中考物理一轮专题复习功功率机械效率
（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%
