内容正文:
专题二 功 功率 机械效率
1.理解做功的概念,会辨析三种不做功的情况。
2.理解功率的概念,会计算功率。
3.理解机械效率的概念,会计算机械效率,知道如何提高机械效率。
【思维导图】
考点一 功
1.机械功:力和物体在力的方向上通过的距离的乘积称为机械功,简称功,用字母W表示。
2.功的定义式:W=Fs
3.单位:力的单位与距离的单位的乘积“牛·米”,也叫焦耳,用字母J表示,1J=1N·m。
4.做功的两个必要条件:①对物体有力的作用;②物体要在力的方向上通过一定的距离。
5.对两个条件的理解:
(1)同体性:某力对某物体做功,一定要明确做功的两个条件是作用在“物体”上的力和“物体”在力的方向上通过的距离,此两“物体”必须是同一个物体,尤其是通过机械做功时,一定要注意两个条件的同体性。
(2)同时性:“作用在物体上的力”和“物体在力的方向上通过的距离”必须对应于同段时间.如果物体受力后脱离施力物体并由于惯性而运动,此时原作用力已不存在,原作用力做功为零。
(3)同向性:物体通常会受到几个力的作用,判断某个力对物体是否做功,关键要看物体在这个力的方向上是否通过了距离,如果物体根本没有运动,或者物体虽然运动了,但运动的方向与这个力的方向垂直,则这个力就没有对物体做功。
6.由做功的必要条件可知以下三种情况力对物体不做功:
(1)“不劳无功”,物体通过了距离,但没有力作用在物体上;
(2)“不动无功”有力作用在物体上,物体静止不动,没有通过距离;
(3)“劳而无功”,有力作用在物体上,物体也通过了距离,但力的方向和通过的距离方向互相垂直,沿力方向上物体没有通过距离。
考点二 功率
1.定义:物理学中,将功与做功所用时间的比值,叫做功率,其数值表示物体单位时间内做功的多少。
2.物理意义:表示做功的快慢
3.符号:
4.国标单位:焦/秒,叫做瓦特。;常用单位:kW,1kW=1×103W
5.公式:
(1)定义式: (P、W、t的单位分别为W、J、s)
(2)推导式:当物体在恒力F的作用下,以速度v做匀速直线运动时,有
(P、F、v的单位分别为W、N、m/s)
【易错点】
1.功率体现不了做功的多少,只能体现做功的快慢,如果在已知功率的情况下比较做功的多少,必须考虑做功时间的影响。
2.注意字母P、W、t在公式中的含义,不要把它们和压强的符号p,功率的单位W,路程的符号s搞混。
【规律总结】
功率的概念类似于速度,可对比速度理解记忆。
功率
速度
相关的物理量
功W
路程s
时间t
公式
物理意义
表示做功的快慢
表示运动的快慢
考点三 机械效率
一、三种功
1.有用功:人利用机械在达到目的的过程中,所做的对人们有用的功,叫做有用功。有用功相当于不使用机械时,人直接对物体所做的功。
注意:机械的使用目的,决定了有用功是克服哪个力做功。
2.额外功:在工作时,人们不需要的但不得不做的功,叫做额外功。使用机械时,由于克服机械摩擦以及机械自重所做的功就是额外功。
3.总功:动力做的功,也即有用功加额外功。
二、机械效率
机械效率:有用功跟总功的比值叫机械效率。
1.公式
(1)定义式:
(2)变形式:
注意:有用功总小于总功,机械效率总小于1。机械效率用百分数表示,公式中的百分号不可省略。
2.对机械效率的理解:用机械完成一次做功时,有用功在总功中所占的比例。
3.机械效率的常见错误理解
错误一:机械越省力,机械效率越高
解释:一般情况下,机械越省力就越复杂,额外功就越多,机械效率就越低。
错误二:机械做功越多,机械效率越高
解释:机械做功越多,有用功、额外功、总功均增多,机械效率不变。
错误三:机械功率越大,机械效率越高
解释:机械功率越大,做功越快,但机械效率与功率无关。
4.提高机械效率的方法:
(1)额外功一定时,增大有用功;
(2)有用功一定时,减小额外功;
(3)增大有用功的同时减小额外功。
考向1 有无做功的判断
1.(26-27九上·崇左扶绥渠黎三中·开学学情检测)2025年10月10日至31日是全国第16个“敬老月”,今年的活动主题是“弘扬孝亲敬老美德,共建老年友好社会”。下列情境中,人没有对物体做功的是( )
A.小明帮爷爷将桶装水提上三楼
B.小陈帮收废品的老人推三轮车穿过马路
C.小美帮老奶奶提着手提包,陪老奶奶在原地等人
D.小华帮取快递的老人搬起地上的快递箱子放到手推车上
2.(功功率机械效率·基础练)2025年“苏超”火遍全国,如图所示为苏超冠军队泰州队球员刘俊伯上演了一记令人印象深刻的C罗式头球破门,为球队攻入关键一球。下面说法正确的是( )
A.足球飞行时头对足球做功 B.只有击球瞬间球员才对足球做功
C.足球飞行时惯性对足球做功 D.足球飞行时重力对足球不做功
3.(25-26八下·湖北襄阳·期末)在古代,习武之人常用一种名为“石锁”的器械练习力量——它形似哑铃,重量从几十斤到几百斤不等。下列在院中训练石锁的四个情景中,人对石锁做了功的是( )
A.咬紧牙关,奋力去搬地上的石锁,但石锁纹丝不动
B.成功将石锁提起后,双臂伸直,稳稳地站在原地保持静止
C.深吸一口气,将石锁从脚边缓慢举过头顶,直至双臂伸直
D.举着石锁,沿水平方向匀速走过一段距离(石锁高度不变)
考向2 做功的计算及做功大小的比较
1.(26-27九上·崇左扶绥渠黎三中·开学学情检测)如图,学校各教室都配置了饮水机,班委小芳将放置在地面上标有“15kg”的一桶水安装到饮水机上,小芳所做的功最接近( )
A.7.5J B.75J C.150J D.300J
2.(25-26九上·山西高平·月考)某同学将掉在地上重为2N的物理教材捡起并放到课桌上,此过程中该同学对物理教材所做的功约为( )
A.0.08J B.1.6J C.8J D.16J
3.在甲、乙两图中,甲图地面粗糙、乙图地面光滑。质量分别为m,2m的两个物体在大小同为F的恒力作用下,在力的方向上前进了相同的距离,则下列结论正确的是( )
A.甲图中F做的功小于乙图中F做的功
B.甲图中F做的功等于乙图中F做的功
C.甲图中F做的功大于乙图中F做的功
D.条件不足,无法确定甲、乙图中F做的功谁大
4.(25-26八下·黑龙江大庆湖滨学校·期末)如图所示,重为5N的铁块吸附在竖直放置足够长的磁性平板上,在竖直向上拉力F的作用下铁块沿直线竖直向上运动,铁块运动过程中速度v的大小随时间t变化的图象如图乙所示。若铁块受到的摩擦力为2N,下列说法正确的是( )
A.向上运动,吸引力对铁块做了功 B.在0~2s内拉力F等于5N
C.在2~6s内拉力F大于7N D.在2~6s内拉力做的功为84J
5.(25-26八下·河北邯郸·期末)如图所示,斜面光滑,木块在沿斜面向上的拉力作用下,匀速向上移动了一段距离,对此有下列几种说法:①木块所受的重力做了功;②木块所受的拉力做了功;③木块所受的支持力做了功;④木块所受的摩擦力做了功。其中说法正确的是( )
A.①② B.①②③ C.①②④ D.①②③④
6.如图的三种场景中,拉力大小相等,在拉力的作用下物体移动的距离相等。若拉力所做的功分别记为,下列关于它们大小关系的判断中正确的是( )
A. B. C. D.
7.如图所示,若把一重物从斜面底部分别沿AB、AC、AD三个光滑斜面匀速推向顶端A,则( )
A.沿斜面AB用的推力最小,做功最多
B.沿斜面AC用的推力最小,做功最多
C.沿斜面AD用的推力最小,做功最多
D.沿着三个斜面用的推力不相等,但做功一样多
8.如图所示,,三个物体在同样大小的力F的作用下,都沿着力F的方向移动距离s,比较F对三个物体所做的功,结论是( )
A.三次做功一样多 B.F对A做功一样多 C.F对B做功最多 D.F对C做功一样多
考向3 功和功率的联系与区别
1.(26-27九上·崇左扶绥渠黎三中·开学学情检测)关于功和功率,下列说法正确的是( )
A.做功时间越长的机械,功率越小
B.做功越多的机械,用的时间越长
C.做功越多的机械,功率越大
D.在相同的时间内,机械的功率越大,做功越多
2.下列关于功率的说法中,正确的是( )
A.做功越多的物体,其功率越大
B.时间相同,功率大的机器一定比功率小的机器做功多
C.物体做功所用的时间越短,功率越小
D.功率小的机器,做功一定快
3.(25-26八下·宣威民族中学·期末)关于功和功率,下列说法正确的是( )
A.做功越多,功率一定越大 B.功率越大,做功一定越快
C.做功时间越短,功率一定越大 D.做功越少,功率一定越小
4.(25-26八下·湖南长沙·期末)“福建舰”航母的动力主要来源于4台453D型蒸汽轮机,每台蒸汽轮机的功率为,关于蒸汽轮机做功和功率,下列说法正确的是( )
A.每台蒸汽轮机在1min内做功 B.每台蒸汽轮机在1s内做功
C.蒸汽轮机的功率越大,它做功一定越快 D.蒸汽轮机的功率越大,它做的功一定越多
5.(25-26八下·陕西西安蓝田·综合素质评价)如图为正在施工的工程车,下列关于工程车的说法正确的是( )
A.做的功越多,功率越大 B.做的功越少,功率越小
C.做相同的功,耗时越短,功率越大 D.相同时间内做的功越少,功率越大
6.(25-26八下·青铜峡五中·期末)甲、乙两台起重机在起吊货物时,甲的功率比乙大,则下列说法中正确的是( )
A.甲做功一定慢 B.乙做功一定多
C.相同时间内,甲做功一定多 D.做相同的功,乙需要的时间短
考向4 功率的估算
1.(第十一章·功功率机械效率·讲核心)一位同学用20s从一楼走到三楼,他上楼的功率可能是( )
A.5W B.15W C.150W D.1500W
2.下列关于功和功率的估测正确的是( )
A.小轿车正常行驶时发动机功率约为100 W
B.中学生爬楼的功率约为1500 W
C.将一枚鸡蛋从地上捡起并缓缓举过头顶对鸡蛋做功约为10 J
D.一名中学生上一层楼做的功约为1500 J
3.(25-26八下·辽宁沈阳法库·期末)以下估测接近实际的是( )
A.某中学生的重力约50N
B.托起两个鸡蛋所用的力大约是1N
C.考场内的气压约为
D.某学生上楼时克服自身重力做功的功率约1000W
4.(25-26八下·湖北武汉·期末)下列数据估算符合实际的是( )
A.托起八年级物理书的力约为0.3N B.现在教室内的大气压约为
C.把一枚鸡蛋举高一米,人对鸡蛋做功约50J D.中学生跳绳的功率约为50W
考向5 比较功率的大小
1.(26-27九上·崇左扶绥渠黎三中·开学学情检测)甲、乙两人做功W与时间t的关系图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.甲比乙做功多 B.甲比乙做功少 C.甲比乙做功快 D.甲比乙做功慢
2.同学们同时出发从一楼到三楼,以下说法正确的是( )
A.体重最大的同学功率最大 B.用时最短的同学做功最大
C.速度最快的同学功率最大 D.体重最大的同学做功最大
3.小明家住在11楼,他和爸爸一起在1楼乘电梯回家。已知小明和爸爸的质量分别为和,且。在电梯匀速竖直上行的过程中,电梯对小明和爸爸所做的功分别为、,功率分别为、。下列判断正确的是( )
A.、 B.、
C.、 D.、
4.下列关于功率的说法中,正确的是( )
A.做功越多的物体,其功率越大
B.时间相同,功率大的机器一定比功率小的机器做功多
C.物体做功所用的时间越短,功率越小
D.功率小的机器,做功一定快
5.(25-26八下·张北成龙学校·期末)2026年5月21日“巅峰之芯”中尼联合科考队登顶珠穆朗玛峰,完成人类首次珠峰峰顶透底冰芯样本钻取。关于他们从山脚下到峰顶的过程,下列说法正确的是( )
A.用时短的做功一定快 B.用时长的做功一定多
C.体重(含装备)小的做功一定少 D.体重(含装备)大的做功一定慢
6.(25-26八下·湖南常德澧县·期末)小明和爸爸在相同水平地面上水平向右匀速推动两个相同的箱子,小明和爸爸推动箱子的距离随时间变化的图像如图所示,若爸爸和小明对箱子所做的功分别为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
7.(25-26八下·陕西汉阴·期末)汉阴盘龙红桃清甜多汁,是当地特色采摘果品。一个成熟红桃从树上A点静止掉落,速度越来越大,相继经过B、C两点,如图所示。若A、B两点间的距离等于B、C两点间的距离,则下列说法中正确的是( )
A.红桃所受的重力在AB段做的功大于在BC段做的功
B.红桃所受的重力在AB段做的功小于在BC段做的功
C.红桃所受的重力在AB段做功的功率大于在BC段做功的功率
D.红桃所受的重力在AB段做功的功率小于在BC段做功的功率
8.(25-26八下·寿光·期末)如图所示,甲同学比乙同学高,若他们举起相同质量的杠铃所用的时间相等,则( )
A.甲做功较多,功率较小 B.乙做功较少,功率较小
C.甲做功较多,甲、乙功率相等 D.甲、乙做功相等,甲的功率较大
考向6 功率的图像类问题
1.(25-26八下·山东青岛·期末)小明收集了甲、乙、丙、丁四种简单机械的做功情况,并把它们做的功和所用时间在坐标系中描点,得到了图中四个点,这四种简单机械做功功率相同的是( )
A.甲和乙 B.乙和丙 C.丙和丁 D.甲和丙
2.(25-26八下·山西河津·期末)物理实验室有一批实验器材,需要从一楼搬运到四楼。甲、乙、丙、丁四个同学参与了搬运工作、他们做的功W与时间t的关系如图所示。若规定做功最快的获胜,则最后胜出的一定是( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
3.风力发电时,当风速达到v1时,风车叶片开始旋转,当风速为v2时,发电输出功率达到最大值。但是,出于安全原因,叶片的旋转速度被限制在不超过风速为v2时的速度,当风速达到v3时,叶片停止旋转。下列图表中,最能体现发电输出功率和风速之间关系的是( )
