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课时训练(十三)机械功与机械能(限时:50分钟)|基础巩固|一、选择题1.将一本物理书从地面捡起放到课桌上，所做的功大约是（)A. 0.2 JB.2 JC.20 JD.200 J2.【2019海南】用大小相同的力F，作用在质量不同的物体上，使它们分别在同一水平面上沿力的方向移动相同的距离s（如图K13-1所示)，F所做的功分别为W1和W2，则（)图K13-1A. W1=12W2B.W1=W2C.W1=2W2D.W1=4W23.【2018柳州】下列四组数据给出了四个力做功与做功所用的时间，其中功率最大的是（)A. 40 J，8 sB.80 J，8 sC.80 J，10 sD.90 J，10 s4.【2019宜宾】用轻绳将小球系好后，固定在天花板上，做成一个摆，如图K13-2所示。小球在a、c之间往返运动，不计空气阻力。对小球从a点向右摆动到c点的过程，下列说法中正确的是（)图K13-2A. 小球的运动状态没有发生变化 B.小球所受重力的方向总是竖直向下的 C.小球的动能先减小后增大D.小球的机械能不守恒5.【2019巴中】如图K13-3所示，物体从斜面顶端匀速滑到斜面底端，在此过程中，下列说法正确的是（) 图K13-3A. 物体动能增大，机械能不变B.物体动能不变，机械能减小C.物体重力势能不变，机械能不变D.物体重力势能减小，机械能增大6.【2019黄石】专业蹦床运动（如图K13-4所示)逐渐进入大众生活，下列对蹦床运动的相关表述错误的是（)图K13-4A. 下落到蹦床前运动员的重力势能转化为动能B.运动员下降到最低点时，蹦床的弹性势能最大C.运动员想弹得更高，就要在蹦床上发力，消耗体能D.若运动员不发力，会一直运动下去，因为能量是守恒的7.【2018德州】两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动，两次物体运动的s-t图像如图K13-5所示。根据图像，下列判断正确的是（)图K13-5A. 两次物体运动的速度v1F2C.06 s两次拉力对物体所做的功W1W2D.06 s两次拉力对物体做功的功率P1AC，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。则（)图K13-14A. F1F2，W1=W2B.F1F2，W1F2，W1W2D.F1F2，W1=W23.如图K13-15所示，不计绳重和摩擦，把重力G=16 N的物体匀速提起所用的拉力F=10 N，则下列关于该动滑轮的说法中错误的是（)图K13-15A. 动滑轮重4 NB.使用该动滑轮要费距离C.此次该动滑轮的机械效率为80%D.提升物体的速度越快，机械效率越高4.【2018广安】如图K13-16所示，斜面长3 m、高0.6 m，建筑工人用绳子在6 s内将重500 N的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是150 N（忽略绳子的重力)，则下列说法正确的是（)图K13-16A. 斜面上的摩擦力是50 NB.拉力的功率是50 WC.拉力所做的功是300 JD.斜面的机械效率是80%5.建筑工人用如图K13-17所示的滑轮组，在4 s内将重为1500 N的物体A沿水平方向匀速移动2 m的过程中，所用的拉力大小为375 N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍。在此过程中下列说法正确的是（)图K13-17A. 绳子自由端沿水平方向移动了6 mB.物体受到的拉力为750 NC.拉力F的功率为750 WD.滑轮组的机械效率为80%6.【2018乐山】图K13-18甲中力F1水平拉着重为G的物体在水平路面上匀速移动s的距离。图乙中用动滑轮拉着它也在同一路面匀速移动s的距离，拉力为F2。使用动滑轮的过程中（)图K13-18A. 总功为W总=F2sB.有用功为W有用=GsC.机械效率为=Gs2F2s100%D.额外功为W额外=2F2s-F1s7.