中考物理真题汇编机械能解析版 16页

2018 年中考物理真题汇编: 机械能 一、选择题 1.2018 年 5 月 5 日，中国国产航母完成首次舰载机直升机起降，直升机减速下降靠近航母甲板的过程中（ ） A. 惯性变大 B. 动能变小 C. 重力势能不变 D. 机械能不变 【答案】B 【解析】 A、直升机减速下降的过程中质量不变，惯性不变，A 不符合题意； B、直升机减速下降的过程中速度逐渐减小，动能逐渐减小，B 符合题意； C、直升机减速下降的过程中高度逐渐减小，重力势能逐渐减小，C 不符合题意； D、直升机减速下降的过程中动能、重力势能减小，机械能减小，D 不符合题意。 故答案为：B。 【分析】A、惯性的大小只与物体的质量有关；B、影响动能大小的因素：质量、高度，质量越大、速度越 大动能越大；C、影响重力势能大小的因素：质量、高度，质量越大、高度越高重力势能越大；D、物体的 动能和势能统称为机械能。 2.下图为“测滑轮组机械效率”的实验．在弹簧测力计拉力作用下，重 6N 的物体 2s 内匀速上升 0.1m，弹簧 测力计示数如图示（不计绳重与摩擦）．下列说法错误的是（ ） A. 弹簧测力计的拉力是 2.4N B. 物体上升的速度为 0.05ms C. 弹簧测力计拉力的功率为 0.12W D. 滑轮组的机械效率约 83.3％ 【答案】C 【解析】【解答】A．弹簧测力计的拉力是 2.4N，A 不符合题意；B．物体上升的速度为：v= =0.05ms， B 不符合题意； C．弹簧测力计拉力的功率为 P=Fv=2.4N×2×0.05m /s=0.24W,C 符合题意； D．滑轮组的机械效率约η= =83.3％，D 不符合题意。 【分析】A、根据弹簧测力计的最小分度值读出拉力；B、根据 v= 求解；C、根据 P=Fv 求解；D、根据η= 求解。 故答案为：C。 3.2018 年 2 月 12 日 13 时 03 分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成 功发射第二十八、二十九颗北斗导航卫星，如图所示的卫星沿椭圆轨道绕地球运行，离地球最近的一点叫 近地点，最远的一点叫远地点，它在大气层外运行，不受空气阻力，则下列说法正确的是（ ） A.卫星从远地点运行到近地点，重力势能减小，动能增大，机械能守恒 B.卫星从远地点运行到近地点，重力势能增大，动能减小，机械能守恒 C.卫星从近地点运行到远地点，重力势能增大，动能增大，机械能不守恒 D.卫星从近地点运行到远地点、重力势能减小，动能减小，机械能不守恒 【答案】A 【解析】 AB、在大气层外运行，不受空气阻力，机械能是守恒的；卫星从远地点运行到近地点时，相对 高度减小，所以势能减小，同时速度增大，动能增大，A 符合题意、B 不符合题意； CD、在大气层外运行，不受空气阻力，机械能是守恒的；卫星从近地点运行到远地点时，相对高度增大， 所以势能增大，同时速度减小，动能减小，机械能守恒，CD 不符合题意。 故答案为：A。 【分析】重力势能和物体的质量、高度有关，动能和物体的质量、速度有关，在没有能量损失时，总的机 械能不变. 4.如图所示，用同一滑轮组分别将物体 A 和物体 B 匀速提升相同的高度，与提升 B 相比，提升 A 的过程滑 轮组的机械效率较大，若不计绳重与摩擦的影响，则提升 A 的过程（ ） A. 额外功较小 B. 额外功较大 C. 总功较小 D. 总功较大 【答案】D 【解析】 A．B 由 W 额外=G 动得出额外功相同，A、B 不符合题意； C．由 W 额外=G 动得出额外功相同，再根据提升 A 的过程滑轮组的机械效率较大得出提升 A 的过程做的有用 功较大，由 W 总=W 有用+W 额外得 W 总较大，C 不符合题意，D 符合题意。 故答案为：D。 【分析】A、B 由 W 额外=G 动得出答案；C、D 由题意、η= 和 W 总=W 有用+W 额外得出答案。 5.