專題13功率和機械效率1．（2024·江蘇無錫·中考真題）【中華傳統(tǒng)文化】如圖是《天工開物》中記載的我國古代的提水工具“轆轤”，在兩個支架上擺放一根直的硬棒，支點為、，A端系一石塊，B端裝有輪軸，輪軸能繞著硬棒轉動，懸吊空桶的繩索另一端繞過輪軸后系緊在輪軸上，若空桶質量為10kg，輪軸質量為10kg，空桶和輪軸對硬棒的作用力視作施加在B位置。長為0.6m，長為1m，長為0.8m，硬棒及繩索質量忽略不計。（g取）（1）人對轆轤不施加力。桶中未裝水，為保證硬棒不會翻轉，石塊質量最多為kg；若A點系上質量為40kg的石塊，提水時為保證硬棒不翻轉，桶中最多可裝kg的水；（2）若桶內(nèi)水的質量為40kg，人用時20s將桶勻速提升3m，此時轆轤提水的機械效率為50%，則桶對水做的功為J，人做功的功率為W?！敬鸢浮?0601200120【詳解】（1）[1]桶中未裝水，為保證硬棒不會翻轉，支點為O1，由杠桿平衡條件得到[2]若A點系上質量為40kg的石塊，提水時為保證硬棒不翻轉，支點為O2，由杠桿平衡條件得到桶中最多可裝水m水=m桶水-m桶=70kg-10kg=60kg（2）[3]桶對水做的功為[4]總功人做功的功率考點一．功率1．（2024·江蘇連云港·中考真題）如圖所示，一個人先后兩次用同樣的時間、同樣大小的力，將不同質量的物體在不同的表面上分別移動相同的距離。該力在此過程中所做功的大小分別為，功率的大小分別為，關于它們之間的大小關系說法正確的是（）

A． B． C． D．【答案】C【詳解】由題知，同一個人先后兩次用同樣的力，分別將不同質量的物體沿力的方向移動相同的距離，根據(jù)W=Fs可知，拉力的大小相同，在力的方向上移動的距離相同，則拉力做功相同，即W1?=W2?由題知，做功用的時間相同，根據(jù)可知，兩次做功的功率相同，即P1?=P2?故ABD錯誤，C正確。故選C。2．（2025·江蘇蘇州·中考真題）叉車常用于貨物的轉運，如圖所示。叉車在內(nèi)將質量為的貨箱勻速豎直提升，取，求此過程中：(1)貨箱的速度；(2)叉車對貨箱所做的功；(3)叉車對貨箱所做功的功率?！驹斀狻浚?）貨箱的速度（2）叉車對貨箱所做的功（3）叉車對貨箱所做功的功率3．（2023·江蘇鎮(zhèn)江·中考真題）某公司設計了一款太陽能無人駕駛汽車，其設計方案中有如表一段描述：◆整車質量為300kg，最高時速54km/h。當該車在平直公路上以最高時速勻速行駛時，所受阻力為車重的0.02倍。◆所鋪設太陽能電池板面積為6.5m2，該太陽能電池的能量轉化效率為20%，太陽能電池直接給電機供電，電機將輸入電功率的90%轉化為汽車行駛所需的機械功率。（1）當該車以最高時速在平直公路上勻速行駛時（g取10N/kg），求：①該車0.5h內(nèi)行駛的路程；②維持該車行駛所需的機械功率；（2）小強查找到如下數(shù)據(jù)：在晴好的夏天，當太陽光垂直照射時，太陽能電池板每平方米面積上接收的太陽輻射功率為700W。請通過計算說明該車的設計方案是否合理?！驹斀狻拷猓海?）①車的最高時速54km/h，則該車0.5h內(nèi)行駛的路程為s=vt=54km/h×0.5h=27km=2.7×104m②車受到的重力為G=mg=300kg×10N/kg=3000N該車在平直公路上勻速行駛，牽引力和阻力是平衡力，牽引力F=f=0.02G=0.02×3000N=60N車的速度54km/h=15m/s車行駛所需的機械功率為（2）車實際獲得的機械功率P機=700W/m2×6.5m2×20%×90%=819W因為819W<900W所以方案不合理；答：（1）①該車0.5h內(nèi)行駛的路程為2.7×104m；②維持該車行駛所需的機械功率為900W；（2）設計方案不合理。4．（2023·江蘇宿遷·中考真題）如圖是一款爬繩機，這款爬繩機可以不消耗人的體能，輕松攀爬、下降，可用于消防救援、礦井救援及橋梁檢測維修等等。爬繩機的質量為10kg，靜止在水平地面上時與地面的接觸面積為0.1m2。在某次爬升中，將一個質量為70kg的工人從地面勻速提升12m高，用時1min。（g取10N/kg）求：（1）爬繩機上升的速度為多少m/s？（2）爬繩機靜止在水平地面上時，對地面的壓強大小。（3）爬繩機對工人做功的功率大小。

