中考物理二轮复习难点剖析+真题汇编专题17 功、功率、机械效率应用攻略（含解析）

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1、考点定位：
1）在全国各省市中考物理试题中，计算题一般会以综合计算为主，以力学为主体的综合计算，一般以“功、功率、机械效率的综合”居多，此类问题的考查就是中考物理的一个必考点，考查地位十分突出。
在部分省市的中考试题中，还会出现一些相关的选择与填空题，应用知识解决实际问题，是该类试题的突出特征。
2）功、功率、机械效率应用的考查题型，一般以计算题，或计算类选择题、填空题为主；偶然也会有实验探究题出现，题型多样，难度深浅不一，量分较大，应重点关注。
2、考点剖析：
【突破技巧】
1、功、功率、机械效率应用问题是初中物理中，应用公式较多的复杂问题。在用于解决实际生活问题的中考试题中，考查非常普遍。在全国各省市中考物理试题中，虽然考查的深浅度不一，但综合性强；应用性强是此类试题的显著特点。也是普遍认为较难的部分之一。
2、难点：
①不会判断物体是否做功是难点之一；
②功与功率混淆是难点之一；
③不会分析实际情境，及相关现象；
④做功问题本身的复杂性也是难点之一。
⑤在相关计算中，尤其是综合计算，数学关系的变形是难点。
3、难点原因分析：
①知识靠死记，生活不联系实际，是造成不会判断现象的原因；
②不理解功与功率的本质，知识掌握不够，也是应用难的原因；
③综合问题的复杂多变，学生难以理清头绪，也是难点成因；
④数学基础差，不会公式变形，导致综合能力不足，应用公式失误，难点叠加成无解；
4、“难点”突破技巧：
【技巧一】——方向法
要点：此法用于解决功的分析、判断、计算物体。
方法1：当问题中涉及到功的相关分析、判断、计算时——
①找出题中要求判断的做功物体，判断出物体的“做功方向”；
②找出物体“做功方向上”所受的所有力；
③在每一个力的方向上找对应“距离”。
④应用公式W=FS，将找到的“力”与“距离”相乘，得出所做的功。
方法2：当问题中涉及到功的相关分析、判断、计算时——
①找出题中的“距离”或“路程”或“长度”等表示距离的数值；
②确定该“距离”的方向；
③在此方向上找对应“力”，将力与距离组合成“力与距离组”；
④结合题意判断与物体做功方向对应在“力与距离组”；
⑤应用公式W=FS将找到的“力”与“距离”相乘，得出所做的功。
【技巧二】——速度法
要点：此法主要适用于已知物体的运动速度，求功率的试题
方法：
①利用公式“P=W/t”与“W=FS”，推导得出“P=FV”；
②找出与“速度V”对应的“力”的信息；
③应用推导公式“P=FV”求解结论。
【技巧二】——有用法
要点：此法适用与所有的效果问题。
注意：初中物理试题中，有机械效率，有热电效率，有加热效率等效率问题；无论那种类型的效率问题，关键是找到“有用功”。
方法：利用有用功就是不用机械，不借助机器等工具手段，直接完成任务所必须做的功，找出“有用功”；一般“总功”较容易找到；然后应用公式“η=W有/W总”算出效率即可。
5、例析：
例：（2021泰安）如图所示，甲工人用水平推力F甲推动重为750 N的货物，在水平路面上匀速移动2 m至仓库门口A处，用时10 s，此过程中甲工人做功的功率P甲＝30 W；乙工人接着使用滑轮组拉动该货物在同样的路面上匀速移动3 m到达指定位置B，拉力F乙为80 N．求：
（1）甲工人做的功；
（2）该滑轮组的机械效率
【答案】（1）300 J
（2）62.5%
