20 第十章 第1课时 功 功率 机械效率-【智乐星中考·学考传奇】2026年山东省中考物理讲练本PPT课件（五四制）

1 2 功与能 第十章 第1课时　功　功率　机械效率 3 知识全面梳理 教材图片解读 核心考点突破 练透山东真题 目 录 重点实验探究 4 知识点1　功　功率 1.做功 (1)规定:如果一个力作用在物体上,物体沿力的方向移动了一段距离, 就说这个力对物体做了功。 明确力 (2)做功的两个必要因素: A.作用在物体上的________;  B.物体在______________移动的距离。  　力　 　力的方向　 5 【归纳总结】 力不做功的三种情况 分类 “不劳无功”(有距离无力,F=0) “不动无功”(有力无距离,s=0) “劳而无功”(力和距离垂直) 举例 踢出去的足球,人对其不做功 河水冲击石块,石块未动 提着水桶水平前进 6 2.功 (1)定义:功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。 (2)公式:___________。  (3)单位:牛米(N·m)。一般使用其专门名称,为__________,简称________, 符号是_______。1 J=1 N·m。  　W=Fs　 　焦耳　 　焦　 　J　 7 3.功率 (1)定义:功与做功所用时间之比叫作功率。 (2)公式:①求功率_________;  ②求功__________;  ③求时间_________。  推导公式:当物体在力F的作用下,以速度v做匀速直线运动时,P===Fv。 　P=　 　W=Pt　 　t=　 8 (3)单位 ①国际单位制:焦耳每秒,符号为J/s。一般使用其专门名称,为__________, 简称________,符号是________。1 W=1 J/s。  ②常用单位:千瓦(kW)。1 kW=________W。  (4)物理意义:在物理学中,功率是表示______________的物理量。  4.功的原理:使用任何机械都不能省功。 　瓦特　 　瓦　 　W　 　103　 　做功快慢　 9 知识点2　机械效率 1.三种功及其关系 (1)有用功:工作目的,即无论采取什么方法都必须做的功,用W有用 表示。 (2)额外功:使用机械时,我们不需要但又不得不做的功,用W额外 表示。 (3)总功:有用功与额外功之________,用W总 表示。  (4)关系公式:____________________。  　和　 　W总=W有用+W额外　 10 2.机械效率 (1)定义:物理学中将____________跟__________的比值叫作机械效率。 机械效率的符号是η,常用百分数来表示。  (2)计算公式:_____________。  (3)物理意义:反映机械做功性能的好坏。 (4)影响因素:与机械自重、摩擦、被提升物体的重力等因素有关。 　有用功　 　总功　 　η=　 11 (5)提高机械效率的方法 A.在额外功不变时,增大有用功。例:提升重物时,机械装置一定,在机械强度允许的范围内,增加提升重物的质量。 B.在有用功不变时,减小额外功。例:提升重物时,在所提升的重物的重力一定时,减小机械的摩擦或减小动滑轮的重力。 (6)任何机械的机械效率都__________1。  　小于　 12 【夯基辨疑】 ①小球沿水平轨道运动,重力没有对小球做功( ) ②排球离手后在上升过程中,人对排球做功( ) ③物体受到的作用力越大,力对物体做功就越多( ) ④物体做功越快,功率一定越大( ) ⑤机械越省力,其功率就越小( ) ⑥功率大的机器一定比功率小的机器做功多( ) √ ✕ ✕ √ ✕ ✕ 13 ⑦使用机械做的有用功越多,机械效率越高( ) ⑧总功相同,额外功越少,机械效率越大( ) ⑨当滑轮组的滑轮数量增加时,机械效率会增大( ) ⑩使用润滑油可以提高滑轮组的机械效率( ) ⑪随着生产力的提高,人类将会制造出既省力又省距离的机械( ) ⑫同一起重机提起同一货物越快,机械效率越高( ) ✕ √ ✕ √ ✕ ✕ 14 教材图片 命题角度 命题内容 力对物体是否做功的判断; 功、功率的相关计算 1.如图所示,力对物体做功的 是( ) A.推车未推动 B.用塔吊提升构件 C.搬石未搬起 D.提着滑板在水平路面上前行 15 教材图片 命题角度 命题内容 力对物体是否做功的判断; 功、功率的相关计算 2.