5.3 功与机械效率 同步练习

第五章简单机械与功第3节功与机械效率考点剖析1、下列事例中，力对物体做了功的是（）A．提着书包在水平路面上匀速前行 B．送水工把桶装水从一楼搬到四楼C．举重运动员举着杠铃保持不动 D．用力推汽车，没有推动2、如图所示，两个滑梯高度相等，如果小阳分别从左侧直梯和右侧弧形滑梯上端滑到地面，所用时间分别为和，小阳所受重力做功分别为和，重力的功率分别为和，已知，则下列说法正确的是（）A． B． C． D．3、两台机械，甲机械效率为80%，乙机械效率为60%，下列说法正确的是（）A．甲机械一定比乙机械省力 B．甲机械一定比乙机械做功快C．甲机械做的有用功一定比乙机械的多 D．有用功相同时，乙机械所做的总功多4、如图甲、乙物块（）在相等的恒力F作用下分别通过相等的距离s，用时，力F做的功分别为、，力F做功的功率为、，则（

）A．， B．，C．， D．，5、用相同的滑轮和细绳分别组成如图所示的甲、乙滑轮组，用它们分别把相同的物体匀速提升相同的高度。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（）A．甲滑轮组的机械效率比乙的高B．两个滑轮组的机械效率一样高C．甲滑轮组做的额外功小于乙滑轮组的额外功D．甲滑轮组做的有用功小于乙滑轮组的有用功6、如图所示，质量为60kg的同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的质量约为全身质量的，则她上半身的重力约为N，她每次做仰卧起坐时上半身重心上升的距离均为0.3m，则她连续做50次仰卧起坐克服重力做的功约为J。（g取10N/kg）7、科学课上，喜欢动手的小明帮助老师搬运实验器材，器材所受的重力为，距离讲台的水平距离，距离讲台面的竖直高度，如图所示。小明先用的时间在M点将器材匀速竖直搬起，再匀速直线运动到达讲台的N点。小明水平移动器材时，速度大小为、对器材做的功为J。8、现有30包大米，总质量为180kg。小明想尽快将它们搬上10m高处的库房。如图为小明可以提供的用于搬动物体的功率与被搬运物体质量之间的关系图像。由图分析可知，他为了尽可能快地将大米搬上库房，他每次应搬______包，每次克服物体重力做功________J；若每次下楼时间是上楼时间的一半，则他最快完成搬运任务并返回原地所用的时间为_______s（g取10N/kg）。9、小科在一次劳动中，欲将重为600N的货物搬到距地面2m高的平台上、他用长为4m的木板搭成斜面如图，并用沿着斜面向上大小为400N的力将货物匀速从底端推到顶端，小科在该过程中做的有用功为_______J，斜面起到了_________。（选填“省力”或“省功”）的作用。10、如图所示，光滑斜面AB>AC，沿斜面AB和AC分别将同一重物从它们的底部拉到顶部，所需拉力分别为F1和F2，所做的功分别为W1和W2，两个斜面的效率分别为η1和η2，则F1_________F2，W1_________W2，η1_________η2。过关检测1、如图所示，物体A、B、C的质量mA＞mB＞mC，在同样大小的力F作用下，三个物体都沿力的方向分别移动了距离s，比较力F对三个物体所做的功（）A．（a）多 B．（b）多 C．（c）多 D．一样多2、物块A静止在粗糙程度相同的水平桌面上，物块A受到水平拉力F的作用如图甲所示，拉力F和时间t的关系如图乙所示，物块A的速度v和时间t的关系如图丙所示。下列说法中正确的是（

）A．0~6s内，拉力F对物块A做了功B．6~12s内，拉力F做功越来越快C．拉力F在6~8s内做功的功率等于在8~10s内做功的功率D．12~18s内，拉力F做的功是540J3、山区的公路多修成环绕山坡的盘山公路如图所示，这样车辆向上行驶时可以（）A．减小所必需的牵引力 B．减小所做的功C．提高机械效率 D．提高发动机功率4、如图甲所示，水平地面上的一物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系如图乙，物体的速度v与时间t的关系如图丙，以下说法正确的是（）①0~2秒，物体处于静止状态，是因为推力小于摩擦力②2~4秒，物体受到的摩擦力为2N③2~4秒，物体做匀速直线运动④4~6秒，推力F做的功为16JA．只有①③ B．只有①④ C．只有②③ D．