登录
7. (2025·镇江中考)安全带可有效保护驾乘人员的安全.某模拟安全带未系提示系统中,当乘客坐在座椅上时,开关$\mathrm{S}_{1}$闭合;若系好安全带,则开关$\mathrm{S}_{2}$闭合.设计要求如下:乘客未系安全带时,仪表盘上的指示灯$\mathrm{L}$亮起;系上安全带时,指示灯$\mathrm{L}$熄灭.下列电路图中符合设计要求的是 (
A
)答案
7. A 解析:A.当乘客坐下时,S₁闭合使电路接通;若安全带未系,S₂断开,电流只能通过指示灯L,L发光;若安全带系好,S₂闭合,指示灯L被短接,无电流通过L,L熄灭,符合设计要求,故A符合题意;B.当乘客坐下时,S₁闭合,S₂处于断开状态,无电流通过L,L不发光,故B不符合题意;C.当乘客坐下时,S₁闭合;若安全带未系,S₂断开导致电路不通,灯L不发光,故C不符合题意;D.乘客坐下(S₁闭合),灯L亮,系好安全带(S₂闭合),灯L不熄灭,故D不符合题意.故选A.
解析
【分析】
我们先梳理题目的核心设计要求：①乘客坐下时S₁闭合，未系安全带即S₂断开，此时指示灯L需要亮起；②系好安全带即S₂闭合，此时指示灯L需要熄灭，同时电路不能出现电源短路，保护电阻R要始终接入电路避免电源损坏。
解题思路是先明确两个开关不同状态对应的电路表现，再逐个验证每个选项在两种状态下是否符合要求：要实现S₂闭合后灯熄灭，说明S₂需要和指示灯L并联，这样S₂闭合时就可以将L局部短路，同时干路必须保留保护电阻R，防止电源被直接短路，逐一排查四个选项排除不符合要求的选项即可得到正确答案。
【解析】
我们对照设计要求逐一分析各选项：
1. 选项A：
当乘客坐下S₁闭合，未系安全带S₂断开时，电流路径为电源正极→S₁→灯泡L→电阻R→电源负极，L和R串联，指示灯L发光；
当系好安全带S₂闭合时，灯泡L被开关S₂短路，电流不再经过L，直接从S₂流过，指示灯L熄灭，电路中只有电阻R接入，不会出现电源短路，完全符合设计要求。
2. 选项B：
开关S₂在干路，S₁和灯泡L并联，只有S₂闭合电路才导通，和题目中“乘客坐下S₁闭合电路才接通”的要求完全不符，S₂断开时整个电路断路，无论S₁状态如何灯都不会亮，不符合要求。
3. 选项C：
S₁、L、S₂、R全部串联，只有S₁和S₂同时闭合时电路才导通，灯泡才会发光，未系安全带S₂断开时电路断路，灯不亮，不符合设计要求。
4. 选项D：
S₁和S₂并联后，再和L、R串联，任意一个开关闭合电路都导通，灯泡始终发光，S₂闭合后灯也不会熄灭，不符合设计要求。
综上只有A符合题意。
【答案】
A
【知识点】
局部短路；串并联电路；生活电路设计
【点评】
本题结合安全带提示系统的真实场景考查电路设计，核心是利用局部短路实现用电器的熄灭控制，解题时要注意区分局部短路和电源短路，保证保护电阻始终在电路中，同时严格对照题目给出的两个工作状态逐一验证选项，避免混淆两个开关的控制逻辑。
【难度系数】
0.7
我们先梳理题目的核心设计要求：①乘客坐下时S₁闭合，未系安全带即S₂断开，此时指示灯L需要亮起；②系好安全带即S₂闭合，此时指示灯L需要熄灭，同时电路不能出现电源短路，保护电阻R要始终接入电路避免电源损坏。
