11.3 第1课时有用功与额外功机械效率-【通成学典】2026-2027学年九年级上册物理拔尖特训(沪粤版·新教材)

率，故A、B、C错误，D正确。 9.解：(1)汽车受到的重力G=mg=2000kg×10N/kg= 20000N=2×10N(2)由题意可知，发动机工作时间 t=,十，=15s十25s=40s,根据P=W可得，发动机做 的功W=Pt=8×101W×40s=3.2×10J(3)汽车受 到的阻力f=0.2G=0.2×2×10N=4000N,由图分析 可知，当汽车达到最大速度时，做匀速直线运动，此时处于 平衡状态，即汽车的牵引力F与所受阻力∫大小相等，则 汽车的牵引力F=f=40O0N,根据P=W-=Fm可 t 得，汽车的最大速度秋=下 _8×10W=20m/s 4000N (4)由v-t图像可知，全程的总时间t总=50s,全程的总路 程s总由三段组成：第一段(0~15s)加速运动的路程s,= 200m,第二段(15~40s)匀速运动的路程52=v最大×t2 20m/s×25s=500m,第三段(40~50s)减速滑行的路程 59=2X20m/sX10s=100m,则汽车的总路程sg=5,十 52十53=200m十500m+100m=800m,全程的平均速度 u=兰=800m=16m/s t总50s 10.C根据图像可知，当质量为15kg时，功率最大，则每 回瓶运货箱的个数以--3：以最大功车报运货箱时· 时间最短，则搬运3个货箱时，根据Pt=mgh,得t= mgh_15kgX10N/kgX12m=72s,而下楼的时间为上 25W 楼时间的一半，即36s,搬运30个货箱需要0-10回，因 此把货箱全部搬上楼的最少时间t总=10t′=10×(72s十 36s)=1080s. 方法归纳 搬物上楼最短时间的计算 解决本题要求同学们能根据图像得出有效信息，知 道什么时候功率最大，以及会根据功的关系mgh=P 求运动时间。根据图像可知，当质量为15kg时，功率最 大，进而求出以最大功率对货箱做功时每回应搬货箱的 个数，以最大功率搬运货箱时，时间最短，根据Pt=mgh 求出搬运时间。 11,B设1节动车的额定功率为P,则动力F=P 空气 阻力f=ku2,当速度为300km/h时，空气阻力f,=ku,2, 因为空气阻力是总阻力的50%，故车轮与铁轨间的摩擦阻 力也为，，由平衡条件可知6P=2u,?①：当速度为 360km/h时，设开动的动车的节数为n,则由平衡条件可 知”P=ku,2十k,2②：联立①②，代人数据可得n= Ua 8.784:因为动车节数为整数，所以至少应开动动车9节。 11.3机械效率 第1课时有用功与额外功机械效率 1.D买茶杯的人，从货架上拿起茶杯，目的是拿茶杯，克 服茶杯重力做的功是有用功。喝茶水的人，从桌面上端起 盛茶水的茶杯，目的是端水，因此对水做的功是有用功，克 服茶杯重力做的功是额外功。故A、B、C错误，D正确。 2.1.21.880% 〔解析)分别用甲、乙、丙三种机械将重2N的物体匀速提 升0.6m,所做的有用功W有用=Gh=2NX0.6m=1.2J； 从图中可知，乙机械的总功W乙=3J,额外功W领外= W乙-W有用=3J一1.2J=1.8J:丙机械做的总功W丙= 1.5J,机械效率-w可 V有用100%一1.5厅入1009%=80%。 3.400025080% C解析)克服物体重力做的有用功W有用=Gh=1000NX 4m=4000J;推力做的总功W点=Fs=500N×10m=5000J, 则推力的功率P=W三-5000J=250w该斜面的机械效 t 20s _W有用×100%=5000×100%=80%。 率一W总 4.解：(1)工人做的有用功是克服砖块重力所做的功，已 知砖块重力G=600N,提升高度h=2m,根据功的计算公 式，有用功W有用=Gh=600NX2m=1200J(2)工人做 功的功率是总功率，需要先计算总功。由图可知，该滑轮组 有2段绳子承担动滑轮和物体的总重，所以绳子自由端移 动的距离s是物体提升高度h的2倍，设绳于自由端移动 的距离为s,物体提升高度为h,承担物重的绳于段数为。 则绳子自由端移动的距离s=h=2×2m=4m,工人做的 总功W信=F=400N×4m=1600J,已知做功时间t= 10s,根据功率的计算公式，工人做功的功率P=W三一 t 1600J-160w(3)滑轮组的机械效率是有用功与总功 10s 的比值，此滑轮组的机械效率？