要吸收的热量。（C薯条取3.63×103J/(kg.℃)
）
（4）若电动机线圈电阻为10Ω，正常工作时流过电动机电流为0.2A，求该电动机正常工作时输出的机械功率。
【答案】
（1）中档
（2）当开关S接b，S1闭合时，两个电阻并联，此时为高温档；
电阻R1的功率为：；
电阻R2的功率为：；
二者消耗的总功率为：P并=P1+P2=880W+220W=1100W。
（3）薯条需要吸收的热量为：Q=cm△t=3.63×103J/(kg.℃)
×0.1kg×（170℃-20℃）=54450J;
（4）电动机的输入功率P=UI=220V×0.2A=44W；
线圈的发热功率：P热=I2R=（0.2A）2×10Ω=0.4W；
电动机的输入功率：P机械=P-P热=44W-0.4W=43.6W。
【解答】（1）当开关S接a，S1断开时，两个电阻串联，总电阻为R串；
当开关S接a，S1闭合时，两只有R2单独工作，总电阻为R2；
当开关S接b，S1闭合时，两个电阻并联，总电阻为R并；
则R串>R2>R并；根据公式可知，总功率P串21世纪教育网
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精品试卷·第
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专题十
功与能的综合题突破与提高
考点解析☆目标分解
b级目标：利用机械能守恒解释简单现象；理解功的概念；杠杆、滑轮的简单认识与计算；知道汽油机的能量转化；电功、电功率的计算；概述探究电流热效应因素实验原理和涉及的科学方法。
c级目标：运用功、功率的公式进行简单的计算；用杠杆平衡条件解决简单问题；运用焦耳定律解决简单的问题。
目标分解：
①机械能
②物质的比热容、内能和内燃机
③功、功率
④简单机械
⑤电功、电能和电热
考点剖析☆聚焦高频
考点一：机械能
1.如图所示，一个木块在光滑水平面上以v0的速度做匀速直线运动，冲上粗糙斜面后最终静止在A点．以下关于木块在斜面上受到摩擦力的说法正确的是（?????
）
A.?木块在斜面上受到的摩擦力始终不变
B.?木块在A点时受到的摩擦力大小等于木块的重力
C.?木块在斜面上受到的摩擦力方向始终沿斜面向下
D.?木块在斜面上受到的摩擦力方向会发生改变
【答案】
D
【解答】解：A、木块在斜面上运动时，压力不变、接触面的粗糙程度不变，所以摩擦力不变，当木块在斜面上静止时，所受的摩擦力为静摩擦力，大小与滑动时的摩擦力不相等，故A错误；
B、静止在水平面上的物体对水平面的压力等于其重力，而木块在A点时受到的摩擦力大小不等于木块的重力，故B错误；
C、摩擦力的方向与物体运动方向或运动趋势的方向相反，物体静止在斜面上有沿斜面下滑的趋势，因此摩擦力的方向沿斜面向上，故C错误．
D、木块冲上粗糙斜面的过程中，摩擦力沿斜面向下，当静止在斜面上有沿斜面下滑的趋势，因此摩擦力的方向沿斜面向上，故摩擦力在斜面上受到的摩擦力方向会发生改变，故D正确．
【解析】因为物体的表面不光滑，所以两个互相接触的物体，当它们做相对运动或有一个相对运动的趋势时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这就是摩擦力．摩擦力的方向总是与物体相对运动方向或相对运动趋势的方向相反，据此分析答题
2.小周同学参加中考实心球投掷的过程如图所示，实心球在b点离手，c点时实心球运动的最高点，若不计空气阻力，下列说法正确的是（??
）
A.?a到d，实心球的运动状态不断地变化??????????????????
B.?a到c，运动员一直对实心球做功
C.?b到c，实心球的动能逐渐减小到零?????????????????????
D.?b到d，实心球的机械能先增加后减少
【答案】
A
【解答】A、从a到d的过程中，实心球的运动方向和速度不断变化，也就是运动状态不断变化．此选项正确；B、从a到b的过程中，实心球被推出，人对实心球做功；从b到c过程中，实心球靠惯性向前运动，运动员对实心球不做功．此选项错误；C、从b到c的过程中，实心球质量不变，速度减小，动能减小但不是减小到零．此选项错误；D、不考虑空气阻力，实心球从b到d过程中动能转化为重力势能，然后重力势能转化为动能，总量保持不变，也就是机械能总量保持不变．此选项错误．
【解析】（1）实心球被掷出后，不再受到推力的作用，不计空气阻力时，只受到重力作用．（2）力可以改变物体的运动状态，运动状态的改变包括速度和方向两个方面．（3）机械能包括动能和势能．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、被举得高度．质量越大，高度越高，重力势能越大．
3.如图所示，在竖直平面内用轻质细线悬挂一个小球，将小球拉至
P
点，使细线处于拉直状态，然后由静止开始释放，小球经
M、N
至右侧最高点
Q。下列分析正确的是（
??）
A.?小球从P点到M点的过程中运动状态不变
B.?小球从M点到N点的过程中机械能保持不变
C.?小球到达Q点时，将返回N点，这是因为小球有惯性
D.?若小球到达Q点时细线断开，小球将竖直下落
【答案】
D
【解答】A.小球从P点到M点的过程中，速度不断增大，运动方向不断改变，因此运动状态改变，故A错误；B.小球到达右侧最高点Q时，它的高度低于开始时的高度P，说明小球的重力势能有损失，即机械能不守恒，因此N点的机械能小于M点的机械能，故B错误；C.小球到达Q点时，将返回N点，这是因为小球受到重力的作用，而不是重力，故C错误；D.小球到达Q点时，它的速度为零，只受重力作用。此时细线断开，小球将在重力作用下竖直下落，故D正确。
【解析】（1）运动状态的改变包括：①速度大小改变；②运动方向改变；
（2）比较Q点和P点高度的大小，从而判断机械能是否守恒；（3）物体保持运动状态不变的性质叫惯性；（4）根据力与运动的关系判断。
4.某运动员做蹦极运动，如图甲所示，从高处O点开始下落，A点是弹性绳的自由长度，在B点运动员所受弹力恰好等于重力，C点是第一次下落到达的最低点。运动员所受弹性绳弹力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示（蹦极过程视为在竖直方向的运动）。下列判断正确的有（???
