2023年北京初三一模物理分类汇编：功的原理

2023北京初三一模物理汇编

功的原理

一、单选题

1．（2023·北京朝阳·统考一模）如图所示，用动滑轮把重90N的沙子从一楼地面运上二楼地面，每层楼高3m，动滑轮重10N。第一次用桶装沙子，桶重20N，第二次用布袋装沙子，布袋重5N，两次用时均为10s。下列说法错误的是（　　）

A．第一次人对绳子的拉力为60N B．第二次动滑轮做的有用功为285J

C．第二次人拉绳子的功率为31.5W D．第一次动滑轮的机械效率为75%

2．（2023·北京西城·统考一模）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0.08m/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600N，货箱重为810N，绳子所能承受的最大拉力为1000N。若不计滑轮组的绳重和摩擦，下列判断正确的是（　　）

A．提升货箱时，此工人的拉力为300N

B．提升货箱时，此工人对地面的压力为1050N

C．提升货箱过程中，此工人拉力的功率为36W

D．此工人使用该滑轮组可以提升重为1100N的货箱

3．（2023·北京房山·统考一模）如图是利用滑轮组匀速提升圆柱体M的示意图，滑轮组固定在钢架上，每个滑轮重为150N，绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为1000N。圆柱体M在绳端拉力F作用下，以0.1m/s的速度匀速上升，在这个过程中，拉力F的功率为150W，滑轮组的机械效率为η，钢架对定滑轮的拉力为T。不计绳重、轮与轴的摩擦，下列选项中正确的是（　　）

A．拉力F的大小为750N

B．拉力T的大小为1650N

C．滑轮组的机械效率η为90%

D．该滑轮组能够提升的最大物重为2700N

二、多选题

4．（2023·北京海淀·统考一模）如图甲所示，滑轮组悬挂在水平支架上。两次分别匀速提升物体A、B时，卷扬机拉力F所做的功W随时间t的变化关系图线分别为图乙中的a、b、已知两个滑轮的质量相等，两次提升时物体上升的速度均为0.2m/s，物体A的质量为180kg，不计绳重和摩擦，g取10N/kg。下列说法正确的是（　　）

A．物体B的质量为80kg

B．提升物体A时滑轮组的机械效率为80%

C．提升物体A时支架受到定滑轮的拉力为3200N

D．相同时间内，滑轮组提升物体A时做的额外功大于提升物体B时做的额外功

5．（2023·北京通州·统考一模）一个重700N的工人站在地面上，利用如图甲所示的滑轮组提升一批不同重力的货物。此时，工人正在用竖直向下的拉力F使重为500N的货物A以0.2m/s的速度匀速上升，拉力F所做的功W与时间t的关系如图乙所示。已知缠绕滑轮组的绳子最多只能承受550N的拉力，在不计绳重和摩擦的情况下，下列说法中正确的有（　　）

A．拉力F为300N

B．拉力F的功率为120W

C．此人使用该滑轮组最多能使重为1300N的货物匀速上升

D．此人使用该滑轮组匀速提升货物时，最大的机械效率约为90.9%

6．（2023·北京门头沟·统考一模）如图所示，小型牵引车通过滑轮组可以将重物匀速吊起，每次重物均以0.4m/s的速度匀速上升，且滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计。当吊起质量为240kg的重物A时，牵引车对绳的拉力为F，滑轮组的机械效率为80% ，g 取10N/kg。下列说法正确的是（　　）

A．牵引车的速度是0.8m/s B．5s拉力F做的功为4000J

C．动滑轮所受的重力为600N D．拉力F的功率为1200W

7．（2023·北京·统考一模）如图所示，工人站在水平台面上用滑轮组提货物。工人第一次竖直向上用的力拉绳子时，货物未离开水平地面；第二次用的力竖直向上拉动绳子，使货物以的速度匀速上升。已知工人体重为，货物重为，货物与地面的接触面积为。不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　）

A．第一次拉绳子时，工人对水平台面的压力为

B．第一次拉绳子时，货物对地面的压强为

C．第二次拉绳子的过程中，该滑轮组的机械效率为90%

D．第二次拉绳子的过程中，工人拉力的功率为

三、计算题

8．（2023·北京丰台·统考一模）某同学用滑轮组提升物体，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中图线a所示，物体上升的高度随时间变化的关系如图中图线b所示。已知物重4.5 N，绳子自由端的拉力F为1.5 N。在0~2 s的过程中，求：

（1）有用功；

（2）拉力F的功率；

（3）滑轮组的机械效率。

9．（2023·北京平谷·统考一模）如图所示滑轮组将重600N的物体匀速提起，如果重物以0.2m/s的速度匀速上升1m，人对绳子的拉力F的功率为150W，求：

（1）物体上升的时间；

（2）人对绳子的拉力F所做的功；

（3）滑轮组的机械效率。

10．（2023·北京延庆·统考一模）用如图所示的滑轮组，将质量为80kg的建筑材料A从地面匀速提高了2m，用时10s，在这个过程中，拉力F为500N，g取10N/kg。求：