解题思路是先明确两个开关不同状态对应的电路表现，再逐个验证每个选项在两种状态下是否符合要求：要实现S₂闭合后灯熄灭，说明S₂需要和指示灯L并联，这样S₂闭合时就可以将L局部短路，同时干路必须保留保护电阻R，防止电源被直接短路，逐一排查四个选项排除不符合要求的选项即可得到正确答案。
【解析】
我们对照设计要求逐一分析各选项：
1. 选项A：
当乘客坐下S₁闭合，未系安全带S₂断开时，电流路径为电源正极→S₁→灯泡L→电阻R→电源负极，L和R串联，指示灯L发光；
当系好安全带S₂闭合时，灯泡L被开关S₂短路，电流不再经过L，直接从S₂流过，指示灯L熄灭，电路中只有电阻R接入，不会出现电源短路，完全符合设计要求。
2. 选项B：
开关S₂在干路，S₁和灯泡L并联，只有S₂闭合电路才导通，和题目中“乘客坐下S₁闭合电路才接通”的要求完全不符，S₂断开时整个电路断路，无论S₁状态如何灯都不会亮，不符合要求。
3. 选项C：
S₁、L、S₂、R全部串联，只有S₁和S₂同时闭合时电路才导通，灯泡才会发光，未系安全带S₂断开时电路断路，灯不亮，不符合设计要求。
4. 选项D：
S₁和S₂并联后，再和L、R串联，任意一个开关闭合电路都导通，灯泡始终发光，S₂闭合后灯也不会熄灭，不符合设计要求。
综上只有A符合题意。
【答案】
A
【知识点】
局部短路；串并联电路；生活电路设计
【点评】
本题结合安全带提示系统的真实场景考查电路设计，核心是利用局部短路实现用电器的熄灭控制，解题时要注意区分局部短路和电源短路，保证保护电阻始终在电路中，同时严格对照题目给出的两个工作状态逐一验证选项，避免混淆两个开关的控制逻辑。
【难度系数】
0.7
8. 如图,电路中电源电压$U_0$不变,滑动变阻器$R_2$电阻线中间某处有个断点,初始时滑动变阻器的滑片$P$在最右端,已知导体的电阻与导体的长度成正比.闭合开关后,将滑片$P$移至最左端的过程中,下列关于电压表示数$U$、电流表示数$I$与滑片滑动距离$x$的变化关系图像中,可能正确的是
(
(
D
)答案
8. D 解析:由图得,电阻R₁与滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器的电压,电流表测量电路的电流.电路中电源电压U₀不变,滑动变阻器R₂电阻线中间某处有个断点,初始时滑动变阻器的滑片P在最右端,已知导体的电阻与导体的长度成正比.闭合开关后,将滑片P移至最左端的过程中,当滑片移到断点的过程中,电路断路,电路中没有电流,电流表示数都为0,电压表测量电源电压,示数保持U₀不变;滑片滑过断点后,电路接通,滑动变阻器与电阻R₁串联,设滑动变阻器的总长为L,滑动变阻器的总电阻为R₂,则电路的总电阻为$R=R_{1}+R_{2}-\frac {x}{L}R_{2}$,电路的电流为$I=\frac {U_{0}}{R}=$ $\frac {U_{0}}{R_{1}+R_{2}-\frac {x}{L}R_{2}}$,R₁、R₂为定值不变,x变大,电流变大,且图像是曲线;滑动变阻器的电压为$U_{2}=U_{0}-U_{1}=U_{0}-IR_{1}=U_{0}-$ $\frac {U_{0}R_{1}}{R_{1}+R_{2}-\frac {x}{L}R_{2}}$,所以此时电压表的示数小于电源电压,且示数不断变小,图像为曲线,故D正确.
