中考物理一轮专题复习功功率机械效率 12页

‎（十六）——功、功率、机械效率（附答案）‎ 一．考点扫描 ‎◎ 功 考点一 功 ‎1．力学里所说的功包含两个必要因素：一是作用在物体上的___，另一个是物体在___________上移动的距离．‎ ‎2．在物理学中，把____与在______方向上移动的 的乘积叫做功，公式：W＝____ ，单位： ____。‎ ‎3．功的原理：使用机械时人们所做的功都_______不用机械时所做的功，即使用任何机械都________。‎ 温馨提示 判断一个力是否做了功，必须同时满足做功的两个必要因素，缺一不可，否则就没有做功。一定理解三种不做功的情况。‎ ‎ 考点二 机械效率 ‎4．_______与_____的比值叫做机械效率，公式：η＝ .有用功总是小于总功，所以机械效率总小于1，通常用_______表示，且无单位．‎ ‎5．机械效率的计算：‎ ‎5．机械效率的计算：‎ ‎(1)斜面：η＝＝；‎ ‎(2)用滑轮组提升物体时：‎ η＝＝＝＝.‎ 影响滑轮组机械效率的因素(不考虑绳重和摩擦)：同一滑轮组，提升的物体重力越大，机械效率越高；提升同一物体，动滑轮越重，机械效率________‎ ‎(3)用滑轮组水平拉动物体时：η＝＝＝＝.‎ 考点三 功率 ‎6．物体在 内做的功，叫做功率，它是表示物体做功 的物理量，公式：P＝ ，单位：______。‎ ‎7．P＝＝＝Fv，由该公式可知，在功率P一定时，力F与速度v成反比．‎ 二．经典例题 例1. （2011·广安）在如图的四种情境中，人对物体做功的是(　　)‎ ‎ ‎ A．提着水桶在水平地面上匀速前进 B．扛着米袋慢慢爬上楼梯 C．用力推汽车，汽车没动 D．举着杠铃原地不动 解析：力学中做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过的距离，二者缺一不可．A图中人对水桶的力竖直向上，而水桶在水平方向运动，力对水桶没有做功；C、D项都有力但物体没有移动距离，对物体没有做功；B项人对米袋的力向上，米袋在力的方向上移动了距离，该力对物体做功．‎ 答案：B 例2.，下列关于功率和机械效率说法中正确的是(　　)‎ A．机械效率越高，机械做功一定越快 B．做功越多的机械，机械效率一定越高 C．功率越大的机械做的功一定越多 D．做功越快的机械，功率一定越大 解析：功率和机械效率是两个完全不同的概念，这两个物理量从不同的方面反映机械的性能．功率表示机械做功的快慢，机械效率是有用功占总功的比例，功率大的机械不一定机械效率高．‎ 答案：D 例3. (2010·河南)如右图所示，用F＝50 N的水平拉力，通过一个动滑轮，使重为200 N的物体A水平向右匀速移动了3 m，在这个过程中(　　)‎ A．拉力F做了150 J的功 B．拉力F做了300 J的功 C．重力做了600 J的功D．重力做了1200 J的功 解析：使用动滑轮时，能省一半的力，但要费一倍的距离，因此物体移动3 m，拉力需移动6 m，可见拉力做的功为W＝Fs＝50 N×6 m＝300 J；由于物体没有在重力的方向上移动距离，因此重力没有做功．故选B.‎ 答案：B 例4. 2010·乌鲁木齐)在铁架台上固定一个由定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，在绳子末端用竖直方向0.8 N的拉力使重2 N的物体匀速上升，下面说明正确的是(　　)‎ A．滑轮组机械效率是83.3% B．滑轮组的机械效率是66.7%‎ C．绳端移动的速度和物体上升的速度相同 D．绳端移动的速度是物体上升速度的两倍 解析：用一定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组有两种绕法，一种绕法是3股绳子，一种绕法是2股绳子．