某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮等重），在相同时间内把重物 G 提升相同高 度，F1 和 F2 大小相等，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ） A.力 F1 和 F2 做功的功率相同 B.力 F1 和 F2 做的总功相同 C.乙滑轮组更省力，两个滑轮组机械效率一样大 D.甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高 【答案】D 【解析】 由图知，甲滑轮组中承担物重的绳子段数 n＝3，乙滑轮组中承担物重的绳子段数 n＝4。AB、若 重物上升高度为 h，则两滑轮组中绳端移动的距离分别为：s 甲＝3h，s 乙＝4h；甲滑轮组中拉力做的总功为 W 甲总＝F1•3h，乙滑轮组中拉力做的总功为 W 乙总＝F2•4h，已知 F1＝F2 ， 所以 W 甲总＜W 乙总 ， B 不符合 题意；已知时间相同，由公式 P＝ 知，P 甲总＜P 乙总 ． A 不符合题意；CD、已知 F1＝F2 ， 所以省力 情况相同，C 不符合题意；甲、乙两滑轮组提升的物重 G 相同，设一个动滑轮的重为 G 动 ， 不计绳重及 摩擦，则甲滑轮组的机械效率为：η甲＝ ×100%，乙滑轮组中有 2 个动滑轮，同理可得，乙滑轮组的机械效率为：η乙＝ ，所以η甲＞η乙 ， C 不符合题意，D 符 合题意。 故答案为：D。 【分析】总功与所用时间之比是拉力做功的功率；利用公式η= 比 较滑轮组机械效率. 6.新的国家标准对延长线插座配用电缆的导线横截面积要求进行了修改，额定电流 16A 的延长线插座，导 线最小标称横截面积由 1mm2 提升到 1.5mm2.增大导线横截面积的目的是（ ） A. 增大导线的电阻 B. 减小通过导线的电流 C. 增大导线的电压 D. 减小导线发热的功率 【答案】D 【解析】【解答】A．减小导线的电阻，A 不符合题意； B．由 I= 知当 U 一定时 R 越小 I 越小，B 不符合题意； C．由 I= 的变形式 U=IR 知当 I 一定时 R 越小 U 越小，C 不符合题意； D．根据 P=I2R 知当 I 一定时 R 越小 P 越小，D 符合题意。 故答案为：D。 【分析】A、影响导体电阻大小的因素：材料、长度、横截面及温度，当材料、长度、温度不变时横截面 越大电阻越小；B、根据 I= 分析判断；C、根据 I= 的变形式 U=IR 分析判断；D、根据 P=I2R 分析判断。 7.体育测试中，小明立定跳远的运动轨迹如图所示，他在上升过程中( )。 A. 动能减小 B. 动能增大 C. 重力势能减小 D. 重力势能不变 【答案】A 【解析】【解答】在上升过程中，质量不变，速度减小，动能减小；高度增大，重力势能增大。 故答案为：A。 【分析】动能大小与质量和速度有关，重力势能的大小与质量和高度有关。 8.“歼 15”飞机在“辽宁号”航母上进行起降训练。下列说法正确的是( ) A. 飞机减速降落，机械能增大 B. 飞机静止在航母上，没有惯性 C. 飞机加速起飞，运动状态保持不变 D. 飞机空中飞行，机翼上方空气流速大压强小 【答案】D 【解析】【解答】飞机减速时，速度变小，动能减小；降落的过程中，高度减小，重力势能减小；动能和 势能总和为机械能，所以机械能减小，A 选项错误；物体在任何时候都有惯性，飞机静止在航母上具有惯 性，B 选项错误；飞机加速起飞，速度越来越大，运动状态改变了，C 选项错误；飞机的机翼是上凸下平 的，通过机翼上方的空气流速大，压强较小，机翼下方的空气流速小，压强大，使飞机产生一个向上的升 力，D 选项正确。 故答案为：D。 【分析】根据动能和重力势能的影响因素分析动能和势能大小变化；动能和势能统称为机械能；一切物体 都有惯性，跟物体物体的运动状态无关，只跟物体的质量有关；力是改变物体运动状态的原因；流体压强 与流速的关系：流体在流速大的地方压强较小，在流速小的地方压强较大。 