初中物理中考專題訓練機械功機械能d

參考答案與試題解析

一．選擇題（共7小題）

1．關于功、功率、機械效率，下列說法中正确的是（　　）

A．功率大的機器做功就快

B．功率大的機器做功一定多

C．做功快的機器其機械效率一定高

D．物體受力且運動時，力對物體就做了功

【分析】①功率是描述物體做功快慢的物理量，它等于單位時間内所做的功，功率大則做功快；功率與效率大小沒有關系；

②機械效率反映了機械的性能優劣，是有用功與總功的比值；機械效率與做功多少沒有直接關系；

③根據做功的條件進行判斷。

【解答】解：A、功率反映了做功的快慢，功率大則做功快，功率小，則做功慢，故A正确；

B、由W＝Pt可知，做功多少由于功率和做功時間有關，時間不确定無法比較做功多少，故B錯誤；

C、做功快的機器，其功率大，但機械效率與功率大小沒有直接關系，故C錯誤；

D、若物體運動的方向與受力方向垂直，則力對物體沒有做功，故D錯誤。

故選：A。

【點評】正确理解功率和機械效率的概念是解決此題的關鍵；還要充分考慮選項中的條件，适當運用公式等方法。

2．用大小不同的力F甲、F乙且F甲＞F乙，分别拉同一個物體，兩個力所做的功W與物體在力的方向上移動的距離的關系圖象描述正确的是（　　）

A．

B．

C．

D．

【分析】根據W＝Fs得出物體運動相同的距離s時做功的大小，然後分析圖象得出答案。

【解答】解：因為W＝Fs，F甲＞F乙，

所以，當移動距離為s時，兩個力做的功：W甲＞W乙，

分析圖象可知，隻有A符合要求。

故選：A。

【點評】本題為很好的圖象和控制變量法相結合的題目，類似圖象：s﹣v圖象、m﹣v圖象、U﹣I圖象等，屬于中考常見題型。

3．下列事例中，人對物體做功的是（　　）

A．物理老師提着實驗器材上樓

B．運動員舉着杠鈴原地不動

C．中學生背着書包在水平路面上勻速行走

D．被運動員踢出去的足球在草地上滾動的過程中

【分析】做功的兩個必要因素：一是作用在物體上的力，二是在力的方向上移動的距離，二者缺一不可，據此分析判斷。

【解答】解：

A、物理老師提着實驗器材上樓，人對實驗器材施加了力，且實驗器材在力的方向上移動了距離，所以人對實驗器材做了功，故A正确；

B、運動員舉着杠鈴原地不動，人對杠鈴施加了力，但杠鈴沒有移動距離，所以人對杠鈴沒有做功，故B錯誤；

C、學生背着書包在水平路面上勻速前進，雖然有力也有距離，但力與距離垂直（或移動的距離不是在力的方向上），所以人對書包沒有做功，故C錯誤；

D、足球被踢出後，在草地上滾動一段距離，是因為足球具有慣性，而此過程中人對足球沒有力的作用，所以此過程中人對足球沒有做功，故D錯誤。

故選：A。

【點評】明确三種情況不做功：一是有力無距離（例如：推而未動），二是有距離無力（靠慣性運動），三是力的方向與運動方向垂直。

4．物體在相同力F的作用下，分别在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿着力的方向移動了相同的距離s，力F做的功分别為W1、W2、W3，下列說法中正确的是（　　）