甲、乙两个滑轮组如图K13-19所示，其中的每一个滑轮的质量都相同，用它们分别将重为G1、G2的物体提高相同的高度，不计滑轮组的摩擦，下列说法中正确的是（)图K13-19A. 若G1=G2，拉力做的额外功相同B.若G1=G2，拉力做的总功相同C.若G1=G2，甲的机械效率大于乙的机械效率D.用甲、乙其中的任何一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变8.如图K13-20所示是杂技演员演出时的过程示意图。男演员从甲处用力向上起跳，落下后踩在跷跷板的a端，能把站在b端的女演员弹上乙处。由于存在阻力，故（)图K13-20A. 男演员的质量必须要大于女演员的质量B.甲处男演员的势能一定要大于乙处女演员的势能C.男演员离开跳台时的机械能一定大于乙处女演员的势能D.女演员弹起时的动能与她站在乙处时的机械能相等9.有一种运动叫蹦极，如图K13-21所示是蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端固定在O点，另一端系住运动员，运动员从O点自由下落，A点处弹性绳自然伸直，B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力相等处，C点是蹦极运动员到达的最低点。运动员从O点到C点的运动过程中，忽略空气阻力，则（)图K13-21A. 从O至C运动员速度一直减小B.从O点至A点运动员机械能不守恒，从A点至C点机械能守恒C.从O至A过程中运动员速度增大，从A至C过程中运动员速度减小D.从O至B过程中运动员速度增大，从B至C过程中运动员速度减小10.（多选)【2019河北】如图13-22所示，重为G的物体在拉力F的作用下，以速度v匀速运动了s。已知物体在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力为物重的1n，不计绳重、轮与轴间的摩擦。下列说法正确的是（)图K13-22A. 使用该滑轮组一定省力B.拉力的功率为2FvC.额外功为1n（2nF-G)sD.滑轮组的机械效率为G2F100%二、填空题11.如图K13-23所示的甲、乙两套装置，每个滑轮的质量均相等，用它们分别将重力为G1和G2的重物匀速提升一定高度，所用竖直向上的拉力大小分别为F1和F2，忽略绳重和摩擦。若F1=F2，则G1G2;若G1=G2，则它们的机械效率12。（均选填“”“=”或“W有用+W轮，他猜测还有因素影响机械效率。（写一种因素即可)（4)丙同学计算出每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值W=W总-W有用-W轮，通过比较第1、2和组的数据，发现提升重物的重力越大，差值W（选填“越大”“越小”或“不变”)，请你利用所学知识对此做出解释 。四、综合应用题16.【2019攀枝花】如图K13-28所示，在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G=9104 N的货物A沿斜面向上匀速运动。货物A的速度为v=2 m/s，经过t=10 s，货物A竖直升高h=10 m。已知汽车对绳的拉力F的功率P=120 kW，不计绳、滑轮的质量和摩擦，求:（1)t时间内汽车对绳的拉力所做的功。（2)汽车对绳的拉力大小。（3)斜面的机械效率。图K13-2817.某人站在水平高台上用如图K13-29所示的滑轮组提升重物，不计绳重和摩擦。第一次他匀速提升重物G1=150 N时，人竖直向上拉绳的力为F1，人对高台的压强为p1;第二次他匀速提升另一重物G2=270 N时，人竖直向上拉绳的力为F2，人对高台的压强为p2。两次物体匀速上升的速度均为0.5 m/s，人的重力G人=500 N，且p1p2=1415。求:（1)若人的双脚与高台的总接触面积为410-2 m2，当人站在高台上没有拉绳时，人对高台的压强。（2)第一次提升重物时，克服物体重力做功的功率。（3)第二次提升重物时，滑轮组的机械效率。