9.某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶 6.9km，用时 5min45s，消耗燃油 1.5kg，已知汽车的牵 引力是 2000N，燃油的热值为 4.6×107J/kg，假设燃油完全燃烧。通过计算可知，下列结果正确的是（ ） ①汽车行驶速度是 20km/h ②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是 6.9×107J ③汽车牵引力做功的功率是 30kW ④汽车发动机的效率是 20% A.只有①和② B.只有②和③ C.只有①和④ D.只有②和④ 【答案】D 【解析】【解答】①汽车行驶速度是： ，故①错误； ②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是： ，故②正确； ③匀速行驶时汽车受到的牵引力与阻力是平衡力，所以汽车牵引力做功的功率是： ，故③错误； ④汽车发动机的做的功为： ， 汽车发动机的效率是： ，故④正确。. 故答案为：D。 【分析】利用速度公式 v= 求得速度；根据 Q 放=mq 可求热量；再利用 W=Fs 可求得该汽车牵引力所做的 功，再利用 P= 求功率；利用 Q=mq 可求得消耗的总能量，再利用效率公式求出该汽车的效率. 二、填空题 10.使用同一个滑轮组提升物体，提升的物体质量越大，滑轮组的机械效率________(填“越高”“越低”或“不 变”) 【答案】越高 【解析】【解答】使用同一个滑轮组提升物体时，效率为： ， 可知，同一个滑轮组提升物体时，对动滑轮做的额外功是不变的，当提升的物体质量越大时，有用功越大， 所以效率会提高 . 故答案为：越高 . 【分析】用同一个滑轮组提升物体时，对动滑轮做的额外功是不变的，当提升的物体质量越大时，有用功 越大，有用功在总功中所占的比值越大，机械效率越高 . 11.小明用如图所示的动滑轮提起 140N 的水桶，动滑轮重 20N（不计绳重和摩擦），小明拉绳子的动力为 ________N；如果向水桶内再加入 40N 的水，提起时动滑轮的机械效率________（选填“变大”、“变小”或“不 变”）。 【答案】80；变大 【解析】【解答】由图可知，该滑轮为动滑轮，有两段绳子拉着动滑轮，不计绳重和摩擦，则拉绳子的动 力： ；使用同一滑轮组，在提升高度相同时，所做的 额外功不变，增加水的重力，增大了有用功，所以有用功在总功中所占的比例变大，机械效率会变大。 故答案为：80；变大。 【分析】动滑轮上的拉力是总重力的一半，物体越重，滑轮的机械效率越大. 12.新能源汽车因节能、环保等优点深受广大家庭的喜爱。小明爸爸驾驶电动汽车在平直公路上匀速行驶 12km，用时 10min。已知该车的总质量为 1.6×103kg，行驶中阻力为车重的 0.05 倍，此过程中该车牵引力 做功________J，功率为________kW．（g=10N/kg） 【答案】9.6×106；16 【解析】【解答】由于车做匀速直线运动，则牵引力等于阻力，则牵引力： ；汽车做的功为： ；汽车的功率为： ； 故答案为：9.6×106；16。 【分析】根据质量计算物体的重力，利用重力和阻力的关系计算阻力的大小，根据牵引力和距离计算功， 功和时间的比值计算功率的大小. 13.在“再探动滑轮”的实验中，小明用动滑轮将重 3N 的钩码匀速向上提升，拉力为 1.8N，2s 钩码上升 0.2m， 此过程中有用功为________J，拉力做功的功率为________W，动滑轮的机械效率为________。 【答案】0.6；0.36；83.3℅ 【解析】【解答】有用功：W 有=Gh=3N×0.2m=0.6J；使用动滑轮时，n=2，则拉力端移动的距离： s=2h=2×0.2m=0.4m，拉力做的总功：W 总=Fs=1.8N×0.4m=0.72J，拉力做功的功率：P= = =0.36W； 动滑轮的机械效率：η=W 有/W 总= ×100%≈83.3%。 