专题02 功、功率和机械效率-【好题汇编】备战2024-2025学年九年级物理上学期期中真题分类汇编（苏科版）

专题02 功和功率 考点一 机械功 1．（23-24九上·江苏盐城·期中）杭州亚运会女子10米跳台冠军全红婵完成一次跳水动作过程中，自身重力做功最接近（　　） A． B． C． D． 2．（23-24九上·江苏常州·期中）足球运动员用10N的力踢一个重为5N的足球，球离开脚后在水平草地上向前滚动了30m。在球滚动的过程中，运动员对足球做的功为（　　） A．450J B．300J C．150J D．0J 3．（23-24九上·江苏泰州·期中）小明同学正在做“引体向上”：他先两手握住单杠，两脚离地，两臂及身体自然下垂。然后缓缓曲肘，将身体向上拉起，直到下巴超过横杠。这个过程中，小明做的功最接近于（　　） A．3J B．30J C．300J D．3000J 4．（23-24九上·江苏苏州·期中）小明用20N的水平推力，使重60N的木箱在水平面上匀速移动了2m，此过程推力做的功为______J，木箱重力做的功为______J。 5．（23-24九上·江苏扬州·期中）一辆汽车发动机的输出功率为3×104W，它在水平公路上以72km/h的速度沿直线匀速行驶30min，则汽车受到的阻力为________N，牵引力做功___________J。 考点二 功率 6．（23-24九上·江苏盐城·期中）如图是两名运动员以相同速度从地面举起相同质量杠铃的情景，下列判断正确的是（　　） A．甲做功时间长，功率大 B．乙做功时间短，功率小 C．两人做功与功率均不等 D．两人仅做功的功率相等 7．（23-24九上·江苏镇江·期中）体重500N的小明1分钟跳绳120次，平均每次跳起重心上升5cm，则他跳绳时的平均功率最接近于（　　） A．5W B．50W C．500W D．100W 8．（23-24九上·江苏无锡·期中）研究表明，爬楼梯消耗的热量相当于登山消耗的热量，还具有保持关节的灵活性和加强肠道蠕动等优点。妈妈和小红进行爬楼梯比赛，妈妈和小红的体重之比是2∶3，爬完相同楼高所用时间之比是3∶4，则妈妈和小红爬楼梯的功率之比是（　　） A．2∶1 B．1∶2 C．8∶9 D．9∶8 9．（23-24九上·江苏常州·期中）如图是小强设计的拉力器结构示意图。他用恒为F的拉力向下拉动拉杆，使重为G的物块在t时间内匀速升高h，然后放手让其自由落下。则小强做功的功率为（　　） A． B． C． D． 10．（23-24九上·江苏盐城·期中）同学们在体育课上做仰卧起坐，前半段是背部由平躺地面变成脊柱弯曲，后半段是上半身完全离开地面。 （1）先将头向前抬起，可以减小______力臂。在平躺至坐起的过程中，运动员肌肉所施加的动力变化情况是______（选填“不断增加”“不断减小”“不变”）； （2）同学们可以改变仰卧起坐的快慢，来控制体育锻炼的效果，从物理学角度分析其实质是改变______大小。 考点三 机械效率 11．（23-24九上·江苏盐城·期中）小明和兴趣小组的同学们利用如图所示的装置探究斜面的机械效率，同学们对实验过程和装置发表了下列不同的看法，其中正确的有（　　） A．斜面是一种可以省功的机械 B．匀速拉动木块的过程中，木块的机械能是不变的 C．本实验中，用质量相同的小车替代木块，可提高斜面的机械效率 D．匀速拉动木块时，木块所受拉力与摩擦力是一对平衡力 12．（23-24九上·江苏镇江·期中）如图，斜面和的粗糙程度相同、倾斜程度不同，将两个物体沿斜面以相同的速度拉到A点，下列说法正确的是（　　） A．物体受到的滑动摩擦力大小相同 B．两个拉力做功相同 C．两个拉力做功的快慢相同 D．两个斜面的机械效率相同 13．（23-24九上·江苏南京·期中）一质量为40kg的重物A放在水平地面上，利用如图所示的装置将它匀速提升0.1m，此时的机械效率为80%，（绳重和摩擦不计）则动滑轮重力为________N，若再用该滑轮组提升多块重物B（规格相同），提升一块重物B和两块重物B时滑轮组的机械效率之比η1∶η2=4∶5.则重物B的重力为________N。（不计滑轮组中的绳重和摩擦） 14．（23-24九上·江苏扬州·期中）现用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率η与所挂物重G物的关系，改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G物关系如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则： （1）动滑轮自重是________N； （2）当G物=8N时，重物以2m/s速度匀速上升，拉力F做功的功率是________W； （3）仅改变图甲中的绕绳方式、重复实验，所得到的图线与图乙所示曲线________（选填“相同”或“不同”）。 15．（23-24九上·江苏泰州·期中）如图所示，斜面与水平地面夹角为30°，某快递员用500N的力，将重800N的货物沿斜面匀速推上车厢，不考虑斜面形变，斜面的机械效率为___________。不改变斜面与地面夹角和货物质量，采用___________的方法可以提高斜面的机械效率。 16．（23-24九上·江苏盐城·期中）工人将的物体沿长、高的斜面匀速推上顶端。如果斜面光滑，则推力为___________N；若斜面机械效率为80%，推力为___________N，物体受到的摩擦力为___________N。 