2021年中考物理真题全国及解析：功和机械能

2021年中考物理真题全国精选及解析：功和机械能

1.（2021安徽）图示为游乐场中在竖直面内转动的摩天轮，小红乘坐该摩天轮时速度大小

不变，则她从最低点上升到最高点的过程中（）

C.机械能增大D.机械能不变

【答案】C

【解析】A.小红的质量不变，乘坐该摩天轮时速度大小不变，则她从最低点上升到最高点

的过程中动能不变，故A不符合题意；

B.小红的质量不变，她从最低点上升到最高点的过程中高度升高，则重力势能变大，故B

不符合题意；

CD.机械能等于动能与势能之和，从最低点上升到最高点的过程中，小红的动能不变，重

力势能变大，则机械能变大，故C符合题意，D不符合题意。

故选C。

2.（2021河南）为迎接2022年北京冬奥会，运动员积极训练。关于图7中的项目，下列

说法正确的是（）

跳台滑笛短道速滑花样滑冰冰啜

图7

A.跳台滑雪运动员在下落过程中，重力对运动员做功

B.短道速滑运动员在转弯滑行过程中，运动状杰不变

C.花样滑冰运动员向前滑行，是由于受到惯性的作用

D.掷出后的冰壶对冰面的压力与其重力是相互作用力

【答案】A

3.（2021郴州）2下列说法正确的是（）

A.货运飞船加速上升过程中机械能守恒

B.货运飞船加速上升过程中动能转化为重力势能

C.货运飞船加速上升过程中重力势能转化为动能

D.对接成功后货运飞船与天和核心仓处于相对静止状态

【答案】D

【解析】ABC.机械能是动能和势能之和，货运飞船加速上升过程中，重力势能和动能都增

大，机械能变大，是将燃料的内能转化为机械能，故ABC错误；

D.对接成功后天货运飞船与天和核心仓的相对位置没有发生改变，同步运行，处于相对静

止状态，故D正确。

故选D。

4.（2021黄石）如图甲所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞。将小铁块用细绳图的中

部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，如图乙为其截面图。做好后如图丙所示，

将该罐子从不太陡的斜面/点由静止释放，滚到水平面。点停止，下列说法正确的

是（）

甲乙丙

A.罐子在4点的重力势能最大，橡皮筋在。点的弹性势能最大

B.罐子从4点滚动到C点的过程中，重力势能只转化为动能

C.若罐内没有橡皮筋和小铁块，罐子可能返回滚上斜面

D.第一次返回斜面，向上滚动的过程中，罐子整体在C点时的机械能小于在8点时的机械

能

【答案】A

【解析】A.罐子在4点时高度最大，所以重力势能最大；到达，点时罐子移动最远，橡皮

筋缠的最多最紧，所以弹性势能最大，故A正确；

B.罐子从4点滚动到C点的过程中，重力势能转化为动能和橡皮筋的弹性势能，故B错误

C.罐子返回是靠橡皮筋的弹性势能转化为动能，若罐内没有橡皮筋和小铁块，罐子不可能

返回，故C错误；

D.返回时，由于罐子在地面上滚动，一部分能量会转化为地面的内能，造成能量损失，运

动的时间越长，能量损失越大，故罐子整体在C点时的机械能大于在8点时的机械能。故D

错误。

故选Ao

5.（2021哈尔滨）下列生活现象与其对应的物理知识，说法不正确的是（）

A.轮胎有花纹可以增大摩擦

C荡秋千时，小孩机械能守恒

D.盘山公路可省力，但费距离

【答案】C

【解析】A.轮胎有花纹是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的，故A

正确，不符合题意;

B.刹车时，由于惯性，人要保持原来的运动状杰继续向前运动，因此人体容易前倾，故B

正确，不符合题意;

C.荡秋千时，由于小孩要克服空气阻力做功，因此小孩的机械能不守恒，故C错误，符合

题意;