由题意知绳子股数：n＝＝2.5＝3股，则η＝＝＝83.3%；绳子自由端移动的速度V绳＝nV物＝3V物．故选项A正确．‎ 答案：A 三．课堂练习 ‎1. 下列关于物体是否做功的说法中正确的是( )‎ A．起重机吊着钢筋水平匀速移动一段距离，起重机对钢筋做了功 B．被脚踢出的足球在草地上滚动的过程中，脚对足球做了功 C．小刚从地上捡起篮球的过程中，小刚对篮球做了功 D．小丽背着书包站在路边等车，小丽对书包做了功 ‎2. 一足球运动员用100 N的力踢一个重为5 N的足球，球离脚后在水平草地上向前滚动了30 m，在球滚动的过程中，运动员对足球做的功为( )‎ A．3 000 J　 　B．500 J　 　C．150 J　 　D．0 J ‎3. （2011·苏州）用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组把重150 N的物体匀速提升1 m，不计摩擦和绳重，滑轮组的机械效率为60%.则下列选项错误的是(　　)‎ A．拉力大小一定是125 N B．有用功一定是150 J C．总功一定是250 J D．动滑轮重一定是100 N ‎4. 利用下图所示装置将重为100 N的物体匀速从斜面的底端拉到顶端．已知斜面的长是5 m，高是2 m，拉力为F＝50 N，则该装置的机械效率是( )‎ A．40%　　　B．50%　　　C．80%　　　D．100%‎ ‎5. 一个滑轮组改进后提高了机械效率，用它把同一物体匀速提升同样的高度，改进后比改进前相比( )‎ A．有用功减少，总功减少 B．有用功增加，总功增加 C．有用功不变，总功减少 D．机械效率提高了，功率也变大了 ‎6．一个人用同样大小的水平方向的力拉着木箱，分别在光滑和粗糙两种水平地面上前进相同的距离，关于拉力所做的功，下列说法中正确的是( )‎ A．在粗糙地面上做功较多 B．在光滑地面上做功较多 C．两次做功一样多 D．条件不够，无法比较两次做功的多少 ‎7. （2011·武汉）如图所示，一瀑布的落差(瀑布顶端和底端的高度差)约为100 m．在0.1 s内有18 kg的水流过瀑布顶端，经过4.5 s落到瀑布底端．质量为18 kg的这些水从顶端落到底端的过程中，重力的功率约为( )‎ A．4×102 W　　　　B．4×103 W C．1.8×104 W D．1.8×105 W ‎8.（2011·兰州）如图所示，工人用250 N的力将重400 N的物体匀速提升2 m，在此过程中滑轮组的机械效率和所做的额外功分别为( )‎ A．80%　800 J B．80%　1 000 J C．62.5%　200 J D．80%　200 J ‎9. 在生产和生活中经常使用各种机械，关于机械的下列说法，正确的是( )‎ A．使用机械可以省力、省距离，也可以省功 B．使用机械可以省力或省距离，但不能省功 C．机械做功越快，机械效率越高 D．机械做功越多，机械效率越高 ‎10. (2010·苏州)如下图所示，斜面长s＝‎10 m，高h＝‎4 m．用沿斜面方向的推力F，将一个重为100 N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B.运动过程中物体克服摩擦力做了100 J的功．求：‎ ‎(1)运动过程中克服物体的重力做的功；‎ ‎(2)斜面的机械效率；‎ ‎(3)推力F的大小．‎ 四．专题训练 一、选择题 ‎1．(2010中考变式题)林雨同学把掉在地上的物理课本拾回课桌，他对课本所做的功最接近(　　)‎ A．0.02 J B．0.2 J C．2 J D．20 J ‎2．(2010中考变式题)如图所示，已知物体A和B质量相等，A在粗糙的水平地面，B在光滑斜面上．