17．（23-24九上·江苏苏州·期中）利用斜面将一个重500N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F=300N，拉动的距离s=4m，物体提升的高度h=2m。此过程中拉力做的功是______，该斜面的机械效率是______，物体受到的摩擦力为______N。 考点四 综合计算题 18．（23-24九上·江苏扬州·期中）工人用图示装置在10s内将重为450N的货物匀速提升2m，此过程中拉力的功率为120W。 （1）求滑轮组的机械效率； （2）若工人用此装置匀速提升其他货物，测得拉力大小为300N，额外功占总功的20％，求工人提升货物的重。 19．（23-24九上·江苏苏州·期中）小田用如图所示的滑轮组在10s内将重力为500N的空箱子B匀速提升了2m，不计绳重和摩擦，每个滑轮的重力相同，小田所用的拉力为300N。求： （1）拉力做功的功率？ （2）该次滑轮组的机械效率？ （3）体重800N的小田用此滑轮组提升装货的箱子B，若滑轮组始终正常工作，此时该滑轮组最大机械效率为多少？ 20．（23-24九上·江苏盐城·期中）如图是某工人用滑轮组提升重物，工人用360N拉力将重为600N的物体匀速提升10m，需要时间50s。求： （1）工人所做的有用功； （2）滑轮组的机械效率； （3）工人做功的功率。 21．（23-24九上·江苏南京·期中）如图所示，塔式起重机上的滑轮组将重为1.2×10⁴N的重物吊起，在20s内重物匀速上升2m时，滑轮组的机械效率为80%。 （1）求提升重物做的有用功； （2）求绳端的拉力； （3）求拉力的功率； （4）若克服摩擦和钢丝绳重所做的功为5200J，求动滑轮的重力。 【答案】（1）2.4×104J；（2）5000N；（3）1500W；（4）400N 考点五 机械效率实验题 22．（23-24九上·江苏淮安·期中）提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要的意义。某科技创新小组根据生活经验和客观事实，对影响滑轮组机械效率的因素作如下猜想： 猜想I：滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关 猜想II：滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关 猜想III：滑轮组的机械效率与所提物体的重力有关 根据猜想，运用如图甲、乙、丙所示的装置进行了实验探究，测得的实验数据如下表所示。 实验次数 钩码的重力G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动的距离S/m 机械效率η 1 2 0.1 0.90 0.3 74.1% 2 4 0.1 1.50 0.3 88.9% 3 4 0.1 1.25 0.4 4 4 0.2 1.50 0.5 88.9% （1）实验时应沿竖直方向______缓慢向上拉动弹簧测力计； （2）分析表中数据可知：第3次实验是利用了图______的装置完成的，它的机械效率η=______； （3）比较2、4两次实验数据，可验证猜想I是______（选填“正确”或“错误”）的； （4）通过比较______（填实验序号）两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高； （5）通过比较2、3两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率______。 23．（23-24九上·江苏南通·期中）用图示装置探究“斜面机械效率”，实验记录如下表。 实验次数 物体种类 物重G/N 斜面高h/cm 斜面长s/cm 沿斜面的拉力F/N 机械效率/% 1 小车 2 15 60 2 木块 2 15 60 1.0 50.0 （1）沿斜面拉动物体时，应使其做_________运动，第1次实验时，弹簧测力计的示数为_____N，斜面的机械效率为_______%（结果保留1位小数）。 （2）分析表格数据可知，斜面倾斜程度相同时，_________越小，机械效率越大。 （3）第2次实验，木块所受摩擦力为_______N。 24．（23-24九上·江苏南京·期中）如图所示，在“测量滑轮组机械效率”的实验中，利用甲、乙、丙三个实验装置进行实验，测得的实验数据如下表。（钩码规格相同、动滑轮个数越多重力越大） 实验次数 钩码重力G/N 提升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η 1 4 0.1 0.3 2 8 0.1 3.2 0.3 83.3% 3 8 0.1 2.0 0.5 80.0% （1）在实验中，应沿竖直方向___________拉动弹簧测力计； （2）第一次实验中，如图所示，弹簧测力计的示数是___________N，机械效率是___________（精确到0.1%）； （3）由1、2两次实验数据可得出结论：___________； （4）由___________两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越低； （5）在第三次实验操作的基础上，如图丁所示改变绳端拉力方向，测得的滑轮组机械效率将___________。