）
A.?从O点到A点再到B点过程中运动员动能先增大后减少
B.?从A点到B点再到C点过程中弹性绳的弹性势能先增大后减少
C.?从C点到B点再到A点过程中运动员动能先增大后减少，运动员重力大小等于F0
D.?从C点到B点再到A点过程中弹性绳的弹力一直减少，运动员重力大小小于F0
【答案】
D
【解答】A.根据题目描述可知，A点刚好是绳子的自然长度，从O点到A的过程中运动员只受重力，那么这个过程中运动员做加速运动。B点弹力等于重力，即从A点到B点弹力都小于重力，那么合力向下，仍然做加速运动，因此从O点到B点的过程中速度一直在增大，因此动能一直在增大，故A错误；B.从A点到B点再到C点的过程中，弹性绳的长度一直在变大，因此它的弹性势能一直在增大，故B错误；C.从C点到B点的过程中，弹性绳的弹力大于运动员的重力，因此运动员的速度在增大；从B点到A点的过中，弹性绳的弹力小于运动员的重力，因此运动员的速度在减小，因此运动员的动能先增大后减小。根据乙图可知，当图像趋于一条直线时
，运动员静止下来，这时弹力等于重力；因为这时的弹力小于F0，所以重力小于F0
，故C错误；D.
从C点到B点再到A点过程中
，弹性绳的长度不断减小，所以弹性绳的弹力一直减小，而运动员的重力小于F0
，
故D正确。
【解析】（1）当物体的质量不变时，速度越大，动能越大；（2）当合力的方向与运动方向相同时，物体做加速运动；当合力的方向与运动方向相反时，物体做减速运动；（3）当物体处于静止状态时，它受到的弹力和重力是平衡力。
5.小知和小临在老师的帮助下设计“探究物体动能大小与哪些因素有关”的实验装置如图所示∶将小车从斜面上高h处由静止释放，运动至木板上后与木块碰撞。通过改变小车释放时高度h、在小车中增加钩码和在木板上铺垫棉布的方法，得到了图的四个实验场景?
（1）为探究小车动能与质量的关系，应选用场景________进行实验。
（2）小如通过观察木块移动的距离长短，来判断小车动能的大小，这种研究方法是________（选填“控制变量法”或“转换法”）。
（3）猜想一下：如果斜面和水平面都是光滑的，把木块固定在水平面上，将小车从斜面上高10厘米处由静止释放，小车与木块碰撞时无能量损失，那么小车被木块反弹后将会运动到斜面高________（选填“小于”或“等于”或“大于”）10厘米处。
【答案】
（1）①和③（2）转换法（3）等于
【解答】（1）探究小车动能与质量的关系时，必需控制小车的速度相同，即在斜面上的高度相同而改变小车的质量，故选①③。（2）小如通过观察木块移动的距离长短，来判断小车动能的大小，这种研究方法是转换法；（3）如果斜面和水平面都是光滑的，把木块固定在水平面上，将小车从斜面上高10厘米处由静止释放，小车与木块碰撞时无能量损失，那么小车被木块反弹后将会运动到斜面上最高处时的重力势能应该与开始时相同，即高度相同，回到斜面上高10cm的地方。
【解析】（1）根据控制变量法的要求选择对照实验；（2）物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。（3）根据能量转化和守恒定律分析。
考点二：物质的比热容、内能和内燃机
1.如图是选自书本中的四幅插图，下列分析不合理的是（
??）
?
A.?图甲实验中，加热相同的时间，煤油升温较快
B.?图乙实验中，应沿水平方向缓慢抽动纸片才能确保实验成功
C.?图丙实验中，往两纸片中间吹气，可观察到纸片会向中间靠拢
D.?图丁实验中，改变钢尺伸出桌面长度，再次拨动可改变声音的音调
【答案】
B
【解答】A.图甲中，用相同的酒精灯加热相同的时间，那么水和煤油吸收相同的热量。根据公式Q=cm△t可知，因为煤油的比热容小于水的比热容，所以煤油升高的温度比水的大，故A正确不合题意；
B.图乙中，要沿水平方向迅速抽动纸片，抽出后，由于惯性，上面的物体位置保持不变，故B错误符合题意；C.图丙实验中，往两纸片中间吹气，中间空气流速大压强小，可观察到纸片会向中间靠拢，故C正确不合题意；D.图丁实验中，改变钢尺伸出桌面长度，可改变钢尺振动的频率，再次拨动可改变声音的音调，故D正确不合题意。
2.如图是四冲程汽油机做功冲程的示意图，汽油燃烧产生高温高压的气体推动活塞向下运动。在活塞向下运动的过程中，有关气缸内气体的说法正确的是（???
）
A.?气体的温度升高?????????????
B.?气体的内能减少???????????????
C.?气体的密度增大?????????????
D.?气体的压强增大
【答案】
B
【解答】在活塞向下运动的过程中，燃气的推动活塞做功，将内能转化为活塞的机械能，因此气体的内能减少，温度降低，故A错误，B正确；活塞向下运动时，气缸的容积增大，那么气体的密度减小，压强也减小，故C、D错误。
【解析】根据能量转化和气体压强与体积的关系分析判断。
3.质量相同的甲、乙两种物质从固态开始加热，它们在相同时间内吸收的热量相等，加热时间都为
6分钟，它们的温度随时间变化的图像如图所示。下列说法正确的是（??