现它们分别在同样大小力的作用下沿F的方向移动了s，则F对物体做的功(　　)‎ ‎ ‎ A．对A做的功多 B．对A和B做功一样多 C．对B做的功多 D．条件不足，无法确定 ‎3．(2010中考变式题)甲升降机比乙升降机的机械效率高，它们分别把质量相同的物体匀速升高相同的高度，两者相比，甲升降机(　　)‎ A．做的总功较少 B．做的总功较多 C．提升重物做的有用功较少 D．提升重物做的有用功较多 ‎4．(2011·株洲)用大小不同的甲、乙两个力拉同一物体，两力所做的功W与在这两个力的方向上移动的距离s的关系图象如图所示，由图可知，甲、乙两个力的大小关系是(　　)‎ A．F甲>F乙 B．F甲FB　WA>WB ‎9．(2011·重庆)如图所示，用拉力F使物体竖直匀速上升，下列说法正确的是(　　)‎ A．对物体做的功是额外功 B．拉力F做的功是有用功 C．拉力F移动的距离是物体移动距离的2倍 D．增加物体重力可以增加滑轮组的机械效率 ‎10．(2012中考预测题)体育课上，某同学用100 N的力把50 N重的铅球推出8 m远，他对铅球做功(　　)‎ A．800 J B．400 J C．0 D．条件不足，无法计算 ‎11．(2012中考预测题)如下图所示，小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼，用甲滑轮所做的总功为W1，机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为W2，机械效率为η2.若不计绳重与摩擦，则 ‎(　　)‎ A．W1＝W2　η1＝η2 B．W1＝W2　η1<η2 C．W1η2 D．W1>W2　η1<η2‎ ‎12．(2012中考预测题)(多选)如图所示，在水平拉力F的作用下使物体m 沿水平地面做匀速直线运动，若滑轮与绳子重力及摩擦不计，已知物体m与地面间的摩擦力为10 N，物体m运动的速度为2 m/s，那么关于拉力F的大小和拉力的功率P的大小，下列说法中正确的是(　　)‎ A．拉力F的大小为20 N B．拉力F的大小为5 N C．拉力的功率P的大小为20 W D．拉力的功率P的大小为10 W ‎13. (2010·哈尔滨)在我国古代书籍《墨经》中，对杠杆原理有精辟论述，并有许多巧妙的应用．如图所示是在井上汲水的桔槔，下列对桔槔在使用中不正确的解释是(　　)‎ A．向井内放送水桶时，人对配重(石块)做功，使配重的重力势能增大 B．向井内放水桶时，人用的力气一定小于水桶的重力，所以省力 C．往上提水时，配重(石块)帮助人对水桶做功，配重的重力势能减小 D．往上提水时，人用的力气一定小于桶与水的总重，所以省力 二、填空题 ‎14．(2011·济宁)一个重200 N的物体在水平拉力作用下匀速前进了25 m，拉力撤销后，物体由于惯性又前进了10 m．若拉力做的功为500 J，则拉力的大小为________N.‎ ‎15．(2010中考变式题)如图所示，斜面长5 m，高1 m，工人用沿斜面方向400 N的力把重1 600 N的集装箱匀速推到车上，推力对集装箱做的功是______J，斜面的机械效率是________．‎ ‎16．(2011·新疆)某同学质量是40 kg，在2011年体育中考“1 min跳绳”测试中，她每次起跳的高度约5 cm，测试成绩是150次，1 min内该同学克服自己重力做的功约为________J，平均功率约为________W . (g取10 N/kg)‎ ‎17．(2011·福州)如图所示，在“测滑轮组机械效率”实验中，物体重为5.4 N.‎ ‎(1)实验时要竖直向上且________拉动弹簧测力计．若物体上升高度为10 cm，此时弹簧测力计的示数如图中所示，是________N，则滑轮组的机械效率是________．