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專題十 功與能的綜合題突破與提高
考點(diǎn)解析☆目標(biāo)分解
b級(jí)目標(biāo)：理解功是能量轉(zhuǎn)化的量度；能用簡(jiǎn)單的事例解釋能量的轉(zhuǎn)化與傳遞有一定的方向性。
c級(jí)目標(biāo)：會(huì)從能量的傳遞和轉(zhuǎn)化認(rèn)識(shí)功率和機(jī)械效率；從能的轉(zhuǎn)化與守恒定律發(fā)現(xiàn)史中領(lǐng)悟科學(xué)思想和科學(xué)精神。
目標(biāo)分解：
①能量轉(zhuǎn)化的量度及方向性辨析
②從能量的傳遞和轉(zhuǎn)化對(duì)功率和機(jī)械效率進(jìn)行辨析
③能量的傳遞和轉(zhuǎn)化的綜合分析與計(jì)算
考點(diǎn)剖析☆聚焦高頻
考點(diǎn)一：能量轉(zhuǎn)化的量度及方向性辨析
1.如圖，木塊以一定的速度滑過(guò)A，B點(diǎn)，到C點(diǎn)滑出下落至D點(diǎn)。A和B，C和D之間的垂直距離均為h。若空氣阻力忽略不計(jì)，則對(duì)木塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能量變化的分析，正確的是（??? ）
A.?D點(diǎn)與A點(diǎn)相比，動(dòng)能增加，勢(shì)能減少，機(jī)械能不變????
B.?A點(diǎn)到C點(diǎn)減少的重力勢(shì)能大于C點(diǎn)到D點(diǎn)減少的重力勢(shì)能
C.?B點(diǎn)的動(dòng)能可能等于A點(diǎn)的動(dòng)能，但一定大于C點(diǎn)的動(dòng)能??
D.?B點(diǎn)的動(dòng)能可能等于D點(diǎn)的動(dòng)能，但一定大于A點(diǎn)的動(dòng)能
【答案】C
【解析】能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，其總量不變。
A、如果不考慮木塊與接觸面之間的摩擦則機(jī)械能不變；所以機(jī)械能可能不變；故A錯(cuò)誤；
B、 A到C與C與D之間的改變的高度相同，所以減小的重力勢(shì)能相同；故B錯(cuò)誤；
C、 木塊由A到B重力勢(shì)能減小，如果接觸面之間有摩擦則減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和動(dòng)能，如果內(nèi)能較大，則動(dòng)能不會(huì)增加，所以A、B點(diǎn)的動(dòng)能可能相等；BC之間有摩擦，會(huì)有能轉(zhuǎn)換為內(nèi)能被消耗；C點(diǎn)動(dòng)能一定會(huì)比A點(diǎn)大；故C正確；
D、 BC之間有摩擦力時(shí)，B點(diǎn)到C點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能會(huì)減小，而C到D時(shí)動(dòng)能會(huì)增大，則B、D點(diǎn)的動(dòng)能可能相等；AB之間存在摩擦?xí)r，A到B的重力勢(shì)能都轉(zhuǎn)換為摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能；故D錯(cuò)誤；
2.在某次演習(xí)中，解放軍在海拔6000米的高空空投重達(dá)8噸的新型履帶式傘兵戰(zhàn)車，如圖所示。空投下來(lái)的戰(zhàn)車在后階段可認(rèn)為與降落傘一起勻速豎直掉向地面。下列觀點(diǎn)正確的是（??? ）
A.?傘兵戰(zhàn)車出機(jī)艙后在水平方向仍會(huì)向前運(yùn)動(dòng)，這是由于戰(zhàn)車受到慣性的作用??
B.?后階段勻速下降的過(guò)程中機(jī)械能守恒
C.?空投戰(zhàn)車后，若飛機(jī)仍在原高度水平飛行，則飛機(jī)的勢(shì)能比空投前減小???
D.?傘兵戰(zhàn)車從出機(jī)艙到地面的整個(gè)過(guò)程中，重力做功4.8×107焦
【答案】C
【解析】物體保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)，稱為慣性。能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，只能從一個(gè)物體傳遞給另一個(gè)物體，而且能量的形式也可以互相轉(zhuǎn)換。這就是人們對(duì)能量的總結(jié)，稱為能量守恒定律。
A、傘兵戰(zhàn)車出機(jī)艙后在水平方向仍會(huì)向前運(yùn)動(dòng)，這是由于戰(zhàn)車具有慣性，慣性是一種性質(zhì)，不能說(shuō)受到慣性的作用，故A錯(cuò)誤；
B、后階段勻速下降的過(guò)程中，動(dòng)能不變，高度減小，重力勢(shì)能減小，機(jī)械能減小，故B錯(cuò)誤；
C、空投戰(zhàn)車后，飛機(jī)總質(zhì)量減小，若飛機(jī)仍在原高度水平飛行，高度不變，所以重力勢(shì)能會(huì)減小；故C正確；
D、傘兵戰(zhàn)車從出機(jī)艙到地面的整個(gè)過(guò)程中，重力做功為：W=Gh=mgh=8000kg×10N/kg×6000m=4.8×108J，故D錯(cuò)誤。
3.（2017?麗水）2016年浙江最大抽水蓄能電站在縉云開(kāi)建。其工作原理如圖所示。用電低谷時(shí)（如深夜），電站利用電網(wǎng)多余電能把水從下水庫(kù)抽到上水庫(kù)中儲(chǔ)存起來(lái)；用電高峰時(shí)，再利用上水庫(kù)中的水發(fā)電。
（1）蓄能時(shí)，水被抽到上水庫(kù)中，電能轉(zhuǎn)化為水的________；
（2）發(fā)電時(shí)，若該電站上水庫(kù)可用于發(fā)電的庫(kù)容量為7.86×106米3 ， 上下水庫(kù)平均水位差637米。上水庫(kù)中可用于發(fā)電的水流到下水庫(kù)，水的重力做功為_(kāi)_______焦。
【答案】（1）重力勢(shì)能 （2）5.00682×1013
【解析】（1）抽水是電能轉(zhuǎn)化為水的重力勢(shì)能的過(guò)程；（2）先根據(jù)密度公式計(jì)算出水的質(zhì)量，在根據(jù)功的計(jì)算公式W=Fs可以計(jì)算出水的重力做的功。
（1）蓄能時(shí)，水被抽到上水庫(kù)中，電能轉(zhuǎn)化為水的重力勢(shì)能；
（2）水的質(zhì)量，
水的重力G=mg=7.86×109×10N/kg=7.86×1010N，
水的重力做功為W=Gh=7.86×1010N×637m=5.00682×1013J；
考點(diǎn)二：從能量的傳遞和轉(zhuǎn)化對(duì)功率和效率進(jìn)行辨析
1.小金設(shè)利用如圖裝置移動(dòng)質(zhì)量為 5kg 的物體 A，小金在繩子自由端以 5N 的拉力使物體 A做勻速直線運(yùn)動(dòng)，拉了 10s 共移動(dòng)了 30m，滑輪組機(jī)械效率為 80%。下列選項(xiàng)中正確的是（??? ）
A.?該裝置中用的滑輪一定是輕質(zhì)滑輪??B.?克服摩擦力做功的功率為 36W
C.?物體移動(dòng)速度是 2m/s???? ???D.?這個(gè)裝置所作有用功為 150J
【答案】 B
【解析】當(dāng)物體處于靜止或處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，物體平衡狀態(tài)，受到的合外力為零；s和h的關(guān)系：s=nh，其中s為自由端繩上升的距離，h為物體上升的高度，n為連接動(dòng)滑輪繩子的段數(shù)；根據(jù)=求出W有用 ， 再根據(jù)f=求出摩擦力；根據(jù)v物=， 求出物體移動(dòng)的速度；根據(jù)P=fv物 ， 求出摩擦力f做的功率；
A、該裝置中用的滑輪不一定是輕質(zhì)滑輪；故A錯(cuò)誤；
B、由于物體處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所以物體A處于平衡狀態(tài)，根據(jù)W有用=fh可知，f=， 再根據(jù)P=fv物=12N3=36W；故B正確；
C、物體移動(dòng)速度v物=， 故C錯(cuò)誤；
D、根據(jù)=， 求出W有用=W總=80%5N30m100%=120J，所以有用功為120J；故D錯(cuò)誤；
2.如圖所示，工人用250N的力F將重為400N的物體10s內(nèi)勻速提升2m，在此過(guò)程中，滑輪組的機(jī)械效率為_(kāi)_______，拉力的功率為_(kāi)_______W．
【答案】80%；100
【解析】由圖可知，n=2，
∵h(yuǎn)=2m，
∴s=2h=2×2m=4m；
當(dāng)提升G=400N的重物時(shí)，
W有用=Gh=400N×2m=800J，
W總=Fs=250N×4m=1000J，
滑輪組的機(jī)械效率：η=×100%=×100%=80%；
故答案為：80%；100
（1）由圖中滑輪組的結(jié)構(gòu)可知承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=2，重物上升h，則拉力端移動(dòng)的距離s=2h，
知道物重G和升高的高度h，利用W有用=Gh求有用功；知道拉力大小和拉力端移動(dòng)的距離，利用W總=Fs求總功，再根據(jù)機(jī)械效率的公式求滑輪組的機(jī)械效率；
（2）根據(jù)P=?即可求出拉力的功率
3.如圖所示為CRH2型動(dòng)車組，最大運(yùn)營(yíng)速度為200km／h。
①當(dāng)該動(dòng)車組用4800kW的牽引功率使列車以50m／s的速度勻速直線行駛時(shí)，動(dòng)車組所受到的阻力f多大？
②該動(dòng)車組的每節(jié)車廂上都配有電熱水器。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，用它把10kg、20℃的水燒開(kāi)．若該熱水器電能轉(zhuǎn)化為熱能的效率為70%，則電流至少要做多少功？若它工作時(shí)的電功率為40kW，至少需要多少時(shí)間？[水的比熱為 4.2 X 103焦／（千克·℃）]
【答案】①動(dòng)車組勻速直線行駛時(shí)，所以水平方向的牽引力與阻力是一對(duì)平衡力，由 可得阻力：=9.6×104N；
②在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)是100℃，把水燒開(kāi)，水吸收的熱量為：Q=cm△t=4.2×103J/（kg．℃）×10kg×（100℃-20℃）=3.36×106J，熱水器電能轉(zhuǎn)化為熱能的效率為70%，即Q=70%W，所以電流做功至少：
=4.8×106J；
由 可得，熱水器工作時(shí)間：=120s．
答：動(dòng)車組所受到的阻力為9.6×104N；電流至少要做4.8×106J的功；電流至少要做4.8×106J的功，至少需要120s．
【解析】①動(dòng)車組勻速直線行駛時(shí)，由 =Fv=fv計(jì)算阻力；
②根據(jù)Q=cm△t計(jì)算水吸熱，然后由效率公式求出電流功；由W=Pt計(jì)算工作時(shí)間。
【分析】
①動(dòng)車組勻速直線行駛時(shí)，所以水平方向的牽引力與阻力是一對(duì)平衡力，由 可得阻力：
=9.6×104N；
②在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)是100℃，把水燒開(kāi)，水吸收的熱量為：Q=cm△t=4.2×103J/（kg．℃）×10kg×（100℃-20℃）=3.36×106J，熱水器電能轉(zhuǎn)化為熱能的效率為70%，即Q=70%W，
所以電流做功至少：=4.8×106J
由 可得，熱水器工作時(shí)間：=120s
答：動(dòng)車組所受到的阻力為9.6×104N；電流至少要做4.8×106J的功；電流至少要做4.8×106J的功，至少需要120s。
考點(diǎn)三：能量的傳遞和轉(zhuǎn)化的綜合分析與計(jì)算
1.小金利用如圖所示裝置，將質(zhì)量為 100 千克的沙袋從地面勻速提到3 米高的一樓樓面，用時(shí) 30 秒。已知?jiǎng)踊喌馁|(zhì)量為 8 千克，不計(jì)繩子重力和摩擦。求：
（1）這段時(shí)間內(nèi)小金拉繩子做功的功率
（2）證明沙袋質(zhì)量越大，動(dòng)滑輪機(jī)械效率越高。
【答案】 （1）解:這段時(shí)間內(nèi)小金拉繩子做功的功率為 108W
（2）解:用 M 表示沙袋的質(zhì)量，m 表示動(dòng)滑輪的質(zhì)量。
動(dòng)滑輪的機(jī)械效率 η＝W有/W總×100%=Mgh/(m+M)gh*100%=M/(m+M)=1/(1+m/M)
因?yàn)?m 是固定的，當(dāng) M 增大時(shí)，則分母的數(shù)值減小，分?jǐn)?shù)的值增大，即機(jī)械效率增加。
【解析】當(dāng)物體處于靜止或處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，物體平衡狀態(tài)，受到的合外力為零；s和h的關(guān)系：s=nh，其中s為自由端繩上升的距離，h為物體上升的高度，n為連接動(dòng)滑輪繩子的段數(shù)；根據(jù)P=Fv即可求出繩子拉力做的功率；
動(dòng)滑輪的機(jī)械效率η＝×100%；
（1）圖示滑輪為動(dòng)滑輪，因此，繩子自由端移動(dòng)的距離s=nh=23m=6m，繩子自由端的速度v=， 繩子自由端的拉力:
