資源簡(jiǎn)介

第2課時(shí)　功　功率　機(jī)械效率
知識(shí)點(diǎn)1　功及功的原理
1．力學(xué)中的功
(1)如果一個(gè)力作用在物體上，物體在這個(gè)力的方向移動(dòng)了一段距離，就說(shuō)這個(gè)力對(duì)物體做了功。
(2)做功的兩個(gè)必要因素：①作用在物體上的力，②物體在力的方向上移動(dòng)的距離。
(3)力不做功的三種情況
類型 力和距離的關(guān)系 例圖 示意圖 舉例
勞而無(wú)功 物體受到力的作用，但沒(méi)有移動(dòng)距離(F≠0，s＝0) ①推桌子時(shí)，未推動(dòng)；②搬石頭時(shí)，未搬起
不勞無(wú)功 物體由于慣性而運(yùn)動(dòng)一段距離(F＝0，s≠0) ①踢出去的足球向前滾動(dòng)；②跳遠(yuǎn)起跳后，人靠慣性前進(jìn)
垂直無(wú)功 物體運(yùn)動(dòng)的方向跟力的方向垂直(F≠0，s≠0，F(xiàn)⊥s) 用手提著水桶在水平方向運(yùn)動(dòng)
關(guān)鍵點(diǎn)撥：若F與s的方向相反，我們就說(shuō)物體克服力F做了功。如汽車剎車的過(guò)程中，阻力跟汽車的運(yùn)動(dòng)方向相反，即汽車克服阻力做了功。
2．功的計(jì)算
(1)力學(xué)中，功等于力與物體在力的方向上移動(dòng)的距離的乘積。(與物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)還是勻變速直線運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān))
(2)功的計(jì)算公式：W＝Fs。提升物體時(shí)克服重力做功：W＝Gh。單位：焦耳(J)。
(3)機(jī)械功原理：使用任何機(jī)械都不能省功(即W用機(jī)械≥ W直接用手)。
知識(shí)點(diǎn)2　功率
1．定義：功與做功時(shí)間之比——功率。
2．物理意義：表示做功快慢的物理量，數(shù)值上等于單位時(shí)間內(nèi)所做的功。
3．公式：P＝。推導(dǎo)公式：P＝＝＝Fv(適用于勻速直線運(yùn)動(dòng)，v的單位為m/s)。
4．單位：瓦特(W)。常用單位：千瓦(kW)。關(guān)系：1 kW＝1 000 W，1 W＝1 J/s。
關(guān)鍵點(diǎn)撥：(1)“做功多”不代表“做功快”，物體做功多，不表示做功就快，因?yàn)樽龉Φ目炻€與做功所用的時(shí)間有關(guān)。
(2)“做功快”不代表“做功多”，做功快的物體做功不一定多，做功快，但所用時(shí)間短，則所做功也會(huì)很少。
知識(shí)點(diǎn)3　機(jī)械效率
1．有用功和額外功
(1)有用功：無(wú)論是否使用機(jī)械，必須要做的功，用W有用表示。
(2)額外功：使用機(jī)械時(shí)，是人們不需要的但又不得不做的功，用W額外表示。
(3)總功：有用功和額外功總和，用W總表示，即W總＝W有用＋W額外。
2．機(jī)械效率
(1)定義：有用功跟總功的比值叫做機(jī)械效率，用字母η表示。
(2)公式：η＝。
關(guān)鍵點(diǎn)撥：(1)區(qū)分有用功與額外功的關(guān)鍵：為了達(dá)到目的而做的功——有用功。(例：①用桶將水從水井中提上來(lái)，對(duì)水做的是有用功，而對(duì)桶做的是額外功；②若是撈出掉入水井中的水桶，則對(duì)桶做的是有用功，而對(duì)桶帶出來(lái)的水所做的功是額外功。)
(2)使用任何機(jī)械都要做額外功，總有W有用(3)機(jī)械效率與功率的辨析：①功率——做功的快慢；②機(jī)械效率——有用功在總功中占比大小。因此，機(jī)械效率與功率是兩個(gè)不同的物理量，它們之間沒(méi)有必然聯(lián)系。
重難點(diǎn)1　判斷物體是否做功
【典例1】　如圖所示為舉重運(yùn)動(dòng)員做挺舉時(shí)的幾個(gè)狀態(tài)圖，下列關(guān)于該運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴做功情況的分析正確的是(　　)
A．從發(fā)力到上拉的過(guò)程中不做功
B．從上拉到翻站的過(guò)程中做功
C．從翻站到上挺的過(guò)程中不做功
D．舉著杠鈴穩(wěn)定站立的過(guò)程中做功
B　[從發(fā)力到上拉的過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴施加一個(gè)向上的力，同時(shí)杠鈴向上移動(dòng)，所以運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴做功，故A錯(cuò)誤；從上拉到翻站的過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴施加一個(gè)向上的力，同時(shí)杠鈴向上移動(dòng)，所以運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴做功，故B正確；從翻站到上挺的過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴施加一個(gè)向上的力，同時(shí)杠鈴向上移動(dòng)，所以運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴做功，故C錯(cuò)誤；舉著杠鈴穩(wěn)定站立的過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴施加一個(gè)向上的力，但是杠鈴靜止不動(dòng)，所以運(yùn)動(dòng)員沒(méi)有對(duì)杠鈴做功，故D錯(cuò)誤。故選B。]
規(guī)律方法：判斷力是否做功
①力做功的兩個(gè)必要因素(作用在物體上的力和物體在力的方向上移動(dòng)的距離)是否同時(shí)存在。
②是否符合三種不做功的情況，即(有距離無(wú)力、有力無(wú)距離、有力有距離但力與距離垂直)。
【變式1】　(2024·泰安期末)下列事例，力對(duì)物體做功的是(　　)
A．用力推桌子，沒(méi)有推動(dòng)
B．將重物從一樓扛到二樓
C．舉重運(yùn)動(dòng)員舉著杠鈴保持不動(dòng)
D．提著水杯在水平路面上勻速前行
B　[用力推桌子，沒(méi)有推動(dòng)，對(duì)桌子有力的作用，但桌子沒(méi)有移動(dòng)，所以不做功，故A不符合題意；將重物從一樓扛到二樓，重物在力的方向上移動(dòng)，做功，故B符合題意；舉重運(yùn)動(dòng)員舉著杠鈴站著不動(dòng)，有力的作用但沒(méi)有移動(dòng)，不做功，故C不符合題意；提著水杯在水平路面上勻速前行，力與距離的方向互相垂直，所以不做功，故D不符合題意。故選B。]
重難點(diǎn)2　功與功率的計(jì)算
【典例2】　如圖所示，疊放在一起的物體A和B，在F＝10 N的恒力作用下，10 s內(nèi)沿水平方向勻速直線運(yùn)動(dòng)1 m，下列結(jié)論(　　)
①圖甲中，10 s內(nèi)力F做功10 J　②圖乙中，力F做功的功率為10 W　③甲、乙兩圖中物體B所受摩擦力大小均為20 N　④甲、乙兩圖中物體A受到地面對(duì)它的摩擦力大小均為10 N
A．只有①④正確 B．只有②④正確
C．只有②③正確 D．只有①③正確
A　[由題可知，疊放在一起的物體A和B，在大小為F＝10 N的恒力作用下，10 s內(nèi)沿水平方向勻速直線運(yùn)動(dòng)1 m，則力F做功為W＝Fs＝10 N×1 m＝10 J，故①正確；題圖乙中，力F做功為W＝Fs＝10 N×1 m＝10 J，力F做功的功率為P＝＝＝1 W，故②錯(cuò)誤；題圖甲中，B物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，受到平衡力作用，即拉力F與摩擦力f平衡，故物體B所受的摩擦力f＝F＝10 N，題圖乙中，B物體與A物體相對(duì)靜止(它們之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì))，故B物體沒(méi)有受到摩擦力作用，即f＝0 N，故③錯(cuò)誤；將A與B兩物體看作一個(gè)整體，整體處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，受到平衡力作用，即拉力F與地面的摩擦力f平衡，所以甲、乙兩題圖中的地面摩擦力f均等于拉力F，即地面對(duì)A的摩擦力f＝F＝10 N，故④正確。故選A。]
【典例3】　(2024·泰安一模)如圖所示，工人師傅正使用滑輪組將重物提升到高處。在20 s的時(shí)間內(nèi)，使重物勻速提升了4 m。已知物體所受重力為 380 N，動(dòng)滑輪所受重力為20 N，不計(jì)繩重及滑輪與軸之間的摩擦，在這個(gè)過(guò)程中：
①人對(duì)繩的拉力大小為200 N　②人對(duì)物體做的功為1 600 J　③人拉繩的功率為80 W　④人做的額外功為100 J
以上說(shuō)法正確的一組是(　　)
A．只有②④正確 B．只有①③正確
C．只有②③正確 D．只有③④正確
B　[①由題圖可知n＝2，則繩子自由端移動(dòng)的距離s＝nh＝2×4 m＝8 m，不計(jì)繩重和摩擦，則繩子自由端的拉力F＝(G＋G動(dòng))＝×(380 N＋20 N)＝200 N，故①正確；②人對(duì)物體做的功W有用＝Gh＝380 N×4 m＝1 520 J，故②錯(cuò)誤；③拉力做的總功W總＝Fs＝200 N×8 m＝1 600 J，人拉繩的功率P＝＝＝80 W，故③正確；額外功W額外＝W總－W有用＝1 600 J－1 520 J＝80 J，故④錯(cuò)誤，綜上所述，B正確，A、C、D錯(cuò)誤。故選B。]
