【考前重难点集训-高频考点】九上第3章-机械效率+功率+功 计算和探究专题培优

考点一、功

考点二、功率

考点三、机械效率
1、滑轮相关：

2、斜面相关：

功、功率
1.小明用100牛力踢一个重5牛的足球，球离脚后在水平草地上向前滚动了20米。在球滚动过程中（??D ）
A.?小明对足球做功2 000焦?????????B.?重力对足球做功100 焦
C.?小明对足球做功2 100焦?????????D.?小明和重力对足球做功都是0焦
2.如图用大小相等的拉力F，分别沿斜面和水平面拉木箱，拉力方向和运动方向始终一致运动时间tab＞tcd， 运动距离sab＝scd，比较两种情况下拉力所做的功和功率（??C ）
A.?AB段做功较多?????????????????B.?CD段做功较多
C.?AB段与CD段做的功一样多????????????D.?AB段的功率比CD段的功率大

3.如图所示是小明自制的弹弓，小明站在楼上用20牛的力量将弹弓的橡皮筋拉伸15厘米，将质量为20克的小石块沿水平方向射出20米，弹弓距离地面的高度为7米，关于此过程说法正确的是（?D? ）
A.橡皮筋弹射石块时，对石块做的功为3焦????B.橡皮筋弹射石块时，对石块做的功为400焦
C.橡皮筋对石块没有做功????????????D.石块下落过程中，重力做功为1.4焦
4.如图所示，水平地面G点左右两侧粗糙程度不同，物体一直受到沿水平方向5 牛的拉力F。物体经过E点开始计时，每经过相同时间，用虚线框记录物体的位置，物体在EG段做匀速直线运动，则（??D ）
A.物体在EF段的速度大于GH段的速度????????B.物体在GK段受到的摩擦力等于5 牛
C.拉力F在EF段所做的功大于在GH段所做的功????D.拉力F在EF段的功率小于在GK段的功率

5.在甲、乙两图中，甲图地面粗糙、乙图地面光滑．质量分别为m，2m的两个物体在大小为F的恒力作用下，在力的方向上前进了相同的距离，则下列结论正确的是（　B　）
A.甲图中F做的功小于乙图中F做的功????B.甲图中F做的功等于乙图中F做的功
C.甲图中F做的功大于乙图中F做的功????D.条件不足，无法确定甲、乙图中F做的功谁
6．在一次攀岩比赛中，甲、乙两名运动员的质量之比是9：8，甲用45分钟完成比赛，乙用40分钟完成比赛，则甲、乙两人攀岩时克服重力做功的功率之比是( C )
A．81 ：64 B．64 ：81 C．1 ：1 D．9 ：8
7.A、B两杆竖立在水平地面上，A、B杆长之比为3：5，甲、乙两同学同时进行爬杆，甲用9s，乙用10s，分别爬上A、B杆顶，甲、乙两人体重之比是5：6，则甲、乙两人爬杆的功率之比是（ C　）
A．3：4　 　B．6：5　 　C．5：9　 　D．9：20
8、用10牛的水平推力，将放在地面上20牛的重物水平匀速推动2米，撤去推力后，又滑行了1米，下列说法正确的是（ B ）
A.推力对物体做功60焦耳 B.物体克服摩擦力做功30焦耳
C.重力对物体做功20焦耳 D.支持力对物体做功20焦耳
9.如图甲所示，完全相同的木块A和B叠放在水平桌面上，在10牛的水平拉力F1作用下，A、B一起以0.5米/秒的速度作匀速直线运动，此时木块B所受的摩擦力为 ____0____?牛；若将A、B紧靠在一起放在同一水平桌面上，用15牛的水平力F2推A，使它们一起运动了0.6米（如图乙），则该过程中推力F2做的功为_____9___焦，木块A和B动能总共增加___3___焦。

