專題11功、功率、機械效率

【中考新考法】

（2024·廣東廣州）如圖，吊車在建筑工地進行作業時，由支腿將吊車撐起并脫離地面，吊

臂上的滑輪組在1s內，將重為9103N的建筑材料沿豎直方向勻速提升1m，滑輪組上鋼

絲繩自由端受到的拉力F為5103N；

（1）支腿做成“”形而非“”形的作用是：__________；

（2）求鋼絲繩自由端的移動速度；____

（3）求拉力F的功率和滑輪組的機械效率。____

【答案】①.減小壓強②.3m/s③.1.5104W，60%

【解析】

F

（1）[1]根據p知，在壓力不變時，增大受力面積減小壓強。所以支腿做成“”

S

形而非“”形的作用是減小吊車對地面的壓強。

（2）[2]由圖知物體有3段繩子承擔，n=3，鋼絲繩移動的距離

snh31m3m

鋼絲繩自由端的移動速度

s3m

v3m/s

t1s

（3）[3][4]此時該滑輪組做的總功

34

W總Fs510N3m1.510J

拉力F的功率

W1.5104J

P1.5104W

t1s

使用該滑輪組做的有用功

33

W有Gh910N1m910J

此時該滑輪組做的機械效率

3

W有910J

=100%4100%60%

W總1.510J

考點1功

1.（2024·內蒙古赤峰）某老舊小區改造工地，工人用起重機將重1.2104N的施工材料

勻速吊上6m高工作臺，用了10s。施工材料上升的速度是___________m/s；起重機對施工

材料做功___________J，做功的功率是___________W。

【答案】①.0.6②.7.2×104③.7.2×103

【解析】

[1]施工材料上升的速度

s6m

v0.6m/s

t10s

[2]起重機對施工材料做的功

44

W=Gh=1.2×10N×6m=7.2×10J

[3]起重機做功的功率

W7.2104J

P7.2103W

t10s

2.（2024·吉林）某架無人機重330N，在一次試飛中從高空豎直下降1000m，無人機所受

重力做的功為_____________J，在此過程中無人機的重力勢能將_____________。

【答案】①.3.3105②.減小

【解析】

[1]無人機所受重力做的功為

WGh330N1000m3.3105J

[2]無人機下降過程中，質量不變，高度減小，重力勢能減小。

考點2功率

3.（2024·天津）如圖所示的是一種智能裝卸機器人，它能夠代替人工進行貨物裝卸。該

機器人在10s內將質量為800kg的貨物沿豎直方向勻速提升2m。g取10N/kg，求：

（1）貨物所受的重力；

（2）機器人提升貨物的功率。

【答案】（1）8103N；（2）1.6103W

【解析】

解：（1）貨物所受的重力

Gmg800kg10N/kg8103N

（2）機器人提升貨物的功率

WGh8103N2m

P1.6103W

tt10s

答：（1）貨物所受的重力是8103N；

（2）機器人提升貨物的功率是1.6103W。

4.（2024·廣西）一艘貨輪在長江某河段行駛，50s內勻速通過200m的路程，其牽引力為

5×105N，求：

（1）貨輪行駛的速度；

（2）牽引力做的功；

（3）牽引力的功率。

【答案】（1）4m/s；（2）1×108J；（3）2×106W

【解析】

解：（1）貨輪行駛的時間t=50s，行駛的路程s=200m，則貨輪行駛的速度

s200m

v4m/s

t50s

（2）牽引力F=5×105N，則牽引力做的功

WFs5105N200m1108J

（3）牽引力的功率

W1108J

P2106W

t50s

答：（1）貨輪行駛的速度為4m/s；

（2）牽引力做的功為1×108J；

（3）牽引力的功率為2×106W。

5.（2024·黑龍江龍東）如圖是某廠家開發的汽車，其質量為1500kg，車輪與地面接觸的

總面積為0.075m2，該車在水平路面上勻速直線行駛13.8km，用時10min，這一過程中汽

車發動機的輸出功率為4.6107W。

（1）汽車靜止在水平地面上時，對地面的壓強是多少？

（2）汽車牽引力所做的功是多少？

（3）行駛過程中汽車受到的阻力是多少？

【答案】（1）2105Pa；（2）2.761010J；（3）2106N

【解析】

解：（1）汽車靜止在水平地面上時，對地面的壓力為

FGmg1500kg10N/kg1.5104N

對地面的壓強為

F1.5104N

p2105Pa

S0.075m2

（2）汽車行駛的速度為

s13.8103m

v=23m/s

t1060s

汽車發動機的輸出功率為4.6107W，汽車牽引力為

P4.6107W

F106N2

v23m/s

汽車牽引力所做的功

WFs2106N13.8103m2.761010J

（3）該車在水平路面上勻速直線行駛，所以阻力等于牽引力，阻力為

fF2106N

答：（1）汽車靜止在水平地面上時，對地面的壓強是2105Pa；

（2）汽車牽引力所做的功是2.761010J；

（3）行駛過程中汽車受到的阻力是2106N。

6.（2024·江蘇無錫）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O1、O2，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。O1A長為0.6m，O1O2長為1m，