如图10-1-1甲所示,若小明同学 用50 N的水平力推着一辆重为 200 N的小车在水平地面上做匀 速直线运动,若小车在10 s内移动 了4 m的路程,则在此过程中,小明 推车所做的功是_________J, 他做功的功率是________W  　200　 　20　 16 教材图片 命题角度 命题内容 八下P89图9-2-4甲 机械效率的相关计算 3.用如图所示的滑轮组将重480 N的 物体匀速提升1 m,用时5 s,拉力F 大小为200 N,有用功为_________J, 额外功为_________J,拉力的功率 为_________W,滑轮组的机械效率 为__________ 　480　 　120　 　120　 　80%　  17 教材图片 命题角度 命题内容 八下P93第1题图 机械效率的相关计算 4.如图所示,工人师傅用沿斜面向 上1 000 N的推力,将重为2 000 N 的物体从斜面底端匀速推至斜面 顶端。已知斜面长4 m、高1.5 m, 则此过程中的有用功为________J, 斜面的机械效率为__________。 使用斜面可以________(选填“省力” 或“省功”)  3 000　 　75%　 　省力 18 核心考点1 功、功率的理解及比较 【母题1】 在自由下落过程中,物体的运动速度会越来越快。如图所示,一个物体由A点自由下落,相继经过B、C两点,若AB=BC,物体在AB段、BC段重力做的功分别为W1、W2,功率分别为P1、P2,则下列判断正确的是(　　)　　　　　　　　 A.W1=W2　P1=P2 B.W1=W2　P1<P2 C.W1<W2　P1=P2 D.W1<W2　P1<P2 19 【思维路径】 【解题模型】 20 【变式1】 斜面上的物体 (2025·日照东港一模)如图所示,将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的时间从底部匀速拉到顶点A,已知AB>AC,施加的力分别为F1、F2,拉力所做的功为W1、W2,拉力做功的功率分别为P1、P2,则下列判断中正确的是(　　) A.F1<F2,W1=W2,P1=P2 B.F1>F2,W1>W2,P1>P2 C.F1<F2,W1<W2,P1<P2 D.F1<F2,W1=W2,P1>P2 21 【变式2】 结合图像分析 (2025·枣庄滕州二模)两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动,两次物体运动的路程(s)—时间(t)图像如图所示,根据图像,下列判断正确的是(　　) A.两次物体运动的速度:v1<v2 B.两次物体所受的拉力:F1>F2 C.0~6 s两次拉力对物体所做的功:W1>W2 D.0~6 s两次拉力对物体做功的功率:P1<P2 22 【母题2】 如图所示,一辆无人配送车装满快递后的总质量为600 kg,在某小区的平直道路上匀速行驶60 m用时40 s,此过程中配送车受到的阻力是车重的0.1倍,g取10 N/kg,求: (1)配送车的牵引力; (2)配送车牵引力做的功; (3)配送车牵引力做功的功率。 核心考点2 功、功率的相关计算 23 【思维路径】 【解题模型】 24 解：(1)无人配送车所受的重力： G=mg=600 kg×10 N/kg=6 000 N， 因为无人配送车做匀速直线运动，所以牵引力大小与阻力大小相等，即F牵=f=0.1G=0.1×6 000 N=600 N。 (2)牵引力做的功：W=F牵s=600 N×60 m=3.6×104 J。 (3)牵引力做功的功率：P===900 W。 25 【变式1】 匀速运动的汽车 (2025·德州武城二模)2024年的暑假到了,7月20日小刚和爸爸妈妈一家三口驾车去青岛游玩,经过胶州湾大桥时,汽车始终以90 km/h的速度行驶,发动机的功率恒为60 kW,已知桥全长45 km,求: (1)汽车做的功是多少焦耳; (2)汽车行驶过程中受到的阻力。 26 解：(1)汽车行驶的时间：t===0.5 h=1 800 s， 汽车做的功：W=Pt=6×104 W×1 800 s=1.08×108 J。 (2)汽车行驶的距离：s=45 km=45 000 m， 汽车匀速行驶，汽车受力平衡，水平方向上受到的牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，则汽车受到的阻力： f=F===2 400 N。 