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9. 【跨学科实践】“寻血猎犬”超声速汽车最大车速能达到约 $ 1.6 × 10^{3} \mathrm{ km/h} $。在某次测试中，该超声速汽车以 $ 1.26 × 10^{3} \mathrm{ km/h} $ 的速度在水平轨道上匀速直线行驶，受到水平方向的阻力为 $ 1.8 × 10^{5} \mathrm{ N} $。求在这次测试中：
（1）汽车受到水平方向的牵引力大小。
（2）汽车牵引力的功率。
（1）汽车受到水平方向的牵引力大小。
（2）汽车牵引力的功率。
答案
9. (1)1.8×10⁵ N (2)6.3×10⁷ W
解析
【解析】
（1）汽车做匀速直线运动，水平方向上牵引力与阻力是一对平衡力，根据二力平衡条件可知，牵引力 $ F = f = 1.8×10^{5}\ \mathrm{N} $。
（2）先进行速度单位换算：$ v = 1.26×10^{3}\ \mathrm{km/h} = 1.26×10^{3}×\frac{1000\ \mathrm{m}}{3600\ \mathrm{s}} = 350\ \mathrm{m/s} $。
根据功率公式 $ P = Fv $，代入数据计算得：$ P = 1.8×10^{5}\ \mathrm{N}×350\ \mathrm{m/s} = 6.3×10^{7}\ \mathrm{W} $。
【答案】
（1）$ 1.8×10^{5}\ \mathrm{N} $；（2）$ 6.3×10^{7}\ \mathrm{W} $
【知识点】
二力平衡条件、功率的计算
【点评】
本题结合跨学科实践情境，考查二力平衡条件的应用与功率的计算，解题需明确匀速直线运动的受力特点，并注意单位换算的准确性。
【难度系数】
0.6
（1）汽车做匀速直线运动，水平方向上牵引力与阻力是一对平衡力，根据二力平衡条件可知，牵引力 $ F = f = 1.8×10^{5}\ \mathrm{N} $。
（2）先进行速度单位换算：$ v = 1.26×10^{3}\ \mathrm{km/h} = 1.26×10^{3}×\frac{1000\ \mathrm{m}}{3600\ \mathrm{s}} = 350\ \mathrm{m/s} $。
根据功率公式 $ P = Fv $，代入数据计算得：$ P = 1.8×10^{5}\ \mathrm{N}×350\ \mathrm{m/s} = 6.3×10^{7}\ \mathrm{W} $。
【答案】
（1）$ 1.8×10^{5}\ \mathrm{N} $；（2）$ 6.3×10^{7}\ \mathrm{W} $
【知识点】
二力平衡条件、功率的计算
【点评】
本题结合跨学科实践情境，考查二力平衡条件的应用与功率的计算，解题需明确匀速直线运动的受力特点，并注意单位换算的准确性。
【难度系数】
0.6
一、功的原理
1. 使用任何机械都不能
1. 使用任何机械都不能
省功
。答案
1. 省功
解析
【解析】
根据功的原理可知，使用任何机械时，人们所做的功都不会少于不用机械时所做的功，即使用任何机械都不能省功。
【答案】
省功
【知识点】
功的原理
【点评】
本题考查功的原理的基本内容，属于基础识记类题目，需准确牢记该核心结论。
【难度系数】
0.9
根据功的原理可知，使用任何机械时，人们所做的功都不会少于不用机械时所做的功，即使用任何机械都不能省功。
【答案】
省功
【知识点】
功的原理
【点评】
本题考查功的原理的基本内容，属于基础识记类题目，需准确牢记该核心结论。
【难度系数】
0.9
二、有用功、额外功和总功
2. 有用功：无论是否使用机械，必须要做的功叫作
2. 有用功：无论是否使用机械，必须要做的功叫作
有用功
，用$W_{有用}$表示。答案
2. 有用功
解析
【解析】
根据有用功的定义：无论是否使用机械，必须要做的功叫作有用功，所以此处应填有用功。
