專題11功、功率、機(jī)械效率(原卷版+解析)(第1期)

專題11功、功率、機(jī)械效率（原卷版）（第1期）一、選擇題1.（2022·山東泰安）如圖所示，利用滑輪組將重為的物體在內(nèi)勻速提升，已知拉力為，若不計繩重和摩擦。下列說法正確的是（）。A.繩端移動的速度為 B.動滑輪重力為C.拉力做功的功率為 D.滑輪組的機(jī)械效率為80%2.（2022·云南省）如圖所示，工人利用滑輪組將質(zhì)量為57kg的建筑材料勻速提升，繩子自由端移動的速度為0.4m/s，動滑輪的質(zhì)量為3kg，忽略繩重和摩擦，則（）。A.經(jīng)過10s建筑材料被提升4m B.工人對繩子的拉力為300NC.經(jīng)過10s工人做的有用功為2280J D.此過程中該滑輪組的機(jī)械效率為90%3.（2022·湖南衡陽）小芳用如圖所示的滑輪組，在5s內(nèi)將重為90N的物體勻速提升1m，拉力F為40N，不計輪重及摩擦，下列說法正確的是（）。A.滑輪組提升重物所做的有用功是40J B.該滑輪組的機(jī)械效率是75%C.動滑輪的重力是50N D.拉力的功率是24W4.（2022·江蘇揚州）在測量滑輪組機(jī)械效率的活動中，裝置如圖所示，欲使所測機(jī)械效率提高，下列措施可行的是（）。A.轉(zhuǎn)軸加潤滑油 B.增加提升高度 C.增大提升速度 D.減小物體質(zhì)量5.（2022·四川內(nèi)江）在如圖所示的滑輪組中，每個滑輪重，在繩子自由端用的拉力把貨物勻速提高，不計摩擦和繩重，則貨物的重力和滑輪組的機(jī)械效率分別是（）。A.； B.；C.； D.；6.（2022·山東臨沂）2022年5月20日，我市文化體育新地標(biāo)一臨沂奧體中心體育場鋼結(jié)構(gòu)主體順利完成合攏。履帶式起重機(jī)是該項工程的重要施工機(jī)械，施工現(xiàn)場的履帶式起重機(jī)（）。A.水平移動時其重力不做功 B.吊臂前端的定滑輪能省力C.粗糙的履帶可以減小摩擦 D.寬大的履帶可以增大壓強(qiáng)7.（2022·山東臨沂）北京路沂河大橋改造工程是我市今年重大工程之一，截至2月27日，質(zhì)量為2.5萬噸的南幅老橋橋面由560個液壓千斤頂頂升到位（如圖）。橋面被以5mm/min的速度共頂升3.1m，g取10N/kg，下列判斷正確的是（）。A.南幅老橋橋面重2.5×105N B.1h內(nèi)橋面可被連續(xù)頂升3mC.千斤頂共對橋面做功7.75×108J D.千斤頂應(yīng)用了流體壓強(qiáng)的特點8.（2022·陜西?。┤鐖D，這是一種塔式起重機(jī)，已知起重機(jī)上的滑輪組在勻速起吊330kg的物體時，滑輪組的機(jī)械效率是60%，g取10N/kg。下列分析和計算錯誤的是（）。A.起重機(jī)的吊臂AOB可視為杠桿；B.增加起吊物體的質(zhì)量，滑輪組的機(jī)械效率將減小；C.物體上升2m，滑輪組所做有用功是6.6×103J；D.物體上升2m，滑輪組所做總功是1.1×104J9.（2022·四川南充）某科技小組設(shè)計了一種測量渾水密度的裝置，如圖所示，A是體積為10-3m3的均勻正方體浮子，B是圓形容器，C是固定在容器底部的定滑輪，通過細(xì)繩將A與滑輪組連接。當(dāng)容器中盛有適量密度為1.0×103kg/m3的清水，連接浮子的繩子恰好不受拉力時，浮子的體積浸在清水中；當(dāng)繩子末端拉力為F1時，浮子在清水中浸沒后能緩慢勻速向下運動：把清水換成待測渾水后，繩子末端拉力為F2=3.1N時，浮子浸沒后也能緩慢勻速向下運動。已知動滑輪質(zhì)量為30g，g=10N/kg，不計繩子質(zhì)量，伸縮，摩擦及水的阻力則（）。