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1. 下列关于功、功率、机械效率的说法正确的是(
A.越省力的机械,机械效率越高
B.做功越快的机械,所做的总功越大
C.所做有用功越多的机械,机械效率越高
D.使用机械可以省力或省距离,但不能省功
D
)A.越省力的机械,机械效率越高
B.做功越快的机械,所做的总功越大
C.所做有用功越多的机械,机械效率越高
D.使用机械可以省力或省距离,但不能省功
答案
1.D
解析
【分析】
本题考查功、功率、机械效率的基本概念，需明确各物理量的定义及相互关系，逐一分析选项判断对错：机械效率是有用功与总功的比值，与省力与否无关；功率反映做功快慢，与总功大小无直接关联；机械效率由有用功和总功共同决定；根据功的原理，使用机械不能省功。
【解析】
A选项：机械效率η=W有/W总，与机械是否省力无关，省力的机械可能额外功多，机械效率不一定高，故A错误；
B选项：功率是表示做功快慢的物理量，P=W/t，做功快仅说明功率大，总功大小还与时间有关，功率大不代表总功大，故B错误；
C选项：机械效率由有用功和总功共同决定，有用功多但总功更多时，机械效率反而低，故C错误；
D选项：根据功的原理，使用机械时，要么省力费距离，要么省距离费力，总功不会比直接做功少，即不能省功，故D正确。
【答案】
D
【知识点】
机械效率、功率、功的原理
【点评】
本题为初中物理基础概念题，需准确区分机械效率、功率的物理意义，牢记功的原理，难度不大，易因概念混淆出错。
【难度系数】
0.6
本题考查功、功率、机械效率的基本概念，需明确各物理量的定义及相互关系，逐一分析选项判断对错：机械效率是有用功与总功的比值，与省力与否无关；功率反映做功快慢，与总功大小无直接关联；机械效率由有用功和总功共同决定；根据功的原理，使用机械不能省功。
【解析】
A选项：机械效率η=W有/W总，与机械是否省力无关，省力的机械可能额外功多，机械效率不一定高，故A错误；
B选项：功率是表示做功快慢的物理量，P=W/t，做功快仅说明功率大，总功大小还与时间有关，功率大不代表总功大，故B错误；
C选项：机械效率由有用功和总功共同决定，有用功多但总功更多时，机械效率反而低，故C错误；
D选项：根据功的原理，使用机械时，要么省力费距离，要么省距离费力，总功不会比直接做功少，即不能省功，故D正确。
【答案】
D
【知识点】
机械效率、功率、功的原理
【点评】
本题为初中物理基础概念题，需准确区分机械效率、功率的物理意义，牢记功的原理，难度不大，易因概念混淆出错。
【难度系数】
0.6
2.用一个动滑轮将250 N的重物匀速提高2 m，所用的拉力大小是150 N，则在此过程中拉力做的有用功和总功分别是(
A.500 J 600 J
B.500 J 300 J
C.300 J 500 J
D.600 J 500 J
A
)A.500 J 600 J
B.500 J 300 J
C.300 J 500 J
D.600 J 500 J
答案
2.A
解析
【分析】
要解决本题，需明确有用功和总功的计算方法，结合动滑轮的特点推导拉力移动的距离。首先，有用功是对重物做的功，公式为$ W_{有用}=Gh $；总功是拉力做的功，动滑轮的绳子段数$ n=2 $，因此拉力移动距离$ s=2h $，总功公式为$ W_{总}=Fs $，代入数值计算后匹配选项即可。
【解析】
1. 计算有用功：有用功是提升重物所做的功，公式为$ W_{有用}=Gh $，代入数据得：$ W_{有用}=250N×2m=500J $；
2. 计算总功：动滑轮的绳子段数$ n=2 $，所以拉力移动的距离$ s=2h=2×2m=4m $，总功公式为$ W_{总}=Fs $，代入数据得：$ W_{总}=150N×4m=600J $；
因此有用功为500J，总功为600J，对应选项A。
【答案】
A
【知识点】
有用功计算、总功计算、动滑轮特点
【点评】
本题考查动滑轮的有用功与总功的基础计算，需牢记相关公式及动滑轮绳子段数的判断，属于基础题型，难度较低。
【难度系数】
0.7
要解决本题，需明确有用功和总功的计算方法，结合动滑轮的特点推导拉力移动的距离。首先，有用功是对重物做的功，公式为$ W_{有用}=Gh $；总功是拉力做的功，动滑轮的绳子段数$ n=2 $，因此拉力移动距离$ s=2h $，总功公式为$ W_{总}=Fs $，代入数值计算后匹配选项即可。
【解析】
1. 计算有用功：有用功是提升重物所做的功，公式为$ W_{有用}=Gh $，代入数据得：$ W_{有用}=250N×2m=500J $；
2. 计算总功：动滑轮的绳子段数$ n=2 $，所以拉力移动的距离$ s=2h=2×2m=4m $，总功公式为$ W_{总}=Fs $，代入数据得：$ W_{总}=150N×4m=600J $；
