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5. (2025,凉山州)甲、乙两车同时同地在水平路面上向北沿直线行驶,它们的$s-t$图像如图11-2-10所示。已知甲车总重$1.2×10^{4}\ \mathrm{N}$,若甲车0~8 s内的牵引力大小恒为$1.6×10^{3}\ \mathrm{N}$,则(
A.乙车速度大小为10 m/s
B.0~6 s内,以甲车为参照物,乙车向北运动
C.0~6 s内,甲车重力做功为$7.2×10^{5}\ \mathrm{J}$
D.0~6 s内,甲车牵引力功率为$1.6×10^{4}\ \mathrm{W}$
D
)。A.乙车速度大小为10 m/s
B.0~6 s内,以甲车为参照物,乙车向北运动
C.0~6 s内,甲车重力做功为$7.2×10^{5}\ \mathrm{J}$
D.0~6 s内,甲车牵引力功率为$1.6×10^{4}\ \mathrm{W}$
答案
5. D 【解析】由题图可知,甲车速度大小为$v_{\mathrm{甲}}=\frac{s_{\mathrm{甲}}}{t_{\mathrm{甲}}}=\frac{80\ \mathrm{m}}{8\ \mathrm{s}}=10\ \mathrm{m/s}$,乙车速度大小为$v_{\mathrm{乙}}=\frac{s_{\mathrm{乙}}}{t_{\mathrm{乙}}}=\frac{50\ \mathrm{m}}{10\ \mathrm{s}}=5\ \mathrm{m/s}$;因为$v_{\mathrm{甲}}＞v_{\mathrm{乙}}$,所以以甲车为参照物,乙车向南运动;0~6 s内,甲车的重力方向竖直向下,而甲车在竖直方向没有移动距离,因此重力不做功;若甲车0~8 s内的牵引力大小恒为$1.6×10^{3}\ \mathrm{N}$,则0~6 s内,甲车牵引力的功率$P_{\mathrm{甲}}=F_{\mathrm{甲}}\frac{s_{\mathrm{甲}}}{t}=1.6×10^{4}\ \mathrm{W}$。故选项D正确。
解析
【分析】
要解决这道题，我们可以逐个分析选项：
1. 对于选项A，先从s-t图像中读取乙车的路程和时间，利用速度公式计算乙车速度，判断是否正确；
2. 对于选项B，先比较甲乙两车的速度大小，结合运动方向，判断以甲车为参照物时乙车的运动方向；
3. 对于选项C，根据做功的两个必要条件（力和在力的方向上移动的距离），分析甲车重力是否做功；
4. 对于选项D，先根据甲车速度算出0~6s内的路程，再利用功率公式（$P=\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}=Fv$）计算牵引力的功率，判断是否正确。
【解析】
1. 计算甲乙两车的速度：
由题图可知，甲车8s内行驶的路程为80m，甲车速度$v_{\mathrm{甲}}=\frac{s_{\mathrm{甲}}}{t_{\mathrm{甲}}}=\frac{80\ \mathrm{m}}{8\ \mathrm{s}}=10\ \mathrm{m/s}$；
乙车10s内行驶的路程为50m，乙车速度$v_{\mathrm{乙}}=\frac{s_{\mathrm{乙}}}{t_{\mathrm{乙}}}=\frac{50\ \mathrm{m}}{10\ \mathrm{s}}=5\ \mathrm{m/s}$，因此选项A错误。
2. 判断乙车的相对运动：
因为$v_{\mathrm{甲}}＞v_{\mathrm{乙}}$，且甲乙两车同时同地向北沿直线行驶，所以以甲车为参照物，乙车向南运动，选项B错误。
3. 分析重力做功情况：
0~6 s内，甲车的重力方向竖直向下，而甲车在竖直方向没有移动距离，根据做功的必要条件，重力不做功，选项C错误。
4. 计算甲车牵引力的功率：
甲车速度$v_{\mathrm{甲}}=10\ \mathrm{m/s}$，牵引力$F_{\mathrm{甲}}=1.6×10^{3}\ \mathrm{N}$，根据功率公式$P=Fv$，可得0~6 s内甲车牵引力的功率$P_{\mathrm{甲}}=F_{\mathrm{甲}}v_{\mathrm{甲}}=1.6×10^{3}\ \mathrm{N}×10\ \mathrm{m/s}=1.6×10^{4}\ \mathrm{W}$，选项D正确。
【答案】
D
【知识点】
速度计算、功率计算、力做功的判断
【点评】