）
A.?甲在
3
～6min
内是液态????????????????????????????????????
B.?甲是晶体，乙是非晶体
C.?在
4～6min
内，甲的内能保持不变????????????????????
D.?在固态时，甲的比热容小于乙的比热容
【答案】
D
【解答】在3~6min内，甲的温度保持50℃不变，它正在熔化，因此它应该是固液混合态，故A错误；
在加热一定时间后，甲的温度不变,故能判断甲是晶体。而乙虽然温度一直升高，可能还没达到熔点，也可能是非晶体，故甲可以判断但乙无法判断，故B错误；在4~6min内，甲在不断吸热，虽然温度不变但是内能增大，故C错误；当加热3min时，甲和乙吸收相同的热量，
此时升高的温度△t甲>△t乙
，根据公式Q=cm△t可知，甲的比热容小于乙的比热容，故D正确。
【解析】当晶体熔化时，温度保持不变；如果熔化刚刚开始，那么为固态；如果熔化正在进行中，那么为固液混合态；如果熔化结束，那么为液态；根据公式Q=cm△t可知，质量相同的不同物质吸收相同的热量时，升高的温度与比热容成反比。
4.如图所示，该玩具叫做爱情温度计。这是一种装有乙醚液体的玻璃瓶，瓶子分上下两部分，中间由一段弧形玻璃细管连接。把热的手捂在下面装有液体的部位时，液体会顺着瓶子里的玻璃细管喷涌向上，沸腾起来。松开手，液体就会流回底部。
（1）手握住时，手掌的热量通过________(填“做功”或“热传递”)的方式，改变了乙醚的内能。
（2）乙醚沸腾时，导致玻璃瓶上部气压增大。松开手后，玻璃瓶上方乙醚蒸汽经________(填物态变化名称)又流回底部。
（3）乙醚的沸点约为34℃，比热容为2.4×103J/
(kg·℃)，将10g乙醚溶液从室温20℃加热到沸腾，需要吸收________?的热量。
【答案】
（1）热传递（2）液化（3）336J
【解答】（1）手握住时，手掌的热量通过热传递的方式，改变了乙醚的内能。
（2）松开手后，玻璃瓶上方乙醚蒸汽经液化又流回底部。
（3）乙醚吸收的热量：Q=cm△t=2.4×103J/
(kg·℃)×0.01kg×（34℃-20℃）=336J。
【解析】改变内能的方式：做功和热传递。做功改变物体内能的本质是能量的转化，而热传递改变物体内能的本质是能量的转移。
5.“低碳排放，保护地球”是当今世界的主题，如何合理利用和开发能源，提高能源的利用率，实现低碳减排，已成为世界各国共同关注的问题。
（1）在能源家族中，风能、太阳能、水能都同属于________(选填“可再生”或“不可再生”)能源，它们的开发和利用可以减少大量化石能源的生产和消耗所导致的生态破坏与严重环境污染问题。
（2）为实现减排目标，国家大力推广风力、水力发电，如图是我国西部某处风力发电场的壮观画面。假如装机总功率为4.2×106kW的风电场项目全面建成后，所有机组发电1h，可提供多少千瓦时电能？若这些电能全部转化为水的内能，那么可以把多少千克的水从28℃加热至沸腾(在1个标准大气压下)？[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]
【答案】
（1）可再生（2）解：所有机组发电1h可提供电能4.2×106kW×1h＝4.2×106kW·h。
这些电能全部转化为水的内能，可将m＝
＝
＝5.0×107kg的水从28℃加热至沸腾。
【解答】（1）在能源家族中，风能、太阳能、水能都同属于可再生能源，它们的开发和利用可以减少大量化石能源的生产和消耗所导致的生态破坏与严重环境污染问题。
（2）所有机组发电1h可提供电能：W=Pt=4.2×106kW×1h＝4.2×106kW·h。
这些电能全部转化为水的内能，可使从28℃加热至沸腾的水的质量：
。
【解析】可再生能源是指自然界中可以不断利用、循环再生的一种能源，例如太阳能、风能、水能、生物质能、海洋能、潮汐能、地热能等。
考点三：功、功率
1.如图所示，在粗糙程度相同的水平面上，先用拉力F1将物体从A拉到O，再改用拉力F2将物体从O拉到C，其中LAO=LOB
，用频闪相机每隔相同的时间拍下物体的位置（用虚线框表示），若拉力F1在AO段所做的功为W1
，拉力F2在OB段所做的功为W2
，物体在AO段受到的摩擦力为f1
，在OC段受到的摩擦力为f2。下列判断正确的是(??
)
A.?W1﹥W2??????
???????????????????????B.?W1﹤W2???????
???????????????????????C.?f1﹥f2??????
???????????????????????D.?f1﹤f2????