【解析】(1)应用“方向法”，找到关键词“水平”，题中已知此方向上的功率与时间，由“P=W/t”可求得，甲工人做的功为W甲＝P甲t＝30 W×10 s＝300 J；(2)找到关键词“匀速直线运动”，根据滑轮组力的关系可求得，货物与地面的摩擦力为f＝F甲＝eq \f(W甲,s1)＝eq \f(300 J,2 m)＝150 N；因而滑轮组对货物的拉力为F牵＝f＝150 N；由图可知，n＝3，依据滑轮组机械效率计算公式可求得，该滑轮组的机械效率为η＝eq \f(W有,W总)＝eq \f(F牵s2,F乙s拉)＝eq \f(F牵s2,nF乙s2)＝eq \f(F牵,nF乙)＝eq \f(150 N,3×80 N)＝62.5% 。
【考场试手】
1、（2022 天津）实验时，小芳用图所示的滑轮组，将重为8N的物体匀速提升0.5m。已知动滑轮的重为2N，不计绳重和摩擦，则（ ）
A. 拉力F为4N
B. 有用功为5J
C. 绳子自由端移动距离为1.5m
D. 该滑轮组的机械效率为80%
【答案】D
【解析】本题为滑轮组做功问题，应用“有用法”可知，F做功为总功，物体位置，克服重力做功为有用功。分析图可知，n=2，结合滑轮组特点可得，拉力为 SKIPIF 1 < 0 ，A错误；有用功为 SKIPIF 1 < 0 ，B错误；绳子自由端移动的距离为 SKIPIF 1 < 0 ，C错误；滑轮组总功为 SKIPIF 1 < 0 ，机械效率为 SKIPIF 1 < 0 ，D正确。故，选D。
2、（2022 哈尔滨）如图所示，用一个动滑轮把重100N的沙袋从地面匀速提到6m高的楼上，
所用拉力60N（绳重和摩擦不计），下列说法正确的是（ ）
A. 动滑轮重40N
B. 绳子自由端通过的距离为12m
C. 拉力做的有用功为720J
D. 动滑轮的机械效率为8.3%
【答案】B
【解析】观察分析图片可得，本题属于动滑轮的应用问题。应用“有用法”可知，拉力做功为总功，克服物体重力做功为有用功，C错误；n=2；由动滑轮力的关系可求得，动滑轮的重力为 SKIPIF 1 < 0 ；A错误；绳子自由端移动的距离为 SKIPIF 1 < 0 ；B正确；依据滑轮机械效率公式可求得，动滑轮机械效率为 SKIPIF 1 < 0 ；D错误；故，选B。
3、 （2021 岳阳）小明两次分别用时60 s、40 s把同一捆书从一楼匀速搬上三楼，比较两次搬书过程对书做功和做功的功率，判断正确的是（ ）
A. 用时少的做功多 B. 用时少的做功功率大
C. 用时多的做功多 D. 用时多的做功功率大
【答案】B
【解析】应用“有用法”，小明两次搬书都属于克服书的重力做有用功，书的重力不变，上升的高度不变，因而两次搬书所做功也不变；A、C错误；由P=W/t可得，W一定时，P与t成反比，两次搬书做功相同，第一次用时比第二次多，因而功率反而小。用时少的做功功率反而大，B正确；D错误；故，选B。
4、（2022 陕西）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】C
【解析】应用“模拟法”观察分析图片可知，起重机的吊臂，可以绕着O点转到，属于典型的杠杆，A正确，不符合题意；找到关键词“匀速”，应用“有用法”可知，绳子端所做的功为总功，克服物体重力的直接做功为有用功，由滑轮组机械效率的公式可得 SKIPIF 1 < 0 ，一个组装好的滑轮组，G动不变，因而滑轮组机械效率的大小完全决定于物体重力，物体重力越大，机械效率越高，B不正确，符合题意；已知物体质量，可求得其重力为 SKIPIF 1 < 0 ，当h=2m时，起重机滑轮组所做的有用功为 SKIPIF 1 < 0 ，C正确，不符合题意；已知机械效率，可求得起重机滑轮组所做的总功为 SKIPIF 1 < 0 ，D正确，不符合题意；故，选C。
5、（2022 北京）（多选）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200N的力拉绳子时，货物未离开水平地面；第二次竖直向上拉动绳子，使货物以0.09m/s的速度匀速上升。已知工人体重为600N，货物重为900N，货物与地面的接触面积为0.1m2，动滑轮重为100N。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800N