A. B.
C. D.
4.(第十一章·功功率机械效率·讲核心)如图所示,是甲、乙两物体做功与时间的关系图象,由图可知,甲、乙两物体做功的功率大小关系( )
A.P甲>P乙 B.P甲<P乙 C.P甲=P乙 D.无法确定
考向7 滑轮组的机械效率
1.(26-27九上·绵阳富乐中学·开学学情检测)校园里正在进行工程建设,如图甲是小麓根据塔吊抽象出来的物理模型,其水平臂AOB可视为杠杆,O为其支点,配重可以在AO之间水平移动,起吊重物的滑轮组也可以在OB之间水平移动。图乙是滑轮组的局部放大图,它将重为500N的重物竖直匀速提升10m用时20s,滑轮组自由端绳子的拉力F为300N,若不计绳重及摩擦,以下说法不正确的是( )
A.拉力F的功率为300W
B.滑轮组的机械效率为60%
C.拉力所做的功为6000J
D.当所吊重物向B端移动时,配重应适当向A点移动
2.(26-27九上·崇左扶绥渠黎三中·开学学情检测)小明分别用如图所示的甲、乙两种方式,在相同时间内将重为G的物体提升相同高度h,两次的机械效率分别为、,两次拉力的功率分别为、,每个滑轮重均为,不计绳重及摩擦。以下分析正确的是( )
A.甲方式可以省力
B.乙方式可以省功
C.甲、乙两种方式的机械效率
D.甲、乙两种方式拉力的功率
3.(2026·江苏无锡·中考)用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉绳的一端,使挂在动滑轮下总重力为1.0 N的钩码缓缓上升,示数如图所示。测得绳端移动距离为20 cm,钩码上升距离为10 cm。则动滑轮的机械效率为( )
A.37.5% B.50.0% C.62.5% D.83.3%
4.(25-26八下·湖北应城·期末)某同学设计了一种如图所示的简易电梯,下列说法正确的是( )
A.B是定滑轮
B.A滑轮可以起到省力的作用
C.增加提升物体的重力,电梯机械效率会提高
D.电梯运动的速度与电动机拉绳的速度相等
5.(2026·甘肃兰州·中考)一体积为、重为的物体悬挂在滑轮组下端(每个滑轮重),物体完全浸没在水中。物体与组装滑轮组的细绳末端水平相连,且和静止,如图甲。当物体受到水平向右的拉力时,的大小和物体的速度随时间变化的图像如图乙所示,且物体全程未露出水面,水的密度是。不计绳重、滑轮组内部摩擦;物体A与水平地面间的粗糙程度保持不变。下列说法正确的是( )
A.图甲,物体A受到水平地面的摩擦力大小为10 N
B.图乙,8~12 s滑轮组提升物体B的机械效率约为83.3%
C.图乙,6~8 s物体A受到水平面的摩擦力大小为10 N
D.图乙,8~12 s拉力的功率为
6.(2026·北京西城·考前预测)如图所示,工人站在水平地面上用滑轮组提升货箱。工人用力拉绳子,使货箱以0.08 m/s的速度匀速上升,此时滑轮组的机械效率为90%。已知工人体重为600 N,货箱重为810 N,绳子所能承受的最大拉力为1000 N。若不计滑轮组的绳重和摩擦,下列判断正确的是( )
A.此工人使用该滑轮组可以提升重为1100 N的货箱
B.动滑轮的重力为100 N
C.提升货箱过程中,此工人拉力的功率为36 W
D.提升货箱时,此工人对地面的压力为1050 N
7.(2026·北京·中考)如图所示,用滑轮组提升重为的重物,绳子自由端在拉力的作用下竖直匀速上升了,用时,为。动滑轮重。下列说法正确的是( )
A.重物上升的速度为 B.拉力的功率为
C.滑轮组的额外功为 D.滑轮组的机械效率为90%
8.如下图,用F=10N的拉力竖直向上匀速提升木块,2s内木块升高的高度为0.5m,木块重力G=24N,在此过程中下列判断正确的是( )
A.绳子自由端移动的速度为0.25m/s B.滑轮组做的有用功为5J
C.滑轮组机械效率为80% D.拉力F做功的功率为5W
考向8 斜面的机械效率
1.人们在往卡车上装载较重货物时,常常会在车尾斜搭一块木板,在货车上固定一个滑轮,将装载过程可构建成如图所示的模型。当将重为1×104 N的货物从斜面底端沿斜面匀速拉至斜面顶端时,钢绳对货物施加的沿斜面的拉力F为5000N,已知斜面高为2m,斜面长为5m。当换一辆高为2.4m的卡车时,用同一木板延长后运载同一货物,机械效率不变。在货物从斜面底端被拖上卡车的过程中,不计钢绳重和钢绳与滑轮间的摩擦,额外功为( )
A.5000J B.6000J C.1000J D.3000J
2.(26-27九上·崇左扶绥渠黎三中·开学学情检测)如图所示,重为G的物体在平行于斜面的拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动。已知斜面的长为s、高为h,物体从斜面底端匀速运动到顶端的过程中,斜面对物体的摩擦力大小为f,关于该过程,下列判断正确的是( )
A.拉力与斜面对物体的摩擦力是平衡力
B.拉力做功 W=Fh
C.该斜面能省功
D.斜面的机械效率为
3.如图甲所示,将A、B两个相同的物体从粗糙程度相同的斜面底端沿斜面匀速拉到顶端,做功情况如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.右侧斜面机械效率为66.7%
B.A受到的拉力等于A受到的摩擦力
C.对B做的有用功为2J
D.斜面可省功且倾斜程度越大,省功越多
4.(25-26八下·新疆五家渠·期末)如图所示,沿斜面向上拉一个重为10 N的物体到斜面顶端,斜面长5 m,高3 m,拉力大小为8 N,则斜面的机械效率为( )
A.75% B.65% C.80% D.90%
5.如图所示,工人师傅搬运货物时,在地面和卡车的车厢间倾斜放置一长木板搭成斜面,将地面上的货物沿斜面匀速推上车厢。已知车厢高1.5 m,木板长3 m,货物重600 N,沿斜面所用的推力为400 N,则下列说法正确的是( )
A.使用该装置能省功 B.工人师傅对货物不做功
C.该装置的机械效率为75% D.该过程有用功为1200 J
考向9 杠杆的机械效率
1.(2026·泾川黑河乡中学·模拟)《庄子·天地篇》记载“凿木为机,后重前轻,挈水若抽”,描述的灌溉工具桔槔(jiégāo)是典型的杠杆机械。如图所示,某人用桔槔匀速提水桶;水和桶总重力,将水桶匀速提升高度,人施加竖直向下的拉力,拉力作用点下降距离,用时。下列说法正确的是( )
A.杠杆做的有用功为135J B.图中的桔槔是一个费力杠杆
C.人的拉力的功率为45W D.桔槔的机械效率约为92.3%
2.(25-26九上·安徽亳州·第一次质量检测)图所示,若一根重心在B点的木棒可绕O点无摩擦转动,在D点施加竖直向上的力缓缓提升重物。已知木棒的长度为1m,将同一重物分别挂在A点、C点时,重物被提升的高度分别为0.1m、0.2m,对应的机械效率分别为、,则、的大小关系是( )
A. B.
C. D.无法判断
3.(24-25九上·淮阴中学开明分校·月考)如图所示,用手沿竖直方向匀速拉动一均匀杠杆提升一个重为G的物体缓缓上升,不计支点处摩擦。若使物体悬挂位置从O向A移动,则杠杆的机械效率与支点O到悬挂点B的距离L的关系可能符合下列图中的( )
A. B. C. D.
4.(2024·河南南阳·二模)如图所示,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升至图中虚线位置,弹簧测力计示数如图所示,钩码总重为1N,钩码上升高度为0.2m,弹簧测力计移动的竖直距离为0.6m。 则下列判断正确的是( )
A.该杠杆为费力杠杆
B.人利用杠杆做的有用功为0.6J
C.人利用杠杆做的额外功为0.4J
D.杠杆的机械效率为66.7%
一、单选题
1.(三·功)如图所示,是小球从某高度处由静止下落过程中路程h与时间t的关系图,在下列四个图像中,能正确描述重力G对该球做功W与下落高度h关系的是( )