本题结合s-t图像综合考查了速度、参照物、力是否做功、功率的相关知识，需要熟练掌握各物理概念的定义和计算公式，能从图像中提取有效信息进行分析计算，对知识的综合应用能力有一定要求。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，我们可以逐个分析选项：
1. 对于选项A，先从s-t图像中读取乙车的路程和时间，利用速度公式计算乙车速度，判断是否正确；
2. 对于选项B，先比较甲乙两车的速度大小，结合运动方向，判断以甲车为参照物时乙车的运动方向；
3. 对于选项C，根据做功的两个必要条件（力和在力的方向上移动的距离），分析甲车重力是否做功；
4. 对于选项D，先根据甲车速度算出0~6s内的路程，再利用功率公式（$P=\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}=Fv$）计算牵引力的功率，判断是否正确。
【解析】
1. 计算甲乙两车的速度：
由题图可知，甲车8s内行驶的路程为80m，甲车速度$v_{\mathrm{甲}}=\frac{s_{\mathrm{甲}}}{t_{\mathrm{甲}}}=\frac{80\ \mathrm{m}}{8\ \mathrm{s}}=10\ \mathrm{m/s}$；
乙车10s内行驶的路程为50m，乙车速度$v_{\mathrm{乙}}=\frac{s_{\mathrm{乙}}}{t_{\mathrm{乙}}}=\frac{50\ \mathrm{m}}{10\ \mathrm{s}}=5\ \mathrm{m/s}$，因此选项A错误。
2. 判断乙车的相对运动：
因为$v_{\mathrm{甲}}＞v_{\mathrm{乙}}$，且甲乙两车同时同地向北沿直线行驶，所以以甲车为参照物，乙车向南运动，选项B错误。
3. 分析重力做功情况：
0~6 s内，甲车的重力方向竖直向下，而甲车在竖直方向没有移动距离，根据做功的必要条件，重力不做功，选项C错误。
4. 计算甲车牵引力的功率：
甲车速度$v_{\mathrm{甲}}=10\ \mathrm{m/s}$，牵引力$F_{\mathrm{甲}}=1.6×10^{3}\ \mathrm{N}$，根据功率公式$P=Fv$，可得0~6 s内甲车牵引力的功率$P_{\mathrm{甲}}=F_{\mathrm{甲}}v_{\mathrm{甲}}=1.6×10^{3}\ \mathrm{N}×10\ \mathrm{m/s}=1.6×10^{4}\ \mathrm{W}$，选项D正确。
【答案】
D
【知识点】
速度计算、功率计算、力做功的判断
【点评】
本题结合s-t图像综合考查了速度、参照物、力是否做功、功率的相关知识，需要熟练掌握各物理概念的定义和计算公式，能从图像中提取有效信息进行分析计算，对知识的综合应用能力有一定要求。
【难度系数】
0.6
6. (2024,南充)如图11-2-11所示,木板B置于水平地面上,物块A叠放于B上。水平拉力$F_{1}=70\ \mathrm{N}$,水平拉力$F_{2}=50\ \mathrm{N}$。B静止,A沿木板B以10 cm/s的速度向右匀速滑动,则拉力$F_{2}$的功率为
5
W,地面对木板B的摩擦力为20
N。答案
6. 5 20 【解析】物块A在水平拉力$F_{2}=50\ \mathrm{N}$的作用下,以$10\ \mathrm{cm/s}$的速度向右匀速滑动,则拉力$F_{2}$的功率$P=\frac{W}{t}=\frac{F_{2}s}{t}=F_{2}v=50\ \mathrm{N}×10×0.01\ \mathrm{m/s}=5\ \mathrm{W}$;木板B置于水平地面上,处于静止状态,则木板B受到的水平向左的拉力$F_{1}$、物体A对木板B水平向右的摩擦力、地面对B的水平向右的摩擦力,三个力的合力为0,由于物块A受到的水平拉力为$50\ \mathrm{N}$,且A做匀速直线运动,则物体A对木板B水平向右的摩擦力$f_{A}=50\ \mathrm{N}$,则地面对木板B的摩擦力$f_{\mathrm{地}}=F_{1}-f_{A}=70\ \mathrm{N}-50\ \mathrm{N}=20\ \mathrm{N}$。
解析
【分析】
首先解决拉力$F_2$的功率问题：回忆功率的计算公式，已知拉力大小和物体A的速度，将速度单位转换为国际单位后，利用$P=Fv$即可计算功率。
