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7. 质量为 6 kg 的物体 A 放在水平桌面上,利用如图所示的装置使物体以 0.1 m/s 的速度做匀速直线运动,弹簧测力计始终保持水平,其示数为 3 N,不计滑轮、绳子的重力和轮轴间的摩擦,则(g 取 10 N/kg) （
A.在 1 s 内拉力 F 做的功为 0.9 J
B.作用在绳端的拉力 F 为 9 N
C.在 1 s 内拉力 F 做功的功率为 0.3 W
D.水平桌面对物体 A 的摩擦力为 3 N
A
）A.在 1 s 内拉力 F 做的功为 0.9 J
B.作用在绳端的拉力 F 为 9 N
C.在 1 s 内拉力 F 做功的功率为 0.3 W
D.水平桌面对物体 A 的摩擦力为 3 N
答案
A
解析:弹簧测力计的示数是3 N,则作用在绳端的拉力F为3 N,由图可知,n=3,物体A受到的拉力$F'=nF=3×3\ \mathrm{N}=9\ \mathrm{N}$,则水平桌面对物体A的摩擦力$f=F'=9\ \mathrm{N}$,故B、D错误;物体A在1 s内通过的距离$s_A=vt=0.1\ \mathrm{m/s}×1\ \mathrm{s}=0.1\ \mathrm{m}$,绳子自由端移动的距离$s=ns_A=3×0.1\ \mathrm{m}=0.3\ \mathrm{m}$,在1 s内拉力F做的功$W=Fs=3\ \mathrm{N}×0.3\ \mathrm{m}=0.9\ \mathrm{J}$,在1 s内拉力F做功的功率$P=\frac{W}{t}=\frac{0.9\ \mathrm{J}}{1\ \mathrm{s}}=0.9\ \mathrm{W}$,故A正确、C错误.
解析:弹簧测力计的示数是3 N,则作用在绳端的拉力F为3 N,由图可知,n=3,物体A受到的拉力$F'=nF=3×3\ \mathrm{N}=9\ \mathrm{N}$,则水平桌面对物体A的摩擦力$f=F'=9\ \mathrm{N}$,故B、D错误;物体A在1 s内通过的距离$s_A=vt=0.1\ \mathrm{m/s}×1\ \mathrm{s}=0.1\ \mathrm{m}$,绳子自由端移动的距离$s=ns_A=3×0.1\ \mathrm{m}=0.3\ \mathrm{m}$,在1 s内拉力F做的功$W=Fs=3\ \mathrm{N}×0.3\ \mathrm{m}=0.9\ \mathrm{J}$,在1 s内拉力F做功的功率$P=\frac{W}{t}=\frac{0.9\ \mathrm{J}}{1\ \mathrm{s}}=0.9\ \mathrm{W}$,故A正确、C错误.
解析
【分析】
解题时我们可以按以下步骤思考：1. 首先明确弹簧测力计的示数等于它所测的绳子拉力，直接得到绳端拉力F的大小，先判断B选项的正误；2. 观察装置中右侧和物体A相连的是动滑轮，数出承担对物体A拉力的绳子段数n=3，由于物体A匀速直线运动，水平方向受力平衡，动滑轮对A的拉力等于桌面对A的摩擦力，结合不计滑轮、绳重和摩擦的条件，可算出摩擦力大小，判断D选项；3. 先根据速度公式算出1s内物体A移动的距离，再根据水平滑轮组的距离关系s绳=ns物，算出拉力F端移动的距离，代入功的计算公式得到拉力做的功，判断A选项；4. 最后用功率公式算出拉力的功率，判断C选项，最终选出正确答案。
【解析】
解：
1. 确定绳端拉力F：弹簧测力计示数为3N，因此绳端的拉力F=3N，B选项错误；
2. 计算物体A受到的摩擦力：图中右侧动滑轮上有3段绳子承担对A的拉力，不计滑轮、绳子重力和轮轴摩擦，动滑轮对物体A的拉力F拉=3F=3×3N=9N，物体A做匀速直线运动，水平方向摩擦力和拉力平衡，因此桌面对A的摩擦力f=F拉=9N，D选项错误；