‎ ‎(2)若仅增加物体的重量，该滑轮组的机械效率将________(填“增大”“减小”或“不变”)．(不计摩擦)‎ ‎18. (2010·咸宁)如上图所示健身运动的过程中，物体A的质量为‎4 kg，滑轮摩擦不计．当向下摆动脚腕使细绳拉着物体A缓慢(匀速)提升时，脚腕对细绳拉力的方向在改变、大小__________(选填“也改变”或“‎ 不变”)．若2.4 s内脚腕将A物体匀速提起‎0.3 m，则对物体A所做的功为__________J，功率为__________W.‎ ‎19. (2012中考预测题)不计绳重和摩擦，用一个动滑轮将重为8 N的物体匀速提高‎1 m，所用竖直向上的拉力为5 N，则动滑轮的机械效率为________；用此动滑轮将重为18 N物体也提高‎1 m时，所做的总功是________J，此时动滑轮的机械效率为________．‎ ‎20. (2012中考预测题)小强利用如图所示的滑轮组去拉物体，使重为2 000 N的物体A在3 s内沿水平方向匀速移动了‎6 m，若A所受地面的摩擦力F摩擦＝600 N，小强所用拉力F＝250 N，则拉力F的功率为________W，该装置的机械效率是________．‎ 三、实验题(13分)‎ ‎21．(2011·河北)下列是小明测一滑轮组机械效率时收集的有关数据.‎ 项 ‎ 目 ‎ 次数 动滑轮重 G重/N 物重 G/N 钩码上升 高度h/m 动力 F/N 动力作 用点移 动距离 s/m 滑轮组 的机械 效率η ‎1‎ ‎0.5‎ ‎1‎ ‎0.1‎ ‎0.7‎ ‎0.3‎ ‎47.6%‎ ‎2‎ ‎0.5‎ ‎2‎ ‎0.1‎ ‎1.1‎ ‎0.3‎ ‎60.6%‎ ‎3‎ ‎0.5‎ ‎4‎ ‎0.1‎ ‎2‎ ‎0.3‎ ‎ ‎ ‎(1)请在图中画出实验中滑轮组的绕绳方法．‎ ‎(2)将表格中的数据补充完整．‎ ‎(3)用同一滑轮提升不同的重物至同一高度，提升的物重增加时，除克服动滑轮重所做的额外功外，其他额外功将________(填“变大”“变小”或“不变”)．进一步分析可知，在动滑轮和绳重一定的情况下，该滑轮组的机械效率与________和________有关．‎ ‎(4)第一次实验中，钩码上升0.1 m所用的时间为1.5 s，则动力的功率为________W.‎ ‎22. (2010·泸州)在探究“斜面的机械效率高低与斜面的倾斜程度有什么关系”的实验中，用沿斜面向上的力F拉动小车，使小车从斜面底端匀速运动到斜面顶端，如图所示．多次改变斜面倾斜程度，部分实验数据记录在下面的表格中，根据表格中数据回答下列问题：‎ ‎(1)当斜面“最陡”时，沿斜面拉力为__________N；做的有用功为__________J；斜面的机械效率为__________%.‎ ‎(2)通过对上述实验数据的分析，你认为斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越陡，需要的拉力越______．‎ ‎(3)根据上面实验数据，你可以获得该实验探究的初步结论是：__________________.‎ 四、计算题 ‎23. (2010·泰州)用如图所示的滑轮组提升重物，已知物体重为200 N，人用125 N的拉力向下拉动绳子，5 s内可使物体匀速上升‎2 m．求：‎ ‎(1)拉力所做的功和拉力的功率；‎ ‎(2)滑轮组的机械效率．‎ ‎ ‎ ‎24. (2011中考预测题)如图所示，重物A是体积为10 dm3，密度为7.9×‎103 kg/m3的实心金属块，将它完全浸没在水中，始终未提出水面．若不计摩擦和动滑轮重，要保持平衡，求：‎ ‎(1)作用于绳端的拉力F是多少？