資源簡介

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第四講：簡單機械（2）—功和機械能
斜面
斜面：斜面是一種可以 省力 ，但是 費距離 的簡單機械，斜面坡度 越小 越省力。
斜面的應用：盤山公路、卡車裝貨的斜木板
功與機械效率
1. 功
(1)做功的兩個必要因素： 作用在物體上的力 ； 物體在力的方向上的距離 。
注意：距離的參照物是地面。
通常不做功的三種情況：①有力無距離：例如推東西推不動；
②有距離無力：例如踢出飛行的球；
③力與距離垂直：水平提著書包移動。
(2)功的計算公式： W=FS ；功的單位： J 。
2. 功率
(1)科學意義：功率是表示物體做功 快慢 的科學量。
(2)功率的計算公式： P= ，功率的單位: W ，單位由公式也可得J/s 。
變形公式：P=Fv 。
【典例3.1】（2023 連云港）下列有關功的說法正確的是（　　）
A．用力推車沒有推動，人對車也做了功
B．足球在水平地面上滾動時重力對足球沒有做功
C．運動員舉起杠鈴在空中靜止不動時對杠鈴做了功
D．學生背著書包在水平路面勻速前進時對書包做了功
【解答】解：A、用力推車，但沒有推動，沒有距離，所以沒做功，故A不符合題意。
B、足球在水平地面上滾動時，重力方向豎直向下，運動方向是水平的，兩個方向垂直，重力對足球沒有做功，故B符合題意；
C、運動員舉著杠鈴靜止不動，沒有距離，所以沒做功，故C不符合題意；
D、學生背著書包在水平路面勻速前進時，有力也有距離，但不是在力的方向上通過的距離，所以沒做功，故D不符合題意。
故選：B。
【對點訓練3.1】（2023 泰州）同學們在墊排球時，當排球離開手腕后，下列分析正確的是（　　）
A．排球能繼續向上運動是由于受到慣性的作用
B．排球向上運動的過程中，受到重力和手腕對排球托力的作用
C．排球離開手腕后，手對排球不做功
D．假如正在上升的排球所受的力全部消失，它將保持靜止
【解答】解：
A、排球離開手后還能繼續向上運動是由于排球具有慣性，而不能說受到慣性的作用，故A錯誤；
B、排球離開手以后，不再受到手的作用力；排球向上運動的過程中，受重力和空氣阻力的作用，故B錯誤；
C、排球在上升過程中，手不再給排球施加力，手對排球不做功，故C正確；
D、排球向上運動過程中，若一切外力都消失，它將保持原來速度做勻速直線運動，故D錯誤。
故選：C。
【典例3.2】（2021·湖南邵陽）如圖所示，物體A在水平拉力F的作用下，沿水平面以的速度勻速運動了5s，彈簧測力計的示數為的8N，（不計滑輪和繩子之間的摩擦），拉力F做功的功率為（　　）
A．1.6W B．8W C．3.2W D．16W
【答案】C
【解析】
物體速度v1=0.2m/s，繩子移動速度為
彈簧測力計的示數為的8N，故繩子拉力也為8N，拉力做功的功率為
故C符合題意。
故選C。
【對點訓練3.2】（2023 義烏市一模）如圖所示，用三種方法拉動同一物體以相等速度v勻速上升相同高度h。拉力F1、F2、F3的功率分別是P1、P2、P3。不計滑輪與線及滑輪與轉軸之間的摩擦，不計滑輪、繩的重量，則下列功率大小判定正確的是（　　）
A．P1＞P2＞P3 B．P1＞P3＞P2 C．P2＞P3＞P1 D．P1＝P2＝P3
【答案】D
【解答】解：由題意可知，用三種方法拉動同一物體以相等速度v勻速上升相同高度h，不計滑輪與線及滑輪與轉軸之間的摩擦，不計滑輪、繩的重量。
甲圖：滑輪為動滑輪，動滑輪能省一半的力，則此時拉力F1＝G；但是多費1倍的距離，則拉力作用點移動的速度v1＝2v；
乙圖：滑輪為動滑輪，但拉力的作用點在動滑輪的軸上，因此是一個費力杠桿，多費1倍的力，省一半的距離，因此F2＝2G，拉力作用點移動的速度v2＝v；
丙圖：滑輪為定滑輪，定滑輪不能省力，且不計滑輪重及摩擦，則此時拉力F3＝G；拉力作用點移動的速度v3＝v；
根據P＝＝＝Fv知，拉力的功率分別為：
P1＝F1v1＝G×2v＝Gv，
P2＝F2v2＝2G×v＝Gv，
P3＝F3v3＝G×v＝Gv，
所以拉力F1、F2、F3的功率P1＝P2＝P3，故ABC錯誤，D正確。
故選：D。
3. 機械效率: 100%=。
有用功：不借助機械直接作用在物體上的拉力做的功。（達成主觀目的）
額外功：使用機械，不可避免要做的功，例如輪軸摩擦力或者滑輪自重做的功。
總功：使用機械后，人的拉力做的功。W總=W有用+W額外。
注意：任何機械效率都是相對機械而言，所以有用功和額外功也是相對機械而言。
常見機械效率模型
斜面 定滑輪：豎直方向 定滑輪：水平方向
杠桿 動滑輪及滑輪組：豎直方向 動滑輪及滑輪組：水平方向
【典例3.3】（2020·湖南衡陽）近期我國長江中下游許多省份因連續大雨發生洪澇災害。抗洪搶險小分隊成員李軍在一次行動中需要幫老百姓把一個質量為的重物搬到高的車上。為了省力采用的長木板搭了一個斜面（如圖所示）。用的力用了將重物勻速推到車上。關于此簡易斜面裝置，下列說法中正確的是（　　）
A．他對重物做了的功
B．他做功的功率為
C．此次簡易斜面裝置的機械效率為
D．斜面是一種省力杠桿
【答案】A
【解析】
A．重物的重力
李軍對重物做的有用功
故A項正確；
B．做的總功
做功的功率為
故B項錯誤；
C．簡易斜面裝置的機械效率
故C項錯誤；
D．斜面本質上是一種省力機械，省力不省功，故D項錯誤。
故選A。
【對點訓練3.3】（2023達州）搬運工人為了將笨重的物體裝進汽車車廂，常使用如圖所示的裝置把物體從斜面底端勻速推上頂端，已知斜面長5m，高2m，物體重1000N，沿斜面向上的推力為500N，則下列判定不正確的是（　　）
A. 物體在斜面上運動的過程中受3個力的作用，合力為0
B. 推力所做的功是2500J
C. 斜面的機械效率為80%
D. 物體受到斜面的摩擦力為100N
【答案】A
【解析】A．物體在斜面上運動的過程中受重力、支持力、推力、摩擦力共4個力的作用，處于平衡狀態，合力為0，故A錯誤，符合題意；
B．推力所做的功是
故B正確，不符合題意；