【分析】知道物体上升的高度，可利用公式 W 有=Gh 计算有用功；使用动滑轮时，则 n=2，利用 s=2h 求出 拉力移动的距离，知道拉力大小，利用公式 W 总=Fs 计算拉力做的总功；知道运动时间，利用公式 P= 计 算拉力的功率；机械效率的公式求动滑轮的机械效率。 14.小丽同学用水平力 F 拉动如图所示装置，使重 100N 的 A 物体 4s 内在水平地面上匀速运动了 80cm，物 体 B 重 50N（物体 B 与 A 始终接触），此过程中地面受到的摩擦力为 10N，弹簧测力计的示数为 8N．若不 计轮重、弹簧测力计重、绳重和绳与滑轮间摩擦，则滑轮移动的速度为________m/s，物体 A 受到 B 施加 的摩擦力________（选填“水平向左”、“水平向右”或“为零”），水平拉力 F 为________N，水平拉力 F 的功 率为________W。 【答案】0.1；水平向右；36；3.6 【解析】【解答】解：根据 v= 得 A 物体运动的速度：v= =20cm/s,绳子的股数为 2 股，滑轮 移动的速度为 v 滑= ×v= ×20cm/s=10cm/s=0.1m /s；物体 B 在水平方向上受水平向右的拉力和 A 对 B 施 加的向左的摩擦力是一对平衡力，所以 A 对 B 施加的摩擦力为 8N 且水平向左；A 对 B 施加的向左的摩擦 力和 B 对 A 施加的向右的摩擦力是一对相互作用力，所以 B 对 A 施加的向右的摩擦力为 8N：A 在水平方 向受到向左的拉力 F’、B 对 A 施加的向右的摩擦力、地面对 A 向右的摩擦力，所以绳子对 A 的拉力 F’=8N+10N=18N，F=2F’=2×18N=36N,P=Fv=36N×0.1m/s 3.6W. 故答案为：0.1；水平向右；36；3.6。 【分析】根据 v= 求出 A 运动的速度，再根据绳子是股数求出滑轮运动的速度；根据 B 的受力情况和二 力平衡条件得出 B 受到摩擦力的方向和大小；根据 A 的受力情况求出绳子对 A 的拉力；根据 P=Fv 求出拉 力的功率。 15.如图所示是某同学设计的一台浮力电子秤，其结构由浮力秤和电路两部分组成，小筒底面积为 10cm2 ， 大筒底面积为 50cm2 ， 装有适量水，金属滑片 P 固定在托盘下面并随托盘一起自由滑动（滑片质量和滑 片受到导线的拉力均忽略不计），定值电阻 R0=8Ω，AB 是一根长为 20cm 的均匀电阻丝，其阻值为 20Ω， 电源电压为 6V．当托盘中不放物体时，P 位于 A 端，小筒浸入水中 5cm（称量过程中大筒水未溢出），则： R0 在电路中的作用是________，托盘和小筒的总质量为________g，当开关 S 闭合且在托盘中放入质量为 100g 的物体时，R0 消耗的功率为________W。 【答案】保护电路；50；0.72 【解析】【解答】当滑动变阻器的滑片移到最下端时 R 的阻值为 0Ω，此时电路中只有 R0 ， 所以 R0 的作 用时保护电路的作用；根据阿基米德原理得 F 浮=G 排、漂浮条件得 F 浮=G 托 ， 所以 G 排=G 托 ， 即 m 托=m 排=ρ水 V 排=1g /cm3×10cm2×5cm=59g; 开关 S 闭合且在托盘中放入质量为 100g 的物体时托盘仍然漂浮，△V 排 = =100cm3，△h= =10cm，设小筒下降的高度为 h1,水面上升的高度为 h2,则 h1-h2=10cm……①,S 小 h1+（S 大-S 小）h2=△V 排 ， 10cm2h1+（50cm2-10cm2）h2=100cm3……②，解由①②组 成的方程组的 h1=12cm,h2=2cm,所以 R=12Ω，由 P=I2R 得 P0=I02R0= =0.72W。 故答案为：保护电路；50；0.72。 