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4. (★★★)如图9.4 - 6甲所示，小辉同学用弹簧测力计拉木块，使它先后两次在水平木板上沿直线匀速滑动相同的距离，图9.4 - 6乙所示是他两次拉动同一木块滑动的距离随时间变化的图像。下列说法正确的是【 】
A.第1次拉力对木块做的功多
B.木块两次受到的摩擦力一样大
C.两次拉力对木块做功的功率一样大
D.两次木块运动的速度相同
A.第1次拉力对木块做的功多
B.木块两次受到的摩擦力一样大
C.两次拉力对木块做功的功率一样大
D.两次木块运动的速度相同
答案
B
解析
【解析】
1. 木块两次沿直线匀速滑动，处于平衡状态，拉力与滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等。
2. 滑动摩擦力的大小只与压力大小和接触面的粗糙程度有关，两次实验中，木块对木板的压力不变，接触面粗糙程度不变，因此滑动摩擦力大小不变，拉力大小也相等，故B正确。
3. 两次木块滑动相同的距离，根据$W = Fs$，拉力$F$相同，距离$s$相同，所以两次拉力对木块做的功相等，故A错误。
4. 由图乙可知，相同距离下，第1次用时更短，根据$v=\frac{s}{t}$，第1次木块运动的速度更大，故D错误。
5. 根据$P = Fv$，拉力$F$相同，第1次速度$v$更大，所以第1次拉力做功的功率更大，故C错误。
【答案】
B
【知识点】
滑动摩擦力的影响因素，功的计算，功率的计算
【点评】
本题结合s-t图像，考查了滑动摩擦力、功和功率的相关知识，需结合二力平衡、控制变量法分析判断，理解相关公式的应用是关键。
【难度系数】
0.6
1. 木块两次沿直线匀速滑动，处于平衡状态，拉力与滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等。
2. 滑动摩擦力的大小只与压力大小和接触面的粗糙程度有关，两次实验中，木块对木板的压力不变，接触面粗糙程度不变，因此滑动摩擦力大小不变，拉力大小也相等，故B正确。
3. 两次木块滑动相同的距离，根据$W = Fs$，拉力$F$相同，距离$s$相同，所以两次拉力对木块做的功相等，故A错误。
4. 由图乙可知，相同距离下，第1次用时更短，根据$v=\frac{s}{t}$，第1次木块运动的速度更大，故D错误。
5. 根据$P = Fv$，拉力$F$相同，第1次速度$v$更大，所以第1次拉力做功的功率更大，故C错误。
【答案】
B
【知识点】
滑动摩擦力的影响因素，功的计算，功率的计算
【点评】
本题结合s-t图像，考查了滑动摩擦力、功和功率的相关知识，需结合二力平衡、控制变量法分析判断，理解相关公式的应用是关键。
【难度系数】
0.6
5. (★★★)如图9.4 - 7所示，物体A的质量为2kg，在拉力F的作用下沿水平地面做匀速直线运动，速度为2m/s，弹簧测力计的示数为5N，则拉力F为N，物体A受到的摩擦力为N，拉力F的功率是W。(不计滑轮重、绳重及摩擦)
]
]答案
5
10
20
10
20
解析
【解析】
1. 由图可知，该装置为动滑轮的特殊使用方式，弹簧测力计的示数为5N，因此拉力F等于弹簧测力计的示数，即$ F = 5N $。
2. 不计滑轮重、绳重及摩擦，物体A做匀速直线运动，受到的摩擦力与绳子对它的拉力是一对平衡力，绳子对物体A的拉力为2F，故摩擦力$ f = 2×5N = 10N $。
3. 物体A的速度为2m/s，动滑轮特殊使用时，拉力F移动的速度为物体A速度的2倍，即$ v = 2×2m/s = 4m/s $。根据功率公式$ P = Fv $，可得拉力F的功率$ P = 5N×4m/s = 20W $。
【答案】
5；10；20
【知识点】
动滑轮的特点；二力平衡条件；功率的计算
【点评】
本题考查动滑轮的特殊应用、二力平衡及功率计算，需明确动滑轮反向使用时力与运动的关系，理清各物理量间的联系是解题关键。
【难度系数】
0.4
1. 由图可知，该装置为动滑轮的特殊使用方式，弹簧测力计的示数为5N，因此拉力F等于弹簧测力计的示数，即$ F = 5N $。
2. 不计滑轮重、绳重及摩擦，物体A做匀速直线运动，受到的摩擦力与绳子对它的拉力是一对平衡力，绳子对物体A的拉力为2F，故摩擦力$ f = 2×5N = 10N $。
3. 物体A的速度为2m/s，动滑轮特殊使用时，拉力F移动的速度为物体A速度的2倍，即$ v = 2×2m/s = 4m/s $。根据功率公式$ P = Fv $，可得拉力F的功率$ P = 5N×4m/s = 20W $。
【答案】
5；10；20
【知识点】
动滑轮的特点；二力平衡条件；功率的计算
【点评】
本题考查动滑轮的特殊应用、二力平衡及功率计算，需明确动滑轮反向使用时力与运动的关系，理清各物理量间的联系是解题关键。
【难度系数】
0.4