27 【变式2】 结合图像计算 (2025·济南历城一模)跳伞是一项极具挑战的运动,越来越受到人们的喜爱。在某次跳伞训练过程中,一重力为500 N的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下,其速度与时间的关系如图所示,经测量在前15 s内他下降了210 m,从离开直升机到落至地面全程用时30 s。求在这个过程中: (1)运动员在后15 s内下落的高度; (2)从离开飞机到下落至地面,运动员 的重力做了多少功; (3)从离开飞机到下落至地面,运动员 的重力做功的功率是多大。 28 解：(1)由图像可知，15 s后运动员以6 m/s的速度做匀速直线运动， 由v=可得，运动员在15～30 s下落的高度： s后=v后t后=6 m/s×15 s=90 m。 (2)运动员在30 s内下落的总路程： s总=s前+s后=210 m+90 m=300 m， 从离开飞机到下落至地面，运动员的重力做的功： W=Gs总=500 N×300 m=1.5×105 J。 (3)从离开飞机到下落至地面，运动员的重力做功的功率： P===5 000 W。 29 核心考点3 滑轮(组)机械效率的相关计算 【母题3】 工人用如图所示滑轮组提升重物, 将质量为8 kg的物体5 s内匀速提升1 m,工人竖直向下的拉力为50 N,不计摩擦和绳重,g取10 N/kg,则: 30 (1)绳子自由端移动的距离为_______m,速度为________m/s。  (2)动滑轮重为________N。  (3)工人所做的有用功为________J,总功为_________J,滑轮组的机械效率 为__________。  (4)工人拉力做功的功率为________W。  (5)若工人拉的绳子能承受的最大拉力为400 N,则该滑轮组能提升的 最大物重为_________N。  (6)为提高该滑轮组的机械效率,请你提出一条合理建议:　　　　　　　　　　　_________________________。  　2　 　0.4　 　20　 　80　 　100　 　80%　 　20　 　780　 增大物重(或减轻动滑轮重) 31 【思维路径】 【解题模型】 32 【变式1】 竖直提升物体 (2025·枣庄山亭二模)一位建筑工人要把货物运送到楼上,他使用了如图所示的装置进行升降,已知货物的总质量为6 kg,建筑工人的质量为60 kg。当 人对绳子的拉力为40 N时,货物在拉力的作用下10 s内匀速上升了3 m。不计绳重和摩擦,g取10 N/kg。下列说法中正确的是(　　) A.动滑轮的重为60 N B.匀速拉动货物时,滑轮组的机械效率为75% C.当匀速拉动货物时,拉力的功率大小为12 W D.建筑工人对地面的压力大小为640 N 33 【变式2】 水平拉动物体 (2025·淄博高新一模)如图所示,重为50 N的物体A在5 N拉力F作用下沿水平面做匀速直线运动。已知滑轮组机械效率为80%,物体以1 m/s的速度沿水平地面向左匀速运动了10 s,下列分析计算正确的是(　　) A.重力做功为500 J B.物体受到的摩擦力为15 N C.拉力F做功的功率为5 W D.拉力F所做的有用功为120 J 34 【变式3】 结合图像计算 (2024·德州)如图甲所示,虚线框内是两个滑轮连成的滑轮组,工人利用该滑轮组,用200 N竖直向上的拉力F,将物体匀速提高3 m,物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示,已知动滑轮重120 N,不计绳重和摩擦,下列说法正确的是(　　) A.绳子自由端移动的速度为0.5 m/s B.工人做的有用功为360 J C.该滑轮组的机械效率为80% D.拉力F的功率为100 W 35 【变式4】 结合浮力计算 (2025·烟台招远一模)图甲是某地修建大桥时使用滑轮组打捞不慎落入水中的长方体石料M的示意图。在整个打捞过程中,石料以恒定的速度v=0.1 m/s上升,石料离开水面之后绳子自由端的拉力F=1 000 N。图乙是钢丝绳的拉力T随时间变化的图像,t=0时刻石料刚好离开湖底。