【分析】根据 R=0Ω时的电路连接情况分析得出答案；根据阿基米德原理、漂浮条件求解；根据阿基米德 原理求出小筒排开水的体积，当小筒下降时水面是上升的，根据 h1-h2=10cm、S 小 h1+（S 大-S 小）h2=△V 排求 出小筒下降的高度，再根据“AB 是一根长为 20cm 的均匀电阻丝，其阻值为 20Ω”求出 R 的阻值，最后根据 P=I2R 和欧姆定律求解。 16.小张驾驶一辆额定功率为 35 千瓦、效率为 30%的汽车在一段平直的公路上匀速行驶，在额定功率下行 驶 1 小时至少需要________L 汽油（汽油的热值为 3.5×107J/L）；若行驶的速度为 72km/h，则汽车受到的 阻力为________N，汽油属于________能源（选填“可再生”或“不可再生”）。 【答案】12；525；不可再生 【解析】【解答】由 P= 得 W=Pt=35×103W×3.6×103s=1.26×108J， 根据η= 得 Q 放= =4.2×108J， 由 Q 放=Vq 得 V= =12L； 72km/h=20m/s 根据 P=Fv 得 F= =1.75×103N；汽油属于不可再生能源。 故答案为：12；1.75×103；不可再生。 【分析】根据 P= 的变形式 W=Pt 求出汽车做的机械功，根据η= 求出汽油放出的热量， 最后根据 Q 放=Vq 求解；根据 P= 的推导式，即 P=Fv 求解；不可再生能源：在自然界中经 过亿万年形成，短期内无法恢复且随着大规模开发利用，储量越来越少总有枯竭一天的能源。 17.如图所示，用动滑轮把重为 40N 的物体 A 以 0.5m/s 的速度匀速 提升，用时 4s，拉力 F 的大小是 25N，则拉力 F 的功率是________W， 动滑轮的机械效率是________。 【答案】25；80% 【解析】【解答】动滑轮由两段绳子拉着物体上升，即 。 总功为： 拉力 F 的功率是： ； 有用功为： 机械效率为： 。 故答案为：25；80%. 【分析】利用 P=Fv 求拉力 F 做功功率；绳端移动距离 s=2h，动滑轮的机械效率η= . 18.一台起重机在 10 s 内将重为 3 600 N 的货物匀速提高了 4 m，起重机做的有用功是________J。若起重机 做的额外功是 9 600 J，则机械效率是________，起重机的功率是________W。 【答案】1.44×104；60%；2400 【解析】【解答】（1）起重机做的有用功： ； （2）起重机做的总功： 则机械效率： ； （3）起重机的总功率： 。 故答案为：1.44×104J；60%；2400。 【分析】利用 W=Gh 求起重机做的有用功；总功等于有用功与额外功的和，机械效率等于有用功与总功之 比；利用 P= 求起重机的总功率. 三、实验探究题 19.测量滑轮组的机械效率 步 骤 如图 22 为测量某滑轮组机械效率的实验装置。①实验时 沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计。②分析表中数据可 知：实验 2 是用图________做的实验。③实验序号 3 中的 机械效率η=________。 装置 图 表 格 实验序号 钩码重量 G/N 钩码上升高度 h/m 绳端 拉力 F/N 绳端移动距离 s/m 机械效率 n 1 4 0.1 1.8 0.3 74% 2 8 0.1 3.1 0.3 86% 3 8 0.1 2.5 0.4 结 论 通过比较________ (填实验序号)两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组 的机械效率越高。通过比较 2、3 两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越 重，滑轮组的机械效率________。 