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1.如图,是古人利用龙骨水车提水灌溉的场景。提水时,用脚踩动脚踏板,拐木转动,木链条带动叶板转动,将水从低处提升至高处,实现灌溉。下列说法正确的是 (
A.踩动脚踏板越快,对水做功越多
B.增大拐木的长度,可以更省力
C.水在上升的过程中,机械能不变
D.使用龙骨水车提水,可以省功
B
)A.踩动脚踏板越快,对水做功越多
B.增大拐木的长度,可以更省力
C.水在上升的过程中,机械能不变
D.使用龙骨水车提水,可以省功
答案
1. B
解析
【分析】
本题结合龙骨水车的实际场景，考查功、杠杆、机械能、功的原理等知识点。解题时需逐一分析各选项，明确相关物理概念：做功多少由力和力方向上的距离决定，与速度无关；杠杆省力情况取决于动力臂与阻力臂的关系；机械能是动能与势能之和，上升时重力势能会增加；任何机械都不省功。
【解析】
A选项：做功的计算公式为$W=Fs$，踩动脚踏板越快，说明做功的功率越大（反映做功快慢），但做功多少取决于力和在力的方向上移动的距离，并非速度，因此A错误。
B选项：拐木相当于杠杆，增大拐木的长度，即增大了动力臂，根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，在阻力和阻力臂一定时，动力臂越大，动力越小，所以更省力，B正确。
C选项：水上升过程中，质量不变，若速度不变则动能不变，高度增加，重力势能增大，机械能=动能+势能，因此机械能增大，C错误。
D选项：根据功的原理，使用任何机械都不省功，所以使用龙骨水车提水不能省功，D错误。
【答案】
B
【知识点】
杠杆平衡条件、机械能、功的原理
【点评】
本题以古代农具为载体，考查初中物理基础知识点，需要学生准确区分功与功率、掌握杠杆省力规律、判断机械能变化及理解功的原理，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.5
本题结合龙骨水车的实际场景，考查功、杠杆、机械能、功的原理等知识点。解题时需逐一分析各选项，明确相关物理概念：做功多少由力和力方向上的距离决定，与速度无关；杠杆省力情况取决于动力臂与阻力臂的关系；机械能是动能与势能之和，上升时重力势能会增加；任何机械都不省功。
【解析】
A选项：做功的计算公式为$W=Fs$，踩动脚踏板越快，说明做功的功率越大（反映做功快慢），但做功多少取决于力和在力的方向上移动的距离，并非速度，因此A错误。
B选项：拐木相当于杠杆，增大拐木的长度，即增大了动力臂，根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，在阻力和阻力臂一定时，动力臂越大，动力越小，所以更省力，B正确。
C选项：水上升过程中，质量不变，若速度不变则动能不变，高度增加，重力势能增大，机械能=动能+势能，因此机械能增大，C错误。
D选项：根据功的原理，使用任何机械都不省功，所以使用龙骨水车提水不能省功，D错误。
【答案】
B
【知识点】
杠杆平衡条件、机械能、功的原理
【点评】
本题以古代农具为载体，考查初中物理基础知识点，需要学生准确区分功与功率、掌握杠杆省力规律、判断机械能变化及理解功的原理，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.5
2.古代制作使用“龙骨水车”时，首先要考虑选材。优先考虑的是提高材料的端面硬度和强度(材料的弹性模量越大，强度越大)，以保证水车稳固、联动和耐久；其次是考虑材料的密度，为了搬运的方便。为此，同学们查阅到几种木材的特性如下表。
续表
制作“龙骨水车”应选
续表
制作“龙骨水车”应选
柞木
材料。答案
2. 柞木
解析
【分析】
要选出制作“龙骨水车”的材料，需先明确题目给出的两个核心选材要求：①优先考虑材料的弹性模量（弹性模量越大强度越大），保证水车稳固、联动和耐久；②其次考虑材料的密度，方便搬运。接下来对比各木材的特性，找到同时满足这两个要求的材料即可。
【解析】
根据题目中对龙骨水车的选材要求，需选择弹性模量大（强度高）且密度小的木材。结合查阅的木材特性表可知，柞木的弹性模量较大，能满足水车稳固、耐久的强度要求，同时其密度相对较小，便于搬运，符合制作龙骨水车的选材标准，因此应选柞木。
【答案】
柞木
【知识点】
材料特性应用、密度、弹性模量
【点评】
本题紧密联系古代生产工具制作的实际场景，考查学生对材料特性的理解与实际应用能力，解题关键是准确提取题目中的选材条件并对应分析材料特性，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.5
要选出制作“龙骨水车”的材料，需先明确题目给出的两个核心选材要求：①优先考虑材料的弹性模量（弹性模量越大强度越大），保证水车稳固、联动和耐久；②其次考虑材料的密度，方便搬运。接下来对比各木材的特性，找到同时满足这两个要求的材料即可。
【解析】