D.盘山公路相当于斜面，可省力，但要费距离，故D正确，不符合题意。

故选C。

6.（2021昆明）2021年5月15日凌晨2时，我国“天问一号"火星探测器从距离火星表面

125千米的高度，约2万千米/时的速度，经过三个减速阶段，井在距离火星表面100米时,

处于悬停状态，完成精避障后再缓速下降，历时9分钟，成功登陆火星。以下说法错误的

是

A.打开降落伞进行伞系减速阶段，探测器的动能不断增加，重力势能不断减小

B.探测器的外壳需要防热性强的材料

C.探测器处于悬停状态时，受到平衡力的作用

D.火星离地球上亿公里，地面发出的指令并不能立刻被探测器接收到

【答案】A

7.（2021桂林）如图所示，小桂和小林一起坐在秋千凳上荡秋千，他们的重力分别是G、

G,且G<G,某次从最高点下摆到最低点的过程中，他们重力做功的大小分别为第、脍,重

力做功的快慢分别为R、则（）

A.%>眄B.%=%

C.P<PzD.

【答案】C

【解析】AB.从最高点下摆到最低点的过程中，重力做的功为

叱=G〃

W,=G2h

因为方相同，且G<G,则叱VW2,故AB不符合题意；

犷

CD.由夕=一可知

t

「2中

因为大相同，用V%，所以故c符合题意，D不符合题意。

故选C

8.（2021桂林）高空坠物危害大，就算一个苹果从十层高楼自由落下都可能把汽车玻璃砸

烂。下列说法正确的是（）

A.运动的苹果具有动能B.高空的苹果没有重力势能

C.下落过程中苹果的动能减小D.下落过程中苹果的重力势能增大

【答案】A

【解析】A.物体由于运动而具有的能叫做动能，所以运动的革果具有动能，故A正确

B.物体由于处在一定高度并受到重力而具有的能叫做重力势能，高空的苹果具有重力势能

故B错误；

CD.苹果下落过程中质量不变，速度越来越快，所以动能增大，高度降低，所以重力势能

减小，故CD错误。

故选Ao

10.（2021武汉）如图所示，运动员迎着飞来的足球奔跑，腾空跃起将足球顶出。考虑空

气阻力的影响，下列说法正确的是（）

A.运动员在跑步阶段运动状态不变，在腾空阶段运动状态改变

B.足球与运动员相互作用的过程中，足球的弹性势能逐渐增大

C.足球从被顶出至刚落地的过程中，足球机械能减小，内能增大

D.足球对运动员的作用力与运动员对地面的作用力是一对平衡力

【答案】C

【解析】A.运动员在跑步阶段不一定匀速，所以运动状杰可能改变，故A错误；

B.足球与运动员相互作用的过程中，弹性势能先增大后减小，故B错误；

C.足球从被顶出至刚落地的过程中，有空气阻力，部分机械能转化为内能，所以机械能减

小，内能增大，故C正确；

D.足球对运动员的作用力与运动员对地面的作用力不在同一物体上，不是一对平衡力，故

D错误。

故选c。

11.（2021长春）某校举行足球比赛。在赛场上，球员用力将足球从地面踢向空中，说明

力可以改变物体的;足球加速下落过程中，重力势能转化为和内能。

【答案】①.运动状态②.动能

【解析】［1］足球被踢出后，足球的运动方向和速度都发生了变化，说明力可以改变物体的

运动状杰。

［2］足球加速下落过程中，质量不变，高度减小，速度增加，重力势能减少，动能增加，部

分重力势能转化为动能，与空气摩擦，内能增加，部分重力势能转化为内能。

12.（2021昆明）采用功与时间比值的方法，得到“单位时间”内做的功.这样就方便比较

做功的快慢了，这个比值叫做.这种方法，实质上还是用_（选填”时间

相同比较功”或”功相同比较时间”）来比较做功快慢的.

