专题11 功、功率、机械效率 —2022年中考物理真题分项汇编（全国通用）（第1期）

专题11  功、功率、机械效率（解析版）

（第1期）

一、选择题

1.（2022·山东泰安）如图所示，利用滑轮组将重为的物体在内匀速提升，已知拉力为，若不计绳重和摩擦。下列说法正确的是（　　）。

A. 绳端移动的速度为 B. 动滑轮重力为

C. 拉力做功的功率为 D. 滑轮组的机械效率为80%

【答案】D。

【解析】A．由图可知，有两段绳子吊着动滑轮，即n=2。绳端移动的距离为s=nh=2×3m=6m

绳端移动的速度为

故A错误；   

B．忽略绳子的重力和摩擦的情况下

则

由于n=2，则     

故B错误；

C．拉力做功为

拉力做功的功率为

故C错误；   

D．克服物体的重力做的有用功为

滑轮组的机械效率为

故D正确。故选D。

2.（2022·云南省）如图所示，工人利用滑轮组将质量为57kg的建筑材料匀速提升，绳子自由端移动的速度为0.4m/s，动滑轮的质量为3kg，忽略绳重和摩擦，则（　　）。

A. 经过10s建筑材料被提升4m B. 工人对绳子的拉力为300N

C. 经过10s工人做的有用功为2280J D. 此过程中该滑轮组的机械效率为90%

【答案】B。

【解析】A．两根绳子分担动滑轮重，故建筑材料移动的速度为

经过10s建筑材料被提升

故A错误；

B．工人对绳子的拉力为

故B正确；

C．经过10s工人做的有用功为

故C错误；

D．此过程中该滑轮组的机械效率为

故D错误。故选B。

3.（2022·湖南衡阳）小芳用如图所示的滑轮组，在5s内将重为90N的物体匀速提升1m，拉力F为40N，不计轮重及摩擦，下列说法正确的是（　　）。

A. 滑轮组提升重物所做的有用功是40J B. 该滑轮组的机械效率是75%

C. 动滑轮的重力是50N D. 拉力的功率是24W

【答案】BD。

【解析】A．滑轮组提升重物所做的有用功W有用=Gh=90N×1m=90J

故A错误；

B．拉力所做的总功为W总=Fs=40N×1m×3=120J

滑轮组的机械效率为

故B正确；

C．动滑轮的重力G动=nF-G= 3×40N-90N=30N

故C错误；

D．拉力的功率

故D正确。故选BD。

4.（2022·江苏扬州）在测量滑轮组机械效率的活动中，装置如图所示，欲使所测机械效率提高，下列措施可行的是（　　）。

A. 转轴加润滑油 B. 增加提升高度 C. 增大提升速度 D. 减小物体质量

【答案】A。

【解析】A．转轴加润滑油，减小摩擦力，减小额外功，可以提升滑轮组的机械效率，故A符合题意；

B．有3段绳子分担动滑轮和物重，故滑轮组的机械效率为

与提升高度高度无关，故B不符合题意；

C．滑轮组的机械效率与速度无关，故C不符合题意；

D．若减小物体的质量，根据

可知，滑轮组的机械效率将变小，故D不符合题意。故选A。

5.（2022·四川内江）在如图所示的滑轮组中，每个滑轮重，在绳子自由端用的拉力把货物匀速提高，不计摩擦和绳重，则货物的重力和滑轮组的机械效率分别是（　　）。

A. ； B. ；

C. ； D. ；

【答案】C。

【解析】A B．如图所示，两段绳子分担动滑轮和物重，故重物重

故AB不符合题意；

C D．不计绳重和摩擦力，故滑轮组的机械效率是

故C符合题意；D不符合题意。故选C。

6.（2022·山东临沂）2022年5月20日，我市文化体育新地标一临沂奥体中心体育场钢结构主体顺利完成合拢。履带式起重机是该项工程的重要施工机械，施工现场的履带式起重机（　　）。