3. 计算1s内拉力F做的功：物体A的速度v_A=0.1m/s，1s内物体A移动的距离s_A=v_A t=0.1m/s ×1s=0.1m，拉力F端移动的距离s_F=3s_A=3×0.1m=0.3m，拉力F做的功W=F s_F=3N ×0.3m=0.9J，A选项正确；
4. 计算拉力的功率：1s内拉力做功的功率P=W/t=0.9J /1s=0.9W，C选项错误。
综上，答案选A。
【答案】
A
【知识点】
水平滑轮组特点，功的计算，功率的计算
【点评】
本题是水平放置的滑轮组典型习题，易错点是容易数错动滑轮上的绳子段数，混淆物体移动距离和绳端移动距离的对应关系，需要注意水平滑轮组的做功是克服物体摩擦力，而非克服物体重力，理清各物理量的对应关系即可顺利解题。
【难度系数】
0.4
解题时我们可以按以下步骤思考：1. 首先明确弹簧测力计的示数等于它所测的绳子拉力，直接得到绳端拉力F的大小，先判断B选项的正误；2. 观察装置中右侧和物体A相连的是动滑轮，数出承担对物体A拉力的绳子段数n=3，由于物体A匀速直线运动，水平方向受力平衡，动滑轮对A的拉力等于桌面对A的摩擦力，结合不计滑轮、绳重和摩擦的条件，可算出摩擦力大小，判断D选项；3. 先根据速度公式算出1s内物体A移动的距离，再根据水平滑轮组的距离关系s绳=ns物，算出拉力F端移动的距离，代入功的计算公式得到拉力做的功，判断A选项；4. 最后用功率公式算出拉力的功率，判断C选项，最终选出正确答案。
【解析】
解：
1. 确定绳端拉力F：弹簧测力计示数为3N，因此绳端的拉力F=3N，B选项错误；
2. 计算物体A受到的摩擦力：图中右侧动滑轮上有3段绳子承担对A的拉力，不计滑轮、绳子重力和轮轴摩擦，动滑轮对物体A的拉力F拉=3F=3×3N=9N，物体A做匀速直线运动，水平方向摩擦力和拉力平衡，因此桌面对A的摩擦力f=F拉=9N，D选项错误；
3. 计算1s内拉力F做的功：物体A的速度v_A=0.1m/s，1s内物体A移动的距离s_A=v_A t=0.1m/s ×1s=0.1m，拉力F端移动的距离s_F=3s_A=3×0.1m=0.3m，拉力F做的功W=F s_F=3N ×0.3m=0.9J，A选项正确；
4. 计算拉力的功率：1s内拉力做功的功率P=W/t=0.9J /1s=0.9W，C选项错误。
综上，答案选A。
【答案】
A
【知识点】
水平滑轮组特点，功的计算，功率的计算
【点评】
本题是水平放置的滑轮组典型习题，易错点是容易数错动滑轮上的绳子段数，混淆物体移动距离和绳端移动距离的对应关系，需要注意水平滑轮组的做功是克服物体摩擦力，而非克服物体重力，理清各物理量的对应关系即可顺利解题。
【难度系数】
0.4
8. 质量为 50 kg 的同学在做仰卧起坐运动. 若该同学上半身的质量约为 30 kg,她在 1 min 内做了 40 个仰卧起坐,每次仰卧起坐坐起时上半身重心上升的高度均为 0.3 m,则她在这段时间克服重力做的功约为
3 600
J,功率为60
W. ($g$ 取 10 N/kg)答案
3 600 60
解析
【分析】
这道题是功与功率的实际应用类问题，解题思路可以分步梳理：首先明确做功的对象，仰卧起坐过程中只有上半身重心上升，因此只需要计算上半身克服重力做的功，第一步先通过G=mg算出上半身的重力，再用W=Gh得到单次坐起时克服重力做的功，乘以1分钟内完成的总次数就能得到总功；第二步计算功率时，直接用功率的定义式P=W总/t，注意把时间单位换算为秒后代入数值即可得到结果，审题时要注意不能误用整个人的质量来计算重力。
【解析】
1. 计算上半身的重力：
已知上半身质量m=30kg，g取10N/kg，由重力公式可得：
G = mg = 30kg × 10N/kg = 300N
2. 计算单次仰卧起坐克服重力做的功：
每次坐起上半身重心上升h=0.3m，单次做功为：
W₁ = Gh = 300N × 0.3m = 90J
