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9. (多选)我国古代科技著作《天工开物》中记载了一种以水流为动力来取水的机械——筒车，其模型如图所示。下列说法正确的是()。
A.水流速度越大，筒车转动速度越大，提水的功率越大
B.筒车转动过程中，取水筒内的水在取水处时重力势能最小
C.从取水处到倒水处，取水筒中水的动能转化为水的重力势能
D.筒车工作时，水流的机械能转移为筒车和筒内水的机械能
A.水流速度越大，筒车转动速度越大，提水的功率越大
B.筒车转动过程中，取水筒内的水在取水处时重力势能最小
C.从取水处到倒水处，取水筒中水的动能转化为水的重力势能
D.筒车工作时，水流的机械能转移为筒车和筒内水的机械能
答案
ABD
解析
A.水流速度越大，对筒车的动力越大，筒车转动速度越大，单位时间内提水质量越多，根据功率P=W/t=mgh/t，提水功率越大，A正确；B.取水处为筒车最低位置，水的高度最低，重力势能最小，B正确；C.从取水处到倒水处，水随筒车上升，重力势能增加，动能若不变（筒车匀速转动时），并非动能转化为重力势能，而是水流机械能转移所致，C错误；D.水流冲击筒车做功，将水流的机械能转移为筒车的动能和筒内水的重力势能，D正确。
三、实验题
10. 探究物体动能跟哪些因素有关的装置示意图如图所示。
(1)原理：运动的钢球 A 碰上木块 B 后，能将 B 撞出一段距离 s。在同样的水平面上，B 被撞得越远，A 对 B 做的功就越多，表明 A 具有的动能就越大。通过 B 被撞的距离来反映物体 A 动能大小的方法在物理学中属于(选填“控制变量法”或“转换法”)。
(2)实验步骤及现象：
①让同一钢球 A 分别从不同高度由静止开始滚下，高度 h 越高，钢球运动到水平面时速度越，木块 B 被撞得越远。
②改变钢球的质量，让不同的钢球从(选填“同一”或“不同”)高度由静止开始滚下，质量越大的钢球将木块 B 撞得越远。
(3)结论：多次实验表明，质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能。
10. 探究物体动能跟哪些因素有关的装置示意图如图所示。
(1)原理：运动的钢球 A 碰上木块 B 后，能将 B 撞出一段距离 s。在同样的水平面上，B 被撞得越远，A 对 B 做的功就越多，表明 A 具有的动能就越大。通过 B 被撞的距离来反映物体 A 动能大小的方法在物理学中属于(选填“控制变量法”或“转换法”)。
(2)实验步骤及现象：
①让同一钢球 A 分别从不同高度由静止开始滚下，高度 h 越高，钢球运动到水平面时速度越，木块 B 被撞得越远。
②改变钢球的质量，让不同的钢球从(选填“同一”或“不同”)高度由静止开始滚下，质量越大的钢球将木块 B 撞得越远。
(3)结论：多次实验表明，质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能。
答案
(1)转换法
(2)①大
②同一
(3)越大
(2)①大
②同一
(3)越大
解析
【解析】
(1) 实验中通过木块B被撞的距离来间接反映钢球A的动能大小，将不易直接测量的动能转换为容易观察的距离，该方法为转换法。
(2) ①同一钢球从不同高度滚下，高度h越高，钢球运动到水平面时的速度越大，木块B被撞得越远；②探究动能与质量的关系时，需控制钢球到达水平面的速度相同，所以让不同钢球从同一高度由静止开始滚下。
(3) 根据实验现象可得，运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越大。
【答案】
(1)转换法
(2)①大
②同一
(3)越大
【知识点】
转换法，动能的影响因素，控制变量法
【点评】
本题考查探究物体动能影响因素的实验，重点考查转换法和控制变量法的应用，需掌握实验原理与结论。
【难度系数】
0.8
(1) 实验中通过木块B被撞的距离来间接反映钢球A的动能大小，将不易直接测量的动能转换为容易观察的距离，该方法为转换法。
(2) ①同一钢球从不同高度滚下，高度h越高，钢球运动到水平面时的速度越大，木块B被撞得越远；②探究动能与质量的关系时，需控制钢球到达水平面的速度相同，所以让不同钢球从同一高度由静止开始滚下。
(3) 根据实验现象可得，运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越大。
【答案】
(1)转换法
(2)①大
②同一
(3)越大
【知识点】
转换法，动能的影响因素，控制变量法
【点评】
本题考查探究物体动能影响因素的实验，重点考查转换法和控制变量法的应用，需掌握实验原理与结论。
【难度系数】
0.8
四、计算题
11. 为了提高快递配送效率，可使用物流机器人完成最后 3 km 的智能配送。若某物流机器人未装运货物时的质量为 600 kg，在某平直道路上匀速行驶 240 m 用时 1 min，行驶时所受阻力为车重的$\frac{1}{5}$。g 取 10 N/kg。在此过程中，求：
（1）该物流机器人匀速行驶时的速度。