C．推力做的有用功為
斜面的機械效率為
故C正確，不符合題意；
D．推力做的額外功為
物體受到斜面的摩擦力為
故D正確，不符合題意。
故選A。
【典例3.4】（2021·湖南衡陽）如圖所示，一位同學用滑輪組拉著重的物體A，使它內在水平面上勻速前進，水平拉力，若與地面的摩擦力是物重的0.2倍，下列說法正確的是（　　）
A．他做的總功是 B．他做的有用功是
C．拉力做功的功率是 D．該滑輪組的機械效率是
【答案】AD
【解析】
A．滑輪組的動滑輪繞2段繩，繩子自由端移動的距離
s=2s物=2×1m=2m
總功
W總=Fs=75N×2m=150J
故A正確；
B．摩擦力
f=0.2G=0.2×450N=90N
他做的有用功
W有=fs物=90N×1m=90J
故B錯誤；
C．拉力做功的功率
故C錯誤；
D．該滑輪組的機械效率
=60%
故D正確。
故選AD。
【對點訓練3.4】（2022紹興模擬）如圖所示，工人用180N的拉力F使重1000N的物體以1m/s的速度做勻速直線運動，已知物體受到水平地面的摩擦力為物重的0.3倍。下列說法正確的是（　　）
A．繩子自由端移動的速度是3m/s
B．物體受到的拉力為360N
C．在2秒內拉力做的功為360J
D．滑輪組的機械效率為83.3%
【答案】D
【解析】【分析】（1）由圖知，通過動滑輪繩子的段數n=2，由v=nv物可求繩端速度；
（2）物體做勻速直線運動，且f=0.3G，由二力平衡知識可得到物體受到拉力的大小；
（3）由s=vt和W=Fs計算拉力做的總功；
（4）由W有=F拉s物計算有用功，根據計算滑輪組的機械效率。【解答】A.由圖知，通過動滑輪繩子的段數n=2，那么繩子自由端速度：v=nv物=2×1m/s=2m/s，故A錯誤；
B.物體受到水平地面的摩擦力f=0.3G=0.3×1000N=300N，
物體以1m/s的速度做勻速直線運動，所以物體受到的拉力F拉=f=300N，故B錯誤；
C.由s=vt和W=Fs可得，拉力做的功（總功）：W總=Fvt=180N×2m/s×2s=720J，故C錯誤；
D.對物體做的有用功：W有=F拉s物=F拉v物t=300N×1m/s×2s=600J，
滑輪組的機械效率：，故D正確。
故選D。
【典例3.5】（2022 揚州）在測量滑輪組機械效率的活動中，裝置如圖所示，欲使所測機械效率提高，下列措施可行的是（　　）
A．轉軸加潤滑油 B．增加提升高度
C．增大提升速度 D．減小物體質量
【解答】解：A、轉軸加潤滑油，減小滑輪間的摩擦力，可以減小額外功，機械效率變高，故A正確；
B、增加提升高度，根據η100%100%100%100%可知機械效率不受影響，故B錯誤；
C、根據η100%可知，適當增大提升物體的速度不影響滑輪組的機械效率，故C錯誤；
D、根據機械效率η100%可知，在動滑輪重一定時，減小物體質量，被提升物體的重力越小，機械效率越低，故D錯誤。
故選：A。
【對點訓練3.5】（2022·湖南懷化）用如圖所示的滑輪組勻速提升重100N的物體，所用拉力為40N，在10s內物體上升1m，不計繩重與摩擦，下列分析正確的是（　　）
A．動滑輪重為10N
B．拉力做功的功率是12W
C．滑輪組的機械效率為83.3%
D．若增大重物的重力，滑輪組的機械效率將變大
【答案】BCD
【解析】
A．不計繩重與摩擦，由圖可知，繩子承擔重物的段數n為3，根據，所以動滑輪重力為
動滑輪重為20N，故A錯誤；
B．拉力做功的功率為
拉力做功的功率是12W，故B正確；
C．滑輪組的機械效率為
滑輪組的機械效率為83.3%，故C正確；
D．增大重物的重力，該滑輪組提升時的額外功不變，有用功增加，則有用功在總攻中所占比例增加，機械效率增大，故D正確。
故選BCD。
【典例3.6】（2022·湖南常德）如圖所示，用兩滑輪采用不同的繞繩方法，將同一重物勻速提升相同的高度（不計繩重和摩擦），下列說法中正確的是（　　）
A．F1＞F2，F1移動距離多 B．F1＜F2，F2移動距離多
C．F1所做的額外功多 D．兩裝置的機械效率相同
【答案】D
【解析】
AB．由圖可知，左側的滑輪組，n=2，則拉力為
F1移動距離為
s1=2h
右側的滑輪組，n=3，則拉力為
F2移動距離
s2=3h
因此F1＞F2，F2移動距離多，故AB錯誤；
C．不計繩重和摩擦，提動滑輪做的功為滑輪組的額外功，兩個動滑輪相同，提升相同的高度，故兩個滑輪組做的額外功相同，故C錯誤；
D．不計繩重和摩擦滑輪組的機械效率與所提物重和滑輪重有關，與繩子的繞法無關，在提升相同物體到相同的高度，所做的有用功與額外功相同，故兩裝置的機械效率相同，故D正確。
故選D。
【對點訓練3.6】（2023阿壩州）某實驗小組分別用如圖所示的甲、乙兩個滑輪組（每個滑輪等重），在相同時間內把重物G提升相同高度，F1和F2大小相等，不計繩重及摩擦，下列說法正確的是
A. 力F1和F2做功的功率相同
B. 力F1和F2做的總功相同
C. 乙滑輪組更省力，兩個滑輪組機械效率一樣大
D. 甲滑輪組的機械效率比乙滑輪組高
【答案】D
【解析】
【分析】①使用滑輪組時，手拉繩子自由端做的功是總功；總功與所用時間之比是拉力做功的功率；②根據已知條件判斷省力情況；利用公式η＝比較滑輪組機械效率．
【詳解】由圖知，甲滑輪組中n＝3，乙滑輪組中n＝4. AB、若重物上升高度為h，則兩滑輪組中繩端移動的距離分別為：s甲＝3h，s乙＝4h；甲滑輪組中拉力做的總功為W甲總＝F1 3h，乙滑輪組中拉力做的總功為W乙總＝F2 4h，已知F1＝F2，所以W甲總＜W乙總，故B錯誤；已知時間相同，由公式P＝知，P甲總＜P乙總．故A錯誤；C、已知F1＝F2，所以省力情況相同，故C錯誤；D.甲、乙兩滑輪組提升的物重G相同，提升高度相同,故有用功相同，甲滑輪組中有1個動滑輪，乙滑輪組中有2個動滑輪，不計繩重及摩擦時，對動滑輪做的功為額外功，所以乙滑輪組做的額外功多，據η＝可知，η甲＞η乙，故 D正確．故選D．