图K13-29【参考答案】基础巩固1.B【解析】一本物理书的重力约2 N,从地面捡起放到课桌上,上升的高度约1 m,则所做的功W=Gh=2 N1 m=2 J,故选B。2.B【解析】根据功的计算公式W=Fs,得W1=Fs,W2=Fs。可见W1=W2,故选B。3.B4.B5.B【解析】物体从斜面顶端匀速滑到斜面底端,动能不变,重力势能减小,机械能减小。所以选B。6.D7.C8.D【解析】由题图知,n=2,则绳子自由端移动的距离s=2h=21 m=2 m,故C错误；拉力做的总功W总=Fs=250 N2 m=500 J,故A错误；拉力F的功率P=W总t=500J10s=50 W,故B错误；有用功W有用=Gh=400 N1 m=400 J,滑轮组的机械效率=W有用W总100%=400J500J100%=80%,故D正确。9.C10.CD11.重力势动12.110150（估测数值合理即可）13.小于1414.（1）重力势（2）甲、乙（3）0（4）不能15.（1）匀速缓慢（或匀速）（2）74.1%（3）越大（越重）（4）0.54（5）C【解析】（1）实验过程中,应竖直向上匀速缓慢拉动弹簧测力计。（2）第3次实验中,滑轮组的机械效率为=W有用W总100%=GhFs100%=4N0.1m1.8N0.3m100%74.1%。（3）分析表格中的数据可知,同一滑轮组,物重越大,滑轮组的机械效率越高。（4）图中物体和动滑轮的总重是由3段绳子承担的,所以绳子自由端移动的速度为v绳=3v物=30.1 m/s=0.3 m/s,拉力的功率为P=Fv绳=1.8 N0.3 m/s=0.54 W。（5）若测量拉力时,弹簧测力计没有调零,指针在零刻度线的下方,会导致所测拉力偏大,计算出的机械效率偏小,故A不符合题意；若弹簧测力计每次拉动物体时均加速上升,所测拉力偏大,计算出的机械效率偏小,故B不符合题意；若所使用的动滑轮重力偏小,会导致额外功所占比例偏小,所测量的机械效率偏大,故C符合题意。16.（1）62.50.6少高（2）小木块移动的距离速度【解析】（1）木块在斜面上运动时,拉力做的总功为W总=Fs=1.6 N1 m=1.6 J,有用功为W有用=Gh=5 N0.2 m=1 J,则斜面的机械效率=W有用W总100%=1J1.6J100%=62.5%,额外功为W额外=W总-W有用=1.6 J-1 J=0.6 J,滑动摩擦力为f=W额外s=0.6J1m=0.6 N。继续探究,可得结论：斜面越陡,省力越少,机械效率越高。17.解：（1）购物车的重力G=mg=10 kg10 N/kg=100 N。（2）推力所做的功W=Fs=10 N4 m=40 J。（3）推力的功率P=Wt=40J4s=10 W。18.解：（1）物重（或动滑轮重）（2）由题图甲可知,n=3,则绳端移动的距离s=nh=36 m=18 m,拉力做的功W=Fs=400 N18 m=7200 J,拉力的功率P=Wt=7200J60s=120 W。（3）由图乙可知,物重G=300 N时,滑轮组的机械效率=60%,因机械中摩擦力及绳重忽略不计,克服物重做的功为有用功,克服动滑轮重和物重做的功为总功,所以,滑轮组的机械效率=W有用W总100%=Gh（G+G动）h100%=GG+G动100%=300N300N+G动100%=60%,解得G动=200 N。（4）已知工人的质量为60 kg,则该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时,对绳子的最大拉力F大=G人=m人g=60 kg10 N/kg=600 N,由F=1n（G+G动）可得,提升的最大物重G大=nF大-G动=3600 N-200 N=1600 N,则滑轮组的最大机械效率大=G大G大+G动100%=1600N1600N+200N100%88.9%。能力提升1.C2.A3.D4.A5.D【解析】绳端移动的距离s是物体A移动距离的2倍,即4 m,A错误。由于物体匀速运动,水平方向受到的拉力与摩擦力平衡,大小相等,故物体所受拉力FA=f=0.4G=0.41500 N=600 N,B错误。拉力做功W总=Fs=375 N4 m=1500 J,则拉力的功率P=W总t=1500J4s=375 W,C错误。