B. 第一次拉绳子时，货物对地面的压强为4000Pa
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81W
【答案】A B C
【解析】本题为力学综合试题，功功率与压力压强综合，须结合对应知识作答。已知工人第一次竖直向上用200N的力拉绳子时，绳子也会给工人竖直向下的200N反作用拉力，所以工人对水平台面的压力为 SKIPIF 1 < 0 ，A正确；观察分析图可知，滑轮组上n=3，因而绳子的拉力为 SKIPIF 1 < 0 ，已知动滑轮重为100N，所以货物受到的拉力为 SKIPIF 1 < 0 ，由于货物重为900N，所以货物对地面的压力为 SKIPIF 1 < 0 ，已知货物与地面的接触面积，所以货物对地面的压强为 SKIPIF 1 < 0 ，B正确；第二次拉绳子时，绳子自由端的拉力为 SKIPIF 1 < 0 ，因而滑轮组的机械效率为 SKIPIF 1 < 0 ，C正确；已知货物以0.09m/s的速度匀速上升，绳子移动的速度为 SKIPIF 1 < 0 ，工人拉力做功的功率为 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ，D错误；故，选ABC。
6、（2022 杭州）现有甲、乙、丙三个质量不同的物体（m甲＞m乙＞m丙），在相等的恒力F作用下，分别在水平方向、沿斜面向上、竖直方向通过了相等的距离s。如图所示。F在三种情况下做的功分别为W甲、W乙、W丙，三者大小判断正确的是（ ）
A．W甲＞W乙＞W丙 B．W甲＜W乙＜W丙
C．W甲＝W乙＝W丙 D．W甲＝W乙＜W丙
【答案】C
【解析】应用“方向法”，结合题意分析可得，分别在水平方向、沿斜面向上、竖直方向通过了相等的距离s时，是在相等的恒力F作用下，F与s在方向上始终对应统一，由W=FS得，F在三种情况下做的功完全相等，C正确；ABD错误。故，选C。
7、（2022 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】已知只有一个动滑轮提升重物，故n=2，应用“有用法”，可找到绳子自由端做功为总功，克服物体重力做功为有用功，该动滑轮的机械效率 SKIPIF 1 < 0 ，AB不符合题意；绳子移动的距离为 SKIPIF 1 < 0 ，拉力做功的功率为 SKIPIF 1 < 0 ，C不符合题意，D符合题意。故，选D。
8、（2021 连云港） 小明用20 N的水平推力，将重为150 N的购物车沿水平地面向前推动了10 m，在此过程中，推力对购物车做功________J，支持力对购物车做功________J。
【答案】200 0
【解析】应用“方向法”可知，已知水平推力F＝20 N，对应的在推力方向上移动的距离s＝10 m，因而推力对购物车做功为W＝Fs＝20 N×10 m＝200 J；在竖直方向上，应用二力平衡可知，支持力与重力相等为150 N，购物车在支持力的竖直方向上没有移动的距离，所以支持力不做功，即做功为0 J。
9、(2022 吉林)如图所示，工人用150N的拉力，在10s内将重为210N的物体匀速提升了2m。该过程中，工人拉力做功的功率为______W，滑轮组的机械效率为______。
【答案】60 70%
【解析】观察图片分析可知，滑轮组n=2，已知物体被匀速提升的高度h=2m，绳子自由端通过的距离为S=nh=2×2m=4m，工人拉力做功，即总功为 SKIPIF 1 < 0 ，其的功率为 SKIPIF 1 < 0 ；滑轮组所做有用功为 SKIPIF 1 < 0 ，滑轮组的机械效率为 SKIPIF 1 < 0 。