【拓展】（2023 鄞州區一模）如圖甲所示，用由一個動滑輪和兩個定滑輪組成的滑輪組，提升吊籃C及其中的貨物A和電動機B。啟動電動機，它所提供的拉力F隨時間t的變化關系如圖乙所示，吊籃上升的速度v和上升的高度h隨時間t變化的關系分別如圖丙和丁所示。若一切摩擦和繩重均可忽略不計，在1s～2s內，滑輪組的機械效率為90%，則下列說法中正確的是（　　）
A．在0～1s內，電動機提供的拉力所做的功為1100J
B．在1s～2s內，電動機提供的拉力的功率為1500W
C．在0～3s內，電動機提供的拉力的功率為1275W
D．動滑輪重為100N
【答案】A
【解答】解：
A、由圖乙知，在0～1s內，電動機提供的拉力F1＝550N，由圖丁知，0～1s內吊籃上升上升的高度h1＝0.5m，
由圖甲知，承擔重物繩子的段數n＝4，所以s1＝4h1，
拉力所做的功：W1＝F1nh1＝550N×4×0.5m＝1100J，故A正確；
B、由圖知，在1～2s內，電動機提供的拉力F2＝500N，由丁圖知這段時間吊籃升高的高度h2＝1.5m﹣0.5m＝1m，
則s2＝4h2＝4×1m＝4m，
則拉力F做的功W2＝F2s2＝500N×4m＝2000J，
功率：P2＝＝＝2000W，故B錯誤；
C、由乙圖知，在1～3s內對應的拉力F＝500N，
由丙圖知，1～3s內吊籃勻速上升，2∽3s升高的高度h3＝v3t3＝1m/s×1s＝1m，則s3＝4h3＝4×1m＝4m，
則拉力F做的功W3＝Fs3＝500N×4m＝2000J，
在0～3s內拉力做的總功為W＝1100J+2000J+2000J＝5100J，
功率P＝＝＝1700W；故C錯誤；
D、在1s～2s內，滑輪組的機械效率為90%，
η＝＝＝，
即：＝90% ①
一切摩擦和繩重均可忽略不計，F＝（G+G動），
即：500N＝×（G+G動） ②
聯立①②解得，G動＝200N，G＝1800N，故D錯誤。
故選：A。
機械能
1. 機械能：動能 和勢能 統稱為機械能。
(1)動能： 運動的 的物體具有的能量。
(2)重力勢能：因 被舉高 而能夠做功的物體所具有的能量。
(3)彈性勢能：物體發生 彈性形變 時所具有的能量。
2. 動能和勢能的影響因素
(1)影響動能的因素是物體的 質量和物體的速度 。
(2)影響重力勢能的因素是物體的 質量和所處的高度 。
(3)同一物體的 彈性形變 越大，其彈性勢能越大。
3. 動能與勢能的相互轉化
(1)動能轉化為重力勢能時，物體的速度不斷 減小 ，高度不斷 增加 ；重力勢能轉化為動能時，高度不斷 減小 ，速度不斷 增大 。
(2)動能轉化為彈性勢能時，速度不斷 減小 ，彈性形變不斷 增大 ；彈性勢能轉化為動能時，彈性形變不斷 減小 ，速度不斷 變大 。
4. 機械能守恒：如果沒有 阻力做功 ，那么物體的動能和勢能之和保持不變，即總的機械能守恒。
【典例4.1】（2023 無錫）在水平地面上鋪一張白紙，將皮球表面涂黑，使其分別從不同高度處自由下落，在紙上留下黑色圓斑A、B，如圖所示。下列說法中正確的是（　　）
A．皮球下落過程中動能轉化為重力勢能
B．皮球落地發生形變的過程中動能轉化為彈性勢能
C．形成圓斑B時皮球是從更高處下落的
D．形成圓斑A時皮球接觸地面后形變程度更小
【解答】解：A、皮球在高處具有較大的重力勢能，球在下落的過程中，高度減小，重力勢能減小，速度變大，動能變大，重力勢能轉化為動能，故A錯誤；
B、當球接觸地面時，球會發生形變，球的動能轉化為球的彈性勢能，故B正確；
CD、球的動能越大，轉化成的彈性勢能越大，則小球的形變越大，在地面上形成的圓斑較大，所以形成圓斑A時皮球接觸地面后形變程度更大，形成圓斑A時皮球是從更高處下落的，故CD錯誤。
故選：B。
【對點訓練4.1】（2022 鹽城）在北京冬奧會上蘇翊鳴獲得單板滑雪冠軍，如圖所示是他從高處加速下落時的情景，下列關于蘇翊鳴說法正確的是（　　）
A．動能增加，重力勢能減小
B．動能增加，重力勢能增加
C．動能減小，重力勢能增加
D．動能減小，重力勢能減小
【解答】解：蘇翊鳴從高處加速下落時，質量不變，高度變小，重力勢能減小，速度變大，動能增加，故A正確。
故選：A。
【典例4.2】（2022 無錫）用如圖所示的器材探究動能大小與哪些因素有關，實驗時讓小車從斜面上由靜止開始下滑，撞擊置于水平面上的木塊，關于該實驗，下列說法中錯誤的是（　　）
A．小車從斜面下滑過程中重力勢能轉化為動能
B．小車撞擊木塊對木塊做功，使木塊獲得動能
C．木塊被撞擊后移動的距離可反映小車動能大小
D．本套器材只能探究小車動能大小與速度的關系
【解答】解：A、在重力的作用下，小車沿斜面下滑，將重力勢能主要轉化為動能，故A正確；
B、小車由于慣性，在水平面上向前運動撞擊木塊做功，使木塊由靜止變為運動，獲得動能，故B正確；
C、物體動能的多少不能直接觀察。小車具有動能的多少是通過木塊被撞出的距離大小來反映的，運用了轉換法，故C正確；
D、讓小車先后三次從斜面的同一位置自由滑下，撞擊置于水平面上相同位置的木塊，但第一次只有小車、第二次小車加一個鉤碼、第三次小車加兩個鉤碼（改變質量），可以研究動能大小與質量的關系，故D錯誤。
故選：D。
【對點訓練4.2】（2022 淮安）如圖所示，排球課的墊球基本動作訓練中，離開胳膊后的排球能繼續向上運動，是因排球具有 　慣性　，排球上升過程中，具有的動能逐漸 　變小　（選填“變小”“不變”或“變大”）。
【解答】解：排球離手繼續保持向上運動是因為排球具有慣性，上升過程中由于重力和空氣阻力的原因，速度會減小，動能便會隨著減小。
故答案為：慣性；變小。
【拓展】（2023 鎮海區一模）如圖所示，彈簧一端固定，另一端與放在光滑木板上的小車相連（不計彈簧間摩擦）。現將彈簧由自由長的位置A壓縮到B，松手后，小車由位置B開始運動至位置C，然后被拉回。下列說法正確的是（　　）
A．小車動能最大位置在A點左側
B．在小車運動過程中，只有彈力做功，小車機械能守恒
C．小車自A至C的運動過程中，彈簧的彈性勢能轉化為小車的動能
D．小車自B至C的運動過程中，彈簧彈性勢能先減小后增大