因此有用功为500J，总功为600J，对应选项A。
【答案】
A
【知识点】
有用功计算、总功计算、动滑轮特点
【点评】
本题考查动滑轮的有用功与总功的基础计算，需牢记相关公式及动滑轮绳子段数的判断，属于基础题型，难度较低。
【难度系数】
0.7
3. 如图所示，斜面AB和AC的粗糙程度相同、倾斜程度不同，将两个物体沿斜面以相同的速度从斜面底端拉到A点，$F_1=F_2$，下列说法正确的是(
A.物体受到的滑动摩擦力大小相同
B.两个拉力做功相同
C.两个拉力做功的快慢相同
D.两个斜面的机械效率相同
C
)A.物体受到的滑动摩擦力大小相同
B.两个拉力做功相同
C.两个拉力做功的快慢相同
D.两个斜面的机械效率相同
答案
3.C
解析
【分析】
要解决这道题，需结合滑动摩擦力、功、功率、机械效率的相关公式，逐一分析每个选项：
1. 滑动摩擦力：滑动摩擦力大小与压力和接触面粗糙程度有关，公式为$f=μ N$，其中$N$是物体对斜面的压力，等于重力垂直斜面的分力$N=G\cosθ$（$θ$为斜面倾角），AB和AC倾斜程度不同，即$θ$不同，因此$f$不同，可判断A选项；
2. 拉力做功：拉力做功公式为$W=Fs$，$F$是拉力，$s$是斜面长度，AB和AC长度不同，虽$F_1=F_2$，但$s$不同，可判断B选项；
3. 做功快慢（功率）：功率表示做功快慢，公式为$P=Fv$，题目中物体运动速度$v$相同，$F_1=F_2$，可判断C选项；
4. 机械效率：机械效率公式为$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Fs}$，$h$是斜面高度（到A点高度相同），但$s$不同，可判断D选项。
【解析】
A选项：滑动摩擦力$f=μ N=μ G\cosθ$，AB和AC倾斜程度不同，即斜面倾角$θ$不同，$\cosθ$不同，因此物体受到的滑动摩擦力大小不同，A错误；
B选项：拉力做功$W=Fs$，$F_1=F_2$，但AB和AC的长度$s$不同，所以两个拉力做功不同，B错误；
C选项：拉力做功的快慢即功率，公式为$P=Fv$，已知物体运动速度$v$相同，$F_1=F_2$，因此两个拉力的功率相同，即做功快慢相同，C正确；
D选项：机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Fs}$，两个斜面的高度$h$相同，但长度$s$不同，所以机械效率不同，D错误。
【答案】
C
【知识点】
斜面机械效率、功率、滑动摩擦力
【点评】
本题围绕斜面模型，综合考查滑动摩擦力、功、功率、机械效率的计算，需要结合斜面的倾角、长度等特点，逐一分析各物理量的变化，是力学中常见的综合题型，需掌握各公式的应用条件。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，需结合滑动摩擦力、功、功率、机械效率的相关公式，逐一分析每个选项：
1. 滑动摩擦力：滑动摩擦力大小与压力和接触面粗糙程度有关，公式为$f=μ N$，其中$N$是物体对斜面的压力，等于重力垂直斜面的分力$N=G\cosθ$（$θ$为斜面倾角），AB和AC倾斜程度不同，即$θ$不同，因此$f$不同，可判断A选项；
2. 拉力做功：拉力做功公式为$W=Fs$，$F$是拉力，$s$是斜面长度，AB和AC长度不同，虽$F_1=F_2$，但$s$不同，可判断B选项；
3. 做功快慢（功率）：功率表示做功快慢，公式为$P=Fv$，题目中物体运动速度$v$相同，$F_1=F_2$，可判断C选项；
4. 机械效率：机械效率公式为$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Fs}$，$h$是斜面高度（到A点高度相同），但$s$不同，可判断D选项。
【解析】
A选项：滑动摩擦力$f=μ N=μ G\cosθ$，AB和AC倾斜程度不同，即斜面倾角$θ$不同，$\cosθ$不同，因此物体受到的滑动摩擦力大小不同，A错误；
B选项：拉力做功$W=Fs$，$F_1=F_2$，但AB和AC的长度$s$不同，所以两个拉力做功不同，B错误；
C选项：拉力做功的快慢即功率，公式为$P=Fv$，已知物体运动速度$v$相同，$F_1=F_2$，因此两个拉力的功率相同，即做功快慢相同，C正确；
D选项：机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Fs}$，两个斜面的高度$h$相同，但长度$s$不同，所以机械效率不同，D错误。
【答案】
C
【知识点】
斜面机械效率、功率、滑动摩擦力
【点评】