10．一辆在水平路面上沿直线匀速行驶的货车，行驶时所受的阻力为车总重的0.1倍，货车（含驾驶员）空载时重为2.5×104 N．
(1)求货车空载行驶时所受的阻力大小；
(2)求货车以36km／h的速度空载匀速行驶时，10s内货车牵引力做的功；
(3)当货车以90kW的额定功率、90km/h的速度匀速行驶时，求货车最多可装载多重的货物．
【答案】2500N 25000J 11000N
11.重15000牛的小汽车受到发动机800牛的牵引力作用，在水平地面上做匀速直线运动，其路程随时间变化如图所示。求：
（1）小汽车速度。
（2）10秒内重力对小汽车做的功。
（3）10秒内发动机对小汽车做的功和发动机的功率。

【答案】12m/s 0J 96000J 9600w
12．如图所示是建筑工人利用滑轮组从竖直深井中提取泥土的情形。某次操作中，工人用400 N的拉力F在1 min内将总重为900 N的泥土匀速提升5 m。则在这段时间内：
(1)拉力F所做的有用功是多少？
(2)拉力F做功的功率是多少？
(3)滑轮组的机械效率是多大？

【解】 (1)拉力F所做的有用功为：W有＝Gh＝900 N×5 m＝4 500 J。
(2)拉力F移动的距离s为：s＝3h＝3×5 m＝15 m，
拉力F所做的总功为：W总＝Fs＝400 N×15 m＝6 000 J，
则拉力F做功的功率P为：P＝＝ ＝100 W。
(3)滑轮组的机械效率为：η＝×100%＝×100%＝75%。

13．某兴趣小组用如图所示的滑轮组(物体与动滑轮用绳子连接)匀速拉动放在水平面上的物体，物体的质量为100 kg，受到的摩擦力为200 N，用80 N的拉力F，10 s内把物体拉动的距离为2 m。求：(不计绳重和绳与滑轮间的摩擦)
(1)动滑轮重力；
(2)拉绳的速度。

【答案】 (1)动滑轮重力为40 N；(2)拉绳的速度为0.6 m/s。
14、2019年4月15日起正式实施电动自行车新国家标准，小金买了一辆按新国标生产的电动自行车，部分参数如表所示。已知小金质量为60千克，假定电动自行车在水平骑行过程中受到的阻力始终为总重的0.08倍。
（1）车轮上刻花纹的目的是_______；
（2）小金在水平地面骑行时，车轮与地面的总接触面积为50厘米2， 则骑行的电动自行车对地面产生的压强是多少帕？
（3）小金在水平公路上骑电动自行车，匀速行驶10千米过程中克服阻力做了多少功？
（4）若小金骑行过程中电动车以最大功率输出，匀速行驶时的车速为多少？

【答案】增加接触面的粗糙程度，增大摩擦力 200000Pa 800000J 5m/s


机械效率
1、某同学家新房装修时，在地面与窗台间放置一斜木板，将瓷砖沿木板从地面匀速拉上窗台。如图所示，已知窗台高3 m，木板长5 m，瓷砖重500 N，沿斜面所用拉力为400 N，则斜面的机械效率是__75%__。

2、如图所示，有一斜面长为L，高为h，现用力F沿斜面把物重为G的物体从底端匀速拉到顶端，已知物体受到斜面的摩擦力为f，则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是（ D ）

3．如图所示，用一个重为9 N的动滑轮来匀速提升物体，在实际工作中竖直向上的拉力为30 N，则动滑轮的机械效率(　C　)
A．一定等于85% B．一定大于85% C．一定小于85% D．以上情况都有可能

4．如图所示，工人用滑轮或滑轮组提升重物，每只滑轮质量均相同，若把同一货物匀速提升相同的高度(不计绳子与滑轮间的摩擦)，下列说法正确的是(　D　)

A　　 　　B　 　　C　　 　D
A．使用C滑轮组与使用D滑轮组一样省力
B．使用D滑轮组最省力
C．其中机械效率最高的是使用C滑轮组
D．其中机械效率最高的是使用B滑轮
5、如图各装置中，每只滑轮质量均相同。用它们提起相同的重物，若不计绳子与滑轮间的摩擦，下列说法正确的是（ D ）
A．使用甲滑轮与使用乙滑轮一样省力
B．使用丙滑轮组与使用丁滑轮组省的力一样多
C．使用乙滑轮和使用丙滑轮组一样费距离
D．四个简单机械中，乙滑轮的机械效率最高