A.浮子的密度為0.6×103kg/m3；B.繩子拉力F1為2.1N；C.清水中浮子浸沒后勻速運動時滑輪組的機(jī)械效率約為95%；D.渾水密度為1.2×103kg/m3二、填空題10.（2022·四川自貢）小明同學(xué)用15N的水平推力推動重為100N的超市購物車。購物車自靜止開始在10s內(nèi)沿水平方向前進(jìn)了10m。在整個過程中推力做功為___________J，重力做功為___________J。11.（2022·四川自貢）如圖所示，用滑輪組將重力為540N的重物勻速提升2m，所用拉力F為200N，則滑輪組的機(jī)械效率為___________，如果要提高滑輪組的機(jī)械效率，你的做法是___________。（答出一條即可）12.（2022·重慶A）在一次實驗探究活動中，小林用如圖所示滑輪組將重為2.7N的物體勻速提升了20cm用時2s，繩子自由端彈簧測力計的示數(shù)如圖所示，則小林做的有用功為_______J，滑輪組的機(jī)械效率為_________%。13.（2022·四川南充）如圖所示，某工人師傅用平行于斜面向上、大小為500N的推力，把木箱從長4m的斜面底端推到頂端用時10s，整個過程木箱的平均速度為________m/s，推力的平均功率為_________W。14.（2022·安徽?。┯脠D示的滑輪組將重為的物體豎直向上勻速提升，拉力F的大小為，則該滑輪組的機(jī)械效率為______。15.（2022·江蘇連云港）2022年北京冬奧會上智能設(shè)備廣泛應(yīng)用，一款智能送餐機(jī)器人的重力是，如果機(jī)器人在水平路面上以的速度沿直線勻速運動，它所受到的阻力為。機(jī)器人的重力做功___________，牽引力對機(jī)器人做功___________。三、計算題16.（2022·四川遂寧）小超與同學(xué)到某工地參觀，看到工人操作電動機(jī)通過如圖所示滑輪組將正方體石料從水池底豎直勻速吊起。他們通過調(diào)查得知：石料的邊長為0.2m，密度為，石料上升時速度恒為0.4m/s，圓柱形水池的底面積為，動滑輪重為30N。請根據(jù)他們的調(diào)查數(shù)據(jù)求：（不計繩重和摩擦，，g取10N/kg）：（1）石料露出水面前受到的浮力；（2）石料的重力；（3）石料露出水面前滑輪組的機(jī)械效率；（4）石料從剛露出水面到完全露出水面所用的時間；并推導(dǎo)出該過程中電動機(jī)的輸出功率P（單位：W）與時間t（單位：s）的函數(shù)關(guān)系式。17.（2022·重慶A）“共建衛(wèi)生城市，構(gòu)建美好家園”，如圖所示是“霧炮車”噴灑水霧以減少揚塵的情段。某次噴酒完后，該車在的牽引力作用下，勻速通過200m的平直道路用時20s。求：（1）此過程中該車的速度；（2）此過程中該車牽引力的功率。18.（2022·安徽省）在一次跳傘表演中，運動員在的時間內(nèi)豎直向下勻速降落了。若運動員和降落傘作為整體受到的重力為，求這個整體在該過程中：（1）所受阻力的大??；（2）所受重力做功的功率。19.（2022·江蘇連云港）小明家裝修房屋，一箱質(zhì)量為的建筑材料放在水平地面上，它與水平地面的接觸面積是。裝修工人用的拉力通過如圖所示的滑輪組將建筑材料勻速提升，用時。（）求：（1）建筑材料放在水平地面上時對地面的壓強(qiáng)；（2）拉力的功率；（3）滑輪組的機(jī)械效率。20.（2022·山東泰安）電動車是人們便捷出行的交通工具。某人騎著電動車在水平路面上沿直線行駛了，已知他和電動車的總重力為，輪胎和地面的總接觸面積為。