只有②④5、（双选）两次水平拉动同一物体在同一水平面上分别做匀速直线运动，s-t图像如图所示，下列判断正确的是（）A．两次物体运动的速度： B．两次拉力对物体做功的功率：C．4-6s两次拉力对物体所做的功： D．两次物体所受的拉力：6、如图所示，供轮椅上下的斜坡长L=4m，高h=2m。小明用120N的拉力平行于斜坡向上将重为200N的木箱从底端匀速拉到顶端。他所做的有用功为J，斜坡的机械效率为（精确到0.1%），木箱所受摩擦力的大小为N。7、如图1所示，放在水平地面上的物体受到方向不变的水平拉力F的作用，F的大小与时间t的关系如图2所示，物体运动速度v与时间t的关系如图3所示。则0∼2s内物体受到的摩擦力大小为N；t=3s时物体受到摩擦力N；4∼6s内拉力F所做的功为J。8、如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为36N的物体缓慢升高10cm，拉力大小F为16N，拉力移动的距离为25cm，拉力F的大小将（变大/变小/不变），杠杆的机械效率为；若将重物的悬挂点A向右移动到B点，将重物提升相同的高度，则杠杆的机械效率将（变大/变小/不变）（不考虑摩擦）。9、如图所示是连接深圳和中山的“深中通道”，全长24km，其中有7km为沉管隧道，设计速度为100km/h。通车运行后，一辆总质量为2t的汽车以100km/h的速度匀速通过隧道，车轮与水平路面的总接触面积为0.08m2，当以100km/h的速度匀速行驶时，汽车受到的阻力为车重的0.1倍。g取10N/kg。求：（1）汽车通过隧道需要的时间；（2）汽车静止在水平路面上时对路面的压强；（3）汽车在隧道内行驶时牵引力做的功。10、在泉城济南，游客乘坐画舫游船穿行其间，可以尽享“不出城郭而获山水之怡，身居闹市而有林泉之致”的都市休闲意趣。如图所示，若画舫游船质量为3t，从黑虎泉站出发以的速度匀速行驶到泉城广场站，所用时间约为，牵引力是。取，通过计算回答：（1）黑虎泉站到泉城广场站河段大约多长？（2）游船在护城河中受到的浮力多大？（3）这次水上航行中，牵引力对游船做了多少功？（4）这次水上航行中，牵引力对游船做功的功率多大？11、如图所示，工人用滑轮组缓慢地打捞沉没在水中的重物，当重物全部在水中匀速上升时，拉力F为200N，滑轮组的机械效率为75％。当重物离开水面后匀速上升过程中拉力为500N，不计绳重和摩擦。求：（1）物体的重力；（2）物体出水后匀速上升过程中滑轮组机械效率。12、为提高快递配送效率，可使用物流机器人（如图）完成最后三公里的快速智能配送。若空载时该物流机器人质量为80kg，在一段200m的平直道路上匀速行驶。已知机器人所受阻力是重力的0.2倍。当该物流机器人空载时，求：（1）地面对该物流机器人的支持力；（2）匀速行驶时牵引力做的功。

第五章简单机械与功第3节功与机械效率考点剖析1、下列事例中，力对物体做了功的是（）A．提着书包在水平路面上匀速前行 B．送水工把桶装水从一楼搬到四楼C．举重运动员举着杠铃保持不动 D．用力推汽车，没有推动【答案】B【解析】A．提着书包在水平路面上匀速前行，力与距离的方向互相垂直，力不做功，故A不符合题意；B．送水工把桶装水从一楼搬到四楼，重物在力的方向上移动了距离，力对物体做了功，故B符合题意；C．举重运动员举着杠铃保持不动，有力但没有移动距离，力不做功，故C不符合题意；D．用力推汽车，没有推动，对汽车有力的作用，但汽车没有移动距离，力不做功，故D不符合题意。故选B。2、如图所示，两个滑梯高度相等，如果小阳分别从左侧直梯和右侧弧形滑梯上端滑到地面，所用时间分别为和，小阳所受重力做功分别为和，重力的功率分别为和，已知，则下列说法正确的是（）A． B． C． D．【答案】A【解析】AB．小阳分别从左侧直梯和右侧弧形滑梯上端滑到地面，小阳的重力不变，滑梯的高度不变，由可知，两种情况下小阳重力做的功相等，故，故A正确，B错误；CD．由题知，小阳两次所用时间，根据可知，小阳从左侧直梯到地面时重力做功的功率较大，即；故CD错误。故选A。3、两台机械，甲机械效率为80%，乙机械效率为60%，下列说法正确的是（）A．甲机械一定比乙机械省力 B．甲机械一定比乙机械做功快C．甲机械做的有用功一定比乙机械的多 D．有用功相同时，乙机械所做的总功多【答案】D【解析】A．机械是否省力与机械效率的高低无关，故A错误；B．做功快指的是功率大，机械效率不一定高，故B错误；C．甲的机械效率高于乙的机械效率，说明甲的有用功和总功的比值大于乙，但甲做的有用功不一定大于乙，故C错误；D．在有用功相同时，根据可知：机械效率小的机械做的总功多，甲的机械效率大于乙的机械效率，则乙机械所做的总功多，故D正确。故选D。4、如图甲、乙物块（）在相等的恒力F作用下分别通过相等的距离s，用时，力F做的功分别为、，力F做功的功率为、，则（