3. 计算1min内40次仰卧起坐的总功：
W总 = 40 × W₁ = 40 × 90J = 3600J
4. 计算对应做功的功率：
时间t=1min=60s，由功率定义式可得：
P = W总/t = 3600J / 60s = 60W
【答案】
3600；60
【知识点】
重力计算，功的计算，功率计算
【点评】
本题结合生活场景考查力学基础公式的应用，易错点是容易忽略题干提示，误将人体总质量代入计算重力，只要审题时明确上半身重心上升的条件，牢记对应公式即可顺利完成求解，属于基础应用类题型。
【难度系数】
0.8
这道题是功与功率的实际应用类问题，解题思路可以分步梳理：首先明确做功的对象，仰卧起坐过程中只有上半身重心上升，因此只需要计算上半身克服重力做的功，第一步先通过G=mg算出上半身的重力，再用W=Gh得到单次坐起时克服重力做的功，乘以1分钟内完成的总次数就能得到总功；第二步计算功率时，直接用功率的定义式P=W总/t，注意把时间单位换算为秒后代入数值即可得到结果，审题时要注意不能误用整个人的质量来计算重力。
【解析】
1. 计算上半身的重力：
已知上半身质量m=30kg，g取10N/kg，由重力公式可得：
G = mg = 30kg × 10N/kg = 300N
2. 计算单次仰卧起坐克服重力做的功：
每次坐起上半身重心上升h=0.3m，单次做功为：
W₁ = Gh = 300N × 0.3m = 90J
3. 计算1min内40次仰卧起坐的总功：
W总 = 40 × W₁ = 40 × 90J = 3600J
4. 计算对应做功的功率：
时间t=1min=60s，由功率定义式可得：
P = W总/t = 3600J / 60s = 60W
【答案】
3600；60
【知识点】
重力计算，功的计算，功率计算
【点评】
本题结合生活场景考查力学基础公式的应用，易错点是容易忽略题干提示，误将人体总质量代入计算重力，只要审题时明确上半身重心上升的条件，牢记对应公式即可顺利完成求解，属于基础应用类题型。
【难度系数】
0.8
9. 图甲是使用汽车打捞水库中重物的示意图,汽车通过定滑轮牵引水下一个质量均匀分布的正方体重物,在整个打捞过程中,汽车以恒定的速度$v=0.1\ \mathrm{m/s}$向右运动.图乙是此过程中汽车的拉力$F$随时间$t$变化的图像.设$t=0$时汽车开始提升重物,忽略水的阻力和滑轮的摩擦,$g$取$10\ \mathrm{N/kg}$,则水库中水的深度为
4
m,整个打捞过程中汽车的最大功率为$4.5×10^3$
W.答案
4 $4.5×10^3$
解析:由图乙可知,t=40 s时重物离开水面,由$v=\frac{s}{t}$可得,水库中水的深度$h=vt=0.1\ \mathrm{m/s}×40\ \mathrm{s}=4\ \mathrm{m}$. 由图乙可知,重物离开水面后汽车的拉力$F_{\mathrm{max}}=4.5×10^4\ \mathrm{N}$,则整个打捞过程中汽车的最大功率$P_{\mathrm{max}}=F_{\mathrm{max}}v=4.5×10^4\ \mathrm{N}×0.1\ \mathrm{m/s}=4.5×10^3\ \mathrm{W}$.
解析:由图乙可知,t=40 s时重物离开水面,由$v=\frac{s}{t}$可得,水库中水的深度$h=vt=0.1\ \mathrm{m/s}×40\ \mathrm{s}=4\ \mathrm{m}$. 由图乙可知,重物离开水面后汽车的拉力$F_{\mathrm{max}}=4.5×10^4\ \mathrm{N}$,则整个打捞过程中汽车的最大功率$P_{\mathrm{max}}=F_{\mathrm{max}}v=4.5×10^4\ \mathrm{N}×0.1\ \mathrm{m/s}=4.5×10^3\ \mathrm{W}$.