解析
【分析】
我们首先明确电路的基础连接关系：定值电阻R₁和滑动变阻器R₂串联，电流表测电路总电流，电压表测R₂两端电压。题目给出R₂的电阻丝中间存在断点，初始滑片在最右端，我们可以把滑片从最右端移到最左端的过程拆成两个阶段分析：第一阶段是滑片从最右端向断点移动的过程，此时断点未被接通，电路处于断路状态，电流表示数为0，电压表相当于连通到电源两极，示数等于电源电压U₀保持不变；第二阶段是滑片越过断点后继续向最左端移动的过程，此时电路接通，R₂接入的电阻随滑片左移、接入电阻丝长度减小而线性减小，结合欧姆定律推导可知电流随移动距离x增大而非线性增大，R₂的电压随x增大而非线性减小，且该阶段电压表示数小于电源电压，对照规律即可选出正确选项。
【解析】
1. 明确电路基础结构
由电路图可知，定值电阻R₁与滑动变阻器R₂串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量R₂两端的电压，电源电压恒定为U₀。
2. 分析滑片未到达断点的阶段
滑片初始在最右端，向最左端移动、还未到达断点时，电路处于断路状态：
① 电路中无电流，电流表示数始终为0；
② 电压表的两个接线柱可以通过定值电阻R₁连通到电源正负极，此时电压表测量电源电压，示数始终等于U₀，保持不变。
3. 分析滑片越过断点后的阶段
滑片滑过断点后，电路接通，设滑动变阻器总长度为L，总最大电阻为R₂，已知电阻与长度成正比，当滑片移动距离为x时，R₂接入电路的电阻为$R_{2入}=R_2-\frac{x}{L}R_2$，此时电路总电阻：
$R_{总}=R_1 + R_{2入}=R_1 + R_2 - \frac{x}{L}R_2$
根据欧姆定律，电路电流：
$I=\frac{U_0}{R_{总}}=\frac{U_0}{R_1 + R_2 - \frac{x}{L}R_2}$
可见x增大时，分母减小，I增大，且I与x不是线性正比关系，变化图像为曲线。
再推导R₂两端的电压（电压表示数）：
$U=U_0 - U_1=U_0 - IR_1=U_0 - \frac{U_0 R_1}{R_1 + R_2 - \frac{x}{L}R_2}$
可见x增大时，U不断减小，且U与x也不是线性关系，图像为曲线，同时该阶段电压表示数小于电源电压U₀。
综上符合所有规律的只有选项D。
【答案】D
【知识点】串联电路规律，欧姆定律应用，滑动变阻器特性
【点评】本题的易错点在于滑动变阻器存在隐性断点，很多同学容易忽略断路阶段的电表示数特征，误判整个过程电表示数连续变化，同时需要注意推导得出的电流、电压和滑片移动距离为非线性关系，对应图像为曲线，不能选择线性变化的错误选项，对电路故障分析和公式推导能力有一定要求。
【难度系数】0.4
我们首先明确电路的基础连接关系：定值电阻R₁和滑动变阻器R₂串联，电流表测电路总电流，电压表测R₂两端电压。题目给出R₂的电阻丝中间存在断点，初始滑片在最右端，我们可以把滑片从最右端移到最左端的过程拆成两个阶段分析：第一阶段是滑片从最右端向断点移动的过程，此时断点未被接通，电路处于断路状态，电流表示数为0，电压表相当于连通到电源两极，示数等于电源电压U₀保持不变；第二阶段是滑片越过断点后继续向最左端移动的过程，此时电路接通，R₂接入的电阻随滑片左移、接入电阻丝长度减小而线性减小，结合欧姆定律推导可知电流随移动距离x增大而非线性增大，R₂的电压随x增大而非线性减小，且该阶段电压表示数小于电源电压，对照规律即可选出正确选项。
【解析】
1. 明确电路基础结构
由电路图可知，定值电阻R₁与滑动变阻器R₂串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量R₂两端的电压，电源电压恒定为U₀。
2. 分析滑片未到达断点的阶段
滑片初始在最右端，向最左端移动、还未到达断点时，电路处于断路状态：
① 电路中无电流，电流表示数始终为0；
② 电压表的两个接线柱可以通过定值电阻R₁连通到电源正负极，此时电压表测量电源电压，示数始终等于U₀，保持不变。
3. 分析滑片越过断点后的阶段
滑片滑过断点后，电路接通，设滑动变阻器总长度为L，总最大电阻为R₂，已知电阻与长度成正比，当滑片移动距离为x时，R₂接入电路的电阻为$R_{2入}=R_2-\frac{x}{L}R_2$，此时电路总电阻：
$R_{总}=R_1 + R_{2入}=R_1 + R_2 - \frac{x}{L}R_2$
根据欧姆定律，电路电流：
$I=\frac{U_0}{R_{总}}=\frac{U_0}{R_1 + R_2 - \frac{x}{L}R_2}$
可见x增大时，分母减小，I增大，且I与x不是线性正比关系，变化图像为曲线。
再推导R₂两端的电压（电压表示数）：
$U=U_0 - U_1=U_0 - IR_1=U_0 - \frac{U_0 R_1}{R_1 + R_2 - \frac{x}{L}R_2}$
可见x增大时，U不断减小，且U与x也不是线性关系，图像为曲线，同时该阶段电压表示数小于电源电压U₀。
综上符合所有规律的只有选项D。
【答案】D
【知识点】串联电路规律，欧姆定律应用，滑动变阻器特性
【点评】本题的易错点在于滑动变阻器存在隐性断点，很多同学容易忽略断路阶段的电表示数特征，误判整个过程电表示数连续变化，同时需要注意推导得出的电流、电压和滑片移动距离为非线性关系，对应图像为曲线，不能选择线性变化的错误选项，对电路故障分析和公式推导能力有一定要求。
【难度系数】0.4
二、填空题(每空1分,共24分)
9. 如图,用细绳将不锈钢勺子悬挂起来,使其静止在水平位置,则勺子悬挂点
9. 如图,用细绳将不锈钢勺子悬挂起来,使其静止在水平位置,则勺子悬挂点
右
(填“左”或“右”)侧的质量较大一些.当将勺子放到热水中时,勺子会变热,这是通过热传递
的方式改变内能.答案
9. 右 热传递 解析:不锈钢勺子悬挂起来,使其静止在水平位置,根据杠杆平衡条件得$F_{左}l_{左}=F_{右}l_{右}$,即$m_{左}gl_{左}=$ $m_{右}gl_{右}$,因为$l_{左}＞l_{右}$,所以$m_{左}＜m_{右}$.当将勺子放到热水中时,勺子吸收热量会变热,这是通过热传递的方式改变内能的.