假定騎行過程中電動車的牽引力恒為，在此騎行過程中，求：（1）牽引力做的功；（2）電動車對水平路面壓強(qiáng)。21.（2022·四川內(nèi)江）車速過快是造成交通事故的重要原因之一，為限制車速，常常在下坡路段設(shè)置減速帶。如圖所示是有減速帶的斜坡示意圖，在傾角為的斜坡上有7個減速帶，相鄰兩個減速帶間的距離均為50m?，F(xiàn)有一輛質(zhì)量為1.2t的小汽車，從斜坡上離減速帶有一定距離的某處開始下滑，由于減速帶、小汽車制動等因素的影響，使得小汽車通過相鄰減速帶間的平均速度均為10m/s。（小汽車的長度不計，減速帶的寬度不計，g=10N/kg）則：（1）小汽車從第1個減速帶行駛到第7個減速帶所用的時間是多少？（2）小汽車從第1個減速帶行駛到第7個減速帶的過程中，重力做的功為多少？專題11功、功率、機(jī)械效率（解析版）（第1期）一、選擇題1.（2022·山東泰安）如圖所示，利用滑輪組將重為的物體在內(nèi)勻速提升，已知拉力為，若不計繩重和摩擦。下列說法正確的是（）。A.繩端移動的速度為 B.動滑輪重力為C.拉力做功的功率為 D.滑輪組的機(jī)械效率為80%【答案】D?！窘馕觥緼．由圖可知，有兩段繩子吊著動滑輪，即n=2。繩端移動的距離為s=nh=2×3m=6m繩端移動的速度為故A錯誤；B．忽略繩子的重力和摩擦的情況下則由于n=2，則故B錯誤；C．拉力做功為拉力做功的功率為故C錯誤；D．克服物體的重力做的有用功為滑輪組的機(jī)械效率為故D正確。故選D。2.（2022·云南?。┤鐖D所示，工人利用滑輪組將質(zhì)量為57kg的建筑材料勻速提升，繩子自由端移動的速度為0.4m/s，動滑輪的質(zhì)量為3kg，忽略繩重和摩擦，則（）。A.經(jīng)過10s建筑材料被提升4m B.工人對繩子的拉力為300NC.經(jīng)過10s工人做的有用功為2280J D.此過程中該滑輪組的機(jī)械效率為90%【答案】B。【解析】A．兩根繩子分擔(dān)動滑輪重，故建筑材料移動的速度為經(jīng)過10s建筑材料被提升故A錯誤；B．工人對繩子的拉力為故B正確；C．經(jīng)過10s工人做的有用功為故C錯誤；D．此過程中該滑輪組的機(jī)械效率為故D錯誤。故選B。3.（2022·湖南衡陽）小芳用如圖所示的滑輪組，在5s內(nèi)將重為90N的物體勻速提升1m，拉力F為40N，不計輪重及摩擦，下列說法正確的是（）。A.滑輪組提升重物所做的有用功是40J B.該滑輪組的機(jī)械效率是75%C.動滑輪的重力是50N D.拉力的功率是24W【答案】BD。【解析】A．滑輪組提升重物所做的有用功W有用=Gh=90N×1m=90J故A錯誤；B．拉力所做的總功為W總=Fs=40N×1m×3=120J滑輪組的機(jī)械效率為故B正確；C．動滑輪的重力G動=nF-G=3×40N-90N=30N故C錯誤；D．拉力的功率故D正確。故選BD。4.（2022·江蘇揚州）在測量滑輪組機(jī)械效率的活動中，裝置如圖所示，欲使所測機(jī)械效率提高，下列措施可行的是（）。A.轉(zhuǎn)軸加潤滑油 B.增加提升高度 C.增大提升速度 D.減小物體質(zhì)量【答案】A?！窘馕觥緼．轉(zhuǎn)軸加潤滑油，減小摩擦力，減小額外功，可以提升滑輪組的機(jī)械效率，故A符合題意；B．有3段繩子分擔(dān)動滑輪和物重，故滑輪組的機(jī)械效率為與提升高度高度無關(guān)，故B不符合題意；C．滑輪組的機(jī)械效率與速度無關(guān)，故C不符合題意；D．若減小物體的質(zhì)量，根據(jù)可知，滑輪組的機(jī)械效率將變小，故D不符合題意。故選A。5.