本题围绕斜面模型，综合考查滑动摩擦力、功、功率、机械效率的计算，需要结合斜面的倾角、长度等特点，逐一分析各物理量的变化，是力学中常见的综合题型，需掌握各公式的应用条件。
【难度系数】
0.5
4. 如图所示,重800 N的物体在100 N的水平拉力F的作用下,以0.1 m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了20 s,滑轮组的机械效率为60%,在此过程中,下列说法不正确的是(
A.绳子自由端移动的距离为6 m
B.物体与地面间的滑动摩擦力大小为180 N
C.额外功的功率为12 W
D.若物体的重力和运动速度不变,只增大水平地面的粗糙程度,则滑轮组的机械效率会降低
D
)A.绳子自由端移动的距离为6 m
B.物体与地面间的滑动摩擦力大小为180 N
C.额外功的功率为12 W
D.若物体的重力和运动速度不变,只增大水平地面的粗糙程度,则滑轮组的机械效率会降低
答案
4.D
解析
【分析】
要解决本题，需明确水平滑轮组的核心特点：水平滑轮组的有用功是克服物体与地面间滑动摩擦力做的功，总功是拉力做的功，机械效率公式为$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{fs_{物}}{Fs_{绳}}=\frac{f}{nF}$（$n$为承担动滑轮的绳子段数）。解题思路为：先确定滑轮组的绳子段数$n$，再结合速度、时间计算物体移动距离，依次分析各选项的正确性，最终选出不符合要求的选项。
【解析】
1. 确定滑轮组的绳子段数：观察题图，动滑轮上有3段绳子，即$n=3$。
2. 分析选项A：物体移动的距离$s_{物}=v_{物}t=0.1\ \mathrm{m/s}×20\ \mathrm{s}=2\ \mathrm{m}$，绳子自由端移动的距离$s_{绳}=ns_{物}=3×2\ \mathrm{m}=6\ \mathrm{m}$，故A选项正确。
3. 分析选项B：根据水平滑轮组机械效率公式$\eta=\frac{f}{nF}$，可得滑动摩擦力$f=\eta·nF=60\%×3×100\ \mathrm{N}=180\ \mathrm{N}$，故B选项正确。
4. 分析选项C：总功$W_{总}=Fs_{绳}=100\ \mathrm{N}×6\ \mathrm{m}=600\ \mathrm{J}$，有用功$W_{有}=fs_{物}=180\ \mathrm{N}×2\ \mathrm{m}=360\ \mathrm{J}$，额外功$W_{额}=W_{总}-W_{有}=600\ \mathrm{J}-360\ \mathrm{J}=240\ \mathrm{J}$，额外功的功率$P_{额}=\frac{W_{额}}{t}=\frac{240\ \mathrm{J}}{20\ \mathrm{s}}=12\ \mathrm{W}$，故C选项正确。
5. 分析选项D：若增大水平地面的粗糙程度，物体对地面的压力不变，滑动摩擦力$f$会增大，根据$\eta=\frac{f}{nF}$，$f$增大则滑轮组的机械效率会升高，而非降低，故D选项错误。本题要求选不正确的选项，答案为D。
【答案】
D
【知识点】
滑轮组的机械效率、水平滑轮组的计算
【点评】
本题考查水平滑轮组的相关计算，关键是区分水平滑轮组与竖直滑轮组的有用功（水平滑轮组有用功为克服摩擦力做功），需熟练运用机械效率公式分析各物理量的变化，难度中等。
【难度系数】
0.5
要解决本题，需明确水平滑轮组的核心特点：水平滑轮组的有用功是克服物体与地面间滑动摩擦力做的功，总功是拉力做的功，机械效率公式为$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{fs_{物}}{Fs_{绳}}=\frac{f}{nF}$（$n$为承担动滑轮的绳子段数）。解题思路为：先确定滑轮组的绳子段数$n$，再结合速度、时间计算物体移动距离，依次分析各选项的正确性，最终选出不符合要求的选项。
【解析】
1. 确定滑轮组的绳子段数：观察题图，动滑轮上有3段绳子，即$n=3$。
2. 分析选项A：物体移动的距离$s_{物}=v_{物}t=0.1\ \mathrm{m/s}×20\ \mathrm{s}=2\ \mathrm{m}$，绳子自由端移动的距离$s_{绳}=ns_{物}=3×2\ \mathrm{m}=6\ \mathrm{m}$，故A选项正确。
3. 分析选项B：根据水平滑轮组机械效率公式$\eta=\frac{f}{nF}$，可得滑动摩擦力$f=\eta·nF=60\%×3×100\ \mathrm{N}=180\ \mathrm{N}$，故B选项正确。