【答案】D
【解答】解：，當小車在光滑的木板上由B向C的運動過程中，先由B運動到A點，該過程是將彈性勢能轉化為動能的過程，其彈性勢能逐漸變小，即到達A點時其彈性勢能為0，動能最大；
由于慣性，小車到達A點后不能立即停下來，會繼續運動到C點，此時小車的動能又轉化成了彈簧的彈性勢能，直到C點其全部動能均轉化為彈性勢能，即C點時的動能為0，故自B至C的運動過程中，彈簧彈性勢能的變化是先減小后變大，小車動能最大的位置在A點；
在小車運動過程中，小車只在彈力的方向上移動的距離，只有彈力做功；此過程中，小車的機械能和彈簧的彈性勢能之間發生了轉化，所以小車機械能不守恒；
綜上所述，D正確，ABC錯誤。
故選：D。
真題演練
1.（2023 連云港）下列關于機械效率的說法正確的是（　　）
A．越省力的機械，機械效率越高
B．做功越快的機械，機械效率越高
C．所做有用功越多的機械，機械效率越高
D．有用功與總功的比值越大的機械，機械效率越高
【解答】解：A、根據功的原理可知省力的機械不能省功，機械效率是有用功與總功的比值，機械省力與否與機械效率大小沒有關系，因此省力的機械，機械效率不一定越高，故A錯誤；
B、做功越快的機械功率越大，功率反映了物體做功的快慢，機械效率是指有用功與總功的比值，機械效率與功率大小沒有直接關系，故B錯誤；
C、機械效率是指有用功與總功的比值，有用功越多的機械，有用功與總功的比值不一定大，機械效率不一定高，故C錯誤；
D、機械效率是有用功與總功的比值，有用功與總功的比值越大的機械，機械效率就越高，故D正確。
故選：D。
2.（2023 泰州）如圖所示，小明沿滑道從頂端勻速下滑的過程中，小明的（　　）
A．重力勢能減小，機械能減小
B．動能不變，機械能不變
C．重力勢能減小，動能增大
D．重力勢能不變，機械能減小
【解答】解：小明沿滑道從頂端勻速下滑的過程中質量不變，高度減小，因此小明的重力勢能減小；速度不變，因此動能不變。有部分機械能轉化為物體的內能，因此機械能減小。
故選：A。
3.（2023 鎮江）小華參加校外勞動時，經歷了如下過程：①她用力搬一筐玉米，未能搬起；②她又用力推筐，仍未推動；③在小明的幫助下，他們將這筐玉米抬起并放到手推車上；④接著他們用水平力推著手推車沿水平路面前往倉庫。則（　　）
A．①中小華對這筐玉米做了功
B．②中小華對這筐玉米做了功
C．③中他們對這筐玉米做了功
D．④中他們對手推車沒有做功
【解答】解：A、①她用力搬一筐玉米，未能搬起，沒有移動距離，故不做功，故A錯誤；
B、②她又用力推筐，仍未推動，雖然用力了，但沒有移動距離，故不做功，故B錯誤；
C、③在小明的幫助下，他們將這筐玉米抬起并放到手推車上；抬的力豎直向上，玉米在豎直向上的方向上移動了距離，故他們對這筐玉米做了功，故C正確；
D、④接著他們用水平力推著手推車沿水平路面前往倉庫，推力水平方向，推車在水平方向移動了距離，因而做功了，故D錯誤。
故選：C。
4.（2022·湖南岳陽）如圖，用40N的拉力，在10s內將重100N的物體勻速提升3m，則該滑輪組（　　）
A．繩端移動的距離為6m B．有用功為120J
C．拉力做功的功率為36W D．機械效率為80%
【答案】C
【解析】
A．將物體勻速提升3m，則繩端移動的距離為
故A不符合題意；
B．有用功為
故B不符合題意；
C．拉力做的功為總功，總功為
拉力做功的功率為
故C符合題意；
D．滑輪組的機械效率為
故D不符合題意。
故選C。
5．（2022·湖南邵陽）如圖所示，滑輪組下面懸掛一重為12N的物體，在豎直向上的拉力F的作用下，該物體在10s內被勻速提升了0.5m，拉力F的大小為5N。關于該滑輪組，下列計算結果正確的是（　　）
A．繩子自由端移動的距離是1m B．有用功為0.6J
C．總功為5J D．該裝置的機械效率為80%
【答案】D
【解析】
A．由圖可知，承擔物重的繩子段數為n=3，當物體上升0.5m時，繩子自由端移動的距離是
故A錯誤；
B．有用功為
故B錯誤；
C．拉力做的總功為
故C錯誤；
D．該裝置的機械效率為
故D正確。
故選D。
6.（2023成都）如圖甲所示裝置，小歡用力F向下拉繩子，使物體M在水平地面勻速移動，地面ab、bc粗糙程度不同。物體M重為400N，動滑輪重為5N，ab=2m，bc=3m。物體M從a點到c點過程中，拉力F與M移動距離的關系如圖乙，不考慮物體大小對運動的影響，忽略繩子重力及滑輪轉軸摩擦，對此過程的分析，下列結論正確的是（ ）
A. 繩子自由端移動的距離為15m
B. 拉力F做的功為840J
C. 拉力F在ab段做的額外功等于在bc段做的額外功
D. 物體從ab段到bc段，滑輪組的機械效率變小
【答案】B
【解析】A．由圖可知，繩子段數有2段，物體移動的距離
s物=2m+3m=5m
則繩子自由端移動的距離為
s=5m×2=10m
故A錯誤；
B．由圖乙可知，物體M從a點到b點過程中，拉力F'=60N，繩子自由端移動距離
s'=2m×2=4m
拉力F做的功為
W'=F's'=60N×4m=240J
物體M從b點到c點過程中，拉力F"=100N，繩子自由端移動距離
s"=3m×2=6m
拉力F做的功為
W"=F"s"=100N×6m=600J
則拉力F做的總功為
W=240J+600J=840J
故B正確；
C．忽略繩子重力及滑輪轉軸摩擦，拉力F在ab段做的額外功
W額'=G動sab=5N×2m=10J
拉力F在bc段做的額外功
W額"=G動sbc=5N×3m=15J
所以拉力F在ab段做的額外功小于在bc段做的額外功，故C錯誤；
D．在ab段，滑輪組的機械效率
在bc段，滑輪組的機械效率
故D錯誤。
故選B。
7.（2023內江）如圖所示，將重力為10N的物體沿斜面向上從底端勻速拉到頂端。若斜面長L為1m，斜面高h為0.3m，拉力F為4N，拉力的功率為2W，則此過程中，斜面的機械效率是________%，物體從斜面底端運動到斜面頂端所用的時間是_______s。
【答案】 ①. 75 ②. 2
【解析】拉動物體所做的有用功為