【答案】
B
【解答】物体对水平面的压力相同，且接触面的粗糙程度相同，因此物体受到的摩擦力不变，即f1=f2
，
故C、D错误；根据图片可知，物体在AO段做匀速直线运动，此时拉力F1=f；在OC段做加速运动，那么拉力F2>f，因此F1，故A错误，B正确。
【解析】①根据影响滑动摩擦力的因素分析物体受到摩擦力的大小关系；
②根据图片分析AO段和OC段物体的运动状态，然后根据力与运动的关系比较两个拉力的大小，最后根据W=Fs比较做功的大小。
2.如图甲所示，完全相同的木块A和B叠放在水平桌面上，在10牛的水平拉力F1作用下，A、B一起以0.5米/秒的速度作匀速直线运动，此时木块B所受的摩擦力为
________?牛；若将A、B紧靠在一起放在同一水平桌面上，用15牛的水平力F2推A，使它们一起运动了0.6米（如图乙），则该过程中推力F2做的功为________焦，木块A和B动能总共增加________焦。
【答案】
0；9；3
【解答】（1）木块A和B一起做匀速直线运动，二者之间保持相对静止，没有相对运动的趋势，因此木板B收到的摩擦力为0，而A与地面之间的摩擦力等于推力F1
，即10N；
（2）克服摩擦做的功Wf=fs=10N×0.6m=6J；推力做的功W=F2s=15N×0.6m=9J；
A和B增加的动能：W动=W-Wf=9J-6J=3J。
【解析】（1）摩擦力产生的条件：①相互接触；②有相对运动的趋势。
（2）首先根据Wf=fs计算出克服摩擦所做的功，然后根据W=F2s计算出推力做的功，最后根据W动=W-Wf计算增加的动能。
3.电动自行车已成为大众化的一种交通工具，厂家对电动自行车性能进行了测试，得到速度v和牵引力F随时间t变化的关系图象如图所示。已知匀速行驶时，电动机输入电压48V，输入电流5A。电动自行车在7~12s受到的摩擦力为________N，电流做了________焦耳的功。
【答案】
35；1200
【解答】据甲图可知，7~12s时电动自行车保持6m/s的速度做匀速直线运动，那么它受到的摩擦力和牵引力是平衡力；据乙图可知，7~12s时自行车受到的牵引力是35N，所以受到的摩擦力也是35N。
电流做的功为：。
【解析】（1）首先根据左图确定7~12s时电动自行车的运动状态，然后从右图中找到7~12s时电动自行车受到的牵引力，最后根据二力平衡计算摩擦力即可；
（2）已知电压、电流和时间根据计算电流所做的功。
4.?
2019年4月15日起正式实施电动自行车新国家标准，下图是小明家新购买的电动自行车，整车质量为40kg。小明爸爸以18km/h的速度匀速骑行9km的过程中，车轮与地面的总接触面积为200cm2。小明爸爸的质量是60kg。假定电动自行车在水平骑行过程中受到的阻力始终为总重的0.1倍。求本次骑行过程中：
（1）骑行所用时间。
（2）车对地面的压强。
（3）电动自行车克服摩擦力做了多少功。
【答案】
（1）骑行所用的时间：（2）车对地面得到压力：F=G总=（40kg+60kg）×10N/kg=1000N；车对地面的压强为：；
（3）电动自行车的牵引力为：F=f=0.1G总=0.1×1000N=100N;
电动自行车做的功为：W=Fs=100N×9000m=
9×105J
。
【解析】（1）已知路程和时间，根据公式计算骑行的时间；
（2）车对地面的压力等于人和车的总重力，即F=G总
，
然后根据公式计算车对地面的压强；
（3）首先根据f=0.1G总计算出摩擦力，然后根据二力平衡计算出电动车的牵引力，最后根据W=Fs计算做的功。
考点四：简单机械
1.如图所示，轻质杠杆AB可绕O点转动，当物体浸没在水中时杠杆恰好水平静止，A、B两端的绳子均不可伸长且处于张紧状态。已知C是体积为1dm3、重为80N的实心物体，D是边长为20cm、质量为20kg的正方体，OA：OB=2：1，圆柱形容器的底面积为400cm2。下列结果错误的是（
???）
A.?物体C的密度为8×103kg/m?????????????????????????
B.?杠杆A端受到细线的拉力为70N
C.?物体D对地面的压强为1.5×103Pa????????????????
D.?若将物体C取出，水对容器底的压强减小了2×103Pa
【答案】
D
【解答】A.物体C的密度：，故A正确不合题意；
B.物体受到的浮力：F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N；杠杆A端受到的拉力：
FA=GC-F浮=80N-10N=70N，故B正确不合题意；C.由杠杆平衡条件F1L1=F2L2?得：FA×OA=FB×OB，
70N×2=FB×1，解得：FB=140N；由于力的作用是相互的，杠杆B端对D的拉力：
F拉=FB=140N，D对地面的压力：F压=GD-FB=mDg-F拉=20kg×10N/kg-140N=60N，D对地面的压强：，故C正确；D、物体C浸没在水中前后，水的深度变化：；，水对容器底的压强增大值：△p=ρ水g△h=1×103kg/m3×10N/kg×0.025m=2.5×102Pa，故D错误。
【解析】利用杠杆平衡条件F1L1=F2L2?求杠杆B端受到细线的拉力，由于力的作用是相互的，可求杠杆B端对D的拉力，D对地面的压力等于D的重力减去拉力，利用压强公式?计算D对地面的压强；
物体C浸没在水中前后，水的深度变化等于排开水的体积除以底面积，再利用p=ρgh求水对容器底的压强增大值。
2.如图所示，用由一个动滑轮和两个定滑组成的滑轮组提升吊篮及其中的货物和电动机，启动电动机，它所提供的拉力F随时间t的变化关系如图乙所示，吊篮上升的速度v和上升的高度h随时间t变化的关系分别如图丙和丁所示。若一切摩擦和绳重均可忽略不计，在1s-2s内，滑轮组的机械效率为90%，则下列说法中正确的是（???