A. 水平移动时其重力不做功 B. 吊臂前端的定滑轮能省力

C. 粗糙的履带可以减小摩擦 D. 宽大的履带可以增大压强

【答案】A。

【解析】A．水平移动时其重力方向与移动方向垂直，重力不做功，故A符合题意；   

B．吊臂前端的定滑轮是等臂杠杆，不能省力，故B不符合题意；

C．粗糙的履带，增大接触面的粗糙程度，可以增大摩擦，故C不符合题意；   

D．宽大的履带，增大了接触面积，可以减小压强，故D不符合题意。故选A。

7.（2022·山东临沂）北京路沂河大桥改造工程是我市今年重大工程之一，截至2月27日，质量为2.5万吨的南幅老桥桥面由560个液压千斤顶顶升到位（如图）。桥面被以5mm/min的速度共顶升3.1m，g取10N/kg，下列判断正确的是（　　）。

A. 南幅老桥桥面重2.5×105N B. 1h内桥面可被连续顶升3m

C. 千斤顶共对桥面做功7.75×108J D. 千斤顶应用了流体压强的特点

【答案】C。

【解析】A．南幅老桥桥面重为

故A错误；

B．由得，1h内桥面可被连续顶升

故B错误；

C．千斤顶共对桥面做功

故C正确；   

D．千斤顶应用了帕斯卡原理，即密闭液体能大小不变地传递压强的原理，故D错误。故选C。

8.（2022·陕西省）如图，这是一种塔式起重机，已知起重机上的滑轮组在匀速起吊330kg的物体时，滑轮组的机械效率是60%，g取10N/kg。下列分析和计算错误的是（　　）。

A. 起重机的吊臂AOB可视为杠杆；

B. 增加起吊物体的质量，滑轮组的机械效率将减小；

C. 物体上升2m，滑轮组所做有用功是6.6×103J；

D. 物体上升2m，滑轮组所做总功是1.1×104J

【答案】B。

【解析】A．由图可知，起重机的吊臂可以视为支点在O点，力臂分别为OA、OB的杠杆，故A正确，不符合题意；

B．滑轮组的机械效率

增加起吊物体的质量时，有用功增加，额外功不变，有用功与总功的比值变大，则滑轮组的机械效率变大，故B错误，符合题意；

C．物体上升2m，滑轮组所做有用功W有=Gh=mgh=330kg×10N/kg×2m=6.6×103J

故C正确，不符合题意；

D．滑轮组所做总功

故D正确，不符合题意。故选B。

9.（2022·四川南充）某科技小组设计了一种测量浑水密度的装置，如图所示，A是体积为10-3m3的均匀正方体浮子，B是圆形容器，C是固定在容器底部的定滑轮，通过细绳将A与滑轮组连接。当容器中盛有适量密度为1.0×103kg/m3的清水，连接浮子的绳子恰好不受拉力时，浮子的体积浸在清水中；当绳子末端拉力为F1时，浮子在清水中浸没后能缓慢匀速向下运动：把清水换成待测浑水后，绳子末端拉力为F2=3.1N时，浮子浸没后也能缓慢匀速向下运动。已知动滑轮质量为30g，g=10N/kg，不计绳子质量，伸缩，摩擦及水的阻力则（　　）。

A. 浮子的密度为0.6×103kg/m3；

B. 绳子拉力F1为2.1N；

C. 清水中浮子浸没后匀速运动时滑轮组的机械效率约为95%；

D. 浑水密度为1.2×103kg/m3

【答案】BC。

【解析】A．接浮子的绳子恰好不受拉力时，浮子的体积浸在清水中，可知此时浮力等于重力，浮子的密度为

故A不符合题意；

B．浮子浸没在水中时受到的浮力为F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=10N

浮子的重力为G=mg=ρAgV=0.4×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=4N

绳子对A的拉力为F=F浮-G=10N-4N=6N

绳子拉力F1为

故B符合题意；

C．清水中浮子浸没后匀速运动时滑轮组的机械效率约为

故C符合题意；

D．在浑水中绳子对A的拉力为

浮子浸没在浑水中时受到的浮力为

F4=G+F3=4N+9N=13N

浑水密度为

故D不符合题意。故选BC。

二、填空题

10.（2022·四川自贡）小明同学用15N的水平推力推动重为100N的超市购物车。购物车自静止开始在10s内沿水平方向前进了10m。在整个过程中推力做功为___________J，重力做功为___________J。

【答案】①150；②0。

【解析】[1]推力的方向水平向前，推车水平方向移动的距离为10m，由可知，在整个过程中推力做功

[2]当一个力作用在物体上，并使物体在力的方向上通过了一段距离，力学中就说这个力对物体做了功。重力的方向为竖直向下，但推车未在竖直方向上移动距离，故重力没做功，其大小为0。

