专题11 功、功率、机械效率（原卷版+解析版）（第2期）—2022年中考物理真题分项汇编（全国通用）（共45题）

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专题11  功、功率、机械效率（解析版）（第2期）一、选择题1.（2022·四川乐山）下列四幅图中，力有对物体做功的是（　　）。A. 推车未推动；B. 提着滑板水平前行；C. 搬石未搬起；D. 用绳子提升物体【答案】D。【解析】A．推车未推动，有力但是没有距离，劳而无功，故A不符合题意；B．提着滑板水平前行，力与物体运动距离垂直，垂直无功，故B不符合题意；C．搬石未搬起，有力但是没有距离，劳而无功，故C不符合题意；D．用绳子提升物体，有力作用在物体上，并且在力的方向上移动了距离，故这个力做了功，故D符合题意。故选D。2.（2022·四川乐山）如图所示，在50N的水平拉力F的作用下，重600N的物体沿水平地面做匀速直线运动，物体与地面间的滑动摩擦力是自身重力的0.2倍，绳子自由端向前移动的速度为0.6m/s。则（　　）。A. 拉力F的功率为3W；B. 1min内物体移动的距离为36m；C. 1min内所做的有用功为1440J；D. 该滑轮组的机械效率为85%【答案】C。【解析】A．拉力F的功率为故A不符合题意；B．如图滑轮组，一共有3段绳子分担动滑轮所受的拉力，故物体移动的速度为1min内物体移动的距离为故B不符合题意；C．物体与地面间的滑动摩擦力为1min内所做的有用功为故C符合题意；D．1min内所做的总功为该滑轮组的机械效率为故D不符合题意。故选C。3.（2022·河北）在老旧小区改造中，工人利用滑轮组将重380N的建筑材料提升到楼顶，如图所示。已知工人对绳子的拉力为200N，建筑材料在5s内匀速上升5m，不计绳重及摩擦。此过程中，下列说法正确的是（　　）。A. 动滑轮所受重力为10N B. 滑轮组所做的有用功为2000JC. 工人所用拉力的功率为380W D. 滑轮组的机械效率为95%【答案】D。【解析】B．建筑材料上升的高度h=5m，所以有用功为故B错误；C．由图可知，绳子股数n=2，绳端移动的距离为s=2h=2×5m=10m工人所用拉力的功为拉力的功率为，故C错误；A．不计绳重及摩擦，所做的额外功为动滑轮所受重力为，故A错误；D．滑轮组的机械效率为故D正确。故选D。4.（2022·四川眉山）小摩同学家里正在修建楼房，他通过调查了解到工人利用如图的装置，将重力为900N的物体匀速提升了6m，工人对绳子施加的拉力F为475N。忽略绳重和机械之间的一切摩擦。下列说法中正确的是（　　）。①拉力F做功为2850J②动滑轮的重力为50N③拉力F做的额外功为600J④如用该装置匀速提升重力为950N的物体，则该滑轮组的机械效率为95%。A. ①③ B. ②④ C. ①② D. ③④【答案】B。【解析】①如图所示，一共有两段绳子分担动滑轮重，故绳子自由端移动的距离为拉力F做功为故①错误；②动滑轮的重力为故②正确；③拉力F做的额外功为故③错误；④如用该装置匀速提升重力为950N的物体，则该滑轮组的机械效率为故④正确，故综上所述，②④正确，B正确。故选B。5.（2022·湖南常德）如图所示，用两滑轮采用不同的绕绳方法，将同一重物匀速提升相同的高度（不计绳重和摩擦），下列说法中正确的是（　　）。A. F1＞F2，F1移动距离多 B. F1＜F2，F2移动距离多C. F1所做的额外功多 D. 两装置的机械效率相同【答案】D【解析】AB．由图可知，左侧的滑轮组，n=2，则拉力为F1移动距离为s1=2h右侧的滑轮组，n=3，则拉力为F2移动距离s2=3h因此F1＞F2，F2移动距离多，故AB错误；C．不计绳重和摩擦，提动滑轮做的功为滑轮组的额外功，两个动滑轮相同，提升相同的高度，故两个滑轮组做的额外功相同，故C错误；D．不计绳重和摩擦滑轮组的机械效率与所提物重和滑轮重有关，与绳子的绕法无关，在提升相同物体到相同的高度，所做的有用功与额外功相同，故两装置的机械效率相同，故D正确。故选D。6.（2022·邵阳）如图所示，滑轮组下面悬挂一重为12N的物体，在竖直向上的拉力F的作用下，该物体在10s内被匀速提升了0.5m，拉力F的大小为5N。关于该滑轮组，下列计算结果正确的是（　　）。A. 绳子自由端移动的距离是1m B. 