【答案】（1）0.2m/s；（2）1000Pa；（3）140W【詳解】解：（1）爬繩機上升高度h=12m，用時爬繩機上升的速度（2）爬繩機靜止在水平地面上時，對地面的壓力靜止在水平地面上時與地面的接觸面積為0.1m2，則對地面的壓強（3）爬繩機對工人的作用力由于工人與爬繩機相對靜止，故爬升的速度相同，所以爬繩機對工人做功的功率答：（1）爬繩機上升的速度為0.2m/s；（2）爬繩機靜止在水平地面上時，對地面的壓強為1000Pa；（3）爬繩機對工人做功的功率為140W。5．（2023·江蘇揚州·中考真題）同學們在體育課上做仰臥起坐，前半段是背部由平躺地面變成脊柱彎曲，后半段是上半身完全離開地面。

（1）仰臥起坐時，人體可看成杠桿模型，O為支點，肌肉的拉力F為動力，如圖所示，請畫出杠桿模型的阻力臂L；（2）先將頭向前抬起，可以減小力臂；在平躺至坐起的過程中，運動員肌肉所施加的動力變化情況是；（3）同學們可以改變仰臥起坐的快慢，來控制體育鍛煉的效果，從物理學角度分析，其實質是改變的大小。【答案】

阻變小功率【詳解】（1）[1]人受到的重力為阻力，從支點O向阻力作用線做垂線，該垂線段就是阻力臂L，如圖所示：

（2）[2]將頭向前抬起，身體重心更靠近支點，可以減小阻力臂；[3]在平躺至坐起的過程中，人體重心與支點的水平距離減小，即阻力臂減小，而動力臂長度不變，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，運動員肌肉所施加的動力會變小。（3）[4]在仰臥起坐過程中，要克服身體的重力做功，改變仰臥起坐的快慢，可以改變做功的快慢，也就是改變功率的大小?？键c二．

\t"/czwl/zsd18547/_blank"\o"滑輪、滑輪組機械效率的計算"滑輪、滑輪組機械效率的計算6．（2025·江蘇無錫·中考真題）如圖所示，用動滑輪將重380N的物體在10s內(nèi)勻速豎直提升了1m，拉力F為200N，不計繩重和摩擦。則在此過程中，下列說法中正確的是（）A．有用功為200J B．額外功為20J C．動滑輪的機械效率為80% D．拉力F的功率為20W【答案】B【詳解】用動滑輪將重380N的物體在10s內(nèi)勻速豎直提升了1m，拉力F為200N，有用功為總功為拉力F的功率為額外功為動滑輪的機械效率為故ACD不符合題意，B符合題意。故選B。7．（2025·江蘇宿遷·中考真題）如圖所示，某同學用大小為0.6N的力沿豎直方向勻速拉動一個動滑輪，使鉤碼上升10cm。已知每個鉤碼質量為50g，g取10N/kg，不計繩重和摩擦。則（）A．該同學所做的有用功等于0.2J B．動滑輪自身重力為0.2NC．繩子自由端移動的距離為40cm D．動滑輪的機械效率約為66.7%【答案】B【詳解】A．兩個鉤碼的重力有用功故A錯誤；B．不計繩重和摩擦，對動滑輪進行受力分析，可得故B正確；C．如圖，與動滑輪連接的繩子數(shù)為2，繩子自由端移動的距離故C錯誤；D．總功機械效率故D錯誤。故選B。8．（2024·江蘇宿遷·中考真題）如圖所示的小型起重機，某次吊起重為的物體，電動機的拉力為，用時，使物體上升了。則通過動滑輪（）A．做的有用功為 B．