解析
【分析】
首先明确汽车以恒定速度向右运动，通过定滑轮牵引重物，因此重物上升的速度与汽车运动速度相等。接下来结合F-t图像的分段特征分析重物的运动状态：0~30s拉力恒定，说明重物完全浸没在水中上升；30~40s拉力逐渐增大，说明重物正在逐步露出水面；40s之后拉力保持不变，说明重物已经完全离开水面。计算水深时，t=0时刻重物位于水底，t=40s时刻重物刚好完全脱离水面，重物上升的总位移就等于水的深度，直接用速度公式即可求出。计算汽车最大功率时，由于汽车速度恒定，由功率推导式P=Fv可知，拉力越大功率越大，因此取图像中最大的拉力值代入即可算出最大功率。
【解析】
1. 计算水库中水的深度：
已知汽车匀速运动的速度v=0.1 m/s，由图乙可知，从开始提升重物到重物完全离开水面的总时间t=40 s，该过程中重物上升的总距离等于水的深度。
根据速度公式$v=\frac{s}{t}$，可得水的深度：
$h = vt = 0.1\ \mathrm{m/s} × 40\ \mathrm{s} = 4\ \mathrm{m}$。
2. 计算汽车的最大功率：
汽车运动速度恒定，由功率的推导式$P=\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}=Fv$可知，当拉力F最大时，汽车的功率最大。
由图乙可知，重物完全离开水面后，汽车的最大拉力$F_{\mathrm{max}}=4.5×10^4\ \mathrm{N}$，代入得最大功率：
$P_{\mathrm{max}}=F_{\mathrm{max}}v=4.5×10^4\ \mathrm{N} × 0.1\ \mathrm{m/s}=4.5×10^3\ \mathrm{W}$。
【答案】
4；$4.5×10^3$
【知识点】
速度公式应用，功率推导式，浮力与拉力变化
【点评】
本题结合打捞重物的实际场景，将力学图像分析、运动计算、功率计算相结合，解题的核心是读懂F-t图像不同阶段对应的重物状态，避开冗余的浮力计算，直接利用总运动时间求水深，利用P=Fv的规律快速得到最大功率，对学生的图像信息提取能力有一定考察。
【难度系数】
0.6
首先明确汽车以恒定速度向右运动，通过定滑轮牵引重物，因此重物上升的速度与汽车运动速度相等。接下来结合F-t图像的分段特征分析重物的运动状态：0~30s拉力恒定，说明重物完全浸没在水中上升；30~40s拉力逐渐增大，说明重物正在逐步露出水面；40s之后拉力保持不变，说明重物已经完全离开水面。计算水深时，t=0时刻重物位于水底，t=40s时刻重物刚好完全脱离水面，重物上升的总位移就等于水的深度，直接用速度公式即可求出。计算汽车最大功率时，由于汽车速度恒定，由功率推导式P=Fv可知，拉力越大功率越大，因此取图像中最大的拉力值代入即可算出最大功率。
【解析】
1. 计算水库中水的深度：
已知汽车匀速运动的速度v=0.1 m/s，由图乙可知，从开始提升重物到重物完全离开水面的总时间t=40 s，该过程中重物上升的总距离等于水的深度。
根据速度公式$v=\frac{s}{t}$，可得水的深度：
$h = vt = 0.1\ \mathrm{m/s} × 40\ \mathrm{s} = 4\ \mathrm{m}$。
2. 计算汽车的最大功率：
汽车运动速度恒定，由功率的推导式$P=\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}=Fv$可知，当拉力F最大时，汽车的功率最大。
由图乙可知，重物完全离开水面后，汽车的最大拉力$F_{\mathrm{max}}=4.5×10^4\ \mathrm{N}$，代入得最大功率：
$P_{\mathrm{max}}=F_{\mathrm{max}}v=4.5×10^4\ \mathrm{N} × 0.1\ \mathrm{m/s}=4.5×10^3\ \mathrm{W}$。
【答案】
4；$4.5×10^3$
【知识点】
速度公式应用，功率推导式，浮力与拉力变化
【点评】
本题结合打捞重物的实际场景，将力学图像分析、运动计算、功率计算相结合，解题的核心是读懂F-t图像不同阶段对应的重物状态，避开冗余的浮力计算，直接利用总运动时间求水深，利用P=Fv的规律快速得到最大功率，对学生的图像信息提取能力有一定考察。
【难度系数】
0.6
10. 爸爸开着小轿车带小明去旅行，若汽车做直线运动，牵引力的功率恒为$9 × 10^{4}\ \mathrm{W}$，运动过程中受到的阻力保持不变，运动的速度$v$与时间$t$的关系如图所示. 在$0 ∼ 10\ \mathrm{s}$内，牵引力做功
$9×10^5$
J，阻力为3 000
N，牵引力大于
（选填“大于”“小于”或“等于”）阻力.答案
$9×10^5$ 3 000 大于
解析:在0～10 s内,牵引力做功$W=Pt=9×10^4\ \mathrm{W}×10\ \mathrm{s}=9×10^5\ \mathrm{J}$;由图知,小轿车匀速直线行驶时,速度$v=30\ \mathrm{m/s}$,则牵引力$F=\frac{P}{v}=\frac{9×10^4\ \mathrm{W}}{30\ \mathrm{m/s}}=3\ 000\ \mathrm{N}$,小轿车匀速直线行驶时,处于平衡状态,阻力$f=F=3\ 000\ \mathrm{N}$,运动过程中小轿车受到的阻力不变,则0～10 s内的阻力为3 000 N;根据图像可知,在0～10 s内,小轿车在做加速运动,则牵引力大于阻力.
