13 小明用如图所示装置探究“重力势能大小与质量的关系”，下列说法正确的是 （）


A.实验的研究对象是三脚小桌
B.让同一木块从三个不同的高度由静止下落
C.让质量不同的木块从不同的高度由静止下落
D.用三脚小桌下陷的深度来反映木块重力势能的大小

13. D

【分析】
要探究重力势能大小与质量的关系，需运用控制变量法：控制物体下落的高度相同，改变物体的质量；同时利用转换法，通过三脚小桌下陷的深度间接反映木块重力势能的大小。逐一分析各选项，判断是否符合实验设计要求。
【解析】
探究重力势能与质量的关系时，需遵循控制变量法，保证下落高度相同，仅改变物体质量，同时用转换法将抽象的重力势能大小转化为直观的小桌下陷深度：
选项A：实验的研究对象是下落的木块，而非三脚小桌，A错误；
选项B：同一木块质量相同，从不同高度下落，是探究重力势能与高度的关系，不符合探究质量关系的要求，B错误；
选项C：质量不同的木块从不同高度下落，未控制下落高度相同，无法探究重力势能与质量的关系，C错误；
选项D：利用三脚小桌下陷的深度反映木块重力势能的大小，运用了转换法，符合实验设计，D正确。
【答案】
D
【知识点】
重力势能影响因素、控制变量法、转换法
【点评】
本题考查探究重力势能影响因素的基础实验，核心是掌握控制变量法和转换法的应用，需明确实验设计的逻辑，属于初中物理常规题型。
【难度系数】
0.6

14 某九年级同学家住5楼。一天，他提着装有30个鸡蛋的塑料袋从1楼走到家里。在此过程中，下列估算不合理的是（）

A.他提鸡蛋的力做的功约为200 J
B.他提鸡蛋的力做功的功率约为3 W
C.他爬楼做的功约为$6×10^3$ J
D.他爬楼做功的功率约为$1×10^3$ W

14. D

【分析】
本题是功和功率的估算题，需先明确各物理量的合理估算值，再结合功（$W=Fs$）、功率（$P=\frac{W}{t}$）公式判断选项合理性。首先确定估算值：1个鸡蛋约50g，30个鸡蛋重力$G_{蛋}=mg=30×0.05kg×10N/kg=15N$；1楼到5楼实际上升高度$h=4×3m=12m$；爬楼时间约60s；同学自身重力$G_{人}=50kg×10N/kg=500N$。
【解析】
选项A：提鸡蛋的力做功$W_{蛋}=G_{蛋}h=15N×12m=180J$，接近200J，合理。
选项B：提鸡蛋的功率$P_{蛋}=\frac{W_{蛋}}{t}=\frac{180J}{60s}=3W$，合理。
选项C：爬楼总功（克服自身和鸡蛋重力）$W_{总}=(G_{人}+G_{蛋})h=(500N+15N)×12m=6180J≈6×10^3J$，合理。
选项D：爬楼总功率$P_{总}=\frac{W_{总}}{t}=\frac{6180J}{60s}=103W$，远小于$1×10^3W$，不合理。
【答案】
D
【知识点】
功的计算、功率的计算、物理量估算
【点评】
本题考查功和功率的估算，核心是掌握常见物理量（鸡蛋重力、楼层高度、爬楼时间）的估算方法，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】
0.5

15 如图所示,物体重 150 N,挂在杠杆中点,人在杠杆的端点 A 处用 100 N 竖直向上的力将物体提高 0.5 m,在此过程中,下列说法不正确的是 ()


A.人用的拉力所做的功为 100 J
B.用杠杆提升物体所做的有用功为 50 J
C.额外功为 25 J
D.杠杆的机械效率为 75％

15. B

【分析】
要解决此题，需明确有用功、总功、额外功及机械效率的计算逻辑：有用功是对物体做的功，公式为$W_{有用}=Gh$；总功是拉力做的功，结合杠杆特点，物体在中点时，物体上升$h$，拉力端移动距离$s=2h$；额外功为总功与有用功的差值，机械效率为有用功和总功的比值。逐一分析各选项即可找出错误选项。
【解析】
已知物体重力$G=150N$，物体上升高度$h=0.5m$，拉力$F=100N$，因物体在杠杆中点，故拉力端移动距离$s=2h=2×0.5m=1m$。
选项A：拉力做的总功$W_{总}=Fs=100N×1m=100J$，A正确；
选项B：提升物体的有用功$W_{有用}=Gh=150N×0.5m=75J≠50J$，B错误；
选项C：额外功$W_{额外}=W_{总}-W_{有用}=100J-75J=25J$，C正确；
选项D：杠杆机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{75J}{100J}×100\%=75\%$，D正确。
【答案】
B
【知识点】
功的计算、机械效率、杠杆应用
【点评】
本题考查力学中功与机械效率的综合计算，核心是明确杠杆上拉力端移动距离与物体上升高度的关系，区分有用功和总功的计算，属于基础力学题，需细心计算避免失误。
【难度系数】
0.6