问 题 讨 论 实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，有同学认为应静止时读数。你认为他的想法 ________ (选填“正确”或“不正确”)，因为他没有考虑到________对滑轮组机械效率的影响。 【答案】乙；80%；1.2；越低；不正确；摩擦力 【解析】【解答】解：（1）实验步骤： ②分析表中数据，实验 2 中，绳端移动距离 s=0.3m，钩码上升高度 h=0.1m，则 ， 所以是用图乙做的实验； ③实验序号 3 的机械效率 ； ⑵由实验数据可知：1 、2 两次实验，使用同一滑轮组提升重物，物重越大，滑轮组的机械效率越高； 通过比较 2、3 两次实验数据可知，用乙、丙滑轮组提升相同的重物时，因为丙滑轮组有两个动滑轮，动 滑轮越重，克服动滑轮所做的额外功越多，机械效率越低。由此可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时， 动滑轮越重，机械效率越低； ⑶如让弹簧测力计静止时读数，则减小了一部分由于摩擦造成的额外功，因此测得的机械效率偏大。所以 这种想法是不正确的。 【分析】测量滑轮组的机械效率时，物体的重力和高度计算有用功，拉力和绳子的长度计算总功，有用功 和总功的比值计算机械效率，物体重力越大，机械效率越大. 20.图甲是某学习小组“测量滑轮组的机械效率”的示意图。用弹簧测力计竖直向上拉动绳子自由端，将重为 4.5N 的物体从 A 位置提升到 A′位置，同时弹簧测力计从图中的 B 位置上升到 B′位置，在这个过程中，弹簧 测力计的示数如图乙所示。请你根据他们做的实验完成下列问题： （1）物体提升的高度是________cm，拉力是________N，该滑轮组的机械效率η=________； （2）若在图甲装置的基础上，增加一个动滑轮，改为图丙所示的装置，提升同一物体，则滑轮组的机械 效率________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】（1）5.0；2；75% （2）变小 【解析】【解答】（1）如图刻度尺的单位是 cm，分度值为 1cm，A’的位置对应的刻度为 0 刻度上面第 5 格，所以物体提升的高度 h 是 5.0cm， 拉力移动的距离为： ； 如图测力计的分度值为 0.2N，拉力是 2N； 该动滑轮的机械效率： ；（2）若在图甲装置的基础上，增加一个动滑轮，改为图 丙所示的装置，提升同一物体，有用功不变，而滑轮的重增加，由于对滑轮做的功为额外功，所以额外功 增大，则滑轮组的机械效率变小。 【分析】测滑轮组的机械效率，涉及到注意事项（实验时，应将弹簧测力计竖直匀速向上拉动）、长度的 测量（刻度尺的正确使用：(1)使用前要注意观察它的零刻线、量程和最小刻度值； (2)用刻度尺测量时， 尺要沿着所测长度，不利用磨损的零刻线；(3)读数时视线要与尺面垂直，在精确测量时，要估读到最小刻 度值的下一位；(4) 测量结果由数字和单位组成.）、机械效率的计算等知识. 21.为了探究物体动能大小与哪些因素有关，同学们设计了如图甲、乙所示的实验装置来进行实验. 图甲是 让不同质量的小球沿同一光滑斜面从 B 处由静止自由释放，然后分别撞击到放在同一水平面上的同一木块， 木块在水平面上运动一段距离后静止时的情景；图乙是让质量相同的小球沿同一光滑斜面分别从 A、B 处 由静止自由释放，然后分别撞击到放在同一水平面上的同一木块，木块在水平面运动一段距离后静止时的 情景. （1）若要探究动能大小与速度的关系，应选择图________（选填“甲”、“乙”）进行实验. （2）木块在水平面上滑动时，受到水平面的摩擦力________ （选填“变大”、“变小”或“不变”），克服摩 擦力做功的功率________（选填“变大”、“变小”或“不变”）. （3）本实验装置的水平面如果绝对光滑，还能得出结论吗？________，原因是________. 