F=， 所以，繩子自由端做的功率P=Fv=540N0.2=108W；
（2） 用M表示沙袋的質(zhì)量，m表示動(dòng)滑輪的質(zhì)量。動(dòng)滑輪的機(jī)械效率
η＝×100%=100%==， 由于m是固定的，當(dāng)M增大時(shí)，則分母的數(shù)值減小，分?jǐn)?shù)的值增大，即沙袋質(zhì)量越大，動(dòng)滑輪機(jī)械效率越高；
2.（2017?金華）2017年5月5日，大飛機(jī)C919首飛任務(wù)的完成，標(biāo)志著我國(guó)航空工業(yè)向前邁進(jìn)一大步。C919主要性能參數(shù)如表所示：
中國(guó)商飛C919
最大載重
77.3噸
巡航速度
0.78-0.8馬赫（相當(dāng)于954km/h到980km/h）
巡航高度
12100米
最長(zhǎng)航程
5555公里
最多座椅數(shù)
190個(gè)
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）上海到廣州的空中距離大概是1470km。若全程以最大巡航速度勻速飛行，則C919從上海到廣州大約需要多長(zhǎng)時(shí)間？
（2）當(dāng)C919發(fā)動(dòng)機(jī)總推力達(dá)到2×105N，飛行速度達(dá)到954km/h時(shí)，C919發(fā)動(dòng)機(jī)的總輸出功率是多少？
（3）當(dāng)C919以最大載重停在機(jī)場(chǎng)時(shí)，輪胎與地面的總接觸面積大約為0.1m2，則C919對(duì)地面的壓強(qiáng)約多少？
【答案】（1）根據(jù)速度公式，則C919從上海到廣州需要的時(shí)間
（2）飛行速度v=954km/h=265m/s
總輸出功率：
（3）汽車對(duì)地面的壓力等于其重力G=mg=7.73×104kg×10N/kg=7.73×105N
根據(jù)壓強(qiáng)公式：
【解析】此題主要考查的是學(xué)生對(duì)速度、重力、壓強(qiáng)、功率計(jì)算公式的理解和掌握，知識(shí)點(diǎn)較多，基礎(chǔ)性題目。（1）根據(jù)速度公式v=計(jì)算；（2）根據(jù)計(jì)算出總輸出功率；（3）汽車對(duì)地面的壓力等于其重力，根據(jù)公式F=G=mg計(jì)算汽車對(duì)地面的壓力；根據(jù)公式計(jì)算出汽車對(duì)地面的壓強(qiáng)。
3.如圖甲是我市一款按租用時(shí)間收費(fèi)的共享電動(dòng)汽車。五一期間，小柯一家租用電動(dòng)汽車去旅游，從租車點(diǎn)到目的地，手機(jī)導(dǎo)航顯示行駛72千米，共花去租車費(fèi)45元。表一是該車與某型號(hào)燃油汽車部分項(xiàng)目比較表。
（1）當(dāng)該電動(dòng)汽車空載停在水平地面上時(shí)，求汽車對(duì)地面的壓強(qiáng)。
（2）電動(dòng)汽車載著小柯全家（人和行李共200千克）從一坡底行駛到坡頂，如乙圖。求在該過(guò)程中，汽車電動(dòng)機(jī)克服重力所做的功。
（3）若小柯全家駕駛表一中的燃油汽車行駛72千米，所需油費(fèi)________元，汽車排放二氧化碳________千克。
（4）分析（3）題數(shù)據(jù)，小柯認(rèn)為他們沒(méi)有必要租用電動(dòng)汽車，因?yàn)闆](méi)有給家庭帶來(lái)經(jīng)濟(jì)上的節(jié)約。對(duì)小柯的這種想法，你如何評(píng)價(jià)并說(shuō)明理由。
【答案】（1）F=G=mg=0.8×103kg×10N/kg=8×103N
p=F/S=8×103N/（4×50×10-4m3）=4×105Pa
（2）F總=G總=m總g=（800+200）kg×10N/kg=104N
（3）44.64；17.28
（4）不贊成，燃油車的大量使用會(huì)造成環(huán)境污染，而電動(dòng)車是無(wú)污染的；贊成，燃油車的續(xù)航里程比電動(dòng)車要長(zhǎng)的多；
【解析】物體所受的壓力與受力面積之比叫做壓強(qiáng)，壓強(qiáng)用來(lái)比較壓力產(chǎn)生的效果，壓強(qiáng)越大，壓力的作用效果越明顯。壓強(qiáng)的計(jì)算公式是：p=F/S，壓強(qiáng)的單位是帕斯卡，符號(hào)是Pa。重力勢(shì)能是物體因?yàn)橹亓ψ饔枚鴵碛械哪芰浚瑢?duì)于重力勢(shì)能，其大小由地球和地面上物體的相對(duì)位置決定。物體的質(zhì)量越大、相對(duì)的位置越高、做的功越多，從而使物體具有的重力勢(shì)能變大，它的表達(dá)式為：W=mgh。
（1）汽車停在水平地面上時(shí)，壓力由重力來(lái)提供；
F=G=mg= ;
P=
故答案為：4×105Pa；求克服重力左做的功，就是求汽車重力勢(shì)能改變量；由于汽車不是空載，所以要把汽車和人及行李看作一個(gè)整體求解；G=mg=（800+200）kg×10N/kg=104N;W=Gh=104N×50m=5×105J;故答案為：5×105J;（3）車每百公里耗油10L，所以72Km耗油：V=72km×0.1L/km=7.2L;7.2L×6.2元/L=44.64元；m(二氧化碳)=7.2L×2.4kg/L=17.28kg；故答案為：44.64；17.28；（4）本題是開(kāi)放性題型，答案合理即可；故答案為：不贊成，燃油車的大量使用會(huì)造成環(huán)境污染，而電動(dòng)車是無(wú)污染的；贊成，燃油車的續(xù)航里程比電動(dòng)車要長(zhǎng)的多；
4.傳統(tǒng)的電車要由2條“辮子”供電，行駛中容易掉“辮子”，已逐漸被淘汰。
我國(guó)最新研發(fā)的超級(jí)電容儲(chǔ)能式新型電車，沒(méi)有傳統(tǒng)電車的“辮子”，可在乘客上下車的短時(shí)間內(nèi)充滿電，還可以把剎車時(shí)減小的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能回收儲(chǔ)存再利用。
某型號(hào)新型電車的有關(guān)技術(shù)參數(shù)如下表：
空車質(zhì)量（千克）
10000
滿載乘員數(shù)（人）
80
滿載時(shí)輪胎與地面接觸總面積（厘米2）
5000
最大車速（千米/時(shí)）
80
（1）傳統(tǒng)電車掉“辮子”時(shí)，電路處于　??　路狀態(tài)，無(wú)法對(duì)電車持續(xù)供電。
（2）假設(shè)每位乘員的質(zhì)量為60千克，新型電車滿載停在水平路面時(shí)，對(duì)路面的壓強(qiáng)有多大？（g取10牛/千克）
（3）新型電車在某次行駛中，剎車時(shí)減小的機(jī)械能總量為1×107焦，這部分能量的80%回收再利用，可供電車在阻力為1×104牛的水平路面勻速行駛多少路程？
【答案】（1）開(kāi)（或斷）；
（2）新型電車滿載停在水平路面時(shí)，對(duì)路面的壓強(qiáng)為2.96×105Pa；
（3）回收再利用的能量可供電車在水平路面勻速行駛的路程是800m。
【解析】（1）處處連通的電路為通路；某處斷開(kāi)的電路為斷路；電源短路是指電源兩極不經(jīng)過(guò)用電器直接連通的電路，短路還包括局部短路。
（2）新型電車滿載停在水平路面時(shí)，對(duì)地面的壓力等于空車重力和所有乘員重力之和，根據(jù)F=G=mg求出其大小，根據(jù)p=求出對(duì)路面的壓強(qiáng)。
（3）根據(jù)效率公式求出回收再利用的能量即為電車克服阻力做的功，根據(jù)W=Fs求出電車勻速行駛的路程。
（1）傳統(tǒng)電車掉“辮子”時(shí)，電路斷開(kāi)，處于開(kāi)（或斷）路狀態(tài)；
（2）新型電車滿載停在水平路面時(shí)，對(duì)地面的壓力：
F=G=mg=（10000kg+60kg×80）×10N/kg=1.48×105N，
受力面積：S=5000cm2=0.5m2 ，
對(duì)路面的壓強(qiáng)：p===2.96×105Pa
（3）回收再利用的能量：W=1×107J×80%=8×106J
由W=Fs得，可供電車在水平路面勻速行駛的路程：s===800m
答：（1）開(kāi)（或斷）
（2）新型電車滿載停在水平路面時(shí)，對(duì)路面的壓強(qiáng)為2.96×105Pa。
（3）回收再利用的能量可供電車在水平路面勻速行駛的路程是800m。
考點(diǎn)過(guò)關(guān)☆專項(xiàng)突破
考點(diǎn)一：能量轉(zhuǎn)化的量度及方向性辨析
1.如圖所示，用鉛筆尖頂著一個(gè)紙風(fēng)車，置于一杯熱水上，風(fēng)車就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。以下敘述正確的是（　　）
A.?風(fēng)車靜止時(shí)，只受到重力的作用???B.?風(fēng)車轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，只受到熱空氣推力的作用
C.?風(fēng)車轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為水的熱能?D.?移去熱水，風(fēng)車由于慣性不會(huì)立即停轉(zhuǎn)
2.某太空站的能量轉(zhuǎn)化示意圖如下圖，下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是（??? ）
A.?光電轉(zhuǎn)換器中光能轉(zhuǎn)化為電能????B.?水電解系統(tǒng)中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
C.?在能量轉(zhuǎn)化中水可以被循環(huán)利用???D.?燃料電池系統(tǒng)可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
3.有一質(zhì)量分布均勻的工件，正放時(shí)如圖甲所示，倒放時(shí)如圖乙所示，現(xiàn)要用力沿箭頭方向?qū)⑺品兂扇鐖D丙方式放置。如果在圖甲方式放置時(shí)推倒所需做的最小功為W1 ， 圖乙方式放置時(shí)推倒所需做的最小功為W2 ， 則（?? ）
A.?W1＞W(wǎng)2?????B.?W1＜W2?????C.?W1＝W2?????D.?無(wú)法比較
4.如圖所示，用F =20N的水平推力推著重為40 N的物體沿水平方向做直線運(yùn)動(dòng)，若推力F對(duì)物體做了 40 J的功，則在這一過(guò)程中（??? ）
A.?重力做的功一定為40J????????B.?物體一定受到20 N的摩擦力
C.?物體一定運(yùn)動(dòng)了2 m?????????D.?物體一定運(yùn)動(dòng)了4m
5.能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，只會(huì)由一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體。能源危機(jī)產(chǎn)生的根本原因是（　　）
A.?能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化遵循守恒定律???B.?人們?cè)谀芰康霓D(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移中利用能量
C.?經(jīng)轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化過(guò)程可利用能量增加??D.?能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化有方向性
6.汽車在剎車過(guò)程中，因摩擦將________?能轉(zhuǎn)化為地面、輪胎和空氣的________?。轉(zhuǎn)化后，這些能將無(wú)法再自動(dòng)轉(zhuǎn)化為使汽車行駛所需要的能量，這種現(xiàn)象說(shuō)明能量的轉(zhuǎn)化具有________?性，但在能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過(guò)程中，能的總量保持________?。
7.如圖甲所示，重為8N的鐵塊吸附在豎直放置足夠長(zhǎng)的磁性平板上，在豎直向上拉力F的作用下鐵塊沿直線豎直向上運(yùn)動(dòng)．鐵塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度v的大小隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示．若鐵塊受到的摩擦力為2N，由圖象可知在0～6s內(nèi)拉力F的大小________（選填“變大”、“變小”或“不變”），2～6s內(nèi)拉力F做的功為_(kāi)_______?J．
8.如圖所示，甲為一半徑為R的光滑的1/4半圓弧槽與一粗糙的水平面相連接，將重為G的物體從斜面頂端由靜止釋放，測(cè)出在水平面上滑行距離為S1處停下來(lái)。圖乙是一個(gè)粗糙的半徑為R的1/4半圓弧槽與和甲中同樣粗糙的水平面相連接，將甲中重為G的物體也從乙斜槽頂端由靜止釋放，測(cè)出在水平面上滑行距離為S2后停下來(lái)，求：
（1）乙中重力對(duì)物體做的功W=________。
（2）乙中物體在水平面上的摩擦力f為_(kāi)_______。