4. 分析选项C：总功$W_{总}=Fs_{绳}=100\ \mathrm{N}×6\ \mathrm{m}=600\ \mathrm{J}$，有用功$W_{有}=fs_{物}=180\ \mathrm{N}×2\ \mathrm{m}=360\ \mathrm{J}$，额外功$W_{额}=W_{总}-W_{有}=600\ \mathrm{J}-360\ \mathrm{J}=240\ \mathrm{J}$，额外功的功率$P_{额}=\frac{W_{额}}{t}=\frac{240\ \mathrm{J}}{20\ \mathrm{s}}=12\ \mathrm{W}$，故C选项正确。
5. 分析选项D：若增大水平地面的粗糙程度，物体对地面的压力不变，滑动摩擦力$f$会增大，根据$\eta=\frac{f}{nF}$，$f$增大则滑轮组的机械效率会升高，而非降低，故D选项错误。本题要求选不正确的选项，答案为D。
【答案】
D
【知识点】
滑轮组的机械效率、水平滑轮组的计算
【点评】
本题考查水平滑轮组的相关计算，关键是区分水平滑轮组与竖直滑轮组的有用功（水平滑轮组有用功为克服摩擦力做功），需熟练运用机械效率公式分析各物理量的变化，难度中等。
【难度系数】
0.5
5. 如图所示，工人师傅用沿斜面向上1 000 N的推力，将重为2 000 N的物体从斜面底端匀速推至斜面顶端。已知斜面长4 m、高1.5 m，则此过程中的有用功为
3 000
J，斜面的机械效率为75%
，物体在斜面上受到的摩擦力为250
N。答案
5. 3 000 75% 250
解析
【分析】
要解决这道题，需明确斜面的有用功、总功、额外功的含义及相关公式：有用功是克服物体重力做的功，总功是推力做的功，额外功是克服斜面摩擦力做的功。解题时依次计算有用功、总功，再求机械效率，最后通过额外功计算摩擦力。
【解析】
1. 计算有用功：有用功是克服物体重力所做的功，公式为$ W_{有}=Gh $，代入数据$ G=2000N $，$ h=1.5m $，得：
$ W_{有}=2000N×1.5m=3000J $。
2. 计算总功：总功是推力做的功，公式为$ W_{总}=Fs $，代入数据$ F=1000N $，$ s=4m $，得：
$ W_{总}=1000N×4m=4000J $。
3. 计算斜面的机械效率：机械效率公式为$ η=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\% $，代入数据得：
$ η=\frac{3000J}{4000J}×100\%=75\% $。
4. 计算摩擦力：额外功是克服摩擦力做的功，$ W_{额}=W_{总}-W_{有}=4000J-3000J=1000J $，又因为$ W_{额}=fs $，所以摩擦力：
$ f=\frac{W_{额}}{s}=\frac{1000J}{4m}=250N $。
【答案】3000；75%；250
【知识点】斜面机械效率、有用功与额外功
【点评】本题考查斜面的功和机械效率的基础计算，核心是区分有用功、总功、额外功，理解额外功源于克服摩擦力，属于基础应用类题目。
【难度系数】0.6
要解决这道题，需明确斜面的有用功、总功、额外功的含义及相关公式：有用功是克服物体重力做的功，总功是推力做的功，额外功是克服斜面摩擦力做的功。解题时依次计算有用功、总功，再求机械效率，最后通过额外功计算摩擦力。
【解析】
1. 计算有用功：有用功是克服物体重力所做的功，公式为$ W_{有}=Gh $，代入数据$ G=2000N $，$ h=1.5m $，得：
$ W_{有}=2000N×1.5m=3000J $。
2. 计算总功：总功是推力做的功，公式为$ W_{总}=Fs $，代入数据$ F=1000N $，$ s=4m $，得：
$ W_{总}=1000N×4m=4000J $。
3. 计算斜面的机械效率：机械效率公式为$ η=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\% $，代入数据得：
$ η=\frac{3000J}{4000J}×100\%=75\% $。
4. 计算摩擦力：额外功是克服摩擦力做的功，$ W_{额}=W_{总}-W_{有}=4000J-3000J=1000J $，又因为$ W_{额}=fs $，所以摩擦力：
$ f=\frac{W_{额}}{s}=\frac{1000J}{4m}=250N $。
【答案】3000；75%；250
【知识点】斜面机械效率、有用功与额外功
【点评】本题考查斜面的功和机械效率的基础计算，核心是区分有用功、总功、额外功，理解额外功源于克服摩擦力，属于基础应用类题目。
【难度系数】0.6
6. 一台起重机的功率是20 kW，它在5 min内可以做
$6×10^6$