求:(不计水面变化,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg) (1)石料完全浸没在水中受到的浮力; (2)刚离开湖底时,石料底面受到湖水的压力; (3)石料离开水面之后滑轮组的机械效率。 36 解：(1)由图乙知，50 s后，石料完全露出水面，根据二力平衡得，石料所受的重力G=T2=1 600 N， 石料浸没在水中时，钢丝绳的拉力T1=1 200 N， 石料所受的浮力F浮=G-T1=1 600 N-1 200 N=400 N。 37 (2)由图乙知，从开始到石料完全露出水面，需用的时间t1=50 s，则湖水的深度：h=vt1=0.1 m/s×50 s=5 m， 湖底受到湖水的压强： p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×5 m=5×104 Pa， 由F浮=ρ液gV排得，石料排开水的体积： V排===0.04 m3， 从40 s石料上表面刚刚露出水面，到50 s石料下表面刚刚离开水面，所用时间：t2=50 s-40 s=10 s， 38 故石料的高度h石=vt2=0.1 m/s×10 s=1 m， 石料的底面积：S====0.04 m2， 根据p=得，刚离开湖底时，石料底面受到湖水的压力： F压=pS=5×104 Pa×0.04 m2=2×103 N。 39 (3)由图甲知，承担物重的绳子段数n=2，拉力端移动的距离s=2h，石料离开水面之后滑轮组的机械效率： η=====80%。 40 【母题4】 如图所示,斜面长s=10 m,高h=4 m。用沿斜面方向的拉力F, 将一个重为150 N的物体由斜面底端A匀速拉到顶端B,运动过程中物体克 服摩擦力做了200 J的功,运动过程中克服物体的重力做的功W=_____J,斜 面的机械效率η=______,拉力F的大小F=____N。不改变斜面与地面夹角和物 体质量,采用____________________的方法可以提高斜面的机械效率。  核心考点4 斜面机械效率的相关计算 600 75% 80 减小斜面的粗糙程度 41 【思维路径】 【解题模型】 42 【变式1】 简单计算 (2024·日照)港口装载货物时,经常通过斜面将货物拉到甲板上。如图甲所示,倾角为30°的斜面固定在水平地面上,体重为800 N的工人用300 N竖直向下的拉力将重500 N的货物从斜面底端拉到顶端。货物沿着斜面运动的速度随时间变化的图像如图乙所示,工人的鞋底与地面的总接触面积约为500 cm2,不计滑轮的摩擦和绳子的重力。求: (1)拉动货物时工人对地面的压强; (2)货物在0~10 s内运动的平均速度; (3)货物运动时受到的摩擦力大小。 43 解：(1)工人用300 N竖直向下的拉力拉动货物时，根据力作用的相互性，绳子对工人有300 N竖直向上的拉力，工人保持静止，受力平衡，则地面对工人的支持力： F支=G人-F拉=800 N-300 N=500 N， 根据力作用的相互性，拉动货物时工人对地面的压力： F压=F支=500 N， 则工人对地面的压强：p===1×104 Pa。 44 (2)货物在0～5 s内通过的路程： s1=v1 t1=1.4 m/s×5 s=7 m， 货物在5～10 s内通过的路程：s2=v2 t2=1.0 m/s×5 s=5 m， 货物在0～10 s内通过的总路程： s=s1+s2=7 m+5 m=12 m， 货物在0～10 s内运动的平均速度：v===1.2 m/s。 45 (3)设货物沿斜面运动的距离为l，则货物上升的高度： h=l×sin 30°=，该过程中所做的有用功： W有用=G货h=500 N×h=500 N×， 所做的总功：W总=Fl=300 N×l， 不计滑轮的摩擦和绳子的重力，则额外功为克服货物所受摩擦力做的功： W额外=fl， 根据W总=W有用+W额外，可得：300 N×l=500 N×+fl， 解得货物运动时受到的摩擦力f=50 N。 46 【变式2】 推理证明 (2025·临沂沂水二模)如图所示,用150 N的力F将物体 匀速拉上高为1 m、长为2 m的斜面顶端。 (1)请在图中作出物体匀速向上运动时所受重力与摩擦力的示意图(力的作用点已给出)。 (2)若物体重270 N,求斜面的机械效率。 (3)若物体重为G,与斜面之间的摩擦力为f,斜面长为s,高为h,拉力为F。