A. B.
C. D.
2.(25-26九上·安徽庐江实验中学·月考)如下图所示,水平地面上有一块质量为100千克、底边为40厘米×50厘米、高1米的长方体木块。小明用水平推力F把木块向前推动,此过程中,推力F和木块前进的速度v的大小随时间t的变化情况分别如图2甲、乙所示。下列说法正确的是( )
A.0~1s内,物块受到的摩擦力为0N B.1~3s内物体所受摩擦力大小为300N
C.3~5s内,物体移动的距离为2m D.3~5s内,推力对物块做功为200J
3.(24-25九下·江苏泰州·月考)如图是体育课上小明同学扔实心球的情景,其中手对球做功的过程有:( )
A.①和② B.①和③ C.①和④ D.③和④
4.(24-25九下·河南唐河·月考)小南同学练习排球垫球时,排球离开胳膊后竖直上升,到达最高点后竖直下落。排球所受的空气阻力与速度的大小有关,方向与运动方向相反。在此过程中下列说法正确的是( )
A.排球在竖直上升过程中受到的空气阻力不变
B.排球运动到最高点时,它的速度为0,受到的合力为0
C.排球在空中竖直上升和竖直下落的过程中重力不变
D.在击打排球的过程中人没有对排球做功
5.(2026·四川巴中·中考)如图所示,用滑轮组把重720N的货物沿竖直方向匀速提高10m,用时5s,此滑轮组的机械效率为80%,忽略绳重及摩擦。下列说法正确的是( )
A.有用功为3600J B.总功为9000J
C.动滑轮重18N D.绳子末端拉力的功率为1440W
6.(25-26九上·彬州公刘中学·期中)建筑工地上,工人用如图所示的滑轮组将重为的建材从地面匀速送到高处,用时,所用拉力恒为。下列说法错误的是( )
A.工人做的有用功为
B.该滑轮组的机械效率为83.3%
C.工人拉力做功的功率为
D.若用该滑轮组提升重为的建材时,机械效率将变小
7.(2026·西安高新一中·考前预测)如图展示了我国古代劳动人民的智慧,对所涉及的物理知识,下列说法不正确的是( )
A.甲图是古人舂米用的工具,该工具是费力杠杆
B.乙图中抬起独轮车时,为了更省力手应该向前抓
C.丙图中使用斜面可以省力,但不能省功
D.丁图是古代的吊车,顶端为一定滑轮,可以改变力的方向
二、多选题
8.关于功和功率,下列说法正确的是( )
A.做功越多的机器,功率一定越大
B.功率越大的机器,做功一定越快
C.做功时间越短的机器,功率一定越大
D.在相同时间内,做功越多的机器,功率一定越大
9.如图所示,用水平拉力 拉着重为 的物体在水平地面上匀速移动了距离 ,所用时间为 。已知物体受到的摩擦力为 。则拉力 做功的功率为( )
A. B. C. D.
10.(25-26九上·广西东兰国清中学·月考)如图所示,重600N的物体在大小为100N的水平拉力作用下,以0.1m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s,滑轮组的机械效率为60%。在此过程中下列选项正确的是( )
A.绳子自由端移动的距离为1m
B.有用功为600J
C.拉力F的功率为20W
D.物体与地面间的滑动摩擦力为120N
三、填空题
11.(三·功)《天工开物》是我国古代的科学著作,其中这样写道:“凡河滨有制筒车者,堰陂障流绕于车下,激轮使转,挽水入筒,一一倾于枧内,流入亩中,昼夜不息,百亩无忧。”该段文字描述了筒车这样一种以水流作动力、用来取水的机械,如图所示。若接水槽离取水处高4m,水轮上有12个取水筒,一个取水筒每次可取水4kg,筒车转一圈对进入接水槽的水所做的功为___________J(接水槽离倒水处的高度忽略不计)。(g取10N/kg)
12.(25-26九上·上海青浦东方中学·月考)如图所示,用力和分别匀速提起重物(已知),不计滑轮重及摩擦。
(1)滑轮_________可以看作等臂杠杆(选填“甲”或“乙”);匀速提起物体过程中,____;
A.大于 B.等于 C.小于
(2)如图(b)所示,若物体B重为20牛,在10秒内匀速上升3米,此过程中拉力做的功为_________焦。
13.(功功率机械效率·基础练)如图,一个重为10牛的物体在大小为6牛的拉力F的作用下,先后经过光滑的水平面和粗糙的斜面,AB和CD段的距离均为2米,CD间的垂直高度为1米。物体通过AB和CD段时,力F做功分别为和,则______(选填“>”、“<”或“=”)。若已知物体在斜面上匀速运动,则斜面CD段物体所受的摩擦力大小为______牛。
14.(25-26九上·盐城吴抬路初级中学·月考)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。仰卧起坐时,人体可看成杠杆模型,O为支点,肌肉的拉力F为动力。如图所示先将头向前抬起,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力变化情况是___________;同学们可以改变仰卧起坐的快慢,来控制体育锻炼的效果,其实质是改变___________的大小。
15.(2026·四川乐山·中考)如图所示,搬运工人用滑轮组提升重500 N的物体。物体提升的高度为20 m,用时200 s。已知动滑轮重100 N,不计绳重及轮与轴间的摩擦。则人对绳子的拉力为________N,拉力做功的功率为________W。
16.(25-26九上·进贤县第一初级中学·期中)如图所示,用动滑轮匀速提起重为G的物体,拉力F将物体在t时间内提升的高度为h。在此过程中,拉力F的功率为___________(用数字及题中所给字母表示)。若不计摩擦,增大提升重物的重,该动滑轮的机械效率将___________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
17.(25-26九上·公馆初中·期中)如图所示,一辆汽车通过滑轮组,在15s内将深井中重的物体拉至井口。已知拉力F为,物体被提高了15m,不计绳重和摩擦,则动滑轮重______N,绳子自由端被拉动的距离为______m。若只增大提升物体的速度,该滑轮组的机械效率将______(选填“提高”“不变”或“降低”)。
四、计算题
18.(2025·宜昌·中考质检)图甲是我国自主设计建造的首艘大洋钻探船“梦想”号,它是目前世界上唯一一艘具备11000m超深水钻探能力的钻探船,其满载时排水量为42600t。某次钻探中,“梦想”号的吃水深度为6m,科研人员通过绳索将一块地质岩样品竖直向上匀速提升了10500m。经测量,样品的质量为200g,体积为80cm3,忽略水的阻力,海水的密度取1.0×103 kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)本次钻探中船底受到海水的压强。
(2)“梦想”号满载时受到海水的浮力;
(3)本次钻探中绳索对样品做的功。
19.(2026·江苏宿迁·中考)如图所示,是我国自行研制的具有国际先进水平的隐身战斗机歼-20。设发动机用的水平推力使战斗机在50秒内水平匀速直线飞行。求:
(1)战斗机的飞行速度。
(2)发动机在50秒内做的功。
(3)发动机的功率。
20.(2026·广东清远连州·预测卷)如题图,某机器人的质量为40kg,其四足与水平地面接触的总面积为。在某次搬运中,机器人驮着10kg的货物,在水平地面上以2m/s的速度匀速直线行驶了100m,行驶过程中所受阻力为总重的0.1倍。(g取10N/kg)求:
(1)机器人的重力。
(2)机器人驮着货物静止在水平地面时,对地面的压强。
(3)机器人匀速行驶过程中牵引力做功的功率。
21.(26-27九上·昆明财大附中·开学监测)如图甲所示,一辆无人自动驾驶汽车沿着平直公路行驶,运动的路程一时间图像如图乙所示,车辆的质量为1600kg,所受到的阻力是车重的,g取10N/kg,求:
(1)10min内无人驾驶汽车的平均速度;
(2)前5min无人驾驶汽车牵引力做的功;
(3)前5min无人驾驶汽车牵引力做功的功率。
22.如图,用滑轮组将重为 900 N 的物体匀速提升 2 m,所用拉力为 400 N,绳子自由端移动的距离为 6 m,所用时间为 10 s。求:
(1)拉力做的功;
(2)拉力做功的功率;
(3)若不计绳重和摩擦,动滑轮的重力是多少?
23.(26-27九上·崇左扶绥渠黎三中·开学学情检测)如图所示为一辆在水平路面上匀速直线行驶的四轮5G无人配送车,空载时的质量为400kg,每个轮子与地面接触面积始终为40cm2,配送车在水平路面上受到的阻力始终为车辆总重力的0.1倍。求:
(1)配送车空载时在水平路面上匀速直线行驶所需的牵引力;
(2)配送车空载时对水平路面的压强;
(3)配送车空载时在一段平直道路上匀速行驶了120m,所用时间为24s,牵引力做功的功率。
24.(26-27九上·绵阳富乐中学·开学学情检测)如图所示是某桥梁施工队用的滑轮组打捞沉在水池底的工件模拟装置。已知工件的体积是0.16m3,密度是,滑轮组向上匀速拉动浸没在水中的工件时,人在绳子的自由端施加的拉力F=1500N。(不考虑摩擦及水的阻力以及绳子的重力,g=10N/kg)求:
(1)工件的质量是多少?
(2)工件浸没在水中时,受到的浮力是多少?
(3)滑轮组向上匀速拉动浸没在水中的工件时,机械效率是多大?
(4)如该水池底面积为8m2,将工件匀速拉出水面后,水对池底的压强变化了多少?
