2026年中考物理第一轮复习专题训练 功、功率、机械效率计算

功、功率、机械效率的计算专题训练 一、功和功率的计算 1.（2025·山东济南）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)人运动时，心脏某次跳动对血液的推力产生的压强为，血管的等效横截面积为，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6.6N，推动血液以的速度匀速运动0.8s，则心脏本次跳动对血液做的功为多少？ 2.汽车4S店在给汽车做保养时，会先使用升降台将汽车竖直向上匀速提升。如图所示，升降台在内将一辆质量为的汽车竖直向上匀速提升1.8m，g取10N/kg。求这一过程中： (1)升降台对汽车支持力做的功； (2)支持力做功的功率。 3.如图所示的是2025年中央广播电视总台春节联欢晚会舞蹈节目《秧BOT》上机器人扭秧歌的情景。已知某机器人的质量为，机器人匀速行驶时受到地面的阻力是机器人重力的。 (1)求该机器人在水平地面上匀速行驶，牵引力所做的功。 (2)若该机器人在水平地面上匀速行驶的速度是，求此过程中牵引力做功的功率。 4.科技引领未来，如图所示的是某国产双人智能电动飞行汽车，其质量为360kg，底杠与水平地面的总接触面积为，最大起飞质量为560kg。测试时飞行汽车以最大起飞质量在20s内匀速竖直上升100m。求： (1)飞行汽车单独静止在水平地面上时对地面的压强。 (2)测试过程中，飞行汽车克服所受的重力做的功。 (3)测试过程中，飞行汽车克服所受的重力做功的功率。 5.如图所示为一款号称最轻便的可折叠的空气电动自行车，它由尼龙材料通过3D打印制作而成，它的质量为1.2kg。当一个骑手骑着该自行车在平直道路上匀速行驶，在100s内前进的路程是200m，牵引力做功，g=10N/kg，求： (1)自行车的重力为多少N？ (2)匀速行驶时牵引力做功的功率为多少W？ 二、机械效率的计算 6.（2025·山东泰安）重300N的货物静止在仓库水平地面上，与地面的接触面积为。工人用如图所示的滑轮组，将该货物匀速提升到3m高的货架上，工人对绳子竖直向下的拉力为200N。求： (1)货物静止在水平地面上时，对地面的压强； (2)滑轮组的机械效率。 7.如图，在斜面上将一个重为900N的物体从长4m，高1m的斜面底部匀速推上斜面顶端，所用时间30s，已知沿斜面的推力是300N，求： （1）推力做功的功率； （2）斜面的机械效率。 【答案】（1）推力做功的功率为40W； （2）斜面的机械效率为75%。 8.如图所示，利用滑轮组在20s内匀速提升重240N的物体上升了6m，小明对绳子的拉力F大小为100N，不计绳重与摩擦，求此过程中： （1）小明所做的有用功； （2）此时拉力F的功率； （3）此滑轮组的机械效率。 9．用如图所示的机械拉着重500N的物体在水平地面上匀速运动，物体受到的摩擦力为120N，绳子末端的水平拉力为50N，若物体运动的速度为0.2m/s，求： （1）10s内拉力做的功； （2）拉力的功率； （3）滑轮组的机械效率。 10．为了将放置在水平地面上重G=100N的重物提升到高处。小明同学设计了图（甲）所示的滑轮组装置。当小明用图（乙）所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，物体上升速度v随时间变化关系图像为图（丙），物体上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图（丁）所示。若重物与地面的接触面积S=5×10-2m2，不计摩擦和绳重，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。求： （1）匀速提升物体时，拉力F的功率为多少W?滑轮组的机械效率η为多少? （2）在1~2s内，拉力F做的功W为多少J? 11．工人用如图甲所示的滑轮组利用箱子运送建材上楼，已知箱子重为350N，每次运送量不定，滑轮组的机械效率随建材重量变化的图象如图乙所示，滑轮和钢绳的摩擦力及绳重忽略不计，g取10N/kg。 (1)若工人在1min内将建材匀速竖直向上提升了12m，作用在钢绳上的均力为200N，拉力做功的功率是多大？ (2)若某次运送建材的质量为40kg，求此时的拉力是多少？ (3)当滑轮组的机械效率为80%时，运送建材的重力是多大？ 12.某工人要将60kg的物品提升到5m高的货架上，他使用一个3kg的动滑轮和一个已固定在仓库屋顶的双滑轮，如图所示。他想用现有的滑轮做一个最省力且能改变用力方向的滑轮组，不考虑绳重和摩擦，求： (1)画出滑轮组的绕线方式； (2)将货物抬到货架拉力所做功； (3)滑轮组的机械效率。（结果保留百分号前一位小数） 13.如图所示，质量为50kg的小州站在水平高台上，双脚与地面的总接触面积为0.06m2，通过滑轮组竖直向上匀速提升重为500N的物体。已知小州对绳的拉力F为250N，拉力F的功率为150W。假设在拉绳子的过程中，小州对绳子的拉力与对高台的压力始终在同一直线上，不计绳重和摩擦，求： （1）物体上升的速度是多少m/s？ （2）物体匀速上升时，小州对高台的压强为多少Pa？ （3）若水平高台所能承受的最大压力为1100N，则该滑轮组所能提升物体的最大机械效率为多少？ 功、功率、机械效率的计算专题训练答案 一、功和功率的计算 1.解：（1）心脏本次跳动对血液的推力为 （2）血液流动路程为 则心脏本次跳动对血液做的功为 2.解:（1）汽车的重力 因为汽车被竖直向上匀速提升，所以汽车处于平衡状态，升降台对汽车的支持力与汽车的重力是一对平衡力，大小相等，则支持力 支持力做的功 （2）支持力做功的功率为 3.解:（1）由题意，机器人的重力 由，得机器人受到的阻力 因为机器人匀速行驶，所以机器人处于平衡状态，牵引力与阻力是一对平衡力，所以牵引力 根据功的公式，牵引力所做的功 （2）行驶速度，由 则牵引力做功的功率 4.解:（1）飞行汽车静止在水平地面上时，对地面的压力等于其自身重力 受力面积 飞行汽车对地面的压强为 （2）测试时飞行汽车以最大起飞质量匀速竖直上升，其总重力为 克服重力做的功为 （3）克服重力做功的功率为 5.解：（1）根据可得，自行车的重力为 （2）根据可得，匀速行驶时牵引力做功的功率为 （3）根据可得，匀速行驶时，牵引力为 二、机械效率的计算 6.解:（1）货物的重力为G=300 N，接触面积为S=800cm2=800×10⁻4m2=0.08 m2 货物静止在水平地面上时，对地面的压强 （2）由图可知，滑轮组的动滑轮绕2段绳，滑轮组的机械效率 7.解：（1）推力做的总功：W总＝Fs＝300N×4m＝1200J， 推力做功的功率：； （2）推力做的有用功：W有用＝Gh＝900N×1m＝900J， 斜面的机械效率：。 答：（1）推力做功的功率为40W； （2）斜面的机械效率为75%。 8.解：（1）小明所做的有用功：W有＝Gh＝240N×6m＝1440J； （2）拉力做的总功：W总＝Fs＝Fnh＝100N×3×6m＝1800J， 此时拉力的功率：P90W； （3）滑轮组的机械效率：η100%100%＝80%。 答：（1）小明所做的有用功为1440J； （2）此时拉力F的功率为90W； （3）此滑轮组的机械效率为80%。 9．解：（1）物体10s运动的距离为s=vt=0.2m/s×10s=2m, 由图可知，滑轮组承重绳子的根数n=3, 则绳子自由端移动的距离为s'=3s=3×2m=6m, 拉力做的功为W总=Fs'=50N×6m=300J. （2）拉力的功率为. （3）克服摩擦力做的功为W有用=fs=120N×2m=240J, 机械效率为η=×100%=×100%=80%. 答：（1）10s内拉力做的功为300J； （2）拉力的功率为30W； （3）滑轮组的机械效率为80%。 10．解：（1）在2~3s内，重物做匀速运动，其速度：， 拉力： 因为连接动滑轮的绳子有三根，所以拉力F的作用点下降的速度是重物上升速度 v3的三倍，则拉力F的功率 ；； 滑轮组的机械效率：； （2）在1~2s内，拉力：， 重物上升高度：， 拉力 F做的功： 答：（1）在2~3s内，拉力F的功率为300W，滑轮组的机械效率为83.33%； （2）在1~2s内，拉力F做的功为187.5J。 11．解：(1)滑轮组的动滑轮绕2段绳，拉绳子的速度为, 拉力做功的功率为, (2)建材的重力为, 建材和箱子的总重力为, 由图可知，当建材的重力为400N时，机械效率为50%，求此时的拉力为 . (3)滑轮和钢绳的摩擦力及绳重忽略不计，滑轮组的机械效率 , 当提升建材质量为40kg时，动滑轮的重力为, 当滑轮组的机械效率为80%时，所提升的总重力为 , 此时所提升建材的重力为. 答：(1)若工人在1min内将建材匀速竖直向上提升了12m，作用在钢绳上的均力为200N，拉力做功的功率是80W。 (2)若某次运送建材的质量为40kg，求此时的拉力是400N。 (3)当滑轮组的机械效率为80%时，运送建材的重力是2650N。 12.解：（1）根据题意可知使用该滑轮组既要省力也要改变力的方向，故从动滑轮开始绕线，作图如下所示： （2）由（1）可知动滑轮上有三段绳子，则工人的拉力为 将货物抬到货架拉力所做功 （3）有用功为 滑轮组的机械效率 13.解：（1）由得，绳子自由端的速度：， 由图知，n＝3，则物体上升的速度：v物； （2）小州的重力：G人＝m人g＝50kg×10N/kg＝500N， 小州匀速提升该物体时，由于绳子对他有向下的拉力， 所以小州对高台的压力：F压＝G人+F＝500N+250N＝750N， 小州对高台的压强：； （3）由可得，动滑轮的重力G动＝nF﹣G＝3×250N﹣500N＝250N， 由题意可得，绳子的最大拉力：F大＝F压大﹣G人＝1100N﹣500N＝600N， 不计绳重和摩擦，由可得提升物体的最大重力： G大＝nF大﹣G动＝3×600N﹣250N＝1550N， 当提升物体的重力最大时，滑轮组的机械效率最大， 由可得，滑轮组的最大机械效率：η86.1%。 答：（1）物体上升的速度是0.2m/s； （2）物体匀速上升时，小州对高台的压强为12500Pa； （3）若水平高台所能承受的最大压力为1100N，则该滑轮组所能提升物体的最大机械效率约为86.1%。 学科网（北京）股份有限公司 $