6. (★★★)骨骼、肌肉和关节构成了人体的运动系统，最基本的运动都是肌肉牵引骨骼绕关节转动产生的。如图9.4 - 8所示，人体的重力为阻力，大小为600N，小腿肌肉施加的拉力为动力，小明在1min内完成50个双脚同时踮起的动作，每次踮脚过程中脚跟离开地面的高度是9cm，踮脚时人体足部构成了模型，小腿肌肉对每只脚的拉力大小为N；在1min内，小明踮脚过程中双腿肌肉做功的功率为W。
]
]答案
省力杠杆
300
45
300
45
解析
1
7. (★★★)无人机在生产生活中有着广泛的应用。如图9.4 - 9所示是一款新型智能航拍无人机，机身总质量为2kg，小李操作该无人机先以1.2m/s的速度沿竖直方向匀速上升48m，接着又以2m/s的速度沿水平方向匀速飞行80m。无人机在上升过程中需要克服重力做功J，在整个飞行过程中克服重力做功的功率为W。(g取10N/kg)
]
]答案
960
12
12
解析
【解析】
1. 计算无人机的重力：$ G = mg = 2\mathrm{kg} × 10\mathrm{N/kg} = 20\mathrm{N} $；
2. 上升过程中克服重力做功：$ W = Gh = 20\mathrm{N} × 48\mathrm{m} = 960\mathrm{J} $；
3. 计算上升时间：$ t_1 = \frac{s_1}{v_1} = \frac{48\mathrm{m}}{1.2\mathrm{m/s}} = 40\mathrm{s} $；
4. 水平飞行时，重力方向与运动方向垂直，重力不做功，因此整个过程克服重力做的总功仍为960J；
5. 计算水平飞行时间：$ t_2 = \frac{s_2}{v_2} = \frac{80\mathrm{m}}{2\mathrm{m/s}} = 40\mathrm{s} $；
6. 总时间：$ t = t_1 + t_2 = 40\mathrm{s} + 40\mathrm{s} = 80\mathrm{s} $；
7. 整个过程克服重力做功的功率：$ P = \frac{W}{t} = \frac{960\mathrm{J}}{80\mathrm{s}} = 12\mathrm{W} $。
【答案】
960；12
【知识点】
重力做功计算、功率计算、力做功的条件
【点评】
本题考查重力做功的条件及功和功率的计算，需明确只有在重力方向上移动距离时重力才做功，水平飞行过程重力不做功，计算总功率时要注意总时间为各段时间之和。
【难度系数】
0.6
1. 计算无人机的重力：$ G = mg = 2\mathrm{kg} × 10\mathrm{N/kg} = 20\mathrm{N} $；
2. 上升过程中克服重力做功：$ W = Gh = 20\mathrm{N} × 48\mathrm{m} = 960\mathrm{J} $；
3. 计算上升时间：$ t_1 = \frac{s_1}{v_1} = \frac{48\mathrm{m}}{1.2\mathrm{m/s}} = 40\mathrm{s} $；
4. 水平飞行时，重力方向与运动方向垂直，重力不做功，因此整个过程克服重力做的总功仍为960J；
5. 计算水平飞行时间：$ t_2 = \frac{s_2}{v_2} = \frac{80\mathrm{m}}{2\mathrm{m/s}} = 40\mathrm{s} $；
6. 总时间：$ t = t_1 + t_2 = 40\mathrm{s} + 40\mathrm{s} = 80\mathrm{s} $；
7. 整个过程克服重力做功的功率：$ P = \frac{W}{t} = \frac{960\mathrm{J}}{80\mathrm{s}} = 12\mathrm{W} $。
【答案】
960；12
【知识点】
重力做功计算、功率计算、力做功的条件
【点评】
本题考查重力做功的条件及功和功率的计算，需明确只有在重力方向上移动距离时重力才做功，水平飞行过程重力不做功，计算总功率时要注意总时间为各段时间之和。
【难度系数】
0.6
8. (★★★)我国自主研发的“蛟龙”号深海潜水器的质量为$ 2×10^4 $kg，长度为8m、高为3.5m、宽度为3m。潜水器被轮船上的机械牵引出水面时的情景如图9.4 - 10所示，潜水器离开水面沿竖直方向匀速上升12m。(g取10N/kg)
(1)牵引机械对潜水器的拉力是多大？
(2)牵引机械对潜水器所做的功是多少？
(3)假如牵引机械提升的时间为2min，则牵引机械的功率是多大？
(1)牵引机械对潜水器的拉力是多大？
(2)牵引机械对潜水器所做的功是多少？
(3)假如牵引机械提升的时间为2min，则牵引机械的功率是多大？
答案
解：
(1) 潜水器的重力：$G=mg=2×10^{4}\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=2×10^{5}\ \mathrm{N}$