A．W1＝W2＝W3 B．W1＝W2＞W3 C．W1＝W2＜W3 D．W1＜W2＜W3

【分析】已知拉力和移動距離可求做的功，據此分析判斷。

【解答】解：

由題知，拉力相同，沿力的方向移動的距離相同，根據W＝Fs可知，力F做的功W1＝W2＝W3。

故選：A。

【點評】本題考查功的計算和大小的比較。難度不大，屬于基礎題。

5．關于功和機械能，下列說法正确的是（　　）

A．功率大的機器比功率小的機器做功多

B．使用省力的機械，可以提高做功的功率

C．有力對物體做功時，機械能不一定會發生變化

D．功率大的機器，機械效率高

【分析】（1）物體做功多少與功率和做功時間有關；

（2）功率表示物體做功快慢的物理量；機械效率是W有用與W總的比值，是個百分數，二者間沒有必然聯系；

（3）力對物體做功，物體的機械能不一定改變，如給輪胎打氣時，對打氣筒做功，打氣筒發熱，即打氣筒的内能增加，機械能不變；而機械能等于動能、重力勢能和彈性勢能的和；

（4）單位時間内所做的功叫做功率；物理學中，把有用功與總功的比值，叫做機械效率。

【解答】解：

A．由公式W＝Pt可以看出，物體做功的多少等于功率與做功時間的乘積，功率大，做功時間不确定，做功多少不能确定。故A項說法錯誤；

B．功率與做功的大小和做功的時間有關，但與是否使用省力的機械無關，故B項說法錯誤；

C．有力對物體做功，物體的機械能不一定會發生變化，如水平勻速拉動物體，雖然拉力做了功，但物體的動能和勢能不變，機械能不變；故C項說法正确；

D．有用功與總功的比值叫機械效率，故機械效率與功率的大小無關，故D項說法錯誤。

故選：C。

【點評】此題主要考查學生對于力學中的功、功率和機械效率的理解和掌握，熟悉各概念是解題關鍵。

6．如圖所示物體A重力為20牛，用滑輪組分别按甲、乙兩種方法提升重物和水平移動。A物體在水平面滑動時受到的摩擦力為15N，F1＝12N，F2＝6N，A物體在10s内勻速移動的距離均為0.6m，則在該過程中，下列分析正确的是（　　）

A．甲的機械效率等于乙的機械效率

B．F1做功比F2做功慢

C．兩種方法中所做的有用功一樣多

D．甲圖中動滑輪的重力為4N

【分析】根據W＝Fs求出總功，根據W＝Gh或W＝fL求出有用功，從而求出機械效率；若不計繩重和摩擦的情況下，可根據F＝

（G G動）求出甲圖中動滑輪的重力。

【解答】解：甲圖中n＝2，繩子自由端運動距離：s繩＝2h物＝2×0.6m＝1.2m；

有用功為：W有＝Gh＝20N×0.6m＝12J；

總功為：W總＝F1s＝12N×1.2m＝14.4J；

機械效率為：η＝

＝

≈83.3%，

額外功為：W額＝W總﹣W有＝14.4J﹣12J＝2.4J；

在不計繩重和摩擦的情況下，可以根據F＝

（G G動）求出甲圖中動滑輪的重力，但由于題中沒有說明不計繩重和摩擦，所以不能求出動滑輪的重力，故D錯誤；

乙圖中n＝3，繩子自由端運動距離L繩＝3L物＝3×0.6m＝1.8m；

有用功為：W有＝fL物＝15N×0.6m＝9J；

總功為：W總＝F2L繩＝6N×1.8m＝10.8J；

其機械效率為：η＝

＝

≈83.3%；

由以上計算可知，兩滑輪組的有用功不相等，總功不相等，而機械效率是相等的，故A正确，C錯誤；

時間相同，總功不同，則拉力做功的功率不同，即拉力做功的快慢不同，故B錯誤。

故選：A。

【點評】本題考查滑輪組省力公式的應用，關鍵是公式及其變形的靈活運用，易錯點是對動滑輪上繩子段數的判斷，此題還要搞清的是滑輪組需要克服的是物體與地面間的摩擦力。

7．兩台機械完成的有用功之比W1：W2＝4：3，機械效率分别為η1＝60%，η2＝75%，則兩台機械所做總功之比為（　　）

A．5：3 B．3：5 C．16：15 D．15：16

【分析】知道兩台機械完成的有用功之比和機械效率，根據η＝

可求出兩台機械所做總功之比。

【解答】解：由題意可知，W1：W2＝4：3，η1＝60%，η2＝75%，

由η＝

可得，兩台機械所做總功之比：

＝

＝

×

＝

×

＝

。

故選：A。

【點評】本題考查了機械效率公式的簡單應用，計算過程要注意各量之間的關系，不要颠倒。

二．填空題（共7小題）

8．物理學中做功包括兩個必要因素：一是　作用在物體上的力　，二是　物體在力的方向上移動的距離　。某同學在水平路面上用50牛的水平拉力拉着重為200牛的車子前進10米，重力對物體做功　0　焦，拉力對物體做功　500　焦。

