专题09功和能、功率及机械效率1．（2019·四川巴中）如图所示，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A．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【答案】B【解析】物体从斜面顶端匀速滑到斜面底端，质量不变，速度不变，故动能不变；高度降低，重力势能减小；动能和势能统称为机械能，故机械能减小；故ACD错误，B正确。2．（2019·宜宾市）用轻绳将小球系好后，固定在天花板上，做成一个摆，如图所示，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A．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【答案】B【解析】A、小球从a点向右摆动到c点的过程中，小球的运动速度和方向都发生变化，所以小球的运动状态发生变化。故A错误；B、重力的方向总是竖直向下，与运动状态无关，所以小球所受重力的方向总是竖直向下的。故B正确；C、小球从a点向右摆动到c点的过程中，小球的质量不变，速度先变大后边小，故小球的动能先增大后减小。C错误；D、不计空气阻力，即只受重力作用时，小球的机械能是守恒的。故D错误。3．（2019·山东淄博）如图所示，小球沿轨道由静止从A点向D点运动的过程中（小球和轨道间存在摩擦），下列说法错误的是A．小球在A点的重力势能最大B．小球在B点的速度最大C．小球在C点和B点的机械能相等D．小球不能到达D点【答案】C【解析】A．小球在A点时，高度最高，重力势能最大，速度增大，动能增大，减小的重力势能转化为动能；故A正确。B．小球在B点时，小球的质量不变，高度最小，势能最小，动能最大，速度最大，故B正确；C．小球和轨道间存在摩擦，小球需要克服摩擦做功，故小球从B点到C点的机械能减小，故C错误；D．因为小球需要克服摩擦做功，在运动过程中有一部分机械能转化为内能，故小球不能到达D点，故D正确。4．（2019·安徽）如图所示，在光滑的水平台面上，一轻弹簧左端固定.右端连接一金属小球，O点是弹簧保持原长时小球的位置。压缩弹簧使小球至A位置，然后释放小球，小球就在AB间做往复运动（已知AO=OB）。小球从A位置运动到B位置的过程中，下列判断正确的是A．小球的动能不断增加B．弹簧的弹性势能不断减少C．小球运动到O点时的动能与此时弹簧的弹性势能相等D．在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变【答案】D【解析】由题知，O点是弹簧保持原长时小球的位置，则AO段弹簧处于压缩状态，OB段弹簧处于拉伸状态；小球从A运动到O的过程中，弹簧逐渐恢复原状，形变程度变小，弹性势能变小，小球所受弹力方向向右、速度不断增大，动能变大，此过程中弹性势能转化为动能；到达O点时，弹簧恢复原长，弹性势能为零，小球所受弹力为零，此时速度最大，动能最大；小球从O运动到B的过程中，弹簧被拉长，形变程度变大，弹性势能变大，此时小球所受弹力方向向左、速度不断减小，动能变小，此过程中动能转化为弹性势能；则小球从A位置运动到B位置的过程中：A、小球的动能先增加后减少，故A错误；B、弹簧的弹性势能先减少后增大，故B错误；C、小球运动到O点时的动能（最大）与此时弹簧的弹性势能（为零）不相等，故C错误；D、水平台面光滑，且AO=OB，说明没有机械能转化为内能，小球和弹簧组成的整体机械能守恒，所以在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变，故D正确。5．（2019·广东深圳）如图，弧形轨道ab段光滑，bc段粗糙，小球从a点经最低点b运动至c点。下列分析正确的是A．从a到b的过程中，小球动能转化为重力势能B．经过b点时，小球动能最大C．从b到c的过程中，小球动能增大D．从a到c的过程中，小球机械能守恒【答案】B【解析】A．从a到b的过程中，小球高度降低，重力势能转化为动能，故A错误；B．小球从a运动到b动能增大；从b运动到c动能减小，则在b点处小球动能最大，故B正确；C．小球从b到c的过程中，高度增加，同时克服摩擦力做功，速度减小，则小球的动能减小，故C错误；D．bc段弧形轨道粗糙，因此小球在bc段运动时会克服摩擦力做功，会有一部分机械能转化为内能，则机械能会减小，故D错误。6．（2019·湖北鄂州）如图所示，利用动滑轮将重力为100N的物体在5s内匀速竖直提升，拉力F为60N，绳子自由端移动的距离为2m，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是A．物体移动的速度为0.4m/sB．所做的有用功为200JC．动滑轮的机械效率为60%D．拉力F的功率为24W【答案】D【解析】动滑轮上绳子的有效股数n=2，由可得，物体上升的高度：，则物体移动的速度：，故A错误；所做的有用功：=100N×1m=100J，故B错误；拉力做的总功：=60N×2m=120J，动滑轮的机械效率：，故C错误；拉力F的功率：，故D正确。7．（2019·新疆自治区兵团）用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组甲和乙，分别匀速提升同一重物时，滑轮组甲和乙的机械效率分别为80%和75%，不计绳重和摩擦，滑轮组甲和乙中的动滑轮重力之比为A．4:3B．