（1）建筑材料受到的重力G；

（2）滑轮组的机械效率η；

（3）拉力F做功的功率P。

参考答案

1．B

【详解】A．由可知，第一次人对绳子的拉力为

故A正确，不符合题意

B．由可知，第二次动滑轮做的有用功为

故B错误，符合题意；

C．第二次做的额外功为

第二次做的总功为

由可知，第二次人拉绳子的功率为

故C正确，不符合题意；

D．第一次动滑轮做的有用功为

第一次做的额外功为

第一次做的总功为

第一次动滑轮的机械效率为

故D正确，不符合题意。

故选B。

2．D

【详解】A．由图可知，滑轮组的动滑轮绕2段绳子，不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率

此时滑轮组的机械效率为90%，即

解得动滑轮的重力G动=90N，提升货箱时，此工人的拉力为

故A错误；

B．提升货箱时，此工人受到的支持力

F支=G人-F=600N-450N=150N

由力的作用相互性可知此工人对地面的压力为

F压=F支=150N

故B错误；

C．自由端绳子移动的速度

v=2v物=2×0.08m/s=0.16m/s

提升货箱过程中，此工人拉力的功率为

故C错误；

D．工人体重为600N，绳子所能承受的最大拉力为1000N，则提升货箱的最大拉力是600N，提升货箱的最大重力

G大=2F大-G动=2×600N-90N=1110N

此工人使用该滑轮组可以提升重为1100N的货箱，故D正确。

故选D。

3．C

【详解】A．由图示知，滑轮组承重绳子为3根，则绳子端移动的速度

据P=Fv得，拉力

故A错误；

B．定滑轮静止，受到竖直向上的钢架的拉力作用及竖直向下的重力、两根绳子的拉力作用，处于平衡状态，这三个力是平衡力，所以钢架的拉力

T=G定+2F=150N+2×500N=1150N

故B错误；

C．不计绳重及摩擦时，据得，圆柱体的重力

滑轮组的机械效率

故C正确；

D．绳子能承受的最大拉力F大=1000N，滑轮组能提升的最大物重

故D错误。

故选C。

4．AC

【详解】A．由题意知，物体A的重力为

由图乙可知，拉物体A时拉力的功率为

提升重物的绳子有两段，由P=Fv，可知，提升物体A时，绳端的拉力为

动滑轮的重力为

拉物体B时，拉力的功率为

提升物体B时，绳端的拉力为

动滑轮的重力为200N，则物体B的重力为

则物体B的质量为

故A正确；

B．由可知，提升物体A时滑轮组的机械效率为

故B错误；

C．由图甲可知，定滑轮上有3根绳子，每根绳子的拉力为1000N，两个滑轮的质量相等，则提升物体A时支架受到定滑轮的拉力为

故C正确；

D．不计绳重与摩擦，提升物体做的额外功等于动滑轮做的功，动滑轮的重力不变，两次提升物体上升的速度相等，则相同时间内，动滑轮被提升的高度相同，则额外功相同，故D错误。

故选AC。

5．ABD

【详解】A．由图乙可知，1s内拉力做的功为120J，1s内货物上升的高度

h=vAt=0.2m/s×1s=0.2m

由图可知滑轮组的动滑轮绕绳子的段数n=2，绳子自由端移动的距离

s=nh=2×0.2m=0.4m

由W=Fs可知拉力

故A正确；

B．拉力的功率

故B正确；

C．不计绳重和摩擦的情况，动滑轮的重力

G动=nF-G=2×300N-500N=100N

人通过滑轮组向下拉绳子时的最大拉力

F人最大=G人=700N

由于绳子所能承受的最大拉力为550N，即绳子所能承受的最大拉力小于人的最大拉力，因此此人使用该滑轮组提升货物时绳子自由端的最大拉力

F最大=F绳最大=550N

货物的最大重力

G最大=nF最大-G动=2×550N-100N=1000N

故C错误；

D．不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率

滑轮组的最大机械效率

故D正确。

故选ABD。

6．CD

【详解】BC．重物的重力

由图可知，n=3，由

可得，拉力的大小

滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计，由

可得，动滑轮所受的重力

5s拉力F做的功

故B错误，C正确；

AD．车的速度等于绳端移动的速度

拉力F的功率

故A错误，D正确。

故选CD。

7．BC

【详解】A．第一次拉动绳子时，工人对对水平台面的压力

故A错误；

B．第二次匀速拉动绳子时，由图可知，承担物重绳子的段数为3段，可得

解得

第一次拉动绳子时，绳子对货物的拉力

第一次拉动绳子时，货物对地面的压力

第一次拉动绳子时，货物对地面的压强

故B正确；

C．第二次拉绳子的过程中，该滑轮组的机械效率

故C正确；

D．绳子自由端的速度

第二次拉绳子的过程中，工人拉力的功率

故D错误。

故选BC。

8．（1）0.45J；（2）0.3W；（3）75%

【详解】解：（1）由图像可知，物体上升的高度为0.1m，有用功为

（2）由图像可知，绳子自由端移动的距离为0.4m，拉力做的总功为

由图像可知，做功的时间为2s，拉力的功率为

（3）滑轮组的机械效率

答：（1）有用功为0.45J；

（2）拉力F的功率为0.3W；

（3）滑轮组的机械效率为75%

9．（1）5s；（2）750J；（3）80%

【详解】解：（1）物体上升的时间

（2）人对绳子的拉力F所做的功

W总=Pt=150W×5s=750J

（3）有用功

W有=Gh=600N×1m=600J

滑轮组的机械效率

答：（1）物体上升的时间是5s；

（2）人对绳子的拉力F所做的功是750J；

（3）滑轮组的机械效率是80%。

10．（1）800N；（2）80%；（3）200W

【详解】解：（1）建筑材料受到的重力

G=mg=80kg×10N/kg=800N

（2）由图可知，滑轮组的动滑轮绕2段绳，绳端移动的距离

s=2h=2×2m=4m

有用功

W有=Gh=800N×2m=1600J

总功

W总=Fs=500N×4m=2000J

滑轮组的机械效率

（3））拉力F做功的功率

答：（1）建筑材料受到的重力是800N；

（2）滑轮组的机械效率是80%；

（3）拉力F做功的功率是200W。