初中物理中考专题训练机械功机械能d
参考答案与试题解析
一．选择题（共7小题）
1．关于功、功率、机械效率，下列说法中正确的是（ ）
A．功率大的机器做功就快
B．功率大的机器做功一定多
C．做功快的机器其机械效率一定高
D．物体受力且运动时，力对物体就做了功
【分析】①功率是描述物体做功快慢的物理量，它等于单位时间内所做的功，功率大则做功快；功率与效率大小没有关系；
②机械效率反映了机械的性能优劣，是有用功与总功的比值；机械效率与做功多少没有直接关系；
③根据做功的条件进行判断。
【解答】解：A、功率反映了做功的快慢，功率大则做功快，功率小，则做功慢，故A正确；
B、由W＝Pt可知，做功多少由于功率和做功时间有关，时间不确定无法比较做功多少，故B错误；
C、做功快的机器，其功率大，但机械效率与功率大小没有直接关系，故C错误；
D、若物体运动的方向与受力方向垂直，则力对物体没有做功，故D错误。
故选：A。
【点评】正确理解功率和机械效率的概念是解决此题的关键；还要充分考虑选项中的条件，适当运用公式等方法。
2．用大小不同的力F甲、F乙且F甲＞F乙，分别拉同一个物体，两个力所做的功W与物体在力的方向上移动的距离的关系图象描述正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【分析】根据W＝Fs得出物体运动相同的距离s时做功的大小，然后分析图象得出答案。
【解答】解：因为W＝Fs，F甲＞F乙，
所以，当移动距离为s时，两个力做的功：W甲＞W乙，
分析图象可知，只有A符合要求。
故选：A。
【点评】本题为很好的图象和控制变量法相结合的题目，类似图象：s﹣v图象、m﹣v图象、U﹣I图象等，属于中考常见题型。
3．下列事例中，人对物体做功的是（ ）
A．物理老师提着实验器材上楼
B．运动员举着杠铃原地不动
C．中学生背着书包在水平路面上匀速行走
D．被运动员踢出去的足球在草地上滚动的过程中
【分析】做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是在力的方向上移动的距离，二者缺一不可，据此分析判断。
【解答】解：
A、物理老师提着实验器材上楼，人对实验器材施加了力，且实验器材在力的方向上移动了距离，所以人对实验器材做了功，故A正确；
B、运动员举着杠铃原地不动，人对杠铃施加了力，但杠铃没有移动距离，所以人对杠铃没有做功，故B错误；
C、学生背着书包在水平路面上匀速前进，虽然有力也有距离，但力与距离垂直（或移动的距离不是在力的方向上），所以人对书包没有做功，故C错误；
D、足球被踢出后，在草地上滚动一段距离，是因为足球具有惯性，而此过程中人对足球没有力的作用，所以此过程中人对足球没有做功，故D错误。
故选：A。
【点评】明确三种情况不做功：一是有力无距离（例如：推而未动），二是有距离无力（靠惯性运动），三是力的方向与运动方向垂直。
4．物体在相同力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动了相同的距离s，力F做的功分别为W1、W2、W3，下列说法中正确的是（ ）
A．W1＝W2＝W3 B．W1＝W2＞W3 C．W1＝W2＜W3 D．W1＜W2＜W3
【分析】已知拉力和移动距离可求做的功，据此分析判断。
【解答】解：
由题知，拉力相同，沿力的方向移动的距离相同，根据W＝Fs可知，力F做的功W1＝W2＝W3。
故选：A。
【点评】本题考查功的计算和大小的比较。难度不大，属于基础题。
5．关于功和机械能，下列说法正确的是（ ）
A．功率大的机器比功率小的机器做功多
B．使用省力的机械，可以提高做功的功率
C．有力对物体做功时，机械能不一定会发生变化