（2）该物流机器人的牵引力做的功。
（3）该物流机器人的牵引力做功的功率。
11. 为了提高快递配送效率，可使用物流机器人完成最后 3 km 的智能配送。若某物流机器人未装运货物时的质量为 600 kg，在某平直道路上匀速行驶 240 m 用时 1 min，行驶时所受阻力为车重的$\frac{1}{5}$。g 取 10 N/kg。在此过程中，求：
（1）该物流机器人匀速行驶时的速度。
（2）该物流机器人的牵引力做的功。
（3）该物流机器人的牵引力做功的功率。
答案
（1）$t=1\min=60\mathrm{s}$，$v=\frac{s}{t}=\frac{240\mathrm{m}}{60\mathrm{s}}=4\mathrm{m/s}$。
（2）$G=mg=600\mathrm{kg}×10\mathrm{N/kg}=6000\mathrm{N}$，$f=\frac{1}{5}G=\frac{1}{5}×6000\mathrm{N}=1200\mathrm{N}$，因匀速行驶，$F=f=1200\mathrm{N}$，$W=Fs=1200\mathrm{N}×240\mathrm{m}=2.88×10^{5}\mathrm{J}$。
（3）$P=\frac{W}{t}=\frac{2.88×10^{5}\mathrm{J}}{60\mathrm{s}}=4800\mathrm{W}$。
（2）$G=mg=600\mathrm{kg}×10\mathrm{N/kg}=6000\mathrm{N}$，$f=\frac{1}{5}G=\frac{1}{5}×6000\mathrm{N}=1200\mathrm{N}$，因匀速行驶，$F=f=1200\mathrm{N}$，$W=Fs=1200\mathrm{N}×240\mathrm{m}=2.88×10^{5}\mathrm{J}$。
（3）$P=\frac{W}{t}=\frac{2.88×10^{5}\mathrm{J}}{60\mathrm{s}}=4800\mathrm{W}$。
解析
【解析】
（1）先进行单位换算：$t=1\min=60\mathrm{s}$，根据速度公式$v=\frac{s}{t}$，代入数据得$v=\frac{240\mathrm{m}}{60\mathrm{s}}=4\mathrm{m/s}$。
（2）根据重力公式$G=mg$计算机器人重力：$G=600\mathrm{kg}×10\mathrm{N/kg}=6000\mathrm{N}$；由阻力与车重的关系求出阻力：$f=\frac{1}{5}G=\frac{1}{5}×6000\mathrm{N}=1200\mathrm{N}$；因机器人匀速行驶，牵引力与阻力是平衡力，故$F=f=1200\mathrm{N}$；再根据功的公式$W=Fs$计算牵引力做功：$W=1200\mathrm{N}×240\mathrm{m}=2.88×10^{5}\mathrm{J}$。
（3）根据功率公式$P=\frac{W}{t}$，代入数据得$P=\frac{2.88×10^{5}\mathrm{J}}{60\mathrm{s}}=4800\mathrm{W}$。
【答案】
（1）$4\mathrm{m/s}$
（2）$2.88×10^{5}\mathrm{J}$
（3）$4800\mathrm{W}$
【知识点】
速度的计算、功的计算、功率的计算
【点评】
本题为力学综合题，考查了速度、重力、功、功率的计算及二力平衡条件的应用，解题时需注意单位换算，熟练运用相关公式是解题关键。
【难度系数】
0.7
（1）先进行单位换算：$t=1\min=60\mathrm{s}$，根据速度公式$v=\frac{s}{t}$，代入数据得$v=\frac{240\mathrm{m}}{60\mathrm{s}}=4\mathrm{m/s}$。
（2）根据重力公式$G=mg$计算机器人重力：$G=600\mathrm{kg}×10\mathrm{N/kg}=6000\mathrm{N}$；由阻力与车重的关系求出阻力：$f=\frac{1}{5}G=\frac{1}{5}×6000\mathrm{N}=1200\mathrm{N}$；因机器人匀速行驶，牵引力与阻力是平衡力，故$F=f=1200\mathrm{N}$；再根据功的公式$W=Fs$计算牵引力做功：$W=1200\mathrm{N}×240\mathrm{m}=2.88×10^{5}\mathrm{J}$。
（3）根据功率公式$P=\frac{W}{t}$，代入数据得$P=\frac{2.88×10^{5}\mathrm{J}}{60\mathrm{s}}=4800\mathrm{W}$。
【答案】
（1）$4\mathrm{m/s}$
（2）$2.88×10^{5}\mathrm{J}$
（3）$4800\mathrm{W}$
【知识点】
速度的计算、功的计算、功率的计算
【点评】
本题为力学综合题，考查了速度、重力、功、功率的计算及二力平衡条件的应用，解题时需注意单位换算，熟练运用相关公式是解题关键。
【难度系数】
0.7