O2B長為0.8m，硬棒及繩索質量忽略不計。（g取10N/kg）

（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。

【答案】①.60②.70③.1200④.120

【解析】

（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

（）

G石O1AG輪G桶O1B

（）

m石gO1Am輪m桶gO1B

m石0.6m20kg（1m0.8m）

m石60kg

[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

（）

G石1O2AG輪G桶O2B

（）

m石1gO2Am輪m桶gO2B

40kg（0.6m1m）（m輪m桶）0.8m

m水70kg

（2）[3]桶對水做的功為

WGhmgh40kg10N/kg3m1200J

[4]總功

W1200J

W總2400J

50%

人做功的功率

W2400J

P總120W

t20s

7.（2024·陜西A卷）如圖，是我國自主研發的“南鯤號”漂浮式波浪能發電裝置，因其

靈活機動，被稱為海上移動充電寶。（g取10N/kg，海水密度取1.0103kg/m3）

（1）“南鯤號”通過向水箱注水使自身下沉，以抵御超強臺風，在下沉過程中，其底部受

到海水的壓強________（選填“變大”、“變小”或“不變”）；

（2）“南鯤號”質量為6106kg，其漂浮時受到的浮力是多少？____排開海水的體積是多

少？____

（3）若拖船將“南鯤號”勻速直線拖移至54km外的某島礁，用時3h，其移動速度是多少？

____若拖船對“南鯤號”的牽引力恒為6105N，則牽引力做功的功率是多少？____

【答案】①.變大②.6×107N③.6×103m3④.5m/s⑤.3×106W

【解析】

（1）[1]由于液體壓強隨深度的增大而增大，所以“南鯤號”通過向水箱注水使自身下沉，

在下沉過程中，其底部在海水中的深度增大，所以其底部受到海水的壓強變大。

（2）[2]“南鯤號”在海中始終處于漂浮狀態，由沉浮條件可知，“南鯤號”受到的浮力等

于自身重力

67

F浮=G=mg=6×10kg×10N/kg=6×10N

[3]由阿基米德原理可得，排開海水的體積

7

F浮610N

V6103m3

排g1103kg/m310N/kg

（3）[4]拖船將“南鯤號”勻速直線拖移至54km外的某島礁，用時3h，其移動速度

s54km

v18km/h5m/s

t3h

[5]若拖船對“南鯤號”的牽引力恒為6×105N，則牽引力做功的功率

WFs

PFv6105N5m/s3106W

tt

8.（2024·湖北）據統計，每燃燒1kg燃油約排放3.3kg二氧化碳。為實現碳達峰、碳中和

的目標，氫能作為一種綠色低碳的清潔能源在我國交通領域的應用場景不斷擴大，使用氫燃

料電池的交通工具不斷豐富，其應用流程如下。

（1）氫燃料電池將化學能直接轉化為_________能；

（2）當儲氫瓶內氣體壓強為3.5107Pa時，求瓶內壁1cm2的面積上受到的壓力；____

（3）以氫燃料電池卡車為例，若卡車在水平路面上勻速行駛72km用時1h，功率為172kW。

①求卡車的行駛速度；____

②求卡車所受牽引力；____

③與燃油卡車相比，氫燃料電池卡車行駛72km可減排二氧化碳的質量為多少？（燃油機的

效率取36%，燃油的熱值q取4.3107J/kg）____

【答案】①.電②.3.5103N③.20m/s④.8.6103N⑤.132kg

【解析】

（1）[1]氫燃料電池發生化學反應，將化學能直接轉化為電能，供用電器使用。

F

（2）[2]當儲氫瓶內氣體壓強為3.5107Pa時，由p得，瓶內壁1cm2的面積上受到的

S

壓力

FpS3.5107Pa1104m23.5103N

（3）[3]①卡車的行駛速度

s72km

v72km/h20m/s

t1h

W

[4]②根據P可得，卡車輸出能量

t

WPt172kWlh172kWh1723.6106J6.192108J

由WFs可得卡車勻速行駛72km所受牽引力

W6.192108J

F8.6103N

s72103m

[5]③解法一：由

W有W

100%100%

W總Q

可得，燃油完全燃燒釋放的熱量為

W6.192108

Q100%J1.72109J

0.36

由Qqm可得需要的燃油

Q1.72109J

m燃油40kg

q4.3107J/kg

減排的二氧化碳

m二氧化碳3.3m燃油132kg

解法二：

燃油燃燒生成的熱量

Qqm

效率

W有W

100%100%

W總Q

聯立可得

qm燃油W

需要的燃油

W6.192108J

m燃油40kg

q36%4.3107J/kg

減排的二氧化碳

m二氧化碳3.3m燃油132kg

考點3機械效率

9.（2024·黑龍江齊齊哈爾）如圖所示，小宇用動滑輪把重400N的物體勻速提升了3m，

作用在繩子自由端的拉力F為250N，方向豎直向上。不計繩重和摩擦，則下列選項正確的

是（）

A.繩子自由端移動的距離為3mB.動滑輪受到的重力為150N

C.拉力F做的功為1200JD.該動滑輪的機械效率為80%

【答案】D

【解析】

A．使用動滑輪時，承擔物重的繩子股數n=2，則繩子自由端移動的距離

s=2h=2×3m=6m

故A錯誤；

B．不計繩重和摩擦，由

1

FGG動

2

可得，動滑輪受到的重力

G動?=2F?G=2×250N?400N=100N

故B錯誤；

C．拉力F做的功

W總?=Fs=250N×6m=1500J

故C錯誤；

D．該動滑輪的機械效率

W有GhGhG400N

100%80%

W總FsF2h2F2250N

故D正確。

故選D。

10.（2024·黑龍江龍東）如圖所示，是一位同學組裝的提升重物的裝置。他用400N的力

在30s內把重1000N的物體勻速提升6m（不計繩重及摩擦），則動滑輪的重力___________N，

滑輪組的機械效率__________（保留一位小數）。

【答案】①.200②.83.3%

【解析】

1

[1]由圖可知，n3，根據FGG動可知，動滑輪的重力

n

G動FnG400N31000N=200N

[2]繩子拉動的距離為

snh36m18m

滑輪組的機械效率為

W