物理九上 功 功率 机械效率专题2

物理培优04
简单机械和功——功功率机械效率（2）
一、知识
使用杠杆时，克服杠杆自重和转动摩擦做额外功；使用滑轮时，克服动滑轮重、绳重和摩擦做额外功；使用斜面时，克服摩擦做额外功．
比较机械效率大小的方法:
（1）有用功相同，比__________功，__________功越大，机械效率越______。

（2）额外功相同，比__________功，__________功越大，机械效率越______。

二、例析
【例1】如图为某举重运动员在0.5 s内由支撑到起立将杠铃举起过
程中拍摄的两张照片，杠铃的质量为100kg，则杠铃重为_______N。

已
知照片中杠铃的实际直径是40cm，根据照片可算出该运动员在上述过程
中对杠铃做功的平均功率约为________W。

(g取10N／kg)
【例2】用如图所示的甲、乙滑轮组匀速提升重物，不计绳重和摩擦，下面
说法正确的是（）
A．若钩码重力和提升高度相同，则甲、乙的机械效率相同
B．若滑轮重力和绳端拉力相同，则甲、乙的机械效率相同
C．若钩码重力和绳端拉力相同，则甲的机械效率高
D．若滑轮重力和绳端拉力相同，则甲的机械效率高
【例3】用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率．实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升．实验中，将
杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为_______N，钩码
总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s
为0.3m，则杠杆的机械效率为_____%．忽略杠杆转动轴的摩
擦，仅将钩码的悬挂点从A移到B，若重物提升高度相同，
则有用功将（选填“增大”、“减小”或“不变”，下同），
额外功将_______，杠杆的机械效率将_______．
【例4】如图所示，斜面长s =1.5m ，高h =0.3m。

建筑工人将重G =500N 的货物箱，用绳子从地面匀速拉到顶端时，沿斜面向上的拉力F =150N 。

忽略绳子重力。

求： （1）该过程拉力F 做的功；
（2）该装置的机械效率；
（3）货物箱在斜面上受的摩擦力大小。

（4）如果将斜面倾斜程度变陡（长度不变），有用功、额外功、机械效率将如何变？
三、练习
1．一辆汽车在平直的公路上做直线运动，其v —t 图像
如图所示，汽车在第10s 时已行驶了150m ，速度达
到了20m/s ，随后匀速前进。

若汽车在行驶过程中
所受阻力大小始终为2000N ，以下说法正确的是
（ ）
A ．在0~20s 内，汽车的平均速度为15m/s
B ．在0~10s 内，汽车的牵引力恒为2000N
C ．在10~20s 内，汽车的牵引力做的功为4×105J
D ．在10~20s 内，汽车的牵引力做功的功率为4×105W
2．物体在水平地面上做直线运动，当物体运动的路程和时间图像如图甲时，受
到的水平推力为F 1；当物体运动的速度和时间图像如图乙时，受到的水平推力为F 2。

两次推力的功率分别为P 1、
P 2。

则下列关系正确的是（ ）
A ．F 1 = F 2 P 1 > P 2
B ．F 1 = F 2
P 1 < P 2
C ．F 1> F 2 P 1 > P 2
D ．F 1,<F 2
P 1 > P 2
3．分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组，在5s 内将重为100N
的物体G 匀速提升2m ，每个滑轮的重均为10N ．不计绳重
及摩擦，此过程中（ ）
A ．F 甲小于F 乙
B ．甲的机械效率小于乙的机械效率
C ．F 甲做的功大于F 乙做的功
D ．F 甲做功的功率等于F 乙做功的功率
F h s
4．某人将一箱书搬上楼，可以有两种方法：一是把所有的书一起搬上楼；二是先搬一部分书上楼，再搬剩下的部分．假设他上楼的速度相同，有下列判断
①第一种做的有用功较多，①第一种做的额外功较多，①第一种做功的功率
较大，①第一种机械效率较大，其中正确的是（）
A．①① B．①① C．①① D．①①
5．右图是某商场的自动扶梯。

扶梯的部分几何尺寸如图
所示，质量为50kg的小华站在该扶梯上从商场一楼
到二楼．已知扶梯以1m／s的速度匀速上行。

则扶
梯对他做的功是________J，对他做功的功率是
________W．如果站在扶梯上的人数增多，扶梯的
效率将________ (填“变大”、“变小”或“不变”)（g取10N/kg）．
6．图甲是某居民楼前的无障碍通道，一位中年人正用轮椅推着他年迈的母亲缓缓上行，图乙是该通道斜面示意图。

为了解中年人推轮椅时所用力的大小，小红和小华进行了探究。

她们从斜面底端A点沿斜面确定了相距1m处的B 点。

（g取10N/kg）
（1）使刻度尺“0”刻度线与水平地面对齐，正确测量B点高度，结果如图乙，为cm。

（2）选用车轮与轮椅相同材质、花纹的小车为研究对象，进行了如下操作：
①正确使用弹簧测力计，测出小车重为2.0N；
①将弹簧测力计与斜面平行放置并，然后沿斜面方向匀速拉动小车，
如图乙所示，弹簧测力计示数为N；
①计算出将小车从A点拉到B点的过程中，拉力所做的功为J；利用斜
面将小车从水平地面提升到B点时的机械效率为。

（3）在小车上逐渐添加重物，测出小车的总重G，测出沿斜面匀速拉动小车需要的力，计算出拉小车从A点到B点所做的功W1；计算出竖直向上将小车从水平地面提升到B点所做的功W2。

以功为纵坐标，以小车总重为横坐标，建立平面直角坐标系，作出W1和W2与小车总重G的关系图像，分别如图丙中的线段a和b；
①由图像可知：用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重（选填“有
关”或“无关”）。

①若这位母亲的质量为50kg，所坐的轮椅质量为20kg，则中年人用沿着通道斜
面方向的力推轮椅匀速上坡时，力的大小为N。

7．质量为60kg 的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，工人站在地面上通
过最省力的绕绳方式向下拉动绳子，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计．（g =10N/kg ）
（1）在甲图中画出滑轮组的绕绳．
（2）若工人在1min 内将货物匀速向上提高了6m ，作用在钢绳上的拉力为400N ，
求拉力的功率．
（3）求动滑轮重．
（4）若绳子能承受的最大拉力为1000N ，站在地面上的工人用此滑轮组提升重
物的最大机械效率是多少？
0 60 η/(%) G /N 300 甲 乙。