【答案】功率时间相同比较功

13.（2021宜昌）小东和小红从顶端滑到底端的过程中，重力势能—,机械能o（选

填“增大”、“减小”或“不变”）

【答案】（1）.减小（2）.减小

【解析】口】小东和小红从顶端滑到底端的过程中高度减小，重力势能减小。

［2］下滑过程中，速度越来越快，一部分重力势能转化为动能；由于滑板与滑道之间有摩擦,

克服摩擦还要做功，一部分机械能转化为内能，故机械能减小。

14.（2021宜昌）小勇放学后，背着重40N的书包沿水平路面走了200m,用时3min,又用

Imin爬上了大约9m高的四楼回到了家，小勇的重力为600N。则他在回家过程中对书包所

做的功为J,他所做总功的功率是Wo

【答案】(1).360(2).24

【解析】［1］小勇回家过程中对书包的作用力沿竖直方向，所以他背着书包在水平路面行走

时，他对书包不做功，只在爬楼过程对书包做了功。所做的功

W=G〃=4()Nx9m=360J

［2］上楼时，小勇不仅要克服书包的重力做功，还要克服自身重力做功。克服自身重力做的

功

W人=G人〃=600Nx9m=540(“

做的总功

Wg=w+W人=360J+5400J=5760J

整个过程所用时间

/总=t\+L=3min+1min=4min=240s

所做总功的功率

p=^=5760J=24w

t&240s

15.(2021郴州)物体在空气中运动时受到的阻力与物体的外形、体积和运动速度有关。

现用根不可伸长的轻绳将体积相同、重力不同的A、B两球连在一起，A球重4N、B球重5N。

在两球匀速竖直下落的过程中，机械能(选填“增大”、“减小”或"不变”)，轻绳

的拉力是N»

【答案】①.减小②.0.5

【解析】［1］两球匀速竖直下落的过程中，质量不变，速度不变，所以动能不变；但物体所

处高度变小，重力势能减小，所以机械能减小。

[2]两小球体积相同、运动的速度也相同，所以两小球受到的阻力相同。对A球进行受力分

析，A球受竖直向下的重力竖直向下的轻绳对小球A的拉力厂也以及竖直向上的空气阻

力HB球受竖直向下的重力G,竖直向上的轻绳对小球B的拉力尸拉以及竖直向上的空气

阻力/1，对A球而言

/=GA+/

对B球而言

/=GB-F直

所以

GA+%=GB-%

即

4N+%=5Nf

解得理=().5N。

16.(2021恩施州)探测器准备登陆火星表面，着陆器设计了四个脚、每个脚上都安装了

一个较大的圆盘，这是为了;刚着陆的瞬间着陆器周围尘土飞扬，这(选填

“能”或“不能”)说明分子在做无规则运动；火星表面有稀薄的空气，在降落过程中着陆

器的机械能(选填“增大"、“不变”或“减小”)；地面是通

过遥控使降落伞张开的。

【答案】(1).减小压强(2).不能(3).减小(4).电磁波

【解析】［1］着陆器设计了四个脚、每个脚上都安装了一个较大的圆盘，增大受力面积减小

压强。

［2］刚着陆的瞬间着陆器周围尘土飞扬，尘土不是分子，故尘土飞扬并不是分子运动

［3］火星表面有稀薄的空气，在降落过程中着陆器，克服空气阻力做功，故机械能减小

［4］地面是通过电磁波遥控使降落伞张开的，因为电磁波能够在空气中传播。

17.（20212鄂州）火星探测器所携带的火星车成功着陆火星。着陆前，祝融号与环绕器分

离。分离后，环绕器飞行在距火星最近200余km、最远12000余km的大椭圆轨道上，在地

球和祝融号之间提供信号中继服务，当它从距火星200余km向12000余km运行的过程中，

能量的转化情况是转化为（均选填“动能”或“势能祝融号时刻跟随火

星自转，依靠太阳能进行工作，它跟随火星自转时，相对于地球是（选填“运动”