然后分析地面对木板B的摩擦力：木板B静止，处于平衡状态，受力合力为0。先分析物块A的受力，A匀速滑动，水平方向拉力$F_2$与B对A的摩擦力平衡，故B对A的摩擦力等于$F_2$；根据力的作用是相互的，A对B的摩擦力大小等于B对A的摩擦力。再对B进行受力分析，B受到向左的$F_1$、向右的A对B的摩擦力、向右的地面对B的摩擦力，这三个力平衡，由此可计算地面对B的摩擦力。
【解析】
1. 计算拉力$F_2$的功率：
已知$F_2=50\ \mathrm{N}$，物体A的速度$v=10\ \mathrm{cm/s}=0.1\ \mathrm{m/s}$，根据功率公式$P=Fv$，可得：
$P=F_2v=50\ \mathrm{N}×0.1\ \mathrm{m/s}=5\ \mathrm{W}$。
2. 计算地面对木板B的摩擦力：
物块A向右匀速滑动，水平方向受力平衡，因此B对A的摩擦力$f_{B对A}=F_2=50\ \mathrm{N}$；根据力的作用是相互的，A对B的摩擦力$f_{A对B}=f_{B对A}=50\ \mathrm{N}$，方向向右。
木板B静止，水平方向受力平衡，受到向左的拉力$F_1=70\ \mathrm{N}$、向右的A对B的摩擦力$f_{A对B}$、向右的地面对B的摩擦力$f_{地}$，则有：
$F_1=f_{A对B}+f_{地}$
所以$f_{地}=F_1-f_{A对B}=70\ \mathrm{N}-50\ \mathrm{N}=20\ \mathrm{N}$。
【答案】
5；20
【知识点】
功率的计算、二力平衡条件、相互作用力
【点评】
本题综合考查了功率公式的应用和受力平衡分析，解题时需注意单位的统一，同时要明确不同物体的运动状态对应的受力特点，准确分析相互作用力和平衡力的关系。
【难度系数】
0.7
首先解决拉力$F_2$的功率问题：回忆功率的计算公式，已知拉力大小和物体A的速度，将速度单位转换为国际单位后，利用$P=Fv$即可计算功率。
然后分析地面对木板B的摩擦力：木板B静止，处于平衡状态，受力合力为0。先分析物块A的受力，A匀速滑动，水平方向拉力$F_2$与B对A的摩擦力平衡，故B对A的摩擦力等于$F_2$；根据力的作用是相互的，A对B的摩擦力大小等于B对A的摩擦力。再对B进行受力分析，B受到向左的$F_1$、向右的A对B的摩擦力、向右的地面对B的摩擦力，这三个力平衡，由此可计算地面对B的摩擦力。
【解析】
1. 计算拉力$F_2$的功率：
已知$F_2=50\ \mathrm{N}$，物体A的速度$v=10\ \mathrm{cm/s}=0.1\ \mathrm{m/s}$，根据功率公式$P=Fv$，可得：
$P=F_2v=50\ \mathrm{N}×0.1\ \mathrm{m/s}=5\ \mathrm{W}$。
2. 计算地面对木板B的摩擦力：
物块A向右匀速滑动，水平方向受力平衡，因此B对A的摩擦力$f_{B对A}=F_2=50\ \mathrm{N}$；根据力的作用是相互的，A对B的摩擦力$f_{A对B}=f_{B对A}=50\ \mathrm{N}$，方向向右。
木板B静止，水平方向受力平衡，受到向左的拉力$F_1=70\ \mathrm{N}$、向右的A对B的摩擦力$f_{A对B}$、向右的地面对B的摩擦力$f_{地}$，则有：
$F_1=f_{A对B}+f_{地}$
所以$f_{地}=F_1-f_{A对B}=70\ \mathrm{N}-50\ \mathrm{N}=20\ \mathrm{N}$。
【答案】
5；20
【知识点】
功率的计算、二力平衡条件、相互作用力
【点评】
本题综合考查了功率公式的应用和受力平衡分析，解题时需注意单位的统一，同时要明确不同物体的运动状态对应的受力特点，准确分析相互作用力和平衡力的关系。
【难度系数】
0.7
7. (2024,云南)我国自主研发的某款人形机器人身高1.65 m,质量为55 kg。某次测试中该机器人用100 N竖直向上的力将箱子在2 s内匀速抬高1 m。$g$取10 N/kg。求:
(1)机器人所受的重力;
(2)2 s内机器人对箱子所做的功;
(3)2 s内机器人对箱子做功的功率。
(1)机器人所受的重力;
(2)2 s内机器人对箱子所做的功;
(3)2 s内机器人对箱子做功的功率。
答案