25.(26-27九上·崇左扶绥渠黎三中·开学学情检测)在社会实践劳动活动中,同学们帮助喜获丰收的菜农将一筐筐蔬菜装车。装车时,他们在地面与车厢间放置一斜木板,如图所示。一同学用180 N的推力将总重为480 N的蔬菜和菜筐从斜木板的底端推到顶端,用时20 s。(已知斜木板的长L为5 m、高h为1.5 m)求:
(1)推力推动蔬菜和菜筐做的总功;
(2)推力对蔬菜和菜筐做功的功率;
(3)斜木板的机械效率。
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专题二 功 功率 机械效率
1.理解做功的概念,会辨析三种不做功的情况。
2.理解功率的概念,会计算功率。
3.理解机械效率的概念,会计算机械效率,知道如何提高机械效率。
【思维导图】
考点一 功
1.机械功:力和物体在力的方向上通过的距离的乘积称为机械功,简称功,用字母W表示。
2.功的定义式:W=Fs
3.单位:力的单位与距离的单位的乘积“牛·米”,也叫焦耳,用字母J表示,1J=1N·m。
4.做功的两个必要条件:①对物体有力的作用;②物体要在力的方向上通过一定的距离。
5.对两个条件的理解:
(1)同体性:某力对某物体做功,一定要明确做功的两个条件是作用在“物体”上的力和“物体”在力的方向上通过的距离,此两“物体”必须是同一个物体,尤其是通过机械做功时,一定要注意两个条件的同体性。
(2)同时性:“作用在物体上的力”和“物体在力的方向上通过的距离”必须对应于同段时间.如果物体受力后脱离施力物体并由于惯性而运动,此时原作用力已不存在,原作用力做功为零。
(3)同向性:物体通常会受到几个力的作用,判断某个力对物体是否做功,关键要看物体在这个力的方向上是否通过了距离,如果物体根本没有运动,或者物体虽然运动了,但运动的方向与这个力的方向垂直,则这个力就没有对物体做功。
6.由做功的必要条件可知以下三种情况力对物体不做功:
(1)“不劳无功”,物体通过了距离,但没有力作用在物体上;
(2)“不动无功”有力作用在物体上,物体静止不动,没有通过距离;
(3)“劳而无功”,有力作用在物体上,物体也通过了距离,但力的方向和通过的距离方向互相垂直,沿力方向上物体没有通过距离。
考点二 功率
1.定义:物理学中,将功与做功所用时间的比值,叫做功率,其数值表示物体单位时间内做功的多少。
2.物理意义:表示做功的快慢
3.符号:
4.国标单位:焦/秒,叫做瓦特。;常用单位:kW,1kW=1×103W
5.公式:
(1)定义式: (P、W、t的单位分别为W、J、s)
(2)推导式:当物体在恒力F的作用下,以速度v做匀速直线运动时,有
(P、F、v的单位分别为W、N、m/s)
【易错点】
1.功率体现不了做功的多少,只能体现做功的快慢,如果在已知功率的情况下比较做功的多少,必须考虑做功时间的影响。
2.注意字母P、W、t在公式中的含义,不要把它们和压强的符号p,功率的单位W,路程的符号s搞混。
【规律总结】
功率的概念类似于速度,可对比速度理解记忆。
功率
速度
相关的物理量
功W
路程s
时间t
公式
物理意义
表示做功的快慢
表示运动的快慢
考点三 机械效率
一、三种功
1.有用功:人利用机械在达到目的的过程中,所做的对人们有用的功,叫做有用功。有用功相当于不使用机械时,人直接对物体所做的功。
注意:机械的使用目的,决定了有用功是克服哪个力做功。
2.额外功:在工作时,人们不需要的但不得不做的功,叫做额外功。使用机械时,由于克服机械摩擦以及机械自重所做的功就是额外功。
3.总功:动力做的功,也即有用功加额外功。
二、机械效率
机械效率:有用功跟总功的比值叫机械效率。
1.公式
(1)定义式:
(2)变形式:
注意:有用功总小于总功,机械效率总小于1。机械效率用百分数表示,公式中的百分号不可省略。
2.对机械效率的理解:用机械完成一次做功时,有用功在总功中所占的比例。
3.机械效率的常见错误理解
错误一:机械越省力,机械效率越高
解释:一般情况下,机械越省力就越复杂,额外功就越多,机械效率就越低。
错误二:机械做功越多,机械效率越高
解释:机械做功越多,有用功、额外功、总功均增多,机械效率不变。
错误三:机械功率越大,机械效率越高
解释:机械功率越大,做功越快,但机械效率与功率无关。
4.提高机械效率的方法:
(1)额外功一定时,增大有用功;
(2)有用功一定时,减小额外功;
(3)增大有用功的同时减小额外功。
考向1 有无做功的判断
1.(26-27九上·崇左扶绥渠黎三中·开学学情检测)2025年10月10日至31日是全国第16个“敬老月”,今年的活动主题是“弘扬孝亲敬老美德,共建老年友好社会”。下列情境中,人没有对物体做功的是( )
A.小明帮爷爷将桶装水提上三楼
B.小陈帮收废品的老人推三轮车穿过马路
C.小美帮老奶奶提着手提包,陪老奶奶在原地等人
D.小华帮取快递的老人搬起地上的快递箱子放到手推车上
【答案】C
【详解】力对物体做功满足公式,物理意义为需同时存在对物体的作用力、物体在力的方向上通过的距离。
A.对桶装水施加向上的力,桶沿力的方向向上移动距离,,,人对物体做功,故A不符合题意;
B.对三轮车施加向前的力,车沿力的方向向前移动距离,,,人对物体做功,故B不符合题意;
C.对手提包施加向上的力,包在力的方向无位移,,代入得,人对物体不做功,故C符合题意;
D.对快递箱施加向上的力,箱沿力的方向向上移动距离,,,人对物体做功,故D不符合题意。
故选C。
2.(功功率机械效率·基础练)2025年“苏超”火遍全国,如图所示为苏超冠军队泰州队球员刘俊伯上演了一记令人印象深刻的C罗式头球破门,为球队攻入关键一球。下面说法正确的是( )
A.足球飞行时头对足球做功 B.只有击球瞬间球员才对足球做功
C.足球飞行时惯性对足球做功 D.足球飞行时重力对足球不做功
【答案】B
【详解】A.足球飞行时,头对足球没有力的作用,不满足做功的必要因素,头对足球不做功,故A错误;
B.击球瞬间,球员对足球有力的作用,且足球在力的方向上通过了距离,球员对足球做功;足球飞行时,球员对足球没有力的作用,不做功,故只有击球瞬间球员才对足球做功,故B正确;
C.惯性不是力,不能说惯性对足球做功,故C错误;
D.足球飞行时,受到重力作用,且在重力方向上通过了距离,重力对足球做功,故D错误。
故选B。
3.(25-26八下·湖北襄阳·期末)在古代,习武之人常用一种名为“石锁”的器械练习力量——它形似哑铃,重量从几十斤到几百斤不等。下列在院中训练石锁的四个情景中,人对石锁做了功的是( )
A.咬紧牙关,奋力去搬地上的石锁,但石锁纹丝不动
B.成功将石锁提起后,双臂伸直,稳稳地站在原地保持静止
C.深吸一口气,将石锁从脚边缓慢举过头顶,直至双臂伸直
D.举着石锁,沿水平方向匀速走过一段距离(石锁高度不变)
【答案】C
【详解】A.用力搬石锁但没有搬动,人对石锁施加了力,但石锁没有在力的方向上移动距离,因此人对石锁不做功,故A不符合题意;
B.成功将石锁提起后,双臂伸直,稳稳地站在原地保持静止,人对石锁施加了力,但石锁没有移动距离,因此人对石锁不做功,故B不符合题意;
C.将石锁从脚边缓慢举过头顶,直至双臂伸直,人对石锁施加了向上的力,石锁在力的方向上移动了距离,满足做功的两个条件,因此人对石锁做了功,故C符合题意;
D.举着石锁,沿水平方向匀速走过一段距离(石锁高度不变),人对石锁的力方向竖直向上,石锁的运动方向为水平方向,石锁没有在提力的方向上移动距离,因此人对石锁不做功,故D不符合题意。
故选C。
考向2 做功的计算及做功大小的比较
1.(26-27九上·崇左扶绥渠黎三中·开学学情检测)如图,学校各教室都配置了饮水机,班委小芳将放置在地面上标有“15kg”的一桶水安装到饮水机上,小芳所做的功最接近( )
A.7.5J B.75J C.150J D.300J
【答案】C
【详解】由图可知饮水机高度约为1m,一桶水重力为
小芳所做的功
故选C。
2.(25-26九上·山西高平·月考)某同学将掉在地上重为2N的物理教材捡起并放到课桌上,此过程中该同学对物理教材所做的功约为( )
A.0.08J B.1.6J C.8J D.16J
【答案】B
【详解】课桌高度约为
则对教材做的功,故选B。
3.在甲、乙两图中,甲图地面粗糙、乙图地面光滑。质量分别为m,2m的两个物体在大小同为F的恒力作用下,在力的方向上前进了相同的距离,则下列结论正确的是( )
A.甲图中F做的功小于乙图中F做的功
B.甲图中F做的功等于乙图中F做的功
C.甲图中F做的功大于乙图中F做的功
D.条件不足,无法确定甲、乙图中F做的功谁大
【答案】B
【详解】两图中恒力F大小相同,物体在力的方向上前进的距离s也相同,根据可知,F做的功相等。
故选B。
4.(25-26八下·黑龙江大庆湖滨学校·期末)如图所示,重为5N的铁块吸附在竖直放置足够长的磁性平板上,在竖直向上拉力F的作用下铁块沿直线竖直向上运动,铁块运动过程中速度v的大小随时间t变化的图象如图乙所示。若铁块受到的摩擦力为2N,下列说法正确的是( )
A.向上运动,吸引力对铁块做了功 B.在0~2s内拉力F等于5N
C.在2~6s内拉力F大于7N D.在2~6s内拉力做的功为84J
【答案】D
【详解】A.由甲图可知,磁性平板对铁块的吸引力是沿水平方向,而铁块沿竖直方向运动,在吸引力方向没有移动距离,所以吸引力对铁块不做功,故A错误;
B.在0~2s内处于加速运动状态,在竖直方向上受到竖直向下的重力、竖直向下的摩擦力和竖直向上的拉力,故此时的拉力F大于重力和摩擦力之和即,故B错误;
C.由乙图可见,在2~6s内铁块做匀速直线运动,根据受力平衡可知此时拉力,故C错误;
D.由图乙可知2~6s内物体运动的速度为3m/s,运动的路程
结合选项C分析可知,在2~6s内拉力做的功为,故D正确。
故选D。
5.(25-26八下·河北邯郸·期末)如图所示,斜面光滑,木块在沿斜面向上的拉力作用下,匀速向上移动了一段距离,对此有下列几种说法:①木块所受的重力做了功;②木块所受的拉力做了功;③木块所受的支持力做了功;④木块所受的摩擦力做了功。其中说法正确的是( )
A.①② B.①②③ C.①②④ D.①②③④
【答案】A
【详解】①②. 木块在重力方向上通过了距离,由可知重力做了功;木块在拉力方向上通过了距离,由可知拉力做了功,故①②正确;
③. 支持力方向垂直于斜面,木块沿斜面移动,在支持力方向上通过的距离为,由可知支持力不做功,故③错误;
④. 斜面光滑,木块不受摩擦力,即,由可知摩擦力不做功,故④错误。
综上①②正确,故选A。
6.如图的三种场景中,拉力大小相等,在拉力的作用下物体移动的距离相等。若拉力所做的功分别记为,下列关于它们大小关系的判断中正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】设拉力大小为 ,物体移动距离为 。 图1为定滑轮,拉力移动距离 ,拉力所做的功
图2直接拉物体,拉力移动距离 , 拉力所做的功
图3为动滑轮,拉力移动距离 , 拉力所做的功
所以
故选A。
7.如图所示,若把一重物从斜面底部分别沿AB、AC、AD三个光滑斜面匀速推向顶端A,则( )
A.沿斜面AB用的推力最小,做功最多
B.沿斜面AC用的推力最小,做功最多
C.沿斜面AD用的推力最小,做功最多
D.沿着三个斜面用的推力不相等,但做功一样多
【答案】D
【详解】A.由图可知,斜面AB的长度最短,根据斜面越长越省力的特点,沿斜面AB的推力最大;故A错误;
B.斜面AC的长度不是最长的,所以沿斜面AC的推力不是最小的,且因为不考虑摩擦,根据功的原理,沿三个斜面做功一样多;故B错误;
C.斜面AD的长度最长,所以沿斜面AD用的推力最小,但沿三个斜面做功一样多;故C错误;
D.因为三个斜面的高度相同,重物重力不变,根据,克服重力做的功相同,又因为不考虑摩擦,推力做的功等于克服重力做的功,所以沿着三个斜面用的推力不相等(斜面长度不同),但做功一样多;故D正确。
故选 D。
8.如图所示,,三个物体在同样大小的力F的作用下,都沿着力F的方向移动距离s,比较F对三个物体所做的功,结论是( )
A.三次做功一样多 B.F对A做功一样多 C.F对B做功最多 D.F对C做功一样多
【答案】A
【详解】三个物体的作用力都是大小相等的力F,三个物体在力F的方向上移动的距离都是s,根据功的计算公式可知,F对三个物体所做的功一样多,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
考向3 功和功率的联系与区别
1.(26-27九上·崇左扶绥渠黎三中·开学学情检测)关于功和功率,下列说法正确的是( )
A.做功时间越长的机械,功率越小
B.做功越多的机械,用的时间越长
C.做功越多的机械,功率越大
D.在相同的时间内,机械的功率越大,做功越多