【答案】
有用功
【知识点】
有用功的定义
【点评】
本题考查有用功的基本定义，属于基础概念题，需牢记相关力学概念。
【难度系数】
0.9
根据有用功的定义：无论是否使用机械，必须要做的功叫作有用功，所以此处应填有用功。
【答案】
有用功
【知识点】
有用功的定义
【点评】
本题考查有用功的基本定义，属于基础概念题，需牢记相关力学概念。
【难度系数】
0.9
3. 额外功：使用机械时，并非我们需要又不得不做的功叫作
额外功
，用$W_{额外}$表示。答案
3. 额外功
解析
【解析】
根据额外功的定义，使用机械时，并非我们需要但又不得不做的功叫作额外功。
【答案】
额外功
【知识点】
额外功的定义
【点评】
本题考查额外功的基础定义，属于功的相关概念的基础考查，需牢记基本概念。
【难度系数】
0.9
根据额外功的定义，使用机械时，并非我们需要但又不得不做的功叫作额外功。
【答案】
额外功
【知识点】
额外功的定义
【点评】
本题考查额外功的基础定义，属于功的相关概念的基础考查，需牢记基本概念。
【难度系数】
0.9
4. 总功：有用功与额外功之和叫作
总功
，用$W_{总}$表示。$W_{总}=W_{有用}+W_{额外}$。答案
4. 总功
解析
【解析】
根据总功的定义，有用功与额外功之和叫作总功，所以此处应填“总功”。
【答案】
总功
【知识点】
总功的定义
【点评】
本题考查总功的基本定义，属于基础概念题，需牢记功的相关概念，难度较低。
【难度系数】
0.9
根据总功的定义，有用功与额外功之和叫作总功，所以此处应填“总功”。
【答案】
总功
【知识点】
总功的定义
【点评】
本题考查总功的基本定义，属于基础概念题，需牢记功的相关概念，难度较低。
【难度系数】
0.9
三、机械效率
5. 定义：在物理学中，把
5. 定义：在物理学中，把
有用功
跟总功
的比值叫作机械效率，用字母$\eta$表示。答案
5. 有用功 总功
解析
【解析】
在物理学中，把有用功跟总功的比值叫作机械效率，用字母$\eta$表示。
【答案】
有用功；总功
【知识点】
机械效率的定义
【点评】
本题考查机械效率的基础定义，是力学中简单机械板块的核心基础知识点，需准确识记，为后续机械效率的相关计算奠定基础。
【难度系数】
0.9
在物理学中，把有用功跟总功的比值叫作机械效率，用字母$\eta$表示。
【答案】
有用功；总功
【知识点】
机械效率的定义
【点评】
本题考查机械效率的基础定义，是力学中简单机械板块的核心基础知识点，需准确识记，为后续机械效率的相关计算奠定基础。
【难度系数】
0.9
6. 机械效率的计算公式：$\eta =$
$\dfrac{W_{有用}}{W_{总}}$
。答案
6. $\dfrac{W_{有用}}{W_{总}}$
解析
【解析】
机械效率是有用功跟总功的比值，其计算公式为$\eta = \dfrac{W_{有用}}{W_{总}}$。
【答案】
$\dfrac{W_{有用}}{W_{总}}$
【知识点】
机械效率的计算公式
【点评】
本题考查机械效率的基本计算公式，属于基础识记类题目，是力学中的基础知识点，需牢记有用功与总功的比值这一核心内容。
【难度系数】
0.9
机械效率是有用功跟总功的比值，其计算公式为$\eta = \dfrac{W_{有用}}{W_{总}}$。
【答案】
$\dfrac{W_{有用}}{W_{总}}$
【知识点】
机械效率的计算公式
【点评】
本题考查机械效率的基本计算公式，属于基础识记类题目，是力学中的基础知识点，需牢记有用功与总功的比值这一核心内容。
【难度系数】
0.9
1. 学习了功的知识后，小明和小华就“人们为什么要使用简单机械”展开了讨论。他们想：使用机械有时可以省力，有时可以省距离，那么使用机械可不可以省功呢？带着这个问题，他们去问老师。老师给他们提供了细线、绳子、动滑轮、铁块、铁架台、刻度尺，要他们自己去探究。以下是他们的探究过程，请帮助他们完成下面的填空。
(1)老师少给了他们一件必要的器材，这件器材是
