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图像题 02 摩擦力、浮力、功和机械能
一．选择题（共17小题）
1．有测试显示，跳绳不但可以让全身肌肉匀称有力，而且会让你的呼吸系统、心脏、心血管系统
得到充分的锻炼。设跳绳者的质量为 60kg，跳绳者的重心高度随时间变化的情况如图。根据所
给条件判断下列说法正确的是（g取10N/kg）（ ）
A．人在跳绳时机械能守恒
B．跳绳者每跳一次克服重力所做的功是54J
C．人上升过程中重力势能转化为动能
D．跳绳者1min内克服重力做功的平均功率为202.5W
2．如图甲所示，小球从竖直放置的弹簧正上方一定高度处由静止开始下落，从a处开始接触弹簧，
压缩至c处时弹簧最短，从a至c的过程中，小球在b处速度最大，小球的速度v和弹簧被压缩
的长度ΔL之间的关系如图乙所示，不计空气阻力，则从 a至c的过程中，下列说法中正确的是
（ ）
A．在a处时小球受到的弹力等于自身重力
B．小球在c处速度为零，处于平衡状态
C．ab段小球所受弹力小于重力，处于加速运动阶段
D．bc段弹簧的弹性势能由小球的重力势能转化而来
3．如图甲所示，小球从某高度处由静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧。从小球接触弹簧
开始直至将弹簧压缩到最短的过程中，得到小球的速度 v和弹簧被压缩的长度ΔL之间关系如图乙所示，其中b为曲线最高点。不计空气阻力，弹簧在整个过程中始终发生弹性形变。则下列说
法正确的是（ ）
A．小球在b点时重力等于弹力
B．小球接触弹簧后动能就开始减小
C．在运动过程中小球的机械能守恒
D．小球在最低点时，速度为零，处于平衡状态
4．图甲所示，一个金属块在钢绳拉力的作用下从水面上方匀速下降，直至金属块全部没入水中。
图乙所示，是钢绳拉力 F 随时间 t 变化的关系图像。若不计水的阻力，水的密度为
1.0×103kg/m3，g取10N/kg，下列说法正确的是（ ）
A．金属块受到的重力为500N
B．金属块受到的浮力为3450N
C．金属块的体积为5×10﹣3m3
D．金属块的密度为7.9×103kg/m3
5．如图为中国邮政用足够长的传送带传送快递，将快递（其重心为 O）由图示位置从静止放到水
平向右匀速运动的传送带上，则快递受到的摩擦力 f、传送带受到的压力F及压强p随时间变化
的图象正确的是（ ）A． B．
C． D．
6．如图为a、b两物质的m﹣V关系图象。若用体积相等的a、b两种物质分别制成两个实心正方体
甲、乙，将甲、乙放在水平桌面上，下列说法正确的是（ ）
A．a、b两物质的密度之比为1：8
B．甲、乙两物体的质量之比为1：4
C．甲、乙两物体对桌面的压力之比为1：8
D．甲、乙两物体对桌面的压强之比为4：1
7．在物理学中，力和运动正确关系的得出，从亚里士多德到牛顿，历经两千多年。如图甲，水平
地面上的物体，在水平向右拉力的作用下，从 t＝0s开始，物体的运动情况如图乙。对于这个过
程力和运动描述正确的是（ ）
A．该物体从开始一直做匀速直线运动B．从t＝0s到t＝6s过程中，力F逐渐增大
C．物体做匀速直线运动阶段的速度为2m/s
D．t＝1s时，若F＝3N，则地面的滑动摩擦力也为3N
8．在一雾霾天，小明驾驶一辆小汽车以30m/s的速度行驶在高速公路上，突然发现正前方45m处
有一辆大卡车以10m/s的速度沿同方向匀速行驶，小汽车紧急刹车，但刹车过程中刹车失灵。如
图所示，a、b分别为小汽车和大卡车的v﹣t图象，已知v﹣t图像与横轴围成的面积对应着路程，
关于两车以下说法正确的是（ ）
A．第1s内，小汽车的平均速度为24m/s
B．在t＝5s时，两车追尾发生交通事故
C．不会追尾，t＝5s时两车相距最近且距离为10m
D．由于初始距离太近，即使刹车不失灵也会追尾
9．如图甲所示，小韩在光滑程度相同的水平地面，用水平向右的力推木箱，推力随时间变化情况
如图乙所示，木箱各时段运动情况记录在表格所示表格中。对于这一过程，以下说法正确的是
（ ）
时段 运动情况
0﹣3s 静止
3s﹣6s 加速运动
6s﹣9s 减速运动
9s﹣12s 匀速直线运动
A．0﹣3s，木箱所受推力小于摩擦力
B．3s﹣6s，木箱所受摩擦力为9NC．6s﹣9s，木箱处于平衡状态
D．3s﹣12s，木箱所受摩擦力为6N
10．在一个竖直放置的弹簧测力计的挂钩上，分别挂上质量相等的甲、乙、丙三个物体，三个物体
分别在弹簧测力计的拉力F 、F 、F 的作用下沿竖直方向运动，它们运动的路程（s）﹣时间
1 2 3