【答案】D
【详解】功率定义式为,变形得、
A.功率由做功多少、做功时间两个因素共同决定,仅已知时间长,做功大小未知,无法判断功率大小,故A错误;
B.由,做功多的情况下,若功率很大,所用时间反而更短,未限定功率大小,结论不成立,故B错误;
C.由,仅已知做功多,做功时间未知,无法判断功率大小,故C错误;
D.由,时间t相同时,功率P越大,做功W越多,故D正确。
故选D。
2.下列关于功率的说法中,正确的是( )
A.做功越多的物体,其功率越大
B.时间相同,功率大的机器一定比功率小的机器做功多
C.物体做功所用的时间越短,功率越小
D.功率小的机器,做功一定快
【答案】B
【详解】A.功率定义式为,功率由做功和时间共同决定,仅大、不确定时,无法判断功率大小,故A错误;
B.由,相同的情况下,越大则越大,因此时间相同,功率大的机器做功更多,故B正确;
C.功率由、共同决定,仅小、不确定时,无法判断功率大小,且相同时越短功率越大,故C错误;
D.功率是表示做功快慢的物理量,功率越小做功越慢,故D错误。
故选B。
3.(25-26八下·宣威民族中学·期末)关于功和功率,下列说法正确的是( )
A.做功越多,功率一定越大 B.功率越大,做功一定越快
C.做功时间越短,功率一定越大 D.做功越少,功率一定越小
【答案】B
【分析】功率是表示物体做功快慢的物理量,定义式为,功率大小由做功多少、做功时间两个因素共同决定。
【详解】A.做功多,如果耗时很长,功率不一定大,故A错误;
B.功率的物理意义就是描述做功快慢,功率越大,做功一定越快,故B正确;
C.做功时间短,如果总做功很少,功率不一定大,故C错误;
D.做功少,如果耗时更短,功率反而可能很大,故D错误。
故选B。
4.(25-26八下·湖南长沙·期末)“福建舰”航母的动力主要来源于4台453D型蒸汽轮机,每台蒸汽轮机的功率为,关于蒸汽轮机做功和功率,下列说法正确的是( )
A.每台蒸汽轮机在1min内做功 B.每台蒸汽轮机在1s内做功
C.蒸汽轮机的功率越大,它做功一定越快 D.蒸汽轮机的功率越大,它做的功一定越多
【答案】C
【详解】A.,每台蒸汽轮机做功 ,故A错误;
B.功的单位是焦耳(),瓦()是功率的单位,故B错误;
C.功率本身就是表示做功快慢的物理量,功率越大,做功一定越快,故C正确;
D.做功多少由功率和做功时间共同决定,功率大如果做功时间很短,做的功不一定多,故D错误。
故选 C。
5.(25-26八下·陕西西安蓝田·综合素质评价)如图为正在施工的工程车,下列关于工程车的说法正确的是( )
A.做的功越多,功率越大 B.做的功越少,功率越小
C.做相同的功,耗时越短,功率越大 D.相同时间内做的功越少,功率越大
【答案】C
【详解】A.功率由做功和时间共同决定,仅知道做功更多,无法确定功率更大;如果做功多但所用时间也很长,功率可能很小,故A错误;
B.仅知道做功更少,无法确定功率更小;如果做功少但所用时间极短,功率可能很大,故B错误;
C.根据公式 ,做功相同时,做功时间越短,计算得到的功率越大,故C正确;
D.根据公式 ,时间相同时,做功越少,功率越小,故D错误。
故选 C。
6.(25-26八下·青铜峡五中·期末)甲、乙两台起重机在起吊货物时,甲的功率比乙大,则下列说法中正确的是( )
A.甲做功一定慢 B.乙做功一定多
C.相同时间内,甲做功一定多 D.做相同的功,乙需要的时间短
【答案】C
【详解】功率是表示物体做功快慢的物理量,公式为,结合公式逐一分析选项:
A.功率越大做功越快,甲的功率比乙大,说明甲做功更快,故A错误;
B.由 可知,做功多少由功率和做功时间共同决定,不知道做功时间,无法比较做功多少,故B错误;
C.时间相同时,由 可得,功率越大做功越多,甲功率更大,因此相同时间内甲做功一定更多,故C正确;
D.做功相同时,由 可得,功率越大所需时间越短,甲功率更大,因此做相同功甲需要的时间更短,乙用时更长,故D错误。
故选C。
考向4 功率的估算
1.(第十一章·功功率机械效率·讲核心)一位同学用20s从一楼走到三楼,他上楼的功率可能是( )
A.5W B.15W C.150W D.1500W
【答案】C
【详解】上楼功率为克服自身重力做功的功率,公式为
中学生质量,一层楼高约3m,一楼到三楼上升高度
上楼的功率
计算结果与C选项一致,故选C。
2.下列关于功和功率的估测正确的是( )
A.小轿车正常行驶时发动机功率约为100 W
B.中学生爬楼的功率约为1500 W
C.将一枚鸡蛋从地上捡起并缓缓举过头顶对鸡蛋做功约为10 J
D.一名中学生上一层楼做的功约为1500 J
【答案】D
【详解】A.小轿车正常行驶发动机功率约为100kW量级,远大于100W,故A错误;
B.设中学生体重,一层楼高,爬一层用时,爬楼功率
远小于1500W,故B错误;
C.设鸡蛋重力,举高高度,对鸡蛋做功
远小于10J,故C错误;
D.设中学生体重,一层楼高,上一层楼做功
符合估算值,故D正确。
故选D。
3.(25-26八下·辽宁沈阳法库·期末)以下估测接近实际的是( )
A.某中学生的重力约50N
B.托起两个鸡蛋所用的力大约是1N
C.考场内的气压约为
D.某学生上楼时克服自身重力做功的功率约1000W
【答案】B
【详解】A.中学生质量约为50kg,重力,故A不符合题意;
B.两个鸡蛋总质量约0.1kg,总重力,故B符合题意;
C.考场内气压接近标准大气压,标准大气压约为,故C不符合题意;
D.中学生重力约500N,上一层楼高度约3m,用时约15s,计算得功率,故D不符合题意。
故选B。
4.(25-26八下·湖北武汉·期末)下列数据估算符合实际的是( )
A.托起八年级物理书的力约为0.3N B.现在教室内的大气压约为
C.把一枚鸡蛋举高一米,人对鸡蛋做功约50J D.中学生跳绳的功率约为50W
【答案】D
【详解】A.物理书的质量约,受到的重力约
托起八年级物理书的力约等于重力,为,故A不符合题意;
B.教室内的大气压约等于个标准大气压,约为,故B不符合题意;
C.一枚鸡蛋的质量约,受到的重力约
把一枚鸡蛋举高一米,人对鸡蛋做功约,故C不符合题意;
D.中学生的质量约,受到的重力约
跳绳时每次起跳高度约,分钟约跳次,分钟做功
功率约为,故D符合题意。
故选D。
考向5 比较功率的大小
1.(26-27九上·崇左扶绥渠黎三中·开学学情检测)甲、乙两人做功W与时间t的关系图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.甲比乙做功多 B.甲比乙做功少 C.甲比乙做功快 D.甲比乙做功慢
【答案】C
【详解】AB.由可知,做功多少取决于功率和时间,因时间未知,无法比较与的大小,故AB错误;
CD.取相同时间,由图可知。由可得:,
因,故,即甲比乙做功快,故C正确,D错误。
故选C。
2.同学们同时出发从一楼到三楼,以下说法正确的是( )
A.体重最大的同学功率最大 B.用时最短的同学做功最大
C.速度最快的同学功率最大 D.体重最大的同学做功最大
【答案】D
【详解】爬楼克服重力做功公式为,功率公式为,所有同学上升高度相同。
A.功率与重力、时间均有关,仅重力大无法确定功率最大,故A错误;
B.做功与重力、高度有关,和时间无关,仅用时短无法确定做功最大,故B错误;
C.功率与重力、速度均有关,仅速度大无法确定功率最大,故C错误;
D.由,相同,体重最大的同学重力最大,故做功最大,故D正确。
故选D。
3.小明家住在11楼,他和爸爸一起在1楼乘电梯回家。已知小明和爸爸的质量分别为和,且。在电梯匀速竖直上行的过程中,电梯对小明和爸爸所做的功分别为、,功率分别为、。下列判断正确的是( )
A.、 B.、
C.、 D.、
【答案】A
【详解】电梯匀速上行,受力平衡,电梯对人的支持力与人的重力大小相等;两人上升高度h、运动时间相同,根据功的公式
已知,因此;由功率公式,时间相等,可得
故选A。
4.下列关于功率的说法中,正确的是( )
A.做功越多的物体,其功率越大
B.时间相同,功率大的机器一定比功率小的机器做功多
C.物体做功所用的时间越短,功率越小
D.功率小的机器,做功一定快
【答案】B
【详解】A.功率定义式为,功率由做功和时间共同决定,仅大、不确定时,无法判断功率大小,故A错误;
B.由,相同的情况下,越大则越大,因此时间相同,功率大的机器做功更多,故B正确;
C.功率由、共同决定,仅小、不确定时,无法判断功率大小,且相同时越短功率越大,故C错误;
D.功率是表示做功快慢的物理量,功率越小做功越慢,故D错误。
故选B。
5.(25-26八下·张北成龙学校·期末)2026年5月21日“巅峰之芯”中尼联合科考队登顶珠穆朗玛峰,完成人类首次珠峰峰顶透底冰芯样本钻取。关于他们从山脚下到峰顶的过程,下列说法正确的是( )
A.用时短的做功一定快 B.用时长的做功一定多
C.体重(含装备)小的做功一定少 D.体重(含装备)大的做功一定慢
【答案】C
【详解】BC.登山过程中人克服自身(含装备)重力做功,公式为 ,从山脚到峰顶的上升高度相同,因此做功大小由总重力决定,总重力(体重含装备)越小,做功一定越少,故B错误,故C正确;
AD.做功快慢用功率表示,公式为 ,从山脚到峰顶的上升高度相同,故做功快慢由总重力G和时间t共同决定,故AD错误。
故选C。
6.(25-26八下·湖南常德澧县·期末)小明和爸爸在相同水平地面上水平向右匀速推动两个相同的箱子,小明和爸爸推动箱子的距离随时间变化的图像如图所示,若爸爸和小明对箱子所做的功分别为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
【答案】B
【详解】箱子相同,因此对水平地面的压力相同;地面粗糙程度相同,所以箱子受到的滑动摩擦力大小相等。箱子匀速推动,推力与摩擦力平衡,因此推力
即两人推力相等。根据功的公式 ,相等,箱子移动的距离相同,因此 。 由图像可知,相同路程的情况下,爸爸时间更短,因此爸爸的速度更大,即 ,根据功率公式 ,相等、,得 。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
7.(25-26八下·陕西汉阴·期末)汉阴盘龙红桃清甜多汁,是当地特色采摘果品。一个成熟红桃从树上A点静止掉落,速度越来越大,相继经过B、C两点,如图所示。若A、B两点间的距离等于B、C两点间的距离,则下列说法中正确的是( )
A.红桃所受的重力在AB段做的功大于在BC段做的功
B.红桃所受的重力在AB段做的功小于在BC段做的功
C.红桃所受的重力在AB段做功的功率大于在BC段做功的功率
D.红桃所受的重力在AB段做功的功率小于在BC段做功的功率
【答案】D
【详解】AB.红桃在下落过程中,其重力G保持不变,已知A、B两点间的距离等于B、C两点间的距离,即,根据功的计算公式可知,重力在段做的功等于在段做的功,即,故AB错误;
CD.红桃在下落过程中速度越来越大,因此在BC段的平均速度大于在AB段的平均速度,由于,所以红桃在AB段所用的时间大于在BC段所用的时间,即,根据功率公式可知,在做功相同的情况下,时间越长,功率越小,所以重力在AB段做功的功率小于在BC段做功的功率,故C错误,D正确。
故选D。
8.(25-26八下·寿光·期末)如图所示,甲同学比乙同学高,若他们举起相同质量的杠铃所用的时间相等,则( )
A.甲做功较多,功率较小 B.乙做功较少,功率较小
C.甲做功较多,甲、乙功率相等 D.甲、乙做功相等,甲的功率较大
【答案】B
【详解】两人举起的杠铃质量相同,甲比乙高,则举起的高度,由
可知,举起杠铃做的功,因为举起杠铃用的时间相同,所以根据知,做功的功率。故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
考向6 功率的图像类问题
1.(25-26八下·山东青岛·期末)小明收集了甲、乙、丙、丁四种简单机械的做功情况,并把它们做的功和所用时间在坐标系中描点,得到了图中四个点,这四种简单机械做功功率相同的是( )
A.甲和乙 B.乙和丙 C.丙和丁 D.甲和丙
【答案】B
【详解】设图中每个横格代表的时间为,每个纵格代表的功的大小为,甲的功率
乙的功率
丙的功率
丁的功率
因此乙和丙的功率相等。
故选B。
2.(25-26八下·山西河津·期末)物理实验室有一批实验器材,需要从一楼搬运到四楼。甲、乙、丙、丁四个同学参与了搬运工作、他们做的功W与时间t的关系如图所示。若规定做功最快的获胜,则最后胜出的一定是( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
【答案】A
【详解】功率是表示做功快慢的物理量,功率越大,做功越快。 由可知,相同时间内,做功越多,功率越大,做功越快。 从图像可知,取相同时间时,甲做的功最多,因此甲的功率最大,做功最快,最终胜出的是甲,故选A。