D．功率大的机器，机械效率高
【分析】（1）物体做功多少与功率和做功时间有关；
（2）功率表示物体做功快慢的物理量；机械效率是W有用与W总的比值，是个百分数，二者间没有必然联系；
（3）力对物体做功，物体的机械能不一定改变，如给轮胎打气时，对打气筒做功，打气筒发热，即打气筒的内能增加，机械能不变；而机械能等于动能、重力势能和弹性势能的和；
（4）单位时间内所做的功叫做功率；物理学中，把有用功与总功的比值，叫做机械效率。
【解答】解：
A．由公式W＝Pt可以看出，物体做功的多少等于功率与做功时间的乘积，功率大，做功时间不确定，做功多少不能确定。故A项说法错误；
B．功率与做功的大小和做功的时间有关，但与是否使用省力的机械无关，故B项说法错误；
C．有力对物体做功，物体的机械能不一定会发生变化，如水平匀速拉动物体，虽然拉力做了功，但物体的动能和势能不变，机械能不变；故C项说法正确；
D．有用功与总功的比值叫机械效率，故机械效率与功率的大小无关，故D项说法错误。
故选：C。
【点评】此题主要考查学生对于力学中的功、功率和机械效率的理解和掌握，熟悉各概念是解题关键。
6．如图所示物体A重力为20牛，用滑轮组分别按甲、乙两种方法提升重物和水平移动。A物体在水平面滑动时受到的摩擦力为15N，F1＝12N，F2＝6N，A物体在10s内匀速移动的距离均为0.6m，则在该过程中，下列分析正确的是（ ）
A．甲的机械效率等于乙的机械效率
B．F1做功比F2做功慢
C．两种方法中所做的有用功一样多
D．甲图中动滑轮的重力为4N
【分析】根据W＝Fs求出总功，根据W＝Gh或W＝fL求出有用功，从而求出机械效率；若不计绳重和摩擦的情况下，可根据F＝
（G G动）求出甲图中动滑轮的重力。
【解答】解：甲图中n＝2，绳子自由端运动距离：s绳＝2h物＝2×0.6m＝1.2m；
有用功为：W有＝Gh＝20N×0.6m＝12J；
总功为：W总＝F1s＝12N×1.2m＝14.4J；
机械效率为：η＝
＝
≈83.3%，
额外功为：W额＝W总﹣W有＝14.4J﹣12J＝2.4J；
在不计绳重和摩擦的情况下，可以根据F＝
（G G动）求出甲图中动滑轮的重力，但由于题中没有说明不计绳重和摩擦，所以不能求出动滑轮的重力，故D错误；
乙图中n＝3，绳子自由端运动距离L绳＝3L物＝3×0.6m＝1.8m；
有用功为：W有＝fL物＝15N×0.6m＝9J；
总功为：W总＝F2L绳＝6N×1.8m＝10.8J；
其机械效率为：η＝
＝
≈83.3%；
由以上计算可知，两滑轮组的有用功不相等，总功不相等，而机械效率是相等的，故A正确，C错误；
时间相同，总功不同，则拉力做功的功率不同，即拉力做功的快慢不同，故B错误。
故选：A。
【点评】本题考查滑轮组省力公式的应用，关键是公式及其变形的灵活运用，易错点是对动滑轮上绳子段数的判断，此题还要搞清的是滑轮组需要克服的是物体与地面间的摩擦力。
7．两台机械完成的有用功之比W1：W2＝4：3，机械效率分别为η1＝60%，η2＝75%，则两台机械所做总功之比为（ ）
A．5：3 B．3：5 C．16：15 D．15：16
【分析】知道两台机械完成的有用功之比和机械效率，根据η＝
可求出两台机械所做总功之比。
【解答】解：由题意可知，W1：W2＝4：3，η1＝60%，η2＝75%，
由η＝
可得，两台机械所做总功之比：
＝
＝
×
＝
×
＝
。
故选：A。
【点评】本题考查了机械效率公式的简单应用，计算过程要注意各量之间的关系，不要颠倒。
二．填空题（共7小题）
8．物理学中做功包括两个必要因素：一是 作用在物体上的力 ，二是 物体在力的方向上移动的距离 。某同学在水平路面上用50牛的水平拉力拉着重为200牛的车子前进10米，重力对物体做功 0 焦，拉力对物体做功 500 焦。