或“静止”）的。目前人类已知火星表面引力约为地球的38%,假设未来人类登上了火星，

某质量为100kg的运动员站在火星的水平表面上，鞋底与火星表面的总接触面积为500cm②，

则站在火星上的运动员对火星表面产生的压强为Pa。

【答案】①.动能②.势能③.运动④.7600

【解析】［1］［2］当它从距火星200余km向12000余km运行的过程中，高度变高，重力势

能变大，所以是将动能转化为重力势能。

［3］祝融号时刻跟随火星自转，依靠太阳能进行工作，它跟随火星自转时，相对于地球是位

置发生变化，故相对于地球是运动的。

［4］站在火星上的运动员对火星表面产生的压强为

F_mg100kgxION/kgx38%

=7600Pa

~S--F-SOOxlO^m2

故站在火星上的运动员对火星表面产生的压强为760（）Pao

18.（2021河北）图所示是一幅撑杆跳高的图片，关于撑竿跳高运动涉及的物理知识，回

答下列问题。

（1）问题：运动员对竿的力的作用效果是什么？

回答：O

（2）请从机械能角度提出一个问题并回答。

问题：?回答：O

【答案】①.力可以使物体发生形变②.见解析③.见解析

【解析】（1）[1]由图可知，竿变弯，说明力可以使物体发生形变。

（2）[2][3]问题：运动员从最低点到最高点动能和重力势能如何转化？回答：动能转化为

重力势能。

19.（2021安顺）如图所示，斜面底端的挡板上固定一轻质弹簧，物块从力点由静止开始

沿斜面自由下滑，最终在斜面上的8点保持静止。请比较这一过程物块重力做功照和克服

摩擦力做功及的大小关系，并从能量转化的角度说明理由。（不计空气阻力）

【答案】不计空气阻力，说明机械能守恒，济〉法物块通过重力做功（制，将物体的重力势

能最终转化为克服摩擦力做功（的）产生的内能和克服弹簧弹力做功产生的弹性势能，所以

20.（2021安顺）如图所示，相同的甲、乙两木块用一无弹性的细线相连后静置于粗糙水

平地面，橡皮筋的两端分别与墙面和甲木块相连，图中橡皮筋松弛而细线处于绷直状杰。

现用水平力尸拉动乙木块沿直线向右运动时开始计时，0〜九时间内橡皮筋逐渐被拉直至原

长；友时刻细线恰好被拉断；友〜右乙木块继续向右运动，整个过程乙木块的速度始终保持

不变。请在答题卡坐标中画出o-友时间内，力厂的大小随时间才变化关系的大致图像。

【解析】0〜6时间内，拉力产克服物体甲和乙受到的摩擦力做功，拉力和摩擦力大小相等，

故0〜6时间内，拉力大小不变；友〜友时刻随着橡皮筋被拉长，拉力尸不仅要克服物体甲

和乙受到的摩擦力做功，还要克服橡皮筋的拉力做功，随着橡皮筋逐渐伸长，橡皮筋产生

的拉力也逐渐增大，故心〜益时间内，拉力尸逐渐增大；友时刻细线被拉断，拉力尸只克服

乙物体受到的摩擦力做功，所以拉力变小，且灰〜友时间内，拉力大小保持不变。如图所

示：

21.（20212鄂州）汽车超载、超速是造成重大交通事故的重要原因。某物理兴趣小组决定

对超载超速问题进行模拟探究。如图，将小车从同一斜面上由静止开始滑下，推动同一木

块向前移动一段距离后停下，完成甲、乙、丙三次实验。其中方产加>友，a=®<ao请根据实

验现象完成下列问题。

(1)实验中超载、超速带来的危害程度是通过来表示的;

(2)研究超载带来的危害程度时，选择甲、乙、丙三次实验中的进行比较

(3)研究超速带来的危害程度时，选择甲、乙、丙三次实验中的进行比较

(4)若本实验中水平面绝对光滑，则(选填“能”或“不能”)得出正确结论

【答案】①.木块被推动(移动)的距离②.甲、丙③.甲、乙④.不能

【解析】(1)[1]根据转换法，通过比较木块被推动(移动)的距离来表示超载、超速带来

的危害程度。

(2)[2]研究超载带来的危害程度时，由控制变量法，要保持速度不变，只改变质量大小，

故小车从应斜面的同一高度滑下，因A=/h,血〈屈，故选择甲、乙、丙三次实验中的甲、丙

进行比较。

(3)[3]研究超速带来的危害程度时，由控制变量法，要保持质量不变，只改变速度大小，

故小车应从斜面不同的高度滑下。已知h〉fh,财=您，故选择甲、乙、丙三次实验中的甲、

乙进行比较。

(4)[4]若本实验中水平面绝对光滑，由牛顿第一定律，小车到达水平面时将作匀速直线

运动，不能比较木块推动(移动)的距离，故不能得出正确结论。

22.(2021荆门)2021年5月29日20时35分，长征七号火箭点火发射，将"天舟二号"