）A．， B．，C．， D．，【答案】D【解析】在如图所示的两个过程中，力F大小相等，通过的距离s相等，根据W=Fs可得，力F做的功相等，即；由于两个过程所用的时间，根据可知，甲中力F做功的功率大于乙中力F做功的功率，即。故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。5、用相同的滑轮和细绳分别组成如图所示的甲、乙滑轮组，用它们分别把相同的物体匀速提升相同的高度。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（）A．甲滑轮组的机械效率比乙的高B．两个滑轮组的机械效率一样高C．甲滑轮组做的额外功小于乙滑轮组的额外功D．甲滑轮组做的有用功小于乙滑轮组的有用功【答案】B【解析】CD．不计绳重及摩擦，动滑轮重相同，提升的物体重和高度均相同，由W额=G动h；W有用=G物h；可知，利用滑轮组做的有用功相同，额外功相同，则总功相同，故CD错误；AB．由可知，两滑轮组的机械效率相同，故B正确，A错误。故选B。6、如图所示，质量为60kg的同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的质量约为全身质量的，则她上半身的重力约为N，她每次做仰卧起坐时上半身重心上升的距离均为0.3m，则她连续做50次仰卧起坐克服重力做的功约为J。（g取10N/kg）【答案】3605400【解析】该同学的重力G=mg=60kg×10N/kg=600N；她上半身的重力；做一次仰卧起坐克服重力做的功W=G上h=360N×0.3m=108J；做了50个仰卧起坐克服重力做的功W′=50W=50×108J=5400J。7、科学课上，喜欢动手的小明帮助老师搬运实验器材，器材所受的重力为，距离讲台的水平距离，距离讲台面的竖直高度，如图所示。小明先用的时间在M点将器材匀速竖直搬起，再匀速直线运动到达讲台的N点。小明水平移动器材时，速度大小为、对器材做的功为J。【答案】240【解析】小明水平移动器材时运动的距离；速度大小为；小明水平移动器材时，小明对器材的作用力竖直向上，器材在力的方向上没有移动距离，因此小明水平移动器材时不对器材做功，故对器材做的功为0。8、现有30包大米，总质量为180kg。小明想尽快将它们搬上10m高处的库房。如图为小明可以提供的用于搬动物体的功率与被搬运物体质量之间的关系图像。由图分析可知，他为了尽可能快地将大米搬上库房，他每次应搬______包，每次克服物体重力做功________J；若每次下楼时间是上楼时间的一半，则他最快完成搬运任务并返回原地所用的时间为_______s（g取10N/kg）。【答案】21200540【解析】由图得，小明最大搬运功率为50W，此时搬运的质量为12kg，每包大米的质量为则为了尽可能快地将大米搬上库房，他每次应搬每次克服物体重力做功大米全部搬完，小明需要搬运的趟数为由得，每次搬运用的时间若每次下楼时间是上楼时间的一半，则他最快完成搬运任务并返回原地所用的时间为。9、小科在一次劳动中，欲将重为600N的货物搬到距地面2m高的平台上、他用长为4m的木板搭成斜面如图，并用沿着斜面向上大小为400N的力将货物匀速从底端推到顶端，小科在该过程中做的有用功为_______J，斜面起到了_________。（选填“省力”或“省功”）的作用。【答案】1200省力【解析】小科在该过程中做的有用功为W有=Gh=600N×2m=1200J；物体的重力G=600N，沿斜面的推力F=400N，由于F<G；所以斜面是一种省力的简单机械。10、如图所示，光滑斜面AB>AC，沿斜面AB和AC分别将同一重物从它们的底部拉到顶部，所需拉力分别为F1和F2，所做的功分别为W1和W2，两个斜面的效率分别为η1和η2，则F1_________F2，W1_________W2，η1_________η2。