（3）乙中物體在粗糙的1/4弧槽上運(yùn)動(dòng)這段時(shí)間內(nèi)，摩擦力對(duì)物體做的功________
考點(diǎn)二：從能量的傳遞和轉(zhuǎn)化對(duì)功率和效率進(jìn)行辨析
1.質(zhì)量為3t的小型載重汽車，額定功率為l00kW，車上裝有6t的砂石．汽車先以l0m/s的速度在平直公路上以20kW的功率勻速行駛了l0min，消耗汽油1.2kg，然后又以額定功率用了2min的時(shí)間，將砂石從山坡底運(yùn)送到50m高的坡頂施工現(xiàn)場(chǎng)．g取10N/kg．試問(wèn)：
（1）1.2kg的汽油完全燃燒放出的熱量為多少？（已知汽油的熱值為4.5×107J/kg）
（2）汽車在平直公路上勻速行駛時(shí)，受到的阻力為多少？
（3）汽車從坡底向坡頂運(yùn)送砂石的機(jī)械效率是多少？
2.如圖，建筑工人用400N的拉力，將重1000N的物體勻速提升3m，所用時(shí)間是18s，求：
（1）工人做功的功率
（2）滑輪組的機(jī)械效率

3.小華用如圖所示的滑輪組拉動(dòng)貨箱，已知貨箱的質(zhì)量為60Kg，在F=50N的拉力作用下，貨箱以0.1m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，地面對(duì)貨箱的滑動(dòng)摩擦力f為貨箱重的0.2倍．求：
（1）貨箱的重力是多少？
（2）拉力F的功率是多少？
（3）貨箱運(yùn)動(dòng)了1min，克服摩擦所做的功是多少？
（4）此滑輪組的機(jī)械效率是多少？
4.?如圖所示，是最新一款無(wú)人駕駛汽車原型圖．汽車自動(dòng)駕駛時(shí)使用雷達(dá)傳感器，以及激光測(cè)距器來(lái)了解周圍的交通狀況．該款車以72km/h的速度在一段平直的公路上勻速行駛了8km時(shí)，消耗汽油1.5L．假設(shè)燃油完全燃燒，汽油機(jī)的效率為30%，那么，在這段運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，求：（已知：汽油的密度為0.8×103kg/m3 ， 汽油的熱值為4.5×107J/kg）
（1）該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)做的有用功是多少？
（2）該汽車的輸出功率為多少？
5.2018年3月28日紹興風(fēng)情旅游新干線開(kāi)通試運(yùn)行。“鑒湖號(hào)”城際列車從紹興站駛出開(kāi)往上虞站，兩站相距40千米，列車運(yùn)營(yíng)速度120千米/小時(shí)．
（1）列車從紹興站出發(fā)至少需要________分鐘到達(dá)上虞站。
（2）在圖中旅行箱和拉桿構(gòu)成的杠桿中，能表示拉力F的力臂是________。
（3）列車牽引總功率為5152千瓦，表示的意義是________，并計(jì)算列車以運(yùn)營(yíng)速度勻速直線運(yùn)行時(shí)所受水平阻力大小________（用科學(xué)計(jì)數(shù)法表示，保留兩位小數(shù)）。
考點(diǎn)三：能量的傳遞和轉(zhuǎn)化的綜合分析與計(jì)算
1.釋放化學(xué)能的過(guò)程不斷地發(fā)生在人體內(nèi)，食物也是一種“燃料”。營(yíng)養(yǎng)成分在人體細(xì)胞里與氧結(jié)合，提供細(xì)胞組織所需的能量。人體攝入的能量（營(yíng)養(yǎng)師常稱之為熱量）過(guò)多或過(guò)少，都有損于健康。
（1）某種巧克力的營(yíng)養(yǎng)成分表上標(biāo)有“每100g 能量2361kJ”，該標(biāo)識(shí)的含義與以下物理量　　??? （填入字母代號(hào)）的含義類似。
A.?熱量????B.?內(nèi)能? C.?熱值????D.?比熱容
（2）小華同學(xué)質(zhì)量為50kg，正常情況下步行上一層樓需要12s，他克服重力做多少功？他克服重力做功的功率是多少？（每層樓高3m，g取10N/kg）
（3）人體攝入過(guò)多的能量往往希望通過(guò)運(yùn)動(dòng)消耗掉。小華同學(xué)吃了一塊凈含量50g的上述巧克力，如果他從巧克力獲得的能量全部用于克服重力做功，則他要爬多少層樓？
2.《今日早報(bào)》報(bào)道：杭州火車東站將新建一個(gè)屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)，屋頂光伏建設(shè)面積約為12萬(wàn)平方米,若每平方米面積上每分鐘接收太陽(yáng)能4.8×104焦，一天8小時(shí)日照，過(guò)程①的能量轉(zhuǎn)化效率為25%。該系統(tǒng)與火力發(fā)電相比，預(yù)計(jì)每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤3281.01噸，每燃燒1噸標(biāo)準(zhǔn)煤產(chǎn)生的粉塵約為標(biāo)準(zhǔn)煤總質(zhì)量的1%。試問(wèn)：
（1）圖中過(guò)程①實(shí)現(xiàn)將________能轉(zhuǎn)化為電能；過(guò)程③實(shí)現(xiàn)將電能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______能。
（2）該系統(tǒng)一天能發(fā)電多少千瓦時(shí)？
（3）與火力發(fā)電相比，屋頂光伏發(fā)電一年可以減少________千克粉塵的排放？該系統(tǒng)有什么優(yōu)勢(shì)？________。
3.有一種電能輔助式太陽(yáng)能熱水器，晴天時(shí)它接收太陽(yáng)能的真空鍍膜管的總有效面積約為1.5m2 ， 能將接收的太陽(yáng)能的50％轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能；陰雨天時(shí)用電加熱，電熱管上標(biāo)有“220V 1000W”。[水的散熱忽略不計(jì)，水的比熱容c=4.2×103J／(kg·℃)]
（1）晴天時(shí)，假設(shè)每平方米的真空鍍膜管1h內(nèi)得到4.2×106J的太陽(yáng)能，如果每天接收太陽(yáng)能的時(shí)間以10h計(jì)算，可以將100kg、初溫為15℃的水加熱到多少攝氏度?
（2）陰雨天時(shí)需用電加熱，如果所消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，熱水器在額定電壓下工作時(shí)，將上述同樣質(zhì)量、初溫的水加熱到45℃需多長(zhǎng)時(shí)間？
4.?如圖所示，一卡車車廂車底底板距地面1.5m高，小張把一塊3m長(zhǎng)的鋼板AB搭在車廂底板上，構(gòu)成一個(gè)斜面．他通過(guò)這個(gè)斜面，用F=600N的力，把一個(gè)大木廂從B處推到A處的車上，已知木箱重為1000N．求：
（1）小張推木箱做了多少功？
（2）這個(gè)過(guò)程中，斜面的機(jī)械效率是多少？（結(jié)果保留一位小數(shù)）
5.如圖甲是我省潮汕地區(qū)東奧島風(fēng)力發(fā)電的外景，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要由風(fēng)機(jī)葉片和發(fā)動(dòng)機(jī)組成.
（1）風(fēng)機(jī)的葉片具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐磨損等性能，通常用硬度大，密度________（選填“大”或“小”）的復(fù)合材料制成；葉片形狀像飛機(jī)的機(jī)翼，若葉片位置和風(fēng)向如圖乙所示，由于葉片兩面空氣流速不同產(chǎn)生壓強(qiáng)差，而受到向________（選填“上”或“下”）的力使風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)．
（2）風(fēng)葉產(chǎn)生的動(dòng)力通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞給發(fā)電機(jī)，利用________原理，使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能．
（3）某風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率與風(fēng)速的關(guān)系如圖丙所示，由圖象可知，能使該風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生電能的風(fēng)速范圍是________（用圖象中的字母表示）．
（4）下表給出了在不同風(fēng)速下某風(fēng)機(jī)獲得的能量：
平均風(fēng)速（m/s）
5
10
15
20
1s內(nèi)獲得的能量（×104J）
1
8
27
64
①請(qǐng)你對(duì)表格的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，你會(huì)發(fā)現(xiàn)該風(fēng)機(jī)1s內(nèi)獲得的能量與風(fēng)速的關(guān)系是________；
②風(fēng)速為5m/s時(shí)，這臺(tái)風(fēng)機(jī)工作1min所產(chǎn)生的電能可供1只“220V 100W”電燈正常工作10min，請(qǐng)你通過(guò)計(jì)算求風(fēng)機(jī)發(fā)電的效率是________
6.去年被批準(zhǔn)為國(guó)家級(jí)新區(qū)的天府新區(qū)包括了資陽(yáng)市的部分區(qū)域，其中簡(jiǎn)陽(yáng)轄區(qū)內(nèi)的三岔湖被譽(yù)為“西部百島湖，天府新樂(lè)園”．為了配合天府新區(qū)的旅游開(kāi)發(fā)建設(shè)，資陽(yáng)旅游局?jǐn)M購(gòu)進(jìn)一批旅游觀光艇（如圖），其部分技術(shù)參數(shù)如下表：
商品名稱
XX觀光艇
商品外觀
7.5m×2.0m×0.9m
空船質(zhì)量
900kg
發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率
45kw
最大載客人數(shù)
20人
最大航速
45km/h
取g=10N/kg，求：（1）觀光艇以最大航速行駛20min的路程s；
（2）若觀光艇發(fā)動(dòng)機(jī)以最大輸出功率工作時(shí)螺旋槳推進(jìn)器效率為75%，求以最大航速行駛時(shí)受到水的平均阻力f．
7.?如圖甲所示的地面清潔機(jī)器人，質(zhì)量為3kg，要求對(duì)水平地面壓強(qiáng)不超過(guò)3000Pa，機(jī)器人在水平地面運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受推力與速度關(guān)系如圖乙所示．（g取10N/kg）．求：
（1）該機(jī)器人與水平地面的接觸面積至少多少m2？
（2）該機(jī)器人所提供的水平推力為300N時(shí)，勻速直線運(yùn)動(dòng)2s能通過(guò)多遠(yuǎn)路程？此時(shí)水平推力做了多少功？
（3）該機(jī)器人在水平地面上以0.5m/s速度勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平推力的功率是多大？
8.利用輪船上的電動(dòng)機(jī)和纜繩從水庫(kù)底豎直打撈出一實(shí)心金屬塊，如圖甲、圖乙表示了電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率P與物體上升時(shí)間t的關(guān)系．已知：0～80s時(shí)間內(nèi)，物體始終以v=0.1m/s的速度勻速上升，當(dāng)t=80s時(shí)，物體底部恰好平穩(wěn)的放在輪船的水平甲板上，已知電動(dòng)機(jī)的電壓為250V，物體上升過(guò)程中的摩擦阻力不計(jì)，求：
（1）湖水的深度h；
（2）物體的密度ρ；
（3）在0～50s時(shí)間內(nèi)，若電動(dòng)機(jī)的效率為80%，求電動(dòng)機(jī)線圈電阻．
專題十 功與能的綜合題突破與提高
考點(diǎn)解析☆目標(biāo)分解
b級(jí)目標(biāo)：理解功是能量轉(zhuǎn)化的量度；能用簡(jiǎn)單的事例解釋能量的轉(zhuǎn)化與傳遞有一定的方向性。
c級(jí)目標(biāo)：會(huì)從能量的傳遞和轉(zhuǎn)化認(rèn)識(shí)功率和機(jī)械效率；從能的轉(zhuǎn)化與守恒定律發(fā)現(xiàn)史中領(lǐng)悟科學(xué)思想和科學(xué)精神。
目標(biāo)分解：
①能量轉(zhuǎn)化的量度及方向性辨析
②從能量的傳遞和轉(zhuǎn)化對(duì)功率和機(jī)械效率進(jìn)行辨析
③能量的傳遞和轉(zhuǎn)化的綜合分析與計(jì)算
考點(diǎn)剖析☆聚焦高頻
考點(diǎn)一：能量轉(zhuǎn)化的量度及方向性辨析
1.如圖，木塊以一定的速度滑過(guò)A，B點(diǎn)，到C點(diǎn)滑出下落至D點(diǎn)。A和B，C和D之間的垂直距離均為h。若空氣阻力忽略不計(jì)，則對(duì)木塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能量變化的分析，正確的是（??? ）
A.?D點(diǎn)與A點(diǎn)相比，動(dòng)能增加，勢(shì)能減少，機(jī)械能不變????