（2022·四川內(nèi)江）在如圖所示的滑輪組中，每個滑輪重，在繩子自由端用的拉力把貨物勻速提高，不計摩擦和繩重，則貨物的重力和滑輪組的機(jī)械效率分別是（）。A.； B.；C.； D.；【答案】C?！窘馕觥緼B．如圖所示，兩段繩子分擔(dān)動滑輪和物重，故重物重故AB不符合題意；CD．不計繩重和摩擦力，故滑輪組的機(jī)械效率是故C符合題意；D不符合題意。故選C。6.（2022·山東臨沂）2022年5月20日，我市文化體育新地標(biāo)一臨沂奧體中心體育場鋼結(jié)構(gòu)主體順利完成合攏。履帶式起重機(jī)是該項工程的重要施工機(jī)械，施工現(xiàn)場的履帶式起重機(jī)（）。A.水平移動時其重力不做功 B.吊臂前端的定滑輪能省力C.粗糙的履帶可以減小摩擦 D.寬大的履帶可以增大壓強(qiáng)【答案】A?！窘馕觥緼．水平移動時其重力方向與移動方向垂直，重力不做功，故A符合題意；B．吊臂前端的定滑輪是等臂杠桿，不能省力，故B不符合題意；C．粗糙的履帶，增大接觸面的粗糙程度，可以增大摩擦，故C不符合題意；D．寬大的履帶，增大了接觸面積，可以減小壓強(qiáng)，故D不符合題意。故選A。7.（2022·山東臨沂）北京路沂河大橋改造工程是我市今年重大工程之一，截至2月27日，質(zhì)量為2.5萬噸的南幅老橋橋面由560個液壓千斤頂頂升到位（如圖）。橋面被以5mm/min的速度共頂升3.1m，g取10N/kg，下列判斷正確的是（）。A.南幅老橋橋面重2.5×105N B.1h內(nèi)橋面可被連續(xù)頂升3mC.千斤頂共對橋面做功7.75×108J D.千斤頂應(yīng)用了流體壓強(qiáng)的特點【答案】C。【解析】A．南幅老橋橋面重為故A錯誤；B．由得，1h內(nèi)橋面可被連續(xù)頂升故B錯誤；C．千斤頂共對橋面做功故C正確；D．千斤頂應(yīng)用了帕斯卡原理，即密閉液體能大小不變地傳遞壓強(qiáng)的原理，故D錯誤。故選C。8.（2022·陜西?。┤鐖D，這是一種塔式起重機(jī)，已知起重機(jī)上的滑輪組在勻速起吊330kg的物體時，滑輪組的機(jī)械效率是60%，g取10N/kg。下列分析和計算錯誤的是（）。A.起重機(jī)的吊臂AOB可視為杠桿；B.增加起吊物體的質(zhì)量，滑輪組的機(jī)械效率將減?。籆.物體上升2m，滑輪組所做有用功是6.6×103J；D.物體上升2m，滑輪組所做總功是1.1×104J【答案】B?！窘馕觥緼．由圖可知，起重機(jī)的吊臂可以視為支點在O點，力臂分別為OA、OB的杠桿，故A正確，不符合題意；B．滑輪組的機(jī)械效率增加起吊物體的質(zhì)量時，有用功增加，額外功不變，有用功與總功的比值變大，則滑輪組的機(jī)械效率變大，故B錯誤，符合題意；C．物體上升2m，滑輪組所做有用功W有=Gh=mgh=330kg×10N/kg×2m=6.6×103J故C正確，不符合題意；D．滑輪組所做總功故D正確，不符合題意。故選B。9.（2022·四川南充）某科技小組設(shè)計了一種測量渾水密度的裝置，如圖所示，A是體積為10-3m3的均勻正方體浮子，B是圓形容器，C是固定在容器底部的定滑輪，通過細(xì)繩將A與滑輪組連接。當(dāng)容器中盛有適量密度為1.0×103kg/m3的清水，連接浮子的繩子恰好不受拉力時，浮子的體積浸在清水中；當(dāng)繩子末端拉力為F1時，浮子在清水中浸沒后能緩慢勻速向下運動：把清水換成待測渾水后，繩子末端拉力為F2=3.1N時，浮子浸沒后也能緩慢勻速向下運動。已知動滑輪質(zhì)量為30g，g=10N/kg，不計繩子質(zhì)量，伸縮，摩擦及水的阻力則（）。A.浮子的密度為0.6×103kg/m3；B.繩子拉力F1為2.1N；C.清水中浮子浸沒后勻速運動時滑輪組的機(jī)械效率約為95%；D.渾水密度為1.2×103kg/m3【答案】BC?！窘馕觥緼．接浮子的繩子恰好不受拉力時，浮子的體積浸在清水中，可知此時浮力等于重力，浮子的密度為

