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初二物理上册机械功、机械效率测试题(带答案)

机械功、机械效率

一、知识概述

本周我们学习一个新的物理量——功。首先介绍什么是功，怎样才算做了功，接着我们探讨做功快慢的问题，引入功率的概念，最后我们讲一讲做功中的效率问题，明确总功、额外功与有用功，引入机械效率的概念，并探究如何来提高机械效率。本周知识与上周所讲的简单机械密切相关，注意我们研究的是机械功。

二、重难点知识剖析

(一)功

1、力学上的功是指：当一个力作用在物体上，并且使物体在力的方向上通过了一段距离，那么这个力对物体做了功。

2、力学上的功必须具备两个因素：一个是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过的距离。

3、功等于力F跟物体在力的方向上通过的距离S的乘积，即W=FS。

4、在国际单位制中，功的单位是焦耳，符号是J，1J=1N•m。

例1、下列几种情况，关于力对物体做功的说法正确的是(　)

A.陷在泥里的马车，两匹马用力拉车，虽然车没被拉动，但马对车做了功

B.在光滑冰面上匀速滑行的冰块，是因为有力对它做功才一直运动的

C.用力扛着一袋米，沿水平方向前进，人对米袋做了功

D.用竖直向下的力压桌面，压力没有做功

解析：

要判断一个力是否对物体做功，主要依据是看是否包含功的两个必要因素，同时具备的才是做功。

选项A中，马虽然对车用了力，但并没有使车在力的方向上移动距离，属于“劳而无功”，故选项A错;选项B中，冰块在光滑冰面上靠惯性作匀速直线运动，在运动方向上不会受到力的作用，这属于物体通过了距离，但没有力作用的情况，是“不劳无功”，故选项B错;选项C中，人扛着米袋行走，看起来这一过程既有力又有距离，但移动的距离并不是力的方向上，人施给米袋一个竖直向上的力，而米袋并没有沿向上的方向移动距离，只是在水平方向上移动了距离，故选项C错;选项D中只有力而没有发生距离，属于没有做功，故选项D正确。

例2、某人从6m深的井里提起一桶总重为150N的水，并提着这桶水沿水平路面行走50m，再走上一段长为5m，高3m的楼梯。问这个人在这段时间内对水桶共做了多少功?

解析：

功等于力F跟物体在力的方向上通过的距离S的乘积，即W=FS。在计算功的大小的过程中应注意：式中的F，S是对应的，S一定是在F的作用下在力F的方向上通过的距离。

当人从井里提起这桶水时，人对水桶做了功，做功的大小为W1=G•h1=150N×6m=900J

当人提着水桶沿水平路面行走50m的过程中，人没有对水桶做功，即W2=0

当人提着水桶走上楼梯时，人对水桶做了功，水桶沿力的方向发生的距离应是楼梯的高度即W3=G•h2=150N×3m=450J

故人对水桶共做功W=W1+W2+W3=900J+450J=1350J

(二)功率

1、单位时间里完成的功，叫功率，符号为P。功率是描述做功快慢的物理量。

2、功率的计算

(1)功率的定义式：由功率的定义可得出功率的计算公式为：

(2)对公式 的理解。

①由公式可知，做功的快慢与做功的多少是不同的。做的功多，做功不一定快，即功率不一定大，因为这个功可能在较长的时间内完成。做的功也不一定多，因为做功的时间可能很短。要比较功率的大小。必须同时考虑两个因素：做功的多少和完成这些功所用的时间。做功相同时，时间少的功率大;相同时间内做功多的其功率大。

②公式 ，反映的是平均功率，即在时间t内的平均功率，而不是某一时刻的瞬时功率。

③当物体在力F的作用下，以速度v匀速运动时，公式 可变形为

即功率等于力与力的方向上运动速度的乘积。利用P=Fv可以知道：汽车在上坡时，当功率一定时，减慢速度是为了增大上坡时的牵引力，这样有利于上坡。

3、功率的单位：瓦特，符号W，1W=1J/S

例3、如图所示，在滑轮组的作用下，物体A沿水平面以0.2m/s的速度匀速前进了2m，已知A重300N，拉力F的功率为12W，不计绳和滑轮重，则拉力F=______N，拉力做功_____J。