總功為
斜面的機械效率是
根據
可得，物體從斜面底端運動到斜面頂端所用的時間是
8.（2022 徐州）“引體向上”是我市體育中考今年新增的可選項目之一。在做引體向上時，如果身體勻速豎直上升，則所受的拉力 　等于　重力（選填“大于”“小于”或“等于”）；上升過程中，身體的重力勢能 　變大　（選填“變大”“變小”或“不變”）。選考這個項目有優勢的身體條件是 　體重小（或雙臂有力量）　（寫出一點）。
【解答】解：身體勻速豎直上升時，所受的重力與拉力平衡，其大小相等，所以所受的拉力等于重力。
上升過程中，人的質量不變，高度變大，所以身體的重力勢能變大。
在做引體向上時，需克服自身重力做功，若上升的高度相同，根據W＝Gh可知，自身重力越小，克服重力做的功越少，且雙臂有力量時做引體向上的個數較多，所以選考這個項目有優勢的身體條件是體重小，雙臂有力量。
故答案為：等于；變大；體重小（或雙臂有力量）。
9.（2023 泰州）如圖所示，供輪椅上下的斜坡長L＝4m，高h＝2m。小明用120N的拉力平行于斜坡向上將重為200N的木箱從底端勻速拉到頂端。他所做的有用功為 　400　J，斜坡的機械效率為 　83.3%　（精確到0.1%），木箱所受摩擦力的大小為 　20　N。
【解答】解：（1）拉力做的有用功：W有用＝Gh＝200N×2m＝400J；
（2）拉力F做的總功：W總＝Fs＝120N×4m＝480J，
斜坡的機械效率：η100%≈83.3%；
（3）拉力做的額外功：W額＝W總﹣W有用＝480J﹣400J＝80J，
由W額＝fs可得，木箱受到的摩擦力：
f20N。
故答案為：400；83.3%；20。
10.（2022 南通）用圖甲滑輪組做“探究動滑輪的重對滑輪組機械效率的影響”實驗。實驗中把不同的磁鐵吸附在動滑輪邊框上以改變滑輪的重，每次實驗都勻速拉動繩端使物體上升10cm。不計繩重，實驗數據如表。
次數 G物/N G動/N F/N η/%
1 6.0 0.3 2.2 90.9
2 6.0 1.0 ▲ ▲
3 6.0 1.9 2.9 69.0
4 6.0 3.2 3.4 58.8
（1）每次實驗繩端移動距離為 　30　cm；
（2）第2次實驗中拉力F的示數如圖乙，讀數為 　2.5　N，第2次實驗滑輪組的機械效率為 　80　%。分析數據可知：在物重不變的情況下，動滑輪越重滑輪組的機械效率越 　低　；
（3）實驗中若僅增大繩端移動的距離，則滑輪組的機械效率將 　不變　；
（4）本實驗中，在物重不變的情況下，動滑輪變重時，由摩擦引起的額外功占總額外功的比例 　變小　（選填“變大”“變小”或“不變”）。
【解答】解：（1）從圖中可知n＝3，每次實驗繩端移動距離s＝nh＝3×10cm＝30cm＝0.3m；
（2）測力計的分度值為0.1N，讀數為2.5N，第2次實驗滑輪組的機械效率η80%。分析數據可知：在物重不變的情況下，從實驗1至實驗4，動滑輪的重力逐漸變大，滑輪組的機械效率逐漸變小，故動滑輪越重滑輪組的機械效率越低；
（3）實驗中若僅增大繩端移動的距離，根據η可知滑輪組的機械效率將不變；
（4）四次實驗中，物體上升的高度h＝10cm＝0.1m，有用功W有用＝Gh＝6.0N×0.1m＝0.6J，
第1次實驗中，克服動滑輪的重力所做的額外功W動1＝G動1h＝0.3N×0.1m＝0.03J，
總功W總1＝F1s＝2.2N×0.3m＝0.66J，
摩擦引起的額外功W摩1＝W總1﹣W有用﹣W動1＝0.66J﹣0.6J﹣0.03J＝0.03J，
摩擦引起的額外功占總額外功的比例為：50%；
..............
第4次實驗中，克服動滑輪的重力所做的額外功W動4＝G動4h＝3.2N×0.1m＝0.32J，
總功W總4＝F4s＝3.4N×0.3m＝1.02J，
摩擦引起的額外功W摩4＝W總4﹣W有用﹣W動4＝1.02J﹣0.6J﹣0.32J＝0.1J，
摩擦引起的額外功占總額外功的比例為：24%；
本實驗中，在物重不變的情況下，動滑輪變重時，由摩擦引起的額外功占總額外功的比例變小。
故答案為：（1）30；
（2）2.5；80；低；
（3）不變；
（4）變小。
11.（2023 蘇州）如圖甲所示，重500N、底面積為0.2m2的箱子放在水平地面上。現用一塊直木板將該箱子勻速拉上平臺（圖乙）。已知拉力為350N，箱子沿板移動了2m，升高1m，用時20s。求：
（1）箱子對水平地面的壓強；
（2）上移過程中拉力做功的功率；
（3）箱子克服木板摩擦力所做的功。
【解答】解：（1）箱子對水平地面的壓力等于自身重力，
箱子對水平地面的壓強：；
（2）拉力做功：W總＝Fs＝350N×2m＝700J，
拉力做功功率：；
（3）該過程的有用功：W有＝Gh＝500N×1m＝500J，
克服摩擦力做的功：W額＝W總﹣W有＝700J﹣500J＝200J。
答：（1）箱子對水平地面的壓強為2.5×103Pa；
（2）上移過程中拉力做功的功率為35W；
（3）箱子克服木板摩擦力所做的功為200J。
12.（2023 越城區一模）用圖甲所示的滑輪組裝置，豎直提升放置在水平地面上的邊長為0.1m、重為80N的立方體重物A，拉力F隨時間t變化的圖像如圖乙所示，重物A上升的速度v隨時間t變化的圖像如圖丙所示。已知在2s～4s內重物上升的豎直高度為2m，不計繩重和摩擦。試求：
（1）重物A的密度。
（2）動滑輪重。
（3）2～4s內，拉力F的平均功率。
（4）0～2s內A對地面的壓強。
【答案】（1）重物A的密度為8×103kg/m3；
（2）動滑輪重為20N；
（3）2～4s內，拉力F的平均功率為110W；
（4）0～2s內A對地面的壓強為4000Pa。
【解答】解：（1）立方體A的體積：V＝（0.1m）3＝0.001m3，
由G＝mg和ρ＝可得，A的密度：
ρ＝＝＝8×103kg/m3；
（2）由圖丙知，4s后物體勻速上升，由圖乙知，4s后繩端拉力F＝50N，
由圖知，承擔重物繩子的段數n＝2，
不計繩重和摩擦，由F＝（G+G動）可得，動滑輪重力：
G動＝2F﹣G＝2×50N﹣80N＝20N；