= W有用×100%= W总 1200J×100%=75% 1600J 5B由国可知4-3，根据习一×10%一台× 100%= 八X100%-布X100%可知，物体与地面间的滑 Fns 动摩擦力f=nF=3×80%×20N=48N,故A正确：拉 力F做功的功率P-W=F=F=Fm=20NX3X 0.2m/s=12W,故B错误；拉力F做的总功W信=Fs'= Fs=Ft=20NX3×0.2m/s×10s=120J,故C正确； 拉力F做的有用功W有用=f=ft=48NX0.2m/s× 10s=96J,故D正确。 6.D由题可知，细管缠绕在圆柱体上后相当于一个斜面， 由图可知，a点到b点的高度h=5×12×102m=0.6m, 拉小球上升时，有用功W有用=Gh=1.5N×0.6m=0.9J, 总功Wa=F=1N×1.5m=1.5J,所以缠绕在圆柱 体上的细管的机械效率)=W里X10m%=0.× W总 1.5J 100%=60%。 7.解：(1)机械中摩擦力及绳重忽略不计，滑轮组的机械 N有照×100%=G十G)方×1o0%G+G 效率1一W启 Gh G 100%=50%,则动滑轮的重力G动=G=400N(2)滑轮 G' 组的机械效率为60%时，有)一GG×100%= G+400N×100%-60%,解得G=600N G 8.12040105 C解析)拉力做的总功W点=Fs=100NX8m=800J,斜面 倾角为30，根据几何关系，木箱上升的高度A=8mX号 4m,根据W×10%可知，拉力做的有用功W用 7W总=60%×800J=480J,则木箱受到的重力G= W有用=480J=120N;克服摩擦力做的额外功W领外= 4m W。-W有用=800J一480J=320J,则摩擦力f=V= 320J=40N,倾角为45°时，木箱上升的高度h'=8mX 8m ≈5.6m,克服重力做的有用功W有用'-Gh'=120NX 2 5.6m=672J,则拉力做的总功Wg=W省用_672 80% 840J,由w.=可得拉力r'_w三'-80】-105N. s 8m 9.C由图丙、丁可知，0~1s内重物静止在地面上，因此 滑轮组对重物做功为零，故A错误：由图甲可知，n=3,由 图乙、丁可知，在1~2s内，拉力F2=50N,重物上升高度 h2=1.25m,绳自由端移动的距离s2=nh2=3×1.25m= 3.75m,拉力做的功W=F2s2=50N×3.75m=187.5J, 故B错误：由图乙、丙可知，在2~3s内，重物做匀速直线 运动，拉力F3=40N,u3=2.50m/s,绳自由端移动的速度 ,'=m,=3×2.50m/s=7.5m/s,因为P=W_E= tt Fu,所以拉力的功率P=F3v3'=40N×7.5m/s=300W, _W者里×100%= 故C正确：因为滑轮组的机械效率)=W。 尝×10%悬 =Gh×100%= =E×100%,所以2一3s内滑 轮组的机械效率)一F GX100%=3X40N×100%≈ 83%,故D错误 第2课时机械效率的测量 1.(1)匀速(2)钩码所受的重力G/N88.9%(3)高 (4)无关(5)增加物重（合理即可） 〔解析)(1)实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码 竖直向上做匀速直线运动，此时系统处于平衡状态，测力 计示数等于拉力大小。(2)在实验中，用钩码代替重物，所 以表格中①横线处应填的内容为钩码所受的重力GN;钩 码上升的高度h=10cm=0.1m,绳端移动的距离s= 30cm=03m机枝效率y×10%-尝×10%- 4NX01m×100%≈8.9%。(3)分析1、2,3次的实 1.5N×0.3m 验数据可知，同一滑轮组，钩码上升的高度与绳端移动的距 离相同，提升的重物越重，滑轮组的机械效率越高。(4)分 析3、4次的实验数据可知，同一滑轮组，钩码上升的高度不 同，滑轮组的机械效率相同，则滑轮组的机械效率与钩码 上升的高度无关。 2.C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，阻力群变小，如图甲所示。根据数学知识可知， Lz_OB'OB'OB 工，0AOM一OA,所以动力臂与阻力臂的比值不变，因 为阻力不变，根据杠杆的平衡条件知，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 加钩码个数，杠杆重力和杠杆上升的高度不变，拉力所做 额外功不变，故B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 功他不变，总功不变，根据)×100%可知，机横效 率不变，故C正确；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，如图乙所示，钩码由 B点移到C点，上升高度不变，仍为h,根据数学关系可知， 杠杆提升的高度变小，额外功变小，又因为总功等于额外第十一章功与机械能 11.3机械效率 第1课时有用功与额外功 机械效率 一阶·基础通关 融通新授知识，夯实双基▲ 1.