【答案】（1）乙 （2）不变；变小 （3）不能；光滑水平面上，木块将不会停下来 【解析】【解答】（1）本实验需要采用控制变量法，要探究动能大小与速度的关系，则需要控制小球质 量相同，从不同高度滑下，所以应选择图乙进行实验。(2)木块在水平面上滑动时，对水平面的压力不变， 接触面情况不变，所以摩擦力大小不变，但木块的运动速度越来越小，所以克服摩擦力做功的功率变小。 (3)如果实验装置中的水平面绝对光滑，将不能得出结论，因为在光滑水平面上，木块不能停下来，也就无 从比较小球动能的大小了。 【分析】探究动能大小的影响因素，用到转换法（小车的动能无法直接比较，通过木块被撞后移动距离的 大小反映动能的大小）和控制变量法（当研究动能大小与质量的关系时，要让质量不同的小车沿斜面的同 一高度下落，这样保证下落速度相同，质量不同；当研究动能大小与速度的关系时，应选择同一小车从不 同的高度释放，这样可以保证小车的质量相同，速度不同）. 四、计算题 22.如图所示，实心物体 A 漂浮在水面上，现利用电动机通过滑轮组拉动 A，使 A 向下运动。已知 A 的体积 为 1m3,密度为 0.5×103kg/m3.动滑轮重为 1×103N,电动机工作时拉绳子的功率为 1.2× 103w 且保持不变,不计 绳重、摩擦和水的阻力，求: （1）A 的重力； （2）A 浸没在水中受到的浮力； （3）A 向下运动的最小速度； （4）A 向下运动过程中，滑轮组机械效率的最大值。 【答案】（1）A 的重力：GA=mAg=ρV g=0.5×103kg/m3×1m3×10N/kg=5000N； （2）A 浸没在水中受到的浮力：F 浮=ρ水 gV 排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1m3=1×104N； （3）由 P=F 拉 v 知道当绳子对物体 A 拉力 F 拉最大时 A 向下运动的速度最小； 对 A 进行受力分析可得：GA+F 拉=F 浮 ， 当 A 完全浸没时绳子对物体 A 拉力最大：F 拉=F 浮-GA=1×104N-5000N=5000N， 发动机对绳子的拉力：F= （F 拉+G 动）= ×6000N=2000N， 则发动机拉绳子的速度由 P=Fv 得：v=P/F=1.2×103W/2000N=0.6m/s； A 向下运动的最小速度：vmin=v/3=0.6m/s/3=0.2m/s； （4）由题意知 A 向下运动过程中，滑轮组机械效率的最大值： 。 【解析】【分析】（1）利用 G=mg=ρV g 可求得 A 的重力；（2）已知 A 的体积，利用 F 浮=ρ水 gV 排可求得 A 浸没在水中受到的浮力；（3）由图知当绳子对物体 A 拉力最大时 A 向下运动的速度最小；对 A 进行受力 分析可得 GA+F 拉=F 浮 ， 当 A 完全浸没时绳子对物体 A 拉力最大：F 拉=F 浮-GA；发动机对绳子的拉力 F=1/3 （F 浮-G），由 P=Fv 可求得绳子向下运动的最小速度，然后可知 A 向下运动的最小速度：vmin=v/3；（4） 由题意知 A 向下运动过程中，利用η=W 有/W 总=GA/(GA+G 动)可求得滑轮组机械效率的最大值。 23.如图是建筑工地上的起重机示意图，起重机的电动机功率为 3×103W，当它把质量为 1t 的重物匀速提起 24m 时，用时 100s．（g=10N/kg）求： （1）在这段时间内起重机提起重物做功的功率是多少？机械效率是多少？ （2）若起重机 AB 长为 20m，吊起重物时 B 端的配重质量为 4t，为使起重机不翻倒，则 OB 长为多少？（不 计摩擦和起重机自重） 【答案】（1）起重机对重物的拉力：F=G=mg=1×103kg×10N/kg=1×104N， 对重物做功：W=Fs=1×104N×24m=2.4×105J， 起重机的功率：P1= = =2400W； 起重机的机械效率为：η=W 有/W 总=W 有/Pt= =80%； （2）由杠杆平衡条件得：OA×mg=OB×mBg，即（AB-OB）×m=0B×mB ， 则 OB 长为：OB=AB× =20cm× =4cm。 