6.利用动滑轮将重物G沿斜面匀速拉上去。已知斜面高为h,长为l=2h、拉力为F。若不计摩擦和滑轮自重，下面关系式中成立的是（ C ）
A．F＝G B．F＝G/2 C．F=G/4 D．F=G/8
7．图1图2是由相同的滑轮组装的滑轮组，甲乙两人分别用两装置在相等时间内将质量相等的重物匀速提升相同的高度，空气阻力、摩擦、滑轮和绳子质量均不计，下列说法正确是（　B　）
A. 甲的拉力是乙的拉力的3倍
B. 乙拉绳子的速度大小是甲拉绳子速度大小的2倍
C. 甲拉力的功率大于乙拉力的功率
D. 如果考虑滑轮质量，图1装置的机械效率比图2的小

8．小聪测量了如图所示的滑轮组的机械效率，他先后进行了两次实验，将钩码分别匀速竖直提升h1 和h2 的高度(h1＞h2)。对两次实验中一些物理量进行比较，正确的是(其中s为绳子自由端通过的距离，H为动滑轮上升的高度)(　C　)
A．s1＝s2 B．H1＝H2 C．η1＝η2 D．W有用1＝W有用2

9．小明同学利用圆珠笔杆、钢丝、细绳制成了如图所示滑轮组，用其匀速提升重物，下列说法正确是( D )
A．拉细绳的力F等于钩码重力G的1／3 B．拉细绳的力F等于钩码重力G的1／7
C．用该滑轮组提起不同的钩码，机械效率相同 D．用该滑轮组提起更多的钩码，机械效率增加
10．如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300N的物体，拉力F的大小为30N．若物体和地面之间的摩擦力大小为45N，则A处的拉力大小和滑轮组的机械效率分别为（　B　）
A. 45N、50% 　　B. 45N、75% 　　C. 60N、50% 　　D. 60N、75%

11．用l00牛的拉力沿一斜面向上拉重为400牛的物体，刚好可使其沿斜面匀速上滑。如果此斜面的机械效率为80％，则斜面的高与长之比为 ( C )
A．4：1 B．5：1 C．1：5 D．以上都不对
12、工人用如图所示的滑轮组提起重2 000 N的物体，若工人匀速提升这个物体所用的拉力是800 N，则该滑轮组的机械效率为__62.5%__；若工人用800 N的拉力在1 min内将这个物体匀速提高了3 m，他做功的功率为__160__W。
13．工人师傅用图甲所示的滑轮组运送货物上楼，每件货物重100 N，每次运送的量不定，图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图象，由图可知动滑轮重为__100__ N，当某次运送4件货物时，绳子的拉力F是__250__N，滑轮组的机械效率为__80%__。(不考虑绳重和摩擦)

14.如图所示，工人通过滑轮组使重900N的箱子以0.4m/s的速度从地面升到12m高的五楼上。求：（1）工人拉绳子的速度是多少？
（2）工人吊起箱子的过程中做的有用功是多少？
（3）若滑轮组的机械效率为80%,则工人做功的功率为多少？

【答案】（1）0.8m/s (2)10800J (3)450W

15.如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。已知货物的质量为600千克，所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍，滑轮组的机械效率为75％。若人以0.5米／秒的速度匀速前行，经l00秒将货物拉出仓库，g取l0牛／千克。求在此过程中：
(1)人做的有用功为多大?
(2)人的拉力为多大?
(3)人拉力的功率为多大?

【答案】(1)15000J (2) 400N (3)200W

16．如图甲所示的滑轮组，每个滑轮等重。不计绳重和摩擦，物体重G1从200牛开始逐渐增加，直到绳子被拉断。每次均匀速拉动绳子将物体提升同样的高度。图乙记录了在此过程中滑轮组的机械效率随物体重力的增加而变化的图象。
(1)每个滑轮重多少牛?
(2)绳子能承受的最大拉力是多少牛?
(3)当滑轮组的机械效率为80％时，物体重多少牛?