【分析】（1）根据对功的两个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，利用功的两个必要因素判断重力是否做功；利用力的平衡得出拉力大小，然后计算拉力做功。
【解答】解：（1）做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上移动的距离。
（2）车子运动的方向与车子受到的重力的方向垂直，所以重力车子不做功，即做功为0J；
拉力所做的功：W＝Fs＝50N×10m＝500J；
故答案为：作用在物体上的力；物体在力的方向上移动的距离；0；500。
【点评】本题考查力是否做功的判断和功的计算，掌握做功的两个必要因素是解答此题关键。做功的两个必要因素，缺一不可，而且力与距离必须要有因果关系。
9．近年来高空抛物造成伤人事故较多，如图所示，从物理的角度分析可知：停在高空中的物体具有 重力势 能，下落到地面上的物体 能 （填"能"或"不能"）做功。
【分析】被举高的物体具有重力势能，在物体下落时，重力势能会转化为动能对外做功。
【解答】解：
停在高空中的物体，由于被举高而具有重力势能；下落时，重力势能会转化为动能，对地面上的物体能做功，从而造成伤害。
故答案为：重力势；能。
【点评】本题考查了重力势能的概念以及不能"高空抛物"原因，属于基础题目。
10．在自由下落过程中，物体运动速度会越来越快。一个物体由A点自由下落，相继经过B、C两点，（如图所示）已知AB＝BC．如图所示，物体在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，则W1 ＝ W2，P1 ＜ P2（两空均选填"＞"、"＜"或"＝"）
【分析】已知AB＝BC，根据W＝Gh可知这两段物体做的功相等；因小球在自由下落时做加速下落运动，所以根据速度公式可知经过相同路程的时间关系，再根据功率公式得出它们的功率关系。
【解答】解：
已知AB＝BC，物体下落时重力不变，根据W＝Gh可知，物体在AB段和BC段做的功相等，即W1＝W2；
由于小球在自由下落时做加速运动，
根据t＝
可知，小球在BC段运动的时间短，
根据P＝
可知，物体在AB段重力做功功率小于BC段重力做功功率，即P1＜P2。
故答案为：＝；＜。
【点评】本题考查了做功公式、功率公式的灵活运用，关键是知道自由下落物体的运动是加速下落。
11．一个重200N的物体在大小不变的水平拉力作用下匀速前进了25m，拉力撤销后，物体由于惯性又前进了10m．在物体向前运动35m的过程中拉力做的功为700J，则水平拉力的大小为 28 N，此过程中重力做的功是 0 J。
【分析】（1）已知拉力所做的功W和物体在拉力的作用下移动的距离S，根据公式W＝FS即可求出拉力的大小；
（2）功的两个必要因素：一是有力作用在物体上；二是物体在力的方向上移动一段距离。
【解答】解：（1）物体在拉力作用下移动的距离S＝25m，拉力所做的功W＝700J，由于惯性向前运动10m的过程中，拉力没有对物体做功，所以，拉力的大小为
F＝
＝
＝28N
（2）在重力的方向上没有移动距离，因此重力对物体没有做功，即做功为0J。
故答案为：28；0
【点评】此题主要是考查做功的两个必要因素和对功的计算公式的理解和熟练运用。功的两个必要因素缺一不可。
12．因为有用功总 小于 〔填"大于、小于或等于"）总功，所以机械效率总小于1．提高机械效率的途径是减小 额外 功，滑轮组的机械效率越高，说明额外功在总功中所占的比例 越小 （填："越大"或"越小"）
【分析】（1）因为总功等于有用功加额外功，所以机械效率总小于1，机械效率的大小与额外功有关；