J的功，若这些功提升$2× 10^{3}$ kg货物时的机械效率是40%，则货物的上升速度为0.4
m/s。答案
6. $6×10^6$ 0.4
解析
【分析】
要解决这道题，分两步推导：①计算起重机做的总功，需利用功率公式，注意单位换算；②计算货物上升速度，需结合机械效率求出有用功，再通过有用功与重力、高度的关系，结合时间求出速度。
【解析】
1. 计算起重机做的总功：
根据功率公式 $ P = \frac{W}{t} $，变形得总功 $ W_{总} = Pt $。
单位换算：$ P = 20\ \mathrm{kW} = 20000\ \mathrm{W} $，$ t = 5\ \mathrm{min} = 5 × 60\ \mathrm{s} = 300\ \mathrm{s} $，
代入得 $ W_{总} = 20000\ \mathrm{W} × 300\ \mathrm{s} = 6 × 10^6\ \mathrm{J} $。
2. 计算货物上升速度：
根据机械效率公式 $ \eta = \frac{W_{有用}}{W_{总}} $，变形得有用功 $ W_{有用} = \eta W_{总} = 40\% × 6 × 10^6\ \mathrm{J} = 2.4 × 10^6\ \mathrm{J} $。
有用功是提升货物做的功，即 $ W_{有用} = Gh = mgh $，变形得货物上升高度 $ h = \frac{W_{有用}}{mg} $，
代入 $ m = 2 × 10^3\ \mathrm{kg} $，$ g = 10\ \mathrm{N/kg} $，得 $ h = \frac{2.4 × 10^6\ \mathrm{J}}{2 × 10^3\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}} = 120\ \mathrm{m} $。
货物上升速度 $ v = \frac{h}{t} = \frac{120\ \mathrm{m}}{300\ \mathrm{s}} = 0.4\ \mathrm{m/s} $。
【答案】
$ 6×10^6 $；$ 0.4 $
【知识点】
功率的计算、机械效率的计算、功的计算
【点评】
本题是功率与机械效率结合的基础计算题，重点考查公式应用和单位换算，只要掌握相关公式并统一单位，即可顺利解答，属于常规题型。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，分两步推导：①计算起重机做的总功，需利用功率公式，注意单位换算；②计算货物上升速度，需结合机械效率求出有用功，再通过有用功与重力、高度的关系，结合时间求出速度。
【解析】
1. 计算起重机做的总功：
根据功率公式 $ P = \frac{W}{t} $，变形得总功 $ W_{总} = Pt $。
单位换算：$ P = 20\ \mathrm{kW} = 20000\ \mathrm{W} $，$ t = 5\ \mathrm{min} = 5 × 60\ \mathrm{s} = 300\ \mathrm{s} $，
代入得 $ W_{总} = 20000\ \mathrm{W} × 300\ \mathrm{s} = 6 × 10^6\ \mathrm{J} $。
2. 计算货物上升速度：
根据机械效率公式 $ \eta = \frac{W_{有用}}{W_{总}} $，变形得有用功 $ W_{有用} = \eta W_{总} = 40\% × 6 × 10^6\ \mathrm{J} = 2.4 × 10^6\ \mathrm{J} $。
有用功是提升货物做的功，即 $ W_{有用} = Gh = mgh $，变形得货物上升高度 $ h = \frac{W_{有用}}{mg} $，
代入 $ m = 2 × 10^3\ \mathrm{kg} $，$ g = 10\ \mathrm{N/kg} $，得 $ h = \frac{2.4 × 10^6\ \mathrm{J}}{2 × 10^3\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}} = 120\ \mathrm{m} $。
货物上升速度 $ v = \frac{h}{t} = \frac{120\ \mathrm{m}}{300\ \mathrm{s}} = 0.4\ \mathrm{m/s} $。
【答案】
$ 6×10^6 $；$ 0.4 $
【知识点】
功率的计算、机械效率的计算、功的计算
【点评】
本题是功率与机械效率结合的基础计算题，重点考查公式应用和单位换算，只要掌握相关公式并统一单位，即可顺利解答，属于常规题型。
【难度系数】
0.6