【分析】（1）根據對功的兩個必要因素的了解可直接作答。

（2）由功的公式W＝Fs可求得推力的功，利用功的兩個必要因素判斷重力是否做功；利用力的平衡得出拉力大小，然後計算拉力做功。

【解答】解：（1）做功的兩個必要因素：一是作用在物體上的力；二是物體在力的方向上移動的距離。

（2）車子運動的方向與車子受到的重力的方向垂直，所以重力車子不做功，即做功為0J；

拉力所做的功：W＝Fs＝50N×10m＝500J；

故答案為：作用在物體上的力；物體在力的方向上移動的距離；0；500。

【點評】本題考查力是否做功的判斷和功的計算，掌握做功的兩個必要因素是解答此題關鍵。做功的兩個必要因素，缺一不可，而且力與距離必須要有因果關系。

9．近年來高空抛物造成傷人事故較多，如圖所示，從物理的角度分析可知：停在高空中的物體具有　重力勢　能，下落到地面上的物體　能　（填"能"或"不能"）做功。

【分析】被舉高的物體具有重力勢能，在物體下落時，重力勢能會轉化為動能對外做功。

【解答】解：

停在高空中的物體，由于被舉高而具有重力勢能；下落時，重力勢能會轉化為動能，對地面上的物體能做功，從而造成傷害。

故答案為：重力勢；能。

【點評】本題考查了重力勢能的概念以及不能"高空抛物"原因，屬于基礎題目。

10．在自由下落過程中，物體運動速度會越來越快。一個物體由A點自由下落，相繼經過B、C兩點，（如圖所示）已知AB＝BC．如圖所示，物體在AB段重力做功W1，做功功率P1；在BC段重力做功W2，做功功率P2，則W1　＝　W2，P1　＜　P2（兩空均選填"＞"、"＜"或"＝"）

【分析】已知AB＝BC，根據W＝Gh可知這兩段物體做的功相等；因小球在自由下落時做加速下落運動，所以根據速度公式可知經過相同路程的時間關系，再根據功率公式得出它們的功率關系。

【解答】解：

已知AB＝BC，物體下落時重力不變，根據W＝Gh可知，物體在AB段和BC段做的功相等，即W1＝W2；

由于小球在自由下落時做加速運動，

根據t＝

可知，小球在BC段運動的時間短，

根據P＝

可知，物體在AB段重力做功功率小于BC段重力做功功率，即P1＜P2。

故答案為：＝；＜。

【點評】本題考查了做功公式、功率公式的靈活運用，關鍵是知道自由下落物體的運動是加速下落。

11．一個重200N的物體在大小不變的水平拉力作用下勻速前進了25m，拉力撤銷後，物體由于慣性又前進了10m．在物體向前運動35m的過程中拉力做的功為700J，則水平拉力的大小為　28　N，此過程中重力做的功是　0　J。

【分析】（1）已知拉力所做的功W和物體在拉力的作用下移動的距離S，根據公式W＝FS即可求出拉力的大小；

（2）功的兩個必要因素：一是有力作用在物體上；二是物體在力的方向上移動一段距離。

【解答】解：（1）物體在拉力作用下移動的距離S＝25m，拉力所做的功W＝700J，由于慣性向前運動10m的過程中，拉力沒有對物體做功，所以，拉力的大小為

F＝

＝

＝28N

（2）在重力的方向上沒有移動距離，因此重力對物體沒有做功，即做功為0J。

故答案為：28；0

【點評】此題主要是考查做功的兩個必要因素和對功的計算公式的理解和熟練運用。功的兩個必要因素缺一不可。

12．因為有用功總　小于　〔填"大于、小于或等于"）總功，所以機械效率總小于1．提高機械效率的途徑是減小　額外　功，滑輪組的機械效率越高，說明額外功在總功中所占的比例　越小　（填："越大"或"越小"）

【分析】（1）因為總功等于有用功加額外功，所以機械效率總小于1，機械效率的大小與額外功有關；

（2）機械效率是指有用功和總功的比值，額外功在總功中占的比例越小機械效率越高。

【解答】解：（1）使用任何機械都要做額外功，有用功與額外功之和是總功，所以有用功一定小于總功，而機械效率等于有用功與總功之比，所以機械效率總小于1；在有用功一定時，提高機械效率的途徑關鍵是減小額外功；