‎ ‎(2)若缓慢将重物A提升‎2 m，拉力做的功是多少？‎ ‎(3)若实际所用拉力为400 N，此时该滑轮的效率是多少？(g＝10 N/kg)‎ 附：1. 《课堂练习》参考答案 1. 答案：C 2. 答案：D 3. 答案：A 4. 答案：A 5. 答案：C 6. 答案：C 7. 答案：A 8. 答案：D 9. 答案：B ‎10. 解：(1)重力做的功即有用功：‎ W有＝Gh＝100 N×‎4 m＝400 J ‎(2)克服摩擦做的功即额外功：‎ W额＝100 J W总＝W有＋W额＝400 J＋100 J＝500 J η＝＝＝80%‎ ‎(3)拉力大小：F＝＝＝50 N ‎2．《专题训练》参考答案 一、选择题 ‎1．解析：物理课本的重3 N，课桌高度约为0.8 m，由公式W＝Gh知把物理课本捡回课桌约做功2.4 J，因此选C.‎ 答案：C ‎2．解析：根据功的定义，W＝Fs，做功多少只与拉力大小和在拉力方向上通过的距离有关，与物体在光滑表面，还是粗糙表面无关．‎ 答案：B ‎3．解析：两升降机把质量相同的物体升高相同的高度，所做的有用功是相同的，C、D错；由于甲的机械效率高，因此做的额外功较少，即做的总功较少，B错、A正确．‎ 答案：A ‎4 解析：根据题中提供的W－s图象可知，功W与距离s成正比，即有W＝Fs关系，在s相同时，F甲所做的功大于F乙所做的功，可知F甲>F乙，所以A选项正确．‎ 答案：A ‎5．解析：由题目知，滑轮相同、重物相同，忽略绳重和摩擦的情况下，分别利用这两个滑轮组把同一物体匀速提高到相同高度时，所做的有用功、额外功都相同，故二者机械效率相等，即η1＝η2.但左侧滑轮有两段绳子承担物重，右侧滑轮组却有三段绳子承担物重，它更省力，故F1＞F2.‎ 答案：A ‎6．解析：根据功的原理，使用任何机械都不省功，因此D项正确．‎ 答案：D ‎7．解析：功率表示做功的快慢，机械效率表示的是有用功在总功中占的比重，它们之间没有任何联系，因此可以排除A、B；做功的多少，除了和机械效率有关，还和总功有关，因此C项错误，本题应选D.‎ 答案：D ‎8．解析：因两个斜面均光滑，根据功的原理可知，沿两个不同斜面将同一物体匀速拉到顶端，所做的功相等，由功的原理可知F＝Gh/L，沿边AC拉上顶端所用的拉力较小．‎ 答案：B ‎9．解析：对物体做的功是有用功，故A选项错误；拉力F做的功是总功，故B选项错误；动滑轮和重物由三段绳子承担，故拉力F移动的距离是物体移动距离的3倍，故C选项错误；对某一固定的滑轮组来说，使用滑轮组提升重物时所做的额外功是一定的．增加物体重力可使有用功增大，‎ 答案：D ‎10．解析：铅球离手后飞出8 m远是由于它具有惯性，这一过程中人对铅球没有力的作用，不对铅球做功．人对铅球做的功要用推力100 N乘以铅球在手中向前移动的距离，而这一距离题中没有给出，因此无法计算．‎ 答案：D ‎11．解析：使用定滑轮甲时不需要克服滑轮重力做功，而使用动滑轮乙时，还需要克服动滑轮重力做额外功，因此提升同一袋沙子，使用乙做的功更多，W1η2.‎ 答案：C ‎12．解析：由于不计摩擦，使用动滑轮能省一半力，所以F＝f＝×10 N＝5 N；物体运动速度为2 m/s，则绳子自由端移动的速度v＝2 v物＝2×2 m/s＝4 m/s，因此拉力的功率P＝＝＝F·v＝5 N×4 m/s＝20 W，因此B、C均正确．‎ 答案：BC ‎13. 解析：向井内放水桶时石块要上升，所以人对石块做功，它的重力势能增大，A对；设石块的重力为G1，它的力臂是l1，水桶的重力为G2，它的力臂是l2，根据杠杆平衡条件向井内放水桶时人用力的大小为(G1l1)/l2－G2，不一定小于水桶的重力，而且根据石块的大小来判断还很可能要大于水桶的重力，所以向下放水桶不见得省力，B错；往上提水时石块向下运动重力势能减小，所以可以帮助人对水桶做功，C对；往上提水时再设桶与水的总重为G，根据杠杆平衡条件人用的力是G－(G1l1)/l2，它显然比水桶和水的总重小，所以是省力的，D对．