根据题目中对龙骨水车的选材要求，需选择弹性模量大（强度高）且密度小的木材。结合查阅的木材特性表可知，柞木的弹性模量较大，能满足水车稳固、耐久的强度要求，同时其密度相对较小，便于搬运，符合制作龙骨水车的选材标准，因此应选柞木。
【答案】
柞木
【知识点】
材料特性应用、密度、弹性模量
【点评】
本题紧密联系古代生产工具制作的实际场景，考查学生对材料特性的理解与实际应用能力，解题关键是准确提取题目中的选材条件并对应分析材料特性，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.5
3.龙骨水车工作时,刮板面积越大,水车旋转一周提升的水就越多,对水所做的功越
多
（选填“多”或“少”）；当工人踩动脚踏的速度加快时,提升水的功率会变大
（选填“大”或“小”）。答案
3. 多 大
解析
【分析】
要解决这道题，需结合功和功率的概念分析：①水车旋转一周提升水的功，等于水的重力乘以提升的高度（公式为$W=Gh$），刮板面积越大，旋转一周提升的水的重力越大，提升高度不变，因此做功越多；②功率是单位时间内做的功，工人踩动速度加快，相同时间内提升的水更多，即单位时间做功更多，因此功率变大。
【解析】
1. 功的分析：水车旋转一周时，对水做的功$W=Gh$（$G$为提升水的重力，$h$为提升高度）。刮板面积越大，旋转一周提升的水的质量越大，重力$G$越大，而提升高度$h$不变，所以做功$W$越多。
2. 功率的分析：功率表示做功的快慢，公式为$P=\frac{W}{t}$。工人踩动速度加快，相同时间$t$内，提升水做的功$W$更多，因此功率$P$变大。
【答案】
多；大
【知识点】
功；功率
【点评】
本题结合龙骨水车的实际场景，考查功和功率的基本概念，需理解功与力、距离的关系，功率与做功快慢的关系，属于基础概念应用题目。
【难度系数】
0.8
要解决这道题，需结合功和功率的概念分析：①水车旋转一周提升水的功，等于水的重力乘以提升的高度（公式为$W=Gh$），刮板面积越大，旋转一周提升的水的重力越大，提升高度不变，因此做功越多；②功率是单位时间内做的功，工人踩动速度加快，相同时间内提升的水更多，即单位时间做功更多，因此功率变大。
【解析】
1. 功的分析：水车旋转一周时，对水做的功$W=Gh$（$G$为提升水的重力，$h$为提升高度）。刮板面积越大，旋转一周提升的水的质量越大，重力$G$越大，而提升高度$h$不变，所以做功$W$越多。
2. 功率的分析：功率表示做功的快慢，公式为$P=\frac{W}{t}$。工人踩动速度加快，相同时间$t$内，提升水做的功$W$更多，因此功率$P$变大。
【答案】
多；大
【知识点】
功；功率
【点评】
本题结合龙骨水车的实际场景，考查功和功率的基本概念，需理解功与力、距离的关系，功率与做功快慢的关系，属于基础概念应用题目。
【难度系数】
0.8
4.若工人踩动龙骨水车旋转一周可将0.03 m³的水提升到4 m高的田地中，所用时间为60 s，工人做功的总功率为50 W，则该过程中龙骨水车所做的有用功为
1 200
J，工人做的总功为3 000
J，机械效率为40
%。($\rho_{水}=1.0× 10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3$，$g$取10 N/kg)答案
4. 1 200 3 000 40
解析
【分析】
要解决这道题，需明确三个物理量的计算逻辑：1. 有用功是对水做的功，需先通过密度公式算出水的质量，再求水的重力，最后用公式$W_{有}=Gh$计算；2. 总功是工人做的功，利用功率公式$P=\frac{W}{t}$变形得$W_{总}=Pt$计算；3. 机械效率是有用功与总功的比值，即$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%$。解题时按顺序代入对应公式分步计算即可。
【解析】
1. 计算水的质量：由$\rho=\frac{m}{V}$得，$m=\rho_{水}V=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×0.03\ \mathrm{m}^3=30\ \mathrm{kg}$；
2. 计算水的重力：$G=mg=30\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=300\ \mathrm{N}$；
3. 计算有用功：$W_{有}=Gh=300\ \mathrm{N}×4\ \mathrm{m}=1200\ \mathrm{J}$；
4. 计算总功：由$P=\frac{W}{t}$得，$W_{总}=Pt=50\ \mathrm{W}×60\ \mathrm{s}=3000\ \mathrm{J}$；
5. 计算机械效率：$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{1200\ \mathrm{J}}{3000\ \mathrm{J}}×100\%=40\%$。
