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9. 如图所示，倾斜轨道上的滚动体由A处自由释放，向B处滚动(不计摩擦及空气阻力)，所受重力的方向
①滚动体在A处受力平衡；
②滚动体在B处的势能小于在A处的势能；
③滚动体在A处的动能大于在B处的动能。
竖直向下
。有三位同学分别对此过程进行了以下判断，你认为正确的是②
(填序号)。①滚动体在A处受力平衡；
②滚动体在B处的势能小于在A处的势能；
③滚动体在A处的动能大于在B处的动能。
答案
9.竖直向下 ②
解析
【分析】
首先明确重力的方向始终竖直向下，与物体运动状态无关。再结合机械能守恒（不计摩擦及空气阻力）分析滚动体的能量变化和受力情况：滚动体从A处由静止释放向B处运动，说明A处受力不平衡；重力势能与高度有关，A处位置更高，势能更大；机械能守恒时，势能减小则动能增大，因此A处动能更小。
【解析】
1. 重力的方向总是竖直向下，与物体的运动状态无关，因此滚动体所受重力方向为竖直向下。
2. 逐一判断三个说法：
① 滚动体在A处由静止释放后向B处滚动，说明A处合力不为零，受力不平衡，故①错误；
② 重力势能与质量和高度有关，质量不变时，高度越高重力势能越大，A处位置高于B处，因此滚动体在B处的势能小于在A处的势能，故②正确；
③ 不计摩擦及空气阻力，滚动体的机械能守恒（动能+重力势能不变），从A到B过程中重力势能减小，动能增大，因此滚动体在A处的动能小于在B处的动能，故③错误。
【答案】
竖直向下；②
【知识点】
重力方向、重力势能、机械能守恒
【点评】
本题考查重力方向、机械能转化的基础知识点，需牢记重力方向的特点，结合机械能守恒规律和势能与高度的关系分析，属于基础题，难度不大。
【难度系数】
0.5
首先明确重力的方向始终竖直向下，与物体运动状态无关。再结合机械能守恒（不计摩擦及空气阻力）分析滚动体的能量变化和受力情况：滚动体从A处由静止释放向B处运动，说明A处受力不平衡；重力势能与高度有关，A处位置更高，势能更大；机械能守恒时，势能减小则动能增大，因此A处动能更小。
【解析】
1. 重力的方向总是竖直向下，与物体的运动状态无关，因此滚动体所受重力方向为竖直向下。
2. 逐一判断三个说法：
① 滚动体在A处由静止释放后向B处滚动，说明A处合力不为零，受力不平衡，故①错误；
② 重力势能与质量和高度有关，质量不变时，高度越高重力势能越大，A处位置高于B处，因此滚动体在B处的势能小于在A处的势能，故②正确；
③ 不计摩擦及空气阻力，滚动体的机械能守恒（动能+重力势能不变），从A到B过程中重力势能减小，动能增大，因此滚动体在A处的动能小于在B处的动能，故③错误。
【答案】
竖直向下；②
【知识点】
重力方向、重力势能、机械能守恒
【点评】
本题考查重力方向、机械能转化的基础知识点，需牢记重力方向的特点，结合机械能守恒规律和势能与高度的关系分析，属于基础题，难度不大。
【难度系数】
0.5
三、作图题
10. 如图，斜面上放着一个盛水的杯子，其水面漂浮着一个重8 N的小球。用力的示意图表示出小球所受的力。(O点为重心)
10. 如图，斜面上放着一个盛水的杯子，其水面漂浮着一个重8 N的小球。用力的示意图表示出小球所受的力。(O点为重心)
答案
10.如图所示。
解析
【分析】
要画出小球的受力示意图，需先明确小球的状态：小球漂浮在水面上，处于静止状态，受力平衡。小球仅受两个力，分别是竖直向下的重力，以及竖直向上的浮力，这两个力大小相等，均作用在重心O点。
【解析】
1. 确定受力：小球漂浮，受重力$ G $和浮力$ F_{浮} $，二力平衡，大小均为8N，重力方向竖直向下，浮力方向竖直向上，作用点都在重心O。
2. 绘制力的示意图：从重心O点出发，竖直向下画带箭头的线段，标注$ G=8\ \mathrm{N} $；竖直向上画长度与重力线段相等的带箭头线段，标注$ F_{浮}=8\ \mathrm{N} $。
【答案】
【知识点】
重力、浮力、力的示意图
【点评】
本题考查漂浮物体的受力分析及力的示意图的绘制，属于基础作图题，需掌握漂浮时二力平衡的特点，明确力的方向、作用点的画法。
【难度系数】
0.7
要画出小球的受力示意图，需先明确小球的状态：小球漂浮在水面上，处于静止状态，受力平衡。小球仅受两个力，分别是竖直向下的重力，以及竖直向上的浮力，这两个力大小相等，均作用在重心O点。
【解析】
1. 确定受力：小球漂浮，受重力$ G $和浮力$ F_{浮} $，二力平衡，大小均为8N，重力方向竖直向下，浮力方向竖直向上，作用点都在重心O。
2. 绘制力的示意图：从重心O点出发，竖直向下画带箭头的线段，标注$ G=8\ \mathrm{N} $；竖直向上画长度与重力线段相等的带箭头线段，标注$ F_{浮}=8\ \mathrm{N} $。
【答案】
【知识点】
重力、浮力、力的示意图
【点评】
本题考查漂浮物体的受力分析及力的示意图的绘制，属于基础作图题，需掌握漂浮时二力平衡的特点，明确力的方向、作用点的画法。
【难度系数】
0.7
四、综合应用题