16 [2025滁州期末]如图所示，重100 N的物体A在水平拉力F的作用下10 s内匀速运动了1 m，弹簧测力计的示数为20 N，滑轮组的机械效率为80%。（不计绳和滑轮重），下列说法正确的是 （）

A.物体A的重力做功100 J
B.拉力F的功率是4 W
C.绳子自由端移动的速度是0.1 m/s
D.物体A受到的摩擦力是16 N

16. B

【分析】
本题为水平滑轮组的力学分析题，需明确水平方向做功的特点（有用功是克服物体摩擦力做功），结合滑轮组的位移关系、机械效率公式、功率公式逐一判断选项。首先根据做功的条件判断重力做功情况，再分析滑轮段数，计算拉力功率、绳子速度，最后利用机械效率推导摩擦力，从而确定正确选项。
【解析】
1. 选项A：做功的两个必要因素是力和力方向上的位移，物体A水平运动，重力竖直向下，在重力方向无位移，故重力做功为0J，A错误。
2. 选项B：右侧为动滑轮，承担拉力的绳子段数n=2，物体A移动1m时，绳子自由端移动距离s绳=2×1m=2m；弹簧测力计示数为20N，即拉力F=20N，总功W总=F×s绳=20N×2m=40J，拉力功率P=W总/t=40J/10s=4W，B正确。
3. 选项C：绳子自由端速度v绳=s绳/t=2m/10s=0.2m/s，不是0.1m/s，C错误。
4. 选项D：水平滑轮组机械效率η=W有/W总=(f×s物)/(F×s绳)，代入s绳=2s物，得η=f/(2F)，则摩擦力f=η×2F=80%×2×20N=32N，不是16N，D错误。
【答案】
B
【知识点】
水平滑轮组、机械效率、功率计算
【点评】
本题考查水平滑轮组的综合应用，需区分水平与竖直滑轮组的有用功差异，正确判断绳子段数，是力学中滑轮组的典型中档题型，易混淆位移关系和做功方向。
【难度系数】
0.5

17 在自由下落的过程中,物体运动速度会越来越快。一个物体由A点自由下落,相继经过B、C两点,已知$AB=BC$,如图所示。物体在AB段重力做的功为$W_1$,做功的功率为$P_1$,在BC段重力做的功为$W_2$,做功的功率为$P_2$,则$W_1$$W_2$,$P_1$$P_2$。(选填“＞”“＜”或“=”)

17. = ＜

【分析】
要比较重力做功和功率的大小，需分别依据重力做功公式、功率公式分析：重力做功仅与物体重力和下落高度有关，功率与功和做功时间有关；物体自由下落时速度逐渐增大，通过相同路程的时间存在差异。
【解析】
1. 比较重力做功：重力做功公式为$ W = Gh $，物体重力$ G $不变，且$ AB = BC $（两段下落高度$ h $相等），因此$ W_1 = Gh_{AB} $，$ W_2 = Gh_{BC} $，可得$ W_1 = W_2 $。
2. 比较功率：功率公式为$ P = \frac{W}{t} $。物体自由下落时速度越来越快，通过相同路程$ AB = BC $时，BC段所用时间$ t_2 $小于AB段所用时间$ t_1 $；又因$ W_1 = W_2 $，所以$ P_1 = \frac{W_1}{t_1} $，$ P_2 = \frac{W_2}{t_2} $，由于$ t_1 ＞ t_2 $，因此$ P_1 ＜ P_2 $。
【答案】
=；＜
【知识点】
重力做功；功率计算
【点评】
本题考查重力做功和功率的比较，核心是掌握重力做功的决定因素、功率的计算方法，结合自由下落的速度变化判断时间长短，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.6

18 新素养 物理观念 如图所示为完全相同的甲、乙两个小球，分别用轻细绳、橡皮筋系在同一高度的悬点，将两球移动到与悬点等高的位置，此时细绳恰好拉直，橡皮筋达到原长，由静止开始释放，当两球摆至悬点正下方P点时，橡皮筋长度恰好与细绳长度相等。若不计空气阻力，两球到达P点时，甲球的动能（选填“＞”“＜”或“=”）乙球的动能；甲球到达P点时的机械能（选填“＞”“＜”或“=”）乙球在初始位置时的机械能。