11.（2022·四川自贡）如图所示，用滑轮组将重力为540N的重物匀速提升2m，所用拉力F为200N，则滑轮组的机械效率为___________，如果要提高滑轮组的机械效率，你的做法是___________。（答出一条即可）

【答案】① 90%；②增加重物的重力。

【解析】[1]由图示知，滑轮组承重绳子为3根，重物提升2m，绳子端移动的距离

s=3h=3×2m=6m

滑轮组的机械效率；

[2]要提高滑轮组的机械效率，可增加提升重物的重力，此时，提升重物所做的有用功增大，机械效率增大。

12.（2022·重庆A）在一次实验探究活动中，小林用如图所示滑轮组将重为2.7N的物体匀速提升了20cm用时2s，绳子自由端弹簧测力计的示数如图所示，则小林做的有用功为_______J，滑轮组的机械效率为_________%。

【答案】①0.54；②75。

【解析】[1]由题意可知，物体的重力为G=2.7N，物体上升的高度为h=20cm=0.2m

故由W=Fs可得，小林做的有用功为W有=Gh=2.7N×0.2m=0.54J

[2]由图中可知，绳子自由端的拉力为F=1.2N，动滑轮上有三股绳子承重，故可得滑轮组的机械效率为。

13.（2022·四川南充）如图所示，某工人师傅用平行于斜面向上、大小为500N的推力，把木箱从长4m的斜面底端推到顶端用时10s，整个过程木箱的平均速度为________m/s，推力的平均功率为_________W。

【答案】①0.4；②200。

【解析】[1]木箱的平均速度

[2]推力的平均功率。

14.（2022·安徽省）用图示的滑轮组将重为的物体竖直向上匀速提升，拉力F的大小为，则该滑轮组的机械效率为______。

【答案】80%。

【解析】由图可知，滑轮组承担重物的绳子股数为n=3，则由

可知，该滑轮组的机械效率为。

15.（2022·江苏连云港）2022年北京冬奥会上智能设备广泛应用，一款智能送餐机器人的重力是，如果机器人在水平路面上以的速度沿直线匀速运动，它所受到的阻力为。机器人的重力做功___________，牵引力对机器人做功___________。

【答案】① 0 ；②3000。

【解析】[1]重力方向是竖直向下的，机器人在水平路面上运动，没有在重力的方向上通过一定的距离，重力没有做功，即重力做功为零。

[2]机器人匀速直线运动，受到的牵引力和阻力是平衡力，由二力平衡条件得到牵引力F=f=60N

牵引力对机器人做功W=Fs=60N×50m=3000J。

三、计算题

16.（2022·四川遂宁）小超与同学到某工地参观，看到工人操作电动机通过如图所示滑轮组将正方体石料从水池底竖直匀速吊起。他们通过调查得知：石料的边长为0.2m，密度为，石料上升时速度恒为0.4m/s，圆柱形水池的底面积为，动滑轮重为30N。请根据他们的调查数据求：（不计绳重和摩擦，，g取10N/kg）：

（1）石料露出水面前受到的浮力；

（2）石料的重力；

（3）石料露出水面前滑轮组的机械效率；

（4）石料从刚露出水面到完全露出水面所用的时间；并推导出该过程中电动机的输出功率P（单位：W）与时间t（单位：s）的函数关系式。

【答案】（1）80N；（2）200N；（3）80%；（4），(0≤t≤0.4s)。

【解析】（1）石料的体积V=(0.2m)3=0.008m3

石料露出水面前受到的浮力F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.008m3=80N

（2）石料的重力G=mg=ρgV=2.5×103kg/m3×10N/kg×0.008m3=200N

（3）由图可知，绳子承重段数n=2，不计绳重和摩擦，绳子的拉力

石料露出水面前滑轮组的机械效率

（4）拉出水面后，水面下降的高度

石料上升的实际距离

石料从刚露出水面到完全露出水面的时间

石料经过t秒上升的高度h1=vt=0.4t

石料的底面积S石=0.2m×0.2m=0.04m2

水面下降的高度

露出水面的高度h露=h1+h2=0.4t+0.1t=0.5t

此时排开水的体积V′排=(L-h露)S石=(0.2-0.5t)×0.04m2=-0.02t+0.008

浮力F′浮=ρ水gV′排=1×103×10×(0.008-0.02t)=-200t+80

自由端的拉力

自由端的速度v绳=2v=2×0.4m/s=0.8m/s

电动机功率

综上(0≤t≤0.4s)。

答：（1）石料露出水面前受到的浮力是80N；（2）石料的重力是200N；（3）石料露出水面前滑轮组的机械效率是80%；（4）石料从刚露出水面到完全露出水面所用的时间是0.4s；该过程中电动机的输出功率P（单位：W）与时间t（单位：s）的函数关系式是(0≤t≤0.4s)