【答案】(1)100牛 (2)500牛 (3)800牛

17．如图所示，杠杆MN可绕O点转动，A、B、C、D是四个供人娱乐的吊环、B环到O点的距离为D环到O点距离的一半，父子俩在吊环上做游戏，质量为40 kg的儿子吊在B环上，父亲站在地面上抓着D环。(g取10 N/kg)
(1)若不计杠杆和吊环的重力以及转轴间的摩擦，为使杠杆在水平位置平衡，父亲要用多大力拉吊环D?
(2)若父亲实际使用竖直向下的拉力为250 N，在4 s内将儿子匀速拉高0.4 m，父亲要做多少功？
(3)父亲提升儿子的过程中，该器材的机械效率为多少？

【答案】 (1)为使杠杆在水平位置平衡，父亲要用200 N的力拉吊环D；
(2)若父亲实际使用竖直向下的拉力为250 N，在4 s内将儿子匀速拉高0.4 m，父亲要做功200 J；
(3)父亲提升儿子的过程中，该器材的机械效率为80%。




综合提升
如图所示，用10N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动，弹簧测力计的示数为3N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，则下列说法中正确的有（ D ）
B受到的摩擦力为3N，方向水平向左
B. 滑轮移动的速度为0.4m/s
C. 绳子拉物体A的功率为2W
D. 在运动过程中若将拉力F增大到12N，弹簧测力计的示数仍为3N

用如图甲所示的滑轮组从水中提升物体M，已知被提升的物体M质量为76kg，M的体积为3×10﹣3m3，在物体M未露出水面的过程中，绳子自由端的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升了10m的高度，此过程中，拉力F做的功W随时间t的变化图象如图乙所示，不计绳重和摩擦力大小（g取10N/kg）。下面分析不正确的是（　D　）
此过程中，绳子自由端的拉力F大小为400N
B. 动滑轮重力为70N
C. 当物体M没有露出水面时，动滑轮下端挂钩上绳子的拉力为730N
D. 当物体M没有露出水面的过程中，该滑轮组提升货物的机械效率为95%
用如图所示的滑轮组在10s内将300N的重物匀速提升3m，已知动滑轮重30N，不计摩擦，则（ C ）
利用滑轮组所做的有用功是450J B. 绳子自由端移动的速度是0.9m/s
C. 拉力的功率是99W D. 滑轮组的机械效率是80%

如图所示，斜面长6m，高3m，用沿斜面向上、大小为100N的拉力F使物体在5s内沿斜面移动了2m，下列说法正确的是（ C ）
滑轮组的机械效率是40% B. 物体重300 N
C. 拉力F做的功是600 J D. 拉力F的功率是40 W
小柯用图中装置提升重为400牛的物体，不计摩擦和滑轮自重，下列说法正确的是（ C ）
两个滑轮均为定滑轮
B. 人将绳子拉过1米，物体也上升1米
C. 物体匀速上升时，人对绳子的拉力为200牛
D. 使用该装置不能省力，但能改变力的方向

如图所示，物体G在竖直向上的拉力F的作用下，匀速上升0.2m。已知G＝18N，F＝10N。这一过程中，不能得到的结论是( C )
绳子自由端上升0.4m B. 拉力F做功4J
C. 动滑轮重为2N D. 物体重力做功3.6J
如图所示，用l0N的力F竖直向上拉动滑轮，物体A以0.2m/s的速度匀速上升2m，滑轮的效率为80％，下列说法正确的是 ( A )
A. 拉力做的有用功为8 B. 拉力F的功率为4W
C. A的重力为5N D. 滑轮重力为4N

8、如下图所示，用力F拉着重为G的物体竖直匀速上升，在时间t内物体上升的高度为h（物体未拉出水面），若物体的体积为V，水的密度为ρ，则下列算式正确的是（ D ）
B. C. W有＝Gh D.