有用功为0.6JC. 总功为5J D. 该装置的机械效率为80%【答案】D。【解析】A．由图可知，承担物重的绳子段数为n=3，当物体上升0.5m时，绳子自由端移动的距离是故A错误；B．有用功为故B错误；C．拉力做的总功为故C错误；D．该装置的机械效率为故D正确。故选D。7.（2022·湖北武汉） 用一个动滑轮在8s内将一重为300N的物体匀速向上提起2m，拉力为200N。这个动滑轮的机械效率和拉力的功率分别是（　　）。A. 66.7%，50W B. 66.7%，100W C. 75%，50W D. 75%，100W【答案】D。【解析】AB．一个动滑轮提升重物，一共有两段绳子分担物重，故n=2，这个动滑轮的机械效率故AB不符合题意；CD．绳子移动的距离为拉力的功率分别是故C不符合题意，D符合题意。故选D。8.（2022·湖南岳阳）如图，用40N的拉力，在10s内将重100N的物体匀速提升3m，则该滑轮组（　　）。A. 绳端移动的距离为6m B. 有用功为120JC. 拉力做功的功率为36W D. 机械效率为80%【答案】C。【解析】A．将物体匀速提升3m，则绳端移动的距离为故A不符合题意；B．有用功为故B不符合题意；C．拉力做的功为总功，总功为拉力做功的功率为故C符合题意；D．滑轮组的机械效率为故D不符合题意。故选C。9.（2022·湖北随州）由于热胀冷缩，户外的导线在夏天会变得松弛，冬天又拉得很紧。某些地方用如图所示的滑轮组来控制导线的松紧程度。某次导线对滑轮N的拉力为F，配重水泥块（重为G）被匀速拉升的高度为h（不考虑滑轮自重，绳重和绳与滑轮之间的摩擦）。下列说法中正确的是（　　）。A. M是动滑轮；B. 拉力F=2G；C. 拉力F做的功为3Fh；D. 拉力F移动的速度与配重G上升的速度相同【答案】B。【解析】A．在拉力F的作用下，N会随着拉力一起移动，M不动，所以M是定滑轮，N是动滑轮，故A错误；B．由于N是动滑轮，且n=2，不考虑滑轮自重，绳重和绳与滑轮之间的摩擦，拉力为F=2G故B正确；C．拉力F做的功为
 故C错误；D．配重G上升的速度是拉力F移动的速度的2倍，故D错误。故选B。10.（2022·四川达州）如图所示，小华用滑轮组水平向左匀速拉动A物体，A物体5s内移动了100cm，且A物体与水平地面的摩擦力大小为12N，已知滑轮组的机械效率为80%，则下列说法错误的是（　　）。A. 拉力F大小为4N B. 绳子自由端移动的速度为0.6m/sC. 拉力F做功的功率为3W D. 拉力F在5s内对滑轮组做的额外功为3J【答案】A。【解析】B．动滑轮上有三段绳子，则n=3，5s内绳子自由端移动的距离s绳=ns物=3×100×10-2m=3m绳子自由端移动的速度故B正确，不符合题意；AC．物体克服摩擦力做的有用功W有=fs物=12N×100×10-2m=12J拉力做的总功拉力F大小拉力F做功的功率故A错误，符合题意；C正确，不符合题意。D．拉力F在5s内对滑轮组做的额外功W额=W总-W有=15J-12J=3J故D正确，不符合题意。故选A。11.（2022·四川成都B）小武用如图所示滑轮组匀速提升500N的重物，10s内物体上升了1m，大滑轮重20N，每个小滑轮重10N，滑轮组的绕绳能承受的最大拉力为200N，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦，下列结论正确的是（　　）。A. 动滑轮对重物做的功为520J B. 小武施加的拉力的功率为52WC. 使用此滑轮组能匀速提起重为570N的物体 D. 若机械效率为80%，则提升的物重为160N【答案】BC。【解析】A．由受力分析可知，动滑轮对重物的拉力F拉等于重物的重力G，即F拉=G=500N重物上升的高度为h=1m，故由W=Fs可得，动滑轮对重物做的功为W=Gh=500N×1m=500J故A错误；B．由图中可知，动滑轮上有三股绳子承重，故绳子自由端的拉力为绳子自由端移动的距离为s=3h=3×1m=3m故绳子自由端的拉力做的功为故由可得，拉力的功率为故B正确；C．由题意可知，滑轮组的绕绳能承受的最大拉力为F大=200N，故由可得，使用此滑轮组能匀速提起的物体的最大重力为G大=3F大-G动=3×200N-20N=580N故可知使用此滑轮组能匀速提起重为570N物体，故C正确；D．