【變式2】　如圖甲所示，小林用水平推力F推動(dòng)水平地面上的木箱。此過(guò)程中，推力F隨時(shí)間t的變化情況如圖乙，木箱前進(jìn)的速度v的大小隨時(shí)間t的變化情況如圖丙，則下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．0～1 s，推力做的功為100 J
B．3～5 s，推力做的功為200 J
C．3～5 s，推力做功的功率為200 W
D．1～3 s木箱受到的摩擦力小于5～6 s木箱受到的摩擦力
[答案]　C
【變式3】　如圖所示，建筑工人用大小為300 N的拉力 F，通過(guò)滑輪將所受重力為250 N的重物勻速提升2 m，用時(shí) 20 s。 這一過(guò)程中，下列選項(xiàng)正確的是 (　　)
A．圖中所示滑輪為動(dòng)滑輪
B．工人做的有用功是500 J
C．拉力的功率是25 W
D．滑輪的機(jī)械效率是80%
B　[觀察題圖可知，滑輪固定不動(dòng)，不隨物體一起上升，因此這是一個(gè)定滑輪，故A錯(cuò)誤；有用功是克服物體重力所做的功，為W有用＝Gh＝250 N×2 m＝500 J，故B正確；繩子自由端移動(dòng)的距離為s＝h＝2 m，拉力做的總功為W總＝Fs＝300 N×2 m＝600 J，拉力的功率是P＝＝＝30 W，故C錯(cuò)誤；滑輪的機(jī)械效率是η＝≈83%，故D錯(cuò)誤。故選B。]
重難點(diǎn)3　機(jī)械效率的計(jì)算
【典例4】　如圖甲所示的裝置是用來(lái)探究滑輪組的機(jī)械效率η與物重G物的關(guān)系，改變G物，豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，計(jì)算并繪出η與G物的關(guān)系圖象，如圖乙所示，若不計(jì)繩重和摩擦，則下列說(shuō)法正確的是(　　)
①此滑輪組動(dòng)滑輪所受重力為3 N　②當(dāng)G物＝6 N時(shí)，滑輪組機(jī)械效率η＝40%　③當(dāng)G物＝15 N時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為6 N
④此滑輪組機(jī)械效率η隨G物的增大而增大，最終將達(dá)到100%
A．只有①③ B．只有②④
C．只有②③ D．只有①②
A　[不計(jì)繩重和摩擦，滑輪組的機(jī)械效率為η＝＝＝，由題圖乙可知當(dāng)物體所受重力為12 N時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率為80%，即80%＝×100%，解得動(dòng)滑輪所受重力為G動(dòng)＝3 N，故①正確；不計(jì)繩重和摩擦，當(dāng)G物＝6 N時(shí)， 滑輪組的機(jī)械效率為η＝＝×100%≈66.7%，故②錯(cuò)誤；由題圖知n＝3，G物＝15 N時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F′＝(G物＋G動(dòng))＝×(15 N＋3 N)＝6 N，故③正確；使用滑輪組時(shí)，克服物重做功的同時(shí)，不可避免地要克服動(dòng)滑輪重力做額外功，所以總功一定大于有用功，由公式η＝可知，滑輪組的機(jī)械效率一定小于100%；由圖象可知同一滑輪組的機(jī)械效率η隨G物的增大而增大，但最終不能達(dá)到100%，故④錯(cuò)誤。故A正確。故選A。]
【典例5】　(2024·泰安期末)如圖所示，工人用沿斜面向上、大小為500 N的推力F，將重800 N的貨物從斜面底端勻速推上頂端共用時(shí)4 s。已知斜面長(zhǎng) 2 m，高 1 m，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．貨物受到的斜面的摩擦力方向沿斜面向上
B．推力F做功的功率為200 W
C．整個(gè)過(guò)程的有用功是500 J
D．此斜面的機(jī)械效率為80%
D　[貨物沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，貨物受到斜面的摩擦力方向沿斜面向下，故A錯(cuò)誤；推力做的總功W總＝Fs＝500 N×2 m＝1 000 J，推力做功的功率P＝＝＝250 W，故B錯(cuò)誤；克服貨物重力做的有用功W有用＝Gh＝800 N×1 m＝800 J，故C錯(cuò)誤；斜面的機(jī)械效率η＝×100%＝×100%＝80%，故D正確。故選D。]
規(guī)律方法：
機(jī)械類型 滑輪組 斜面
豎直勻速 提升物體 水平勻速 拉動(dòng)物體
圖示
機(jī)械效率 η＝＝(s＝nh) η＝ (不計(jì)繩重和摩擦) η＝＝(s＝ns物) η＝＝ η＝
【變式4】　(2024·泰安二模)如圖所示，利用滑輪組在4 s內(nèi)將一所受重力為9 N 的物體勻速向上提升了10 cm，拉力為4 N，不計(jì)一切摩擦和繩重(g取 10 N/kg)。 下列說(shuō)法正確的是(　　)
①動(dòng)滑輪重力為5 N　
②滑輪組的機(jī)械效率為75%　
③拉力所做的功為0.4 J　
④拉力的功率為0.3 W
A．①③ B．②④
C．①②③ D．②③④
[答案]　B
【變式5】　(2024·泰安三模)用如圖所示的滑輪組拉動(dòng)水平地面上重200 N的物體，使物體在4 s內(nèi)勻速前進(jìn)了4 m。已知物體受到地面的摩擦力為 60 N，所用拉力大小為25 N，忽略繩重、滑輪重。下列說(shuō)法正確的是(　　)
①拉力做功的功率為75 W
②繩子自由端在4 s內(nèi)移動(dòng)了8 m
③該滑輪組的機(jī)械效率為80%
④物體克服摩擦力做的功為240 J
A．①③④ B．②③④
C．①③ D．①④
A　[由題圖可知，動(dòng)滑輪上有三段繩子，則繩子自由端移動(dòng)的距離s＝3s物＝3×4 m＝12 m，物體克服摩擦力做的功(有用功)，W有用＝fs物＝60 N×4 m＝240 J，拉力做的總功W總＝Fs＝25 N×12 m＝300 J，拉力做功的功率P＝＝＝75 W，滑輪組的機(jī)械效率η＝＝×100%＝80%，可見(jiàn)①③④正確，②錯(cuò)誤，故A正確。]
【變式6】　(2024·泰安期末)如圖所示，在斜面上將一個(gè)重600 N的物體勻速拉到高處，沿斜面向上的拉力F＝400 N，拉動(dòng)的距離s＝4 m，提升高度h＝2 m，所用時(shí)間t＝20 s。此過(guò)程中物體受到的摩擦力為_(kāi)_______N。
[解析]　拉力所做的總功W總＝Fs＝400 N×4 m＝1 600 J，有用功W有用＝Gh＝600 N×2 m＝1 200 J，克服摩擦力做的額外功W額外＝W總－W有用＝1 600 J－1 200 J＝400 J，由W額外＝fs得，物體所受斜面的摩擦力f＝＝＝100 N。
[答案]　100
課時(shí)分層評(píng)價(jià)卷(十二)　功　功率　機(jī)械效率
1．關(guān)于功、功率、機(jī)械效率說(shuō)法正確的是(　　)
A．用時(shí)短的機(jī)械做功一定多
B．功率大的機(jī)械做功一定快
C．機(jī)械做功少，功率一定小，機(jī)械效率一定低
D．做功多的機(jī)械，機(jī)械效率一定高
B　[做功多少?zèng)Q定于功率和時(shí)間，時(shí)間短，功率不確定，做功多少不能確定，故A錯(cuò)誤；功率是單位時(shí)間內(nèi)做的功，表示的是做功的快慢，功率大的機(jī)械，做功一定快，故B正確；機(jī)械做功少，做功不一定慢，功率不一定小，與機(jī)械效率無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；做功多的機(jī)械，有用功與總功的比值不一定大，機(jī)械效率不一定高，故D錯(cuò)誤。故選B。]
2．(2024·泰安期末)甲、乙二人同時(shí)開(kāi)始登山，甲先到達(dá)山頂，則兩人登山功率的關(guān)系(　　)
A．P甲>P乙 B．P甲＝P乙
C．P甲D　[甲、乙二人同時(shí)開(kāi)始登山，甲先到達(dá)山頂，甲用的時(shí)間少，但是甲和乙的重力大小未知，則登山做功的大小未知，無(wú)法比較兩人登山的功率，故A、B、C不符合題意，D符合題意。故選D。]
3．(2024·泰安階段練習(xí))如圖所示，光滑斜面AB>AC，沿斜面AB和AC分別將同一重物從底部拉到頂部所用時(shí)間相同，所需拉力分別為F1和F2，所做功的功率分別為P1和P2，則(　　)
A．F1P2 B．F1>F2，P1>P2
C．F1>F2，P1＝P2 D．F1D　[因?yàn)樾泵婀饣詫⒅匚飶牡撞坷叫泵骓敳繒r(shí)，沒(méi)有額外功，拉力做的功相等，即W1＝W2＝Gh，又因?yàn)閃1＝F1×AB，W2＝F2×AC，且AB＞AC，所以拉力大小關(guān)系為F1＜F2；因?yàn)檠匦泵鍭B和AC分別將同一重物從底部拉到頂部所用時(shí)間相同，根據(jù)P＝可知，所做功的功率大小關(guān)系為P1＝P2，故D符合題意，A、B、C不符合題意。故選D。]
4．已知物塊的重力為15 N，第一次在大小為10 N的水平拉力F1作用下沿著水平面運(yùn)動(dòng)，如圖甲所示，物塊在OP段的v-t圖象如圖乙所示；第二次在大小為20 N的拉力F2作用下沿著斜面向上運(yùn)動(dòng)，如圖丙所示，F(xiàn)2的方向始終沿著物塊運(yùn)動(dòng)方向，物塊在QR段的s-t圖象如圖丁所示。下列說(shuō)法符合題意的是(　　)
　　　
　　　
A．F1在OP段做的功與F2在QR段做的功相同
B．F1在OP段做功的功率小于F2在QR段做功的功率