【解析】【分析】（1）匀速提起重物时 F=G，可利用公式 W=Fs 计算起重机对货物做的功，再利用 P= 计算起重机的功率；根据η=W 有/W 总求出起重机的机械效率；（2）将 O 点视作支点，将整个机械看作杠杆， 已知重物的质量和 AB 的长度，还知道配重物体的质量，根据杠杆平衡条件 F1L1=F2L2 可求力臂 OB。 五、综合题 24.阅读下列短文，回答问题“天舟一号”与“天宫二号”成功对接 我国自主研制的“天宫二号”空间实验室已于 2016 年 9 月 15 日发射成功“天宫二号”在距地面高度 380km 圆 形轨道上绕地球匀速运行，绕地球一圈的运行时间是 90 分钟，“天舟一号”货运飞船于 2017 年 4 月 20 日由 长征七号火箭成功发射升空，并于 2017 年 4 月 22 日与“天宫二号”首次自动交会对接成功，如题图 1 所示， 为我国建立自己的空间站迈出了坚实的一步。 发射“天舟一号”货运飞船的长征七号火箭的燃料由液态煤油和液氢混合构成，火箭点火起飞时，火箭内的 燃料燃烧从火箭体尾部喷射出火焰几乎直击发射平台。使得发射平台核心区的温度接近 3000℃，足以融化 绝大多数金属和非金属材料，长征七号火箭发射时与其它火箭不同的是发射平台旁的“喷水降温降噪系统”， 其采取的是国际上先进的喷水降温方法，如题图 2 所示，在发射中火箭飞到 5m 高以后，“喷水降温降噪系 统”向箭体尾部火焰中心喷水 20 余秒，喷水量约为 400t，一部分的水会汽化到大气中，大部分的水则通过 导流槽流走，于是大流量喷水能够带走大量的热起到降温作用，防止了火箭发射台内部的仪器设备可能因 高温受到影响。[圆周率π=3， ] （1）设“喷水降温降噪系统”喷出 400t 水的初温为 20℃，在喷水 20 秒内全部变成 100℃的水，则水带走的 热量为________J． （2）如题图 3 所示，设地球半径为 6370km，“天宫二号”空间实验室在圆形轨道上正常运行，圆形轨道的 半径为________km，圆形轨道的周长为________km．“天舟一号”货运飞船成功发射及正常入轨后，与“天 宫二号”空间实验室对接。对接时“天舟一号”的运行速度为________km/s． （3）长征七号火箭所搭载的“天舟一号”货运飞船在上升过程中的机械能不断________（选填“变大”、“变 小”或“不变”），长征七号红箭燃料的________能燃烧时转化为内能． 【答案】（1）1.33×1011 （2）6750；40500；7.5 （3）变大；化学 【解析】【解答】（1）水吸收的热量为：Q 吸=cm（t2-t1）=4.2×103J/（kg·℃）×400×103kg×（100℃-20℃） =1.344×1011J；（2）圆形轨道的半径 R=R 地+h=6370km+380km=6750km；圆形轨道的周长 L=2πR=2×3×6750km=4.05×104km；“天舟一号”对接“天宫二号”后的运行速度与“天宫二号”原来的运行速度相 等；“天宫二号”运行一周所用时间 t=90min=5400s，运行路程 L=4.05×104km，所以运行速度 v=L/t=4.05×104km/5400s=7.5km/s；（3）长征七号火箭搭载着“天舟一号”货运飞船加速上升时，上升的高度 和速度都在增大，则机械能不断变大；长征七号火箭的燃料在燃烧时，燃料的化学能转化为内能。 【分析】（1）已知水的质量和水的初温和末文，根据吸热公式求出水吸收的热量；（2）R=R 地+h）求出圆 形轨道的半径，根据几何知识可知圆形轨道的周长，利用 v=L/t 求出飞船的运行速度；（3）货运飞船在加 速上升过程中，上升的高度和速度都在增大，则动能和势能都增大；燃料燃烧时化学能转化为内能。