）
A.?在0-1s内，电动机提供的拉力所做的功为825J????B.?在1s-2s内，电动机提供的拉力的功率为1500W
C.?在0-3s内，电动机提供的拉力的功率为1275W???D.?动滑轮重为200N
【答案】
D
【解答】由丁图可知，在0～1s内，物体升高的高度h=0.5m；由乙图可知，0～1s内的拉力F1=550N，
由图甲可知，滑轮组由4段绳子承担物重，所以绳端移动的距离：s1=4h=4×0.5m=2m，则拉力F做的功：W1=F1s1=550N×2m=1100J，故A错误；在1～2s内对应的拉力F=500N，这段时间物体升高的高度h=1.5m-0.5m=1m，则s2=4h=4×1m=4m，则拉力F做的功：W2=Fs2=500N×4m=2000J，
1～2s内电动机提供的拉力的功率
，
故B错误；在2～3s内对应的拉力F=500N，由丙图知这段时间物体升高的高度：h=vt=1m/s×1s=1m，则s3=4h=4×1m=4m，则拉力F做的功：W3=Fs3=500N×4m=2000J，在0～3s内拉力做的总功：W=1100J+2000J+2000J=5100J，
在0～3s内，电动机提供的拉力的功率：；故C错误；在1s～2s内滑轮组的机械效率：；即；
解得：吊篮的总重力G=1800N；那么动滑轮的重力G动=nF-G=500N×4-1800N=200N，故D正确。
【解析】从乙图中找出0～1s内，对应的拉力F，从丁图找出对应的物体上升的高度h，根据W=Fnh就可以计算出拉力做的功。首先根据根据计算吊篮的总重力，再根据G动=nF-G就可以计算出动滑轮重。
4.如图所示，拉力F为5N，物体A以0.1m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动（B表面足够长）；物体B静止在地面上，受到地面水平向左4N的摩擦力，弹簧测力计示数为12N．下列说法正确的是（
??）
A.?物体A受到的摩擦力为10N??????????????????????????????????B.?拉力F的功率为1.5W
C.?滑轮组的机械效率为80%????????????????????????????????????D.?拉力F增大到15N时，物体B开始向左运动
【答案】
C
【解答】A.物体B静止在地面上，水平方向上物体B受到向右的弹簧拉力、地面对它向左的摩擦力和物体A对它向左的摩擦力相互平衡，即fAB+4N=12N，则fAB=8N；根据相互作用力的知识可知，物体A受到的摩擦力为f=fAB=8N，故A错误；
B.由图知，水平使用滑轮组，承担拉力的绳子段数n=2，拉力端移动速度v=2v物=2×0.1m/s=0.2m/s，
则拉力做功的功率：P=Fv=5N×0.2m/s=1W，故B错误；C.滑轮组的机械效率：
，故C正确；D.若拉力F增大到15N时，A在运动过程中，A对B的压力不变、接触面的粗糙程度不变，则A和B之间的摩擦力不变，所以物体B的运动状态不会改变，即物体B仍然静止，不会向左运动，故D错误。
【解析】（1）物体B静止在地面上，受到水平向左4N的摩擦力，弹簧测力计示数为12N，对物体B进行受力分析，根据二力平衡的知识求得物体A受到的摩擦力；使用滑轮组水平拉懂物体时，滑轮组的机械效率；根据影响滑动摩擦力的因素是否变化判断A、B之间摩擦力的大小是否发生变化，再判断B的运动状态是否改变。
5.两块质量分布均匀的相同长方体木块甲和乙，重力均为
G，长度均为
L，如图叠放，恰好能在水平桌面上处于静止状态。
（1）乙右端与甲右端之间的最大水平距离为________。
（2）求乙右端与桌面右端之间的最大水平距离。
【答案】
（1）L/2
（2）解：当乙伸出甲的长度达最大时，设甲伸出桌子右端最大长度为L2。根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2
有G（L/2-L2）=GL2则L2=L/4故有L3=L1+L2=L/2+L/4=3L/4
【解答】（1）根据图片可知，乙的重力作用在它长度的1/2处。当它向右移动时，只要重力作用线通过甲，乙就能保持平衡。当乙的重力作用线超过甲的右边缘时，乙就会从上面掉下来，因此乙相对甲能够伸出的最大长度为L/2，那么乙右端与甲右端之间的最大水平距离为：。
（2）当乙伸出甲的长度达最大时，设甲伸出桌子右端最大长度为L2。那么甲的重力的力臂为：；乙的重力的力臂为L2；根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得到：；解得：；故乙右端与桌面右端之间的最大水平距离：L3=L1+L2=。
?【解析】（1）根据二力平衡的知识和重心的位置解答；
（2）将甲和乙看做一个杠杆，桌子的右边为支点O，甲的重力相当于阻力，作用在甲的1/2处；乙的重力对甲产生的压力相当于动力，作用在甲的右边缘处，而力臂为甲的右边缘到桌边的距离，然后根据杠杆的平衡条件列式计算，最后将阻力臂L2与乙相对甲伸出的长度相加即可。
6.某施工队用如图所示的滑轮组打捞沉在水底的工件。已知工件的体积是0.2m3
，密度是4×103kg/m3。拉动过程中，工件的上升速度V0始终不变。在工件拉出水面之前，滑轮组的机械效率为η1=80%，绳子自由端的拉力为F1。在工件出水后，机械效率为η2
，绳子自由端的拉力为F2。不考虑轮绳摩擦及水的阻力。求：
（1）工件的质量是多少？工件浸没在水中时，受到的浮力是多少?
（2）滑轮组向上匀速拉动浸没在水中的工件（露出水面前）时，拉力F1是多少N?
（3）当工件出水后的过程中，拉力F2及滑轮组的机械效率η2分别是多少?
（4）工件从水里升到水面上的过程中，滑轮组的机械效率随时间的变化是否均匀?试解释。
【答案】
（1）解：m=ρV=800kg，G=mg=8000N
V排=V物=0.2m3F浮=ρ水V排g=2000N
（2）解：F3=G-F浮=8000N-2000N=6000N
η1=
，S=3h，故
，
F1=2500N
（3）解：由上可知：动滑轮自重为2500N×3-6000N=1500N
出水后,F2=
（G物+G动）=
×（1500N+8000N）=3166.7N
η2=
×100%=
×100%=84.2%
（4）解：η=
，故不均匀。
【解答】（4）当工件完全浸在水中时，它上升的高度h=s=v0t；它排开水的体积减小V露出=Sh=Sv0t；它排开水的体积V排=V-V露=V-Sv0t；它受到的浮力F浮力=ρ水gV排=ρ水g（V-Sv0t）；
此时动滑轮上受到的拉力F动滑轮=G物-ρ水g（V-Sv0t）；此时滑轮组的机械效率。可见，机械效率与时间t不成正比，因此它随时间的变化肯定不均匀。
【解析】（1）已知密度和体积，根据公式m=ρV计算出工件的质量。当工件浸没在水中时，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V排g计算受到的浮力。
（2）首先根据
F3=G-F浮
计算出绳子对动滑轮的拉力，然后根据机械效率的公式
?