很多同学都认为,物体匀速上升的过程中,拉力F与摩擦力f是一对平衡力,试根据有用功、额外功和总功之间的关系证明:F>f。 47 解：(1)物体匀速向上运动时受重力G、支持力F和沿斜面向下的摩擦力f三个力，过物体重心分别作竖直向下的重力和平行于斜面向下的摩擦力，如图所示： (2)有用功：W有用=Gh=270 N×1 m=270 J， 总功：W总=Fs=150 N×2 m=300 J， 斜面的机械效率：η===90%。 48 (3)拉着物体沿斜面匀速向上运动时，拉力不仅要克服重力做功，而且 要克服摩擦力做功。 拉力做的功为总功，W总=Fs，克服重力做的功为有用功，W有用=Gh， 克服摩擦力做的功为额外功，W额=fs，因为W总=W有用+W额外，所以 W总>W额外，即Fs>fs，所以F>f。 49 实验15 测量滑轮组的机械效率 1.实验器材:钩码、滑轮组、弹簧测力计、刻度尺、铁架台、细线。 2.实验装置 50 3.实验步骤 (1)用弹簧测力计测量钩码所受的重力G。 (2)按照实验装置图安装滑轮组,分别记下钩码和绳端的位置。 (3)缓慢拉动弹簧测力计,使钩码升高,读出拉力F,用刻度尺测出钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s。 (4)算出有用功W有用、总功W总、机械效率η。 (5)改变钩码的数量,重复上述实验。 51 【实验分层训练】 小明测量如图所示滑轮组的机械效率,部分实验数据如表。 52 实验 序号 钩码所 受重力 G/N 钩码上 升高度 h/cm 拉力 F/N 绳端移动 距离s/cm 机械 效率η 1 1.0 5   15 55.6% 2 1.5 5 0.8 15   3 2.0 5 1.0 15 66.7% 4 2.0 10 1.0 30 66.7% 53 【基础设问】 (1)[实验器材]为了顺利完成实验,除了图中的器材外,还需要的测量工具 是____________。  (2)[操作细节]实验过程中,应缓慢拉动弹簧测力计,使钩码竖直向上做 __________运动。第1次实验时,弹簧测力计示数如图所示,为________N。  　刻度尺　 　匀速　 　0.6　 54 (3)[数据分析]第2次实验时所做的有用功为__________J,滑轮组的机械效率 是___________。  (4)[实验结论]分析1、2、3次实验的数据可知,使用同一滑轮组提升重物 时,重物所受重力越________(选填“大”或“小”),滑轮组的机械 效率越高; 分析3、4次实验的数据可知,滑轮组的机械效率与钩码上升的高度______　 (选填“有关”或“无关”)。  　0.075　 　62.5%　 　大　 无关 55 【能力设问】 (5)[应用分析]结合生产生活实际,用滑轮组提升重物时,下列选项中也可以 提高机械效率的是_______。  A.增大绳重 B.换用更轻的动滑轮 C.加快物体提升的速度 　B　 56 (6)[评估交流]小明发现实验过程中边拉动边读数,弹簧测力计示数不稳定, 应该静止读数,他的想法__________(选填“正确”或“不正确”),因为他没有 考虑到__________对滑轮组机械效率的影响。  (7)[应用分析]若将此滑轮组换一种绕绳方法,不计摩擦及绳重,提升相同的 物体时,滑轮组的机械效率__________(选填“变大”“变小”或“不变”)。  不正确　 摩擦力　 　不变　 57 (8)[评估交流]如果要得到正确的结论,还必须进行多次测量,目的是_______。  A.从多次实验中选取最准确的数据 B.多次测量取平均值,减小误差 C.从特殊现象中得到普遍规律 D.利用控制变量法 　C　 58 命题点1 力对物体是否做功的判断 1.(2025·南充)新学期,老师组织同学们进行了一场有意义的劳动——搬新 书,在下列过程中,同学们对书不做功的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　 A.图甲中将书从地面提起的过程 B.图乙中在水平路面推车的过程 C.图丙中将书搬上教学楼的过程 D.图丁中将书堆放在桌面的过程 1 3 5 7 9 11 题序 2 4 6 8 10 12 13 14 15 16 17 59 命题点2 功和功率的理解及比较 2.(2025·临沂平邑一模)如图所示,两位同学正在爬楼梯,若他们爬相同的楼层,下列说法正确的是(　　) A.体重大的一定做功慢 B.