C．物體在QR段受力不平衡
D．OP段物塊所受摩擦力為10 N，QR段物體所受摩擦力為20 N
B　[由題圖1和題圖2可知，OP段的速度為v＝0.4 m/s，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1＝10 s，運(yùn)動(dòng)的路程為s1＝vt1＝0.4 m/s×10 s＝4 m，F(xiàn)1在OP段做的功為W1＝F1s1＝10 N×4 m＝40 J，功率為P1＝＝＝4 W，由題圖3和題圖4可知，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2＝10 s，QR段運(yùn)動(dòng)的路程s2＝5 m，F(xiàn)2在QR段所做的功為W2＝F2s2＝20 N×5 m＝100 J，則F2在QR段的功率為P2＝＝＝10 W，故A不符合題意，B符合題意；由題圖2和題圖4可知，物塊在OP段和QR段都是做勻速直線運(yùn)動(dòng)，因此都是處于受力平衡狀態(tài)，由題圖1分析可知物塊在OP段的摩擦力等于10 N，但是在斜面QR段的摩擦力是小于拉力20 N的，故C、D不符合題意。故選B。]
5．一個(gè)木箱放在水平地面上，地面上各處粗糙程度相同。對(duì)木箱施加一個(gè)方向不變的水平推力F(如圖甲所示)，F(xiàn)的大小與時(shí)間t的關(guān)系圖象、木箱的運(yùn)動(dòng)速度v與時(shí)間t的關(guān)系圖象如圖乙所示。以下說(shuō)法正確的是(　　)
A．在0～2 s內(nèi)木箱所受的摩擦力為2 N
B．在0～2 s內(nèi)推力F對(duì)木箱所做的功為2 J
C．在2～4 s內(nèi)木箱所受的摩擦力為3 N
D．在4～6 s內(nèi)推力F對(duì)木箱做功的功率為8 W
D　[在0～2 s內(nèi)，由F-t圖象可知，木箱受到的推力為1 N，由v-t圖象可知，木箱靜止處于平衡狀態(tài)，木箱受到的摩擦力和推力是一對(duì)平衡力，所以木箱受到的摩擦力為1 N，故A錯(cuò)誤；在0～2 s內(nèi)，木箱靜止，在推力F的方向上沒(méi)有移動(dòng)的距離，所以推力F對(duì)木箱所做的功為0 J，故B錯(cuò)誤；在4～6 s內(nèi)，木箱做勻速直線運(yùn)動(dòng)，受到的摩擦力和推力是一對(duì)平衡力，所以木箱受到的滑動(dòng)摩擦力為2 N，在2～4 s內(nèi)，由v-t圖象可知，木箱做變速運(yùn)動(dòng)，因滑動(dòng)摩擦力的大小只與接觸面的粗糙程度和壓力的大小有關(guān)，與速度無(wú)關(guān)，接觸面受到的壓力和接觸面的粗糙程度不變，所以木箱所受摩擦力不變，大小仍為2 N，故C錯(cuò)誤；在4～6 s內(nèi)，由F-t圖象可知，木箱受到的推力為2 N，由v-t圖象可知，木箱以4 m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則推力F對(duì)木箱做功的功率P＝＝＝Fv＝2 N×4 m/s＝8 W，故D正確。故選D。]
6．(2024·泰安期末)如圖所示，小明同學(xué)探究“影響滑輪組的機(jī)械效率的因素”，他用質(zhì)量相同的滑輪做了如圖所示的實(shí)驗(yàn)，并測(cè)算了各次實(shí)驗(yàn)的機(jī)械效率。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．實(shí)驗(yàn)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)在靜止時(shí)讀數(shù)
B．根據(jù)甲、乙兩次實(shí)驗(yàn)可知：滑輪組的機(jī)械效率與繩子的繞法有關(guān)
C．根據(jù)乙、丙兩次實(shí)驗(yàn)可知：同一滑輪組，提升的物體越重，機(jī)械效率越高
D．實(shí)驗(yàn)時(shí)，換用不同裝置進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，目的是為了減小誤差
C　[在實(shí)驗(yàn)中，測(cè)繩端拉力F時(shí)，應(yīng)豎直勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)且在拉動(dòng)過(guò)程中讀數(shù)，若靜止不能測(cè)量摩擦力的影響，故A錯(cuò)誤；甲、乙兩次實(shí)驗(yàn)中繩子繞法不同，提升物重相同，機(jī)械效率都是70%，因此，說(shuō)明滑輪組的機(jī)械效率與繩子的繞法無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；乙、丙兩次實(shí)驗(yàn)可知用的是同一滑輪組，丙中提升的物重大，乙的機(jī)械效率小于丙，說(shuō)明同一滑輪組提起物重越大，機(jī)械效率越高，故C正確；為避免實(shí)驗(yàn)的偶然性，應(yīng)換用不同的裝置進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)歸納得出普遍規(guī)律，故D錯(cuò)誤。故選C。]
7．(2024·泰安期末)如圖所示的滑輪組，在拉力F的作用下拉動(dòng)重為300 N的物體A以0.2 m/s的速度勻速上升，已知?jiǎng)踊喼貫?0 N，不計(jì)繩重和摩擦。下列說(shuō)法正確的是(　　)
①繩子自由端的拉力F為120 N　②繩子自由端移動(dòng)的速度為0.6 m/s　③拉力F做功功率24 W　④滑輪組的機(jī)械效率為83.3%
A．①③④ B．①②④
C．②③④ D．①②③④
B　[不計(jì)繩重和摩擦，繩子自由端的拉力F為F＝＝＝120 N，繩子自由端移動(dòng)的速度為v繩＝nv物＝3×0.2 m/s＝0.6 m/s，拉力F做功功率為P＝＝＝Fv繩＝120 N×0.6 m/s＝72 W，滑輪組的機(jī)械效率為η＝＝＝＝×100%≈83.3%，故只有①②④正確，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。故選B。]
8．(2023·泰安)用如圖所示的滑輪組在10 s內(nèi)將200 N的重物勻速提升3 m，滑輪組的機(jī)械效率為80%，不計(jì)繩重和摩擦，拉力F的功率為_(kāi)_______W。
[解析]　由題意知η＝＝＝＝80%，解得拉力F做的功W總＝750 J。根據(jù)P＝得，拉力F的功率為P＝＝＝75 W。
[答案]　75
9．(2024·泰安期末)往車上裝重物時(shí)，常常用長(zhǎng)木板搭個(gè)斜面，把重物沿斜面推上去。如圖所示，工人用3 m長(zhǎng)的斜面，把1 800 N的重物推到1 m高的貨車車廂上，需要________N的推力(假設(shè)斜面很光滑，沒(méi)有摩擦)。
[解析]　斜面很光滑時(shí)，斜面的機(jī)械效率為100%。克服物體重力所做的有用功為W有用＝Gh＝1 800 N×1 m＝1 800 J，工人沿斜面的推力做功是總功，則由W總＝Fs可知，工人的推力為F＝＝＝＝600 N。
[答案]　600
10．(2024·泰安期末)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行“測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)，得到的數(shù)據(jù)如表格所示。
實(shí)驗(yàn) 次數(shù) 物體 重力 G/N 物體上 升高度 h/m 繩端 拉力 F/N 繩端移 動(dòng)距離 s/m 機(jī)械 效率η
1 2 0.1 1.2 0.3 55.6%
2 2 0.2 1.2 0.6 55.6%
3 4 0.1 1.9 0.3 70.2%
4 4 0.1 1.6 0.4
(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)沿豎直方向________拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)。
(2)從表中數(shù)據(jù)可分析出實(shí)驗(yàn)4是用________(選填“甲”“乙”或“丙”)圖做的實(shí)驗(yàn)，機(jī)械效率為_(kāi)_______。
(3)通過(guò)比較實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2的數(shù)據(jù)得出：使用同一滑輪組提升相同重物，滑輪組的機(jī)械效率與重物上升高度________(選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”)。
(4)通過(guò)比較實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)________的數(shù)據(jù)得出：同一滑輪組提升重物時(shí)，物重越大，滑輪組的機(jī)械效率越高。
[解析]　(1)為了準(zhǔn)確測(cè)出滑輪組的機(jī)械效率，讓彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)穩(wěn)定，應(yīng)使彈簧測(cè)力計(jì)沿豎直方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)。
(2)實(shí)驗(yàn)4中繩端移動(dòng)距離是鉤碼上升高度的4倍，則滑輪組中承重繩子股數(shù)為4，故實(shí)驗(yàn)4是用丙圖做的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)4中機(jī)械效率為η＝＝×100%＝62.5%。