买茶杯的人从货架上拿起茶杯，喝茶的人从桌面上端起茶杯。下列对两人克服茶杯重力做功的 说法正确的是 () A.都是有用功 B.都是额外功 C.对喝茶的人来说是有用功 D.对买茶杯的人来说是有用功 2.[2025河源东源期末]某同学在做测量机械效率的实验时，分别用甲、乙、丙三种机械将重2N的 物体匀速提升0.6，记录所做的总功如图所示，则甲机械做的有用功为 J,乙机械的额 外功为 J,丙机械的机械效率为 个W/小 4.5- 3.0 1.5 甲乙丙 (第2题图) (第3题图) 3.搬运工人为了将笨重的物体装进货车车厢，常使用如图所示的装置。若斜面长10m,高4，工人 用500N沿斜面向上的推力，在20s内将重为1000N的物体从斜面底端匀速推上顶端。此过程 中，有用功为 J,推力的功率为 W,该斜面的机械效率是 4.在工地上，建筑工人用如图所示的滑轮组将重力为600N的砖块匀速提升2m,所用的时间为 10s,所用的拉力是400N,g取10N/kg。求： (1)工人做的有用功。 (2)工人做功的功率。 (3)此滑轮组的机械效率。 (第4题图) 刀二阶·素能攀升 强化运用能力，提升素能◆ 5.[2025惠州期末]如图所示，物体A重100N,在水平拉力F=20N的作用下，以0.2m/s的速度 沿水平地面匀速直线运动了10s。已知滑轮组的机械效率为80%，下列说法错误的是() A.受到的摩擦力为48N B.拉力F做功的功率为8W 77777777777IT777 C.拉力F做的总功为120J (第5题图) D.拉力F做的有用功为96J 5 拔尖特训·物理（沪粤版）九年级 6.为模拟盘山公路，现将连接了重1.5N的小球的细线穿入一根长1.5m的细管。如图，将细管从 竖直放置的圆柱体底部α点开始斜向上缠绕5圈后，恰好绕至顶部b点，相邻细管间的高度均为 12cm,在b点处通过细线用1N的拉力（与管的轴线平行）将管口的小球从a点匀速拉至b点，则 缠绕在圆柱体上的细管（模拟的盘山公路）的机械效率为 A.83.3% B.80% C.75% D.60% (第6题图) 7.工人用图示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定，滑轮组的机械效率随建材重力变化的图像 如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计，g取10N/kg。 (1)从图乙中看出，建材重400N时，滑轮组的机械效率为50%，则动滑轮重为多少？ (2)当滑轮组的机械效率为60%时，运送建材的重力是多大？ n/% 60 50 0400 G/N 甲 乙 (第7题图) ]三阶·思维拓展 深度探究创新，拓展思维▲ 8.[2025陕西模拟]如图所示，工人用沿斜面向上的拉力F将木箱匀速拉到高处。已知整个过程中 拉力F为100N,木箱沿斜面移动的距离s为8，若斜面的机械效率7=60%，斜面倾角为30°， 该木箱受到的重力为 N,所受斜面的摩擦力f= N;若斜面长度不变，改变斜面 倾角为45°时，斜面效率为80%，则拉动此木箱需要的拉力为 N(2≈1.4)。 ↑F/N ↑v/(m's) h/m 50 2.5 3.75 40 30 2.50 20 1.25 1.25 10F 0123t/s 0123t/S 0123t/s 30 乙 丙 (第8题图) (第9题图) 9.为了将放置在水平地面上受到的重力G=100N的重物提升到高处，小明同学设计了 图甲滑轮组。当用图乙所示随时间t变化的竖直向下拉力F拉绳时，重物的运动速度 微课 和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图丙、丁。若重物与地面的接触面 积S=5×10-2m2,不计绳重和摩擦，绳的拉力方向均可看成在竖直方向，则下列说法正确的是 () A.在0~1s内，滑轮组对重物做功200J B.在1~2s内，拉力做的功为375J C.在23s内，拉力的功率为300W D.在2~3s内，滑轮组的机械效率？为53% 6 ●“答案与解析”见P3