18. ＞ =

【分析】
本题考查机械能守恒与能量转化的知识。解题思路：首先明确甲、乙两球下落过程中的能量转化情况，甲球用轻细绳，运动中仅重力做功，机械能守恒；乙球用橡皮筋，运动中重力势能会转化为动能和橡皮筋的弹性势能，机械能不守恒。通过对比两球下落过程中能量的分配，以及机械能的变化，即可得出结论。
【解析】
1. 动能比较：两球初始位置等高、质量相同，初始重力势能相等。下落至P点时，下落高度相同，减少的重力势能相同。甲球下落时，重力势能全部转化为动能；乙球下落时，重力势能一部分转化为动能，另一部分转化为橡皮筋的弹性势能。因此，甲球在P点的动能大于乙球在P点的动能。
2. 机械能比较：甲球运动过程中只有重力做功，机械能守恒，故甲球到达P点时的机械能等于其初始位置的机械能；乙球初始位置静止，机械能等于初始重力势能，而甲、乙初始位置相同，初始重力势能相等，因此甲球到达P点时的机械能等于乙球在初始位置时的机械能。
【答案】＞ =
【知识点】机械能守恒、能量转化、弹性势能
【点评】本题通过细绳与橡皮筋的对比，考查能量转化和机械能守恒的应用，需明确不同约束下能量的去向，体现了对能量观念的考查，是中等难度的能量类问题。
【难度系数】0.5

19 [2025凉山]用如图甲所示的滑轮组提升物体A。已知被提升物体A的重力为900 N，卷扬机施加在绳子自由端的拉力F将物体A以0.5 m/s的速度匀速提高了5 m。拉力F做的功随时间的变化图像如图乙所示(不计绳重和摩擦)。此过程中滑轮组提升物体A的机械效率为%，动滑轮的重力为N。

19. 90 100
【解析】滑轮组提升物体所做的有用功$W_{有用}=Gh=900\ \mathrm{N}×5\ \mathrm{m}=4500\ \mathrm{J}$;物体以$0.5\ \mathrm{m/s}$的速度匀速提升到5 m的高度,由$v=\frac{s}{t}$可知,运动的时间$t=\frac{h}{v}=\frac{5\ \mathrm{m}}{0.5\ \mathrm{m/s}}=10\ \mathrm{s}$,由图乙可知,此时10 s拉力做的总功是5 000 J,所以滑轮组提升物体的机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{4500\ \mathrm{J}}{5000\ \mathrm{J}}×100\%=90\%$;由图甲知通过动滑轮绳子段数$n=2$,所以绳子自由端移动的距离$s=2h=2×5\ \mathrm{m}=10\ \mathrm{m}$,由$W_{总}=Fs$可得拉力$F=\frac{W_{总}}{s}=\frac{5000\ \mathrm{J}}{10\ \mathrm{m}}=500\ \mathrm{N}$,不计绳重和摩擦,动滑轮的重力$G_{动}=2F-G=2×500\ \mathrm{N}-900\ \mathrm{N}=100\ \mathrm{N}$。

【分析】
要解决这道题，需分步骤利用滑轮组的相关公式和图像信息：首先计算提升物体的有用功，再结合物体上升速度和高度算出运动时间，从W-t图像中获取对应时间的总功，进而求出机械效率；接着确定滑轮组的绳子段数，算出绳子自由端移动距离，求出拉力后，根据不计绳重和摩擦时拉力与物重、动滑轮重的关系，计算动滑轮重力。
【解析】
1. 计算有用功：滑轮组提升物体的有用功是克服物体重力做的功，即$W_{有用}=Gh=900\ \mathrm{N}×5\ \mathrm{m}=4500\ \mathrm{J}$。
2. 计算物体上升时间：已知物体上升速度$v=0.5\ \mathrm{m/s}$，上升高度$h=5\ \mathrm{m}$，由$v=\frac{s}{t}$得运动时间$t=\frac{h}{v}=\frac{5\ \mathrm{m}}{0.5\ \mathrm{m/s}}=10\ \mathrm{s}$。
3. 确定总功：由图乙可知，10s时拉力做的总功$W_{总}=5000\ \mathrm{J}$。
4. 计算机械效率：根据机械效率公式$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$，代入数据得$\eta=\frac{4500\ \mathrm{J}}{5000\ \mathrm{J}}×100\%=90\%$。
5. 确定绳子段数与自由端移动距离：由图甲可知，承担物重的绳子段数$n=2$，因此绳子自由端移动距离$s=nh=2×5\ \mathrm{m}=10\ \mathrm{m}$。
6. 计算拉力：由总功公式$W_{总}=Fs$，得拉力$F=\frac{W_{总}}{s}=\frac{5000\ \mathrm{J}}{10\ \mathrm{m}}=500\ \mathrm{N}$。
7. 计算动滑轮重力：不计绳重和摩擦，拉力$F=\frac{G+G_{动}}{n}$，变形得$G_{动}=nF-G=2×500\ \mathrm{N}-900\ \mathrm{N}=100\ \mathrm{N}$。
【答案】
90；100
【知识点】
滑轮组机械效率、动滑轮重力计算
【点评】
本题结合W-t图像考查滑轮组的综合计算，需掌握有用功、总功、机械效率的计算方法，以及滑轮组拉力与物重、动滑轮重的关系，关键是从图像中提取对应时间的总功，准确确定绳子段数。
【难度系数】
0.6