（2）机械效率是指有用功和总功的比值，额外功在总功中占的比例越小机械效率越高。
【解答】解：（1）使用任何机械都要做额外功，有用功与额外功之和是总功，所以有用功一定小于总功，而机械效率等于有用功与总功之比，所以机械效率总小于1；在有用功一定时，提高机械效率的途径关键是减小额外功；
（2）额外功在总功中占的比例越小，也就是有用功在总功中占的比例越大的机械，效率越高。
故答案为：小于；额外；越小。
【点评】此题考查了机械效率的物理意义及提高效率的途径，是一道基础题，知道使用机械都要做额外功，是分析此类问题的基础。
13．如图所示，滑轮重小于物重（不计绳重和摩擦），若在相同时间内匀速提升相同的重物相同的高度，则所用拉力F甲 ＞ F乙，拉力做功的功率P甲 ＜ P乙，机械效率η甲 ＞ η乙．（选填"＞"、"＜"或"＝"）。
【分析】（1）动滑轮和定滑轮的使用特点：使用定滑轮不能省力，但能改变动力的方向；使用动滑轮不能改变动力的方向，但能省力。
（2）根据公式P＝
可比较功率的大小；
（3）比较有用功和总功的大小，根据机械效率公式η＝
分析机械效率大小。
【解答】解：
（1）甲图是一个定滑轮，定滑轮不能省力，不计绳重和摩擦，因此F甲＝G；
乙图是一个动滑轮，且动滑轮重小于物重，动滑轮的特点是能够省一半力，
不计绳重和摩擦，则F乙＝
（G动 G）＜G；所以F甲＞F乙。
（2）用定滑轮和动滑轮分别将质量相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度，由W有＝Gh＝mgh可知，则所做的有用功一样大；
使用动滑轮时，由于要克服动滑轮的重力做额外功，所以使用动滑轮做的总功多，即拉力做功W甲＜W乙；已知做功时间相同，根据公式P＝
可知，使用动滑轮时拉力做功的功率大，即P甲＜P乙；
（3）由前面分析可知，使用定滑轮和动滑轮时所做的有用功相同，但使用动滑轮做的总功多，根据机械效率的公式η＝
可知，动滑轮的机械效率低，即η甲＞η乙。
故答案为：＞；＜；＞。
【点评】本题考查拉力、做功、功率大小的比较，解题关键是知道使用动滑轮要克服动滑轮重力做功，在有用功相同的情况下，使用动滑轮所做的总功多。
14．小明用动滑轮把90N的重物匀速提升2m，所用的竖直向上的拉力是60N，则动滑轮的机械效率是 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；求出绳子自由端移动的距离，知道拉力，利用W总＝Fs求总功，再利用效率公式求动滑轮的机械效率。
【解答】解：
提起物体所做的有用功：W有用＝Gh＝90N×2m＝180J；
动滑轮由两段绳子承担物体重，n＝2，拉力端移动的距离s＝2h＝2×2m＝4m，
提起物体所做的总功：
W总＝Fs＝60N×4m＝240J，
动滑轮的机械效率：
η＝
＝
×100%＝75%。
故答案为：75%。
【点评】本题考查了使用动滑轮时有用功、总功、机械效率的计算，理解并求出有用功和总功是本题的关键。还可以直接用η＝
计算机械效率。
三．实验探究题（共1小题）
15．甲、乙、丙三位同学分别将重物匀速竖直向上提升，所得实验数据如下表：
根据上表可知，做功最多的是 乙 ，做功最快的是 甲 。
【分析】根据公式W＝Gh可计算三位同学做功的多少；知道做功时间，利用功率公式求做功功率得出做功最快的同学是谁。
【解答】解：（1）三位同学对重物做的功分别为：
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学；
（2）三位同学的功率分别为：
P甲＝
＝
＝1.5W；
P乙＝
＝
＝1W，
P丙＝
＝
＝0.5W。
功率越大，说明做功越快，所以甲同学做功最快。
