15．（2019·安徽）用沿斜面向上大小为3.5N
力将一个重为4.9N的物体从斜面底端匀速拉到顶端。
已知斜面长为2m，高为1m，则该过程中斜面的机械效率为_____________。
【答案】70%
【解析】使用斜面时做的有用功：
=4.9N×1m=4.9J，拉力所做的功：
=3.5N×2m=7J，斜面的机械效率：
。
16．（2019·湖北咸宁）用如图所示的滑轮组将重为G的物体匀速提升了h，作用在绳上的拉力大小为F，则总功为________，额外功为_________，效率为____________。
（用题中给出的物理量表示）
【答案】3Fh3Fh–Gh
【解析】由图像可知绳子股数n=3，因此总功为
；额外功为
，机械效率为
。
17．（2019·湖北咸宁）甲、乙是两个完全相同的网球。
如图所示，在同一高度同时以大小相等的速度，将甲球竖直向下抛出、乙球竖直向上抛出，不计空气阻力。
抛出时两球机械能__________（选填“相等”或“不相等”）；落地前的运动过程中，甲球的动能__________（选填“增大”、“不变”或“减小”），乙球的机械能__________（选填“增大”“先增大后减小，“不变”或“减小”）。
【答案】相等增大不变
【解析】两球抛出时质量相同，速度相同因此动能相同，同时高度也相同，因此重力势能相同，机械能等于动能与重力势能之和，因此机械能也相等，甲球落地前速度不断变大，因此甲球的动能增大，乙球在运动过程中只有动能和势能在相互转化，因此机械能不变。
18．（2019·湖北黄冈）泥石流是在暴雨天极易发生的自然灾害。
如果在野外突遇泥石流来袭，停留在泥石流下游低洼处是很危险的。
这是由于_______力的作用，泥石流会涌向低洼处。
正确的逃生方法是朝着与泥石流______（选填“垂直”、“相同”或“相反”）的方向迅速逃离到较高的地方。
泥石流向下游流动过程中，重力______（选填“做功”或“没有做功”），重力势能主要转化成动能。
【答案】重垂直做功
【解析】由于重力的作用，泥石流会涌向低洼处；发生泥石流时，人不要停留在低洼处，要朝着与泥石流垂直的方向迅速逃离到较高的山坡上；泥石流下降过程中，由于重力的方向竖直向下，所以重力对它做功，泥石流的重力势能主要转化为动能。
19．（2019·湖北襄阳）倔强系数为12N/cm（弹簧每受到12N的力，长度就要变化lcm）的一根弹簧自然悬挂时的长度为6cm，在它下面再悬挂一个48N的重物，由如图所示位置静止放手，在下落过程中，当弹簧的长度在_____（填某一范围）时，物体的重力势能和动能同时转化为弹性势能。
物体在经历了一段时间的往复运动后最终停止下来，则物体减小的重力势能最终转化为弹性势能和____能。
（上述过程没超出该弹簧的弹性限度）
【答案】10cm~14cm内
【解析】弹簧自然悬挂时的长度为L0=6cm，倔强系数为12N/cm，在它下面再悬挂一个48N的重物，由如图所示位置静止放手，在下落过程中，当弹力（向上的拉力）等于物重时，即
，则弹簧的伸长量
，所以物体在平衡位置b时（即二力相等的位置），弹簧的长度为：
=6cm+4cm=10cm，物体从最高点a运动到平衡位置b的过程中，高度减小，速度增大，弹簧的形变程度增大，所以重力势能减小，动能增大，弹性势能增大，即该过程中重力势能转化为动能和弹性势能。
物体从平衡位置b点运动到最低点c的过程中，高度减小，速度减小，弹簧的形变程度增大，所以重力势能减小，动能减小，弹性势能增大，即该过程中重力势能和动能转化为弹性势能。
设物体在最低点c时为零势能点（c点也是物体动能为0的位置），物体在a点放手时只具有重力势能，则整个过程中，物体在最高点a的重力势能全部转化为c点时弹簧的弹性势能，所以由上面分析可得：
①；因为物体下降的高度等于弹簧的最大伸长量，所以h=∆L'②；②代入①化简可得：
，即：
，所以，∆L'=8cm，则弹簧在c点的长度为L'=L0+∆L'=6cm+8cm=14cm，
由此可知，在下落过程中，当弹簧的长度在10cm~14cm时，物体的重力势能和动能同时转化为弹性势能。