10、（2021 苏州）如图是工人师傅用滑轮组提升建筑材料的示意图，在400 N的拉力作用下，使质量为70 kg的建筑材料在10 s的时间里，匀速竖直上升了2 m．不计绳子重力和摩擦，g取10 N/kg.求：
(1)拉力的功率P；
(2)滑轮组的机械效率η；
(3)动滑轮的重力G动．
【答案】（1）160W （2）87.5% （3）100N
【解析】(1)观察分析图可知，n＝2，绳子的自由端通过的距离为s＝nh＝2h＝2×2 m＝4 m，应用“有用法”可得，绳子自由端拉力做的为总功，W总＝Fs＝400 N×4 m＝1 600 J；因而拉力的功率P＝eq \f(W总,t)＝eq \f(1 600 J,10 s)＝160 W；(2)已知物体质量，可求得建筑材料所受的重力为G＝mg＝70 kg×10 N/kg＝700 N；克服物体重力所做的功为有用功，为W有＝Gh＝700 N×2 m＝1 400 J；因而滑轮组的机械效率为
η＝eq \f(W有,W总)＝eq \f(1 400 J,1 600 J)＝87.5%；(3)应用滑轮组拉力与重力关系，可求得动滑轮的重力为
G动＝2F－G＝2×400 N－700 N＝100 N。
【原创预测】
1. (原创预测)小明家住6楼，每天要背着书包上下楼梯。他想测算一下自己爬楼梯时的功率，测得自己的体重50kg，书包重4kg，每次爬楼梯约用1min时间。下面是小明的分析及计算数据，其中，不正确的是（g取10N/kg）（ ）
A. 小明做功克服的重力为540N
B. 小明爬楼梯做的都是有用功
C. 小明爬楼梯所做的功为8100J
D. 小明爬楼梯的有用功率为135W
【答案】B
【解析】根据建筑标准及生活经验可知，一层楼高为3m，小明家住6楼，爬楼高度为h=5×3m=15m；应用重力的计算公式，可求得小明爬楼须克服的重力为G=(m人+m书）g=(50kg+4kg)×10N/kg=540N；A正确，不符合题意；小明爬楼克服重力所做的功为W=Gh=540N×15m=8100J；C正确不符合题意；在此过程中，小明做功的有用功包括克服自身重力、书的重力做功，克服摩擦做功属于额外功，因而爬楼做功不全是有用功，B错误，符合题意；应用公式法，可求得小明爬楼时有用功率为 SKIPIF 1 < 0 ，D正确，不符合题意；故，选B。
2. (原创预测)假期里，小军帮爷爷修理楼顶，自告奋勇利用所学知识安装了如图滑轮，并利用它将所用细沙吊上楼顶，小军累的不轻。下列分析正确的是（ ）
A. 小军的装置可以达到省不少力的目的
B. 小军利用该装置可以不做额外功
C. 小军利用该装置可以改变做功的方向
D. 小明利用个装置可以提高做功的效率
【答案】C
【解析】通过观察图片可知，小军的装置为定滑轮，定滑轮的实质是等臂杠杆，不省力也不费力，A错误；小明的装置做功时，克服滑轮摩擦所做的功就是额外功，B错误；定滑轮可以改变动力的方向，如果没有定滑轮，小明做功的方向向上，现在利用定滑轮方向向下，改变了做功方向，C正确；机械效率等于有用功与总功的比值，使用机械必须多做额外功，比不用机械效率低，因而D错误；故，选C。
考点整合
功
功率
机械效率
物理意义
表示“力作用成效”，即“做功多少”的物理量
表示物体“做功快慢”的物理量
表示物体“做功效率”的物理量
符号
W
P
η
定义
功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。
功与时间之比叫做功率
有用功跟总功的比值叫做机械效率。
定义式
W=FS
P=W/t
η=W有/W总
单位
焦耳/J
瓦特/w
无/用百分百表示
单位物理意义
例：人推车功率为10w；
表示的物理意义为：人推车时，1S内对车所做的功为10J。
影响因素
①作用在物体上的力；
②物体在力的方向上移动的距离。
由物体本身所决定，与功和时间无关
决定于有用功跟总功的比值
综合应用
常常将功、功率、机械效率综合命题，用于解决实际生活中相关问题