（3）2～4s內繩端移動距離：
s＝nh＝2×2m＝4m，
由圖乙知，繩端拉力F′＝55N，
P＝＝＝＝110W；
（4）由圖丙知，0～2s物體處于靜止狀態，由圖乙知，此時繩端拉力F″30N，
由F″＝（F拉+G動）可得，物體受到的拉力：
F拉＝2F″﹣G動＝2×30N﹣20N＝40N，
物體A對水平地面的壓力：
F壓＝G﹣F拉＝80N﹣40N＝40N，
此時A對地面的壓強：
p＝＝＝4000Pa。
13.（2023南充）某人始終雙腳站在地上，用滑輪組從水池底勻速提起實心圓柱體A，如示意圖甲。A從離開池底到剛要離開水面的過程中，其底面受到水的壓強與時間關系PA-t如圖乙。A從剛離開池底到拉出水面并繼續向上運動的過程中，人對地面的壓強與時間關系P人-t如圖丙。A未露出水面之前裝置的機械效率為η1；A離開水面后裝置的機械效率為η2。已知人的質量為60kg，人雙腳站地時，與地面的接觸面積為500cm2，A的底面積為200cm2，η1∶η2=15∶16，ρ水=1.0×103kg/m3。不計摩擦和繩重及水的阻力，g=10N/kg，A不吸且不溶于水，A底部與池底不密合，忽略液面高度變化，圖甲中①②③④段繩均豎直。
（1）求池水深度和A的上升速度；
（2）求A的高度和未露出水面受到的浮力；
（3）求A未露出水面前人對繩的拉力和A全部露出水面后人對繩的拉力；
（4）求動滑輪的重力。
【答案】（1）4m，0.2m/s；（2）1m，200N；（3）400N， 500N；（4）200N
【解析】解：（1）由圖乙可知，物體A在池底時，其底面受到水的壓強pA=4×104Pa，根據p=ρgh得，池水深度
忽略液面高度變化，A上升的高度h=4m，時間t=20s，所以A的上升速度
（2）由圖丙可知，15~20s時，A從剛接觸水面到拉出水面，上升的高度即為物體A的高度
hA=vt′=0.2m/s×5s=1m
A的底面積
SA=200cm2=0.02 m2
A的體積
VA=SA hA=0.02m2×1m=0.02 m3
A未露出水面受到的浮力
F浮=ρ水gV排=ρ水g VA= 1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02 m3=200N
（3）由圖丙可知，A未露出水面時，人對地面的壓強p人=0.4×104Pa，人與地面的接觸面積
S人=500cm2=0.05m2
根據得，人對地面的壓力
F人=p人S人=0.4×104Pa×0.05 m2=200N
人的重力
G人=m人g=60 kg×10N/kg=600N
A未露出水面前人對繩的拉力
F拉=G人- F人=600N-200N=400N
由圖丙可知，A全部露出水面后人對地面的壓強p人′=0.2×104Pa，根據得，人對地面的壓力
F人′=p人′S人=0.2×104Pa×0.05 m2=100N
A全部露出水面后人對繩的拉力
F拉′=G人- F人′=600N-100N=500N
（4）A未露出水面前，機械效率
A全部露出水面后，機械效率
因為η1∶η2=15∶16，所以GA=800N。A未露出水面前，由
得
G動=2F拉-GA+F浮=2×400N-800N+200N=200N
答：（1）池水深度是4m，A的上升速度是0.2m/s；
（2）A的高度是1m，未露出水面受到的浮力是200N；
（3）A未露出水面前人對繩的拉力是400N，A全部露出水面后人對繩的拉力是500N；
（4）動滑輪的重力是200N。
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第四講：簡單機械（2）—功和機械能
斜面
斜面：斜面是一種可以 ，但是 的簡單機械，斜面坡度 越省力。
斜面的應用：
功與機械效率
1. 功
(1)做功的兩個必要因素： ； 。
注意：距離的參照物是地面。
通常不做功的三種情況：①有力無距離：例如推東西推不動；
②有距離無力：例如踢出飛行的球；
③力與距離垂直：水平提著書包移動。
(2)功的計算公式： ；功的單位： 。
2. 功率
(1)科學意義：功率是表示物體做功 的科學量。
(2)功率的計算公式： ，功率的單位: ，單位由公式也可得 。
變形公式： 。
【典例3.1】（2023 連云港）下列有關功的說法正確的是（　　）
A．用力推車沒有推動，人對車也做了功
B．足球在水平地面上滾動時重力對足球沒有做功
C．運動員舉起杠鈴在空中靜止不動時對杠鈴做了功
D．學生背著書包在水平路面勻速前進時對書包做了功
【對點訓練3.1】（2023 泰州）同學們在墊排球時，當排球離開手腕后，下列分析正確的是（　　）
A．排球能繼續向上運動是由于受到慣性的作用
B．排球向上運動的過程中，受到重力和手腕對排球托力的作用
C．排球離開手腕后，手對排球不做功
D．假如正在上升的排球所受的力全部消失，它將保持靜止
【典例3.2】（2021·湖南邵陽）如圖所示，物體A在水平拉力F的作用下，沿水平面以的速度勻速運動了5s，彈簧測力計的示數為的8N，（不計滑輪和繩子之間的摩擦），拉力F做功的功率為（　　）
A．1.6W B．8W C．3.2W D．16W
【對點訓練3.2】（2023 義烏市一模）如圖所示，用三種方法拉動同一物體以相等速度v勻速上升相同高度h。拉力F1、F2、F3的功率分別是P1、P2、P3。不計滑輪與線及滑輪與轉軸之間的摩擦，不計滑輪、繩的重量，則下列功率大小判定正確的是（　　）
A．P1＞P2＞P3 B．P1＞P3＞P2 C．P2＞P3＞P1 D．P1＝P2＝P3
3. 機械效率: 100%=。
有用功：不借助機械直接作用在物體上的拉力做的功。（達成主觀目的）
額外功：使用機械，不可避免要做的功，例如輪軸摩擦力或者滑輪自重做的功。
總功：使用機械后，人的拉力做的功。W總=W有用+W額外。
注意：任何機械效率都是相對機械而言，所以有用功和額外功也是相對機械而言。
常見機械效率模型
斜面 定滑輪：豎直方向 定滑輪：水平方向
杠桿 動滑輪及滑輪組：豎直方向 動滑輪及滑輪組：水平方向