该滑轮组的机械效率为若机械效率为80%，解得此时物体的重力为G′=80N，故D错误。故选BC。二、填空题12.（2022·湖南长沙） 用如图所示的电动起重机将3000N的货物提高4m，起重机对货物做的有用功是___________J；它的电动机功率为3000W，此过程用时10s，起重机的机械效率为___________%；若减小动滑轮的重力，起重机的机械效率将变___________。【答案】①1.2×104；②40；③大。【解析】[1]将3000N的货物提高4m，起重机对货物做的有用功为W有用=Gh=3000N×4m=1.2×104J[2]电动机功率为3000W，此过程用时10s，做的总功为W总=Pt=3000W× 10s= 3×104J起重机的机械效率为[3]若减小动滑轮的重力，将重物提升同样的高度，做的额外功变小，做的有用功不变，总功变小，根据机械效率的公式，起重机的机械效率将变大。13.（2022·湖南郴州）用40N水平拉力拉着重为100N的物体，在10s内由静止开始沿水平直线移动了5m。此过程中，重力对物体做的功为______J，水平拉力对物体做功的功率为______W。【答案】①0；②20。【解析】[1]做功的两个要素是：一是要有作用在物体上的力；二是物体沿受力方向移动一段距离。物体受到的重力方向竖直向下，而物体是沿水平方向运动，所以重力没有做功。[2]物体受到的水平拉力F=40N，沿水平直线移动了5m，所以拉力对物体做的功为W=Fs=40N×5m=200J拉力对物体做功的功率为。14.（2022·四川德阳）如图所示，有一斜面长L=4m，高h=2.5m。刘利同学用平行于斜面向上F=150N的拉力，将200N重的物体从底端匀速拉到斜面顶端。那么刘利同学对物体做的总功为___________J；物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力为___________N。【答案】① 600；②25。【解析】[1]刘利同学对物体做的总功为[2] 刘利同学对物体做的有用功为刘利克服摩擦力做的功就是物体被匀速拉到斜面顶端所做的额外功，额外功物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力。15.（2022·四川凉山） 工人师傅用如图所示的滑轮组将重为400N的货物匀速提升了1m，动滑轮重为100N，不考虑绳重和摩擦，工人师傅做的额外功为____________J，该滑轮组的机械效率为____________。【答案】①100；②80%。【解析】[1]由题意可知，不考虑绳重和摩擦，则工人师傅做的额外功，就是克服动滑轮的重力所做的功，动滑轮重为100N，动滑轮被匀速提升了1m，根据公式可知，工人师傅做的额外功工人师傅做的额外功为100J。[2]由题意可知，货物重为400N，被匀速提升了1m，所做的有用功所做的有用功为400J，则总功该滑轮组的机械效率该滑轮组的机械效率为80%。16.（2022·湖北十堰）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，货物所受摩擦力方向沿斜面向 _____；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下；②80% ；③减小木板粗糙程度。【解析】[1]货物相对斜面向上运动，所受的斜面的摩擦力沿斜面向下。[2]如图所示，斜面的长度为l，其高度斜面的机械效率[3]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，所以可通过减小木板表面的粗糙程度来提高机械效率。17.（2022·福建）如图，用滑轮组帮助汽车脱困时，滑轮B的作用是______；汽车被匀速拉动时，作用在绳子上的拉力F为1000N，滑轮组的机械效率为80%，则汽车受到的摩擦力为______N。【答案】①改变力的方向；②1600。【解析】[1]滑轮B工作时位置不发生改变，因此该滑轮为定滑轮，定滑轮不能省力，只能改变力的方向。[2]汽车被匀速拉动时处于平衡状态，所受的牵引力和摩擦力是一对平衡力，大小相等。动滑轮上有两端绳子，则n=2，由滑轮组的机械效率可得汽车受到的摩擦力。三、计算题18.（2022·江苏苏州）用如图所示的滑轮组将重为300N的物体以0.1m/s的速度匀速向上提升10s。