（t）图像如图所示，则关于力F 、F 、F 的大小关系，下列判断中正确的是（ ）
1 2 3
A．F ＝F ＝F B．F ＞F ＞F C．F ＝F ＞F D．F ＜F ＜F
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
11．小孟同学两次施加水平拉力拉着同一物体在同一水平面上做匀速直线运动，两次物体运动的 s
﹣t图象如图所示，下列判断正确的是（ ）
A．两次物体所受到的拉力F ＞F
1 2
B．拉动到距离s 时，两次克服摩擦所做的功W ＝W
1 1 2
C．拉动到距离s 时，两次拉力对物体所做的功W′ ＞W′
1 1 2
D．拉动到距离s 时，两次拉力对物体做功的功率P ＜P
1 1 2
12．如图所示，弹簧测力计下挂有一个圆柱体，把它从盛水的烧杯中缓慢提升，直到全部露出水面
该过程中弹簧测力计读数F随圆柱体上升高度h的关系如图乙所示，下列说法正确的是（ ）A．圆柱体的高是5cm
B．圆柱体受到的重力是6N
C．圆柱体受到的最大浮力是10N
D．圆柱体的密度是2.5g/cm3
13．在科技节，小明用传感器设计了如图甲所示的力学装置，竖直细杆 B的下端通过力传感器固定
在容器底部，它的上端与不吸水的实心正方体 A固定，不计细杆B及连接处的质量和体积。力
传感器可以显示出细杆B的下端受到作用力的大小，现缓慢向容器中加水，当水深为13cm时正
方体 A 刚好浸没，力传感器的示数大小 F 随水深变化的图像如图乙所示。（g＝10N/kg）
（ ）
A．物体A所受到的重力10N
B．竖直细杆B的长度为10cm
C．当容器内水的深度为4cm时，压力传感器示数为1N
D．当容器内水的深度为9cm时，压力传感器示数为零
14．如图两质量分布均匀、体积相等的实心圆柱A、B静止在水平地面上，它们对水平地面的压强
p ＞p ，现采取以下方案对其切割，则剩余部分对地面压强的变化图像正确的是（ ）
A BA．①② B．②③ C．③④ D．②④
15．如图1所示，水平路面由三段长度相等的粗糙区域组成。在2N水平拉力F的作用下，物块
（体积忽略不计）从区域①的最左端从静止开始运动，在刚进入区域③时撤去拉力，物块最终
停在区域③的最右端。图2为物块在区域①和②上运动的v﹣t图象。则（ ）
A．拉力在区域①中做功的功率比②的小
B．物块在区域①上所受的摩擦力等于2N
C．物块在区域③上运动的时间可能为1s
D．区域①路面的粗糙程度比②的大
16．如图甲所示，水平放置的方形容器里有一个重为8N、棱长为10cm的正方体物块M，M与容
器底部不密合。以5mL/s的恒定水流向容器内注水，容器中水的深度h随时间t的变化关系如图
乙所示（g＝10N/kg），水的密度是1.0×103kg/m3，则下面说法不正确的是（ ）A．当t＝140s时，物块M在水中处于漂浮状态
B．当t＝140s时，水对容器底部的压力大小是15N
C．图乙中a的值是8cm
D．40～140s时段，浮力对物体做功是0.96J
17．如图，质量不计的弹簧竖直固定在一压力传感器上，压力传感器是电阻阻值随受到压力的增大
而减小的变阻器（压力不超过最大值），压力传感器、电流表、定值电阻和电源组成一电路。
压力传感器不受力时电流表示数是I ．t＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度由静止释
0
放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，
如此反复。整个过程中，不计能量损失，电流表示数 I随时间t变化的图像如图乙所示，则（
）
A．t 时刻，小球动能最小
1
B．t 时刻，弹簧的弹性势能最小
2
C．t ～t 这段时间内，弹簧的弹性势能先增加后减少
2 3
D．t ～t 这段时间内，小球增加的动能小于弹簧减少的弹性势能
2 3
二．填空题（共1小题）
18．将一个漂浮在油面上的立方体工件用竖直向下的力F缓缓地压入油内，如图甲所示，工件的下
底面与油面的距离为h，力F与h的大小关系如图乙所示。已知力F为负值时，表明它的方向与原来的方向相反，油的密度为 kg/m3，已知容器底面积为5000cm2，从漂浮到F＝400N的
过程中，重力对工件做的功为 J。
三．计算题（共4小题）
19．“塔吊”是修建高层建筑常见的起重设备，又名“塔式起重机”。某“塔吊”以恒定功率
24kW将质量为2t的重物从静止开始竖直向上提升45s，全程v﹣t关系如图。g取10N/kg，忽略
空气阻力和摩擦。
（1）求t＝30s时重物所受的拉力。
（2）求整个过程重物的最大速度。
（3）若重物上升的总高度为60m，则最后12s拉力所做的功多大？