（选填“偏高”“偏低”或“不变”） 25．关于机械功，功率，机械效率，下面说法正确的是（ ） A．功率越大的机械，机械效率越高 B．省力的机械一定费距离，但不省功 C．机械效率越低的机械，做的功就越少 D．做的功越多，功率越大 26．（23-24九上·江苏无锡·期中）如图所示，用甲、乙两个滑轮组在相同时间内分别将A、B物体匀速提升相同高度，已知物体受到的重力GA＞GB，滑轮组的机械效率η甲＜η乙（不计绳重和摩擦）。下列判断正确的是（　　） A．两滑轮组绳端移动的距离相等 B．甲滑轮组的有用功比乙的少 C．甲滑轮组的总功率比乙的大 D．甲滑轮组的动滑轮比乙的轻 27．（23-24九上·江苏泰州·期中）如图所示，小明用两个不同的滑轮组，在相同时间内分别用大小相等的拉力F将同一物体匀速提高了相同的高度，若两个滑轮组的动滑轮重分别为G动1和G动2，机械效率分别为η1、η2，小明做功的功率分别为 P1、P2，不计绳重和摩擦。则（　　） A．G动1<G动2，η1>η2，P1<P2 B．G动1<G动2，η1>η2，P1=P2 C．G动1>G动2，η1<η2，P1<P2 D．G动1=G动2，η1=η2，P1=P2 28．（23-24九上·江苏苏州·期中）如图甲是一种剪式千斤顶，如乙图通过旋转手柄连接带螺纹的螺杆，就能轻易地顶起小车。这种千斤顶是利用______ （只要写出一种简单机械）来省力的；小华在一次给小汽车换胎工作中，转动手柄把质量为1.5t的小车的一后轮顶起了20cm，若顶起小车后轮的力只需车重的三分之一，则这个过程中所做的有用功为______ J，小华做的总功是5000J，则此次工作千斤顶的机械效率是______ 。（g取10N/kg） 29．（23-24九上·江苏扬州·期中）用如图所示的装置探究杠杆的机械效率与悬挂点的关系，OC是一根均匀的杠杆，且OA=AB=BC，分别把钩码挂在A点和B点进行实验（不计摩擦），收集的数据如下表： 悬挂点 钩码重力G/N 钩码上升高度h/m 拉力的大小F/N 拉力端移动距离s/m 机械效率η A 6 0.2 3 0.6 66.7% B 6 0.2 5 0.3 （1）钩码挂在B点时的机械效率______； （2）从实验数据分析得出，杠杆的机械效率与悬挂点______（有关/无关），影响杠杆的机械效率的因素有多个，请你再说出一个：_________ ； （3）分析表格中数据，请你求出杠杆的自重为_________N； （4）若把弹簧测力计由C点移到B位置，点O位置不变，仍将挂在A点的钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将______ 。（变大/变小/不变） 30．（23-24九上·江苏无锡·期中）如图1是一种用于建筑工地、道路、桥梁的爬梯式混凝土搅拌机。工作时，搅拌机将原料加工成混凝土后自动倒入运料斗，运料斗与竖直爬梯相连并能沿爬梯移动。在提升电机的带动下，运料斗能通过爬梯顶端的定滑轮沿爬梯上升到一定高度，然后将混凝土倾倒卸下，某次运送混凝土时，提升电机将装有4000N混凝土的运料斗匀速升高8m，用时20s，提升部分钢丝绳拉力的功率为2kW。（不计绳重及摩擦） （1）混凝土克服重力做了多少功？ （2）运料斗自身的重力是多少？ （3）如图2所示，用滑轮组代替图1中提升部分中的定滑轮，将等重的混凝土提升相同的高度，若动滑轮重500N，则此时滑轮组的机械效率为多少？（结果精确到0.1%） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题02 功和功率 考点一 机械功 1．（23-24九上·江苏盐城·期中）杭州亚运会女子10米跳台冠军全红婵完成一次跳水动作过程中，自身重力做功最接近（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】全红婵的质量约为40kg，其重力 G=mg=40kg×10N/kg=400N 从10米高的跳台下落，则自身重力做功 W=Gh=400N×10m=4000J 故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 2．（23-24九上·江苏常州·期中）足球运动员用10N的力踢一个重为5N的足球，球离开脚后在水平草地上向前滚动了30m。在球滚动的过程中，运动员对足球做的功为（　　） A．450J B．300J C．150J D．0J 【答案】D 【解析】物体做功需要有两个条件：一是存在力；二是物体在力的方向上移动了距离。二者缺一不可。足球离开脚后，在水平草地上向前滚动的过程中，靠惯性运动，球脱离了脚，脚没有给球施加力，对球不做功，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 3．（23-24九上·江苏泰州·期中）小明同学正在做“引体向上”：他先两手握住单杠，两脚离地，两臂及身体自然下垂。然后缓缓曲肘，将身体向上拉起，直到下巴超过横杠。这个过程中，小明做的功最接近于（　　） A．3J B．30J C．300J D．3000J 【答案】C 【解析】中学生的体重大约是G=500N，通过的距离大约为h=0.5m；小明做的功最接近 W=Gh=500N×0.5m=250J C最接近小明做的功，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 4．