列出方程，从而计算出此时自由端的拉力F1。
（3）当工件完全浸没水中时，根据G动=nF1-F3计算出动滑轮的重力。当工件完全出水后，再根据滑轮组的工作特点计算出此时自由端的拉力F2。最后根据公式
计算出滑轮组的机械效率。
（4）当工件浸在水中时，它的机械效率
，根据二力平衡、阿基米德原理、速度公式，将这个表达式拆开，得到机械效率与时间t的关系式，从而判断机械效率随时间的变化是否均匀。
考点五：电功、电能和电热
1.如图甲，电源电压保持不变，R1为定值电阻，滑动变阻器R2的最大阻值为50Ω，电压表的量程为0~15V。闭合开关S。移动滑动变阻器的滑片，得到电压表示数与滑动变阻器接入电路的电阻关系图像，如图乙所示。下列说法中正确的是（
??）
A.?电源电压为15V???????????????????????????????
B.?R1的阻值为15Ω
C.?R2的最大功率为8.1W?????????????????????
D.?为保证电压表安全，滑动变阻器R2接入电路的最小阻值为5Ω
【答案】
C
【解答】由图知，两电阻串联，电压表测R1两端电压，由图象知当电压表示数为U1=9V，变阻器连入阻值R2=10Ω，此时电路中电流
，根据电源电压得到：?
?①由图象知当电压表示数U1'=6V，变阻器连入阻值R2'=20Ω，此时电路中电流
，根据电源电压得到：?
?②；
①、②联立解得：R1=10Ω，U=18V，故A、B错误；当变阻器R2的阻值与R1相等时，它的电功率最大。那么R2的最大电功率为：
，
故C正确；因为电压表的量程为0～15V，所以当电压表示数为15V时，定值电阻分担电压最大，滑动变阻器阻值最小。此时变阻器两端的电压：U2'=U-U1'=18V-15V=3V；
根据串联电路电压与电阻成正比得到：;
；
解得：R2'=2Ω。故D错误。
【解析】（1）（2）由图知，两电阻串联，电压表测R1两端电压，在电路安全情况下，变阻器连入阻值最小时，电压表示数最大，连入阻值最大时电压表示数最小，由此根据串联电路特点和欧姆定律，结合图象列出方程组，然后计算出电源电压和R1的阻值；
（3）当变阻器和定值电阻串联，且变阻器的阻值等于定值电阻的阻值时，变阻器的电功率最大，据此根据公式P=I2R计算它的最大功率即可；
（4）根据电压表确定R1两端的最大电压，此时变阻器的电压最小，即它的阻值最小。首先根据U2'=U-U1'计算出变阻器两端的最小电压，然后根据“串联电路电压与电阻成正比”列式计算即可。
2.电饭锅已经成为每个家庭必不可少的家用电器。如图是电饭锅的内部电路结构图，已知电饭锅的部分参数：额定电压220V，R1=88Ω，保温功率为88W，S1为手动开关，S2为双金属片开关(右端固定)。
（1）求电饭锅的加热功率；
（2）求R2的阻值；
（3）考虑到能量的有效利用应该选用________(选填“仅R1”或“R1和R2都”)与铝制内胆(装米饭的部位)紧贴。
（4）与铁相比，铜升高相同温度热膨胀较明显。已知双金属片两层的材料分别为铁和铜，上层应该选用________(选填“铜”或“铁”)。
【答案】
（1）解：
（2）解：
（3）R1和R2都（4）铁
【解析】（1）根据图片可知，当开关S2闭合时，短路电阻R2
，只有电阻R1工作，此时电阻最小，功率最大，为加热状态，根据公式
计算电饭锅的加热功率；
（2）当开关S2断开时，两个电阻串联，此时总电阻最大，总功率最小，为保温状态。首先根据计算出总电阻，再根据
计算出R2的阻值；
（3）R1与R2同为加热电阻，如果它们不能与铝制内胆紧密接触，那么产生的热量会大量散失到空气中，而被有效利用的较少；
（4）根据图片可知，当温度达到一定状态时，双金属片向上弯曲，断开电路，因此上面的金属膨胀程度小于下面的金属，即上面的为铁，下面的为铜。
3.一个电动机接在电压恒为20V的电源两端，在10s内将一个质量为25kg的重物匀速提升4m，此过程中通过电动机的电流为6A。取g=10N/kg。求：
（1）10s内电动机消耗的电能；
（2）10s内电动机对重物做的功；
（3）匀速提升该重物过程中电动机的效率。（精确到0.1%）
【答案】
（1）解：10s内电动机消耗的电能为：
总=
=20V×6A×10s=1200J
（2）解：10s内电动机对物体做的功为：
有=mgh=25kg×10N/kg×4m=1000J
（3）解：电动机的效率：
【解析】（1）根据公式W总=UIt计算消耗的电能；
（2）根据公式?W有=mgh计算出电动机对物体做的功；
（3）根据公式
?
计算电动机的效率。
考点过关☆专项突破
考点一：机械能
1.小金将一个小球第一次竖直上抛，第二次斜向上抛，若两次抛出的动能相等（不计空气阻力），则下列说法正确的是（??