B.?A點(diǎn)到C點(diǎn)減少的重力勢(shì)能大于C點(diǎn)到D點(diǎn)減少的重力勢(shì)能
C.?B點(diǎn)的動(dòng)能可能等于A點(diǎn)的動(dòng)能，但一定大于C點(diǎn)的動(dòng)能??
D.?B點(diǎn)的動(dòng)能可能等于D點(diǎn)的動(dòng)能，但一定大于A點(diǎn)的動(dòng)能
【答案】C
【解析】能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，其總量不變。
A、如果不考慮木塊與接觸面之間的摩擦則機(jī)械能不變；所以機(jī)械能可能不變；故A錯(cuò)誤；
B、 A到C與C與D之間的改變的高度相同，所以減小的重力勢(shì)能相同；故B錯(cuò)誤；
C、 木塊由A到B重力勢(shì)能減小，如果接觸面之間有摩擦則減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和動(dòng)能，如果內(nèi)能較大，則動(dòng)能不會(huì)增加，所以A、B點(diǎn)的動(dòng)能可能相等；BC之間有摩擦，會(huì)有能轉(zhuǎn)換為內(nèi)能被消耗；C點(diǎn)動(dòng)能一定會(huì)比A點(diǎn)大；故C正確；
D、 BC之間有摩擦力時(shí)，B點(diǎn)到C點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能會(huì)減小，而C到D時(shí)動(dòng)能會(huì)增大，則B、D點(diǎn)的動(dòng)能可能相等；AB之間存在摩擦?xí)r，A到B的重力勢(shì)能都轉(zhuǎn)換為摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能；故D錯(cuò)誤；
2.在某次演習(xí)中，解放軍在海拔6000米的高空空投重達(dá)8噸的新型履帶式傘兵戰(zhàn)車，如圖所示。空投下來(lái)的戰(zhàn)車在后階段可認(rèn)為與降落傘一起勻速豎直掉向地面。下列觀點(diǎn)正確的是（??? ）
A.?傘兵戰(zhàn)車出機(jī)艙后在水平方向仍會(huì)向前運(yùn)動(dòng)，這是由于戰(zhàn)車受到慣性的作用??
B.?后階段勻速下降的過(guò)程中機(jī)械能守恒
C.?空投戰(zhàn)車后，若飛機(jī)仍在原高度水平飛行，則飛機(jī)的勢(shì)能比空投前減小???
D.?傘兵戰(zhàn)車從出機(jī)艙到地面的整個(gè)過(guò)程中，重力做功4.8×107焦
【答案】C
【解析】物體保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)，稱為慣性。能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，只能從一個(gè)物體傳遞給另一個(gè)物體，而且能量的形式也可以互相轉(zhuǎn)換。這就是人們對(duì)能量的總結(jié)，稱為能量守恒定律。
A、傘兵戰(zhàn)車出機(jī)艙后在水平方向仍會(huì)向前運(yùn)動(dòng)，這是由于戰(zhàn)車具有慣性，慣性是一種性質(zhì)，不能說(shuō)受到慣性的作用，故A錯(cuò)誤；
B、后階段勻速下降的過(guò)程中，動(dòng)能不變，高度減小，重力勢(shì)能減小，機(jī)械能減小，故B錯(cuò)誤；
C、空投戰(zhàn)車后，飛機(jī)總質(zhì)量減小，若飛機(jī)仍在原高度水平飛行，高度不變，所以重力勢(shì)能會(huì)減小；故C正確；
D、傘兵戰(zhàn)車從出機(jī)艙到地面的整個(gè)過(guò)程中，重力做功為：W=Gh=mgh=8000kg×10N/kg×6000m=4.8×108J，故D錯(cuò)誤。
3.（2017?麗水）2016年浙江最大抽水蓄能電站在縉云開(kāi)建。其工作原理如圖所示。用電低谷時(shí)（如深夜），電站利用電網(wǎng)多余電能把水從下水庫(kù)抽到上水庫(kù)中儲(chǔ)存起來(lái)；用電高峰時(shí)，再利用上水庫(kù)中的水發(fā)電。
（1）蓄能時(shí)，水被抽到上水庫(kù)中，電能轉(zhuǎn)化為水的________；
（2）發(fā)電時(shí)，若該電站上水庫(kù)可用于發(fā)電的庫(kù)容量為7.86×106米3 ， 上下水庫(kù)平均水位差637米。上水庫(kù)中可用于發(fā)電的水流到下水庫(kù)，水的重力做功為_(kāi)_______焦。
【答案】（1）重力勢(shì)能 （2）5.00682×1013
【解析】（1）抽水是電能轉(zhuǎn)化為水的重力勢(shì)能的過(guò)程；（2）先根據(jù)密度公式計(jì)算出水的質(zhì)量，在根據(jù)功的計(jì)算公式W=Fs可以計(jì)算出水的重力做的功。
（1）蓄能時(shí)，水被抽到上水庫(kù)中，電能轉(zhuǎn)化為水的重力勢(shì)能；
（2）水的質(zhì)量，
水的重力G=mg=7.86×109×10N/kg=7.86×1010N，
水的重力做功為W=Gh=7.86×1010N×637m=5.00682×1013J；
考點(diǎn)二：從能量的傳遞和轉(zhuǎn)化對(duì)功率和效率進(jìn)行辨析
1.小金設(shè)利用如圖裝置移動(dòng)質(zhì)量為 5kg 的物體 A，小金在繩子自由端以 5N 的拉力使物體 A做勻速直線運(yùn)動(dòng)，拉了 10s 共移動(dòng)了 30m，滑輪組機(jī)械效率為 80%。下列選項(xiàng)中正確的是（??? ）
A.?該裝置中用的滑輪一定是輕質(zhì)滑輪??B.?克服摩擦力做功的功率為 36W
C.?物體移動(dòng)速度是 2m/s???? ???D.?這個(gè)裝置所作有用功為 150J
【答案】 B
【解析】當(dāng)物體處于靜止或處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，物體平衡狀態(tài)，受到的合外力為零；s和h的關(guān)系：s=nh，其中s為自由端繩上升的距離，h為物體上升的高度，n為連接動(dòng)滑輪繩子的段數(shù)；根據(jù)=求出W有用 ， 再根據(jù)f=求出摩擦力；根據(jù)v物=， 求出物體移動(dòng)的速度；根據(jù)P=fv物 ， 求出摩擦力f做的功率；
A、該裝置中用的滑輪不一定是輕質(zhì)滑輪；故A錯(cuò)誤；
B、由于物體處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所以物體A處于平衡狀態(tài)，根據(jù)W有用=fh可知，f=， 再根據(jù)P=fv物=12N3=36W；故B正確；
C、物體移動(dòng)速度v物=， 故C錯(cuò)誤；
D、根據(jù)=， 求出W有用=W總=80%5N30m100%=120J，所以有用功為120J；故D錯(cuò)誤；
2.如圖所示，工人用250N的力F將重為400N的物體10s內(nèi)勻速提升2m，在此過(guò)程中，滑輪組的機(jī)械效率為_(kāi)_______，拉力的功率為_(kāi)_______W．
【答案】80%；100
【解析】由圖可知，n=2，
∵h(yuǎn)=2m，
∴s=2h=2×2m=4m；
當(dāng)提升G=400N的重物時(shí)，
W有用=Gh=400N×2m=800J，
W總=Fs=250N×4m=1000J，
滑輪組的機(jī)械效率：η=×100%=×100%=80%；
故答案為：80%；100
（1）由圖中滑輪組的結(jié)構(gòu)可知承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=2，重物上升h，則拉力端移動(dòng)的距離s=2h，
知道物重G和升高的高度h，利用W有用=Gh求有用功；知道拉力大小和拉力端移動(dòng)的距離，利用W總=Fs求總功，再根據(jù)機(jī)械效率的公式求滑輪組的機(jī)械效率；
（2）根據(jù)P=?即可求出拉力的功率
3.如圖所示為CRH2型動(dòng)車組，最大運(yùn)營(yíng)速度為200km／h。
①當(dāng)該動(dòng)車組用4800kW的牽引功率使列車以50m／s的速度勻速直線行駛時(shí)，動(dòng)車組所受到的阻力f多大？
②該動(dòng)車組的每節(jié)車廂上都配有電熱水器。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，用它把10kg、20℃的水燒開(kāi)．若該熱水器電能轉(zhuǎn)化為熱能的效率為70%，則電流至少要做多少功？若它工作時(shí)的電功率為40kW，至少需要多少時(shí)間？[水的比熱為 4.2 X 103焦／（千克·℃）]
【答案】①動(dòng)車組勻速直線行駛時(shí)，所以水平方向的牽引力與阻力是一對(duì)平衡力，由 可得阻力：=9.6×104N；
②在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)是100℃，把水燒開(kāi)，水吸收的熱量為：Q=cm△t=4.2×103J/（kg．℃）×10kg×（100℃-20℃）=3.36×106J，熱水器電能轉(zhuǎn)化為熱能的效率為70%，即Q=70%W，所以電流做功至少：
=4.8×106J；
由 可得，熱水器工作時(shí)間：=120s．
答：動(dòng)車組所受到的阻力為9.6×104N；電流至少要做4.8×106J的功；電流至少要做4.8×106J的功，至少需要120s．
【解析】①動(dòng)車組勻速直線行駛時(shí)，由 =Fv=fv計(jì)算阻力；
②根據(jù)Q=cm△t計(jì)算水吸熱，然后由效率公式求出電流功；由W=Pt計(jì)算工作時(shí)間。
【分析】
①動(dòng)車組勻速直線行駛時(shí)，所以水平方向的牽引力與阻力是一對(duì)平衡力，由 可得阻力：
=9.6×104N；
②在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)是100℃，把水燒開(kāi)，水吸收的熱量為：Q=cm△t=4.2×103J/（kg．℃）×10kg×（100℃-20℃）=3.36×106J，熱水器電能轉(zhuǎn)化為熱能的效率為70%，即Q=70%W，
所以電流做功至少：=4.8×106J
由 可得，熱水器工作時(shí)間：=120s
答：動(dòng)車組所受到的阻力為9.6×104N；電流至少要做4.8×106J的功；電流至少要做4.8×106J的功，至少需要120s。
考點(diǎn)三：能量的傳遞和轉(zhuǎn)化的綜合分析與計(jì)算
1.小金利用如圖所示裝置，將質(zhì)量為 100 千克的沙袋從地面勻速提到3 米高的一樓樓面，用時(shí) 30 秒。已知?jiǎng)踊喌馁|(zhì)量為 8 千克，不計(jì)繩子重力和摩擦。求：
（1）這段時(shí)間內(nèi)小金拉繩子做功的功率
（2）證明沙袋質(zhì)量越大，動(dòng)滑輪機(jī)械效率越高。
【答案】 （1）解:這段時(shí)間內(nèi)小金拉繩子做功的功率為 108W
（2）解:用 M 表示沙袋的質(zhì)量，m 表示動(dòng)滑輪的質(zhì)量。
動(dòng)滑輪的機(jī)械效率 η＝W有/W總×100%=Mgh/(m+M)gh*100%=M/(m+M)=1/(1+m/M)
因?yàn)?m 是固定的，當(dāng) M 增大時(shí)，則分母的數(shù)值減小，分?jǐn)?shù)的值增大，即機(jī)械效率增加。
【解析】當(dāng)物體處于靜止或處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，物體平衡狀態(tài)，受到的合外力為零；s和h的關(guān)系：s=nh，其中s為自由端繩上升的距離，h為物體上升的高度，n為連接動(dòng)滑輪繩子的段數(shù)；根據(jù)P=Fv即可求出繩子拉力做的功率；
動(dòng)滑輪的機(jī)械效率η＝×100%；
（1）圖示滑輪為動(dòng)滑輪，因此，繩子自由端移動(dòng)的距離s=nh=23m=6m，繩子自由端的速度v=， 繩子自由端的拉力:
F=， 所以，繩子自由端做的功率P=Fv=540N0.2=108W；
（2） 用M表示沙袋的質(zhì)量，m表示動(dòng)滑輪的質(zhì)量。動(dòng)滑輪的機(jī)械效率
η＝×100%=100%==， 由于m是固定的，當(dāng)M增大時(shí)，則分母的數(shù)值減小，分?jǐn)?shù)的值增大，即沙袋質(zhì)量越大，動(dòng)滑輪機(jī)械效率越高；
2.（2017?金華）2017年5月5日，大飛機(jī)C919首飛任務(wù)的完成，標(biāo)志著我國(guó)航空工業(yè)向前邁進(jìn)一大步。C919主要性能參數(shù)如表所示：
中國(guó)商飛C919
最大載重
77.3噸
巡航速度
0.78-0.8馬赫（相當(dāng)于954km/h到980km/h）
巡航高度
12100米