（23-24九上·江苏苏州·期中）小明用20N的水平推力，使重60N的木箱在水平面上匀速移动了2m，此过程推力做的功为______J，木箱重力做的功为______J。 【答案】 ①．40 ②．0 【解析】[1]由可知，小明推木箱的过程中，推力做功 [2]重力的方向竖直向下，而木箱没有在竖直方向移动距离，所以木箱重力做功为0。 5．（23-24九上·江苏扬州·期中）一辆汽车发动机的输出功率为3×104W，它在水平公路上以72km/h的速度沿直线匀速行驶30min，则汽车受到的阻力为________N，牵引力做功___________J。 【答案】 ①．1500 ②． 【解析】[1]汽车行驶速度为 沿直线匀速行驶时处于平衡状态，根据 可知，汽车受到的阻力为 [2]牵引力做功 考点二 功率 6．（23-24九上·江苏盐城·期中）如图是两名运动员以相同速度从地面举起相同质量杠铃的情景，下列判断正确的是（　　） A．甲做功时间长，功率大 B．乙做功时间短，功率小 C．两人做功与功率均不等 D．两人仅做功的功率相等 【答案】D 【解析】两人举起的杠铃质量相同，根据G=mg可知两杠铃的重力相等，即 G甲=G乙 由图可知，两杠铃被举起的高度 h甲>h乙 根据W=Gh可知，甲对杠铃做的功大于乙对杠铃做的功； 两运动员举起杠铃的速度相同，由公式可知甲做功时间较长；两运动员举起杠铃的速度相同，且两杠铃的重力相等，则根据 可知，两人做功的功率相等。 故选D。 7．（23-24九上·江苏镇江·期中）体重500N的小明1分钟跳绳120次，平均每次跳起重心上升5cm，则他跳绳时的平均功率最接近于（　　） A．5W B．50W C．500W D．100W 【答案】B 【解析】小明跳绳一次所做功 W=Gh=500N×0.05m=25J 则1分钟所做的总功 W1=120W=120×25J=3000J 则他跳绳时的平均功率 故选B。 8．（23-24九上·江苏无锡·期中）研究表明，爬楼梯消耗的热量相当于登山消耗的热量，还具有保持关节的灵活性和加强肠道蠕动等优点。妈妈和小红进行爬楼梯比赛，妈妈和小红的体重之比是2∶3，爬完相同楼高所用时间之比是3∶4，则妈妈和小红爬楼梯的功率之比是（　　） A．2∶1 B．1∶2 C．8∶9 D．9∶8 【答案】C 【解析】妈妈和小红爬相同的楼梯，说明克服重力做功移动的距离相同，妈妈和小红的体重之比是2∶3，爬完相同楼高所用时间之比是3∶4，则妈妈和小红爬楼梯的功率之比为 故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 9．（23-24九上·江苏常州·期中）如图是小强设计的拉力器结构示意图。他用恒为F的拉力向下拉动拉杆，使重为G的物块在t时间内匀速升高h，然后放手让其自由落下。则小强做功的功率为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】由图可知，该结构为定滑轮结构，绳子移动的距离等于物体上升的高度。小强做的功为 小强做功的功率为 故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 10．（23-24九上·江苏盐城·期中）同学们在体育课上做仰卧起坐，前半段是背部由平躺地面变成脊柱弯曲，后半段是上半身完全离开地面。 （1）先将头向前抬起，可以减小______力臂。在平躺至坐起的过程中，运动员肌肉所施加的动力变化情况是______（选填“不断增加”“不断减小”“不变”）； （2）同学们可以改变仰卧起坐的快慢，来控制体育锻炼的效果，从物理学角度分析其实质是改变______大小。 【答案】 ①．阻 ②．不断减小 ③．功率 【解析】（1）[1]将头向前抬起，身体重心更靠近支点，可以减小阻力臂。 [2]在平躺至坐起的过程中，人体重心与支点的水平距离减小，即阻力臂减小，而动力臂长度不变，根据杠杆的平衡条件可知，运动员肌肉所施加的动力不断减小。 （2）[3]在仰卧起坐过程中，要克服身体的重力做功，改变仰卧起坐的快慢，可以改变做功的快慢，也就是改变功率的大小。 考点三 机械效率 11．（23-24九上·江苏盐城·期中）小明和兴趣小组的同学们利用如图所示的装置探究斜面的机械效率，同学们对实验过程和装置发表了下列不同的看法，其中正确的有（　　） A．斜面是一种可以省功的机械 B．匀速拉动木块的过程中，木块的机械能是不变的 C．本实验中，用质量相同的小车替代木块，可提高斜面的机械效率 D．匀速拉动木块时，木块所受拉力与摩擦力是一对平衡力 【答案】C 【解析】A．利用斜面拉物体到斜面顶端，可以省力，由功的原理可知，使用任何机械都不省功，使用斜面也不能省功，故A错误； B．机械能包括动能和势能，而木块匀速运动，所以动能不变；但是物体的高度在增加，所以木块的重力势能增大，故木块的机械能增大，故B错误； C．实验中，用小车替代木块，小车受到摩擦力小于木块受到的摩擦力，运动距离一定时，克服摩擦力做的功减小，即额外功减小，斜面的机械效率增大，故C正确； D．物块在斜面上匀速运动时，沿斜面向上受到拉力作用，沿斜面向下受到摩擦力和重力沿斜面的分力作用，所以拉力和摩擦力不是平衡力，故D错误。 故选C。 12．（23-24九上·江苏镇江·期中）如图，斜面和的粗糙程度相同、倾斜程度不同，将两个物体沿斜面以相同的速度拉到A点，下列说法正确的是（　　） A．物体受到的滑动摩擦力大小相同 B．两个拉力做功相同 C．