9、如图所示，在水平地面上放一个重300N，不考虑绳的重力和绳与滑轮间的摩擦，匀速拉动物体时，水平拉力F为60N，则物体与地面的摩擦力为 ?120?? ?N，若物体前进1米所用的时间为10秒，拉力F做功的功率为 ???12 ?瓦。（各连接部分的绳均水平）

10、将同一重物用两种机械举高，甲的机械效率为η甲，乙机械效率为η乙，且η甲∶η乙=8∶5，则分别使用这两种机械时的拉力之比F1∶F2=___5:8__。若甲、丙两滑轮完全相同，提升的重物也相同，则F1__大于__F3 ，若丙机械效率为η丙，则η甲__等于___η丙。（选填“大于”、“等于”或“小于”）
11、如图所示，在水平拉力F的作用下使物体m沿水平地面做匀速直线运动，若滑轮与绳子的质量及滑轮摩擦不计，已知物体m与地面间的摩擦力为10N，物体m以2m/s的速度前进了10秒，则拉力F大小为 ? ? ? 5N? ? ??，拉力所做的为 ? ? ?200J ? ? ??。

12、如图所示，在水平拉力F＝20N作用下，重为100N的物体A在水平方向上以1m/s的速度做匀速直线运动，该装置机械效率为80%，那么物体A受到的摩擦力大小为 　8　牛顿，10秒钟内拉力做功 　200　焦
13、如图，一个质量为30千克的氢气球浮在空中，下端系一条质量忽略不计的绳子，绳子绕过一个用铁链栓住的定滑轮，另一端固定在一个木桩上。已知氢气球受到浮力为500牛，定滑轮和铁链的总重为1千克。请问木桩受到绳子的拉力为_____200___牛，铁链下端对地面的拉力又是____390____牛。

14、电梯是高层住宅必备的交通工具，如图甲所示是某种升降电梯工作原理图，它由轿厢、对重、电动机、钢丝绳、滑轮等部件连接组成。电动机和对重通过钢丝绳分别给轿厢施加拉力，连接轿厢的两根钢丝绳非常靠近，轿厢与对重的运动方向始终相反。对重的质量为400kg，空轿厢的质量是500kg，额定载重量是1000kg，某次电梯满载上升时的v﹣t图象如图乙所示。不计钢丝绳重力和一切摩擦
（1）电梯匀速上升的高度是多少？
（2）电梯匀速运动阶段，对重的重力做的功是多少？
（3）电梯满载匀速上升时，电动机钢丝绳对轿厢拉力的功率是多少？
【答案】解：（1）h=vt=2米／秒×（8-2）秒=12米；
（2）W=Fs=Gh=400千克×10牛／千克×12米=4.8×104焦；
（3）F拉=G载+G箱－F=(1000+500－400)千克×10牛／千克=1.1×104牛
P拉=F拉v=1.1×104牛×2米／秒=2.2×104瓦；
答：（1）电梯匀速上升的高度是12米；
（2）电梯匀速运动阶段，对重的重力做的功是4.8×104焦；
（3）电梯满载匀速上升时，电动机钢丝绳对轿厢拉力的功率是2.2×104瓦。

15、玻璃装运车间常用“低压吸盘吊车”进行吊运玻璃（如图a所示)，先将6个吸盘压在玻璃上，然后启动抽气机使吸盘内的气压减小，在大气压作用下将玻璃“吸”起，再启动电动机牵引滑轮组上的绳子就可以将玻璃吊起。图b为低压吸盘吊车结构示意图
假设6只吸盘及支架共重为500牛，每个滑轮重100牛，在某次吊装过程中，吊车将一块重为900牛的玻璃以0.2米/秒的速度吊高2米，不计抽气管和绳重，不计绳子与滑轮的摩擦，根据信息回答下列问题：
若圆形吸盘的直径为10厘米，当时的气压为1.0×105Pa，则吸盘内的气压至少要达到多少以下才能把玻璃“吸”起？（6只吸盘内的气压相同，取π＝3进行计算）
（2）在提升该玻璃的过程中，该吊升机械的机械效率为多大？
（3）如果此时电动机的效率为75%，则电动机消耗的电功率为多大？

【答案】解：（1）6个吸盘的面积：S=6S0=πr2=6×3×0.052=0.045m2；
吸盘受到的压强：
则吸盘内的气压至少要达到p内=p0-△p=1.0×105Pa-2×104Pa=8×104Pa；
（2）吊升机械效率：；
（3）电动机的拉力：，
由Pη=Fv得，电动机消耗的电功率：。
答：（1）吸盘内的气压至少要达到8×104Pa以下才能把玻璃“吸”起；
（2）该吊升机械的机械效率为60%；
（3）?电动机消耗的电功率为400W。