3:4C．5:4D．4:5【答案】B【解析】不计绳重及摩擦，滑轮组的机械效率：η=，用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组甲和乙，分别匀速提升同一重物时，滑轮组甲和乙的机械效率分别为80%和75%，则可知物重相同（都为G），设两动滑轮重分别为G甲动、G乙动，则有：η甲==80%，G甲动=G，η乙==75%，G乙动=G，所以，甲乙动滑轮重力之比：G甲动:G乙动=G:G=3:4。8．（2019·宜宾市）如图所示，在拉力F作用下，一个重600N的物体以0.1m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动了10s，已知滑轮组的机械效率为80%，在此过程中拉力F做了150J的功，则下列说法中正确的是A．拉力F的大小为150NB．拉力F大小为50NC．物体与地面间的滑动摩擦力为120ND．物体与地面间的滑动摩擦力为480N【答案】BC【解析】AB、由图知，n=3，绳子自由端移动的距离s=3s物=3v物t=3×0.1m/s×10s=3m，由W总=Fs可得拉力：；故A错误、B正确；CD、由得物体与地面间的滑动摩擦力：f=3ηF=3×80%×50N=120N，故C正确、D错误。9．（2019·河南）工人用如图所示的滑轮组，在时间t内，将重为G的货物匀速提升了h，人对绳子竖直向下的拉力恒为F。以下说法正确的是A．拉力F的功率为2Fh/tB．额外功为（2F–G）hC．滑轮组的机械效率为G/3FD．滑轮组机械效率随h的增大而增大【答案】AB【解析】由图分析得动滑轮上为两段绳子，则倍数关系为两倍，则货物上升高度为h时，拉力拉了2h，故拉力F的功率为，额外功，机械效率，由公式可得机械效率与h大小无关。10．（2019·湖北孝感）如图所示，用相同的滑轮组装成甲、乙滑轮组，分别将同一重物在相等的时间内提升相同的高度，不计绳重和摩擦，则A．甲、乙的拉力之比是3:2B．甲、乙绳的自由端速度之比是1:1C．甲、乙拉力的功率之比是3:2D．甲、乙机械效率之比是1:1【答案】AD【解析】A．由图像可知甲中绳子股数n甲=2，乙中绳子股数n乙=3，拉起相同的重物，因此甲的拉力大小为，乙拉力的大小为，则甲、乙的拉力之比是3:2，故A正确；B．物体上升的速度相同，由滑轮组特点可知，甲绳的自由端速度，乙绳的自由端速度，则甲、乙绳的自由端速度之比是2:3，故B错误；C．由选项AB可知甲乙拉力值比为3:2，绳的自由端速度之比是2:3，根据公式可知甲、乙拉力的功率之比是1:1，故C错误；D．由公式，可知机械效率只与物重和动滑轮重有关，甲乙两组中，物重相等，动滑轮重相等，因此机械效率之比是1:1，故D正确。11．（2019·湖南衡阳）如图所示，用滑轮组提升重900N的物体，使它在10s内匀速上升1m。已知所用的拉力F为400N。则在提升重物的过程中（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是A．拉力做功的功率为90WB．拉力在这10s内做的功为400JC．动滑轮的重力为300ND．若用该滑轮组匀速提升更重的物体时，则绳子拉力会变大，但机械效率不变【答案】C【解析】AB．当不计绳重和摩擦时，克服物重和动滑轮重力所做的功为总功，故在10s内拉力做的总功是：W总=Fs=400N×3m=1200J，拉力F的功率是：，故AB错误；C．由图知道，承担物重的绳子的股数是：n=3，故拉力是，代入数据解得G动=300N，故C正确；D．不计绳重和摩擦，由知道，如果提起更重的物体，则滑轮组的机械效率变大，故D错误。12．（2019·云南昆明）如图所示的军用飞机从上空高速飞过，观察者抬头看到飞机的同时，感觉到飞机发出的隆隆声是从飞机的_______方发出的（选填“前”或“后”）。飞机在减速下降过程中，机械能将________，势能将________。（选填“增大”、“不变”或“减小”）【答案】后减小减小【解析】因为光的速度大于声音的速度，所以观察者抬头看到飞机的同时，感觉到飞机发出的隆隆声是从飞机的后方发出的；飞机在减速下降过程中，质量不变，速度和高度都变小，动能和重力势能都减小，机械能为动能和势能之和，所以机械能将减小；质量不变，高度减小，重力势能减小。13．（2019·云南）如图所示，工人用滑轮组将重为600N的建筑材料以0.3m/s的速度匀速竖直提升。人对绳子自由端的拉力F=375N，滑轮组的机械效率为___________，拉力F的功率为___________。【答案】80%225【解析】由图知，动滑轮上绳子的段数n=2；则绳子自由端移动的距离为s=2h，W有用=Gh，W总=Fs=F×2h，机械效率：。拉力F的功率为：P=Fv=F×2v物=375N×2×0.3m/s=225W。14．（2019·宜宾市）如图所示，一个物体静止于光滑水平面上的O点，在水平恒力F作用下开始向右加速运动，依次经过a、b、c三个点，且a、b之间和b、c之间的距离相等，F在ab段做功W1，做功功率P1；在bc段做功W2，做功功率P2，则有W1________W2，P1________P2（选填“＞”或“=”或“<”）【答案】=<【解析】由题知，a、b之间和b、c之间的距离相等，拉力恒定，根据W=Fs可知，两个过程中拉力做的功相等，即W1=W2。物体向右做加速运动，速度在不断增大，运动相等的路程，b、c之间所用的时间减少，根据可知，拉力做功的功率为：P1