故答案为：乙；甲。
【点评】本题考查了功、功率公式的正确运用，计算出功和功率再进行比较是解答的关键。
四．计算题（共2小题）
16．如图甲，水平地面上的物体，受到始终保持水平的推力F的作用，其F﹣t和v﹣t的图象分别如图乙、丙所示。请回答：
（1） 0～3 s内推力对物体没有做功，因为 对物体施加了力，但在力的方向上没有移动距离 。
（2）0～3s内，物体所受的摩擦力是 3 N；3～6s内，物体所受的摩擦力是 6 N。
（3）9～12s内，物体克服摩擦力做的功是多少？
【分析】（1）做功的两个必要因素：一是力，二是物体在力的方向上移动的距离；
（2）由v﹣t图象可知，0～3s内物体处于静止状态，受到的静摩擦力和推力是一对平衡力，大小相等，根据F﹣t图象可知拉力的大小，进而可得受到的摩擦力；
由v﹣t图象可知，9s～12s内物体做匀速直线运动，受到的滑动摩擦力和拉力是一对平衡力，二力大小相等，根据F﹣t图象读出拉力的大小可得受到的滑动摩擦力大小；而滑动摩擦力的大小只与接触面的粗糙程度和压力的大小有关，与物体运动的速度无关，可得3～6s内，物体所受的摩擦力；
（3）利用W＝Fs＝Fvt求9～12s内，物体克服摩擦力做的功。
【解答】解：
（1）由图丙可知，在0～3s内，物体的速度为零，处于静止状态，对物体施加了力，但在力的方向上没有移动距离，推力没有做功。
（2）由图乙可知，0～3s内物体受到的推力为3N；由图丙可知，此时物体静止，物体受到的摩擦力与推力是一对平衡力，大小相等，f＝F1＝3N；
由图乙可知，9～12s内物体受到的推力为6N；由图丙可知，此时物体匀速直线运动，物体受到的摩擦力与推力是一对平衡力，大小相等，f＝F2＝6N；
由丙图知，3～6s内，物体做加速运动，由于物体对地面的压力和接触面的粗糙程度都没有改变，摩擦力大小不变，仍为6N；
（3）由丙图知，在9～12s内，物体以v＝3m/s的速度做匀速运动，f＝F2＝6N，克服摩擦力做功：
W＝Fs＝Fvt＝6N×3m/s×3s＝54J。
故答案为：（1）0～3；对物体施加了力，但在力的方向上没有移动距离；（2）3；6；（3）物体克服摩擦力做的功是54J。
【点评】本题考查学生对图象的认识，v﹣t图象、F﹣t图象相结合，判断出物体各段运动状态，根据平衡状态中二力平衡求出力的大小是本题的关键所在。
17．如图所示（滑轮组的绕绳未画出），人以600N的力向下拉动绕在滑轮组的绳子一端10秒，使绳端向下移动了3m，重物为1500N匀速上升了1m．（g＝10N/kg）．
（1）按题意画出滑轮组的绕绳。
（2）滑轮组的效率多大？
（3）拉力的功率多少？
【分析】（1）已知绳子拉下的距离和物体上升的高度，可以得到作用在动滑轮上的绳子段数，据此完成滑轮组的组装；
（2）根据W有＝Gh求出有用功，根据W总＝Fs求出总功，利用效率公式求滑轮组的机械效率；
（3）知道时间，利用P＝
求拉力做功功率。
【解答】解：
（1）作用在动滑轮上绳子段数是n＝
＝
＝3，所以绳子的固定端应从动滑轮上开始缠绕，如下图：
（2）工人所做的有用功：
W有用＝Gh＝1500N×1m＝1500J；
工人做的总功：
W总＝Fs＝600N×3m＝1800J；
滑轮组的机械效率：
η＝
＝
×100%≈83.3%。
（3）拉力做功的功率：
P总＝
＝
＝180W。
答：（1）如图所示；
（2）滑轮组的效率为83.3%；
（3）拉力的功率为180W。
【点评】此题属于力学综合题，考查了滑轮组的绕绳方法、功的计算、功率的计算、机械效率的计算，考查的知识点较多，但都属于基础，难度变大。
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