2024年中考物理（沪粤版）二轮复习专题特训：功、功率和机械效率的综合计算

专题特训　功、功率和机械效率的综合计算 类型一　杠杆类 1. 将一根重为50N、粗细均匀的木棒OD平均分成四份,如图所示。在A点悬挂一重为 300N的物体,在D点施加一竖直向上的力F,把物体匀速提升0.2m,不计摩擦,则木棒的机械效率为　　　　。  75% [解析]由题意可知,提升物体时克服物体重力做的有用功W有用=Gh=300N×0.2m=60J;因木棒均匀,故木棒的重心位置在其几何中心B点,故物体上升0.2m时,木棒重心上升距离h棒=0.4m,此时克服木棒重力做的额外功W额外=G棒h棒=50N×0.4m=20J;不计摩 擦,木棒的机械效率η=×100%=×100%=×100%=75%。 2. 小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率。他将两个钩码悬挂在B点,在A点用弹 簧测力计保持竖直向上拉动杠杆,使其绕O点缓慢转动,带动钩码上升一定的高度h (不计摩擦)。下列说法正确的是 (　　) A. 杠杆转动过程中,弹簧测力计的示数会变小 B. 仅增加钩码的个数,拉力所做的额外功增大 C. 仅将钩码的悬挂点从B点移到C点,拉力做的总功变大 D. 仅将拉力的作用点从A点移到C点,杠杆的机械效率不变 D [解析]若弹簧测力计拉力方向一直竖直向上,阻力不变,动力臂变小,阻力臂变小,动力臂与阻力臂的比值不变,根据杠杆的平衡条件可知,弹簧测力计的示数应该不变,故A错误。克服杠杆重力做的功为额外功,仅增加钩码的个数,杠杆重力和杠杆上升的高度不变,拉力所做的额外功不变,故B错误。仅将钩码的悬挂点从B点移到C点,钩码还是上升原来的高度,有用功不变;钩码的悬挂点由B到C,上升高度不变,根据数学关系可知,杠杆提升的高度减小,额外功减小,又因为总功等于额外功与有用功之和,所以拉力做的总功变小,故C错误。仅将拉力的作用点从A点移到C点,钩码和杠杆还是上 升原来的高度,则有用功不变,额外功也不变,总功不变,根据η=×100%可知, 机械效率不变,故D正确。 类型二　斜面类 3. (2022·南京模拟)如图所示,在斜面上,将质量为2kg的物块由斜面底端匀速拉到顶 端,拉力大小为8N,斜面长为1.2m、高为0.3m,斜面的机械效率为　　　　,物块与斜面间的摩擦力为　　　　N。在其他条件一定时,斜面变陡,机械效率　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”)。(g取10N/kg)  62.5% 3 增大 [解析]由题意可知:有用功W有用=Gh=mgh=2kg×10N/kg×0.3m=6J,拉力做的功W总=Fs= 8N×1.2m=9.6J,斜面的机械效率η=×100%=×100%=62.5%,克服摩擦做的功为额外功,W额外=W总-W有用=9.6J-6J=3.6J。由W额外=fs可得:摩擦力f=== 3N;在其他条件一定时,斜面变陡,摩擦力变小,额外功减少,机械效率增大。 4. 在5s时间内,将一个重为5N的物体沿着如图所示的长为2m、高为1m的斜面从底端匀 速拉到顶端,物体受到的摩擦力为0.5N,则下列说法正确的是 (　　) A. 使用斜面可以省力也可以省功 B. 沿斜面向上的拉力为0.5N C. 拉力做功的功率为1.2W D. 此时斜面的机械效率为62.5% C [解析]使用斜面可以省力,但不能省功,故A错误;有用功W有用=Gh=5N×1m=5J,额外功W额外=fs=0.5N×2m=1J,则总功W总=W有用+W额外=5J+1J=6J,根据W总=Fs可得拉力F= ==3N,故B错误;拉力做功的功率P===1.2W,故C正确;斜面的机械效率η= ×100%=×100%≈83.3%,故D错误。 5. 如图所示,用弹簧测力计把重为G的物体沿斜面的底部匀速拉至顶端,物体移动的距 离为s,上升的高度为h,物体受到的摩擦力为f,该过程中斜面的机械效率为η(不计空气阻力)。下列说法正确的是 (　　) A. 弹簧测力计对物体施加的拉力F= B. 斜面越光滑,其机械效率越小 C. 物体以不同的速度匀速运动时,拉力的功率相同 D. 物体受到的摩擦力f=Gh× D [解析]由题意可知:有用功W有用=Gh。由η=×100%可得:拉力做的总功W总= =。由W总=Fs可得:拉力F===,故选项A错误;将同一物体沿斜面的底部 匀速拉至顶端,有用功不变,斜面越光滑,克服摩擦力做的额外功越少,总功越少,机械效率越大,故选项B错误;将同一物体沿斜面以不同的速度匀速拉至顶端,物体受到的摩擦力不变,所以拉力做的有用功及克服摩擦力做的额外功保持不变,由于W总= W有用+W额外,则Fs=Gh+fs,因此物体以不同的速度匀速运动时,拉力大小保持不变,由P===Fv可知,物体以不同的速度匀速运动时,拉力的功率不同,故选项C错误;斜面 的机械效率η=×100%=×100%=×100%,所以物体受到的