【答案】<==【解析】斜面光滑说明没有摩擦，所以不做额外功。所以把同一物体沿斜面AB和AC分别拉到顶端A，h相同，由W=Gh可知两次做的功相同，即W1=W2；根据，有用功与总功相等，机械效率均为100%，所以η1=η2；由图可知，LAB>LAC，而W1=W2，由W=Fs，所以F1<F2。过关检测1、如图所示，物体A、B、C的质量mA＞mB＞mC，在同样大小的力F作用下，三个物体都沿力的方向分别移动了距离s，比较力F对三个物体所做的功（）A．（a）多 B．（b）多 C．（c）多 D．一样多【答案】D【解析】根据公式W=Fs，在同样大小的力F作用下，三个物体都沿力的方向分别移动了距离s，所以做功一样多，综上分析知，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。2、物块A静止在粗糙程度相同的水平桌面上，物块A受到水平拉力F的作用如图甲所示，拉力F和时间t的关系如图乙所示，物块A的速度v和时间t的关系如图丙所示。下列说法中正确的是（

）A．0~6s内，拉力F对物块A做了功B．6~12s内，拉力F做功越来越快C．拉力F在6~8s内做功的功率等于在8~10s内做功的功率D．12~18s内，拉力F做的功是540J【答案】B【解析】A．由丙图可知，0~6s内，物块A的速度一直为0，物块处于静止状态，拉力F对物块A没有做功，故A错误；B．由丙图可知，6~12s过程中，物块A为加速运动，由乙图可知，拉力大小是15N，根据；可知拉力F做功的功率越来越大，做功越来越快，故B正确；C．由丙图可知，6~12s过程中，物块A为加速运动，由乙图可知，拉力大小是5N，在6~8s内和在8-10s内拉力的大小都是15N，6~8s内速度小于在8-10s内速度，根据；拉力F在6~8s内做功的功率小于在8~10s内做功的功率，故C错误；D．由丙图可知，12~18s内，物块匀速直线运动，速度是6cm/s=0.06m/s；由乙图可知，拉力大小是10N，拉力F做的功W=F′s=F′vt=10N×0.06m/s×6s=3.6J；故D错误。故选B。3、山区的公路多修成环绕山坡的盘山公路如图所示，这样车辆向上行驶时可以（）A．减小所必需的牵引力 B．减小所做的功C．提高机械效率 D．提高发动机功率【答案】A【解析】A．盘山公路是生活中的斜面，使用斜面可以省力，减小了车辆上山时所需要的牵引力，故A符合题意；B．根据功的原理：使用任何机械都不省功，即使用机械（如斜面）时，人们所做的功，都不会少于不用机械时所做的功，故B不符合题意；C．从机械效率的公式可知，有用功相同，盘山路越弯曲，额外功越多，总功就越大，机械效率越低，故C不符合题意；D．汽车的功率决定于汽车的发动机，每辆汽车都有自己的输出功率，是一个不变量，故D不符合题意。故选A。4、如图甲所示，水平地面上的一物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系如图乙，物体的速度v与时间t的关系如图丙，以下说法正确的是（）①0~2秒，物体处于静止状态，是因为推力小于摩擦力②2~4秒，物体受到的摩擦力为2N③2~4秒，物体做匀速直线运动④4~6秒，推力F做的功为16JA．只有①③ B．只有①④ C．只有②③ D．只有②④【答案】D【解析】①．由v﹣t图象可知，0～2秒，物体没有推动，物体处于平衡状态，受到的摩擦力与推力是一对平衡力，所以f＝F，故①错误；②③．由v﹣t图象可知，在4s~6s物体做匀速直线运动，处于平衡状态，由F﹣t图象可知在4s~6s拉力F＝2N，由平衡条件可得滑动摩擦力f＝F＝2N；由v﹣t图象可知，物体在2~4秒做加速直线运动，受到的摩擦力为滑动摩擦力。而压力和接触面的粗糙程度都不变，物体受到的摩擦力仍是2N，故②正确，③错误；④．由v﹣t图象可知，在4s~6s物体运动的速度v＝4m/s，由得，4s~6s物体运动的距离为s＝vt＝4m/s×(6s﹣4s)＝8m；则4~6秒推力F做的功为W＝Fs＝2N×8m＝16J；故④正确。故选D。5、（双选）两次水平拉动同一物体在同一水平面上分别做匀速直线运动，s-t图像如图所示，下列判断正确的是（）A．两次物体运动的速度： B．两次拉力对物体做功的功率：C．