故A不符合題意；B．浮子浸沒在水中時受到的浮力為F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=10N浮子的重力為G=mg=ρAgV=0.4×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=4N繩子對A的拉力為F=F浮-G=10N-4N=6N繩子拉力F1為

故B符合題意；C．清水中浮子浸沒后勻速運動時滑輪組的機(jī)械效率約為

故C符合題意；D．在渾水中繩子對A的拉力為浮子浸沒在渾水中時受到的浮力為F4=G+F3=4N+9N=13N渾水密度為故D不符合題意。故選BC。二、填空題10.（2022·四川自貢）小明同學(xué)用15N的水平推力推動重為100N的超市購物車。購物車自靜止開始在10s內(nèi)沿水平方向前進(jìn)了10m。在整個過程中推力做功為___________J，重力做功為___________J。【答案】①150；②0。【解析】[1]推力的方向水平向前，推車水平方向移動的距離為10m，由可知，在整個過程中推力做功[2]當(dāng)一個力作用在物體上，并使物體在力的方向上通過了一段距離，力學(xué)中就說這個力對物體做了功。重力的方向為豎直向下，但推車未在豎直方向上移動距離，故重力沒做功，其大小為0。11.（2022·四川自貢）如圖所示，用滑輪組將重力為540N的重物勻速提升2m，所用拉力F為200N，則滑輪組的機(jī)械效率為___________，如果要提高滑輪組的機(jī)械效率，你的做法是___________。（答出一條即可）【答案】①90%；②增加重物的重力。【解析】[1]由圖示知，滑輪組承重繩子為3根，重物提升2m，繩子端移動的距離s=3h=3×2m=6m滑輪組的機(jī)械效率；[2]要提高滑輪組的機(jī)械效率，可增加提升重物的重力，此時，提升重物所做的有用功增大，機(jī)械效率增大。12.（2022·重慶A）在一次實驗探究活動中，小林用如圖所示滑輪組將重為2.7N的物體勻速提升了20cm用時2s，繩子自由端彈簧測力計的示數(shù)如圖所示，則小林做的有用功為_______J，滑輪組的機(jī)械效率為_________%。【答案】①0.54；②75?！窘馕觥縖1]由題意可知，物體的重力為G=2.7N，物體上升的高度為h=20cm=0.2m故由W=Fs可得，小林做的有用功為W有=Gh=2.7N×0.2m=0.54J[2]由圖中可知，繩子自由端的拉力為F=1.2N，動滑輪上有三股繩子承重，故可得滑輪組的機(jī)械效率為。13.（2022·四川南充）如圖所示，某工人師傅用平行于斜面向上、大小為500N的推力，把木箱從長4m的斜面底端推到頂端用時10s，整個過程木箱的平均速度為________m/s，推力的平均功率為_________W?！敬鸢浮竣?.4；②200?！窘馕觥縖1]木箱的平均速度[2]推力的平均功率。14.（2022·安徽?。┯脠D示的滑輪組將重為的物體豎直向上勻速提升，拉力F的大小為，則該滑輪組的機(jī)械效率為______。