解析
【分析】
首先分两小问梳理解题思路：第一问，悬挂后静止在水平位置的勺子可以抽象为平衡状态的杠杆，悬挂点就是杠杆的支点，我们可以利用杠杆平衡条件分析两侧质量大小：勺子左右两部分的重力就是杠杆受到的两个作用力，代入杠杆平衡公式后重力加速度g可以约去，对比两侧力臂的长短，就能推导出质量的大小关系，力臂更短的一侧对应质量更大。第二问判断改变内能的方式，只需区分过程是能量转移还是能量转化，勺子放在热水里变热，是热量从高温热水转移到低温勺子，没有发生做功形式的能量转化，因此对应热传递的方式。
【解析】
1. 第一空推导：
将悬挂的不锈钢勺子视为杠杆，静止在水平位置时杠杆处于平衡状态，悬挂点为杠杆的支点。根据杠杆平衡条件可得：
$F_{左}l_{左}=F_{右}l_{右}$
其中两侧的力分别为勺子左右部分的重力，即$F_左=m_左 g$，$F_右=m_右 g$，代入上式得：
$m_左 g l_左 = m_右 g l_右$
约去等式两侧的g后可得$m_左 l_左 = m_右 l_右$，由勺子的结构可知左侧的力臂$l_左$大于右侧的力臂$l_右$，因此$m_左 ＜ m_右$，即悬挂点右侧的质量较大。
2. 第二空判断：
把勺子放到热水中时，热水的内能转移到勺子上，勺子吸收热量温度升高变热，这个过程是内能的转移，没有通过做功改变内能，因此是通过热传递的方式改变内能。
【答案】
右；热传递
【知识点】
杠杆平衡条件；热传递改变内能
【点评】
本题结合生活常见物品考察基础物理知识点，核心是要学会将实际悬挂的物体抽象为杠杆模型，同时准确区分做功和热传递这两种改变内能的不同方式，属于非常典型的基础概念应用题，对学生的知识迁移能力要求不高。
【难度系数】
0.8
首先分两小问梳理解题思路：第一问，悬挂后静止在水平位置的勺子可以抽象为平衡状态的杠杆，悬挂点就是杠杆的支点，我们可以利用杠杆平衡条件分析两侧质量大小：勺子左右两部分的重力就是杠杆受到的两个作用力，代入杠杆平衡公式后重力加速度g可以约去，对比两侧力臂的长短，就能推导出质量的大小关系，力臂更短的一侧对应质量更大。第二问判断改变内能的方式，只需区分过程是能量转移还是能量转化，勺子放在热水里变热，是热量从高温热水转移到低温勺子，没有发生做功形式的能量转化，因此对应热传递的方式。
【解析】
1. 第一空推导：
将悬挂的不锈钢勺子视为杠杆，静止在水平位置时杠杆处于平衡状态，悬挂点为杠杆的支点。根据杠杆平衡条件可得：
$F_{左}l_{左}=F_{右}l_{右}$
其中两侧的力分别为勺子左右部分的重力，即$F_左=m_左 g$，$F_右=m_右 g$，代入上式得：
$m_左 g l_左 = m_右 g l_右$
约去等式两侧的g后可得$m_左 l_左 = m_右 l_右$，由勺子的结构可知左侧的力臂$l_左$大于右侧的力臂$l_右$，因此$m_左 ＜ m_右$，即悬挂点右侧的质量较大。
2. 第二空判断：
把勺子放到热水中时，热水的内能转移到勺子上，勺子吸收热量温度升高变热，这个过程是内能的转移，没有通过做功改变内能，因此是通过热传递的方式改变内能。
【答案】
右；热传递
【知识点】
杠杆平衡条件；热传递改变内能
【点评】
本题结合生活常见物品考察基础物理知识点，核心是要学会将实际悬挂的物体抽象为杠杆模型，同时准确区分做功和热传递这两种改变内能的不同方式，属于非常典型的基础概念应用题，对学生的知识迁移能力要求不高。
【难度系数】
0.8
10. 如图所示是单缸四冲程汽油机某一冲程工作示意图,该冲程是
压缩
冲程.若该汽油机1 s对外做功15次,则汽油机的飞轮速度为1 800
r/min.答案
10. 压缩 1 800 解析:图中的进气门和排气门关闭,活塞向上运动,所以是压缩冲程.四冲程汽油机在1 s内对外做功15次,则汽油机1 min做功900次,由于汽油机一个工作循环完成4个冲程,飞轮和曲轴转2圈,对外做功1次,所以该汽油机的飞轮1 min内转1 800圈,即转速为1 800 r/min.