拉力功率為C．做的總功為 D．機械效率為【答案】B【詳解】ACD．拉力做的有用功為拉力做的總功為動滑輪的機械效率為故ACD不符合題意；B．拉力功率為故B符合題意。故選B。9．（2024·江蘇無錫·中考真題）如圖所示，用滑輪組勻速提升重為200N的物體，拉力F為125N，物體升高的高度為4m，不計繩重和摩擦，則在此過程中，下列說法中正確的是（）A．總功為800J B．動滑輪重為5NC．繩端移動的距離為4m D．滑輪組的機械效率為80%【答案】D【詳解】AC．由圖可知，滑輪組的動滑輪繞2段繩，繩子自由端移動的距離s=2h=2×4m=8m總功W總=Fs=125N×8m=1000J故A正確，C錯誤；B．不計繩重和摩擦，動滑輪重為G動=2F-G=2×125N-200N=50N故B錯誤；D．有用功W有=Gh=200N×4m=800J滑輪組的機械效率為故D正確。故選D。10．（2025·江蘇南京·中考真題）如圖所示，用動滑輪將重180N的木箱在5s內(nèi)沿豎直方向勻速提升2m，所用拉力為100N，不計繩重和摩擦。此過程中木箱上升的速度為m/s，有用功是J，拉力的功率是W；若用此裝置沿豎直方向勻速提升380N重物時，機械效率為%。【答案】0.43608095【詳解】[1]木箱在5s內(nèi)沿豎直方向勻速提升2m，木箱上升的速度為[2]有用功W有=Gh=180N×2m=360J[3]由圖可知n=2，則繩子自由端移動的距離s=nh=2×2m=4m拉力做的總功W總=Fs=100N×4m=400J拉力做功的功率[4]W額=W總﹣W有=400J﹣360J=40J由于不計繩重和摩擦，則額外功就是克服動滑輪重力所做的功，即W額=G動h=40J可得由于不計繩重和摩擦，若用此裝置沿豎直方向勻速提升380N重物時，滑輪組的機械效率11．（2025·江蘇淮安·中考真題）如圖所示，用定滑輪勻速提升重為90N的物體，所用拉力F=100N，經(jīng)過2s物體上升0.2m，拉力F做的功為J，拉力F做功的功率為W。此過程中定滑輪的機械效率為?！敬鸢浮?010【詳解】[1]圖中為定滑輪，繩子自由端移動距離為則拉力F做的功為[2]拉力F做功的功率為[3]有用功為則定滑輪的機械效率為12．（2025·江蘇徐州·中考真題）如圖所示，用定滑輪勻速提升重為90N的木箱，拉力大小為100N，繩端向下移動的距離為2m。則木箱上升的高度為m，木箱的機械能變，定滑輪的機械效率為?！敬鸢浮?大90%【詳解】[1]使用定滑輪時不省距離也不費距離，繩端移動的距離等于木箱上升的高度，所以繩端向下移動的距離為2m。則木箱上升的高度為2m。[2]木箱勻速上升，質量不變，速度不變，動能不變；同時高度升高，重力勢能變大，則木箱的機械能變大。[3]定滑輪的機械效率為13．（2024·江蘇徐州·中考真題）如圖所示，工人用動滑輪提起木箱，使用動滑輪可以。如果木箱重600N，工人用400N的力，將木箱勻速提高3m，則有用功為J，動滑輪的機械效率為?！敬鸢浮渴×?80075%【詳解】[1]圖中所示的動滑輪相當于一個省力杠桿，可以省力但是費距離。[2]因為木箱提升了3m，所以可知做的有用功為W有用=Gh=600N×3m=1800J由圖可知繩子段數(shù)為2，則木箱提高3m時，繩子自由端提高的距離為s=2×3m=6m則可得拉力做的功為W=Fs=400N×6m=2400J該動滑輪的機械效率為14．（2024·江蘇常州·中考真題）如圖所示，工人利用動滑輪勻速提升重物，已知物重400N，施加在繩端豎直向上的拉力F為250N，在100s內(nèi)將物體提升10m，不計繩重與摩擦，此過程中動滑輪的機械效率為，繩端拉力做功的功率為W?！