（1）若不计动滑轮重、绳重和滑轮与轴间的摩擦，求人对绳的拉力F；（2）实际中动滑轮重为40N，人的拉力做功400J，求滑轮组的机械效率以及克服绳重和摩擦所做的额外功。【答案】（1）150N；（2）75%，60J。【解析】（1）滑轮组的动滑轮绕2段绳，不计动滑轮重、绳重和滑轮与轴间的摩擦，人对绳的拉力（2）物体上升的高度h=vt=0.1m/s×10s=1m有用功W有=Gh=300N×1m=300J滑轮组的机械效率克服动滑轮做的功W动=G动h=40N×1m=40J额外功W额=W总-W有=400J-300J=100J克服绳重和摩擦所做的额外功W=W额-W动=100J-40J=60J。答：（1）若不计动滑轮重、绳重和滑轮与轴间的摩擦，人对绳的拉力是150N；（2）实际中动滑轮重为40N，人的拉力做功400J，滑轮组的机械效率是150N，克服绳重和摩擦所做的额外功是60J。19.（2022·湖北宜昌）如图甲，宜昌市某中学学生在课外实践活动中对滑轮组进行了探究。他们自制滑轮组的简化图如图乙所示，小华利用此滑轮组用时10s将小军匀速提升了50cm，称得小军的质量为54kg，动滑轮组的质量为6kg。g=10N/kg，不计绳重和滑轮与绳之间的摩擦，求：（1）小华的拉力是多少？（2）小华拉力的功率是多少？（3）此过程中滑轮组的机械效率是多少？【答案】（1）100N；（2）30W；（3）90%。【解析】（1）由图乙可知，与动滑轮连接的绳子有6段，则小华的拉力（2）绳子自由端移动的距离s=6h=6×50cm=300cm=3m拉力做的总功W总=Fs=100N×3m=300J拉力的功率（3）小华做的有用功滑轮组的机械效率。答：（1）小华拉力是100N；（2）小华拉力的功率是30W；（3）此过程中滑轮组的机械效率是90%。20.（2022·广东广州）如图1，工人将重500N的货物推入静止的货柜中（忽略空气阻力，g取10Nkg）。（1）在斜面上货物受到沿斜面向上250N的推力F。从P点匀速运动到Q点用时4s。求此过程①F的功率；（      ）②斜面的机械效率。（      ）（2）在货柜的同一水平底面上，货物受到水平向右100N的推力F，从A点匀速运动到B点用时1s，在B点撤去F，货物持续运动0.5s停在D点；①用“●”表示货物，在方框中画出货物在O点的受力示意图；（     ）②货物到A点时为计时起点，在图2中面出0~1.2s货物所受摩擦力的大小随时间变化的图象；（      ）（3）图3中的尾板等效成图4中以O为支点的杠杆，处于水平静止，尾板自重为G、受到绳的拉力为F（忽略绳重）：①在图4中画出F的力臂l；（     ）②绳长一定，绳按图5方式悬挂，尾板仍处于水平静止，则此时尾板受到绳的拉力F4___________ F3（选填“>”、“=”、“＜”）。【答案】①125W；②50%；③见解析；④见解析；⑤见解析；⑥>。【解析】（1）[1]货物沿斜面运动速度则F的功率P1=F1v1=250N×0.5m/s=125W[2]克服重物的重力做的有用功W有=Gh=500N×0.5m=250J推力做的总功W总=F1s1=250N×2m=500J斜面的机械效率（2）[3]在B点撤去F，货物持续运动0.5s停在D点，此过程中货物受到竖直向下的500N的重力；竖直向上500N的支持力；水平方向上受到向左的摩擦力。由于货物在100N的水平向右的推力作用下匀速运动，则货物与货柜之间的摩擦力为100N，滑行时压力和接触面的粗糙程度不变，则所受摩擦力的大小不变，即向右滑行时受到水平向左100N的摩擦力。如图所示：[4]从A点匀速运动到B点用时1s，则0~1s货物所受摩擦力和推力是一对平衡力，大小为f=F=100N在B点撒去F，货物持续运动0.5s停在D点，则货物在0.2s内处于滑行阶段，受到的摩擦力为滑动摩擦力，由于压力和接触面的粗糙程度不变，则所受摩擦力的大小不变，即0~1.2s货物所受摩擦力一直为100N，则绘制f-t图像如下：（3）[5]过支点O作力F3的垂线段即为绳子的拉力F的力臂l，如图所示：[6]绳按图5方式悬挂，尾板仍处于水平静止，此时F4力臂比F3的力臂要短，而阻力和阻力臂的大小不变，根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知，F4大于F3。