最長(zhǎng)航程
5555公里
最多座椅數(shù)
190個(gè)
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）上海到廣州的空中距離大概是1470km。若全程以最大巡航速度勻速飛行，則C919從上海到廣州大約需要多長(zhǎng)時(shí)間？
（2）當(dāng)C919發(fā)動(dòng)機(jī)總推力達(dá)到2×105N，飛行速度達(dá)到954km/h時(shí)，C919發(fā)動(dòng)機(jī)的總輸出功率是多少？
（3）當(dāng)C919以最大載重停在機(jī)場(chǎng)時(shí)，輪胎與地面的總接觸面積大約為0.1m2，則C919對(duì)地面的壓強(qiáng)約多少？
【答案】（1）根據(jù)速度公式，則C919從上海到廣州需要的時(shí)間
（2）飛行速度v=954km/h=265m/s
總輸出功率：
（3）汽車對(duì)地面的壓力等于其重力G=mg=7.73×104kg×10N/kg=7.73×105N
根據(jù)壓強(qiáng)公式：
【解析】此題主要考查的是學(xué)生對(duì)速度、重力、壓強(qiáng)、功率計(jì)算公式的理解和掌握，知識(shí)點(diǎn)較多，基礎(chǔ)性題目。（1）根據(jù)速度公式v=計(jì)算；（2）根據(jù)計(jì)算出總輸出功率；（3）汽車對(duì)地面的壓力等于其重力，根據(jù)公式F=G=mg計(jì)算汽車對(duì)地面的壓力；根據(jù)公式計(jì)算出汽車對(duì)地面的壓強(qiáng)。
3.如圖甲是我市一款按租用時(shí)間收費(fèi)的共享電動(dòng)汽車。五一期間，小柯一家租用電動(dòng)汽車去旅游，從租車點(diǎn)到目的地，手機(jī)導(dǎo)航顯示行駛72千米，共花去租車費(fèi)45元。表一是該車與某型號(hào)燃油汽車部分項(xiàng)目比較表。
（1）當(dāng)該電動(dòng)汽車空載停在水平地面上時(shí)，求汽車對(duì)地面的壓強(qiáng)。
（2）電動(dòng)汽車載著小柯全家（人和行李共200千克）從一坡底行駛到坡頂，如乙圖。求在該過(guò)程中，汽車電動(dòng)機(jī)克服重力所做的功。
（3）若小柯全家駕駛表一中的燃油汽車行駛72千米，所需油費(fèi)________元，汽車排放二氧化碳________千克。
（4）分析（3）題數(shù)據(jù)，小柯認(rèn)為他們沒(méi)有必要租用電動(dòng)汽車，因?yàn)闆](méi)有給家庭帶來(lái)經(jīng)濟(jì)上的節(jié)約。對(duì)小柯的這種想法，你如何評(píng)價(jià)并說(shuō)明理由。
【答案】（1）F=G=mg=0.8×103kg×10N/kg=8×103N
p=F/S=8×103N/（4×50×10-4m3）=4×105Pa
（2）F總=G總=m總g=（800+200）kg×10N/kg=104N
（3）44.64；17.28
（4）不贊成，燃油車的大量使用會(huì)造成環(huán)境污染，而電動(dòng)車是無(wú)污染的；贊成，燃油車的續(xù)航里程比電動(dòng)車要長(zhǎng)的多；
【解析】物體所受的壓力與受力面積之比叫做壓強(qiáng)，壓強(qiáng)用來(lái)比較壓力產(chǎn)生的效果，壓強(qiáng)越大，壓力的作用效果越明顯。壓強(qiáng)的計(jì)算公式是：p=F/S，壓強(qiáng)的單位是帕斯卡，符號(hào)是Pa。重力勢(shì)能是物體因?yàn)橹亓ψ饔枚鴵碛械哪芰浚瑢?duì)于重力勢(shì)能，其大小由地球和地面上物體的相對(duì)位置決定。物體的質(zhì)量越大、相對(duì)的位置越高、做的功越多，從而使物體具有的重力勢(shì)能變大，它的表達(dá)式為：W=mgh。
（1）汽車停在水平地面上時(shí)，壓力由重力來(lái)提供；
F=G=mg= ;
P=
故答案為：4×105Pa；求克服重力左做的功，就是求汽車重力勢(shì)能改變量；由于汽車不是空載，所以要把汽車和人及行李看作一個(gè)整體求解；G=mg=（800+200）kg×10N/kg=104N;W=Gh=104N×50m=5×105J;故答案為：5×105J;（3）車每百公里耗油10L，所以72Km耗油：V=72km×0.1L/km=7.2L;7.2L×6.2元/L=44.64元；m(二氧化碳)=7.2L×2.4kg/L=17.28kg；故答案為：44.64；17.28；（4）本題是開(kāi)放性題型，答案合理即可；故答案為：不贊成，燃油車的大量使用會(huì)造成環(huán)境污染，而電動(dòng)車是無(wú)污染的；贊成，燃油車的續(xù)航里程比電動(dòng)車要長(zhǎng)的多；
4.傳統(tǒng)的電車要由2條“辮子”供電，行駛中容易掉“辮子”，已逐漸被淘汰。
我國(guó)最新研發(fā)的超級(jí)電容儲(chǔ)能式新型電車，沒(méi)有傳統(tǒng)電車的“辮子”，可在乘客上下車的短時(shí)間內(nèi)充滿電，還可以把剎車時(shí)減小的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能回收儲(chǔ)存再利用。
某型號(hào)新型電車的有關(guān)技術(shù)參數(shù)如下表：
空車質(zhì)量（千克）
10000
滿載乘員數(shù)（人）
80
滿載時(shí)輪胎與地面接觸總面積（厘米2）
5000
最大車速（千米/時(shí)）
80
（1）傳統(tǒng)電車掉“辮子”時(shí)，電路處于　??　路狀態(tài)，無(wú)法對(duì)電車持續(xù)供電。
（2）假設(shè)每位乘員的質(zhì)量為60千克，新型電車滿載停在水平路面時(shí)，對(duì)路面的壓強(qiáng)有多大？（g取10牛/千克）
（3）新型電車在某次行駛中，剎車時(shí)減小的機(jī)械能總量為1×107焦，這部分能量的80%回收再利用，可供電車在阻力為1×104牛的水平路面勻速行駛多少路程？
【答案】（1）開(kāi)（或斷）；
（2）新型電車滿載停在水平路面時(shí)，對(duì)路面的壓強(qiáng)為2.96×105Pa；
（3）回收再利用的能量可供電車在水平路面勻速行駛的路程是800m。
【解析】（1）處處連通的電路為通路；某處斷開(kāi)的電路為斷路；電源短路是指電源兩極不經(jīng)過(guò)用電器直接連通的電路，短路還包括局部短路。
（2）新型電車滿載停在水平路面時(shí)，對(duì)地面的壓力等于空車重力和所有乘員重力之和，根據(jù)F=G=mg求出其大小，根據(jù)p=求出對(duì)路面的壓強(qiáng)。
（3）根據(jù)效率公式求出回收再利用的能量即為電車克服阻力做的功，根據(jù)W=Fs求出電車勻速行駛的路程。
（1）傳統(tǒng)電車掉“辮子”時(shí)，電路斷開(kāi)，處于開(kāi)（或斷）路狀態(tài)；
（2）新型電車滿載停在水平路面時(shí)，對(duì)地面的壓力：
F=G=mg=（10000kg+60kg×80）×10N/kg=1.48×105N，
受力面積：S=5000cm2=0.5m2 ，
對(duì)路面的壓強(qiáng)：p===2.96×105Pa
（3）回收再利用的能量：W=1×107J×80%=8×106J
由W=Fs得，可供電車在水平路面勻速行駛的路程：s===800m
答：（1）開(kāi)（或斷）
（2）新型電車滿載停在水平路面時(shí)，對(duì)路面的壓強(qiáng)為2.96×105Pa。
（3）回收再利用的能量可供電車在水平路面勻速行駛的路程是800m。
考點(diǎn)過(guò)關(guān)☆專項(xiàng)突破
考點(diǎn)一：能量轉(zhuǎn)化的量度及方向性辨析
1.如圖所示，用鉛筆尖頂著一個(gè)紙風(fēng)車，置于一杯熱水上，風(fēng)車就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。以下敘述正確的是（　　）
A.?風(fēng)車靜止時(shí)，只受到重力的作用???B.?風(fēng)車轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，只受到熱空氣推力的作用
C.?風(fēng)車轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為水的熱能?D.?移去熱水，風(fēng)車由于慣性不會(huì)立即停轉(zhuǎn)
【答案】D
【解析】（1）風(fēng)車靜止時(shí)受到平衡力的作用，對(duì)靜止和轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)車時(shí)進(jìn)行受力分析從而判斷；
（2）能量轉(zhuǎn)化時(shí)，消耗的能轉(zhuǎn)化為得到的能；
（3）物體具有保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)。
A、風(fēng)車靜止時(shí)二力平衡，除受到重力外還受到鉛筆的支持力的作用，故A說(shuō)法錯(cuò)誤，不符合題意；
B、風(fēng)車轉(zhuǎn)動(dòng)，風(fēng)車受到熱空氣的推力，同時(shí)還受重力和支持力的作用，故B說(shuō)法錯(cuò)誤，不符合題意；
C、在風(fēng)車的下方放置一杯熱水后，熱空氣向上流動(dòng)，推動(dòng)風(fēng)車轉(zhuǎn)動(dòng)，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故C說(shuō)法錯(cuò)誤，不符合題意；
D、移去熱水，風(fēng)車不能立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，是因?yàn)轱L(fēng)車具有慣性，故D說(shuō)法正確，符合題意。
2.某太空站的能量轉(zhuǎn)化示意圖如下圖，下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是（??? ）
A.?光電轉(zhuǎn)換器中光能轉(zhuǎn)化為電能????B.?水電解系統(tǒng)中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
C.?在能量轉(zhuǎn)化中水可以被循環(huán)利用???D.?燃料電池系統(tǒng)可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
【答案】 B
【解析】由圖可知供電的原理是：向日面時(shí)光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為電能。轉(zhuǎn)化的一部分電能為太空站提供能量，另一部分電能提供水電解生成氫氣和氧氣。在背日面時(shí)，水電解生成的氫氣在氧氣中燃燒，釋放出的熱量在燃料電池系統(tǒng)中轉(zhuǎn)化為電能，給太空站提供能量，同時(shí)燃料生成的水回到水電解系統(tǒng)。據(jù)此原理可判斷選項(xiàng)。
A、光電轉(zhuǎn)換器中光能轉(zhuǎn)化為電能，說(shuō)法正確，A錯(cuò)誤；
B、水電解系統(tǒng)中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，水電解系統(tǒng)中是利用電能使水分解成氫氣和氧氣，能量由電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，說(shuō)法錯(cuò)誤，B正確；
C、在能量轉(zhuǎn)化中水可以被循環(huán)利用，從圖中可看出，水在水電解系統(tǒng)分解成氫氣和氧氣，在燃料電池系統(tǒng)中，氫氣和氧氣反應(yīng)生成水后又回到水電解系統(tǒng)，所以水可以被循環(huán)利用，說(shuō)法正確，C錯(cuò)誤；
D、燃料電池系統(tǒng)可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，在燃料系統(tǒng)中氫氣和氧氣反應(yīng)釋放的能量轉(zhuǎn)化為電能，說(shuō)法正確，D錯(cuò)誤。
3.有一質(zhì)量分布均勻的工件，正放時(shí)如圖甲所示，倒放時(shí)如圖乙所示，現(xiàn)要用力沿箭頭方向?qū)⑺品兂扇鐖D丙方式放置。如果在圖甲方式放置時(shí)推倒所需做的最小功為W1 ， 圖乙方式放置時(shí)推倒所需做的最小功為W2 ， 則（?? ）
A.?W1＞W(wǎng)2?????B.?W1＜W2?????C.?W1＝W2?????D.?無(wú)法比較
【答案】A
【解析】從甲→丙、乙→丙的過(guò)程中，工件的重心先升高后降低，根據(jù)其重心升高和降低的距離以及重力的大小，利用公式可W=Fs計(jì)算做功的多少。
由于工件質(zhì)量分布均勻，所以重力大小不變，即兩次推倒時(shí)的F相等。讀圖可知，乙的重心比較高，丙的重心低，所以s1根據(jù)W=Fs=Gh,可知：W1＜W2.