解析:在0～10 s内,牵引力做功$W=Pt=9×10^4\ \mathrm{W}×10\ \mathrm{s}=9×10^5\ \mathrm{J}$;由图知,小轿车匀速直线行驶时,速度$v=30\ \mathrm{m/s}$,则牵引力$F=\frac{P}{v}=\frac{9×10^4\ \mathrm{W}}{30\ \mathrm{m/s}}=3\ 000\ \mathrm{N}$,小轿车匀速直线行驶时,处于平衡状态,阻力$f=F=3\ 000\ \mathrm{N}$,运动过程中小轿车受到的阻力不变,则0～10 s内的阻力为3 000 N;根据图像可知,在0～10 s内,小轿车在做加速运动,则牵引力大于阻力.
解析
【分析】
首先梳理解题思路：1. 已知牵引力功率恒定，求0~10s牵引力做的功，直接使用功率定义式W=Pt，代入已知的功率和时间即可计算。2. 求阻力时，先观察v-t图像，10s后汽车速度保持30m/s不变，处于匀速直线运动状态，此时牵引力与阻力二力平衡，利用功率推导公式P=Fv算出匀速时的牵引力，即可得到阻力大小，题目明确说明阻力全程不变，因此0~10s的阻力和匀速阶段阻力相等。3. 0~10s内汽车速度持续增大，做加速运动，合力与运动方向同向，因此牵引力大于阻力。
【解析】
解：
1. 计算0~10s内牵引力做功：
已知牵引力功率恒定为$P=9× 10^4\ \mathrm{W}$，时间$t=10\ \mathrm{s}$，根据功率公式$P=\frac{W}{t}$，可得牵引力做功：
$W=Pt=9× 10^4\ \mathrm{W} × 10\ \mathrm{s}=9× 10^5\ \mathrm{J}$。
2. 计算运动过程的阻力：
由v-t图像可知，10s后汽车速度保持$v=30\ \mathrm{m/s}$不变，做匀速直线运动，此时汽车受力平衡，牵引力与阻力大小相等。
根据功率推导式$P=Fv$，可得匀速阶段的牵引力：
$F=\frac{P}{v}=\frac{9× 10^4\ \mathrm{W}}{30\ \mathrm{m/s}}=3000\ \mathrm{N}$，
因此阻力$f=F=3000\ \mathrm{N}$，题目说明运动过程阻力保持不变，故0~10s内阻力也为3000N。
3. 判断0~10s牵引力和阻力的大小关系：
由图像可知0~10s内汽车速度不断增大，做加速直线运动，合力方向与运动方向一致，因此牵引力大于阻力。
【答案】
$9× 10^5$；$3000$；大于
【知识点】
功的计算，二力平衡，功率与速度关系
【点评】
本题结合速度-时间图像考查恒定功率机车启动的基础规律，属于力学综合基础题，核心是利用匀速阶段的二力平衡条件关联牵引力和阻力，易错点是容易忽略加速阶段合力不为零，误将加速阶段牵引力等同于阻力，解题时注意区分不同运动状态的受力特点即可顺利得分。
【难度系数】
0.8