(3)通過(guò)比較1、2兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)知，使用同樣的滑輪組，滑輪組提升物體的重力相同，承重繩子股數(shù)相同，重物上升高度不同，而機(jī)械效率相同，故得出結(jié)論：使用同一滑輪組提升相同重物時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率與重物上升高度無(wú)關(guān)。
(4)1、3兩次實(shí)驗(yàn)中，使用同樣的滑輪組，重物上升高度相同，承重繩子股數(shù)相同，滑輪組提升物體的重力不同，通過(guò)得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，提升的物體重力越大，滑輪組的機(jī)械效率越高，故可得出結(jié)論：同一滑輪組提升重物時(shí)，物重越大，滑輪組的機(jī)械效率越高。
[答案]　(1)勻速　(2)丙　62.5%　(3)無(wú)關(guān)　(4)3
11．(2024·泰安期末)一輛汽車在平直的公路上從靜止開(kāi)始啟動(dòng)，然后以某一速度勻速行駛，其v-t圖象如圖所示，整個(gè)過(guò)程汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率保持90 kW不變。已知汽車在0～10 s內(nèi)通過(guò)的路程為120 m，若汽車在行駛過(guò)程中所受阻力不變。求：
(1)0～10 s時(shí)間內(nèi)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功；
(2)10～20 s時(shí)間內(nèi)，汽車行駛過(guò)程中所受的阻力。
[解析]　(1)整個(gè)過(guò)程汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率保持90 kW不變，則汽車在0～10 s內(nèi)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功為W＝Pt＝90×103 W×10 s＝9×105 J。
(2)由題圖可知，10～20 s時(shí)間內(nèi)，汽車勻速行駛，速度大小為30 m/s，此時(shí)汽車受到的阻力等于牽引力。由P＝＝＝Fv，可得f＝F＝＝＝3×103 N。
[答案]　(1)0～10 s時(shí)間內(nèi)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功為9×105 J
(2)10～20 s時(shí)間內(nèi)，汽車行駛過(guò)程中所受的阻力為3×103 N
12．在某科技館的展廳里，擺著一個(gè)叫做“最速降線”的科學(xué)展品。它是由兩個(gè)高度一樣的并排軌道組成，一個(gè)是傾斜的直軌道，另一個(gè)是向下彎曲的弧形軌道，其簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)如圖所示。現(xiàn)將a、b兩個(gè)完全相同的球同時(shí)分別從直軌道和弧形軌道的起點(diǎn)由靜止釋放，結(jié)果弧形軌道上的b球先到達(dá)終點(diǎn)。在a、b兩球從起點(diǎn)到終點(diǎn)的過(guò)程中重力做功分別為W1和W2，重力做功的功率分別為P1和P2，考慮摩擦力影響，則下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．W1＝W2 B．W1>W2
C．P1＝P2 D．P1>P2
A　[兩球的重力相同，起點(diǎn)高度一樣，終點(diǎn)高度也一樣，則兩球下落的高度相同，由W＝Gh可知，到最低點(diǎn)時(shí)兩球重力所做的功相同，即W1＝W2，故A正確，B錯(cuò)誤；b球先到達(dá)終點(diǎn)，b球所用的時(shí)間較少，由P＝可知b球的功率較大，即P113．(2024·泰安期末)如圖所示，A、B兩個(gè)長(zhǎng)方體物塊疊放在水平桌面上，用F＝10 N的水平向左的力作用在A物塊上，使A、B一起向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)4 s，兩個(gè)物塊一起移動(dòng)了40 cm的距離。下列說(shuō)法正確的是(　　)
①物塊A受到的摩擦力大小是10 N，方向水平向左　②物塊A對(duì)B的摩擦力大小是10 N，方向水平向左　③地面對(duì)B的摩擦力大小是10 N，方向水平向左　④力F對(duì)物塊A做功的功率為1 W
A．②④ B．③④
C．②③ D．①④
A　[A、B一起向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)，物塊A水平方向受到的拉力和B對(duì)A的摩擦力是平衡力，大小相等，A受到的摩擦力fA＝F＝10 N。A受到摩擦力的方向水平向右，物塊A對(duì)B的摩擦力和B對(duì)A的摩擦力是相互作用力，大小相等，物塊A對(duì)B的摩擦力大小是10 N，方向水平向左，故②正確，①錯(cuò)誤；A、B一起向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，AB看成整體，受到拉力和地面對(duì)B的摩擦力是平衡力，則地面對(duì)B的摩擦力方向水平向右，根據(jù)二力平衡可得地面對(duì)B的摩擦力大小是10 N，故③錯(cuò)誤；兩個(gè)物塊的速度v＝＝＝0.1 m/s，力F對(duì)物塊A做功的功率P＝＝＝Fv＝10 N×0.1 m/s＝1 W，故④正確。故選A。]
14．(2024·泰安二模)如圖所示，工人用滑輪組將重為200 N的貨物 10 s 內(nèi)勻速提升6 m，拉力為150 N。忽略繩重及摩擦，下列說(shuō)法中(　　)
①繩子自由端移動(dòng)的速度是1.8 m/s　②該滑輪組的機(jī)械效率為80%　③拉力做功的功率是180 W　④該滑輪組的動(dòng)滑輪重為100 N
A．只有①④正確 B．只有②③正確
C．只有②④正確 D．只有③④正確
D　[貨物在10 s內(nèi)勻速提升了6 m，貨物上升的速度為s＝＝＝0.6 m/s，由題圖可知，滑輪組繩子的有效股數(shù)n＝2，繩子自由端移動(dòng)的速度為v′＝nv＝2×0.6 m/s＝1.2 m/s，故①錯(cuò)誤；拉力所做的總功W總＝Fs＝F×nh＝150 N×2×6 m＝1 800 J，拉力的功率P＝＝＝180 W，故③正確；②拉力所做的有用功W有用＝Gh＝200 N×6 m＝1 200 J，滑輪組的機(jī)械效率η＝＝×100%≈66.7%，故②錯(cuò)誤；不計(jì)繩重和摩擦，由F＝(G＋G動(dòng))，可得動(dòng)滑輪的重力G動(dòng)＝2F－G＝2×150 N－200 N＝100 N，故④正確。故D符合題意。故選D。]
15．(2024·泰安階段練習(xí))為了將重100 N的重物提升到高處，小明同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的滑輪組裝置。當(dāng)他用圖乙所示隨時(shí)間變化的豎直向下拉力F拉繩時(shí)，重物的速度v和上升的高度h隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖象分別如圖丙和丁所示。不計(jì)繩重和摩擦，繩對(duì)滑輪的拉力方向均可看成在豎直方向。下列說(shuō)法正確的是(　　)
　　　　　
　　
①在0～1 s內(nèi)，重物對(duì)地面的壓力是10 N　②2～3 s內(nèi)，滑輪組的機(jī)械效率為83.3%　③1～2 s內(nèi)，拉力F做的功為187.5 J　④2～3 s內(nèi)，拉力F的功率P為250 W
A．①③ B．②③
C．①② D．①④
B　[由題圖甲可知，有效承擔(dān)物重的繩子段數(shù)n＝3，由題圖丙可知，在2～3 s內(nèi)重物做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由題圖乙可知，此時(shí)拉力為40 N，根據(jù)F＝(G＋G動(dòng))，可得動(dòng)滑輪的重力為G動(dòng)＝3F－G物＝3×40 N－100 N＝20 N，在0～1 s內(nèi)，重物靜止，拉力F1＝30 N，受力分析，重物對(duì)地面的壓力為F壓＝F支＝G物＋G動(dòng)－3F1＝100 N＋20 N－3×30 N＝30 N；2～3 s內(nèi)，滑輪組的機(jī)械效率為η＝＝＝＝＝×100%≈83.3%；在1～2 s內(nèi)拉力的大小F2＝50 N，重物上升的高度h2＝1.25 m，則拉力F2作用點(diǎn)下降的距離為s2＝nh2＝3×1.25 m＝3.75 m，拉力做的功為W＝F2s2＝50 N×3.75 m＝187.5 J；在2～3 s內(nèi)，拉力F＝40 N，重物上升的速度v＝2.5 m/s，拉力F移動(dòng)的速度為v′＝nv＝3×2.5 m/s＝7.5 m/s，則拉力F的功率P為P＝Fv′＝40 N×7.5 m/s＝300 W，故B正確。故選B。]
16．在一次施工作業(yè)中，以恒定速度沿豎直方向?qū)A柱形工件從深水中吊起至距水面某一高度，工件從剛接觸水面到完全脫離水面用時(shí)5 s，繩子作用在工件上端的拉力F隨工件上升高度h變化的圖象如圖甲所示，不計(jì)水的阻力，g取10 N/kg，則下列分析結(jié)果不正確的是(　　)
A．工件完全浸入在水中時(shí)，拉力做功的功率是1.6×104 W
B．工件的橫截面積S是0.1 m2
C．如圖乙所示，剛開(kāi)始拉動(dòng)時(shí)，工件上表面所受到水的壓強(qiáng)是1×105 Pa