解析
【分析】
首先判断冲程时，我们可以按照“先看气门开闭状态，再看活塞运动方向”的思路分析：四冲程汽油机的四个冲程各自有对应的特征，进气冲程是进气门开、排气门关，活塞下行；排气冲程是排气门开、进气门关，活塞上行；压缩和做功冲程两个气门都关闭，其中压缩冲程活塞上行，做功冲程活塞下行，对照题图特征就能确定冲程类型。第二空计算飞轮转速，要先牢记四冲程汽油机的核心规律：1个完整工作循环，对外做功1次，飞轮转动2圈，先算出1分钟内汽油机对外做功的总次数，再按“做功1次飞轮转2圈”的对应关系，就能算出1分钟飞轮的总转数，得到飞轮速度。
【解析】
1. 冲程判断：由题图可知，汽油机的进气门和排气门均处于关闭状态，活塞向上运动，符合压缩冲程的工作特征，因此该冲程是压缩冲程。
2. 飞轮速度计算：四冲程汽油机每完成1次对外做功，对应的工作循环中飞轮需要转动2圈。已知该汽油机1s对外做功15次，那么1min（60s）对外做功的总次数为：$15 × 60 = 900$次，因此1min内飞轮转动的总圈数为：$900 × 2 = 1800$圈，即飞轮速度为1800r/min。
【答案】
压缩；1800
【知识点】
四冲程冲程判断；热机转速计算
【点评】
本题是热机章节的基础高频考题，核心考查四冲程汽油机的工作特征和工作循环的参数对应关系，易错点是容易记错“对外做功1次对应飞轮转2圈”的比例，误将结果算为900r/min，解题时要牢记四冲程“1循环、4冲程、2圈飞轮、1次做功”的对应规律即可避免出错。
【难度系数】
0.7
首先判断冲程时，我们可以按照“先看气门开闭状态，再看活塞运动方向”的思路分析：四冲程汽油机的四个冲程各自有对应的特征，进气冲程是进气门开、排气门关，活塞下行；排气冲程是排气门开、进气门关，活塞上行；压缩和做功冲程两个气门都关闭，其中压缩冲程活塞上行，做功冲程活塞下行，对照题图特征就能确定冲程类型。第二空计算飞轮转速，要先牢记四冲程汽油机的核心规律：1个完整工作循环，对外做功1次，飞轮转动2圈，先算出1分钟内汽油机对外做功的总次数，再按“做功1次飞轮转2圈”的对应关系，就能算出1分钟飞轮的总转数，得到飞轮速度。
【解析】
1. 冲程判断：由题图可知，汽油机的进气门和排气门均处于关闭状态，活塞向上运动，符合压缩冲程的工作特征，因此该冲程是压缩冲程。
2. 飞轮速度计算：四冲程汽油机每完成1次对外做功，对应的工作循环中飞轮需要转动2圈。已知该汽油机1s对外做功15次，那么1min（60s）对外做功的总次数为：$15 × 60 = 900$次，因此1min内飞轮转动的总圈数为：$900 × 2 = 1800$圈，即飞轮速度为1800r/min。
【答案】
压缩；1800
【知识点】
四冲程冲程判断；热机转速计算
【点评】
本题是热机章节的基础高频考题，核心考查四冲程汽油机的工作特征和工作循环的参数对应关系，易错点是容易记错“对外做功1次对应飞轮转2圈”的比例，误将结果算为900r/min，解题时要牢记四冲程“1循环、4冲程、2圈飞轮、1次做功”的对应规律即可避免出错。
【难度系数】
0.7
11. (2024·淮安中考)如图所示,小明用400 N的拉力平行于斜坡将重600 N的木箱从斜坡底端匀速拉到顶端,斜坡长$ L = 2 \ \mathrm{m} $,高$ h = 1 \ \mathrm{m} $,他做的总功为$\_\_\_\_\_\_\ \mathrm{J}$,斜坡的机械效率为______,木箱受到的摩擦力为$\_\_\_\_\_\_\ \mathrm{N}$.