4.如圖所示，用F =20N的水平推力推著重為40 N的物體沿水平方向做直線運(yùn)動(dòng)，若推力F對(duì)物體做了 40 J的功，則在這一過(guò)程中（??? ）
A.?重力做的功一定為40J????????B.?物體一定受到20 N的摩擦力
C.?物體一定運(yùn)動(dòng)了2 m?????????D.?物體一定運(yùn)動(dòng)了4m
【答案】C
【解析】已知推力的大小和做功的多少，根據(jù) W=Fs 可求出物體在水平方向運(yùn)動(dòng)的距離．本題考查了學(xué)生對(duì)功的公式的了解與掌握，注意做功時(shí)兩個(gè)必要因素（力和距離）方向的一致性，
（1）物體在重力的方向沒(méi)有移動(dòng)距離，故重力做的功為0，故A錯(cuò)誤；（2）用F=20N的水平推力推著重為40N的物體沿水平方向做直線運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有說(shuō)是勻速直線運(yùn)動(dòng)，故摩擦力不一定是20N，故B錯(cuò)誤；（3）由W=Fs可得，物體沿水平方向運(yùn)動(dòng)的距離s==? 故C正確，D錯(cuò)誤．
5.能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，只會(huì)由一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體。能源危機(jī)產(chǎn)生的根本原因是（　　）
A.?能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化遵循守恒定律???B.?人們?cè)谀芰康霓D(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移中利用能量
C.?經(jīng)轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化過(guò)程可利用能量增加??D.?能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化有方向性
【答案】D
【解析】能量既不會(huì)憑空消失，也不會(huì)憑空產(chǎn)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量保持不變，這就是能量恒守定律。 自然界的一切物質(zhì)都具有能量，能量有不同的形式，它可以由一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，由一個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)系統(tǒng)，在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過(guò)程中能的總數(shù)值不變。
因能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移有方向性，并且能量釋放過(guò)程失控就會(huì)產(chǎn)生災(zāi)害。所以能源危機(jī)產(chǎn)生的根本原因是能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化有方向性。
6.汽車在剎車過(guò)程中，因摩擦將________?能轉(zhuǎn)化為地面、輪胎和空氣的________?。轉(zhuǎn)化后，這些能將無(wú)法再自動(dòng)轉(zhuǎn)化為使汽車行駛所需要的能量，這種現(xiàn)象說(shuō)明能量的轉(zhuǎn)化具有________?性，但在能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過(guò)程中，能的總量保持________?。
【答案】機(jī)械；內(nèi)能；方向；不變
【解析】汽車在剎車過(guò)程中需克服摩擦做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這些能量無(wú)法再轉(zhuǎn)化為使汽車行駛所需要的能量，是因?yàn)槟芰哭D(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移是有方向性的，并且能量在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中總量保持不變。
汽車在剎車過(guò)程中，因摩擦將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為地面、輪胎和空氣的內(nèi)能。轉(zhuǎn)化后，這些能將無(wú)法再自動(dòng)轉(zhuǎn)化為使汽車行駛所需要的能量，這種現(xiàn)象說(shuō)明能量的轉(zhuǎn)化具有方向性，但在能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過(guò)程中，能的總量保持不變。
7.如圖甲所示，重為8N的鐵塊吸附在豎直放置足夠長(zhǎng)的磁性平板上，在豎直向上拉力F的作用下鐵塊沿直線豎直向上運(yùn)動(dòng)．鐵塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度v的大小隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示．若鐵塊受到的摩擦力為2N，由圖象可知在0～6s內(nèi)拉力F的大小________（選填“變大”、“變小”或“不變”），2～6s內(nèi)拉力F做的功為_(kāi)_______?J．
【答案】變小；120
【解析】（1）處于平衡狀態(tài)的物體受平衡力作用，即大小相等，方向相反，作用在一條直線上，作用在一個(gè)物體上；（2）根據(jù)公式s=vt判斷鐵塊通過(guò)的路程；根據(jù)W=Fs計(jì)算F做的功．
解：在0～6s內(nèi)，先加速后勻速，所以拉力先大于重力和摩擦力之和，后等于重力和摩擦力之和，在0～6s內(nèi)拉力F變小；
在2～6s內(nèi)，物體以3m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則s=vt=3m/s×（6s﹣2s）=12m，
F拉動(dòng)物體勻速上升，則F=G+f=8N+2N=10N；
在2～6s內(nèi)拉力F做的功W=Fs=10N×12m=120J．
8.如圖所示，甲為一半徑為R的光滑的1/4半圓弧槽與一粗糙的水平面相連接，將重為G的物體從斜面頂端由靜止釋放，測(cè)出在水平面上滑行距離為S1處停下來(lái)。圖乙是一個(gè)粗糙的半徑為R的1/4半圓弧槽與和甲中同樣粗糙的水平面相連接，將甲中重為G的物體也從乙斜槽頂端由靜止釋放，測(cè)出在水平面上滑行距離為S2后停下來(lái)，求：
（1）乙中重力對(duì)物體做的功W=________。
（2）乙中物體在水平面上的摩擦力f為_(kāi)_______。
（3）乙中物體在粗糙的1/4弧槽上運(yùn)動(dòng)這段時(shí)間內(nèi)，摩擦力對(duì)物體做的功________
【答案】（1）GR
（2）GR/S1
（3）GR-GRS2/S1
【解析】（1）已知物體重力G和高度R，根據(jù)W=GR可求出重力對(duì)物體做的功；
（2）甲、乙中水平面的粗糙程度相同，所以同一個(gè)物體所受的摩擦力大小相等；甲中物體在水平面上克服摩擦做的功等于物體沿光滑的1/4半圓弧槽下滑重力做的功，根據(jù)W=fS1可求出摩擦力f的大小；
（3）因?yàn)橐抑形矬w在粗糙的1/4弧槽上運(yùn)動(dòng)這段時(shí)間內(nèi)，摩擦力對(duì)物體做的功與物體在水平面上摩擦力對(duì)物體做的功之和等于物體沿1/4半圓弧槽下滑重力做的功，據(jù)此可求出乙中物體在粗糙的1/4弧槽上運(yùn)動(dòng)這段時(shí)間內(nèi)，摩擦力對(duì)物體做的功。
?(1)W=GR；
(2)GR=fS1 ， 所以f=GR/S1
(3)GR=W′+fS2 ， 所以W′=GR?fS2=[（S1?S2）/S1]GR
考點(diǎn)二：從能量的傳遞和轉(zhuǎn)化對(duì)功率和效率進(jìn)行辨析
1.質(zhì)量為3t的小型載重汽車，額定功率為l00kW，車上裝有6t的砂石．汽車先以l0m/s的速度在平直公路上以20kW的功率勻速行駛了l0min，消耗汽油1.2kg，然后又以額定功率用了2min的時(shí)間，將砂石從山坡底運(yùn)送到50m高的坡頂施工現(xiàn)場(chǎng)．g取10N/kg．試問(wèn)：
（1）1.2kg的汽油完全燃燒放出的熱量為多少？（已知汽油的熱值為4.5×107J/kg）
（2）汽車在平直公路上勻速行駛時(shí)，受到的阻力為多少？
（3）汽車從坡底向坡頂運(yùn)送砂石的機(jī)械效率是多少？
【答案】（1）解：汽油燃燒放出的熱量為：Q=mq=1.2kg×4.5×107J/kg=5.4×107J
答：1.2kg的汽油完全燃燒放出的熱量為5.4×107J
（2）解：由P=?可得牽引力做功為：
W=Pt=20000W×600s=1.2×107J，
由功的計(jì)算公式，可得牽引力為：F===2000N，
由于汽車勻速運(yùn)動(dòng)，則受到的阻力為f=F=2000N
答：汽車在平直公路上勻速行駛時(shí)，受到的阻力為2000N
（3）解：汽車在斜坡上做的有用功為：W有用=Gh=mgh=6000kg×10N/kg×50m=3×106J，
總功為：W總=P額t=100000W×2×60s=1.2×107J，
則機(jī)械效率為：
答：汽車從坡底向坡頂運(yùn)送砂石的機(jī)械效率是25%
【解析】（1）利用Q=mq公式，求出放出的熱量；
（2）先利用牽引力的功率和時(shí)間求出牽引力所做的功，再根據(jù)W=Fs求出牽引力，結(jié)合二力平衡得到阻力；
（3）先求出有用功，再利用斜面的機(jī)械效率公式求出機(jī)械效率
2.如圖，建筑工人用400N的拉力，將重1000N的物體勻速提升3m，所用時(shí)間是18s，
求：
（1）工人做功的功率
（2）滑輪組的機(jī)械效率
【答案】（1）解：由圖可知，n=3，
則s=3h=3×3m=9m，
拉力做功W=Fs=400N×9n=3600J，
功率：P===200W
答：工人做功的功率為200W
（2）解：滑輪組的機(jī)械效率：
答：滑輪組的機(jī)械效率83.33%
【解析】（1）由圖可知，繩子的有效股數(shù)為n=3，利用s=3h求出繩子自由端移動(dòng)的距離，利用W=Fs即可求出拉力做的功；知道做功時(shí)間，利用功率公式求拉力做功功率．
（2）利用η===即可求出滑輪組的機(jī)械效率．
3.小華用如圖所示的滑輪組拉動(dòng)貨箱，已知貨箱的質(zhì)量為60Kg，在F=50N的拉力作用下，貨箱以0.1m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，地面對(duì)貨箱的滑動(dòng)摩擦力f為貨箱重的0.2倍．求：
（1）貨箱的重力是多少？
（2）拉力F的功率是多少？
（3）貨箱運(yùn)動(dòng)了1min，克服摩擦所做的功是多少？
（4）此滑輪組的機(jī)械效率是多少？
【答案】（1）解：貨箱所受重力：G=mg=60kg×10N/kg=600N；
答：貨箱所受重力為600N；
（2）解：滑輪組n值為3，繩子自由端移動(dòng)速度：v繩=3v=3×0.1m/s=0.3m/s，
拉力的功率是P=Fv繩=50N×0.3m/s=15W；
答：拉力F做功的功率是15W；
（3）解：f=0.2G=0.2×600N=120N；
由v=得，貨箱移動(dòng)距離：s=vt=0.1m/s×1×60s=6m，
克服摩擦做功：W有=fs=120N×6m=720J；
答：貨箱運(yùn)動(dòng)了1min，克服摩擦所做的功是720J；
（4）解：1min內(nèi)繩子自由端移動(dòng)距離：s繩=3s=3×6m=18m，
W總=Fs繩=50N×18m=900J，
η=×100%=×100%=80%
答：該滑輪組的機(jī)械效率是80%．
【解析】（1）已知物體的質(zhì)量，利用G=mg計(jì)算物質(zhì)重力；
（2）已知拉力的大小和物體的移動(dòng)速度以及動(dòng)滑輪上繩子的段數(shù)，根據(jù)公式P=FV可求拉力的功率；
（3）水平使用滑輪組，拉力克服摩擦力做功，用摩擦力乘以物體移動(dòng)距離計(jì)算有用功，即克服摩擦做功；