货运飞船送入预定轨道，经过六个多小时飞行后，“天舟二号”与“天和”核心轨道舱成功

交会对接，然后一起在环绕地球的轨道上运动，我国空间站的建设迈出了关键的一步。

(1)“天舟二号”在发射升空过程中机械能(选填“增大”、“不变”或“减小”)，

交会对接后的飞行过程中“天舟二号”的运动状态(选填“保持不变”或“不断变

化”)；

(2)未来一到两年我国将全面建成空间站。空间站在轨运行时，通过太阳帆板将光能转化

为电能作为补充能源。有阳光时，空间站光伏发电的功率为70kW,2h可发电kW-h,

宇航员在空间站外作业时，必须借助无线通信设备，而不能像在地面一样直接进行语音交

流，是因为o

【答案】①.增大②.不断变化③.140④.声音不能在真空里传播

【解析】[1]“天舟二号”在发射升空过程中速度变大，动能变大，高度变大，故重力势

能变大，故机械能变大。

[2]“天舟二号”与“天和”核心轨道舱成功交会对接，然后一起在环绕地球的轨道上运

动，方向一直在变化，故运动状杰一直在变化。

⑶2h可发电

W=Pf=70kWx2h=140kW-h

2h可发电14()kW-h。

[4]宇航员在空间站外作业时，必须借助无线通信设备，而不能像在地面一样直接进行语音

交流，语言即声音的传播需要介质，而在太空中，没有介质，故只能用无线电交流。

23.(2021武汉)天和核心舱沿椭圆轨道环绕地球运行，不受空气阻力，因此机械能守恒。

(1)天和核心舱与地面控刚中心通过电磁波传递信息，电磁波—(填“能”“不能”)在

真空中传播；

(2)天和核心舱沿椭圆轨道从近地点经远地点再回到近地点的过程中，天和核心舱的动

能(填“减小”“增大”“先减小后增大”或“先增大后减小”)；

(3)若天和核心舱在Imin内运行的路程是456km,则它的平均速度是m/s„

【答案】(1).能(2).先减小后增大(3).7600

【解析】(1)[1]电磁波传播不需要介质，可以在真空中传播。

(2)[2]天和核心舱沿椭圆轨道从近地点远地点的过程中，动能转化为重力势能变大，动

能减小；从远地点到近地点的过程中，重力势能变为动能，动能增大。

(3)[3]天和核心舱的平均速度

—=456x10%=76x0m/s

t60s

24.(2021荆州)体育课上，小明在同一位置用相同的力多次将足球踢出，发现足球斜向

上飞出的角度越大，球运动得越高，但并不能运动得越远。小明查阅资料后知道：足球所

做的运动叫做斜抛运动，其运动轨迹如图所示。足球起始运动方向与水平方向的夹角叫做

推射角，抛出点到落地点的水平距离叫做射程，射程与抛出速度和抛射角的大小有关。若

物体的动能大小区重力势能大小耳=0劭不计空气阻力，^10N/kg,则：

(1)若将质量为0.4kg足球从地面踢出时，具有的动能是120J,踢出后能达至的最大高度

是5m,则足球在最高点时具有的动能是;