物体上下运动过程中和空气之间存在摩擦，所以重力势能还会转化为内能，即物体减小的重力势能最终转化为弹性势能和内能。
20．（2019·河南）我国从今年4月15日起，正式实施电动自行车新国标。
李强购置了一辆符合新国标的电动车，其整车质量为50kg，最高速度为25km/h。
g取10N/kg。
试问：
（1）对蓄电池充电时，电能转化为________能；行驶时，电动机提供动力，其工作原理是____________。
（2）当蓄电池的电全部耗完后，若充电功率为100W，充满电需要5h，不计能量损失，则充满电后蓄电池储存的电能为______。
（3）蓄电池充满电后，其储存电能的75%用于车克服阻力做功，当质量为70kg的李强在水平路面上骑着车，以最高速度匀速电动行驶时，所受阻力为总重的1/40，则车最多能够行驶_____小时。
（4）新国标对电动车的整车质量、最高速度都进行了限制，这样做主要是为了防止车的_______较大，以减小行车危险。
【答案】
（1）化学通电导体在磁场中受到力的作用
（2）1.8×106J（3）1.8（4）动能
【解析】
（1）对蓄电池充电时，电能转化为化学能储存起来，电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用；
（2）储存电能
；
（3）
，
。
，则以最高时速可行驶
；
（4）质量、速度均作了限制，故是对其动能作了限制，防止动能过大，造成危险。
【点睛】注意单位及能量之间的转换，效率的乘除。
21．（2019·山东淄博）在日常生活和工农业生产中，提高机械效率有着重要的意义。
提高机械效率，要从研究影响机械效率的因素出发，寻求办法。
（1）为了探究影响机械效率的因素，小明选取了大小相同的滑轮，利用图甲和图乙装置进行实验，并把数据整理记录在下表中。
实验
次数
滑轮
材质
钩码重
G/N
提升的高
度h/m
有用功
W有用/J
拉力
F/N
绳端移动的
距离s/m
总功
W总/J
机械效率
η
1
铝
1
0.1
0.1
0.6
0.3
0.18
56%
2
铝
2
0.1
0.2
1.0
0.3
0.3
67%
3
铝
2
0.2
0.4
1.0
0.6
0.6
67%
4
塑料
2
0.2
0
4
0.8
0.6
0.48
83%
5
塑料
2
0.2
0.4
2.1
0.2
0.42
95%
①比较1和2两次实验发现：
在所有滑轮组一定时，提升的钩码________，机械效率越高。
②比较3和4两次实验发现：
滑轮组的机械效率还与________有关。
③比较________两次实验发现：
在所用滑轮组一定时，机械效率与提升钩码的高度无关。
④第5次实验是利用了图________的装置完成的，判断依据是________。
⑤利用图甲的装置，把重6N的物体用2.5N的拉力迅速拉起，滑轮组的机械效率为________。
可见如果没有刻度尺，只有测力计，也可以测量出滑轮组的机械效率。
（2）小明利用图丙装置实验发现：
斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。
保持斜面倾斜程度不变，可以采用________的方法减小摩擦，从而提筒斜面的机械效率。
（3）实验表明：
额外功越小，总功越接近有用功；进一步推理得出：
假设没有额外功，总功等于有用功；可见使用任何机械都________。
下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是________。
A、焦耳定律B、牛顿第一定律
C、阿基米德原理D、欧姆定律
【答案】
（1）①重力越大②动滑轮的重力③2和3④图乙第5次实验中提升钩码的高度和绳端移动的距离相等⑤80%
（2）减小接触面的粗糙程度（3）不能省功B
【解析】
（1）①比较1和2两次实验可知，当提升钩码的高度相同，提升钩码重力不同时，钩码的重力越大，滑轮组的机械效率就越高。
②比较3和4两次实验可知，滑轮材质不同，所以滑轮重力大小，导致滑轮组的机械效率不同，故滑轮组的机械效率还与动滑轮的重力有关。