【答案】80%?！窘馕觥坑蓤D可知，滑輪組承擔(dān)重物的繩子股數(shù)為n=3，則由可知，該滑輪組的機(jī)械效率為。15.（2022·江蘇連云港）2022年北京冬奧會上智能設(shè)備廣泛應(yīng)用，一款智能送餐機(jī)器人的重力是，如果機(jī)器人在水平路面上以的速度沿直線勻速運動，它所受到的阻力為。機(jī)器人的重力做功___________，牽引力對機(jī)器人做功___________?！敬鸢浮竣?；②3000?！窘馕觥縖1]重力方向是豎直向下的，機(jī)器人在水平路面上運動，沒有在重力的方向上通過一定的距離，重力沒有做功，即重力做功為零。[2]機(jī)器人勻速直線運動，受到的牽引力和阻力是平衡力，由二力平衡條件得到牽引力F=f=60N牽引力對機(jī)器人做功W=Fs=60N×50m=3000J。三、計算題16.（2022·四川遂寧）小超與同學(xué)到某工地參觀，看到工人操作電動機(jī)通過如圖所示滑輪組將正方體石料從水池底豎直勻速吊起。他們通過調(diào)查得知：石料的邊長為0.2m，密度為，石料上升時速度恒為0.4m/s，圓柱形水池的底面積為，動滑輪重為30N。請根據(jù)他們的調(diào)查數(shù)據(jù)求：（不計繩重和摩擦，，g取10N/kg）：（1）石料露出水面前受到的浮力；（2）石料的重力；（3）石料露出水面前滑輪組的機(jī)械效率；（4）石料從剛露出水面到完全露出水面所用的時間；并推導(dǎo)出該過程中電動機(jī)的輸出功率P（單位：W）與時間t（單位：s）的函數(shù)關(guān)系式?！敬鸢浮浚?）80N；（2）200N；（3）80%；（4），(0≤t≤0.4s)。【解析】（1）石料的體積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）由圖可知，繩子承重段數(shù)n=2，不計繩重和摩擦，繩子的拉力石料露出水面前滑輪組的機(jī)械效率（4）拉出水面后，水面下降的高度石料上升的實際距離石料從剛露出水面到完全露出水面的時間石料經(jīng)過t秒上升的高度h1=vt=0.4t石料的底面積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此時排開水的體積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繩=2v=2×0.4m/s=0.8m/s電動機(jī)功率綜上(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）石料露出水面前滑輪組的機(jī)械效率是80%；（4）石料從剛露出水面到完全露出水面所用的時間是0.4s；該過程中電動機(jī)的輸出功率P（單位：W）與時間t（單位：s）的函數(shù)關(guān)系式是(0≤t≤0.4s)17.（2022·重慶A）“共建衛(wèi)生城市，構(gòu)建美好家園”，如圖所示是“霧炮車”噴灑水霧以減少揚塵的情段。某次噴酒完后，該車在的牽引力作用下，勻速通過200m的平直道路用時20s。求：（1）此過程中該車的速度；（2）此過程中該車牽引力的功率?！敬鸢浮浚?）10m/s；（2）4×104W?！窘馕觥浚?）由題意可知，根據(jù)公式可得此過程車的速度為（2）根據(jù)公式P=Fv可得，該車牽引力的功率為P=Fv=4×103N×10m/s=4×104W答（1）此過程中該車的速度為10m/s；（2）此過程中該車牽引力的功率為4×104W。18.（2022·安徽省）在一次跳傘表演中，運動員在的時間內(nèi)豎直向下勻速降落了。若運動員和降落傘作為整體受到的重力為，求這個整體在該過程中：（1）所受阻力的大??；（2）所受重力做功的功率?！敬鸢浮浚?）1000N；（2）6000W?！窘馕觥浚?）有題可知，運動員在做勻速直線運動，故受到的阻力與重力是一對平衡力，故阻力為（2）重力做的功為所受重力做功的功率為答：（1）所受阻力的大小1000N；（2）