D．工件完全浸入在水中時(shí)所受浮力是1×104 N
B　[工件的恒定速度v＝＝＝0.4 m/s，完全浸沒(méi)在水中工件上端的拉力F拉＝4×104 N，則拉力的功率P＝F拉v＝4×104 N×0.4 m/s＝1.6×104 W，故A不符合題意；由題圖甲可知，當(dāng)工件完全浸沒(méi)在水中工件上端的拉力F拉＝4×104 N，當(dāng)工件完全離開(kāi)水面時(shí)所受的拉力G＝F拉′＝5×104 N，則工件完全浸沒(méi)在水中時(shí)所受的浮力F浮＝G－F拉＝5×104 N－4×104 N＝1×104 N，故D不符合題意；工件完全浸沒(méi)時(shí)V物＝V排＝＝＝1 m3，由題圖可知，工件的高度h物＝12 m－10 m＝2 m，工件的橫截面積S物＝＝＝0.5 m2，故B符合題意；由題圖可知，剛開(kāi)始拉動(dòng)時(shí)工件上表面距水面的高度為10 m，上表面受到的壓強(qiáng)p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×10 m＝1×105 Pa，故C不符合題意。故選B。]
17．(2024·泰安期末)如圖所示，一物體在20 N的水平拉力F的作用下，以0.1 m/s的速度沿水平地面向左勻速直線運(yùn)動(dòng)了5 s，滑輪組的機(jī)械效率為90%。在此過(guò)程中，下列說(shuō)法中(　　)
①繩子自由端移動(dòng)的距離為1 m　②繩子自由端移動(dòng)的速度為0.1 m/s　③拉力F的功率為6 W　④有用功為27 J
A．只有①③正確 B．只有②④正確
C．只有①②正確 D．只有③④正確
D　[由題圖可知，承擔(dān)物重的繩子段數(shù)n＝3，物體以0.1 m/s的速度沿水平地面向左勻速直線運(yùn)動(dòng)了 5 s，則物體移動(dòng)的距離s物＝v物t＝0.1 m/s×5 s＝0.5 m，則繩子自由端移動(dòng)的距離s繩＝ns物＝3×0.5 m＝1.5 m，所以①錯(cuò)誤；繩子自由端移動(dòng)的速度v繩＝nv物＝3×0.1 m/s＝0.3 m/s，所以②錯(cuò)誤；由W＝Fs可知，拉力做的總功W總＝Fs繩＝20 N×1.5 m＝30 J，則拉力做功的功率P＝＝＝6 W，所以③正確；由η＝可知，有用功W有用＝ηW總＝90%×30 J＝27 J，所以④正確。故D符合題意。故選D。]
18．(2024·泰安一模)如圖甲所示，塔吊的塔臂相當(dāng)于以O(shè)點(diǎn)為支點(diǎn)的杠桿，起重臂上的滑輪組如圖乙所示。已知配重質(zhì)量為4.5×103 kg，塔吊鋼絲繩拉力F的功率為9 kW，平衡臂長(zhǎng)10 m，在拉力F的作用下，重為2×104 N的貨箱以0.4 m/s的速度勻速豎直上升。不計(jì)摩擦、鋼絲繩重和塔臂自身的重力，g取10 N/kg。求：
(1)動(dòng)滑輪的質(zhì)量；
(2)塔吊滑輪組的機(jī)械效率(結(jié)果保留一位小數(shù))；
(3)當(dāng)塔臂在水平位置平衡時(shí)，貨箱離支點(diǎn)O的水平距離。
[解析]　(1)繩子自由端移動(dòng)的速度vA＝3v＝3×0.4 m/s＝1.2 m/s，由P＝＝＝Fv，得F＝＝＝7.5×103 N，不計(jì)繩重和摩擦，由拉力F＝(G物＋G動(dòng))，可得，動(dòng)滑輪的重力G動(dòng)＝nF－G物＝3×7.5×103 N－2×104 N＝2.5×103 N，動(dòng)滑輪的質(zhì)量m＝＝＝250 kg。
(2)滑輪組的機(jī)械效率η＝＝＝＝×100%≈88.9%。
(3)配重的重力是G配重＝mg＝4.5×103 kg×10 N/kg＝4.5×104 N，貨箱和動(dòng)滑輪總重力是G總＝G物＋G動(dòng)＝2×104 N＋2 500 N＝2.25×104 N，由杠桿平衡條件G配重×l2＝G總×l1，即4.5×104 N×10 m＝2.25×104 N×l2，解得貨箱離支點(diǎn)O的水平距離l2＝20 m。
[答案]　(1)動(dòng)滑輪的質(zhì)量為250 kg　(2)塔吊滑輪組的機(jī)械效率為88.9%　(3)當(dāng)塔臂在水平位置平衡時(shí)，貨箱離支點(diǎn)O的水平距離為20 m
19．如圖所示，汽車通過(guò)滑輪組將物體吊起。已知汽車的質(zhì)量為3×103 kg，牽引力F1為4 000 N，對(duì)繩子的拉力F2為2 500 N；物體的重力為6 000 N，物體勻速上升的速度始終為0.5 m/s，g取10 N/kg。下列說(shuō)法中(　　)
①滑輪組的機(jī)械效率為80%　②汽車受到的摩擦力為150 N　③汽車牽引力在4 s內(nèi)做的功為8×103 J　④汽車牽引力的功率為6 000 W
A．只有①正確 B．只有①④正確
C．只有①②正確 D．只有③④正確
B　[該滑輪組中，動(dòng)滑輪上有3段繩子，滑輪組的機(jī)械效率為η＝＝＝×100%＝80%，汽車受到的摩擦力為f＝F1－F2＝4 000 N－2 500 N＝1 500 N，汽車在4 s內(nèi)通過(guò)的距離為s＝nv2t＝3×0.5 m/s×4 s＝6 m，汽車牽引力在4 s內(nèi)做的功為W＝F1s＝4 000 N×6 m＝2.4×104 J，汽車牽引力4 s內(nèi)做的功率為P＝＝＝6 000 W。故B正確。故選B。]
20．(2024·棗莊)如圖所示，小明用滑輪組將重為400 N的貨物在20 s內(nèi)勻速提升了2 m，小明對(duì)繩子的拉力為250 N，不計(jì)繩重及滑輪上的摩擦。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．動(dòng)滑輪的重力為50 N
B．滑輪組做的有用功為500 J
C．拉力F做功的功率為25 W
D．滑輪組的機(jī)械效率為80%
D　[由題圖可知，n＝2，由F＝(G＋G動(dòng))可知，動(dòng)滑輪的重力為G動(dòng)＝nF－G＝2×250 N－400 N＝100 N，故A錯(cuò)誤；滑輪組做的有用功為W有用＝Gh＝400 N×2 m＝800 J，故B錯(cuò)誤；拉力F做功為W總＝Fs＝Fnh＝250 N×2×2 m＝1 000 J，功率為P＝＝＝50 W，故C錯(cuò)誤；滑輪組的機(jī)械效率為η＝＝＝＝＝×100%＝80%，故D正確。故選D。]
21．(2024·聊城)建筑工地上，工人用如圖所示的裝置將重為300 N的建材從地面勻速運(yùn)送到離地面8 m的高處，所用時(shí)間為40 s。已知?jiǎng)踊喼貫?0 N，不計(jì)滑輪組的繩重和摩擦，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．工人做的總功為2 400 J
B．工人拉力的功率為60 W
C．此過(guò)程中該裝置的機(jī)械效率約為88%
D．可以通過(guò)增加動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)的方法提高該裝置的機(jī)械效率
C　[滑輪組的動(dòng)滑輪繞2段繩，不計(jì)滑輪組的繩重和摩擦，拉力F＝(G＋G動(dòng))＝×(300 N＋40 N)＝170 N，繩子自由端移動(dòng)的距離s＝nh＝2×8 m＝16 m，工人做的總功W總＝Fs＝170 N×16 m＝2 720 J，故A錯(cuò)誤；工人拉力的功率為P＝＝＝68 W，故B錯(cuò)誤；工人做的有用功為克服建材重力做的功，有用功W有用＝Gh＝300 N×8 m＝2 400 J，此過(guò)程中該裝置的機(jī)械效率η＝×100%＝×100%≈88%，故C正確；增加動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)，可以增加動(dòng)滑輪重，增大了額外功，所以會(huì)降低機(jī)械效率，故D錯(cuò)誤。故選C。]
22．(2021·泰安)如圖所示，甲工人用水平推力F甲推動(dòng)重為750 N的貨物，在水平路面上勻速移動(dòng)2 m至倉(cāng)庫(kù)門(mén)口A處，用時(shí)10 s，此過(guò)程中甲工人做功的功率P甲＝30 W；乙工人接著使用滑輪組拉動(dòng)該貨物在同樣的路面上勻速移動(dòng)3 m到達(dá)指定位置B，拉力F乙為80 N。求：
(1)甲工人做的功；
(2)該滑輪組的機(jī)械效率。
[解析]　(1)甲工人做的功W甲＝P甲t＝30 W×10 s＝300 J。
(2)貨物與地面的摩擦力f＝F甲＝＝＝150 N，滑輪組對(duì)貨物的拉力F牽＝f＝150 N，滑輪組的機(jī)械效率η＝＝＝＝×100%＝62.5%。
[答案]　(1)甲工人做的功為300 J　(2)該滑輪組的機(jī)械效率為62.5%
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第2課時(shí)　功　功率　機(jī)械效率
第10講　簡(jiǎn)單機(jī)械　功
過(guò)教材 串知識(shí) 夯基礎(chǔ)
知識(shí)點(diǎn)1　功及功的原理
1．力學(xué)中的功
(1)如果一個(gè)力作用在物體上，物體在這個(gè)力的方向移動(dòng)了一段______，就說(shuō)這個(gè)力對(duì)物體做了功。
(2)做功的兩個(gè)必要因素：①作用在物體上的____，②物體在力的方向上移動(dòng)的______。
距離
力
距離
(3)力不做功的三種情況
類型 力和距離的關(guān)系 例圖 示意圖 舉例
勞而無(wú)功 物體受到力的作用，但沒(méi)有移動(dòng)距離(F≠0，s＝0) ①推桌子時(shí)，未推動(dòng)；②搬石頭時(shí)，未搬起
類型 力和距離的關(guān)系 例圖 示意圖 舉例