答案
11. 800 75% 100 解析:拉力做的总功$W_{总}=FL=400N×$ $2m=800J$,有用功$W_{有用}=Gh=600N×1m=600J$,斜坡的机械效率$η=\frac {W_{有用}}{W_{总}}×100\% =\frac {600J}{800J}×100\% =75\% $;额外功$W_{额外}=W_{总}-W_{有用}=800J-600J=200J$,摩擦力$f=\frac {W_{额外}}{L}=$ $\frac {200J}{2m}=100N.$
解析
【分析】
这是斜面相关的功和机械效率计算问题，我们可以按三步逐步推导：
1. 首先求拉力做的总功：总功是拉力沿斜面移动过程中做的功，已知拉力F和斜面长度L，直接套用总功公式W总=FL即可计算。
2. 接着求有用功和机械效率：使用斜面的目的是把木箱提升到高度h，所以克服木箱重力做的功是有用功，用W有用=Gh计算，再将有用功除以总功就能得到斜面的机械效率。
3. 最后求摩擦力：斜面的额外功来自克服摩擦力做功，先通过总功减去有用功得到额外功，再利用额外功公式W额=fL变形，就可以算出摩擦力的大小。
【解析】
1. 计算总功：
已知拉力F=400N，斜面长L=2m，拉力做的总功：
$W_{总}=FL=400\ \mathrm{N} × 2\ \mathrm{m}=800\ \mathrm{J}$
2. 计算有用功和机械效率：
已知木箱重力G=600N，斜面高h=1m，克服重力做的有用功：
$W_{有用}=Gh=600\ \mathrm{N} × 1\ \mathrm{m}=600\ \mathrm{J}$
斜面的机械效率：
$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}} × 100\% =\frac{600\ \mathrm{J}}{800\ \mathrm{J}} × 100\% =75\%$
3. 计算摩擦力：
克服摩擦力做的额外功：
$W_{额外}=W_{总}-W_{有用}=800\ \mathrm{J}-600\ \mathrm{J}=200\ \mathrm{J}$
由$W_{额外}=fL$可得木箱受到的摩擦力：
$f=\frac{W_{额外}}{L}=\frac{200\ \mathrm{J}}{2\ \mathrm{m}}=100\ \mathrm{N}$
【答案】
800；75%；100
【知识点】
总功计算，机械效率，额外功与摩擦
【点评】
本题是斜面机械效率的基础常规考题，重点考查学生对斜面场景下有用功、总功、额外功的区分理解，通过额外功推导摩擦力是这类题的核心考点，难度不大，属于机械功部分的必拿分基础题。
【难度系数】
0.8
这是斜面相关的功和机械效率计算问题，我们可以按三步逐步推导：
1. 首先求拉力做的总功：总功是拉力沿斜面移动过程中做的功，已知拉力F和斜面长度L，直接套用总功公式W总=FL即可计算。
2. 接着求有用功和机械效率：使用斜面的目的是把木箱提升到高度h，所以克服木箱重力做的功是有用功，用W有用=Gh计算，再将有用功除以总功就能得到斜面的机械效率。
3. 最后求摩擦力：斜面的额外功来自克服摩擦力做功，先通过总功减去有用功得到额外功，再利用额外功公式W额=fL变形，就可以算出摩擦力的大小。
【解析】
1. 计算总功：
已知拉力F=400N，斜面长L=2m，拉力做的总功：
$W_{总}=FL=400\ \mathrm{N} × 2\ \mathrm{m}=800\ \mathrm{J}$
2. 计算有用功和机械效率：
已知木箱重力G=600N，斜面高h=1m，克服重力做的有用功：
$W_{有用}=Gh=600\ \mathrm{N} × 1\ \mathrm{m}=600\ \mathrm{J}$
斜面的机械效率：
$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}} × 100\% =\frac{600\ \mathrm{J}}{800\ \mathrm{J}} × 100\% =75\%$
3. 计算摩擦力：
克服摩擦力做的额外功：
$W_{额外}=W_{总}-W_{有用}=800\ \mathrm{J}-600\ \mathrm{J}=200\ \mathrm{J}$
由$W_{额外}=fL$可得木箱受到的摩擦力：
$f=\frac{W_{额外}}{L}=\frac{200\ \mathrm{J}}{2\ \mathrm{m}}=100\ \mathrm{N}$
【答案】
800；75%；100
【知识点】
总功计算，机械效率，额外功与摩擦
【点评】
本题是斜面机械效率的基础常规考题，重点考查学生对斜面场景下有用功、总功、额外功的区分理解，通过额外功推导摩擦力是这类题的核心考点，难度不大，属于机械功部分的必拿分基础题。
【难度系数】
0.8
12. (2025·南京建邺区期中)运动健身已成为当今生活的新常态,如图为小明用软件记录自己的某次跳绳数据.