17.（2022·重庆A）“共建卫生城市，构建美好家园”，如图所示是“雾炮车”喷洒水雾以减少扬尘的情段。某次喷酒完后，该车在的牵引力作用下，匀速通过200m的平直道路用时20s。求：

（1）此过程中该车的速度；

（2）此过程中该车牵引力的功率。

【答案】（1）10m/s；（2）4×104W。

【解析】（1）由题意可知，根据公式可得此过程车的速度为

（2）根据公式P=Fv可得，该车牵引力的功率为P=Fv=4×103N×10m/s=4×104W

答（1）此过程中该车的速度为10m/s；（2）此过程中该车牵引力的功率为4×104W。

18.（2022·安徽省）在一次跳伞表演中，运动员在的时间内竖直向下匀速降落了。若运动员和降落伞作为整体受到的重力为，求这个整体在该过程中：

（1）所受阻力的大小；

（2）所受重力做功的功率。

【答案】（1）1000N；（2）6000W。

【解析】（1）有题可知，运动员在做匀速直线运动，故受到的阻力与重力是一对平衡力，故阻力为

（2）重力做的功为

所受重力做功的功率为

答：（1）所受阻力的大小1000N；（2）所受重力做功的功率为6000W。

19.（2022·江苏连云港）小明家装修房屋，一箱质量为的建筑材料放在水平地面上，它与水平地面的接触面积是。装修工人用的拉力通过如图所示的滑轮组将建筑材料匀速提升，用时。（）求：

（1）建筑材料放在水平地面上时对地面的压强；

（2）拉力的功率；

（3）滑轮组的机械效率。

【答案】（1）；（2）；（3）。

【解析】（1）建筑材料的重力

建筑材料放在水平地面上时对地面的压强

（2）滑轮组的动滑轮绕2段绳，绳子自由端移动的距离

拉力做的总功

拉力的功率

（3）有用功为

滑轮组的机械效率

答：（1）建筑材料放在水平地面上时对地面的压强是；（2）拉力的功率是；（3）滑轮组的机械效率是。

20.（2022·山东泰安）电动车是人们便捷出行的交通工具。某人骑着电动车在水平路面上沿直线行驶了，已知他和电动车的总重力为，轮胎和地面的总接触面积为。假定骑行过程中电动车的牵引力恒为，在此骑行过程中，求：

（1）牵引力做的功；

（2）电动车对水平路面压强。

【答案】（1）；（2）。

【解析】（1）由题意可知，电动车的牵引力恒为，这个过程行驶了，则可知牵引力做的功，牵引力做的功为。

（2）由题意可知，他和电动车的总重力为，则他和电动车对地面的压力为，轮胎和地面的总接触面积为

则电动车对水平路面的压强

电动车对水平路面的压强为。

答：（1）牵引力做的功为；（2）电动车对水平路面的压强为。

21.（2022·四川内江）车速过快是造成交通事故的重要原因之一，为限制车速，常常在下坡路段设置减速带。如图所示是有减速带的斜坡示意图，在倾角为的斜坡上有7个减速带，相邻两个减速带间的距离均为50m。现有一辆质量为1.2t的小汽车，从斜坡上离减速带有一定距离的某处开始下滑，由于减速带、小汽车制动等因素的影响，使得小汽车通过相邻减速带间的平均速度均为10m/s。（小汽车的长度不计，减速带的宽度不计，g=10N/kg）则：

（1）小汽车从第1个减速带行驶到第7个减速带所用的时间是多少？

（2）小汽车从第1个减速带行驶到第7个减速带的过程中，重力做的功为多少？

【答案】（1）；（2）。

【解析】（1）小汽车通过相邻减速带的时间

由题意，小汽车通过全部减速带的时间

（2）小汽车下降的高度

小汽车重力

重力做功。

答：（1）小汽车通过全部减速带的时间为30s ；（2）重力做的功为1.8×106J。