不勞無(wú)功 物體由于慣性而運(yùn)動(dòng)一段距離(F＝0，s≠0) ①踢出去的足球向前滾動(dòng)；②跳遠(yuǎn)起跳后，人靠慣性前進(jìn)
垂直無(wú)功 物體運(yùn)動(dòng)的方向跟力的方向垂直(F≠0，s≠0，F(xiàn)⊥s) 用手提著水桶在水平方向運(yùn)動(dòng)
關(guān)鍵點(diǎn)撥：若F與s的方向相反，我們就說(shuō)物體克服力F做了功。如汽車剎車的過(guò)程中，阻力跟汽車的運(yùn)動(dòng)方向相反，即汽車克服阻力做了功。
2．功的計(jì)算
(1)力學(xué)中，功等于力與物體在力的方向上移動(dòng)的距離的______。(與物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)還是勻變速直線運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān))
(2)功的計(jì)算公式：W＝____。提升物體時(shí)克服重力做功：W＝____。單位：___________。
(3)機(jī)械功原理：使用任何機(jī)械都不能______(即W用機(jī)械≥ W直接用手)。
乘積
Fs
Gh
焦耳(J)
省功
知識(shí)點(diǎn)2　功率
1．定義：功與做功______之比——功率。
2．物理意義：表示__________的物理量，數(shù)值上等于____________________。
3．公式：__________。推導(dǎo)公式：______________(適用于勻速直線運(yùn)動(dòng)，v的單位為m/s)。
4．單位：___________。常用單位：千瓦(kW)。關(guān)系：1 kW＝________ W，1 W＝___ J/s。
時(shí)間
做功快慢
單位時(shí)間內(nèi)所做的功
瓦特(W)
1 000
1
關(guān)鍵點(diǎn)撥：(1)“做功多”不代表“做功快”，物體做功多，不表示做功就快，因?yàn)樽龉Φ目炻€與做功所用的時(shí)間有關(guān)。
(2)“做功快”不代表“做功多”，做功快的物體做功不一定多，做功快，但所用時(shí)間短，則所做功也會(huì)很少。
知識(shí)點(diǎn)3　機(jī)械效率
1．有用功和額外功
(1)有用功：無(wú)論是否使用機(jī)械，必須要做的功，用W有用表示。
(2)額外功：使用機(jī)械時(shí)，是人們不需要的但又不得不做的功，用
W額外表示。
(3)總功：有用功和額外功______，用W總表示，即W總＝______________。
總和
W有用＋W額外
2．機(jī)械效率
(1)定義：有用功跟總功的______叫做機(jī)械效率，用字母η表示。
(2)公式：___________。
比值
關(guān)鍵點(diǎn)撥：(1)區(qū)分有用功與額外功的關(guān)鍵：為了達(dá)到目的而做的功——有用功。(例：①用桶將水從水井中提上來(lái)，對(duì)水做的是有用功，而對(duì)桶做的是額外功；②若是撈出掉入水井中的水桶，則對(duì)桶做的是有用功，而對(duì)桶帶出來(lái)的水所做的功是額外功。)
(2)使用任何機(jī)械都要做額外功，總有W有用(3)機(jī)械效率與功率的辨析：①功率——做功的快慢；②機(jī)械效率
——有用功在總功中占比大小。因此，機(jī)械效率與功率是兩個(gè)不同的物理量，它們之間沒(méi)有必然聯(lián)系。
研重難 學(xué)方法 提能力
重難點(diǎn)1　判斷物體是否做功
【典例1】　如圖所示為舉重運(yùn)動(dòng)員做挺舉時(shí)的幾個(gè)狀態(tài)圖，下列關(guān)于該運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴做功情況的分析正確的是(　　)
√
A．從發(fā)力到上拉的過(guò)程中不做功
B．從上拉到翻站的過(guò)程中做功
C．從翻站到上挺的過(guò)程中不做功
D．舉著杠鈴穩(wěn)定站立的過(guò)程中做功
B　[從發(fā)力到上拉的過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴施加一個(gè)向上的力，同時(shí)杠鈴向上移動(dòng)，所以運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴做功，故A錯(cuò)誤；從上拉到翻站的過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴施加一個(gè)向上的力，同時(shí)杠鈴向上移動(dòng)，所以運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴做功，故B正確；從翻站到上挺的過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴施加一個(gè)向上的力，同時(shí)杠鈴向上移動(dòng)，所以運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴做功，故C錯(cuò)誤；舉著杠鈴穩(wěn)定站立的過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴施加一個(gè)向上的力，但是杠鈴靜止不動(dòng)，所以運(yùn)動(dòng)員沒(méi)有對(duì)杠鈴做功，故D錯(cuò)誤。故選B。]
規(guī)律方法：判斷力是否做功
①力做功的兩個(gè)必要因素(作用在物體上的力和物體在力的方向上移動(dòng)的距離)是否同時(shí)存在。
②是否符合三種不做功的情況，即(有距離無(wú)力、有力無(wú)距離、有力有距離但力與距離垂直)。
【變式1】　(2024·泰安期末)下列事例，力對(duì)物體做功的是(　　)
A．用力推桌子，沒(méi)有推動(dòng)
B．將重物從一樓扛到二樓
C．舉重運(yùn)動(dòng)員舉著杠鈴保持不動(dòng)
D．提著水杯在水平路面上勻速前行
√
B　[用力推桌子，沒(méi)有推動(dòng)，對(duì)桌子有力的作用，但桌子沒(méi)有移動(dòng)，所以不做功，故A不符合題意；將重物從一樓扛到二樓，重物在力的方向上移動(dòng)，做功，故B符合題意；舉重運(yùn)動(dòng)員舉著杠鈴站著不動(dòng)，有力的作用但沒(méi)有移動(dòng)，不做功，故C不符合題意；提著水杯在水平路面上勻速前行，力與距離的方向互相垂直，所以不做功，故D不符合題意。故選B。]
重難點(diǎn)2　功與功率的計(jì)算
【典例2】　如圖所示，疊放在一起的物體A和B，在F＝10 N的恒力作用下，10 s內(nèi)沿水平方向勻速直線運(yùn)動(dòng)1 m，下列結(jié)論(　　)
①圖甲中，10 s內(nèi)力F做功10 J　②圖乙中，力F做功的功率為10 W　③甲、乙兩圖中物體B所受摩擦力大小均為20 N　④甲、乙兩圖中物體A受到地面對(duì)它的摩擦力大小均為10 N
A．只有①④正確 B．只有②④正確
C．只有②③正確 D．只有①③正確
√
【典例3】　(2024·泰安一模)如圖所示，工人師傅正使用滑輪組將重物提升到高處。在20 s的時(shí)間內(nèi)，使重物勻速提升了4 m。已知物體所受重力為 380 N，動(dòng)滑輪所受重力為20 N，不計(jì)繩重及滑輪與軸之間的摩擦，在這個(gè)過(guò)程中：
①人對(duì)繩的拉力大小為200 N　②人對(duì)物體做的功為1 600 J　③人拉繩的功率為80 W　④人做的額外功為100 J
以上說(shuō)法正確的一組是(　　)
A．只有②④正確 B．只有①③正確
C．只有②③正確 D．只有③④正確
√
【變式2】　如圖甲所示，小林用水平推力F推動(dòng)水平地面上的木箱。此過(guò)程中，推力F隨時(shí)間t的變化情況如圖乙，木箱前進(jìn)的速度v的大小隨時(shí)間t的變化情況如圖丙，則下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．0～1 s，推力做的功為100 J
B．3～5 s，推力做的功為200 J
C．3～5 s，推力做功的功率為200 W
D．1～3 s木箱受到的摩擦力小于5～6 s木箱受到的摩擦力
√
【變式3】　如圖所示，建筑工人用大小為300 N的拉力 F，通過(guò)滑輪將所受重力為250 N的重物勻速提升2 m，用時(shí) 20 s。 這一過(guò)程中，下列選項(xiàng)正確的是 (　　)
A．圖中所示滑輪為動(dòng)滑輪
B．工人做的有用功是500 J
C．拉力的功率是25 W
D．滑輪的機(jī)械效率是80%
√
重難點(diǎn)3　機(jī)械效率的計(jì)算
【典例4】　如圖甲所示的裝置是用來(lái)探究滑輪組的機(jī)械效率η與物重G物的關(guān)系，改變G物，豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，計(jì)算并繪出η與G物的關(guān)系圖象，如圖乙所示，若不計(jì)繩重和摩擦，則下列說(shuō)法正確的是(　　)
①此滑輪組動(dòng)滑輪所受重力為3 N　②當(dāng)G物＝6 N時(shí)，滑輪組機(jī)械效率η＝40%　③當(dāng)G物＝15 N時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為6 N　④此滑輪組機(jī)械效率η隨G物的增大而增大，最終將達(dá)到100%
A．只有①③ B．只有②④
C．只有②③ D．只有①②
√