体重小的做功一定少 C.用时短的做功一定快 D.用时长的一定做功多 1 3 5 7 9 11 题序 2 4 6 8 10 12 13 14 15 16 17 60 3.(2025·临沂沂南二模)如图所示,一个人先后两次用同样的时间、同样大小的力,将不同质量的物体在不同的表面上分别移动相同的距离。该力在此过程中所做功的大小分别为W1、W2,功率的大小分别为P1、P2,关于它们之间的大小关系说法正确的是(　　) A.W1<W2　P1<P2 B.W1>W2　P1>P2 C.W1=W2　P1=P2 D.W1<W2　P1>P2 1 3 5 7 9 11 题序 2 4 6 8 10 12 13 14 15 16 17 61 4.(2025·淄博高青一模)一定质量的物体在水平拉力的作用下沿同一水平面做直线运动,其路程(s)—时间(t)关系如图所示,下列说法中正确的是(　　) A.物体20 s时的速度大于8 s时的速度 B.0~12 s拉力做的功大于12~24 s拉力做的功 C.0~12 s物体所受的拉力大于12~24 s物体所受的拉力 D.0~12 s拉力做功的功率小于12~24 s拉力做功的功率 1 3 5 7 9 11 题序 2 4 6 8 10 12 13 14 15 16 17 62 命题点3　功和功率的相关计算 5.(2025·威海)如图所示,用150 N的推力沿斜面向上将重为500 N的小车 从斜面(高1.2 m,长5 m)底端匀速推到顶端,用时20 s。则推力做功为 _________J,有用功的功率为________W。  　750　 　30　 1 3 5 7 9 11 题序 2 4 6 8 10 12 13 14 15 16 17 63 6. 【创新考法·学科融合】(2025·济南)人体的心脏相当于一个发动机,不断地对血液施加推力,以保持体内血液的循环流动。人在不同状态下,心脏对血液的推力不同。心脏每次跳动推动血液运动的过程均可等效为如图所示的物理模型:血液在恒定推力作用下沿粗细均匀的血管做匀速直线运动。请通过计算回答: 1 3 5 7 9 11 题序 2 4 6 8 10 12 13 14 15 16 17 64 (1)人运动时,心脏某次跳动对血液的推力产生的压强为1.6×104 Pa,血管的等效横截面积为5×10-4 m2,则心脏本次跳动对血液的推力为多少? (2)静息时,心脏某次跳动对血液的推力为6.6 N,推动血液以0.25 m/s的速度匀速运动0.8 s,则心脏本次跳动对血液做的功为多少? 1 3 5 7 9 11 题序 2 4 6 8 10 12 13 14 15 16 17 65 解：(1)心脏本次跳动对血液的推力： F=pS=1.6×104 Pa×5×10-4 m2=8 N。 (2)血液在推力作用下运动0.8 s的路程： s=vt=0.25 m/s×0.8 s=0.2 m， 心脏本次跳动对血液做的功： W=F静s=6.6 N×0.2 m=1.32 J。 1 3 5 7 9 11 题序 2 4 6 8 10 12 13 14 15 16 17 66 命题点4　三种功、机械效率的认识 7.(2025·济南商河一模)无人机应用广泛,现在无人机的很多钢材部件用密度更小的碳纤维替换,来减轻机身重量。如图所示,用碳纤维替换后的无人机与未替换前相比,将同一个快递包裹从地面运送到五楼,可以( ) A.减少有用功 B.增大有用功 C.减少额外功 D.增大总功 1 3 5 7 9 11 题序 2 4 6 8 10 12 13 14 15 16 17 67 8.(2025·济南槐荫一模)建筑工地上,起重机几分钟就能把所需的砖运送到楼顶,如果人使用滑轮组来提升则需要几个小时,其原因是( ) A.起重机的功率大,做功多 B.起重机的功率大,做功快 C.起重机的机械效率高,做的有用功多 D.起重机的机械效率高,做的额外功少 1 3 5 7 9 11 题序 2 4 6 8 10 12 13 14 15 16 17 68 9.【科技发展·古代技术】 (2025·临沂河东二模)辘轳是中国古代重大发明之一,其设计合理且结构稳定,历经千年仍被用于缺水地区的农田灌溉。如图所示,人们借助辘轳从井中汲水时,转动摇把,使绳子在轴筒上不断叠绕,从而将水桶从井中提出。辘轳汲水时( ) A.即可省力又可省距离 B.对水和桶所做的功是有用功 C.增大提水速度不能提高机械效率 D.