11. 如图，使用杠杆提升重物，拉力F竖直向下，重物匀速缓慢上升，相关数据如下表。求：
(1)拉力所做的功。
(2)拉力做功的功率。
(3)此过程中，该杠杆的机械效率。
11. 如图，使用杠杆提升重物，拉力F竖直向下，重物匀速缓慢上升，相关数据如下表。求：
(1)拉力所做的功。
(2)拉力做功的功率。
(3)此过程中，该杠杆的机械效率。
答案
11.解:(1)拉力所做的功W总=Fs=500 N×0.2 m=100 J。
(2)拉力做功的功率P=W总/t=100 J/0.5 s=200 W。
(3)此过程中,有用功W有=Gh=200 N×0.4 m=80 J,该杠杆的机械效率η=W有/W总×100%=80 J/100 J×100%=80%。
(2)拉力做功的功率P=W总/t=100 J/0.5 s=200 W。
(3)此过程中,有用功W有=Gh=200 N×0.4 m=80 J,该杠杆的机械效率η=W有/W总×100%=80 J/100 J×100%=80%。
解析
【分析】
本题考查杠杆相关的功、功率、机械效率的计算，解题思路如下：
1. 求拉力做的总功：总功是拉力对杠杆做的功，公式为$ W_{总}=Fs $，需找到拉力$ F $和拉力移动的距离$ s $，代入数据计算；
2. 求拉力做功的功率：功率是单位时间内做的功，公式为$ P=\frac{W_{总}}{t} $，用第一步算出的总功除以做功时间$ t $即可；
3. 求杠杆的机械效率：机械效率是有用功与总功的比值，有用功是提升重物做的功，公式为$ W_{有}=Gh $，再用$ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}} × 100\% $计算，代入有用功和总功的数值即可。
【解析】
解：(1) 拉力所做的总功：
$ W_{总}=Fs=500\ \mathrm{N} × 0.2\ \mathrm{m}=100\ \mathrm{J} $；
(2) 拉力做功的功率：
$ P=\frac{W_{总}}{t}=\frac{100\ \mathrm{J}}{0.5\ \mathrm{s}}=200\ \mathrm{W} $；
(3) 提升重物做的有用功：
$ W_{有}=Gh=200\ \mathrm{N} × 0.4\ \mathrm{m}=80\ \mathrm{J} $，
杠杆的机械效率：
$ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}} × 100\%=\frac{80\ \mathrm{J}}{100\ \mathrm{J}} × 100\%=80\% $。
【答案】
(1) 拉力所做的功为100 J；
(2) 拉力做功的功率为200 W；
(3) 该杠杆的机械效率为80%。
【知识点】
功的计算、功率的计算、机械效率
【点评】
本题是力学基础综合应用题，直接考查功、功率、机械效率的核心公式应用，数据明确，步骤清晰，只要掌握相关公式即可顺利解答，属于常规得分题。
【难度系数】
0.8
本题考查杠杆相关的功、功率、机械效率的计算，解题思路如下：
1. 求拉力做的总功：总功是拉力对杠杆做的功，公式为$ W_{总}=Fs $，需找到拉力$ F $和拉力移动的距离$ s $，代入数据计算；
2. 求拉力做功的功率：功率是单位时间内做的功，公式为$ P=\frac{W_{总}}{t} $，用第一步算出的总功除以做功时间$ t $即可；
3. 求杠杆的机械效率：机械效率是有用功与总功的比值，有用功是提升重物做的功，公式为$ W_{有}=Gh $，再用$ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}} × 100\% $计算，代入有用功和总功的数值即可。
【解析】
解：(1) 拉力所做的总功：
$ W_{总}=Fs=500\ \mathrm{N} × 0.2\ \mathrm{m}=100\ \mathrm{J} $；
(2) 拉力做功的功率：
$ P=\frac{W_{总}}{t}=\frac{100\ \mathrm{J}}{0.5\ \mathrm{s}}=200\ \mathrm{W} $；
(3) 提升重物做的有用功：
$ W_{有}=Gh=200\ \mathrm{N} × 0.4\ \mathrm{m}=80\ \mathrm{J} $，
杠杆的机械效率：
$ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}} × 100\%=\frac{80\ \mathrm{J}}{100\ \mathrm{J}} × 100\%=80\% $。
【答案】
(1) 拉力所做的功为100 J；
(2) 拉力做功的功率为200 W；
(3) 该杠杆的机械效率为80%。
【知识点】
功的计算、功率的计算、机械效率
【点评】
本题是力学基础综合应用题，直接考查功、功率、机械效率的核心公式应用，数据明确，步骤清晰，只要掌握相关公式即可顺利解答，属于常规得分题。
【难度系数】
0.8