两个拉力做功的快慢相同 D．两个斜面的机械效率相同 【答案】C 【解析】 A．利用斜面可以省力，拉力小于重力，斜面的坡度越小越省力；由于，由此可知，坡度小的一侧的的物体质量大，即；影响滑动摩擦力大小的因素有两个：压力大小和接触面的粗糙程度，物体分别沿斜面 BA和CA运动，接触面的粗糙程度相同，斜面越陡，则压力越小，滑动摩擦力越小，由图知CA斜面更陡一些，所以，故A错误； B．因，且拉力相同，所以，由可知，F1做的总功多，故B错误； C．两个拉力做功的快慢即为做功的功率，因为，两次物体的速度相等，由可知所以拉力做功的快慢相等，故C正确。 D．设斜面的倾角为，物体与斜面的摩擦系数为，斜面的机械效率 由上式可知，斜面的效率只与斜面的倾角有关，斜面的倾角越大，机械效率越高；两个斜面的倾角不同，因此两个斜面的机械效率不同，故D错误。 故选C。 13．（23-24九上·江苏南京·期中）一质量为40kg的重物A放在水平地面上，利用如图所示的装置将它匀速提升0.1m，此时的机械效率为80%，（绳重和摩擦不计）则动滑轮重力为________N，若再用该滑轮组提升多块重物B（规格相同），提升一块重物B和两块重物B时滑轮组的机械效率之比η1∶η2=4∶5.则重物B的重力为________N。（不计滑轮组中的绳重和摩擦） 【答案】 ①．100 ②．150 【解析】[1]滑轮组的机械效率 则 [2]提升一块重物B时，机械效率 提升两块重物B时，机械效率 两次机械效率之比 联立解得 14．（23-24九上·江苏扬州·期中）现用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率η与所挂物重G物的关系，改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G物关系如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则： （1）动滑轮自重是________N； （2）当G物=8N时，重物以2m/s速度匀速上升，拉力F做功的功率是________W； （3）仅改变图甲中的绕绳方式、重复实验，所得到的图线与图乙所示曲线________（选填“相同”或“不同”）。 【答案】 ①．2 ②．20 ③．相同 【解析】（1）[1]由 可知，动滑轮自重为 （2）[2]由图甲可知，承担物重的绳子股数为n=3，绳子自由端移动的速度为 由 可得，拉力F 拉力F做功的功率是 15．（23-24九上·江苏泰州·期中）如图所示，斜面与水平地面夹角为30°，某快递员用500N的力，将重800N的货物沿斜面匀速推上车厢，不考虑斜面形变，斜面的机械效率为___________。不改变斜面与地面夹角和货物质量，采用___________的方法可以提高斜面的机械效率。 【答案】 ①．80% ②．减小木板表面的粗糙程度 【解析】 [1] 斜面倾角为30°，斜面高度，推力做的有用功，推力做的总功，斜面的机械效率 [2] 斜面与地面夹角和货物质量不变，即有用功保持不变，可通过减少额外功来提高斜面的机械效率。为了减少额外功，可减小摩擦力，压力不变时，可通过改变接触面的粗糙程度来改变摩擦，所以可通过减斜面的粗糙程度来提高机械效率。 16．（23-24九上·江苏盐城·期中）工人将的物体沿长、高的斜面匀速推上顶端。如果斜面光滑，则推力为___________N；若斜面机械效率为80%，推力为___________N，物体受到的摩擦力为___________N。 【答案】 ①．100 ②．125 ③．25 【解析】 [1]将物体沿斜面匀速推上顶端，克服物体重力所做的功为 W有=Gh=400N×1m=400J 若斜面是光滑的，则物体不受摩擦力的作用（没有做额外功），推力做的功等于克服物体重力所做的功，即 W总=W有=400J 根据W=Fs可得推力的大小 [2]若斜面机械效率为80%，此时的总功 此时所用的推力 [3]克服摩擦力所做的额外功 W额=W′总-W有=500J-400J=100J 根据W额=fs可得摩擦力大小 17．（23-24九上·江苏苏州·期中）利用斜面将一个重500N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F=300N，拉动的距离s=4m，物体提升的高度h=2m。此过程中拉力做的功是______，该斜面的机械效率是______，物体受到的摩擦力为______N。 【答案】 ①．1200J ②．83.3% ③．50 【解析】 [1]拉力所做的总功 W总=Fs=300N×4m＝1200J [2]所做的有用功 W有用=Gh=500N×2m=1000J 此斜面的机械效率 [3]克服摩擦力做的额外功 W额=W总-W有用=1200J-1000J=200J 由W额=fs得，物体所受斜面的摩擦力 考点四 综合计算题 18．（23-24九上·江苏扬州·期中）工人用图示装置在10s内将重为450N的货物匀速提升2m，此过程中拉力的功率为120W。 （1）求滑轮组的机械效率； （2）若工人用此装置匀速提升其他货物，测得拉力大小为300N，额外功占总功的20％，求工人提升货物的重。 【答案】（1）75%；（2）720N 【解析】 解：（1）由可知，拉力做的总功为 滑轮组的机械效率 （2）额外功占总功的20％，则有用功占总功的80%，即机械效率为80%，由图可知，承担物重的绳子股数为n=3，由 可知，货物的重为 答：（1）滑轮组的机械效率为75%； （2）工人提升货物的重为720N。 