【典例3.3】（2020·湖南衡陽）近期我國長江中下游許多省份因連續大雨發生洪澇災害。抗洪搶險小分隊成員李軍在一次行動中需要幫老百姓把一個質量為的重物搬到高的車上。為了省力采用的長木板搭了一個斜面（如圖所示）。用的力用了將重物勻速推到車上。關于此簡易斜面裝置，下列說法中正確的是（　　）
A．他對重物做了的功
B．他做功的功率為
C．此次簡易斜面裝置的機械效率為
D．斜面是一種省力杠桿
【對點訓練3.3】（2023達州）搬運工人為了將笨重的物體裝進汽車車廂，常使用如圖所示的裝置把物體從斜面底端勻速推上頂端，已知斜面長5m，高2m，物體重1000N，沿斜面向上的推力為500N，則下列判定不正確的是（　　）
A. 物體在斜面上運動的過程中受3個力的作用，合力為0
B. 推力所做的功是2500J
C. 斜面的機械效率為80%
D. 物體受到斜面的摩擦力為100N
【典例3.4】（2021·湖南衡陽）如圖所示，一位同學用滑輪組拉著重的物體A，使它內在水平面上勻速前進，水平拉力，若與地面的摩擦力是物重的0.2倍，下列說法正確的是（　　）
A．他做的總功是 B．他做的有用功是
C．拉力做功的功率是 D．該滑輪組的機械效率是
【對點訓練3.4】（2022紹興模擬）如圖所示，工人用180N的拉力F使重1000N的物體以1m/s的速度做勻速直線運動，已知物體受到水平地面的摩擦力為物重的0.3倍。下列說法正確的是（　　）
A．繩子自由端移動的速度是3m/s
B．物體受到的拉力為360N
C．在2秒內拉力做的功為360J
D．滑輪組的機械效率為83.3%
【典例3.5】（2022 揚州）在測量滑輪組機械效率的活動中，裝置如圖所示，欲使所測機械效率提高，下列措施可行的是（　　）
A．轉軸加潤滑油 B．增加提升高度
C．增大提升速度 D．減小物體質量
【對點訓練3.5】（2022·湖南懷化）用如圖所示的滑輪組勻速提升重100N的物體，所用拉力為40N，在10s內物體上升1m，不計繩重與摩擦，下列分析正確的是（　　）
A．動滑輪重為10N
B．拉力做功的功率是12W
C．滑輪組的機械效率為83.3%
D．若增大重物的重力，滑輪組的機械效率將變大
【典例3.6】（2022·湖南常德）如圖所示，用兩滑輪采用不同的繞繩方法，將同一重物勻速提升相同的高度（不計繩重和摩擦），下列說法中正確的是（　　）
A．F1＞F2，F1移動距離多 B．F1＜F2，F2移動距離多
C．F1所做的額外功多 D．兩裝置的機械效率相同
【對點訓練3.6】（2023阿壩州）某實驗小組分別用如圖所示的甲、乙兩個滑輪組（每個滑輪等重），在相同時間內把重物G提升相同高度，F1和F2大小相等，不計繩重及摩擦，下列說法正確的是
A. 力F1和F2做功的功率相同
B. 力F1和F2做的總功相同
C. 乙滑輪組更省力，兩個滑輪組機械效率一樣大
D. 甲滑輪組的機械效率比乙滑輪組高
【拓展】（2023 鄞州區一模）如圖甲所示，用由一個動滑輪和兩個定滑輪組成的滑輪組，提升吊籃C及其中的貨物A和電動機B。啟動電動機，它所提供的拉力F隨時間t的變化關系如圖乙所示，吊籃上升的速度v和上升的高度h隨時間t變化的關系分別如圖丙和丁所示。若一切摩擦和繩重均可忽略不計，在1s～2s內，滑輪組的機械效率為90%，則下列說法中正確的是（　　）
A．在0～1s內，電動機提供的拉力所做的功為1100J
B．在1s～2s內，電動機提供的拉力的功率為1500W
C．在0～3s內，電動機提供的拉力的功率為1275W
D．動滑輪重為100N
機械能
1. 機械能： 和 統稱為機械能。
(1)動能： 的物體具有的能量。
(2)重力勢能：因 而能夠做功的物體所具有的能量。
(3)彈性勢能：物體發生 時所具有的能量。
2. 動能和勢能的影響因素
(1)影響動能的因素是物體的 。
(2)影響重力勢能的因素是物體的 。
(3)同一物體的 越大，其彈性勢能越大。
3. 動能與勢能的相互轉化
(1)動能轉化為重力勢能時，物體的速度不斷 ，高度不斷 ；重力勢能轉化為動能時，高度不斷 ，速度不斷 。
(2)動能轉化為彈性勢能時，速度不斷 ，彈性形變不斷 ；彈性勢能轉化為動能時，彈性形變不斷 ，速度不斷 。
4. 機械能守恒：如果沒有 ，那么物體的動能和勢能之和保持不變，即總的機械能守恒。
【典例4.1】（2023 無錫）在水平地面上鋪一張白紙，將皮球表面涂黑，使其分別從不同高度處自由下落，在紙上留下黑色圓斑A、B，如圖所示。下列說法中正確的是（　　）
A．皮球下落過程中動能轉化為重力勢能
B．皮球落地發生形變的過程中動能轉化為彈性勢能
C．形成圓斑B時皮球是從更高處下落的
D．形成圓斑A時皮球接觸地面后形變程度更小
【對點訓練4.1】（2022 鹽城）在北京冬奧會上蘇翊鳴獲得單板滑雪冠軍，如圖所示是他從高處加速下落時的情景，下列關于蘇翊鳴說法正確的是（　　）
A．動能增加，重力勢能減小
B．動能增加，重力勢能增加
C．動能減小，重力勢能增加
D．動能減小，重力勢能減小
【典例4.2】（2022 無錫）用如圖所示的器材探究動能大小與哪些因素有關，實驗時讓小車從斜面上由靜止開始下滑，撞擊置于水平面上的木塊，關于該實驗，下列說法中錯誤的是（　　）
A．小車從斜面下滑過程中重力勢能轉化為動能
B．小車撞擊木塊對木塊做功，使木塊獲得動能
C．木塊被撞擊后移動的距離可反映小車動能大小
D．本套器材只能探究小車動能大小與速度的關系
【對點訓練4.2】（2022 淮安）如圖所示，排球課的墊球基本動作訓練中，離開胳膊后的排球能繼續向上運動，是因排球具有 　　，排球上升過程中，具有的動能逐漸 　　（選填“變小”“不變”或“變大”）。
【拓展】（2023 鎮海區一模）如圖所示，彈簧一端固定，另一端與放在光滑木板上的小車相連（不計彈簧間摩擦）。現將彈簧由自由長的位置A壓縮到B，松手后，小車由位置B開始運動至位置C，然后被拉回。下列說法正確的是（　　）
A．小車動能最大位置在A點左側
B．在小車運動過程中，只有彈力做功，小車機械能守恒
C．小車自A至C的運動過程中，彈簧的彈性勢能轉化為小車的動能