③比较2和3两次实验可知，当提升钩码的重力相同，提升高度不同时，滑轮组的机械效率相同，故滑轮组的机械效率与提升钩码的高度无关
④第5次实验中提升钩码的高度和绳端移动的距离相等，所以第5次实验是利用了定滑轮完成的，故是利用了图乙完成的。
⑤图甲中的绳子段数n=3，由题知，G物=6N，F拉=2.5N，则滑轮组的机械效率为：
。
（2）斜面倾斜程度不变时，物体对斜面的压力也会不变，所以可以采用减小接触面的粗糙程度的方法来减小摩擦。
（3）假设没有额外功，总功等于有用功，可见使用任何机械都不能省功；本题用到了理想实验法，牛顿第一定律在推理过程中也用到此方法。
22．（2019·安徽）如图所示，水平地面上一个重为50N的物体，在大小为10N的水平拉力下作用下，向左做匀速直线运动，在5s的时间内通过的距离为2m。
求物体运动过程中
（1）所受摩擦力的大小；
（2）拉力F做功的功率。
【答案】
（1）10N
（2）4W
【解析】
（1）用10N的水平拉力，拉着物体向左做匀速直线运动，物体处于平衡状态，则地面对物体的摩擦力与拉力是一对平衡力，大小相等，故f=F=10N；
（2）拉力F做的功：
=10N×2m=20J，拉力F做功的功率：
。
23．（2019·云南昆明）一人用桶从井里取水，己知桶的容积是6L，空桶的质量是1.5kg，忽略绳子的重力。
（ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）求：
（1）装满水后水的质量；
（2）用绳子把桶放到井里，进入一些水后，桶仍然漂浮在水中，此时它排开水的体积是3×10–3m3，桶受到的浮力；
（3）将一满桶水从桶底刚好离开水面开始匀速提高5m，绳子的拉力做的功；
（4）提水的效率。
【答案】
（1）6kg
（2）30N（3）375J（4）80%
【解析】
（1）由
可得，装满水后水的质量：
m=ρV=1.0×103kg/m3×6×10–3m3=6kg；
（2）桶受到的浮力；
F浮=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×3×10–3m3=30N；
（3）绳子的拉力做的功：
W=G总h=（m桶+m）gh=（1.5kg+6kg）×10N/kg×5m=375J；
（4）提水的效率：
。
24．（2019·山东淄博）2019年4月23日，在庆祝中国人民解放军海军成立70周年海上阅兵活动中，055大型驱逐舰接受检阅，向世界展示了我国大型驱逐舰的发展规模和强大实力。
驱逐舰长174m，宽23m，吃水深度8m，满载排水量12300t，最大航速32节（1节=0.5m/s，海水密度为1.03×l03kg/m3，g取10N/kg）。
求：
（1）驱逐舰行驶到某海域时，舰底受到的海水压强为7.21×104Pa，此时舰底所处的深度；
（2）驱逐舰满载时受到的浮力；
（3）驱逐舰满载时，以最大航速匀速直线航行，若所受海水阻力是其总重的0.1倍，它的动力功率。
【答案】
（1）7m
（2）1.23×108N（3）1.968×108W
【解析】
（1）根据p=ρgh可得此时舰底所处的深度：
；
（2）由阿基米德原理可得，驱逐舰满载时受到的浮力：
F浮=G排=m排g=12300×103kg×10N/kg=1.23×108N；
（3）驱逐舰满载时，以最大航速匀速直线航行，则速度
v=3节=32×0.5m/s=16m/s，
因为驱逐舰处于漂浮状态，则驱逐舰的总重力：
G=F浮=1.23×108N；
由二力平衡条件可得，驱逐舰受到的动力：
F=f=0.1G=0.1×1.23×108N=1.23×107N；
以最大航速匀速直线航行，它的动力功率：
P=Fv=1.23×107N×16m/s=1.968×108W。
25．（2019·广东深圳）如图所示，斜面长s=8m，高h=3m。
用平行于斜面F=50N的拉力，将重力为G=100N的物体，由斜面的底端匀速拉到顶端，用时t=10s。
求：
（1）有用功W有；
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