3.风力发电时,当风速达到v1时,风车叶片开始旋转,当风速为v2时,发电输出功率达到最大值。但是,出于安全原因,叶片的旋转速度被限制在不超过风速为v2时的速度,当风速达到v3时,叶片停止旋转。下列图表中,最能体现发电输出功率和风速之间关系的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】因为风速小于v1时叶片不旋转,所以此区间发电输出功率为0。v1到v2区间的功率特征:因为风速在此区间时,风速越大,叶片获得的能量越多,输出功率随风速增大而升高,到v2时达到最大值Pm,所以此区间功率呈上升趋势。风速在v2到v3区间的功率特征:因为叶片转速被限制在v2时的速度,所以输出功率保持最大值Pm不变。风速达到v3时叶片停止旋转,所以此区间功率降为0,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
4.(第十一章·功功率机械效率·讲核心)如图所示,是甲、乙两物体做功与时间的关系图象,由图可知,甲、乙两物体做功的功率大小关系( )
A.P甲>P乙 B.P甲<P乙 C.P甲=P乙 D.无法确定
【答案】A
【详解】功率是指物体做功的快慢,比较物体做功功率可以相同时间比较做功的多少;也可以做功相同,比较做功的时间。相同的时间内,甲做的功比乙做的功多,所以甲的功率大于乙的功率,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
考向7 滑轮组的机械效率
1.(26-27九上·绵阳富乐中学·开学学情检测)校园里正在进行工程建设,如图甲是小麓根据塔吊抽象出来的物理模型,其水平臂AOB可视为杠杆,O为其支点,配重可以在AO之间水平移动,起吊重物的滑轮组也可以在OB之间水平移动。图乙是滑轮组的局部放大图,它将重为500N的重物竖直匀速提升10m用时20s,滑轮组自由端绳子的拉力F为300N,若不计绳重及摩擦,以下说法不正确的是( )
A.拉力F的功率为300W
B.滑轮组的机械效率为60%
C.拉力所做的功为6000J
D.当所吊重物向B端移动时,配重应适当向A点移动
【答案】B
【详解】由图乙可知承担物重的绳子段数。绳子自由端移动的距离
拉力所做的功
拉力的功率
有用功
滑轮组的机械效率
由图甲可知,当所吊重物向端移动时,阻力臂变大,根据杠杆平衡条件可知,在动力和阻力不变的情况下,阻力臂变大,动力臂也应变大,即配重应适当向点移动,故ACD正确,不符合题意,B错误,符合题意。
故选B。
2.(26-27九上·崇左扶绥渠黎三中·开学学情检测)小明分别用如图所示的甲、乙两种方式,在相同时间内将重为G的物体提升相同高度h,两次的机械效率分别为、,两次拉力的功率分别为、,每个滑轮重均为,不计绳重及摩擦。以下分析正确的是( )
A.甲方式可以省力
B.乙方式可以省功
C.甲、乙两种方式的机械效率
D.甲、乙两种方式拉力的功率
【答案】C
【详解】AB. 甲为定滑轮不省力,使用任何机械不省功,故AB错误;
C. 甲方式不计绳重及摩擦,额外功为0,
乙方式需克服动滑轮重力做额外功, 故 ,故C正确;
D. 甲方式拉力做功
乙方式拉力做功
时间相同,则甲方式拉力的功率
乙方式拉力的功率
故 ,故D错误。
故选C。
3.(2026·江苏无锡·中考)用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉绳的一端,使挂在动滑轮下总重力为1.0 N的钩码缓缓上升,示数如图所示。测得绳端移动距离为20 cm,钩码上升距离为10 cm。则动滑轮的机械效率为( )
A.37.5% B.50.0% C.62.5% D.83.3%
【答案】C
【详解】由图可知,弹簧测力计的分度值为,示数,动滑轮做的有用功为
做的总功
机械效率为,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
4.(25-26八下·湖北应城·期末)某同学设计了一种如图所示的简易电梯,下列说法正确的是( )
A.B是定滑轮
B.A滑轮可以起到省力的作用
C.增加提升物体的重力,电梯机械效率会提高
D.电梯运动的速度与电动机拉绳的速度相等
【答案】C
【详解】A.滑轮B的轴随电梯厢一起运动,是动滑轮,故A错误;
B.滑轮A的轴固定不动,是定滑轮,不能省力,故B错误;
C.电梯的机械效率,增加提升物体的重力,有用功占总功的比例增大,电梯机械效率会提高,故C正确;
D.由图可知,承担物重的绳子段数,电动机拉绳的速度,电梯运动的速度是电动机拉绳速度的一半,故D错误。
故选C。
5.(2026·甘肃兰州·中考)一体积为、重为的物体悬挂在滑轮组下端(每个滑轮重),物体完全浸没在水中。物体与组装滑轮组的细绳末端水平相连,且和静止,如图甲。当物体受到水平向右的拉力时,的大小和物体的速度随时间变化的图像如图乙所示,且物体全程未露出水面,水的密度是。不计绳重、滑轮组内部摩擦;物体A与水平地面间的粗糙程度保持不变。下列说法正确的是( )
A.图甲,物体A受到水平地面的摩擦力大小为10 N
B.图乙,8~12 s滑轮组提升物体B的机械效率约为83.3%
C.图乙,6~8 s物体A受到水平面的摩擦力大小为10 N
D.图乙,8~12 s拉力的功率为
【答案】B
【详解】物体B受到的浮力
滑轮组对物体B的拉力
A.不计绳重和摩擦,绳子对A的拉力
图甲中A静止,水平方向受绳子拉力和静摩擦力平衡,即,故A错误;
B.8~12s物体B匀速上升,滑轮组的机械效率,故B正确;
C.8~12s A做匀速直线运动,受平衡力,即
6~8s A做加速运动,受滑动摩擦力,大小与匀速时相同,即6~8 s物体A受到水平面的摩擦力大小为14N,故C错误;
D.8~12s,物体B的速度,则物体A的速度
拉力的功率,故D错误。
故选B。
6.(2026·北京西城·考前预测)如图所示,工人站在水平地面上用滑轮组提升货箱。工人用力拉绳子,使货箱以0.08 m/s的速度匀速上升,此时滑轮组的机械效率为90%。已知工人体重为600 N,货箱重为810 N,绳子所能承受的最大拉力为1000 N。若不计滑轮组的绳重和摩擦,下列判断正确的是( )
A.此工人使用该滑轮组可以提升重为1100 N的货箱
B.动滑轮的重力为100 N
C.提升货箱过程中,此工人拉力的功率为36 W
D.提升货箱时,此工人对地面的压力为1050 N
【答案】A
【详解】AB.不计滑轮组的绳重和摩擦,
则动滑轮重
工人重为600N,绳子所能承受的最大拉力为1000 N,因此工人站在地面向下拉绳时,最大拉力
则能提升的最大物重
因,故可以提升重为1100 N的货箱。故A正确,B错误;
C.不计滑轮组的绳重和摩擦,拉力
绳端移动的速度
功率
故C错误;
D.工人对地面的压力
故D错误。
故选A。
7.(2026·北京·中考)如图所示,用滑轮组提升重为的重物,绳子自由端在拉力的作用下竖直匀速上升了,用时,为。动滑轮重。下列说法正确的是( )
A.重物上升的速度为 B.拉力的功率为
C.滑轮组的额外功为 D.滑轮组的机械效率为90%
【答案】D
【详解】A.由图可知,承担物重的绳子段数
重物上升的高度
重物上升的速度
故A错误;
B.拉力做的总功
拉力的功率
故B错误;
C.拉力做的有用功
滑轮组的额外功
故C错误;
D.滑轮组的机械效率
故D正确。
故选D。
8.如下图,用F=10N的拉力竖直向上匀速提升木块,2s内木块升高的高度为0.5m,木块重力G=24N,在此过程中下列判断正确的是( )
A.绳子自由端移动的速度为0.25m/s B.滑轮组做的有用功为5J
C.滑轮组机械效率为80% D.拉力F做功的功率为5W
【答案】C
【详解】由图可知承担物重的绳子段数 。
A.物体上升的速度
绳子自由端移动的速度
故A错误;
B.滑轮组做的有用功
故B错误;
C.绳子自由端移动的距离
拉力做的总功
滑轮组机械效率
故C正确;
D.拉力 做功的功率
故D错误。
故选C。
考向8 斜面的机械效率
1.人们在往卡车上装载较重货物时,常常会在车尾斜搭一块木板,在货车上固定一个滑轮,将装载过程可构建成如图所示的模型。当将重为1×104 N的货物从斜面底端沿斜面匀速拉至斜面顶端时,钢绳对货物施加的沿斜面的拉力F为5000N,已知斜面高为2m,斜面长为5m。当换一辆高为2.4m的卡车时,用同一木板延长后运载同一货物,机械效率不变。在货物从斜面底端被拖上卡车的过程中,不计钢绳重和钢绳与滑轮间的摩擦,额外功为( )
A.5000J B.6000J C.1000J D.3000J
【答案】B
【详解】第一次装载时,有用功
总功
斜面的机械效率为
换高为 的卡车后,第二次装载时有用功
机械效率不变,则新的总功为
额外功
故选B。
2.(26-27九上·崇左扶绥渠黎三中·开学学情检测)如图所示,重为G的物体在平行于斜面的拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动。已知斜面的长为s、高为h,物体从斜面底端匀速运动到顶端的过程中,斜面对物体的摩擦力大小为f,关于该过程,下列判断正确的是( )
A.拉力与斜面对物体的摩擦力是平衡力
B.拉力做功 W=Fh
C.该斜面能省功
D.斜面的机械效率为
【答案】D
【详解】A.物体处于平衡状态,物体受到四个力,重力竖直向下、斜面对物体的支持力垂直于斜面向上、沿斜面向上拉力F、沿斜面向下摩擦力。重力与斜面对物体的支持力,不在同一条直线,不平衡,这两个力不平衡,则另外两个力即拉力与斜面对物体的摩擦力也不平衡,不是一对平衡力,故A错误;
B.拉力的方向沿斜面向上,物体在拉力方向移动的距离是斜面长s,因此拉力做功为,故B错误;
C.使用任何机械都不能省功,故C错误;
D.有用功,总功,斜面的机械效率,故D正确。
故选D。
3.如图甲所示,将A、B两个相同的物体从粗糙程度相同的斜面底端沿斜面匀速拉到顶端,做功情况如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.右侧斜面机械效率为66.7%
B.A受到的拉力等于A受到的摩擦力
C.对B做的有用功为2J
D.斜面可省功且倾斜程度越大,省功越多
【答案】C
【详解】AC. 由图乙可知 ,。对A做的有用功
因A、B相同且提升高度相同,对B做的有用功
右侧斜面机械效率 ,故C正确,A错误;
B. 拉力做功为总功,克服摩擦做功为额外功。设斜面长为,则
因 ,故 ,故B错误。
D. 使用任何机械都不能省功,故D错误。
故选C。
4.(25-26八下·新疆五家渠·期末)如图所示,沿斜面向上拉一个重为10 N的物体到斜面顶端,斜面长5 m,高3 m,拉力大小为8 N,则斜面的机械效率为( )
A.75% B.65% C.80% D.90%
【答案】A
【详解】有用功是克服物体重力做的功,公式为 ,代入数据得
总功是拉力做的功,公式为 ,代入数据得
机械效率
故选A。
5.如图所示,工人师傅搬运货物时,在地面和卡车的车厢间倾斜放置一长木板搭成斜面,将地面上的货物沿斜面匀速推上车厢。已知车厢高1.5 m,木板长3 m,货物重600 N,沿斜面所用的推力为400 N,则下列说法正确的是( )
A.使用该装置能省功 B.工人师傅对货物不做功
C.该装置的机械效率为75% D.该过程有用功为1200 J
【答案】C
【详解】A.根据功的原理,使用任何机械都不能省功,故A错误;
B.工人对货物施加了推力,且货物在推力方向上移动了距离,由可知工人对货物做了功,故B错误;
CD.该过程有用功
该过程总功
该装置的机械效率
故C正确,D错误。
故选C。
考向9 杠杆的机械效率
1.(2026·泾川黑河乡中学·模拟)《庄子·天地篇》记载“凿木为机,后重前轻,挈水若抽”,描述的灌溉工具桔槔(jiégāo)是典型的杠杆机械。如图所示,某人用桔槔匀速提水桶;水和桶总重力,将水桶匀速提升高度,人施加竖直向下的拉力,拉力作用点下降距离,用时。下列说法正确的是( )
A.杠杆做的有用功为135J B.图中的桔槔是一个费力杠杆
C.人的拉力的功率为45W D.桔槔的机械效率约为92.3%
【答案】C
【详解】A.提升水桶的有用功是克服水和桶总重力做的功,故A错误;
B.人施加竖直向下的拉力为动力,水和桶总重力为阻力,动力小于阻力,所以该杠杆是省力杠杆,故B错误;
C.拉力做的总功
拉力功率,故C正确;
D.桔槔的机械效率,故D错误。
故选C。
2.(25-26九上·安徽亳州·第一次质量检测)图所示,若一根重心在B点的木棒可绕O点无摩擦转动,在D点施加竖直向上的力缓缓提升重物。已知木棒的长度为1m,将同一重物分别挂在A点、C点时,重物被提升的高度分别为0.1m、0.2m,对应的机械效率分别为、,则、的大小关系是( )