（2）若足球的射程x与抛出速度、抛射角8之间满足公式当足球以

g

20m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出，足球的射程是

最高点

（3）足球运动的速度y可以分解成水平速度匕和竖直速度％,三者可构成如图所示的矩形

足球在空中飞行时，水平速度保持不变，竖直速度先减小后增大。若足球在地面

以10^/2m/s的速度且与水平方向成45,角被踢出，当足球的速度与水平方向夹角为30°角

时，此时足球距地面的高度是（小数点后保留2位数字）

【答案】①.100J②.40③.3.33

【解析】（1）口］不计空气阻力，那么机械能守恒，在最低处所具有的机械能为120J,在最

高点处的机械能仍然为120J,则此时具有的重力势能为

Ep="zg6=0.4kgx1ON/kgx5m=20J

故最高点的动能为

Ek=E&_Ep=l20J-20J=100J

（2）［2］足球的射程是

2V2sin6cos62x（20m/s）2

g1ON/kg

（3）［3］若足球在地面以lO0m/s的速度且与水平方向成45.角被踢出，则水平速度为

10m/s,当足球的速度与水平方向夹角为30。角时，水平面的速度仍为10m/s,则速度的大

20

小为国m/s,则此时的动能为

Ek=0.4kg=26.67J

在水平地面时,机械能为

11,

22

耳-/w=-x0.4kgx(1oV2m/s)=40J

故此时的重力势能为

Ep=4一Ek=40J-26.67J=13.33J

此时足球距地面的高度是

@33J一

«3.33m

mg0.4kgx1ON/kg

足球距地面的高度是3.33m。

25.（2021昆明）着陆火星的“祝融号”，质量为240kg,在牵引力的驱使下，30min匀速运

动了100m,假设祝融号在火星上受到的阻力是其在火星上所受重力的0.06倍,

己知g火=0.38g,火星表面大气密度是地球表面大气密度的0.01倍，g取10N/kgo

求:

（1）祝融号所受的阻力;

（2）在这段时间内牵引力做的功;

（3）同一物体在地球大气中受到的浮力与它在火星大气中受到的浮力之比。

【答案】

(I)G«=mg*=240kgx0.38xION/kg=912N

%-0.06GA-0.06*9I2N-54.72N......3分

(2)因为这段时间内祝融号做匀速直线运动

=54.72N

吟$=54.72Nx100m=5472J..........-3分

(3)洋力F-pgV

%=皿-------esH.—星........3分

&O.OIpxO.38gF19

26.（2021福建）为节约用水，小华为农场的储水箱设计了一个自动抽水控制装置。

如图水箱高为1m,容积为0.8m"在空水箱底部竖直放置一重5N的长方体，长方体高为

加、底面积为0.02m2,上端通过绝缘轻杆与控制电路的压敏电阻R接触，此时压敏电阻受

到的压力为零。压敏电阻月的限值随压力尸的增大而减小，部分数据如下表。控制电路电

源电压312V,定值电阻尼为保护电阻。当控制电路的电流40.5A时，电磁铁将衔铁吸

合，工作电路断开，水泵停止给储水箱抽水。

（1）若水泵的额定功率为440W,正常工作时通过的电流是多少？

（2）要使储水箱装满水时水泵恰能自动停止工作，面应为多少？

（3）从水箱顶部给空水箱注满水的过程中，水的重力所做的功是多少？

压力Fl*18018b19019b200

压敏电用加。1817161412

控

制

电

跻小粮电阻K

【答案】（1）2A；（2）10Q；（3）3900J

【解析】解：（1）正常工作时通过的电流是

/=P=440W=2A

U220V

（2）长方体体积

片以=0.02m2X1m=0.02m3

装满水时长方体浮力为

F»=Pg片lOR/n?X10N/kgX0.02m3=200N

对压敏电阻压力

6200N-5N=195N

此时压敏电阻为14Q,必应为

12V

4=口U-7?=上工-14。=10。

/,0.5A

(3)水体积为

K=%_V=o.8m3-O.O2m3=0.78m3

水的重力

G=mg=0-g=IO?kg/m'x0.78m3x10N/kg=7.8xlO3N

重心高度变化为0.5m,所以水的重力所做的功是

W=G4=7.8x1(户Nx().5m=39()()J

27.(2021河南)电动清扫车以其环保、高效等优点，在创建卫生城市中大显身手。图16

为一电动清扫车正在工作的情景。

(1)电动清扫车的主要部件的电动机，其工作原理是;清扫过程中，驾驶

员相对相对于清扫车是(选填“静止”或“运动")的。

(2)清扫车停在水平路面上，总质量为800kg,清扫刷与路面不接触，轮胎与路面总接触

面积为0.0如2,车对路面的压强为多少？g取10N/kg。

(3)清扫车完成任务后，在平直道路上，以5米每秒的速度匀速直线行驶，经10分钟到

达垃圾处理站，行驶过程中车所受阻力大小恒为400N,则牵引力做的功为多少？

图16

【答案】

(1)通电导体在磁场中受到力的作用；静止。

(2)F=G=mg=800kgxl0N/kg=8000N,P=—=S()(>()N-=2xl05Pa.