通过改良可将机械效率提高到100% 1 3 5 7 9 11 题序 2 4 6 8 10 12 13 14 15 16 17 69 命题点5　机械效率的相关分析 10.(2025·日照东港一模)如图所示,分别用定滑轮、动滑轮把重力相同的 甲、乙两物体在相同时间内匀速提升相同的高度(不计机械自重和摩擦), 所用拉力为F甲、F乙,拉力做功的功率为P甲、P乙,下列说法正确的是( ) A.F甲>F乙,P甲>P乙 B.F甲>F乙,P甲=P乙 C.F甲<F乙,P甲=P乙 D.F甲<F乙,P甲<P乙 1 3 5 7 9 11 题序 2 4 6 8 10 12 13 14 15 16 17 70 11.(2025·菏泽东明二模)将规格完全相同的滑轮,用绳子绕成图中的甲、乙滑轮组。使用甲、乙滑轮组分别匀速提升重力为G1、G2的两物体,升高相同的高度。绳自由端施加的拉力大小分别为F1和F2,物重G1>G2,不计绳重和摩擦。则此过程中,下列判断正确的是( ) A.拉力F1一定大于F2 B.乙滑轮组的机械效率较高 C.甲、乙两滑轮组完成的额外功相同 D.F1做功的功率大于F2做功的功率 1 3 5 7 9 11 题序 2 4 6 8 10 12 13 14 15 16 17 71 命题点6　机械效率的相关计算 考法❶　滑轮组类相关计算 12.(2025·青岛)小明设计了如图所示的滑轮组帮助工人搬运建筑材料,一名工人12 s内用400 N的拉力通过滑轮组将水平地面上重为1 150 N的建筑材料匀速提升3 m(不计绳重和摩擦)。下列说法正确的是( ) A.绳子自由端移动的距离为12 m B.工人做的有用功为2 300 J C.拉力的功率为300 W D.提起的物体越重,此滑轮组的机械效率越低 1 3 5 7 9 11 题序 2 4 6 8 10 12 13 14 15 16 17 72 13.(2025·济宁)将图中的滑轮以不同的绕线方式组装成甲、乙滑轮组(甲比 乙省力)。小明分别用甲、乙滑轮组,在5 s内将重为50 N的物体竖直匀速 提升0.2 m。每个滑轮重为 4 N,忽略绳重和摩擦,下列说法正确的是( ) A.使用甲滑轮组时的拉力为27 N B.使用乙滑轮组时的绳子自由端移动了0.6 m C.使用甲滑轮组时拉力的功率比乙的大 D.两个滑轮组的机械效率相等 1 3 5 7 9 11 题序 2 4 6 8 10 12 13 14 15 16 17 73 14.(2025·日照)2024年,日照港跻身全球5亿吨大港阵营。如图所示,工人用电 动机驱动的起重机搬运质量为10 t的集装箱。先在100 s内将集装箱匀速提升 10 m,此过程电动机的功率为1.2×104 W。然后起重机又在100 s内将集装箱 沿水平方向匀速移动了5 m,此过程的电动机的功率为1×102 W。不计空气 阻力,g取10 N/kg。下列说法正确的是( ) A.在上升过程中,起重机对集装箱做的功为1.2×106 J B.在上升过程中,起重机对集装箱做功的功率为1×104 W C.在上升过程中,起重机的机械效率为100% D.在水平移动过程中,起重机对集装箱做的功为1×104 J 1 3 5 7 9 11 题序 2 4 6 8 10 12 13 14 15 16 17 74 【解析】 A.集装箱受到的重力G=mg=10×103 kg×10 N/kg=1×105 N,将集装箱匀 速提升时集装箱受到的拉力F=G=1×105 N,在上升过程中,起重机对集装箱做的功 W有用=Fh=1×105 N×10 m=1×106 J,故A错误。 B.在上升过程中,起重机对集装箱做功的功率P有用===1×104 W,故B正确。 C.在上升过程中,起重机电动机输出的总功W总=P总t=1.2×104 W×100 s=1.2×106 J, 起重机的机械效率η==≈83.3%,故C错误。 D.在水平移动过程中,集装箱沿水平方向匀速运动,则起重机对集装箱拉力的方向 竖直向上,与集装箱运动的方向垂直,起重机对集装箱做的功为0,故D错误。 1 3 5 7 9 11 题序 2 4 6 8 10 12 13 14 15 16 17 75 15.(2025·威海)(多选)图甲为一款健身器材,两滑轮均重20 N;弹性限度内,弹簧伸长的最大长度为80 cm,弹簧所受拉力F与其“伸长的长度”Δx成正比,如图乙所示。