（4）用拉力乘以拉力移動(dòng)距離計(jì)算總功，然后用有用功除以總功計(jì)算機(jī)械效率．
【分析】這是一道綜合性比較強(qiáng)的計(jì)算題，涉及到密度、功、功率、機(jī)械效率的計(jì)算．這就要求對(duì)公式要熟練掌握和運(yùn)用．同時(shí)，水平使用滑輪組時(shí)，拉力克服摩擦力做功，這一點(diǎn)也要注意．
4.?如圖所示，是最新一款無(wú)人駕駛汽車原型圖．汽車自動(dòng)駕駛時(shí)使用雷達(dá)傳感器，以及激光測(cè)距器來(lái)了解周圍的交通狀況．該款車以72km/h的速度在一段平直的公路上勻速行駛了8km時(shí)，消耗汽油1.5L．假設(shè)燃油完全燃燒，汽油機(jī)的效率為30%，那么，在這段運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，求：（已知：汽油的密度為0.8×103kg/m3 ， 汽油的熱值為4.5×107J/kg）
（1）該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)做的有用功是多少？
（2）該汽車的輸出功率為多少？
【答案】（1）解：由ρ=得消耗汽油的質(zhì)量為：
m=ρV=0.8×103kg/m3×1.5×10﹣3?m3=1.2kg，
汽油完全燃燒放出的熱量：
Q放=mq=1.2 kg×4.5×107J/kg=5.4×107J；
由η=得，汽油機(jī)的有用功：
W=ηQ放=30%×5.4×107J=1.62×107J；
答：該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)做的有用功是1.62×107J；
（2）解：由v=得汽車運(yùn)動(dòng)的時(shí)間：
t===h=400s；
汽車的輸出功率：
P===4.05×104W．
答：該汽車的輸出功率為4.05×104W．
【解析】（1）根據(jù)ρ=求出消耗汽油的質(zhì)量，利用Q放=mq求汽油完全燃燒放出的熱量，再利用效率公式η=的變形公式W=ηQ放可求出牽引力做的功．
（2）知道前進(jìn)的距離，利用t=求出汽車運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，利用P=?即可求出功率．
5.2018年3月28日紹興風(fēng)情旅游新干線開(kāi)通試運(yùn)行。“鑒湖號(hào)”城際列車從紹興站駛出開(kāi)往上虞站，兩站相距40千米，列車運(yùn)營(yíng)速度120千米/小時(shí)．
（1）列車從紹興站出發(fā)至少需要________分鐘到達(dá)上虞站。
（2）在圖中旅行箱和拉桿構(gòu)成的杠桿中，能表示拉力F的力臂是________。
（3）列車牽引總功率為5152千瓦，表示的意義是________，并計(jì)算列車以運(yùn)營(yíng)速度勻速直線運(yùn)行時(shí)所受水平阻力大小________（用科學(xué)計(jì)數(shù)法表示，保留兩位小數(shù)）。
【答案】（1）20
（2）l1
（3）列車每秒鐘做功5152千焦；1.55×105N
【解析】力的作用線到轉(zhuǎn)動(dòng)軸的垂直距離。與動(dòng)力對(duì)應(yīng)的力臂叫動(dòng)力臂，與阻力對(duì)應(yīng)的力臂叫阻力臂。功率是指物體在單位時(shí)間內(nèi)所做的功的多少，即功率是描述做功快慢的物理量。功的數(shù)量一定，時(shí)間越短，功率值就越大。求功率的公式為功率=功/時(shí)間。
（1） ；故答案為：20；（2）力臂是支點(diǎn)到力的垂直距離，圖中的杠桿O是支點(diǎn)，要找O點(diǎn)到F的垂直線段即可；故答案為：l1；（3）功率是用來(lái)表示物體做功快慢的物理量，所以5152千瓦表示牽引力每秒做功5152kJ;∵P= =F·v?? v=120km/h=33.33m/s
∴F= =1.55×105N??? f=F=1.55×105N；故答案為：1.55×105N；
考點(diǎn)三：能量的傳遞和轉(zhuǎn)化的綜合分析與計(jì)算
1.釋放化學(xué)能的過(guò)程不斷地發(fā)生在人體內(nèi)，食物也是一種“燃料”。營(yíng)養(yǎng)成分在人體細(xì)胞里與氧結(jié)合，提供細(xì)胞組織所需的能量。人體攝入的能量（營(yíng)養(yǎng)師常稱之為熱量）過(guò)多或過(guò)少，都有損于健康。
（1）某種巧克力的營(yíng)養(yǎng)成分表上標(biāo)有“每100g 能量2361kJ”，該標(biāo)識(shí)的含義與以下物理量　　??? （填入字母代號(hào)）的含義類似。
A.?熱量????B.?內(nèi)能? C.?熱值????D.?比熱容
（2）小華同學(xué)質(zhì)量為50kg，正常情況下步行上一層樓需要12s，他克服重力做多少功？他克服重力做功的功率是多少？（每層樓高3m，g取10N/kg）
（3）人體攝入過(guò)多的能量往往希望通過(guò)運(yùn)動(dòng)消耗掉。小華同學(xué)吃了一塊凈含量50g的上述巧克力，如果他從巧克力獲得的能量全部用于克服重力做功，則他要爬多少層樓？
【答案】（1）C
（2）：步行上一層樓做的功：W=Gh=mgh=50kg×10N/kg×3m=1500J，
他克服重力做功的功率：P= =125W；
（3）解：吃一塊凈含量50g的上述巧克力獲得的能量：
Q= ×50g=1180.5kJ=1.1805×106J，
爬一層樓克服重力做的功為1500J，所以他爬樓的層數(shù)：
n= =787層
【解析】本題考查了功和功率的計(jì)算，以及對(duì)熱量、內(nèi)能、熱值、比熱容意義的理解，計(jì)算時(shí)注意單位統(tǒng)一.（1）由“每100g 能量2361kJ”可得每克巧克力提供的能量，結(jié)合熱量、內(nèi)能、熱值、比熱容的意義選擇；（2）利用W=Gh=mgh求步行上一層樓做的功，又知道時(shí)間，利用P=求功率；（3）求出吃一塊凈含量50g的上述巧克力獲得的能量，知道爬一層樓克服重力做的功，二者之比可得爬樓層數(shù)。
（1）巧克力的營(yíng)養(yǎng)成分表上標(biāo)有“每100g 能量2361kJ”，據(jù)此可得每克巧克力提供的能量；而燃料的熱值是指單位質(zhì)量的某種燃料完全燃燒放出的熱量，所以標(biāo)識(shí)的含義與熱值類似，故選C；
2.《今日早報(bào)》報(bào)道：杭州火車東站將新建一個(gè)屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)，屋頂光伏建設(shè)面積約為12萬(wàn)平方米,若每平方米面積上每分鐘接收太陽(yáng)能4.8×104焦，一天8小時(shí)日照，過(guò)程①的能量轉(zhuǎn)化效率為25%。該系統(tǒng)與火力發(fā)電相比，預(yù)計(jì)每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤3281.01噸，每燃燒1噸標(biāo)準(zhǔn)煤產(chǎn)生的粉塵約為標(biāo)準(zhǔn)煤總質(zhì)量的1%。試問(wèn)：
（1）圖中過(guò)程①實(shí)現(xiàn)將________能轉(zhuǎn)化為電能；過(guò)程③實(shí)現(xiàn)將電能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______能。
（2）該系統(tǒng)一天能發(fā)電多少千瓦時(shí)？
（3）與火力發(fā)電相比，屋頂光伏發(fā)電一年可以減少________千克粉塵的排放？該系統(tǒng)有什么優(yōu)勢(shì)？________。
【答案】（1）太陽(yáng)；化學(xué)
（2）解：1.92*105千瓦時(shí)
（3）32810；清潔無(wú)污染，減少霧霾 合理即可
【解析】（1）光伏發(fā)電系統(tǒng)首先是將光能轉(zhuǎn)化為電能，再將電能用于用電器供電和一部分多余的電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)；
（2）利用信息“屋頂光伏建設(shè)面積約為12萬(wàn)平方米,若每平方米面積上每分鐘接收太陽(yáng)能4.8×104焦，一天8小時(shí)日照，過(guò)程①的能量轉(zhuǎn)化效率為25%。”可計(jì)算出一天所發(fā)的電能；
（3）根據(jù)信息“該系統(tǒng)與火力發(fā)電相比，預(yù)計(jì)每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤3281.01噸，每燃燒1噸標(biāo)準(zhǔn)煤產(chǎn)生的粉塵約為標(biāo)準(zhǔn)煤總質(zhì)量的1%。”可計(jì)算出一年可以減少多少千克粉塵，從環(huán)境保護(hù)角度談優(yōu)勢(shì)。
（1）根據(jù)圖可知圖中過(guò)程①實(shí)現(xiàn)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能；過(guò)程③實(shí)現(xiàn)將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；
（2）該系統(tǒng)一天能發(fā)電W=4.8×104焦×8×60分×120000米2×25%=1.92×105千瓦時(shí)；
（3）與火力發(fā)電相比，屋頂光伏發(fā)電一年可以減少粉塵質(zhì)量為：3281010千克×1%=32810千克；該系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)：清潔無(wú)污染，減少霧霾。
3.有一種電能輔助式太陽(yáng)能熱水器，晴天時(shí)它接收太陽(yáng)能的真空鍍膜管的總有效面積約為1.5m2 ， 能將接收的太陽(yáng)能的50％轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能；陰雨天時(shí)用電加熱，電熱管上標(biāo)有“220V 1000W”。[水的散熱忽略不計(jì)，水的比熱容c=4.2×103J／(kg·℃)]
（1）晴天時(shí)，假設(shè)每平方米的真空鍍膜管1h內(nèi)得到4.2×106J的太陽(yáng)能，如果每天接收太陽(yáng)能的時(shí)間以10h計(jì)算，可以將100kg、初溫為15℃的水加熱到多少攝氏度?
（2）陰雨天時(shí)需用電加熱，如果所消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，熱水器在額定電壓下工作時(shí)，將上述同樣質(zhì)量、初溫的水加熱到45℃需多長(zhǎng)時(shí)間？
【答案】（1）一天獲得的太陽(yáng)能E=4.2×106J/（h?m2）×10h×1.5m2=6.3×107J
水吸收的熱量Q=ηE=6.3×107J×50%=3.15×107J
根據(jù)Q=cm△t?
水升高的溫度
水的末溫=15℃+75℃=90℃
（2）△t=45℃-15℃=30℃
?? W=Q=
??
加熱時(shí)間
【解析】本題主要考查了太陽(yáng)能熱水器的熱量計(jì)算、根據(jù)電功率公式求解加熱時(shí)間，屬于電能和熱量結(jié)合的題目，有一定難度。（1）首先計(jì)算出太陽(yáng)能釋放的能量E，即為功率×?xí)r間×面積，這些能量的40%可轉(zhuǎn)化為水吸收的熱量，根據(jù)熱量的計(jì)算公式為Q=cm△t，可以計(jì)算出水升高的溫度，那么水加熱到的溫度為初始溫度+升高的溫度；（2）當(dāng)用電能加熱時(shí)，電能釋放的能量與水吸收的熱量是相等的，根據(jù)W=Pt，從而計(jì)算出需要的時(shí)間。
4.?如圖所示，一卡車車廂車底底板距地面1.5m高，小張把一塊3m長(zhǎng)的鋼板AB搭在車廂底板上，構(gòu)成一個(gè)斜面．他通過(guò)這個(gè)斜面，用F=600N的力，把一個(gè)大木廂從B處推到A處的車上，已知木箱重為1000N．求：
（1）小張推木箱做了多少功？
（2）這個(gè)過(guò)程中，斜面的機(jī)械效率是多少？（結(jié)果保留一位小數(shù)）
【答案】（1）?解：小張推木箱做的功是總功：
W總=Fs=600N×3m=1800J；
答：小張推木箱做了1800J的功.