D．小車自B至C的運動過程中，彈簧彈性勢能先減小后增大
真題演練
1.（2023 連云港）下列關于機械效率的說法正確的是（　　）
A．越省力的機械，機械效率越高
B．做功越快的機械，機械效率越高
C．所做有用功越多的機械，機械效率越高
D．有用功與總功的比值越大的機械，機械效率越高
2.（2023 泰州）如圖所示，小明沿滑道從頂端勻速下滑的過程中，小明的（　　）
A．重力勢能減小，機械能減小
B．動能不變，機械能不變
C．重力勢能減小，動能增大
D．重力勢能不變，機械能減小
3.（2023 鎮江）小華參加校外勞動時，經歷了如下過程：①她用力搬一筐玉米，未能搬起；②她又用力推筐，仍未推動；③在小明的幫助下，他們將這筐玉米抬起并放到手推車上；④接著他們用水平力推著手推車沿水平路面前往倉庫。則（　　）
A．①中小華對這筐玉米做了功
B．②中小華對這筐玉米做了功
C．③中他們對這筐玉米做了功
D．④中他們對手推車沒有做功
4.（2022·湖南岳陽）如圖，用40N的拉力，在10s內將重100N的物體勻速提升3m，則該滑輪組（　　）
A．繩端移動的距離為6m B．有用功為120J
C．拉力做功的功率為36W D．機械效率為80%
5．（2022·湖南邵陽）如圖所示，滑輪組下面懸掛一重為12N的物體，在豎直向上的拉力F的作用下，該物體在10s內被勻速提升了0.5m，拉力F的大小為5N。關于該滑輪組，下列計算結果正確的是（　　）
A．繩子自由端移動的距離是1m B．有用功為0.6J
C．總功為5J D．該裝置的機械效率為80%
6.（2023成都）如圖甲所示裝置，小歡用力F向下拉繩子，使物體M在水平地面勻速移動，地面ab、bc粗糙程度不同。物體M重為400N，動滑輪重為5N，ab=2m，bc=3m。物體M從a點到c點過程中，拉力F與M移動距離的關系如圖乙，不考慮物體大小對運動的影響，忽略繩子重力及滑輪轉軸摩擦，對此過程的分析，下列結論正確的是（ ）
A. 繩子自由端移動的距離為15m
B. 拉力F做的功為840J
C. 拉力F在ab段做的額外功等于在bc段做的額外功
D. 物體從ab段到bc段，滑輪組的機械效率變小
7.（2023內江）如圖所示，將重力為10N的物體沿斜面向上從底端勻速拉到頂端。若斜面長L為1m，斜面高h為0.3m，拉力F為4N，拉力的功率為2W，則此過程中，斜面的機械效率是________%，物體從斜面底端運動到斜面頂端所用的時間是_______s。
8.（2022 徐州）“引體向上”是我市體育中考今年新增的可選項目之一。在做引體向上時，如果身體勻速豎直上升，則所受的拉力 　　重力（選填“大于”“小于”或“等于”）；上升過程中，身體的重力勢能 　　（選填“變大”“變小”或“不變”）。選考這個項目有優勢的身體條件是 　　（寫出一點）。
9.（2023 泰州）如圖所示，供輪椅上下的斜坡長L＝4m，高h＝2m。小明用120N的拉力平行于斜坡向上將重為200N的木箱從底端勻速拉到頂端。他所做的有用功為 　　J，斜坡的機械效率為 　　（精確到0.1%），木箱所受摩擦力的大小為 　　N。
10.（2022 南通）用圖甲滑輪組做“探究動滑輪的重對滑輪組機械效率的影響”實驗。實驗中把不同的磁鐵吸附在動滑輪邊框上以改變滑輪的重，每次實驗都勻速拉動繩端使物體上升10cm。不計繩重，實驗數據如表。
次數 G物/N G動/N F/N η/%
1 6.0 0.3 2.2 90.9
2 6.0 1.0 ▲ ▲
3 6.0 1.9 2.9 69.0
4 6.0 3.2 3.4 58.8
（1）每次實驗繩端移動距離為 　　cm；
（2）第2次實驗中拉力F的示數如圖乙，讀數為 　　N，第2次實驗滑輪組的機械效率為 　　%。分析數據可知：在物重不變的情況下，動滑輪越重滑輪組的機械效率越 　　；
（3）實驗中若僅增大繩端移動的距離，則滑輪組的機械效率將 　　；
（4）本實驗中，在物重不變的情況下，動滑輪變重時，由摩擦引起的額外功占總額外功的比例 　變小　（選填“變大”“變小”或“不變”）。
11.（2023 蘇州）如圖甲所示，重500N、底面積為0.2m2的箱子放在水平地面上。現用一塊直木板將該箱子勻速拉上平臺（圖乙）。已知拉力為350N，箱子沿板移動了2m，升高1m，用時20s。求：
（1）箱子對水平地面的壓強；
（2）上移過程中拉力做功的功率；
（3）箱子克服木板摩擦力所做的功。
12.（2023 越城區一模）用圖甲所示的滑輪組裝置，豎直提升放置在水平地面上的邊長為0.1m、重為80N的立方體重物A，拉力F隨時間t變化的圖像如圖乙所示，重物A上升的速度v隨時間t變化的圖像如圖丙所示。已知在2s～4s內重物上升的豎直高度為2m，不計繩重和摩擦。試求：
（1）重物A的密度。
（2）動滑輪重。
（3）2～4s內，拉力F的平均功率。
（4）0～2s內A對地面的壓強。
13.（2023南充）某人始終雙腳站在地上，用滑輪組從水池底勻速提起實心圓柱體A，如示意圖甲。A從離開池底到剛要離開水面的過程中，其底面受到水的壓強與時間關系PA-t如圖乙。A從剛離開池底到拉出水面并繼續向上運動的過程中，人對地面的壓強與時間關系P人-t如圖丙。A未露出水面之前裝置的機械效率為η1；A離開水面后裝置的機械效率為η2。已知人的質量為60kg，人雙腳站地時，與地面的接觸面積為500cm2，A的底面積為200cm2，η1∶η2=15∶16，ρ水=1.0×103kg/m3。不計摩擦和繩重及水的阻力，g=10N/kg，A不吸且不溶于水，A底部與池底不密合，忽略液面高度變化，圖甲中①②③④段繩均豎直。
（1）求池水深度和A的上升速度；
（2）求A的高度和未露出水面受到的浮力；
（3）求A未露出水面前人對繩的拉力和A全部露出水面后人對繩的拉力；
（4）求動滑輪的重力。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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