(2)他们用细线系住铁块，并向老师要来缺少的器材，测出铁块所受的
(3)用手直接将铁块竖直向上匀速提升$20cm$，求出这次对铁块所做的功$W_{1}$。
(4)再利用动滑轮将这个铁块也竖直向上匀速提升$20cm$，测出这时绳子自由端的拉力是$1.5N$，那么这次拉力所做的功$W_{2}=\_\_\_\_\_\_J$。
(5)经过比较，他们发现$W_{2}＞W_{1}$，请你和他们一起分析造成$W_{2}＞W_{1}$的一种可能原因：
(6)他们将得到的结论告诉老师，向老师求证，老师告诉他们，无论用哪种机械进行实验，都有这样的规律：把同一物体匀速提升相同高度，使用机械时做的功大于直接用手做的功，即使用任何机械都
(1)老师少给了他们一件必要的器材，这件器材是
弹簧测力计
。(2)他们用细线系住铁块，并向老师要来缺少的器材，测出铁块所受的
重力
。(3)用手直接将铁块竖直向上匀速提升$20cm$，求出这次对铁块所做的功$W_{1}$。
(4)再利用动滑轮将这个铁块也竖直向上匀速提升$20cm$，测出这时绳子自由端的拉力是$1.5N$，那么这次拉力所做的功$W_{2}=\_\_\_\_\_\_J$。
(5)经过比较，他们发现$W_{2}＞W_{1}$，请你和他们一起分析造成$W_{2}＞W_{1}$的一种可能原因：
必须克服动滑轮重及摩擦力做一些额外功
。(6)他们将得到的结论告诉老师，向老师求证，老师告诉他们，无论用哪种机械进行实验，都有这样的规律：把同一物体匀速提升相同高度，使用机械时做的功大于直接用手做的功，即使用任何机械都
不能
(选填“能”或“不能”)省功。答案
1. (1)弹簧测力计 (2)重力 (4)0.6
(5)必须克服动滑轮重及摩擦力做一些额外功
(6)不能
(5)必须克服动滑轮重及摩擦力做一些额外功
(6)不能
解析
【解析】
(1) 实验中需要测量力的大小，因此缺少的器材是弹簧测力计。
(2) 用弹簧测力计可测出铁块所受的重力，以便计算直接提升铁块做的功。
(4) 动滑轮绳子自由端移动的距离$s=2h=2×0.2m=0.4m$，根据功的计算公式$W=Fs$，可得拉力做的功$W_{2}=1.5N×0.4m=0.6J$。
(5) 使用动滑轮时，除了克服铁块重力做有用功，还需要克服动滑轮自身重力以及绳子与滑轮间的摩擦力做额外功，因此总功$W_{2}$大于直接用手做的功$W_{1}$。
(6) 根据实验结论，结合功的原理可知，使用任何机械都不能省功。
【答案】
(1) 弹簧测力计
(2) 重力
(4) $0.6$
(5) 克服动滑轮的重力做额外功（或克服绳子与滑轮间的摩擦力做额外功）
(6) 不能
【知识点】
功的原理、动滑轮的特点、功的计算
【点评】
本题通过实验探究的方式考查功的原理相关知识，涵盖实验器材选取、功的计算、额外功的成因等内容，注重对实验探究能力和知识应用能力的培养，有助于加深对功的原理的理解。
【难度系数】
0.7
(1) 实验中需要测量力的大小，因此缺少的器材是弹簧测力计。
(2) 用弹簧测力计可测出铁块所受的重力，以便计算直接提升铁块做的功。
(4) 动滑轮绳子自由端移动的距离$s=2h=2×0.2m=0.4m$，根据功的计算公式$W=Fs$，可得拉力做的功$W_{2}=1.5N×0.4m=0.6J$。
(5) 使用动滑轮时，除了克服铁块重力做有用功，还需要克服动滑轮自身重力以及绳子与滑轮间的摩擦力做额外功，因此总功$W_{2}$大于直接用手做的功$W_{1}$。
(6) 根据实验结论，结合功的原理可知，使用任何机械都不能省功。
【答案】
(1) 弹簧测力计
(2) 重力
(4) $0.6$
(5) 克服动滑轮的重力做额外功（或克服绳子与滑轮间的摩擦力做额外功）
(6) 不能
【知识点】
功的原理、动滑轮的特点、功的计算
【点评】
本题通过实验探究的方式考查功的原理相关知识，涵盖实验器材选取、功的计算、额外功的成因等内容，注重对实验探究能力和知识应用能力的培养，有助于加深对功的原理的理解。
【难度系数】
0.7