解析：

由公式 可知，当物体匀速运动时 ，其中F是作用在物体上的力(恒力)， 是力 方向上的速度。

设物体移动的距离为s，绳子自由端移动的距离为s′，得

s′=3s=3×2m=6m,物体的运动时间 ,

则拉力做功时间也是10s。

由 得W=Pt=12W×10s=120J

又由W=Fs′得

本题记算拉力F时还可用下述方法：VF=3VA=3×0.2m/s=0.6m/s

由PF=FvF得

用公式P=Fv来计算功率或相关物理量时，一定要注意v是力F移动的速度。

例4、高出水面36m处有一水箱，容积为50m3，现要在1h内用一水泵给水箱充满水，则这台水泵的功率至少是多少KW?(g=10N/kg)

解析：

题目要求功率，根据 ，其中W=Gh，G为50m3的水重力，h 为水箱的高度为36m，t为1h。

水的重力

t=1h=3600s

由 ，功率为

所以水泵的功率应不小于5KW。

功率的计算一定要抓住公式 ，弄清楚是谁作功，作功的大小为多少，以及作这些功所用的时间。另外要注意公式中各个物理量的单位，都要用国际单位。

(三)机械效率

1、人们利用机械工作时，总共做的功叫总功(W总)。总功包含着有用功和额外功两部分。有用功(W有用)是人们利用机械工作时对人们有用的功，额外功(W额外)是人们利用机械工作时，对人们无用但又不得不做的功。

2、机械效率：把有用的功和总功的比值叫做机械效率，通常用百分率表示，它的计算公式为

例5、如图所示，用一动滑轮将一桶水提高4cm，若G水=200N，G桶=300N，G动滑轮=20N，不计摩擦与绳重，求：

(1)拉力F做的有用功;

(2)拉力F做的额外功;

(3)拉力F的大小;

(4)此装置的机械效率。

解析：

运用此动滑轮装置目的是为了提水，因此F对水所做的功G水h是有用功;在将水提到一定高度的同时，也不得不将水桶和动滑轮提高相同的高度;F对动滑轮和水桶所做的功是不需要但又不得不做的功，属于额外功，为(G桶+G动)h;有用功与额外功之和为总功，也就是F所做的功，由此功的大小即可求出F的大小;已知W有用、W总的大小，很容易求出此装置的机械效率 。

(1)拉力F对水所做的功为有用功

W有用=G水h=200N×4m=800J

(2)拉力F对水桶、动滑轮所做的功为额外功

W额外=(G桶+G动)h=(20N+30N)×4m=200J

(3)拉力F所做功，W总=W有用+W额外=1000J

由

(4)∵W有用=800J　　　W总=1000J

∴

例6、用图所示的滑轮组来提起重物。

(1)当被提重物为150N时，滑轮组的机械效率为60%，求绳端拉力;

(2)若被提重物为250N时，当重物被提升2m时，绳端拉力所做的功。

解析：

利用滑轮组提升重物时，绳端拉力做的功为总功，即W总=F•S;滑轮组对重物做的功为有用功，即W有用=G•h;在此滑轮组中，物重由3段绳子承担，则有S=3h，所以机械效率 ，由此求出力F的大小。

当改提250N的重物时，滑轮组的机械效率发生了变化，此时不能延用前面的η=60%这一条件，但前、后两种状态不变的是动滑轮的重力。由 求出动滑轮的重力，将这一求出量代入第二种状态(改提250N重物状态)中利用，从而求出拉力所做的功。

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A卷

一、选择题

1、在图所示的实例中，其中没有做功的是(　)

A.叉车举起货物.

B.直升机吊起架电线的铁塔.

C.马拉动原木.

D.李刚用力但没有推动大石块.

2、奥运会举重冠军杨霞在比赛时，第一阶段把100多公斤的杠铃很快地举过头顶，第二阶段使杠铃在空中稳稳地停留了3秒钟，三名裁判都亮出了白灯，这次举重成功。关于她举重时对杠铃做功的情况，下列说法中正确的是(　)

A.她在第一阶段内没有做功

B.她在第二阶段内没有做功

C.她在两个阶段内一直都在做功

D.她在两个阶段内一直都没有做功

3、一位同学用100N的力，将一个重为5N的足球踢了20m远，关于他踢球时做功的情况，下列说法正确的是(　)

A.他做功2000J

B.他做功100J

C.他没有对足球做功

D.他对足球做了功，但题目条件不充足，无法计算

4、下列关于功率的说法中，正确的是(　)

A.物体做功越多，功率越大

B.物体做功时间越长，功率越大

C.物体做功越快，功率越大

D.物体做功时间越短，功率越大

5、下列判断中正确的是(　)

A.不可能有既省力又省功的机械

B.不可能有省力但不省功的机械

C.可能有做功快但做功少的机械

D.可能有机械效率高但功率小的机械

6、甲机械的机械效率比乙机械高，这表明(　)