）
A.?两次小球到达最高点时，动能相等且都为零，机械能不相等
B.?两次小球到达最高点时，动能都不为零，机械能相等
C.?两次小球到达最高点时，高度相等，机械能不相等
D.?两次小球到达最高点时，高度不相等，机械能相等
2.如图，小球从左侧的斜坡滚下，到达底端后又沿着右侧斜坡向上滚到最高处，
则下列图像能正确代表小球重力势能与运动时间t之间对应关系的是（
???）
A.??B.?C.?D.?
3.木块以一定的速度滑过A、B点，到C点滑出下落至D点。A和B、C和D之间的垂直距离均为h。若空气阻力忽略不计，则对木块在运动过程中能量变化的分析，正确的是(??
)。
A.?B点的动能可能等于D点的动能?????????????
B.?B点的动能不可能等于A点的动能
C.?D点与A点相比，机械能不变?????????????????
D.?A点到C点减少的重力势能大于C点到D点减少的重力势能
4.弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动。其结构如图甲所示，图乙是小科玩弹跳杆时由最低位置上升到最高位置的过程，其中b是弹簧处在原长的状态，针对此过程分析正确的是（??
）
A.?在a状态时，弹簧的弹性势能最大
B.?在b状态时，小科的动能达到最大
C.?b→c，弹簧的弹性势能转化为小科的重力势能
D.?a→b，小科的机械能保持不变
5.如图所示，物体M与弹簧一端相连，系在绳子末端的小球从A处由静止开始释放，经最低点B，撞击物体M后反弹，并使M在光滑水平面上向右运动，最终到达最右端D点。（图中C点是弹簧原长时的末端，均不计空气阻力）。
（1）小球从A到B的过程中，能量的转化情况是________。
（2）小球在最低点B时，受到的力________（选填“是”或“不是”）平衡力。
（3）物体M从C到D点的过程中，动能大小变化情况是________（选填“一直变大”“一直变小”或“先变大后变小”）。
考点二：物质的比热容、内能和内燃机
1.质量和温度都相同的甲、乙两种物质，用同样的加热器进行加热，它们温度随时间变化的图像如图所示，下列说法正确的是(???
)
A.?甲物质的沸点一定是80℃，乙物质的沸点一定是40℃
B.?0—6min甲比乙吸收的热量多
C.?8—10min甲和乙继续吸热，虽然温度各自保持不变，但甲和乙的内能都不断增加
D.?甲的比热容大于乙的比热容
2.甲装置：在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，把活塞迅速压下去，观察发生的现象。乙装置：烧瓶内盛少量水，给瓶内打气，当瓶塞跳出时，观察瓶内的变化。下列说法正确的是（???
）
A.?甲：迅速向下压活塞的过程中，筒内空气温度不变
B.?甲：活塞下压后反弹的过程相当于内燃机的做功冲程
C.?乙：给瓶内打气至瓶塞跳出前，瓶内空气内能减小
D.?乙：瓶塞跳出的过程相当于内燃机压缩冲程
3.将两个完全相同的铜质球甲、乙按如图所示放置，其中甲放置在水平桌面，乙悬挂在不可伸长的细线上，且两球重心位于同一高度．当两球吸收相等的热量之后，比较两个球哪个温度高________理由________。
4.?
1845年焦耳做了最好的用摩擦加热液体的实验。实验如图所示:他在容器里装一定质量的水，中间安上带有叶轮的转轴，转轴上绕上绳子，绳子另一端通过滑轮与重物相连。当重物下降时，绳子拉动转轴转动，带动叶片旋转，由于叶片和水的摩擦，容器里的水温度升高。通过测量和计算，可以比较重物减少的机械能与水增加的内能的关系。该实验为能量守恒定律的确立奠定了定量的实验基础
（1）若实验中两个重物的总质量为25kg，下降高度为10m，则这两个重物减少的总机械能为________J
（2）若容器中水的质量为0.5kg，实验测得水温升高1°C，请计算水内能的增加量(c水=4.2×103J/Kg°C)
（3）某兴趣小组多次重复以上实验，发现实验结果和能量守恒定律并不吻合。请写出造成这种结果的可能原因________(写一种即可)
5.某一型号飞机，它具备超音速巡航、电磁隐身等优异性能，该飞机最大起飞质量为40
t，最大飞行高度达18000
m，最大载油量为10
t，飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见下表：
速度v/（m·s-1）
100
200
300
400
500
阻力f/N
0.3×104
1.2×104
2.7×104
4.8×104
7.5×104
已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是40％，飞机使用的航空燃油的热值为5×107J／kg。则
（1）完全燃烧10
t燃油，能够转化成的机械能是多少焦耳？
（2）若在飞机油箱中装了一半燃油，并且以500m/s的速度匀速前进时，飞机的最大航程约是多少，
（3）当飞机以600
m／s的速度匀速前进时，飞机发动机的输出功率是多少千瓦？
考点三：功、功率
1.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2次，下列说法正确的是(?
)(g=10牛/千克)
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
2.健腹轮是一种健身器材，使用时可将膝盖跪在垫上，双手紧握健腹轮手柄，向前推动健腹轮至身体水平于地面，然后回收归位，反复操作，如图所示。
（1）图甲所示，身重为500牛的人身体从状态1到状态2的过程中，身体重心平均下降30厘米，重力所做的功为________焦。
（2）在身体从状态1到状态2的过程中，轮内的弹性钢圈因形变而绕紧，在从状态2恢复到状态1时，绕紧的钢圈会自动恢复到原来的状态，让人体自动回弹。图乙是两种弹性钢圈使用过程中弹性势能的变化图，结合图中信息进行分析，在健腹轮中安装________?(填“A”或“B”)型钢圈将使产品具有更强的自动回弹功能。
3.如图甲所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系如图乙所示，物体运动速度v与时间t的关系如图丙所示。由图像可知当t=1s时，物体所受的摩擦力为________N，当t=5s时，推力做功的功率为________W。
4.随着科技的发展，无人驾驶汽车已进入人们的生活。无人驾驶汽车通过车载激光雷达摄像头等传感器实现自动驾驶。一质量为1.2t的无人驾驶汽车，静止时四个轮子与地面的总接触面积为0.12m2
，
在平直道路上以36km/h的速度匀速行驶，受到的牵引力大小为4×103N。某时刻车头上的激光雷达向正前方的固定障碍物发射一束激光信号，经3×10-7s激光雷达接收到障碍物反射回的信号（该时间内汽车行驶的距离忽略不计）。已知光速为3×108m/s，g取10N/kg。求该汽车：
（1）静止时对水平地面的压强大小。
（2）此刻车头到障碍物的距离。
（3）以
36km/h
的速度匀速行驶时牵引力的功率。
5.?