首先梳理解题思路：1. 已知牵引力功率恒定，求0~10s牵引力做的功，直接使用功率定义式W=Pt，代入已知的功率和时间即可计算。2. 求阻力时，先观察v-t图像，10s后汽车速度保持30m/s不变，处于匀速直线运动状态，此时牵引力与阻力二力平衡，利用功率推导公式P=Fv算出匀速时的牵引力，即可得到阻力大小，题目明确说明阻力全程不变，因此0~10s的阻力和匀速阶段阻力相等。3. 0~10s内汽车速度持续增大，做加速运动，合力与运动方向同向，因此牵引力大于阻力。
【解析】
解：
1. 计算0~10s内牵引力做功：
已知牵引力功率恒定为$P=9× 10^4\ \mathrm{W}$，时间$t=10\ \mathrm{s}$，根据功率公式$P=\frac{W}{t}$，可得牵引力做功：
$W=Pt=9× 10^4\ \mathrm{W} × 10\ \mathrm{s}=9× 10^5\ \mathrm{J}$。
2. 计算运动过程的阻力：
由v-t图像可知，10s后汽车速度保持$v=30\ \mathrm{m/s}$不变，做匀速直线运动，此时汽车受力平衡，牵引力与阻力大小相等。
根据功率推导式$P=Fv$，可得匀速阶段的牵引力：
$F=\frac{P}{v}=\frac{9× 10^4\ \mathrm{W}}{30\ \mathrm{m/s}}=3000\ \mathrm{N}$，
因此阻力$f=F=3000\ \mathrm{N}$，题目说明运动过程阻力保持不变，故0~10s内阻力也为3000N。
3. 判断0~10s牵引力和阻力的大小关系：
由图像可知0~10s内汽车速度不断增大，做加速直线运动，合力方向与运动方向一致，因此牵引力大于阻力。
【答案】
$9× 10^5$；$3000$；大于
【知识点】
功的计算，二力平衡，功率与速度关系
【点评】
本题结合速度-时间图像考查恒定功率机车启动的基础规律，属于力学综合基础题，核心是利用匀速阶段的二力平衡条件关联牵引力和阻力，易错点是容易忽略加速阶段合力不为零，误将加速阶段牵引力等同于阻力，解题时注意区分不同运动状态的受力特点即可顺利得分。
【难度系数】
0.8
11.(2026·江苏苏州期中)阅读短文,回答问题.
“火箭”电梯
据报道,安装在我国上海中心大厦的“火箭”电梯,其攀升速度创造了20.5 m/s的世界纪录,从1楼到118楼只需短短55 s,电梯的典型结构包括滑轮、轿厢、钢丝绳、配重、电动机、安全装置和信号操纵系统等,如图甲所示是某种升降电梯工作原理图.电动机和配重通过钢丝绳分别给轿厢施加拉力,连接轿厢的两根钢丝绳非常靠近,轿厢与配重的运动方向始终相反.电动机通过切换转轴的转动方向,控制轿厢升降.
(1)图甲中A和B是
(2)如图乙所示是某次电梯满载上升时的$v-t$图像,若配重的质量为450 kg,空轿厢的质量是550 kg,额定载重量是1100 kg.电梯匀速运行阶段配重的重力做功
($g$取10 N/kg)
“火箭”电梯
据报道,安装在我国上海中心大厦的“火箭”电梯,其攀升速度创造了20.5 m/s的世界纪录,从1楼到118楼只需短短55 s,电梯的典型结构包括滑轮、轿厢、钢丝绳、配重、电动机、安全装置和信号操纵系统等,如图甲所示是某种升降电梯工作原理图.电动机和配重通过钢丝绳分别给轿厢施加拉力,连接轿厢的两根钢丝绳非常靠近,轿厢与配重的运动方向始终相反.电动机通过切换转轴的转动方向,控制轿厢升降.