4-6s两次拉力对物体所做的功： D．两次物体所受的拉力：【答案】CD【解析】A．由图像可知，运动相同的时间，第一次通过的路程大于第二次通过的路程，根据公式可知，第一次的速度大于第二次的速度，即v1>v2，故A错误；BD．两次水平拉动同一物体在同一水平面上分别做匀速直线运动，物体受到的拉力与摩擦力是一对平衡力，大小相等。两次物体对地面的压力和接触面的粗糙程度都相同，受到的摩擦力相同，所以拉力相同F1=F2，又因为v1>v2，根据公式P=Fv可知，P1>P2，故B错误，D正确；C．相同的时间，两次的功率P1>P2，根据公式W=Pt可知，4-6s两次拉力对物体所做的功W1>W2，故C正确。故选CD。6、如图所示，供轮椅上下的斜坡长L=4m，高h=2m。小明用120N的拉力平行于斜坡向上将重为200N的木箱从底端匀速拉到顶端。他所做的有用功为J，斜坡的机械效率为（精确到0.1%），木箱所受摩擦力的大小为N。【答案】40083.3%20【解析】拉力做的有用功W有用=Gh=200N×2m=400J拉力F做的总功W总=Fs=120N×4m=480J斜坡的机械效率拉力做的额外功W额=W总﹣W有用=480J﹣400J=80J由W额=fs可得，木箱受到的摩擦力。7、如图1所示，放在水平地面上的物体受到方向不变的水平拉力F的作用，F的大小与时间t的关系如图2所示，物体运动速度v与时间t的关系如图3所示。则0∼2s内物体受到的摩擦力大小为N；t=3s时物体受到摩擦力N；4∼6s内拉力F所做的功为J。【答案】121.6【解析】由图-3可知，0~2s内物体保持静止，由图-2可知此时的拉力大小为1N，此时拉力和摩擦力是平衡力，由二力平衡条件可知，此时物体受到的摩擦力f=F1=1N；由-3可知，在4~6s内物体做匀速直线运动，此时推力和摩擦力平衡，由图-2可知，此时拉力为2N，所以此时物体受到的摩擦力；当时，物体做加速运动，但由于压力大小和接触面的粗糙程度不变，所以此时的摩擦力也为2N。由图-3可知，4~6s内物体做匀速直线运动，速度大小为0.4m/s，物体运动的距离为；由图-2可知，此时的拉力，拉力F做的功为。8、如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为36N的物体缓慢升高10cm，拉力大小F为16N，拉力移动的距离为25cm，拉力F的大小将（变大/变小/不变），杠杆的机械效率为；若将重物的悬挂点A向右移动到B点，将重物提升相同的高度，则杠杆的机械效率将（变大/变小/不变）（不考虑摩擦）。【答案】不变变大【解析】因为拉力和重力方向刚好平行，而拉力的力臂和重物对杠杆作用力的力臂都是支点到两个力的垂直距离，即重合，所以根据平行线分线段成比例的特征，拉力在竖直向上拉的过程中，动力臂和阻力臂的比值不变，所以根据杠杆平衡条件，重物对杠杆的作用力不变，拉力也不变。根据题意，，物体上升的高度由功的计算公式可得根据题意，，拉力移动的距离为由功的计算公式可得由机械效率的计算公式可得；若将重物的悬挂点A向右移动到B点，将重物提升相同的高度，则所做的有用功不变，但杠杆向上移动的角度变小，杠杆向上移动的距离也变小，即克服杠杆自重所做额外功减小，在有用功不变，总功减小时，根据效率的公式，此时的效率变大。9、如图所示是连接深圳和中山的“深中通道”，全长24km，其中有7km为沉管隧道，设计速度为100km/h。通车运行后，一辆总质量为2t的汽车以100km/h的速度匀速通过隧道，车轮与水平路面的总接触面积为0.08m2，当以100km/h的速度匀速行驶时，汽车受到的阻力为车重的0.1倍。g取10N/kg。求：（1）汽车通过隧道需要的时间；（2）汽车静止在水平路面上时对路面的压强；（3）汽车在隧道内行驶时牵引力做的功。【答案】（1）0.07h；（2）2.5×105Pa；（3）1.4×107J【解析】（1）汽车通过隧道需要的时间（2）汽车静止在水平路面上时对路面的压力对路面的压强（3）汽车在隧道内匀速行驶，牵引力与阻力是一对平衡力，汽车牵引力牵引力做的功答：（1）汽车通过隧道需要的时间为0.07h；（2）汽车静止在水平路面上时对路面的压强为2.5×105Pa；（3）汽车在隧道内行驶时牵引力做的功为1.4×107J。10、在泉城济南，游客乘坐画舫游船穿行其间，可以尽享“不出城郭而获山水之怡，身居闹市而有林泉