【典例5】　(2024·泰安期末)如圖所示，工人用沿斜面向上、大小為500 N的推力F，將重800 N的貨物從斜面底端勻速推上頂端共用時(shí)4 s。已知斜面長(zhǎng) 2 m，高 1 m，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．貨物受到的斜面的摩擦力方向沿斜面向上
B．推力F做功的功率為200 W
C．整個(gè)過(guò)程的有用功是500 J
D．此斜面的機(jī)械效率為80%
√
規(guī)律方法：
機(jī)械類型 滑輪組 斜面
豎直勻速
提升物體 水平勻速
拉動(dòng)物體
圖示
機(jī)械類型 滑輪組 斜面
豎直勻速
提升物體 水平勻速
拉動(dòng)物體
機(jī)械效率
【變式4】　(2024·泰安二模)如圖所示，利用滑輪組在4 s內(nèi)將一所受重力為9 N 的物體勻速向上提升了10 cm，拉力為4 N，不計(jì)一切摩擦和繩重(g取 10 N/kg)。 下列說(shuō)法正確的是(　　)
①動(dòng)滑輪重力為5 N　
②滑輪組的機(jī)械效率為75%　
③拉力所做的功為0.4 J　
④拉力的功率為0.3 W
A．①③ B．②④
C．①②③ D．②③④
√
【變式5】　(2024·泰安三模)用如圖所示的滑輪組拉動(dòng)水平地面上重200 N的物體，使物體在4 s內(nèi)勻速前進(jìn)了4 m。已知物體受到地面的摩擦力為 60 N，所用拉力大小為25 N，忽略繩重、滑輪重。下列說(shuō)法正確的是(　　)
①拉力做功的功率為75 W
②繩子自由端在4 s內(nèi)移動(dòng)了8 m
③該滑輪組的機(jī)械效率為80%
④物體克服摩擦力做的功為240 J
A．①③④ B．②③④
C．①③ D．①④
√
【變式6】　(2024·泰安期末)如圖所示，在斜面上將一個(gè)重600 N的物體勻速拉到高處，沿斜面向上的拉力F＝400 N，拉動(dòng)的距離s＝4 m，提升高度h＝2 m，所用時(shí)間t＝20 s。此過(guò)程中物體受到的摩擦力為_(kāi)_______N。
100
課時(shí)分層評(píng)價(jià)卷(十二)　功　功率　機(jī)械效率
√
1．關(guān)于功、功率、機(jī)械效率說(shuō)法正確的是(　　)
A．用時(shí)短的機(jī)械做功一定多
B．功率大的機(jī)械做功一定快
C．機(jī)械做功少，功率一定小，機(jī)械效率一定低
D．做功多的機(jī)械，機(jī)械效率一定高
B　[做功多少?zèng)Q定于功率和時(shí)間，時(shí)間短，功率不確定，做功多少不能確定，故A錯(cuò)誤；功率是單位時(shí)間內(nèi)做的功，表示的是做功的快慢，功率大的機(jī)械，做功一定快，故B正確；機(jī)械做功少，做功不一定慢，功率不一定小，與機(jī)械效率無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；做功多的機(jī)械，有用功與總功的比值不一定大，機(jī)械效率不一定高，故D錯(cuò)誤。故選B。]
2．(2024·泰安期末)甲、乙二人同時(shí)開(kāi)始登山，甲先到達(dá)山頂，則兩人登山功率的關(guān)系(　　)
A．P甲>P乙 B．P甲＝P乙
C．P甲√
D　[甲、乙二人同時(shí)開(kāi)始登山，甲先到達(dá)山頂，甲用的時(shí)間少，但是甲和乙的重力大小未知，則登山做功的大小未知，無(wú)法比較兩人登山的功率，故A、B、C不符合題意，D符合題意。故選D。]
3．(2024·泰安階段練習(xí))如圖所示，光滑斜面AB>AC，沿斜面AB和AC分別將同一重物從底部拉到頂部所用時(shí)間相同，所需拉力分別為F1和F2，所做功的功率分別為P1和P2，則(　　)
A．F1P2
B．F1>F2，P1>P2
C．F1>F2，P1＝P2
D．F1√
4．已知物塊的重力為15 N，第一次在大小為10 N的水平拉力F1作用下沿著水平面運(yùn)動(dòng)，如圖甲所示，物塊在OP段的v-t圖象如圖乙所示；第二次在大小為20 N的拉力F2作用下沿著斜面向上運(yùn)動(dòng)，如圖丙所示，F(xiàn)2的方向始終沿著物塊運(yùn)動(dòng)方向，物塊在QR段的s-t圖象如圖丁所示。下列說(shuō)法符合題意的是(　　)
A．F1在OP段做的功與F2在QR段做的功相同
B．F1在OP段做功的功率小于F2在QR段做功的功率
C．物體在QR段受力不平衡
D．OP段物塊所受摩擦力為10 N，QR段物體所受摩擦力為20 N
√
5．一個(gè)木箱放在水平地面上，地面上各處粗糙程度相同。對(duì)木箱施加一個(gè)方向不變的水平推力F(如圖甲所示)，F(xiàn)的大小與時(shí)間t的關(guān)系圖象、木箱的運(yùn)動(dòng)速度v與時(shí)間t的關(guān)系圖象如圖乙所示。以下說(shuō)法正確的是(　　)
A．在0～2 s內(nèi)木箱所受的摩擦力為2 N
B．在0～2 s內(nèi)推力F對(duì)木箱所做的功為2 J
C．在2～4 s內(nèi)木箱所受的摩擦力為3 N
D．在4～6 s內(nèi)推力F對(duì)木箱做功的功率為8 W
√
6．(2024·泰安期末)如圖所示，小明同學(xué)探究“影響滑輪組的機(jī)械效率的因素”，他用質(zhì)量相同的滑輪做了如圖所示的實(shí)驗(yàn)，并測(cè)算了各次實(shí)驗(yàn)的機(jī)械效率。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．實(shí)驗(yàn)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)在靜止時(shí)讀數(shù)
B．根據(jù)甲、乙兩次實(shí)驗(yàn)可知：滑輪組的機(jī)械效率與繩子的繞法有關(guān)
C．根據(jù)乙、丙兩次實(shí)驗(yàn)可知：同一滑輪組，提升的物體越重，機(jī)械效率越高
D．實(shí)驗(yàn)時(shí)，換用不同裝置進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，目的是為了減小誤差
√
C　[在實(shí)驗(yàn)中，測(cè)繩端拉力F時(shí)，應(yīng)豎直勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)且在拉動(dòng)過(guò)程中讀數(shù)，若靜止不能測(cè)量摩擦力的影響，故A錯(cuò)誤；甲、乙兩次實(shí)驗(yàn)中繩子繞法不同，提升物重相同，機(jī)械效率都是70%，因此，說(shuō)明滑輪組的機(jī)械效率與繩子的繞法無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；乙、丙兩次實(shí)驗(yàn)可知用的是同一滑輪組，丙中提升的物重大，乙的機(jī)械效率小于丙，說(shuō)明同一滑輪組提起物重越大，機(jī)械效率越高，故C正確；為避免實(shí)驗(yàn)的偶然性，應(yīng)換用不同的裝置進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)歸納得出普遍規(guī)律，故D錯(cuò)誤。故選C。]
7．(2024·泰安期末)如圖所示的滑輪組，在拉力F的作用下拉動(dòng)重為300 N的物體A以0.2 m/s的速度勻速上升，已知?jiǎng)踊喼貫?0 N，不計(jì)繩重和摩擦。下列說(shuō)法正確的是(　　)
①繩子自由端的拉力F為120 N　②繩子自由端移動(dòng)的速度為0.6 m/s　③拉力F做功功率24 W　④滑輪組的機(jī)械效率為83.3%
A．①③④ B．①②④
C．②③④ D．①②③④
√
8．(2023·泰安)用如圖所示的滑輪組在10 s內(nèi)將200 N的重物勻速提升3 m，滑輪組的機(jī)械效率為80%，不計(jì)繩重和摩擦，拉力F的功率為_(kāi)_______W。
75
9．(2024·泰安期末)往車上裝重物時(shí)，常常用長(zhǎng)木板搭個(gè)斜面，把重物沿斜面推上去。如圖所示，工人用3 m長(zhǎng)的斜面，把1 800 N的重物推到1 m高的貨車車廂上，需要________N的推力(假設(shè)斜面很光滑，沒(méi)有摩擦)。
600
10．(2024·泰安期末)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行“測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)，得到的數(shù)據(jù)如表格所示。
實(shí)驗(yàn)
次數(shù) 物體
重力
G/N 物體上
升高度
h/m 繩端
拉力
F/N 繩端移
動(dòng)距離
s/m 機(jī)械
效率η
1 2 0.1 1.2 0.3 55.6%
2 2 0.2 1.2 0.6 55.6%
3 4 0.1 1.9 0.3 70.2%
4 4 0.1 1.6 0.4
(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)沿豎直方向________拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)。
(2)從表中數(shù)據(jù)可分析出實(shí)驗(yàn)4是用________(選填“甲”“乙”或“丙”)圖做的實(shí)驗(yàn)，機(jī)械效率為_(kāi)_______。
(3)通過(guò)比較實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2的數(shù)據(jù)得出：使用同一滑輪組提升相同重物，滑輪組的機(jī)械效率與重物上升高度________(選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”)。