敬鸢浮?0%50【詳解】[1]有用功W有=Gh=400N×10m=4000J總功W總=Fs=F×2h=250N×2×10m=5000J此過程中動滑輪的機械效率為[2]繩端拉力做功的功率為15．（2024·江蘇連云港·中考真題）用如圖所示滑輪組將重300N的物體勻速提升1m，拉力F大小為120N，有用功為J，滑輪組的機械效率為?！敬鸢浮?0083.3%【詳解】[1][2]由圖可知，承擔重物的繩子段數(shù)n=3，所以繩子自由端通過距離為s=3×1m=3m總功W總=Fs=120N×3m=360J有用功為W有=Gh=300N×1m=300J滑輪組的機械效率為16．（2023·江蘇南京·中考真題）用杠桿和滑輪組均可提升重物。（1）用杠桿將重為180N的物體勻速提升5cm，用時2s，杠桿機械效率為90%，則提升該物體做的有用功是J?？偣Φ墓β适荳。（2）用如圖所示的滑輪組豎直向上勻速提升重物，不計繩重和摩擦。當物體和動滑輪的總重為200N時，滑輪組的機械效率為80%，則動滑輪重為N；若重物變?yōu)?00N，將物體勻速提升1m。此過程拉力F所做的總功為J。【答案】440【詳解】（1）[1]提升物體做的有用功為[2]杠桿機械效率為90%，則總功為總功的功率為（2）[3]由圖可知，，不計繩重和摩擦，物體和動滑輪的總重為200N，則拉力大小為滑輪組的機械效率為80%，則解得則則動滑輪重為[4]若重物變?yōu)?00N，將物體勻速提升1m，則拉力移動的距離為拉力大小為此過程拉力F所做的總功為17．（2023·江蘇鎮(zhèn)江·中考真題）如圖所示，工人師傅利用滑輪將沙發(fā)運上樓，該滑輪是滑輪，若工人師傅用1000N的拉力，將重為800N的沙發(fā)勻速提升5m，則工人師傅做的有用功為J，該滑輪的機械效率為%?！敬鸢浮慷?00080【詳解】[1]如圖所示，滑輪被固定懸掛，在提升物體時滑輪的位置沒有變化，其作用是改變了受力的方向，所以該滑輪是定滑輪。[2]工人師傅做的有用功為[3]工人師傅做的總功為則該滑輪的機械效率為18．（2023·江蘇南通·中考真題）如圖所示，在“測定滑輪組的機械效率”實驗中，小明勻速向下拉動繩子，2s內(nèi)物體上升20cm，G物=10N，F(xiàn)=6N，不計繩重和摩擦。

（1）重物上升的速度v物=m/s；（2）動滑輪的重G動=N，滑輪組的機械效率η=%；（3）小明想更省力，他只改變了滑輪組的繞線方法，滑輪組的機械效率將?！敬鸢浮?.1283.3不變【詳解】（1）[1]由圖可知，承擔物重繩子的股數(shù)是n=2，重物上升的速度為（2）[2]不計繩重和摩擦，拉力，則動滑輪重力為G動=nF-G物=2×6N-10N=2N[3]滑輪組的機械效率為（3）[4]不計摩擦及繩重，額定功的來自克服動滑輪重力做的功，改變圖中滑輪組的繞線方法，提起同一重物時，有用功W有=Gh，額外功W額=G動h，總功W總=Gh+G動h，根據(jù)可知，只改變了滑輪組的繞線方法，滑輪組的機械效率將不變。19．（2025·江蘇常州·中考真題）如圖所示，工人利用滑輪提升重物。在內(nèi)，質量為的重物被勻速豎直提升，此過程中，工人對繩端做功的功率為。不計繩重與摩擦，取，求：(1)工人對繩端施加的拉力；(2)滑輪受到的重力；(3)此過程中，滑輪的機械效率?！驹斀狻浚?）已知在內(nèi)，物體豎直向上移動的距離是10m，則物體上升的速度為由于是動滑輪，繩端移動速度是物體移動速度的2倍，即可得工人對繩端施加的拉力（2）不計繩重與摩擦，根據(jù)可得，動滑輪的重力為（3）提升物體過程中做的有用功為繩末端拉力做的總功為滑輪的機械效率為20．（2025·江蘇鎮(zhèn)江·中考真題）如圖所示，用拉力F通過動滑輪將重為80N的貨物勻速提升0.5m，動滑輪重為20N，不計繩重及摩擦。