(1)当他向上跳起的过程中,动能转化为
(2)小明的质量为 50 kg,每次跳离地面的高度均为 5 cm,根据数据可知:跳绳的平均功率为
(3)软件记录的“热量”实际是运动过程中人体消耗的能量,单位为大卡,1大卡约为4.2千焦,依据软件数据可知小明此次跳绳过程消耗的能量约为
(1)当他向上跳起的过程中,动能转化为
重力势
能.(2)小明的质量为 50 kg,每次跳离地面的高度均为 5 cm,根据数据可知:跳绳的平均功率为
65
W.(3)软件记录的“热量”实际是运动过程中人体消耗的能量,单位为大卡,1大卡约为4.2千焦,依据软件数据可知小明此次跳绳过程消耗的能量约为
$5.04×10^{4}$
J,这一能量大于
(填“大于”“小于”或“等于”)他克服重力做的功,这是因为运动加速了人体的新陈代谢.答案
12. (1)重力势 (2)65 (3)$5.04×10^{4}$ 大于
解析:(1)在小明身体向上跳起的过程中,高度变大,速度变小,动能转化为重力势能.(2)由题意知,小明跳绳1 min跳156次,则1 min跳绳克服重力做功为$W=nGh=nmgh=$ $156×50kg×10N/kg×0.05m=3900J$,则跳绳的平均功率约为$P=\frac {W}{t}=\frac {3900J}{60s}=65W.$(3)由题意知,"热量"实际是运动过程中人体消耗的能量,单位为大卡,1大卡约为4.2千焦,则小明此次跳绳过程消耗的能量约为$Q=12×4.2×$ $10^{3}J=5.04×10^{4}J$;综上可知,跳绳过程消耗的能量大于他克服重力做的功,这是因为运动加速了人体的新陈代谢.
解析:(1)在小明身体向上跳起的过程中,高度变大,速度变小,动能转化为重力势能.(2)由题意知,小明跳绳1 min跳156次,则1 min跳绳克服重力做功为$W=nGh=nmgh=$ $156×50kg×10N/kg×0.05m=3900J$,则跳绳的平均功率约为$P=\frac {W}{t}=\frac {3900J}{60s}=65W.$(3)由题意知,"热量"实际是运动过程中人体消耗的能量,单位为大卡,1大卡约为4.2千焦,则小明此次跳绳过程消耗的能量约为$Q=12×4.2×$ $10^{3}J=5.04×10^{4}J$;综上可知,跳绳过程消耗的能量大于他克服重力做的功,这是因为运动加速了人体的新陈代谢.