（2）?解：W有用=Gh=1000N×1.5m=1500J；
斜面的機(jī)械效率：
η=×100%=×100%≈83.3%；
答：這個(gè)過(guò)程中，斜面的機(jī)械效率是83.3%．
【解析】（1）已知推力F=600N，斜面長(zhǎng)s=3m，利用公式W=Fs計(jì)算出小明推木箱做的功；
（2）利用公式W有=Gh求出有用功，最后利用公式η=×100%求斜面的機(jī)械效率．
5.如圖甲是我省潮汕地區(qū)東奧島風(fēng)力發(fā)電的外景，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要由風(fēng)機(jī)葉片和發(fā)動(dòng)機(jī)組成.
（1）風(fēng)機(jī)的葉片具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐磨損等性能，通常用硬度大，密度________（選填“大”或“小”）的復(fù)合材料制成；葉片形狀像飛機(jī)的機(jī)翼，若葉片位置和風(fēng)向如圖乙所示，由于葉片兩面空氣流速不同產(chǎn)生壓強(qiáng)差，而受到向________（選填“上”或“下”）的力使風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)．
（2）風(fēng)葉產(chǎn)生的動(dòng)力通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞給發(fā)電機(jī)，利用________原理，使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能．
（3）某風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率與風(fēng)速的關(guān)系如圖丙所示，由圖象可知，能使該風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生電能的風(fēng)速范圍是________（用圖象中的字母表示）．
（4）下表給出了在不同風(fēng)速下某風(fēng)機(jī)獲得的能量：
平均風(fēng)速（m/s）
5
10
15
20
1s內(nèi)獲得的能量（×104J）
1
8
27
64
①請(qǐng)你對(duì)表格的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，你會(huì)發(fā)現(xiàn)該風(fēng)機(jī)1s內(nèi)獲得的能量與風(fēng)速的關(guān)系是________；
②風(fēng)速為5m/s時(shí)，這臺(tái)風(fēng)機(jī)工作1min所產(chǎn)生的電能可供1只“220V 100W”電燈正常工作10min，請(qǐng)你通過(guò)計(jì)算求風(fēng)機(jī)發(fā)電的效率是________
【答案】（1）小；上
（2）電磁感應(yīng)
（3）V1～V3
（4）風(fēng)速越大，獲得能量越多或風(fēng)機(jī)獲得的能量與風(fēng)速的三次方成正比；10%
【解析】（1）葉片上面弧形，下面平面，風(fēng)經(jīng)過(guò)葉片時(shí)，分析葉片上下空氣流速，根據(jù)流速越大壓強(qiáng)越小，分析壓強(qiáng)大小，分析受力情況．（2）風(fēng)力發(fā)電是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，應(yīng)用電磁感應(yīng)原理．（3）由圖象可知，使該風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生電能的風(fēng)速范圍．（4）①由表格數(shù)據(jù)分析，風(fēng)能隨風(fēng)速的增大而增大，并且有定量關(guān)系，把定量關(guān)系確定下來(lái)；②知道燈泡的額定功率和工作時(shí)間，求出有用功，知道總功，根據(jù)機(jī)械效率公式求出機(jī)械效率．
（1）風(fēng)機(jī)葉片具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐磨損等性能，通常用密度小，硬度大的復(fù)合材料制成；由乙圖知，葉片的上面是突出的弧形，下面是平面，空氣流過(guò)時(shí)，上面空氣流速大于下面空氣流速，上面壓強(qiáng)小于下面壓強(qiáng)，葉片受到向上的力使風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)．（2）風(fēng)葉產(chǎn)生的動(dòng)力通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞給發(fā)電機(jī)發(fā)電，把風(fēng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，這是電磁感應(yīng)現(xiàn)象．（3）由圖象可知，風(fēng)速為V1～V3時(shí)有輸出功率，所以使該風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生電能的風(fēng)速范圍是V1～V3；（4）①由表格數(shù)據(jù)知，風(fēng)速增大為原來(lái)的2倍，風(fēng)能增大為原來(lái)的23倍；風(fēng)速增大為原來(lái)的3倍，風(fēng)能增大為原來(lái)的33倍…，所以風(fēng)機(jī)獲得的能量與風(fēng)速的三次方成正比；②根據(jù)P= 可得，有用功：W有用=Pt=100W×10×60s=6×104J；
風(fēng)速為5m/s時(shí)，由表格數(shù)據(jù)可得總功：W總=P′t′=1×104W×60s=6×105J；
風(fēng)機(jī)發(fā)電的效率：η= ×100%= ×100%=10%．
6.去年被批準(zhǔn)為國(guó)家級(jí)新區(qū)的天府新區(qū)包括了資陽(yáng)市的部分區(qū)域，其中簡(jiǎn)陽(yáng)轄區(qū)內(nèi)的三岔湖被譽(yù)為“西部百島湖，天府新樂(lè)園”．為了配合天府新區(qū)的旅游開(kāi)發(fā)建設(shè)，資陽(yáng)旅游局?jǐn)M購(gòu)進(jìn)一批旅游觀光艇（如圖），其部分技術(shù)參數(shù)如下表：
商品名稱
XX觀光艇
商品外觀
7.5m×2.0m×0.9m
空船質(zhì)量
900kg
發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率
45kw
最大載客人數(shù)
20人
最大航速
45km/h
取g=10N/kg，求：
（1）觀光艇以最大航速行駛20min的路程s；
（2）若觀光艇發(fā)動(dòng)機(jī)以最大輸出功率工作時(shí)螺旋槳推進(jìn)器效率為75%，求以最大航速行駛時(shí)受到水的平均阻力f．
【答案】（1）解：觀光艇以最大航速：v最大=45km/h，航行時(shí)間：t=20min=h，
由v=得通過(guò)的路程：
s=vt=45km/h×h=15km；
（2）解：據(jù)觀光艇發(fā)動(dòng)機(jī)以最大輸出功率工作時(shí)螺旋槳推進(jìn)器效率為75%，故螺旋槳的功率是：P′=P×75%=45kW×75%=33.75kW=33750W；
且觀光艇的最大速度：v=45km/h=12.5m/s；
由P=vF得牽引力：
F===2700N
受到水的阻力：
f=F=2700N．
【解析】（1）已知速度和時(shí)間，用速度變形公式：s=vt計(jì)算路程；
（2）據(jù)觀光艇發(fā)動(dòng)機(jī)以最大輸出功率工作時(shí)螺旋槳推進(jìn)器效率為75%計(jì)算出螺旋槳的功率，進(jìn)而據(jù)公式P=Fv可以計(jì)算出此時(shí)阻力；
7.?如圖甲所示的地面清潔機(jī)器人，質(zhì)量為3kg，要求對(duì)水平地面壓強(qiáng)不超過(guò)3000Pa，機(jī)器人在水平地面運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受推力與速度關(guān)系如圖乙所示．（g取10N/kg）．求：
（1）該機(jī)器人與水平地面的接觸面積至少多少m2？
（2）該機(jī)器人所提供的水平推力為300N時(shí)，勻速直線運(yùn)動(dòng)2s能通過(guò)多遠(yuǎn)路程？此時(shí)水平推力做了多少功？
（3）該機(jī)器人在水平地面上以0.5m/s速度勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平推力的功率是多大？
【答案】（1）解：（1）該機(jī)器人與水平地面的壓力：F壓=G=mg=3kg×10N/kg=30N，
由p=可得，該機(jī)器人與水平地面的最小接觸面積：S===0.01m2；
答：該機(jī)器人與水平地面的接觸面積至少為0.01m2；
（2）由圖象可知，該機(jī)器人所提供的水平推力為300N時(shí)的速度v=0.6m/s，
由v=可得，勻速直線運(yùn)動(dòng)通過(guò)的路程：s=vt=0.6m/s×2s=1.2m，
此時(shí)水平推力做的功：W=Fs=300N×1.2m=360J；
答：該機(jī)器人所提供的水平推力為300N時(shí)，勻速直線運(yùn)動(dòng)2s能通過(guò)1.2m的路程，此時(shí)水平推力做了360J的功；
（3）由圖象可知，該機(jī)器人在水平地面上以0.5m/s速度勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的推力F′=150N，
則水平推力的功率：P=F′v′=150N×0.5m/s=75W．
答：該機(jī)器人在水平地面上以0.5m/s速度勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平推力的功率是75W．
【解析】（1）水平面上物體的壓力和自身的重力相等，根據(jù)F=G=mg求出壓力的大小，又知道對(duì)水平地面的最大壓強(qiáng)，根據(jù)S=求出該機(jī)器人與水平地面的最小接觸面積；
（2）由圖象可知，該機(jī)器人所提供的水平推力為300N時(shí)的速度，根據(jù)s=vt求出勻速直線運(yùn)動(dòng)通過(guò)的路程，根據(jù)W=Fs求出此時(shí)水平推力做的功；
（3）根據(jù)圖象讀出該機(jī)器人在水平地面上以0.5m/s速度勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)推力的大小，利用P===Fv求出水平推力的功率．
8.利用輪船上的電動(dòng)機(jī)和纜繩從水庫(kù)底豎直打撈出一實(shí)心金屬塊，如圖甲、圖乙表示了電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率P與物體上升時(shí)間t的關(guān)系．已知：0～80s時(shí)間內(nèi)，物體始終以v=0.1m/s的速度勻速上升，當(dāng)t=80s時(shí)，物體底部恰好平穩(wěn)的放在輪船的水平甲板上，已知電動(dòng)機(jī)的電壓為250V，物體上升過(guò)程中的摩擦阻力不計(jì)，求：
（1）湖水的深度h；
（2）物體的密度ρ；
（3）在0～50s時(shí)間內(nèi)，若電動(dòng)機(jī)的效率為80%，求電動(dòng)機(jī)線圈電阻．
【答案】（1）解：物體從湖底至完全露出水面的時(shí)間t=60s，
由v= ，可得，s=h=vt=0.1m/s×60s=6m
（2）解：由圖象可知，在60時(shí)，物體已全部出水，功率為P2=2×103W，由P= 可得，牽引力：
F2= = =2×104N，
此時(shí)物體的重力：G=F2=2×104N，
則物體的質(zhì)量為：m= = =2000kg；
物體在上浮過(guò)程中受到的浮力：
F浮=G﹣F1=2×104N﹣1×104N=1×104N，
由阿基米德原理F浮=ρ液gV排得，物體的體積：
V=V排= = =1m3；
則物體的密度為：ρ= = =2×103kg/m3
（3）解：已知P機(jī)=1×103W，電動(dòng)機(jī)的效率為80%，由η= 可得，
P總= = =1.25×103W，
由P=UI可得，I= = =5A，
P熱=P總﹣P機(jī)=1.25×103W﹣1×103W=250W，
由P熱=I2R可得，R= = =10Ω
【解析】（1）由圖象可知，物體從湖底至完全露出水面的時(shí)間t=60s，根據(jù)s=vt求出湖水的深度，（2）已知物體運(yùn)動(dòng)的速度，由P= 結(jié)合圖象可求得物體的重力，然后可知其質(zhì)量，再利用G﹣F拉可求得其浮力，再利用浮力公式變形可求得其體積；最后計(jì)算出物體的密度；（3）已知P機(jī)=1×103W，電動(dòng)機(jī)的效率為80%，由η= 可求得總功率，再利用P=UI可求得電路中的電流，發(fā)熱功率P熱=P總﹣P機(jī) ， 然后利用P=I2R可求得電動(dòng)機(jī)線圈電阻．
【解答】解：（1）物體從湖底至完全露出水面的時(shí)間t=60s，
由v= ，可得，s=h=vt=0.1m/s×60s=6m；（2）由圖象可知，在60時(shí)，物體已全部出水，功率為P2=2×103W，由P= 可得，牽引力：
F2= = =2×104N，
此時(shí)物體的重力：G=F2=2×104N，
則物體的質(zhì)量為：m= = =2000kg；
物體在上浮過(guò)程中受到的浮力：
F浮=G﹣F1=2×104N﹣1×104N=1×104N，
由阿基米德原理F浮=ρ液gV排得，物體的體積：
V=V排= = =1m3；
則物體的密度為：ρ= = =2×103kg/m3 ． （3）已知P機(jī)=1×103W，電動(dòng)機(jī)的效率為80%，由η= 可得，
P總= = =1.25×103W，
由P=UI可得，I= = =5A，
P熱=P總﹣P機(jī)=1.25×103W﹣1×103W=250W，
由P熱=I2R可得，R= = =10Ω．答：（1）湖水的深度h為60m；（2）物體的密度ρ為2×103kg/m3；（3）電動(dòng)機(jī)線圈電阻為10Ω．

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