(1)求上述過程中的有用功；(2)求上述過程中拉力所做的功；(3)求滑輪的機械效率?！驹斀狻浚?）將重為80N的貨物勻速提升0.5m，有用功（2）動滑輪重為20N，不計繩重及摩擦，額外功為則拉力所做的功（3）滑輪的機械效率21．（2024·江蘇南通·中考真題）如圖，工人用330N的拉力，使用定滑輪將質量為30kg的物體6s內(nèi)勻速吊起3m，g取10N/kg。求：(1)物體上升的速度；(2)工人做功的功率；(3)定滑輪的機械效率。【詳解】（1）物體上升的速度為（2）繩子自由端移動的距離為工人做功的功率為（3）定滑輪的機械效率為22．（2024·江蘇蘇州·中考真題）某起重機的滑輪組結構示意如圖所示，其最大載重為5t。起重機將3600kg的鋼板勻速提升到10m高的橋墩上，滑輪組的機械效率為80%。不計鋼絲繩的重力和摩擦，g取。求（1）克服鋼板重力做的功；（2）鋼絲繩的拉力F；（3）滑輪組滿載時的機械效率（保留一位小數(shù)）。【答案】（1）；（2）；（3）84.7%【詳解】解：（1）克服鋼板重力做的功為（2）起重機的滑輪組做的總功為由圖可知，有四段繩子承重，則鋼絲繩的拉力為（3）起重機的滑輪組做的額外功為動滑輪的重力為滑輪組滿載時的機械效率為答：（1）克服鋼板重力做的功為3.6×105J；（2）鋼絲繩的拉力為1.125×104N；（3）滑輪組滿載時的機械效率為84.7%。23．（2023·江蘇鹽城·中考真題）如圖所示，建筑工人用200N的拉力將質量為34kg的木箱在10s內(nèi)勻速提升3m，取。（1）求木箱的重力；（2）求工人做功的功率；（3）求滑輪組的機械效率?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【詳解】解：（1）木箱的重力為（2）由圖可知，滑輪組有效承擔物重的繩子段數(shù)，所以繩子自由端移動距離為所以工人做功為則工人做功的功率為（3）滑輪組的機械效率為答：（1）木箱的重力為；（2）工人做功的功率為；（3）滑輪組的機械效率為。24．（2023·江蘇徐州·中考真題）工人用一個定滑輪勻速提升質量為18kg的物體，所用的拉力為200N，物體升高2m，g取10N/kg。求：（1）物體受到的重力；（2）定滑輪的機械效率。【答案】（1）180N；（2）90%【詳解】解：（1）根據(jù)G=mg可得，物體受到的重力為（2）有用功為根據(jù)定滑輪的特點可知，繩子自由端移動的距離等于物體升高的距離，則拉力做的總功為故定滑輪的機械效率為答：（1）物體受到的重力為180N；（2）定滑輪的機械效率為90%?？键c三．機械效率的概念與應用25．（2025·江蘇揚州·中考真題）如圖，工人用動滑輪提升重物，下列說法正確的是（

）A．克服動滑輪重力做的功是有用功 B．重物與人手移動的距離相等C．重物與人手移動的速度相等 D．增加重物，動滑輪的機械效率變大【答案】D【詳解】A．提升重力，克服重物的重力做的功是有用功，提升動滑輪克服動滑輪重力做的功是額外功，故A錯誤；B．使用動滑輪省力，費距離，由圖可知，動滑輪上繩子股數(shù)n=2，物體升高h，人手拉繩子移動的距離，故B錯誤；C．t時間內(nèi)重物升高h，重物移動的速度人手拉繩子移動的故C錯誤；D．影響滑輪組機械效率的主要因素包括物體重和動滑輪重。該動滑輪的重力一定，其機械效率與被提升的物體重有關，被提升的物體越重，動滑輪的機械效率變大，故D正確。故選D。26．（2023·江蘇連云港·中考真題）下列關于機械效率的說法正確的是（