S0.04m~

(3)t=10min=600s»

5=v/=5m/sx600s=3000m,

由于匀速运动，牵引力和阻力是一对平衡力，

故q7/=400N,JF=^s=400Nx3000m=1.2xl0t,J»

28.(2021荆门)2021年4月25印度尼西亚的一艘排水量1390吨的潜艇在海下300m处

断裂，通过水下搜索发现了海面下850m处的失事潜艇。应印方要求，我国派出排水量为7000

吨的军舰协助施救。为了安全打捞一块排水体积为20nl3的残骸，须进行相关的数据分析。

假设残骸出水前以0.5m/s的速度向上做匀速直线运动，起重机的拉力1.5X10%。已知海

水密度为LOBXlO^kg/m、求：

(1)此潜艇残骸在海底受到的浮力；

(2)8501n深处海水的压强；

(3)残骸在海水中向上做匀速直线运动时起重机的功率。

【答案】⑴2.06X105N;(2)8.755xlO6Pa;(3)7.5xl05W

【解析】解：(1)此潜艇残骸在海底受到的浮力

35

Fn=pVg=lODK'g/m?20ni?10N/kg=2.06?10N

(2)850m深处海水的压强

p=0g/j=LO3?336

(3)起重机的功率

p=Fv=L5?106N?0.5m/s=7.5?105W

29.(2021荆州)图乙为复兴大道高架桥的部分路段示意图，水平路面相长400m、斜坡

BC^200m,坡高或高4m。总质量勿为1.5t的小汽车，每个轮胎与水平路面接触面积为

0.1m,当它以大小不变的速度y通过形段和究段，共用时36s；小汽车在四段和比1段行

驶时受到的阻力始终是车总重的0.01倍，小汽车通过四段时，牵引力的功率为通过

死段时，牵引力的功率为^10N/kgo求:

(1)小汽车静止在水平地面时对地面的压强。是多大?

(2)小汽车的速度y是多少km/h?

(3)小汽车通过四段时，牵引力的功率K是多少？

(4)小汽车牵引力的功率K与E之比是多少？

甲乙

【答案】(1)3.75x104Pa;(2)60km/h；(3)2500W；(4)1

【解析】解：(1)小汽车静止在水平地面时对地面的压力

后会始1.5xl()3kgx10N/kg=l.5X104N

已知轮胎与水平路面总接触面积故0.4m2,公交车静止在水平地面时对地面的压强

F_1.5X104N

=3.75xl04Pa

~S~0.4m2

(2)小汽车的速度r是

s,+s400m+200m50.