（2）額外功在總功中占的比例越小，也就是有用功在總功中占的比例越大的機械，效率越高。

故答案為：小于；額外；越小。

【點評】此題考查了機械效率的物理意義及提高效率的途徑，是一道基礎題，知道使用機械都要做額外功，是分析此類問題的基礎。

13．如圖所示，滑輪重小于物重（不計繩重和摩擦），若在相同時間内勻速提升相同的重物相同的高度，則所用拉力F甲　＞　F乙，拉力做功的功率P甲　＜　P乙，機械效率η甲　＞　η乙．（選填"＞"、"＜"或"＝"）。

【分析】（1）動滑輪和定滑輪的使用特點：使用定滑輪不能省力，但能改變動力的方向；使用動滑輪不能改變動力的方向，但能省力。

（2）根據公式P＝

可比較功率的大小；

（3）比較有用功和總功的大小，根據機械效率公式η＝

分析機械效率大小。

【解答】解：

（1）甲圖是一個定滑輪，定滑輪不能省力，不計繩重和摩擦，因此F甲＝G；

乙圖是一個動滑輪，且動滑輪重小于物重，動滑輪的特點是能夠省一半力，

不計繩重和摩擦，則F乙＝

（G動 G）＜G；所以F甲＞F乙。

（2）用定滑輪和動滑輪分别将質量相同的甲、乙兩物體勻速提升相同的高度，由W有＝Gh＝mgh可知，則所做的有用功一樣大；

使用動滑輪時，由于要克服動滑輪的重力做額外功，所以使用動滑輪做的總功多，即拉力做功W甲＜W乙；已知做功時間相同，根據公式P＝

可知，使用動滑輪時拉力做功的功率大，即P甲＜P乙；

（3）由前面分析可知，使用定滑輪和動滑輪時所做的有用功相同，但使用動滑輪做的總功多，根據機械效率的公式η＝

可知，動滑輪的機械效率低，即η甲＞η乙。

故答案為：＞；＜；＞。

【點評】本題考查拉力、做功、功率大小的比較，解題關鍵是知道使用動滑輪要克服動滑輪重力做功，在有用功相同的情況下，使用動滑輪所做的總功多。

14．小明用動滑輪把90N的重物勻速提升2m，所用的豎直向上的拉力是60N，則動滑輪的機械效率是　75%　。

【分析】知道物重和提升的高度，利用W有＝Gh求提起重物所做的有用功；求出繩子自由端移動的距離，知道拉力，利用W總＝Fs求總功，再利用效率公式求動滑輪的機械效率。

【解答】解：

提起物體所做的有用功：W有用＝Gh＝90N×2m＝180J；

動滑輪由兩段繩子承擔物體重，n＝2，拉力端移動的距離s＝2h＝2×2m＝4m，

提起物體所做的總功：

W總＝Fs＝60N×4m＝240J，

動滑輪的機械效率：

η＝

＝

×100%＝75%。

故答案為：75%。

【點評】本題考查了使用動滑輪時有用功、總功、機械效率的計算，理解并求出有用功和總功是本題的關鍵。還可以直接用η＝

計算機械效率。

三．實驗探究題（共1小題）

15．甲、乙、丙三位同學分别将重物勻速豎直向上提升，所得實驗數據如下表：

根據上表可知，做功最多的是　乙　，做功最快的是　甲　。

【分析】根據公式W＝Gh可計算三位同學做功的多少；知道做功時間，利用功率公式求做功功率得出做功最快的同學是誰。

【解答】解：（1）三位同學對重物做的功分别為：

W甲＝G甲h甲＝2N×1.5m＝3J；

W乙＝G乙h乙＝4N×1m＝4J；

W丙＝G丙h丙＝5N×0.5m＝2.5J。

故做功最多的是乙同學；

（2）三位同學的功率分别為：

P甲＝

＝

＝1.5W；

P乙＝

＝

＝1W，

P丙＝

＝

＝0.5W。

功率越大，說明做功越快，所以甲同學做功最快。

故答案為：乙；甲。

【點評】本題考查了功、功率公式的正确運用，計算出功和功率再進行比較是解答的關鍵。

四．計算題（共2小題）