7. (1)$550\ \mathrm{N}$;(2)$100\ \mathrm{J}$;(3)$50\ \mathrm{W}$。 【解析】(1)机器人所受的重力$G=mg=55\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=550\ \mathrm{N}$。(2)2 s内机器人对箱子所做的功$W=Fs=100\ \mathrm{N}×1\ \mathrm{m}=100\ \mathrm{J}$。(3)2 s内机器人对箱子做功的功率$P=\frac{W}{t}=\frac{100\ \mathrm{J}}{2\ \mathrm{s}}=50\ \mathrm{W}$。
解析
【分析】
本题包含三个小问，可分别依据对应物理公式逐步求解：
1. 求机器人所受重力，回忆重力计算公式$G=mg$，题目已给出机器人质量和$g$的取值，直接代入公式计算即可；
2. 求机器人对箱子做的功，根据功的计算公式$W=Fs$，已知机器人对箱子的拉力以及箱子在拉力方向上移动的距离，代入数值就能得出结果；
3. 求做功的功率，利用功率计算公式$P=\frac{W}{t}$，将第二问算出的功和题目给出的做功时间代入公式，即可求出功率。
【解析】
(1) 已知机器人质量$m=55\ \mathrm{kg}$，$g=10\ \mathrm{N/kg}$，根据重力公式$G=mg$，可得机器人所受重力：
$G=mg=55\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=550\ \mathrm{N}$
(2) 已知机器人对箱子的拉力$F=100\ \mathrm{N}$，箱子在拉力方向上移动的距离$s=1\ \mathrm{m}$，根据功的公式$W=Fs$，可得2s内机器人对箱子所做的功：
$W=Fs=100\ \mathrm{N}×1\ \mathrm{m}=100\ \mathrm{J}$
(3) 已知做功$W=100\ \mathrm{J}$，时间$t=2\ \mathrm{s}$，根据功率公式$P=\frac{W}{t}$，可得2s内机器人对箱子做功的功率：
$P=\frac{W}{t}=\frac{100\ \mathrm{J}}{2\ \mathrm{s}}=50\ \mathrm{W}$
【答案】
(1)$550\ \mathrm{N}$；(2)$100\ \mathrm{J}$；(3)$50\ \mathrm{W}$
【知识点】
重力的计算、功的计算、功率的计算
【点评】
本题属于力学基础计算题，重点考查重力、功、功率的基本公式应用，题目条件明确直接，只要牢记相关公式并准确代入数值即可求解，能帮助学生巩固力学基础概念与公式的运用。
【难度系数】
0.9
本题包含三个小问，可分别依据对应物理公式逐步求解：
1. 求机器人所受重力，回忆重力计算公式$G=mg$，题目已给出机器人质量和$g$的取值，直接代入公式计算即可；
2. 求机器人对箱子做的功，根据功的计算公式$W=Fs$，已知机器人对箱子的拉力以及箱子在拉力方向上移动的距离，代入数值就能得出结果；
3. 求做功的功率，利用功率计算公式$P=\frac{W}{t}$，将第二问算出的功和题目给出的做功时间代入公式，即可求出功率。
【解析】
(1) 已知机器人质量$m=55\ \mathrm{kg}$，$g=10\ \mathrm{N/kg}$，根据重力公式$G=mg$，可得机器人所受重力：
$G=mg=55\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=550\ \mathrm{N}$
(2) 已知机器人对箱子的拉力$F=100\ \mathrm{N}$，箱子在拉力方向上移动的距离$s=1\ \mathrm{m}$，根据功的公式$W=Fs$，可得2s内机器人对箱子所做的功：
$W=Fs=100\ \mathrm{N}×1\ \mathrm{m}=100\ \mathrm{J}$
(3) 已知做功$W=100\ \mathrm{J}$，时间$t=2\ \mathrm{s}$，根据功率公式$P=\frac{W}{t}$，可得2s内机器人对箱子做功的功率：
$P=\frac{W}{t}=\frac{100\ \mathrm{J}}{2\ \mathrm{s}}=50\ \mathrm{W}$
【答案】
(1)$550\ \mathrm{N}$；(2)$100\ \mathrm{J}$；(3)$50\ \mathrm{W}$
【知识点】
重力的计算、功的计算、功率的计算
【点评】
本题属于力学基础计算题，重点考查重力、功、功率的基本公式应用，题目条件明确直接，只要牢记相关公式并准确代入数值即可求解，能帮助学生巩固力学基础概念与公式的运用。
【难度系数】
0.9