解析
【分析】
这道题是结合生活运动场景的力学综合题，解题思路如下：
1. 第一小问分析能量转化：向上跳起时，速度减小、高度增加，对应动能减小、重力势能增大，直接判断转化方向即可。
2. 第二小问求平均功率：首先从题图中提取两个关键数据：总运动时间为1分钟，总跳绳次数为156次；先根据G=mg算出小明的重力，再算出跳一次克服重力做的功，乘以总次数得到总功，最后用功率公式P=W/t算出平均功率，注意提前把单位换算为国际单位制。
3. 第三小问计算消耗能量：根据题目给出的大卡和焦耳的换算关系，直接代入数值计算总能量；结合人体运动的实际特点，人体消耗的能量除了用来克服重力做功，还有部分用于代谢、散热等，因此总消耗能量大于克服重力做的功。
【解析】
(1) 小明向上跳起的过程中，质量不变，速度不断减小，动能减小；高度不断增大，重力势能增大，因此动能转化为重力势能。
(2) 由题图可知，跳绳总时间t=1min=60s，总跳绳次数n=156次；
小明的重力：$G=mg=50\mathrm{kg}×10\mathrm{N/kg}=500\mathrm{N}$
每次跳离地面高度$h=5\mathrm{cm}=0.05\mathrm{m}$
1分钟内克服重力做的总功：
$W=nGh=156×500\mathrm{N}×0.05\mathrm{m}=3900\mathrm{J}$
跳绳的平均功率：
$P=\frac{W}{t}=\frac{3900\mathrm{J}}{60\mathrm{s}}=65\mathrm{W}$
(3) 由题意可知，1大卡约为$4.2×10^3\mathrm{J}$，则总消耗能量：
$Q=12×4.2×10^3\mathrm{J}=5.04×10^4\mathrm{J}$
人体运动过程中，消耗的能量除了用于克服重力做功，还有部分能量用于维持新陈代谢、散热等其他生理活动，因此这一能量大于他克服重力做的功。
【答案】
(1) 重力势 (2) 65 (3)$5.04×10^{4}$；大于
【知识点】
动能势能转化，功率计算，能量单位换算
【点评】
本题结合日常跳绳运动的软件记录数据命题，将基础物理知识点和生活实际场景结合，既考察了机械能转化、功和功率计算的核心知识点，也引导学生用物理知识解释生活现象，解题的关键是准确从题图中提取有效数据，注意不同单位之间的换算，整体计算难度不高。
【难度系数】
0.7
这道题是结合生活运动场景的力学综合题，解题思路如下：
1. 第一小问分析能量转化：向上跳起时，速度减小、高度增加，对应动能减小、重力势能增大，直接判断转化方向即可。
2. 第二小问求平均功率：首先从题图中提取两个关键数据：总运动时间为1分钟，总跳绳次数为156次；先根据G=mg算出小明的重力，再算出跳一次克服重力做的功，乘以总次数得到总功，最后用功率公式P=W/t算出平均功率，注意提前把单位换算为国际单位制。
3. 第三小问计算消耗能量：根据题目给出的大卡和焦耳的换算关系，直接代入数值计算总能量；结合人体运动的实际特点，人体消耗的能量除了用来克服重力做功，还有部分用于代谢、散热等，因此总消耗能量大于克服重力做的功。
【解析】
(1) 小明向上跳起的过程中，质量不变，速度不断减小，动能减小；高度不断增大，重力势能增大，因此动能转化为重力势能。
(2) 由题图可知，跳绳总时间t=1min=60s，总跳绳次数n=156次；
小明的重力：$G=mg=50\mathrm{kg}×10\mathrm{N/kg}=500\mathrm{N}$
每次跳离地面高度$h=5\mathrm{cm}=0.05\mathrm{m}$
1分钟内克服重力做的总功：
$W=nGh=156×500\mathrm{N}×0.05\mathrm{m}=3900\mathrm{J}$
跳绳的平均功率：
$P=\frac{W}{t}=\frac{3900\mathrm{J}}{60\mathrm{s}}=65\mathrm{W}$
(3) 由题意可知，1大卡约为$4.2×10^3\mathrm{J}$，则总消耗能量：
$Q=12×4.2×10^3\mathrm{J}=5.04×10^4\mathrm{J}$
人体运动过程中，消耗的能量除了用于克服重力做功，还有部分能量用于维持新陈代谢、散热等其他生理活动，因此这一能量大于他克服重力做的功。
【答案】
(1) 重力势 (2) 65 (3)$5.04×10^{4}$；大于
【知识点】
动能势能转化，功率计算，能量单位换算
【点评】
本题结合日常跳绳运动的软件记录数据命题，将基础物理知识点和生活实际场景结合，既考察了机械能转化、功和功率计算的核心知识点，也引导学生用物理知识解释生活现象，解题的关键是准确从题图中提取有效数据，注意不同单位之间的换算，整体计算难度不高。
【难度系数】
0.7