21.（2022·湖北十堰）小明携带质量为10kg的行李箱乘坐高速列车从十堰到汉口。列车经过的部分站点时刻表如下：站次站名到达时间开车时间运行时间运行里程1十堰东——12∶27——02襄阳东13∶2713∶3160min180km3汉口15∶11——100min460km请你根据以上信息，解决下列问题：（g取10N/kg）（1）行李箱底部与水平行李架的接触面积约为0.2m2，求行李箱对行李架的压强；（2）从十堰东站到襄阳东站运行的速度为多少km/h？（3）若列车在襄阳东站至汉口站区间内匀速直线行驶，牵引力恒为3×105N，电能转化成机械能的效率为70%，求列车在此区间运行过程中消耗的总功率。【答案】（1）500Pa；（2）180km/h；（3）2×107W。【解析】（1）行李箱对行李架的压强（2）十堰东站到襄阳东站运行的时间t=13∶27-12∶27=1h十堰东站到襄阳东站运行的速度（3）襄阳东站至汉口站区间内匀速直线行驶的速度电能转化成机械能的效率；可得列车消耗的总功率。答：（1）行李箱对行李架的压强是500Pa；（2）从十堰东站到襄阳东站运行的速度为180km/h；（3）列车在此区间运行过程中消耗的总功率2×107W。22.（2022·贵州黔东南）据新华社报道，5月31日上午，贵阳至黄平高速公路全线通车。贵黄高速的通车，将极大地方便沿线群众出行，提升贵阳市、黔南州、黔东南州至长江三角洲、长株潭城市群通道运输能力，对完善全省高速公路网络、推动沿线资源开发、振兴乡村经济提供强有力的交通支撑。贵黄高速主线全长120.6公里，设计时速100公里。周末，小明与他爸爸从黄平开着小汽车到贵阳游玩，人和车的总质量为1.5t，四轮与地面接触总面积为200cm2。若小汽车在行驶过程中受到的阻力是人和车总重力的0.04倍（取g=10N/kg），求：（1）因车发生故障，当车停在水平应急道上（人未下车）时，车对水平地面的压强；（2）若该车在某平直路段以72km/h的速度匀速行驶了25s，此过程小汽车牵引力的功率。【答案】（1）；（2）。【解析】（1）汽车和人的总质量汽车和人对地面的压力等于人和车的总重力汽车静止时对地面的压强（2）车在某平直路段匀速行驶，牵引力等于摩擦阻力此过程小汽车牵引力的功 汽车牵引力做功的功率 。答：（1）汽车静止在水平地面时对地面的压强为7.5x10 Pa；（2）此过程中汽车牵引力所做的功。23.（2022·贵州黔东南）如图所示，是某工作队用滑轮组从水中打捞正方体物体M的情景。物体M的棱长为1m，密度为2.8×103kg/m3，用7500N的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升2m。忽略绳重、绳与滑轮的摩擦和滑轮与轴的摩擦。（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求：（1）物体M上升后，还未露出水面时受到的浮力；（2）物体M上表面在水面下0.2m时，它的下表面受到水的压力；（3）物体M上升后，在未露出水面前，此滑轮组的机械效率。【答案】（1）；（2）；（3）80%。【解析】（1）物体还未露出水面时，排开液体体积还未露出水面时受到的浮力（2）物体M上表面在水面下0.2m时，它的下表面处水的深度它的下表面受到水的压强它的下表面受到水的压力（3）物体M的重力此滑轮组的机械效率。答：（1）还未露出水面时受到的浮力为；（2）它的下表面受到水的压力为；（3）此滑轮组的机械效率为80%。24.（2022·青海）某建筑工人用300N的拉力，在25s内将重力为800N的水泥利用滑轮组匀速提高4m，如图所示。若不计摩擦和绳重，请你完成下列计算：（1）动滑轮的重力；（2）工人做功的功率；（3）该装置的机械效率。【答案】（1）100N；（2）144W；（3）89%。【解析】（1）由图可知，绳子的有效股数n=3，不计摩擦和绳重，动滑轮的重力G动=3F-G=3×300N-800N=100N（2）当水泥提升4m时，绳子自由端所移动的距离s=3×4m=12m工人做的总功W总=Fs=300N×12m=3600J工人做功的功率 （3）有用功W有=Gh=800N×4m=3200J该装置的机械效率 。答：（1）动滑轮的重力是100N；（2）工人做功的功率是144W；（3）该装置的机械效率是89%。