滑轮组的机械效率=W有用W总100%=FAsAFs100%=FA2F100%=600N2375N100%=80%,D正确。6.D7.C8.C9.D10.BC【解析】拉力F在拉动物体的同时还提起了动滑轮,动滑轮重力未知,则不能确定是否省力,故A错误。由图知,承担物重的绳子段数为2,物体移动速度为v,拉力端移动的速度为2v,则拉力的功率P=2Fv,故B正确。由题意可知,物体运动时受到的摩擦阻力f=1nG,滑轮组克服摩擦力做的功为有用功,即W有用=fs=1nGs,拉力F端移动的距离s绳=2s,则拉力F做的总功W总=Fs绳=2Fs,做的额外功W额外=W总-W有用=2Fs-1nGs=1n（2nF-G）s,该滑轮组的机械效率=W有用W总100%=1nGs2Fs100%=G2nF100%,故C正确,D错误。11.=【解析】忽略绳重和摩擦,设滑轮重力为G,2F1=G1+G,3F2=G2+G,若F1=F2,则G2=32G1+12G,则G1 G2；若G1=G2,将重物提升相同高度,动滑轮也提升了相同高度,所做额外功相同,有用功相同,则机械效率相同。12.30075%13.（1）惯性（2）C（3）7014.（1）匀速直线变大（2）50%0.9（3）同一斜面,斜面越陡,机械效率越高（4）盘山公路（或用木板搭成斜面,将重物推上汽车等）【解析】（1）在本实验中,要求木块处于平衡状态,所以应拉着它在斜面上做匀速直线运动。由于木块沿斜面匀速上升,速度不变,故动能大小不变,但高度增加,重力势能变大,所以机械能变大。（2）由第2组数据可得,做的有用功W有用=Gh=3 N0.3 m=0.9 J,总功W总=Fs=1.8 N1 m=1.8 J,则机械效率=W有用W总100%=0.9 J1.8 J100%=50%；对于斜面来说,克服摩擦力做的功为额外功,额外功W额外=W总-W有用=1.8 J-0.9 J=0.9 J,则斜面对木块的摩擦力为f=W额外s=0.9 J1 m=0.9 N。（3）通过3次实验对比,可得出结论：同一斜面,斜面越陡,机械效率越高。15.（1）0.61.0259%（2）增大动滑轮重力不变,随着钩码重力增大,有用功所占比例增大（3）绳重（或各种摩擦）（4）4越大所挂钩码越重,摩擦力越大,额外功越多16.解：（1）t时间内汽车对绳的拉力做的功WF=Pt=120103 W10 s=1.2106 J。（2）由图可知,承担对A拉力的绳子段数n=3,则拉力端移动速度vF=3v=32 m/s=6 m/s,则拉力端移动的距离sF=vFt=6 m/s10 s=60 m,由W=Fs可得,汽车对绳的拉力F=WFsF=1.2106 J60m=2104 N。（3）该过程做的有用功W有用=Gh=9104 N10 m=9105 J,斜面的机械效率=W有用WF100%=9105 J1.2106 J100%=75%。17.解：（1）当人站在高台上没有拉绳时,对高台的压力F压=G人=500 N,人对高台的压强p人=F压S=500N410-2 m2=1.25104 Pa。（2）第一次提升重物时,克服物体重力做功的功率P=G1v=150 N0.5 m/s=75 W。（3）由题图可知,n=3,则绳子自由端的拉力F=1n（G+G动）=13（G+G动）,人对高台的压力F压=G人+F=G人+13（G+G动）,对高台的压强p=F压S=G人+13（G+G动）S=3G人+G+G动3S,则p1=3G人+G1+G动3S=3500N+150N+G动3S=1650N+G动3S,p2=3G人+G2+G动3S=3500N+270N+G动3S=1770N+G动3S,由p1p2=1650N+G动3S1770N+G动3S=1650N+G动1770N+G动=1415,解得G动=30 N,因不计绳重和摩擦,由=W有用W总100%=Gh（G+G动）h100%=GG+G动100%可得,第二次提升重物时滑轮组的机械效率=G2G2+G动100%=270N270N+30N100%=90%。
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