因为潜水器匀速上升，拉力与重力平衡，所以牵引机械对潜水器的拉力$F=G=2×10^{5}\ \mathrm{N}$
(2) 牵引机械对潜水器所做的功：$W=Gh=2×10^{5}\ \mathrm{N}×12\ \mathrm{m}=2.4×10^{6}\ \mathrm{J}$
(3) 提升时间$t=2\ \mathrm{min}=120\ \mathrm{s}$，牵引机械的功率：$P=\frac{W}{t}=\frac{2.4×10^{6}\ \mathrm{J}}{120\ \mathrm{s}}=2×10^{4}\ \mathrm{W}$
答：
(1) 牵引机械对潜水器的拉力是$2×10^{5}\ \mathrm{N}$；
(2) 牵引机械对潜水器所做的功是$2.4×10^{6}\ \mathrm{J}$；
(3) 牵引机械的功率是$2×10^{4}\ \mathrm{W}$。
(1) 潜水器的重力：$G=mg=2×10^{4}\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=2×10^{5}\ \mathrm{N}$
因为潜水器匀速上升，拉力与重力平衡，所以牵引机械对潜水器的拉力$F=G=2×10^{5}\ \mathrm{N}$
(2) 牵引机械对潜水器所做的功：$W=Gh=2×10^{5}\ \mathrm{N}×12\ \mathrm{m}=2.4×10^{6}\ \mathrm{J}$
(3) 提升时间$t=2\ \mathrm{min}=120\ \mathrm{s}$，牵引机械的功率：$P=\frac{W}{t}=\frac{2.4×10^{6}\ \mathrm{J}}{120\ \mathrm{s}}=2×10^{4}\ \mathrm{W}$
答：
(1) 牵引机械对潜水器的拉力是$2×10^{5}\ \mathrm{N}$；
(2) 牵引机械对潜水器所做的功是$2.4×10^{6}\ \mathrm{J}$；
(3) 牵引机械的功率是$2×10^{4}\ \mathrm{W}$。
解析
【解析】
(1) 先计算潜水器的重力：$G=mg=2×10^{4}\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=2×10^{5}\ \mathrm{N}$，由于潜水器匀速上升，拉力与重力是一对平衡力，大小相等，因此牵引机械对潜水器的拉力$F=G=2×10^{5}\ \mathrm{N}$。
(2) 根据功的计算公式$W=Gh$，代入数据得：$W=2×10^{5}\ \mathrm{N}×12\ \mathrm{m}=2.4×10^{6}\ \mathrm{J}$。
(3) 先将时间单位换算：$2\ \mathrm{min}=120\ \mathrm{s}$，再根据功率公式$P=\frac{W}{t}$计算：$P=\frac{2.4×10^{6}\ \mathrm{J}}{120\ \mathrm{s}}=2×10^{4}\ \mathrm{W}$。
【答案】
(1) $2×10^{5}\ \mathrm{N}$
(2) $2.4×10^{6}\ \mathrm{J}$
(3) $2×10^{4}\ \mathrm{W}$
【知识点】
重力的计算、功的计算、功率的计算
【点评】
本题考查了平衡力、重力、功和功率的综合计算，需结合匀速直线运动的受力分析，熟练运用相关公式，注意单位换算，注重对基础物理公式和物理过程的分析。
【难度系数】
0.6
(1) 先计算潜水器的重力：$G=mg=2×10^{4}\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=2×10^{5}\ \mathrm{N}$，由于潜水器匀速上升，拉力与重力是一对平衡力，大小相等，因此牵引机械对潜水器的拉力$F=G=2×10^{5}\ \mathrm{N}$。
(2) 根据功的计算公式$W=Gh$，代入数据得：$W=2×10^{5}\ \mathrm{N}×12\ \mathrm{m}=2.4×10^{6}\ \mathrm{J}$。
(3) 先将时间单位换算：$2\ \mathrm{min}=120\ \mathrm{s}$，再根据功率公式$P=\frac{W}{t}$计算：$P=\frac{2.4×10^{6}\ \mathrm{J}}{120\ \mathrm{s}}=2×10^{4}\ \mathrm{W}$。
【答案】
(1) $2×10^{5}\ \mathrm{N}$
(2) $2.4×10^{6}\ \mathrm{J}$
(3) $2×10^{4}\ \mathrm{W}$
【知识点】
重力的计算、功的计算、功率的计算
【点评】
本题考查了平衡力、重力、功和功率的综合计算，需结合匀速直线运动的受力分析，熟练运用相关公式，注意单位换算，注重对基础物理公式和物理过程的分析。
【难度系数】
0.6