(1)图甲中A和B是
定
(选填“定”或“动”)滑轮,其优点是可以改变力的方向
.(2)如图乙所示是某次电梯满载上升时的$v-t$图像,若配重的质量为450 kg,空轿厢的质量是550 kg,额定载重量是1100 kg.电梯匀速运行阶段配重的重力做功
$5.4×10^4$
J.若不计钢丝绳重和一切摩擦,该电梯满载匀速运行时,电动机钢丝绳对轿厢拉力的功率是$2.4×10^4$
W.($g$取10 N/kg)
答案
(1) 定 可以改变力的方向 (2) $5.4×10^4$ $2.4×10^4$
解析:(1) 由图甲可知,A、B滑轮都是定滑轮,优点是能改变力的方向.(2) 由图乙可知,电梯匀速运行阶段,轿厢运行的时间$t=8\ \mathrm{s}-2\ \mathrm{s}=6\ \mathrm{s}$,轿厢的速度$v=2\ \mathrm{m/s}$,配重下降的高度等于轿厢上升的高度,则配重下降的高度$h=vt=2\ \mathrm{m/s}×6\ \mathrm{s}=12\ \mathrm{m}$;配重的重力$G_{配重}=m_{配重}g=450\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=4\ 500\ \mathrm{N}$,则配重的重力做的功$W=G_{配重}h=4\ 500\ \mathrm{N}×12\ \mathrm{m}=5.4×10^4\ \mathrm{J}$;电梯满载匀速运行时,电动机钢丝绳对轿厢的拉力$F=G_{载}+G_{轿厢}-G_{配重}=m_{载}g+m_{轿厢}g-G_{配重}=1\ 100\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}+550\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}-4\ 500\ \mathrm{N}=1.2×10^4\ \mathrm{N}$,故电动机钢丝绳对轿厢的拉力的功率$P=\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}=Fv=1.2×10^4\ \mathrm{N}×2\ \mathrm{m/s}=2.4×10^4\ \mathrm{W}$.
解析:(1) 由图甲可知,A、B滑轮都是定滑轮,优点是能改变力的方向.(2) 由图乙可知,电梯匀速运行阶段,轿厢运行的时间$t=8\ \mathrm{s}-2\ \mathrm{s}=6\ \mathrm{s}$,轿厢的速度$v=2\ \mathrm{m/s}$,配重下降的高度等于轿厢上升的高度,则配重下降的高度$h=vt=2\ \mathrm{m/s}×6\ \mathrm{s}=12\ \mathrm{m}$;配重的重力$G_{配重}=m_{配重}g=450\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=4\ 500\ \mathrm{N}$,则配重的重力做的功$W=G_{配重}h=4\ 500\ \mathrm{N}×12\ \mathrm{m}=5.4×10^4\ \mathrm{J}$;电梯满载匀速运行时,电动机钢丝绳对轿厢的拉力$F=G_{载}+G_{轿厢}-G_{配重}=m_{载}g+m_{轿厢}g-G_{配重}=1\ 100\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}+550\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}-4\ 500\ \mathrm{N}=1.2×10^4\ \mathrm{N}$,故电动机钢丝绳对轿厢的拉力的功率$P=\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}=Fv=1.2×10^4\ \mathrm{N}×2\ \mathrm{m/s}=2.4×10^4\ \mathrm{W}$.
解析
【分析】
首先思考第一问：观察图甲中A、B两个滑轮的转轴位置，发现它们的轴固定在天花板上，不会随钢丝绳运动发生位移，符合定滑轮的定义，结合定滑轮的特性就能得出它的优点。
再思考第二问：先从v-t图像提取匀速运行的时间段，算出轿厢匀速运动的时间，结合轿厢的速度求出轿厢上升的高度；根据题干说明轿厢和配重运动方向相反，可知配重下降的高度等于轿厢上升的高度，代入重力公式和功的计算公式就能算出配重重力做的功。接下来推导电动机的拉力：满载时轿厢和载重的总重力，会被配重的拉力抵消一部分，因此电动机需要提供的拉力等于轿厢加载重的总重力减去配重的重力，最后代入功率公式P=Fv，就能算出拉力的功率。
【解析】
(1) 图甲中A、B滑轮的转轴固定不动，不随物体运动，属于定滑轮；定滑轮不省力，核心优点是可以改变力的方向。
(2) ① 由图乙的v-t图像可知，电梯匀速运行的时间段为2s~8s，运行时间t=8s-2s=6s，轿厢匀速上升速度v=2m/s，因此轿厢上升的高度：