2020年10月31日，福建省莆田市山亭镇，阿里巴巴菜鸟网络的无人机群组，满载湄洲岛居民下单的六箱货品，仅耗时9分钟就成功飞越海峡，为农村淘宝提供物流服务：执行此次飞行的机型载重可达7公斤，应对6级风。技术团队专家介绍，由于技术成熟，无人机会按照编程航线自动飞向既定地点降落。该无人机参数质量m=5kg的无人机，其动力系统所能提供的最大升力F=125N，运动过程中所受空气阻力大小恒为f=5N取g=10m/s2．动力系统的电动机工作电压U=80V，电流I=5A,电阻R=1欧姆。
（1）该无人机的优点
（2）无人机以最大升力竖直匀速向上飞，在t=5s时上升的高度h；
（3）飞到100米高空，该无人机高空悬停状态电机输出电流变为4A，此时动力系统电机的效率是多少？
考点四：简单机械
1.一个600N重的成年人和一个小孩都过一道4m宽的水渠，成人从左岸到右岸，而小孩从水渠右岸到左岸，两岸各有一块3m长的坚实木板，他们想出了如图的方式过渠，请分析在忽略木板自身重量和木板叠交的距离情况下，要使成年人和小孩都能平安过渠，小孩的体重不能轻于多少牛？(???
)
A.?100N??????????????????????????????????B.?200N??????????????????????????????????C.?300N??????????????????????????????????D.?400N
2.如图所示，质量为m的人站在质量为
的均匀木板AB中点，木板可以绕B端转动，要使木板处于水平状态不动，此人拉力的大小为________。(摩擦忽略不计)
3.如图所示为某小区道闸的结构原理，质量8kg长4m的长直杆AB通过P、O两点，固定在半径为15cm的圆盘C上，圆盘C能够绕O点自由转动，通过P点带动直杆转动。O点距A端为20cm，OP为圆盘半径，圆盘C与电动机M用齿轮连接。电动机M的齿轮盘顺时针转动时，长直杆AB随圆盘C逆时针转动。(本题g取10N/kg)
（1）求杆AB水平静止时，电动机齿轮对圆盘C齿轮的力；
（2）若不计摩擦，电动机的平均输出功率为72w，求道闸直杆从水平转到竖直位置完全打开需要的时间；(AB垂直地面、不计能量损失)
（3）道闸匀速抬高，圆盘C齿轮受力怎么变？
考点五：电功、电能和电热
1.灯泡L上标有“6V
6W”字样，测得该灯泡的电流随电压变化关系如图(甲)所示。现把灯泡L接入如图(乙)所示的电路中，若电路电源电压为9V不变，电流表的量程为“0~0．6A”，电压表的量程为“0~15V”。则下列说法正确的是(
????)
A.?灯泡L的电阻值随电压表的示数增大而增大
B.?滑动变阻器接入电路中的最小阻值约为11.7Ω
C.?当电流表示数为0.4A时，电压表的示数为6V
D.?为了保证电路安全，整个电路消耗的最大功率为6W
2.如图电路，灯泡标有“12V?
6W”，滑动变阻器R1标有“100Ω?
1A”，电压表量程为0～15V，电流表量程为0～0.6A，只闭合开关S1
，S2
，滑动变阻器连入电路阻值为16Ω时，灯正常发光；只闭合S1
，S3
，A示数为0.2A，忽略温度对灯丝电阻的影响，下列说法不正确的是（
?）
A.?电源电压为20V
B.?R2的阻值为76Ω
C.?只闭合S1
，S2时，灯泡的最小功率为0.375W
D.?只闭合S1
，S2时，为了保护元件的安全，滑动变阻器连入电路的阻值范围是16Ω﹣72Ω
3.如图甲所示，有一款平面镜防雾膜，膜内装有电热丝，将它贴在镜的背面并通电，可防止水蒸气在镜面上液化，这是利用电流的________效应。若防雾膜的额定功率为20W，正常工作10min消耗的电能是________J。如图乙所示，给防雾膜电路连接了一个滑动变阻器R，使电热丝的功率在原功率的25%-100%之间变化，以满足不同季节使用，则R的最大阻值为________Ω。
4.空气炸锅，因其烹制食物脂防含量低，美味，无油烟味，深受广大市民青睐。如图甲所示，为某品牌空气炸锅，其发热元件为两个电阻，R1=55Ω，R2=220Ω，额定电压为220V。内部电热部分电路可简化为图乙所示。
（1）当开关S1闭合，开关S接a端时为________档。（选填“高温”、“中温”或“低温”）
（2）高温档正常工作时，求电阻R1、R2消耗的总功率。
（3）若用此空气炸锅加工薯条，原料薯条温度为20℃，炸熟至少需要达到170℃，求一次炸熟100g薯条需要吸收的热量。（C薯条取3.63×103J/(kg.℃)
）
（4）若电动机线圈电阻为10Ω，正常工作时流过电动机电流为0.2A，求该电动机正常工作时输出的机械功率。
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精品试卷·第
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