【答案】
1200 3000 40
【知识点】
有用功计算、总功计算、机械效率计算
【点评】
本题是结合密度、重力、功率的基础机械效率计算题，公式应用明确，步骤清晰，只要掌握各物理量的基本公式，分步计算即可得出结果，属于常规基础题，考察学生对功和效率的综合应用能力。
【难度系数】
0.7
要解决这道题，需明确三个物理量的计算逻辑：1. 有用功是对水做的功，需先通过密度公式算出水的质量，再求水的重力，最后用公式$W_{有}=Gh$计算；2. 总功是工人做的功，利用功率公式$P=\frac{W}{t}$变形得$W_{总}=Pt$计算；3. 机械效率是有用功与总功的比值，即$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%$。解题时按顺序代入对应公式分步计算即可。
【解析】
1. 计算水的质量：由$\rho=\frac{m}{V}$得，$m=\rho_{水}V=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×0.03\ \mathrm{m}^3=30\ \mathrm{kg}$；
2. 计算水的重力：$G=mg=30\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=300\ \mathrm{N}$；
3. 计算有用功：$W_{有}=Gh=300\ \mathrm{N}×4\ \mathrm{m}=1200\ \mathrm{J}$；
4. 计算总功：由$P=\frac{W}{t}$得，$W_{总}=Pt=50\ \mathrm{W}×60\ \mathrm{s}=3000\ \mathrm{J}$；
5. 计算机械效率：$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{1200\ \mathrm{J}}{3000\ \mathrm{J}}×100\%=40\%$。
【答案】
1200 3000 40
【知识点】
有用功计算、总功计算、机械效率计算
【点评】
本题是结合密度、重力、功率的基础机械效率计算题，公式应用明确，步骤清晰，只要掌握各物理量的基本公式，分步计算即可得出结果，属于常规基础题，考察学生对功和效率的综合应用能力。
【难度系数】
0.7
5.现代很多机械与“龙骨水车”的原理相似，例如图所示的链斗式输送机。
链斗式输送机是一种用沿轨道运行的料斗来输送物料的设备，应用于电站、矿山、煤炭等行业，进行松散物料的输送。下面是某型号链斗式输送机在某次工作中的相关数据。
××型号链斗式输送机的功率 每分钟提升物料的质量 每分钟提升物料的高度
10 kW 4 t 11.4 m
该链斗式输送机在本次工作过程中的效率为
链斗式输送机是一种用沿轨道运行的料斗来输送物料的设备，应用于电站、矿山、煤炭等行业，进行松散物料的输送。下面是某型号链斗式输送机在某次工作中的相关数据。
××型号链斗式输送机的功率 每分钟提升物料的质量 每分钟提升物料的高度
10 kW 4 t 11.4 m
该链斗式输送机在本次工作过程中的效率为
76%
。（g取10 N/kg）答案
5. 76%
解析
【分析】要计算链斗式输送机的效率，需利用机械效率公式η=W有/W总×100%，其中有用功是提升物料做的功（W有=mgh），总功是输送机消耗的电能（W总=Pt）。解题时先统一各物理量的单位，再分别计算有用功和总功，最后代入效率公式求解。
【解析】首先统一单位：m=4t=4000kg，$P=10kW=10^4 W$，t=1min=60s。
1. 计算有用功：W有=mgh=4000kg×10N/kg×11.4m=456000J；
2. 计算总功：W总$=Pt=10^4 W×60s=600000J$；
3. 计算效率：η=W有/W总×100%=(456000J/600000J)×100%=76%。
【答案】76%
【知识点】机械效率计算、功的计算
【点评】本题是机械效率的基础计算题，重点考查有用功、总功的计算及效率公式的应用，需注意单位换算（质量、功率、时间单位的转换），属于对基础公式应用的常规考查，难度不大。
【难度系数】0.8
【解析】首先统一单位：m=4t=4000kg，$P=10kW=10^4 W$，t=1min=60s。
1. 计算有用功：W有=mgh=4000kg×10N/kg×11.4m=456000J；
2. 计算总功：W总$=Pt=10^4 W×60s=600000J$；
3. 计算效率：η=W有/W总×100%=(456000J/600000J)×100%=76%。
【答案】76%
【知识点】机械效率计算、功的计算
【点评】本题是机械效率的基础计算题，重点考查有用功、总功的计算及效率公式的应用，需注意单位换算（质量、功率、时间单位的转换），属于对基础公式应用的常规考查，难度不大。
【难度系数】0.8