A. B.
C. D.无法判断
【答案】C
【详解】在缓缓提升重物的过程中,需要克服木棒自身的重力做额外功,同时要克服摩擦等做额外功。由于木棒可绕O点无摩擦转动,所以额外功主要是克服木棒重力做的功。有用功是克服重物重力所做的功,根据公式W有=G物h物,已知将同一重物分别挂在A点、C点时,重物被提升的高度分别为hA=0.1m、hC=0.2m,且重物重力G物不变。则W有A=G物hA=G物×0.1m
W有C=G物hC=G物×0.2m
物体在A点上升0.1m时,由三角形相似得B点上升的高度
物体在C点上升0.2m时,由三角形相似得B点上升的高度
杠杆的重力不变,物体在A点上升0.1m时,克服木棒重力做额外功
物体在C点上升0.2m时,克服木棒重力做额外功
则
由于OA<OC,所以ηC>ηA。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
3.(24-25九上·淮阴中学开明分校·月考)如图所示,用手沿竖直方向匀速拉动一均匀杠杆提升一个重为G的物体缓缓上升,不计支点处摩擦。若使物体悬挂位置从O向A移动,则杠杆的机械效率与支点O到悬挂点B的距离L的关系可能符合下列图中的( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】如图所示:
由三角形的知识可知
杠杆的机械效率
使物体悬挂位置从O向A移动,G不变,物体上升的高度不变,有用功不变,则L1不变,G杠不变,L变大,杠杆的机械效率变大,但不是正比关系,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
4.(2024·河南南阳·二模)如图所示,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升至图中虚线位置,弹簧测力计示数如图所示,钩码总重为1N,钩码上升高度为0.2m,弹簧测力计移动的竖直距离为0.6m。 则下列判断正确的是( )
A.该杠杆为费力杠杆
B.人利用杠杆做的有用功为0.6J
C.人利用杠杆做的额外功为0.4J
D.杠杆的机械效率为66.7%
【答案】D
【详解】A.由图可知,动力臂大于阻力臂,该杠杆为省力杠杆,故A错误;
B.人利用杠杆做的有用功为
故B错误;
C.由图可知,弹簧测力计示数为0.5N,人利用杠杆做的总功为
人利用杠杆做的额外功为
故C错误;
D.杠杆的机械效率为
故D正确。
故选D。
一、单选题
1.(三·功)如图所示,是小球从某高度处由静止下落过程中路程h与时间t的关系图,在下列四个图像中,能正确描述重力G对该球做功W与下落高度h关系的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】根据重力做功公式 ,小球的重力是定值,因此重力对小球做的功和下落高度成正比关系,对应的图像是过坐标原点的倾斜直线。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
2.(25-26九上·安徽庐江实验中学·月考)如下图所示,水平地面上有一块质量为100千克、底边为40厘米×50厘米、高1米的长方体木块。小明用水平推力F把木块向前推动,此过程中,推力F和木块前进的速度v的大小随时间t的变化情况分别如图2甲、乙所示。下列说法正确的是( )
A.0~1s内,物块受到的摩擦力为0N B.1~3s内物体所受摩擦力大小为300N
C.3~5s内,物体移动的距离为2m D.3~5s内,推力对物块做功为200J
【答案】C
【详解】A.由图乙可知0~1s内物体速度为0,处于静止状态,由图甲可知此时推力,根据二力平衡条件可知静摩擦力,故A错误;
B.由图乙可知3~5s内物体做匀速直线运动,由图甲可知此时推力,根据二力平衡条件可知滑动摩擦力
1~3s内物体做加速运动,因压力和接触面粗糙程度不变,滑动摩擦力大小不变,仍为,故B错误;
C.由图乙可知3~5s内物体速度,时间
移动距离,,故C正确;
D.由图甲可知3~5s内推力,推力做功,故D错误。
故选C。
3.(24-25九下·江苏泰州·月考)如图是体育课上小明同学扔实心球的情景,其中手对球做功的过程有:( )
A.①和② B.①和③ C.①和④ D.③和④
【答案】B
【详解】①捡起球:手对球有向上的力,球在力的方向上移动了距离,手对球做功;
②停在空中:手对球有向上的力,球未移动距离,手对球不做功;
③挥动球:手对球有力的作用,球在力的方向上移动了距离,手对球做功;
④球飞出去:球离开手后,手对球无力的作用,手对球不做功。
综上所述,手对球做功的有①③,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
4.(24-25九下·河南唐河·月考)小南同学练习排球垫球时,排球离开胳膊后竖直上升,到达最高点后竖直下落。排球所受的空气阻力与速度的大小有关,方向与运动方向相反。在此过程中下列说法正确的是( )
A.排球在竖直上升过程中受到的空气阻力不变
B.排球运动到最高点时,它的速度为0,受到的合力为0
C.排球在空中竖直上升和竖直下落的过程中重力不变
D.在击打排球的过程中人没有对排球做功
【答案】C
【详解】A.排球在竖直上升过程中速度在减小,受到的空气阻力与速度的大小有关,排球受到的空气阻力减小,故A错误;
B.排球运动到最高点时,它的速度为0,此时受到竖直向下的重力,合力不为0,故B错误;
C.排球在空中竖直上升和竖直下落的过程中重力大小不变,方向始终是竖直向下,故C正确;
D.在击打排球时,手和排球接触过程中,手给排球一个力,排球在力的作用下运动了一小段距离,这个过程中,手对排球做功;当排球离开手,由于惯性继续运动时,排球不再受到人对排球力的作用,此时人对排球没有做功,故D错误。
故选C。
5.(2026·四川巴中·中考)如图所示,用滑轮组把重720N的货物沿竖直方向匀速提高10m,用时5s,此滑轮组的机械效率为80%,忽略绳重及摩擦。下列说法正确的是( )
A.有用功为3600J B.总功为9000J
C.动滑轮重18N D.绳子末端拉力的功率为1440W
【答案】B
【详解】A. 有用功
故A错误;
B. 由 得总功
故B正确;
C. 额外功
忽略绳重及摩擦,由 得动滑轮重
故C错误;
D. 绳子末端拉力的功率
故D错误。
故选B。
6.(25-26九上·彬州公刘中学·期中)建筑工地上,工人用如图所示的滑轮组将重为的建材从地面匀速送到高处,用时,所用拉力恒为。下列说法错误的是( )
A.工人做的有用功为
B.该滑轮组的机械效率为83.3%
C.工人拉力做功的功率为
D.若用该滑轮组提升重为的建材时,机械效率将变小
【答案】B
【详解】A.工人做的有用功 ,故A正确;
B.由图可知承担物重的绳子段数,该滑轮组的机械效率 ,故B错误;
C.工人拉力做功的功率 ,故C正确;
D.由可知,动滑轮的重力
提升建材时的机械效率
,故D正确。
本题选择错误的,故选B。
7.(2026·西安高新一中·考前预测)如图展示了我国古代劳动人民的智慧,对所涉及的物理知识,下列说法不正确的是( )
A.甲图是古人舂米用的工具,该工具是费力杠杆
B.乙图中抬起独轮车时,为了更省力手应该向前抓
C.丙图中使用斜面可以省力,但不能省功
D.丁图是古代的吊车,顶端为一定滑轮,可以改变力的方向
【答案】B
【详解】A.甲图舂米工具动力臂小于阻力臂,由可知动力大于阻力,是费力杠杆,故A正确;
B.乙图独轮车支点在车轮轴处,由可知,阻力和阻力臂一定时,手向前抓会减小动力臂,导致动力增大,故B错误;
C.丙图斜面是省力机械,可以省力但费距离,由功的原理可知使用任何机械都不省功,故C正确;
D.丁图吊车顶端滑轮轴固定不动,为定滑轮,可以改变力的方向,故D正确。
本题选错误的,故选B。
二、多选题
8.关于功和功率,下列说法正确的是( )
A.做功越多的机器,功率一定越大
B.功率越大的机器,做功一定越快
C.做功时间越短的机器,功率一定越大
D.在相同时间内,做功越多的机器,功率一定越大
【答案】BD
【详解】A.根据可知,功率由功和时间两个量共同决定。做功多,如果时间也很长,功率不一定大。故A错误;
B.功率的物理意义就是描述物体做功的快慢,功率越大,做功越快。故B正确;
C.功率由功和时间两个量共同决定,时间短,但做功多少不确定,功率不一定大。故C错误;
D.根据可知,在相同时间内,做功越多的机器,功率一定越大,故D正确。
故选BD。
9.如图所示,用水平拉力 拉着重为 的物体在水平地面上匀速移动了距离 ,所用时间为 。已知物体受到的摩擦力为 。则拉力 做功的功率为( )