(4)通過(guò)比較實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)________的數(shù)據(jù)得出：同一滑輪組提升重物時(shí)，物重越大，滑輪組的機(jī)械效率越高。
勻速
丙
62.5%
無(wú)關(guān)
3
(4)1、3兩次實(shí)驗(yàn)中，使用同樣的滑輪組，重物上升高度相同，承重繩子股數(shù)相同，滑輪組提升物體的重力不同，通過(guò)得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，提升的物體重力越大，滑輪組的機(jī)械效率越高，故可得出結(jié)論：同一滑輪組提升重物時(shí)，物重越大，滑輪組的機(jī)械效率越高。
11．(2024·泰安期末)一輛汽車在平直的公路上從靜止開(kāi)始啟動(dòng)，然后以某一速度勻速行駛，其v-t圖象如圖所示，整個(gè)過(guò)程汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率保持90 kW不變。已知汽車在0～10 s內(nèi)通過(guò)的路程為120 m，若汽車在行駛過(guò)程中所受阻力不變。求：
(1)0～10 s時(shí)間內(nèi)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功；
(2)10～20 s時(shí)間內(nèi)，汽車行駛過(guò)程中所受的阻力。
[答案]　(1)0～10 s時(shí)間內(nèi)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功為9×105 J
(2)10～20 s時(shí)間內(nèi)，汽車行駛過(guò)程中所受的阻力為3×103 N
12．在某科技館的展廳里，擺著一個(gè)叫做“最速降線”的科學(xué)展品。它是由兩個(gè)高度一樣的并排軌道組成，一個(gè)是傾斜的直軌道，另一個(gè)是向下彎曲的弧形軌道，其簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)如圖所示。現(xiàn)將a、b兩個(gè)完全相同的球同時(shí)分別從直軌道和弧形軌道的起點(diǎn)由靜止釋放，結(jié)果弧形軌道上的b球先到達(dá)終點(diǎn)。在a、b兩球從起點(diǎn)到終點(diǎn)的過(guò)程中重力做功分別為W1和W2，重力做功的功率分別為P1和P2，考慮摩擦力影響，則下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．W1＝W2 B．W1>W2
C．P1＝P2 D．P1>P2
√
13．(2024·泰安期末)如圖所示，A、B兩個(gè)長(zhǎng)方體物塊疊放在水平桌面上，用F＝10 N的水平向左的力作用在A物塊上，使A、B一起向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)4 s，兩個(gè)物塊一起移動(dòng)了40 cm的距離。下列說(shuō)法正確的是(　　)
①物塊A受到的摩擦力大小是10 N，方向水平向左　②物塊A對(duì)B的摩擦力大小是10 N，方向水平向左　③地面對(duì)B的摩擦力大小是10 N，方向水平向左　④力F對(duì)物塊A做功的功率為1 W
A．②④ B．③④
C．②③ D．①④
√
14．(2024·泰安二模)如圖所示，工人用滑輪組將重為200 N的貨物 10 s 內(nèi)勻速提升6 m，拉力為150 N。忽略繩重及摩擦，下列說(shuō)法中
(　　)
①繩子自由端移動(dòng)的速度是1.8 m/s　②該滑輪組的機(jī)械效率為80%　③拉力做功的功率是180 W　④該滑輪組的動(dòng)滑輪重為100 N
A．只有①④正確 B．只有②③正確
C．只有②④正確 D．只有③④正確
√
15．(2024·泰安階段練習(xí))為了將重100 N的重物提升到高處，小明同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的滑輪組裝置。當(dāng)他用圖乙所示隨時(shí)間變化的豎直向下拉力F拉繩時(shí)，重物的速度v和上升的高度h隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖象分別如圖丙和丁所示。不計(jì)繩重和摩擦，繩對(duì)滑輪的拉力方向均可看成在豎直方向。下列說(shuō)法正確的是(　　)
①在0～1 s內(nèi)，重物對(duì)地面的壓力是10 N　②2～3 s內(nèi)，滑輪組的機(jī)械效率為83.3%　③1～2 s內(nèi)，拉力F做的功為187.5 J　④2～3 s內(nèi)，拉力F的功率P為250 W
A．①③ B．②③
C．①② D．①④
√
16．在一次施工作業(yè)中，以恒定速度沿豎直方向?qū)A柱形工件從深水中吊起至距水面某一高度，工件從剛接觸水面到完全脫離水面用時(shí)5 s，繩子作用在工件上端的拉力F隨工件上升高度h變化的圖象如圖甲所示，不計(jì)水的阻力，g取10 N/kg，則下列分析結(jié)果不正確的是(　　)
A．工件完全浸入在水中時(shí)，拉力做功的功率是1.6×104 W
B．工件的橫截面積S是0.1 m2
C．如圖乙所示，剛開(kāi)始拉動(dòng)時(shí)，工件上表面所受到水的壓強(qiáng)是1×105 Pa
D．工件完全浸入在水中時(shí)所受浮力是1×104 N
√
17．(2024·泰安期末)如圖所示，一物體在20 N的水平拉力F的作用下，以0.1 m/s的速度沿水平地面向左勻速直線運(yùn)動(dòng)了5 s，滑輪組的機(jī)械效率為90%。在此過(guò)程中，下列說(shuō)法中(　　)
①繩子自由端移動(dòng)的距離為1 m　②繩子自由端移動(dòng)的速度為0.1 m/s　③拉力F的功率為6 W　④有用功為27 J
A．只有①③正確
B．只有②④正確
C．只有①②正確
D．只有③④正確
√
18．(2024·泰安一模)如圖甲所示，塔吊的塔臂相當(dāng)于以O(shè)點(diǎn)為支點(diǎn)的杠桿，起重臂上的滑輪組如圖乙所示。已知配重質(zhì)量為4.5×103 kg，塔吊鋼絲繩拉力F的功率為9 kW，平衡臂長(zhǎng)10 m，在拉力F的作用下，重為2×104 N的貨箱以0.4 m/s的速度勻速豎直上升。不計(jì)摩擦、鋼絲繩重和塔臂自身的重力，g取10 N/kg。求：
(1)動(dòng)滑輪的質(zhì)量；
(2)塔吊滑輪組的機(jī)械效率(結(jié)果保留一位小數(shù))；
(3)當(dāng)塔臂在水平位置平衡時(shí)，貨箱離支點(diǎn)O的水平距離。
[答案]　(1)動(dòng)滑輪的質(zhì)量為250 kg　(2)塔吊滑輪組的機(jī)械效率為88.9%　(3)當(dāng)塔臂在水平位置平衡時(shí)，貨箱離支點(diǎn)O的水平距離為20 m
19．如圖所示，汽車通過(guò)滑輪組將物體吊起。已知汽車的質(zhì)量為3×103 kg，牽引力F1為4 000 N，對(duì)繩子的拉力F2為2 500 N；物體的重力為6 000 N，物體勻速上升的速度始終為0.5 m/s，g取10 N/kg。下列說(shuō)法中(　　)
①滑輪組的機(jī)械效率為80%　②汽車受到的摩擦力為150 N　③汽車牽引力在4 s內(nèi)做的功為8×103 J　④汽車牽引力的功率為6 000 W
A．只有①正確
B．只有①④正確
C．只有①②正確
D．只有③④正確
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20．(2024·棗莊)如圖所示，小明用滑輪組將重為400 N的貨物在
20 s內(nèi)勻速提升了2 m，小明對(duì)繩子的拉力為250 N，不計(jì)繩重及滑輪上的摩擦。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．動(dòng)滑輪的重力為50 N
B．滑輪組做的有用功為500 J
C．拉力F做功的功率為25 W
D．滑輪組的機(jī)械效率為80%
√
21．(2024·聊城)建筑工地上，工人用如圖所示的裝置將重為300 N的建材從地面勻速運(yùn)送到離地面8 m的高處，所用時(shí)間為40 s。已知?jiǎng)踊喼貫?0 N，不計(jì)滑輪組的繩重和摩擦，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．工人做的總功為2 400 J
B．工人拉力的功率為60 W
C．此過(guò)程中該裝置的機(jī)械效率約為88%
D．可以通過(guò)增加動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)的方法提高該裝
置的機(jī)械效率
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22．(2021·泰安)如圖所示，甲工人用水平推力F甲推動(dòng)重為750 N的貨物，在水平路面上勻速移動(dòng)2 m至倉(cāng)庫(kù)門(mén)口A處，用時(shí)10 s，此過(guò)程中甲工人做功的功率P甲＝30 W；乙工人接著使用滑輪組拉動(dòng)該貨物在同樣的路面上勻速移動(dòng)3 m到達(dá)指定位置B，拉力F乙為80 N。求：
(1)甲工人做的功；
(2)該滑輪組的機(jī)械效率。
[答案]　(1)甲工人做的功為300 J　(2)該滑輪組的機(jī)械效率為62.5%

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