v=—~~7-=------------=—m/s=60km/h

36s3

(3)小汽车通过协段时，牵引力

=/=0.01G=0.01xl.5xl04N=150N

小汽车通过四段时，牵引力的功率R

R=心V=150Nx=2500W

36s

()通过宛段时，小汽车克服重力和摩擦了做功，比段的摩擦力

fBC=0.01G=0.01X1.5X1(尸N=15()N

通过比'段时，小汽车用的时间为12s,通过死段时，牵引力的功率为月等于重力做功的

功率与阻力做功的功率之和

H=/V+GM=150Nx^1^+1.5xl(ytNx—=7500W

212s12s

小汽车牵引力的功率K与R之比

_2500W_1

K-7500W-3

答：(1)小汽车静止在水平地面时对地面的压强p是3.75xl()4pa；

(2)小汽车的速度「是60km/h；

(3)小汽车通过四段时，牵引力的功率巴是2500W；

(4)小汽车牵引力的功率R与R之比是:。

30.(2021安徽)如图所示，小明在单杠上做引体向上运动，每次引体向上身体上升的高

度为握拳时手臂的长度。已知小明的体重为500N,握拳时手臂的长度为0.6m,完成4次引

体向上所用的时间为10so求：

(1)小明完成1次引体向上所做的功；

(2)10s内小明做引体向上的功率。

【答案】(1)300J；(2)120W

【解析】解：(1)小明完成1次引体向上使身体上升的高度等于握拳时手臂的长度，则所

做的功为

胎必=500NX0.6m=300J

(2)10s内小明做了4次引体向上，则做引体向上的功率为

4W4x300J

片------------=--1-20W

t10s

31.(2021桂林)桂林经常使用喷雾车对街道进行降温除尘，总重为6X104N的喷雾车静止

在水平路面上时，车轮与路面的总接触而积为0.ism?,某次作业中喷雾车在8X10%的牵引

力作用下，以4m/s的速度水平匀速行驶了30s.求：

(1)静止时，喷雾车对水平路面的压强等于多少帕斯卡？

(2)在这30s内，牵引力对喷雾车做功等于多少焦耳？

【答案】(1)4X10%；(2)9.6X105J

【解析】解：(1)静止时，喷雾车对水平路面的压力等于喷雾车的重力，即

户俏6X104N

喷雾车对水平路面的压强

£=9=4x103

S0.15m2

(2)喷雾车行驶的距离

s=F«=4m/sX30s=120m

牵引力对喷雾车做功

胎加8X1()3NX120m=9.6X105J

32.(2021牡丹江、鸡西)一辆汽车以72km/h的速度匀速行驶10min,消耗的汽油为1.2

kgo汽车匀速行驶时受到的牵引力尸=1.2X103N,汽油的热值g=4.6X10?J/kg。

(1)汽车在这段时间做功是多少？

（2）这段时间内汽车的效率是多少？（百分号前保留一位小数）

（3）简要分析汽车效率低的原因（写出两条即可）。

【答案】（1）1.44X107J；（2）26.1%；（3）见解析

【解析】解：（1）由题意可知

v-72km/h=20m/s

t=lOmin=600s

汽车运动的路程为

s=vt=20m/sx600s=1.2x104m

汽车在这段时间做的功是

#=Ff1.2XIO3NX1.2X104nl=1.44X107J

（2）汽油完全燃烧放出的热量

0=敦=4.6XIO7J/kgX1.2kg=5.52X107J

这段时间内汽车的效率

1.44X107J

7=—xlOO%xl00%«26.1%

Q5.52X107J

（3）汽车效率低的原因主要有：汽油不能完全燃烧，汽缸散失很多热量，尾气带走许多热

量。

33.（2021武汉）如图甲所示，某款国产水陆两用挖掘机的机械臂可绕。点转动，这辆挖

掘机有两条履带，每条履带内均有1个由合金材料制成的空心浮箱，每个浮箱（可视为长

方体）宽为1.5m,高为2m,合金密度为8.OXlO'kg/n^

（1）某次测试中，质量为60kg的驾驶员驾驶挖掘机，从6m高的平台沿斜坡向下缓慢行驶

20m,到达水平地面。

①请在图乙中画出挖掘机沿斜坡向下缓慢行驶时，挖掘机对斜坡的压力的示意图;

②在上述过程中，驾驶员的重力做了多少功？

（2）如图甲所示，开始时机械臂伸直且静止，三点在同一直线上，〃4=10m,AB=O.5m,

机械臂和斗铲整体的重心在力点；机械臂控制斗铲装取质量为It的沙石后，机械臂、斗铲

和伸缩杆缓慢运动到如图甲所示的位置时静止，这时机械臂、斗铲和沙石整体的重心在8

点。已知伸缩杆先后两次对机械臂的支持力（支持力垂直于机械臂）之比为5:7,则机械臂

和斗铲的总质量是多少？

（3）已知制作每个浮箱时所用合金的体积〃与浮箱长度工的关系如图丙所示，不计履带排

开水的体积和驾驶员的质量，除2个完全相同的浮箱外，挖掘机其余部分的质量为33t。若

挖掘机漂浮在水中，2个浮箱浸入水中的深度均不超过1.5m,则每个浮箱的长度至少是多

少？

【解析】解：（1）①压力的作用点在接触面上，压力的方向垂直于接触面，如图所示:

②已知驾驶员的质量为60kg,下降的高度为6m,则驾驶员的重力做的功为

照后诙*60kgX10N/kgX6m=3.6X103N

(2)根据杠杆平衡条件，当机械臂控制斗铲未装取砂石时，可得出

FI1\=GK1OK

机械臂控制斗铲装取质量为It的沙石后，动力臂不变，动力变为可得出

K1I=(G+G：5)JOB

因为伸缩杆先后两次对机械臂的支持力(支持力垂直于机械臂)之比为5:7,则用用=5：7,

则可得