）A．越省力的機械，機械效率越高B．做功越快的機械，機械效率越高C．所做有用功越多的機械，機械效率越高D．有用功與總功的比值越大的機械，機械效率越高【答案】D【詳解】A．機械效率是指有用功與總功的比值，與省力情況無關，故A錯誤；B．功率是描述物體做功快慢的物理量，做功慢的機械，其功率??；機械效率是指有用功與總功的比值，兩者沒有必然的聯(lián)系，故B錯誤；C．機械效率是指有用功與總功的比值，所做有用功越多，總功未知，機械效率不一定越高，故C錯誤；D．機械效率是指有用功與總功的比值，有用功與總功的比值越大的機械，機械效率越高，故D正確。故選D。27．（2025·江蘇鹽城·中考真題）小明利用動滑輪，將重1.5N的鉤碼勻速提升0.1m，所用的拉力為1N。此過程中，有用功為J，動滑輪的機械效率為。對于實際的機械，機械效率總100%?！敬鸢浮?.1575%小于【詳解】[1]有用功是對我們有用的功，對于用動滑輪提升鉤碼的情況，有用功等于克服鉤碼重力做的功，根據(jù)公式可知，故[2]根據(jù)動滑輪的特點，動滑輪雖然省力但需要多費一倍的距離，所以，已知，根據(jù)題意可知根據(jù)機械效率公式，故[3]實際的機械在工作時，不可避免地要克服機械自身的重力、摩擦力等做額外功，總功等于有用功加上額外功，即又因為因為實際的機械工作中，所以，故機械效率28．（2024·江蘇淮安·中考真題）如圖所示，小明用的拉力平行于斜坡將重的木箱從斜坡底端勻速拉到頂端，斜坡長，高，他做的總功為J，斜坡的機械效率為，木箱受到的摩擦力為N。【答案】80075%100【詳解】[1]拉力做的總功為[2]有用功的大小為斜坡的機械效率為[3]額外功的大小為摩擦力的大小為29．（2023·江蘇淮安·中考真題）如圖所示，小明用大小為100N、豎直向上的拉力在內(nèi)將重力為的木箱勻速提升。提升過程中，以小明為參照物，木箱是的。不計繩重和摩擦，拉力的功率為W，動滑輪的機械效率為，動滑輪的重力為N?！敬鸢浮窟\動100W80%40N【詳解】[1]提升過程中，以小明為參照物，木箱的位置發(fā)生變化，是運動的。[2]不計繩重和摩擦，從圖中可知，繩子自由端移動的距離為拉力做的功為則功率為[3]根據(jù)題意可知，有用功為動滑輪的機械效率為[4]根據(jù)可知動滑輪的重力為30．（2023·江蘇揚州·中考真題）在學習了機械效率的相關知識后，課外研究小組有同學猜想：同一個機械的機械效率是不變的。為了驗證猜想，他們用如圖所示的滑輪組進行實驗，改變鉤碼個數(shù)，用彈簧測力計沿豎直方向拉著細繩，使鉤碼勻速向上運動，測得的數(shù)據(jù)如表1。

表1實驗次數(shù)鉤碼重鉤碼上升的高度繩端拉力繩端移動距離有用功總功機械效率120.11.0066.70.30.4271.430.50.6675.8（1）分析表中的數(shù)據(jù)，他的猜想是（選填“正確”或“錯誤”）的；（2）實驗小組又進行了如下的探究：改變滑輪的個數(shù)組成不同的滑輪組，仍用彈簧測力計沿豎直方向向上勻速拉動細繩，測得的數(shù)據(jù)如表2；表2實驗次數(shù)動滑輪個數(shù)鉤碼重繩端拉力鉤碼上升的高度繩端移動距離有用功總功機械效率41.21.4483.3521.21.9262.5631.22.6445.5分析數(shù)據(jù)可知：物重相同，動滑輪個數(shù)越多越省力，但機械效率越。進一步分析還發(fā)現(xiàn)，當滑輪組越來越省力時，它的額外功越來越大，甚至會出現(xiàn)額外功有用功的情況，所以設計一個機械模型時，既要考慮省力，還要考慮；（3）根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)，如果增加動滑輪個數(shù)繼續(xù)實驗，將會出現(xiàn)的困難是，你的改進方法是。【答案】錯誤低大于機械所做的額外功機械效率變低減輕動滑輪的質量【詳解】（1