A. B. C. D.
【答案】BC
【详解】水平拉动物体匀速运动时,拉力F做功为,物体匀速移动距离s所用时间为t,则拉力F做功的功率为
因为物体水平方向做匀速直线运动,根据二力平衡的原理,可得
因此拉力F做功的功率也可以表示为
故BC符合题意,AD不符合题意。
故选BC。
10.(25-26九上·广西东兰国清中学·月考)如图所示,重600N的物体在大小为100N的水平拉力作用下,以0.1m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s,滑轮组的机械效率为60%。在此过程中下列选项正确的是( )
A.绳子自由端移动的距离为1m
B.有用功为600J
C.拉力F的功率为20W
D.物体与地面间的滑动摩擦力为120N
【答案】CD
【分析】根据计算物体移动的距离,由图可知动滑轮上的绳子股数n,可知绳子自由端移动的距离,根据可得拉力做的总功,根据可得,由可得拉力F的功率;该装置中,水平滑轮组克服摩擦力做的功为有用功,由可得物体与地面间的滑动摩擦力。
【详解】由图可知,动滑轮上绳子的段数。物体移动的距离
A.绳子自由端移动的距离,故A错误;
B.拉力做的总功
有用功
故B错误;
C.拉力的功率,故C正确;
D.水平滑轮组克服摩擦力做的功为有用功,由可得,物体与地面间的滑动摩擦力
故D正确。
故选CD。
三、填空题
11.(三·功)《天工开物》是我国古代的科学著作,其中这样写道:“凡河滨有制筒车者,堰陂障流绕于车下,激轮使转,挽水入筒,一一倾于枧内,流入亩中,昼夜不息,百亩无忧。”该段文字描述了筒车这样一种以水流作动力、用来取水的机械,如图所示。若接水槽离取水处高4m,水轮上有12个取水筒,一个取水筒每次可取水4kg,筒车转一圈对进入接水槽的水所做的功为___________J(接水槽离倒水处的高度忽略不计)。(g取10N/kg)
【答案】
【详解】筒车转一圈提升水的总质量为
水的总重力为
筒车转一圈对水做的功为
12.(25-26九上·上海青浦东方中学·月考)如图所示,用力和分别匀速提起重物(已知),不计滑轮重及摩擦。
(1)滑轮_________可以看作等臂杠杆(选填“甲”或“乙”);匀速提起物体过程中,____;
A.大于 B.等于 C.小于
(2)如图(b)所示,若物体B重为20牛,在10秒内匀速上升3米,此过程中拉力做的功为_________焦。
【答案】(1)
甲 A
(2)
60
【详解】(1)图甲的滑轮轴固定不动,是定滑轮,定滑轮的动力臂等于阻力臂,属于等臂杠杆,不省力也不费力,因此不计滑轮重和摩擦时;图乙的滑轮随重物一起上升,是动滑轮,动滑轮动力臂是阻力臂的2倍,省一半力,因此不计滑轮重和摩擦时;因,故,故选A。
(2)拉力的大小为
绳子自由端移动的距离为
拉力做的功为
13.(功功率机械效率·基础练)如图,一个重为10牛的物体在大小为6牛的拉力F的作用下,先后经过光滑的水平面和粗糙的斜面,AB和CD段的距离均为2米,CD间的垂直高度为1米。物体通过AB和CD段时,力F做功分别为和,则______(选填“>”、“<”或“=”)。若已知物体在斜面上匀速运动,则斜面CD段物体所受的摩擦力大小为______牛。
【答案】
=
1
【详解】由功的计算公式可知,两次拉力大小相同,物体在拉力方向上通过的距离相同,故;
拉力做的总功为
克服重力做的有用功为
因物体沿斜面匀速运动,总功等于有用功与克服摩擦力的额外功之和,故克服摩擦力做的额外功为
斜面CD段的摩擦力为
14.(25-26九上·盐城吴抬路初级中学·月考)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。仰卧起坐时,人体可看成杠杆模型,O为支点,肌肉的拉力F为动力。如图所示先将头向前抬起,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力变化情况是___________;同学们可以改变仰卧起坐的快慢,来控制体育锻炼的效果,其实质是改变___________的大小。
【答案】
阻
逐渐减小
功率
【详解】仰卧起坐时,人体上半身的重力是阻碍杠杆转动的阻力,将头向前抬起,会让上半身重心向支点O靠近,从而减小阻力的力臂;
平躺至坐起过程中,阻力大小与动力臂不变,阻力臂逐渐减小,由杠杆平衡条件可知,肌肉施加的动力逐渐减小;
做仰卧起坐时,人克服自身重力做功,改变运动快慢,实质是改变单位时间内做功的多少,也就是改变了功率的大小。
15.(2026·四川乐山·中考)如图所示,搬运工人用滑轮组提升重500 N的物体。物体提升的高度为20 m,用时200 s。已知动滑轮重100 N,不计绳重及轮与轴间的摩擦。则人对绳子的拉力为________N,拉力做功的功率为________W。
【答案】
300
60
【详解】由图可知承担物重的绳子段数;因不计绳重及摩擦,故人对绳子的拉力为
绳子自由端移动的距离为
拉力做的总功为
拉力做功的功率为
16.(25-26九上·进贤县第一初级中学·期中)如图所示,用动滑轮匀速提起重为G的物体,拉力F将物体在t时间内提升的高度为h。在此过程中,拉力F的功率为___________(用数字及题中所给字母表示)。若不计摩擦,增大提升重物的重,该动滑轮的机械效率将___________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】
增大
【详解】绳子自由端移动的距离为
拉力做的总功为
拉力的功率为
不计摩擦时,动滑轮的额外功仅来自动滑轮自身的重力,根据,增大提升重物的重力,动滑轮重力不变,故机械效率增大。
17.(25-26九上·公馆初中·期中)如图所示,一辆汽车通过滑轮组,在15s内将深井中重的物体拉至井口。已知拉力F为,物体被提高了15m,不计绳重和摩擦,则动滑轮重______N,绳子自由端被拉动的距离为______m。若只增大提升物体的速度,该滑轮组的机械效率将______(选填“提高”“不变”或“降低”)。
【答案】 不变
【详解】由图可知,承担物重的绳子段数,由可知,动滑轮重为
绳子自由端被拉动的距离为
不计绳重和摩擦时,滑轮组的机械效率
可见机械效率只和物重、动滑轮重有关,增大提升物体的速度不会改变有用功和额外功的比例,因此机械效率不变。
四、计算题
18.(2025·宜昌·中考质检)图甲是我国自主设计建造的首艘大洋钻探船“梦想”号,它是目前世界上唯一一艘具备11000m超深水钻探能力的钻探船,其满载时排水量为42600t。某次钻探中,“梦想”号的吃水深度为6m,科研人员通过绳索将一块地质岩样品竖直向上匀速提升了10500m。经测量,样品的质量为200g,体积为80cm3,忽略水的阻力,海水的密度取1.0×103 kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)本次钻探中船底受到海水的压强。
(2)“梦想”号满载时受到海水的浮力;
(3)本次钻探中绳索对样品做的功。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)“梦想”号的吃水深度为6m,本次钻探中船底受到海水的压强
(2)“梦想”号满载时排水量为
根据阿基米德原理,“梦想”号满载时受到海水的浮力
(3)样品的重力为
样品所受的浮力为
绳索对样品的拉力
本次钻探中绳索对样品做的功
19.(2026·江苏宿迁·中考)如图所示,是我国自行研制的具有国际先进水平的隐身战斗机歼-20。设发动机用的水平推力使战斗机在50秒内水平匀速直线飞行。求:
(1)战斗机的飞行速度。
(2)发动机在50秒内做的功。
(3)发动机的功率。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)战斗机的飞行速度
(2)发动机在50秒内做的功
(3)发动机的功率
20.(2026·广东清远连州·预测卷)如题图,某机器人的质量为40kg,其四足与水平地面接触的总面积为。在某次搬运中,机器人驮着10kg的货物,在水平地面上以2m/s的速度匀速直线行驶了100m,行驶过程中所受阻力为总重的0.1倍。(g取10N/kg)求:
(1)机器人的重力。
(2)机器人驮着货物静止在水平地面时,对地面的压强。
(3)机器人匀速行驶过程中牵引力做功的功率。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)机器人的重力
(2)机器人驮着货物静止在水平地面时,对地面的压力等于总重力。总重力
对地面的压力
对地面的压强
(3)机器人水平匀速直线行驶时,牵引力与阻力大小相等。行驶阻力
牵引力
牵引力做功的功率
21.(26-27九上·昆明财大附中·开学监测)如图甲所示,一辆无人自动驾驶汽车沿着平直公路行驶,运动的路程一时间图像如图乙所示,车辆的质量为1600kg,所受到的阻力是车重的,g取10N/kg,求:
(1)10min内无人驾驶汽车的平均速度;
(2)前5min无人驾驶汽车牵引力做的功;
(3)前5min无人驾驶汽车牵引力做功的功率。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)由图像可知,10min内总路程
总时间
平均速度为
(2)汽车重力为
汽车所受阻力为
前5min汽车做匀速直线运动,牵引力与阻力二力平衡,故牵引力
由图像可知,前5min路程
牵引力做功为
(3)前5min牵引力做功的功率为
22.如图,用滑轮组将重为 900 N 的物体匀速提升 2 m,所用拉力为 400 N,绳子自由端移动的距离为 6 m,所用时间为 10 s。求:
(1)拉力做的功;
(2)拉力做功的功率;
(3)若不计绳重和摩擦,动滑轮的重力是多少?
【答案】(1)2400 J
(2)240 W
(3)300 N
【详解】(1)拉力做的功
(2)拉力做功的功率
(3)由知承担物重的绳子段数
不计绳重和摩擦拉力
代入已知得
解得动滑轮的重力
23.(26-27九上·崇左扶绥渠黎三中·开学学情检测)如图所示为一辆在水平路面上匀速直线行驶的四轮5G无人配送车,空载时的质量为400kg,每个轮子与地面接触面积始终为40cm2,配送车在水平路面上受到的阻力始终为车辆总重力的0.1倍。求:
(1)配送车空载时在水平路面上匀速直线行驶所需的牵引力;
(2)配送车空载时对水平路面的压强;
(3)配送车空载时在一段平直道路上匀速行驶了120m,所用时间为24s,牵引力做功的功率。
【答案】(1)400N
(2)
(3)
【详解】(1) 配送车的重力
因为配送车在水平路面上匀速直线行驶,根据二力平衡条件,
(2)配送车空载时与地面的总接触面积为4个轮胎的接触面积之和,
配送车空载时对水平路面的压力等于自身重力,即
配送车对地面的压强为
(3)牵引力做的功
牵引力做功的功率
24.(26-27九上·绵阳富乐中学·开学学情检测)如图所示是某桥梁施工队用的滑轮组打捞沉在水池底的工件模拟装置。已知工件的体积是0.16m3,密度是,滑轮组向上匀速拉动浸没在水中的工件时,人在绳子的自由端施加的拉力F=1500N。(不考虑摩擦及水的阻力以及绳子的重力,g=10N/kg)求:
(1)工件的质量是多少?
(2)工件浸没在水中时,受到的浮力是多少?
(3)滑轮组向上匀速拉动浸没在水中的工件时,机械效率是多大?
(4)如该水池底面积为8m2,将工件匀速拉出水面后,水对池底的压强变化了多少?
【答案】(1)520kg
(2)1600N
(3)80%
(4)200Pa
【详解】(1)工件的质量
(2)工件浸没在水中时,排开水的体积等于物体的体积,受到的浮力
(3)工件受平衡力,故滑轮组对工件的拉力
如图可知,滑轮组的机械效率
(4)工件被拉出水面后,水面下降的高度
水对容器底部减小的压强
25.(26-27九上·崇左扶绥渠黎三中·开学学情检测)在社会实践劳动活动中,同学们帮助喜获丰收的菜农将一筐筐蔬菜装车。装车时,他们在地面与车厢间放置一斜木板,如图所示。一同学用180 N的推力将总重为480 N的蔬菜和菜筐从斜木板的底端推到顶端,用时20 s。(已知斜木板的长L为5 m、高h为1.5 m)求:
(1)推力推动蔬菜和菜筐做的总功;
(2)推力对蔬菜和菜筐做功的功率;
(3)斜木板的机械效率。
【答案】(1)
900J
(2)
45W
(3)
80%
【详解】(1)物体沿斜面运动,推力做总功
(2)推力的功率
(3)克服重力做的有用功
斜木板的机械效率
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