19．（23-24九上·江苏苏州·期中）小田用如图所示的滑轮组在10s内将重力为500N的空箱子B匀速提升了2m，不计绳重和摩擦，每个滑轮的重力相同，小田所用的拉力为300N。求： （1）拉力做功的功率？ （2）该次滑轮组的机械效率？ （3）体重800N的小田用此滑轮组提升装货的箱子B，若滑轮组始终正常工作，此时该滑轮组最大机械效率为多少？ 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 解：（1）由图可知，有效绳子段数，绳子自由端移动距离为 所以拉力做的功为 所以拉力做功的功率为 （2）该次滑轮组的机械效率为 （3）不计绳重和摩擦，根据得动滑轮重力为 小田体重800N，所以绳子自由端能够施加的最大拉力为800N，此时提升的物体最重，机械效率最大，此时提升的最大物重为 所以机械效率最大为 答：（1）拉力做功的功率为； （2）该次滑轮组的机械效率为； （3）体重800N的小田用此滑轮组提升装货的箱子B，若滑轮组始终正常工作，此时该滑轮组最大机械效率为。 20．（23-24九上·江苏盐城·期中）如图是某工人用滑轮组提升重物，工人用360N拉力将重为600N的物体匀速提升10m，需要时间50s。求： （1）工人所做的有用功； （2）滑轮组的机械效率； （3）工人做功的功率。 【答案】（1）6000J ；（2）；（3） 【解析】 解：（1）由题意知，重物被提升高度为10m，该过程中，所做的有用功为 （2）由图可知，动滑轮承接绳子的有效股数为2，则拉力端绳子移动的距离为 由可得，该过程中拉力所做的总功为 由 可得，该滑轮组的机械效率为 （3）由可得，工人做功的功率为 答：（1）工人所做的有用功为6000J； （2）滑轮组的机械效率为； （3）工人做功的功率为。 21．（23-24九上·江苏南京·期中）如图所示，塔式起重机上的滑轮组将重为1.2×10⁴N的重物吊起，在20s内重物匀速上升2m时，滑轮组的机械效率为80%。 （1）求提升重物做的有用功； （2）求绳端的拉力； （3）求拉力的功率； （4）若克服摩擦和钢丝绳重所做的功为5200J，求动滑轮的重力。 【答案】（1）2.4×104J；（2）5000N；（3）1500W；（4）400N 【解析】 解：（1）提升重物做的有用功 （2）由可知，拉力做的总功为 由图可知，承担物重的绳子股数为n=3，则绳子自由端移动的距离 由可知，拉力为 （3）绳子自由端移动的速度 拉力的功率 （4）总的额外功为 克服动滑轮做功 动滑轮重 答：（1）提升重物做的有用功为； （2）绳端的拉力为5000N； （3）拉力的功率为1500W； （4）若克服摩擦和钢丝绳重所做的功为5200J，动滑轮的重力为400N。 考点五 机械效率实验题 22．（23-24九上·江苏淮安·期中）提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要的意义。某科技创新小组根据生活经验和客观事实，对影响滑轮组机械效率的因素作如下猜想： 猜想I：滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关 猜想II：滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关 猜想III：滑轮组的机械效率与所提物体的重力有关 根据猜想，运用如图甲、乙、丙所示的装置进行了实验探究，测得的实验数据如下表所示。 实验次数 钩码的重力G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动的距离S/m 机械效率η 1 2 0.1 0.90 0.3 74.1% 2 4 0.1 1.50 0.3 88.9% 3 4 0.1 1.25 0.4 4 4 0.2 1.50 0.5 88.9% （1）实验时应沿竖直方向______缓慢向上拉动弹簧测力计； （2）分析表中数据可知：第3次实验是利用了图______的装置完成的，它的机械效率η=______； （3）比较2、4两次实验数据，可验证猜想I是______（选填“正确”或“错误”）的； （4）通过比较______（填实验序号）两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高； （5）通过比较2、3两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率______。 【答案】 ①．匀速 ②．丙 ③．80% ④．错误 ⑤．1、2 ⑥．越低 【解析】（1）[1]实验时，需要读出测力计的示数，所以需要匀速缓慢的拉动测力计，以方便读数。 （2）[2]由表中数据可得，钩码移动的距离为0.1m时，绳子端移动的距离为0.4m，则绳子的股数为 即动滑轮上有4股绳，所以丙图符合题意。 [3]由表中数据可得，有用功为 总功为 机械效率为 （3）[4]对比2、4的数据发现，其它条件不变，只改变物体提升的高度，机械效率是不变的，所以猜想I是错误的。 （4）[5]要想得到同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高的结论，需要保证滑轮组不变，重物提升的高度也不变，只改变重物的重力，所以表中1、2号实验符合条件。 （5）[6]对比2、3次实验可以发现，重物的重力不变，提升的高度也不变，但滑轮组中动滑轮的个数增多了，且动滑轮个数越多，机械效率越低，所以可得结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。 23．（23-24九上·江苏南通·期中）用图示装置探究“斜面机械效率”，实验记录如下表。 实验次数 物体种类 物重G/N 斜面高h/cm 斜面长s/cm 沿斜面的拉力F/N 机械效率/% 1 小车 2 15 60 2 木块 2 15 60 1.0 50.0 （1）沿斜面拉动物体时，应使其做_________运动，第1次实验时，弹簧测力计的示数为_____N，斜面的机械效率为_______%（结果保留1位小数）。 （2）分析表格数据可知，斜面倾斜程度相同时，_________越小，机械效率越大。 （3）第2次实验，木块所受摩擦力为_______N。 【答案】 ①．匀速直线 ②．0.7 ③．71.4 ④．摩擦力 ⑤．0.5 【解析】 （1）[1]当物体沿斜面做匀速直线运动时，受力平衡，此时弹簧测力计的示数与摩擦力大小相等，便于读数。 [2]由图示可知，测力计分度值为0.1N，示数为0.7N。 [3]此时的有用功为 总功为 所以机械效率为 （2）[4]比较两次实验结果可知，斜面倾斜程度相同时，重物重力相同，与斜面粗糙程度不同，第二次弹簧测力拉力大，摩擦力大于第一次，所以可得到摩擦力越小，机械效率越大，这是因为额外功造成的。 （3）[5]由图中第2次实验数据可知，总功为 有用功为 额外功为 摩擦力做功为额外功，则摩擦力为 24．（23-24九上·江苏南京·期中）如图所示，在“测量滑轮组机械效率”的实验中，利用甲、乙、丙三个实验装置进行实验，测得的实验数据如下表。（钩码规格相同、动滑轮个数越多重力越大） 实验次数 钩码重力G/N 提升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η 1 4 0.1 0.3 2 8 0.1 3.2 0.3 83.3% 3 8 0.1 2.0 0.5 80.0% （1）在实验中，应沿竖直方向___________拉动弹簧测力计； （2）第一次实验中，如图所示，弹簧测力计的示数是___________N，机械效率是___________（精确到0.1%）； （3）由1、2两次实验数据可得出结论：___________； （4）由___________两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越低； （5）在第三次实验操作的基础上，如图丁所示改变绳端拉力方向，测得的滑轮组机械效率将___________。（选填“偏高”“偏低”或“不变”） 【答案】 ①．缓慢匀速 ②．1.8 ③．74.1% ④．见解析 ⑤．2、3 ⑥．偏低 【解析】 （1）[1]在实验中，测量绳端拉力F时，应在竖直向上方向上匀速拉动使物体匀速上升，物体处于平衡状态，此时弹簧测力示数等于拉力大小。 （2）[2]由图可知，弹簧测力计最小分度值为0.2N，弹簧测力计的示数为1.8N。 [3]分析第1次实验中数据可知，根据可得，机械效率为 （3）[4]由控制变量法可知，比较第1、2次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组，重物越重，机械效率越高。 （4）[5]比较第2、3次实验数据可得出结论：滑轮组的机械效率跟提起的物重、动滑轮的重有关，在提起的物重一定时，动滑轮越重，机械效率越低。 （5）[6]由图丁可知，拉力F沿斜向上方向拉动时，拉力的力臂变短，省力变小，与丙相比需要更大的拉力才能拉动物体上升，因此总功更大，因有用功不变，根据可得，机械效率偏小。 25．关于机械功，功率，机械效率，下面说法正确的是（ ） A．功率越大的机械，机械效率越高 B．省力的机械一定费距离，但不省功 C．机械效率越低的机械，做的功就越少 D．做的功越多，功率越大 【答案】B 【解析】 A．功率表示机械做功的快慢，机械效率是有用功与总功的比值，所以机械效率与机械功率大小没有直接关系，故A错误； B．任何机械都不省功，省力的机械一定费距离，故B正确； C．机械效率是有用功与总功的比值，机械效率越低，说明有用功在总功中占得比例越小，但不代表做的功越少，故C错误； D．功率是指做功的快慢，功率大则做功快；做功多，用的时间不知道，无法确定其功率大小，故D错误。 故选B。 26．（23-24九上·江苏无锡·期中）如图所示，用甲、乙两个滑轮组在相同时间内分别将A、B物体匀速提升相同高度，已知物体受到的重力GA＞GB，滑轮组的机械效率η甲＜η乙（不计绳重和摩擦）。下列判断正确的是（　　） A．两滑轮组绳端移动的距离相等 B．甲滑轮组的有用功比乙的少 C．甲滑轮组的总功率比乙的大 D．甲滑轮组的动滑轮比乙的轻 【答案】C 【解析】 A．由图可知，甲乙滑轮组绳子的有效股数 ， 则 ， 则两滑轮组绳端移动的距离不相等，故A错误； B．由题意知，物体受到的重力 上升的高度相同，根据 可知，甲滑轮组的有用功比乙的多，即 故B错误； C．滑轮组的机械效率 由可得，甲、乙两个滑轮组做的有用功也相同，则甲滑轮组的总功比乙的大，故C正确； D．不计绳重和摩擦时，由机械效率 得 ， 因为 ， 所以甲滑轮组的动滑轮比乙的重，故D错误。 故选C。 27．