16．如圖甲，水平地面上的物體，受到始終保持水平的推力F的作用，其F﹣t和v﹣t的圖象分别如圖乙、丙所示。請回答：

（1）　0～3　s内推力對物體沒有做功，因為　對物體施加了力，但在力的方向上沒有移動距離　。

（2）0～3s内，物體所受的摩擦力是　3　N；3～6s内，物體所受的摩擦力是　6　N。

（3）9～12s内，物體克服摩擦力做的功是多少？

【分析】（1）做功的兩個必要因素：一是力，二是物體在力的方向上移動的距離；

（2）由v﹣t圖象可知，0～3s内物體處于靜止狀态，受到的靜摩擦力和推力是一對平衡力，大小相等，根據F﹣t圖象可知拉力的大小，進而可得受到的摩擦力；

由v﹣t圖象可知，9s～12s内物體做勻速直線運動，受到的滑動摩擦力和拉力是一對平衡力，二力大小相等，根據F﹣t圖象讀出拉力的大小可得受到的滑動摩擦力大小；而滑動摩擦力的大小隻與接觸面的粗糙程度和壓力的大小有關，與物體運動的速度無關，可得3～6s内，物體所受的摩擦力；

（3）利用W＝Fs＝Fvt求9～12s内，物體克服摩擦力做的功。

【解答】解：

（1）由圖丙可知，在0～3s内，物體的速度為零，處于靜止狀态，對物體施加了力，但在力的方向上沒有移動距離，推力沒有做功。

（2）由圖乙可知，0～3s内物體受到的推力為3N；由圖丙可知，此時物體靜止，物體受到的摩擦力與推力是一對平衡力，大小相等，f＝F1＝3N；

由圖乙可知，9～12s内物體受到的推力為6N；由圖丙可知，此時物體勻速直線運動，物體受到的摩擦力與推力是一對平衡力，大小相等，f＝F2＝6N；

由丙圖知，3～6s内，物體做加速運動，由于物體對地面的壓力和接觸面的粗糙程度都沒有改變，摩擦力大小不變，仍為6N；

（3）由丙圖知，在9～12s内，物體以v＝3m/s的速度做勻速運動，f＝F2＝6N，克服摩擦力做功：

W＝Fs＝Fvt＝6N×3m/s×3s＝54J。

故答案為：（1）0～3；對物體施加了力，但在力的方向上沒有移動距離；（2）3；6；（3）物體克服摩擦力做的功是54J。

【點評】本題考查學生對圖象的認識，v﹣t圖象、F﹣t圖象相結合，判斷出物體各段運動狀态，根據平衡狀态中二力平衡求出力的大小是本題的關鍵所在。

17．如圖所示（滑輪組的繞繩未畫出），人以600N的力向下拉動繞在滑輪組的繩子一端10秒，使繩端向下移動了3m，重物為1500N勻速上升了1m．（g＝10N/kg）．

（1）按題意畫出滑輪組的繞繩。

（2）滑輪組的效率多大？

（3）拉力的功率多少？

【分析】（1）已知繩子拉下的距離和物體上升的高度，可以得到作用在動滑輪上的繩子段數，據此完成滑輪組的組裝；

（2）根據W有＝Gh求出有用功，根據W總＝Fs求出總功，利用效率公式求滑輪組的機械效率；

（3）知道時間，利用P＝

求拉力做功功率。

【解答】解：

（1）作用在動滑輪上繩子段數是n＝

＝

＝3，所以繩子的固定端應從動滑輪上開始纏繞，如下圖：

（2）工人所做的有用功：

W有用＝Gh＝1500N×1m＝1500J；

工人做的總功：

W總＝Fs＝600N×3m＝1800J；

滑輪組的機械效率：

η＝

＝

×100%≈83.3%。

（3）拉力做功的功率：

P總＝

＝

＝180W。

答：（1）如圖所示；

（2）滑輪組的效率為83.3%；

（3）拉力的功率為180W。

【點評】此題屬于力學綜合題，考查了滑輪組的繞繩方法、功的計算、功率的計算、機械效率的計算，考查的知識點較多，但都屬于基礎，難度變大。

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