‎ 答案：B 二、填空题 ‎14．答案：20‎ ‎15．解析：由题意知，推力做的功W总＝Fl＝400 N×5 m＝2 000 J．有用功W有＝Gh＝1 600 N×1 m＝1 600 J，因此斜面的机械效率η＝＝＝80%.‎ 答案：2 000　80%‎ ‎16．答案：3 000　50‎ ‎17．答案：(1)匀速　2.4　75%　(2)增大 ‎18. 解析：定滑轮的特点是：能改变力的方向，但不省力，沿哪个方向用力其力臂都是定滑轮的半径，力臂不变，所以拉力大小不变．对物体做的功W＝Fs＝Gh＝mgh＝4 kg×10 N/kg×0.3 m＝12 J，功率P＝＝＝5 W.‎ 答案：不变　12　5‎ ‎19. 解析：动滑轮的机械效率η＝＝＝＝＝80%，动滑轮重力G动＝2F－G＝2×5 N－8 N＝2 N，物体重18 N时所需拉力F′＝(G′＋G动)＝×(18 N＋2 N)＝10 N，(绳子自由端移动距离S′＝2h′＝2×1 m＝2 m，所以总功W′总＝F′·s′＝10 N×2 m＝20 J；此时动滑轮的机械效率η′＝＝＝90%，比原来的机械效率增大了．‎ 答案：80%　20　90%‎ ‎20. 解析：题图中动滑轮被三股绳子拉动，物体A在3 s内拉动6 m，拉力F在3 s内拉动6 m×3＝18 m，拉力做功W总＝Fs＝250 N×18 m＝4 500 J，拉力做功的功率P＝＝＝1 500 W，有用功W有用＝fsA＝600 N×6 m＝3 600 J，该装置机械效率η＝×100%＝×100%＝80%.‎ 答案：1 500　80%‎ 三、实验题 ‎21．答案：(1)如图所示　‎ ‎(2)66.7%　‎ ‎(3)变大　物重　摩擦　(4)0.14‎ ‎22. 答案：(1)6　4　66.7　(2)大　(3)斜面越陡，机械效率越大．‎ 四、计算题 ‎23. 答案：解：(1)由图知，绳子股数为2.‎ W＝Fs＝F·nh＝125 N×2×‎2 m＝500 J P＝＝＝100 W.‎ ‎(2)η＝＝＝＝＝80%‎ ‎24. 解析：重物A完全沉没在水中，它受到三个力：重力、浮力、向上的拉力．重物A要保持平衡，则重力、浮力、向上的拉力相平衡，即G＝F浮＋F上，G＝mg＝ρ物gV＝7.9×103 kg/m3×10 N/kg×10×10－3 m3＝790 N，F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×10×10－3 m3＝100 N，F上＝G－F浮＝790 N－100 N＝690 N．由于使用的是动滑轮，所以F拉＝＝＝345 N．若缓慢将重物A提升2 m，物体始终未提出水面，F拉大小不变，拉力做的功W＝F拉s＝345 N×2 m×2＝1 380 J．若实际所用拉力为400 N，此时该滑轮的效率η＝×100%＝×100%＝×100%＝86.25 %.‎ 答案：解：(1)G＝ρVg＝7.9×103 kg/m3×10×10－3 m3×10 N/kg＝790 N F浮＝ρ水V排g＝1.0×‎103 kg/m3×10×10－‎3 m3‎×10 N/kg＝100 N F＝(G－F浮)＝×(790 N－100 N)＝345 N ‎(2)W＝Fs＝345 N×‎4 m＝1 380 J ‎(3)η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝86.25%‎ ‎ (3)η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝86.25%‎