（23-24九上·江苏泰州·期中）如图所示，小明用两个不同的滑轮组，在相同时间内分别用大小相等的拉力F将同一物体匀速提高了相同的高度，若两个滑轮组的动滑轮重分别为G动1和G动2，机械效率分别为η1、η2，小明做功的功率分别为 P1、P2，不计绳重和摩擦。则（　　） A．G动1<G动2，η1>η2，P1<P2 B．G动1<G动2，η1>η2，P1=P2 C．G动1>G动2，η1<η2，P1<P2 D．G动1=G动2，η1=η2，P1=P2 【答案】A 【解析】 ①若不计绳重及摩擦，则拉力 由图知道，n1=2，n2=3，所以，绳子受的拉力 根据题意知道 由此解得 所以 ②同一重物的重力相同，且两次的拉力大小相同，由于 所以，两滑轮组的机械效率之比为 故 ③根据题意知道，拉力相同，升高相同的高度，且时间相同，由于 拉力F的功率之比为 故 综上所述，A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 28．（23-24九上·江苏苏州·期中）如图甲是一种剪式千斤顶，如乙图通过旋转手柄连接带螺纹的螺杆，就能轻易地顶起小车。这种千斤顶是利用______ （只要写出一种简单机械）来省力的；小华在一次给小汽车换胎工作中，转动手柄把质量为1.5t的小车的一后轮顶起了20cm，若顶起小车后轮的力只需车重的三分之一，则这个过程中所做的有用功为______ J，小华做的总功是5000J，则此次工作千斤顶的机械效率是______ 。（g取10N/kg） 【答案】 ①．斜面 ②．1000 ③． 【解析】 [1]千斤顶省力费距离是利用斜面的原理工作的。 [2][3]小车的重力 顶起小车后轮的力 有用功 机械效率 29．（23-24九上·江苏扬州·期中）用如图所示的装置探究杠杆的机械效率与悬挂点的关系，OC是一根均匀的杠杆，且OA=AB=BC，分别把钩码挂在A点和B点进行实验（不计摩擦），收集的数据如下表： 悬挂点 钩码重力G/N 钩码上升高度h/m 拉力的大小F/N 拉力端移动距离s/m 机械效率η A 6 0.2 3 0.6 66.7% B 6 0.2 5 0.3 （1）钩码挂在B点时的机械效率______； （2）从实验数据分析得出，杠杆的机械效率与悬挂点______（有关/无关），影响杠杆的机械效率的因素有多个，请你再说出一个：_________ ； （3）分析表格中数据，请你求出杠杆的自重为_________N； （4）若把弹簧测力计由C点移到B位置，点O位置不变，仍将挂在A点的钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将______ 。（变大/变小/不变） 【答案】 ①．80% ②．有关 ③．杠杆自重（或所提升物体的重力） ④．2 ⑤．不变 【解析】 （1）[1]钩码挂在B点时的有用功 W有用=Gh=6N×0.2m=1.2J 做的总功为 W总=Fs=5N×0.3m=1.5J 钩码挂在B点时的机械效率 （2）[2]由AB的机械效率知道，同一物体提升相同的高度，悬挂点不同，拉力不同，机械效率不同，说明杠杆的机械效率与悬挂点有关； [3]不计摩擦力，杠杆的重力和提升物体的重力也会影响杠杆的机械效率。 （3）[4]由于不计摩擦力，杠杆重力做的功为额外功；第1次实验即物体挂在A点时，有用功 W有用=Gh=6.0N×0.2m=1.2J 总功为 W总=Fs=3N×0.6m=1.8J 额外功 W额=W总-W有用=1.8J-1.2J=0.6J 因为OA=AB=BC，即 由重物移动0.2m，拉力F移动0.6m知道，重物移动距离为拉力移动距离的，杠杆的重心会移动 所以，杠杆自重 （4）[5]若只将测力计的悬挂点由C移至B点，钩码还升高相同的高度，杠杆上旋的角度不变，杠杆升高的距离h不变，所以有用功和额外功不变，则总功W总不变，由知道，机械效率η不变。 30．（23-24九上·江苏无锡·期中）如图1是一种用于建筑工地、道路、桥梁的爬梯式混凝土搅拌机。工作时，搅拌机将原料加工成混凝土后自动倒入运料斗，运料斗与竖直爬梯相连并能沿爬梯移动。在提升电机的带动下，运料斗能通过爬梯顶端的定滑轮沿爬梯上升到一定高度，然后将混凝土倾倒卸下，某次运送混凝土时，提升电机将装有4000N混凝土的运料斗匀速升高8m，用时20s，提升部分钢丝绳拉力的功率为2kW。（不计绳重及摩擦） （1）混凝土克服重力做了多少功？ （2）运料斗自身的重力是多少？ （3）如图2所示，用滑轮组代替图1中提升部分中的定滑轮，将等重的混凝土提升相同的高度，若动滑轮重500N，则此时滑轮组的机械效率为多少？（结果精确到0.1%） 【答案】（1）3.2×104J；（2）1000N；（3）72.7% 【解析】 【详解】解：（1）混凝土克服重力做的功 W混=Gh=4000N×8m=3.2×104J （2）提升部分钢丝绳拉力做的功 W=Pt=2×103W×20s=4×104J 使用定滑轮提升物体时，绳子自由端移动的距离 s=h=8m 由W=Fs得提升部分钢丝绳的拉力 因为不计绳重和摩擦，所以运料斗的重力 G斗=F-G混=5000N-4000N=1000N （3）混凝土的重力 G=4000N 因为不计绳重和摩擦，所以滑轮组的机械效率 答：（1）混凝土克服重力做的功为3.2×104J； （2）运料斗自身的重力为1000N； （3）则此时滑轮组的机械效率为72.7%。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$