20．如图甲所示，是某升降电梯的工作原理图。它由轿厢、对重、电动机、钢丝绳、滑轮等部件连
接组成，电动机和对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
厢与对重的运动方向始终相反。对重的质量为 400kg，空轿厢的质量为500kg，额定载重量为
1000kg。某次电梯满载上升时的，v﹣t图象如图乙所示，不计钢丝绳的重力和一切摩擦，g＝
10N/kg。则：
（1）在电梯满载时，匀速上升的高度是多少？
（2）在电梯满载时的匀速运动阶段，对重的重力做的功是多少？
（3）在电梯满载匀速运动时，电动机钢丝绳对轿厢拉力的功率是多少？21．如图甲所示，一个底面积为200cm2、足够深的薄壁柱形平底容器放置于水平桌面上，现将一
个边长为10cm的正方体实心物体M（不吸水）用不计体积的轻杆连接固定在天花板上，并置于
柱形容器内，若轻杆能承受的最大力为5N。现在向容器中缓慢匀速注水，注水速度为100cm3/
min，轻杆所受力的大小与注水时间的变化图象如图乙所示。求：
（1）加水前物体M的下表面到容器底的距离；
（2）物体的密度；
（3）当轻杆折断时停止加水，当M静止后，则M克服重力做功多少焦。
22．底面积为200cm2的柱形容器中，装有10cm深的水，一个柱体与轻质硬杆相连，从水面上方以
1cm/s的速度匀速下降，如图是硬杆对物体的作用力F杆 与运动时间t的关系图象，不计硬杆的质
量和体积以及水的阻力，g取10N/kg，请根据图象信息计算：
（1）从柱体接触水面到刚好浸没的过程中，柱体重力所做的功；
（2）柱体的密度；
（3）第9s时，柱体下表面受到水的压强；
（4）第9s时，容器底部受到水的压力。四．解答题（共1小题）
23．请你阅读材料，回答下列问题。
目前汽车刹车器均采用油压制动，油压制动刹车时消耗的机械能以摩擦发热形式排放掉，形成
能源的浪费。现有一种汽车能源再生制动器，能把汽车刹车制动时消耗的机械能转化为电能而
储存起来（通常所说的发电），有效地利用了能量。实际上汽车刹车时再生制动器无法提供足
够的刹车阻力，仍需要与油压制动器配合使用，产生恒定的刹车阻力来满足刹车要求，若某汽
车以72km/h的速度行驶，刹车时再生制动器产生的阻力随时间变化的关系如下表：
时间t/s 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
再生刹车阻力f/×103N 8.0 8.1 8.4 9.0 10.0 10.0 10.0 7.5 5.0
（1）汽车匀速运动时动能 ，刹车时机械能 ；（选填“增大”、“减小”或“不
变”）
（2）汽车刹车时，再生制动器所产生的刹车阻力大小随时间的变化情况是： 。
A．逐渐增大 B．先增大后不变 C．先增大后减小 D．先增大后不变再减小
（3）如果汽车制动时需要产生恒定的刹车阻力为1×104N，t＝0.4s时油压制动器还需产生
N的刹车阻力。
（4）在满足（3）的刹车阻力作用下，汽车的行驶路程与时间变化的关系如图所示，则在0～
0.5s内汽车克服刹车阻力所做的功W＝ J。五．科普阅读题（共1小题）
24．请根据上述材料，回答下列问题：
挺进深海
2020年11月10日，我国全海深载人潜水器“奋斗者”号在世界最深的马里亚纳海沟（深度
10909m）成功坐底，刷新了中国载人深潜的纪录，达到了目前全海深载人潜水器的最高标准。
马里亚纳海沟可谓是地球上环境最恶劣的区域之一，底部完全黑暗、温度低，并且有着巨大水
压，“奋斗者”号的外壳坚固，才能保证在下潜过程中形状不变。
“奋斗者”号在执行下潜任务前需要根据在不同海域测得的海水温度、盐度和深度等参数精确
地计算下潜时所需要的“压载铁”质量，所谓“压载铁”，就是给“奋斗者”号增加总重的
“铁块”。完成潜水工作后，还需要根据实时水文数据抛卸压载铁，以减小“奋斗者”号的总
重从而开始上浮。
“奋斗者”号的成功下潜反映了我国当代科技工作者持续奋斗、勇攀高峰的精神风貌，每一位
为中国探索星辰大海、保卫国泰民安、创造繁荣富强的工作者，都是这个时代最美的“奋斗
者”！
（1）由文中信息可知，马里亚纳海沟底部环境恶劣，由于 ，要求“奋斗者”号要有坚
固的外壳，才能在下潜过程中保持形状不变。
（2）“奋斗者”号在完成潜水工作后需要根据实时水文数据抛卸压载铁开始上浮，此时它的浮
力 （选填“大于”、“等于”或“小于”）其重力。
（3）在一次测试中测得马里亚纳海沟某海域海水密度 和深度h的关系如图所示，请结合图像
分析说明“奋斗者”号在此海域下潜过程中，随着下ρ潜深度的增加，所受的浮力如何变化？
（请写出分析过程）