$h=vt=2\ \mathrm{m/s} × 6\ \mathrm{s}=12\ \mathrm{m}$
轿厢与配重运动方向相反，因此配重下降的高度也为12m。
配重的重力：$G_{\mathrm{配}}=m_{\mathrm{配}}g=450\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=4500\ \mathrm{N}$
配重的重力做功：$W=G_{\mathrm{配}}h=4500\ \mathrm{N} × 12\ \mathrm{m}=5.4× 10^4\ \mathrm{J}$
② 电梯满载时，轿厢和所载货物的总重力：
$G_{\mathrm{总}}=(m_{\mathrm{轿厢}}+m_{\mathrm{载重}})g=(550\ \mathrm{kg}+1100\ \mathrm{kg}) × 10\ \mathrm{N/kg}=16500\ \mathrm{N}$
不计钢丝绳重和一切摩擦，配重对轿厢的拉力等于配重的重力，因此电动机钢丝绳对轿厢的拉力：
$F=G_{\mathrm{总}}-G_{\mathrm{配}}=16500\ \mathrm{N}-4500\ \mathrm{N}=1.2× 10^4\ \mathrm{N}$
电动机钢丝绳对轿厢拉力的功率：
$P=Fv=1.2× 10^4\ \mathrm{N} × 2\ \mathrm{m/s}=2.4× 10^4\ \mathrm{W}$
【答案】
(1) 定；可以改变力的方向 (2) $5.4× 10^4$；$2.4× 10^4$
【知识点】
定滑轮的特点，功的计算，功率的计算
【点评】
本题结合电梯的实际工作场景，将滑轮特性、v-t图像分析、力学计算结合起来，解题的核心是理解配重的作用，明确配重和轿厢的位移关系，避免直接将轿厢总重力当作电动机拉力的常见错误，整体考察了学生结合新场景应用基础力学公式的能力。
【难度系数】
0.6
首先思考第一问：观察图甲中A、B两个滑轮的转轴位置，发现它们的轴固定在天花板上，不会随钢丝绳运动发生位移，符合定滑轮的定义，结合定滑轮的特性就能得出它的优点。
再思考第二问：先从v-t图像提取匀速运行的时间段，算出轿厢匀速运动的时间，结合轿厢的速度求出轿厢上升的高度；根据题干说明轿厢和配重运动方向相反，可知配重下降的高度等于轿厢上升的高度，代入重力公式和功的计算公式就能算出配重重力做的功。接下来推导电动机的拉力：满载时轿厢和载重的总重力，会被配重的拉力抵消一部分，因此电动机需要提供的拉力等于轿厢加载重的总重力减去配重的重力，最后代入功率公式P=Fv，就能算出拉力的功率。
【解析】
(1) 图甲中A、B滑轮的转轴固定不动，不随物体运动，属于定滑轮；定滑轮不省力，核心优点是可以改变力的方向。
(2) ① 由图乙的v-t图像可知，电梯匀速运行的时间段为2s~8s，运行时间t=8s-2s=6s，轿厢匀速上升速度v=2m/s，因此轿厢上升的高度：
$h=vt=2\ \mathrm{m/s} × 6\ \mathrm{s}=12\ \mathrm{m}$
轿厢与配重运动方向相反，因此配重下降的高度也为12m。
配重的重力：$G_{\mathrm{配}}=m_{\mathrm{配}}g=450\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=4500\ \mathrm{N}$
配重的重力做功：$W=G_{\mathrm{配}}h=4500\ \mathrm{N} × 12\ \mathrm{m}=5.4× 10^4\ \mathrm{J}$
② 电梯满载时，轿厢和所载货物的总重力：
$G_{\mathrm{总}}=(m_{\mathrm{轿厢}}+m_{\mathrm{载重}})g=(550\ \mathrm{kg}+1100\ \mathrm{kg}) × 10\ \mathrm{N/kg}=16500\ \mathrm{N}$
不计钢丝绳重和一切摩擦，配重对轿厢的拉力等于配重的重力，因此电动机钢丝绳对轿厢的拉力：
$F=G_{\mathrm{总}}-G_{\mathrm{配}}=16500\ \mathrm{N}-4500\ \mathrm{N}=1.2× 10^4\ \mathrm{N}$
电动机钢丝绳对轿厢拉力的功率：
$P=Fv=1.2× 10^4\ \mathrm{N} × 2\ \mathrm{m/s}=2.4× 10^4\ \mathrm{W}$
【答案】
(1) 定；可以改变力的方向 (2) $5.4× 10^4$；$2.4× 10^4$
【知识点】
定滑轮的特点，功的计算，功率的计算
【点评】
本题结合电梯的实际工作场景，将滑轮特性、v-t图像分析、力学计算结合起来，解题的核心是理解配重的作用，明确配重和轿厢的位移关系，避免直接将轿厢总重力当作电动机拉力的常见错误，整体考察了学生结合新场景应用基础力学公式的能力。
【难度系数】
0.6