弹簧、细绳、拉环的重力和摩擦可忽略;使用时竖直向下缓慢拉动拉环。下列说法正确的是( ) A.弹簧拉力为60 N时,绳a拉力为140 N B.拉环向下移动10 cm,弹簧伸长10 cm C.弹簧拉力为300 N时,拉环向下移动30 cm D.健身器材提供的最大拉力为820 N 1 3 5 7 9 11 题序 2 4 6 8 10 12 13 14 15 16 17 76 【解析】 A.弹簧拉力为60 N时,绕着滑轮的细绳上的拉力F绳=60 N,对定滑轮受力 分析可知,绳a拉力Fa=G轮+2F绳=20 N+2×60 N=140 N,故A正确。 B.由图甲可知,动滑轮上有2段绳承重,则拉环向下移动10 cm,绳端向上移动2× 10 cm=20 cm,即弹簧伸长20 cm,故B错误。 C.由图乙可知,F=5 N/cm×Δx,因此弹簧拉力为300 N时,弹簧伸长量为60 cm,则绳端 向上移动60 cm,拉环向下移动=30 cm,故C正确。 D.弹簧伸长的最大长度为80 cm,则弹簧能提供的最大拉力F=400 N,设健身器材提 供的最大拉力即拉环处的最大拉力为F环,忽略弹簧、细绳、拉环的重力和摩擦, 根据滑轮组的特点可知,F=,则F环=nF-G轮=2×400 N-20 N=780 N,故D错误。 1 3 5 7 9 11 题序 2 4 6 8 10 12 13 14 15 16 17 77 考法❷　斜面类相关计算 16.(2025·德州节选)如图所示,在劳动实践活动中,小刚在水平地面与车厢间用 木板搭一斜面装载货物。已知此斜面长s=3 m、高h=1 m,小刚沿斜面方向用 400 N的推力将重900 N的货物以1 m/s的速度匀速从斜面底端推到顶端(不计 空气阻力,忽略箱子大小),此过程中推力的功率为_________W,斜面的机械效率 为__________,物体在斜面上运动时所受摩擦力为_________N。  　400　 　75%　 　100　 1 3 5 7 9 11 题序 2 4 6 8 10 12 13 14 15 16 17 78 【解析】 推力的功率P===Fv=400 N×1 m/s=400 W;推力做的功为 总功,W总=Fs=400 N×3 m=1 200 J,克服货物重力做的功为有用功, W有用=Gh=900 N×1 m=900 J,斜面的机械效率η===75%;额外功 W额外=W总-W有用=1 200 J-900 J=300 J,不计空气阻力,则额外功等于克服摩擦 力做的功,即W额外=Ffs,故摩擦力Ff===100 N。 1 3 5 7 9 11 题序 2 4 6 8 10 12 13 14 15 16 17 79 17.(2025·潍坊)如图甲所示,电动机通过滑轮组沿斜面匀速拉动重为900 N的货物,电动机的输出功率恒为240 W。0~10 s内货物运动的路程随时间变化关系如图乙所示,货物被提升的高度为2 m。不计滑轮重、绳重及滑轮与绳的摩擦,则0~10 s内( ) A.斜面对货物的支持力做功为1 800 J B.电动机对绳子的拉力为600 N C.货物受到斜面的摩擦力为150 N D.滑轮组的机械效率为80% 1 3 5 7 9 11 题序 2 4 6 8 10 12 13 14 15 16 17 80 【解析】 A.斜面对货物的支持力的方向垂直于斜面向上,与货物运动的方向垂直,因此支持力不做功,故A错误。 B.由图乙可知,0~10 s内,货物运动的路程s物=4 m,由图甲可知,动滑轮上有4段绳子承担物重,则电动机所拉的绳子移动的距离s绳=ns物=4×4 m=16 m,电动机对绳子的拉力做的功W总=Pt=240 W×10 s=2 400 J,电动机对绳子的拉力F拉绳===150 N,故B错误。 1 3 5 7 9 11 题序 2 4 6 8 10 12 13 14 15 16 17 81 CD.不计滑轮重、绳重及滑轮与绳的摩擦,滑轮组的机械效率为100%, 则0~10 s内货物所受拉力做的功(即用滑轮组做的有用功,即用斜面提升 货物的总功)W斜总=W总×100%=2 400 J,用斜面提升货物做的有用功 W有用=Gh=900 N×2 m=1 800 J,额外功W额外=Ffs物=W斜总-W有用, 则摩擦力Ff===150 N,故C正确,D错误。 1 3 5 7 9 11 题序 2 4 6 8 10 12 13 14 15 16 17 82 83 $