2021年全国中考物理试题真题分项汇编-专题11功、功率、机械效率(含答案解析)

第3期

一、单选题

1．（2021·湖南常德市·中考真题）下面四幅图中所描述的力，对物体做了功的是（ ）

A．使小车向前运动了一段距离的推力

B．搬石头但没有搬动，手对石头的力

C．托着货物停在水平地面上，叉车对货物的力

D．提着滑板在水平路面上前行，手提滑板的力

【答案】A 【详解】

A．推着小车向前移动一段距离，对物体施加了力，并在力的方向上移动了一段距离，故A符合题意；

B．搬而未起，有力但是无距离，不做功，故B不符合题意；

C．托着货物停在水平地面上，叉车对货物有力但是无距离，不做功，故C不符合题意； D．提着滑板在水平路面上前行，手提滑板有力，但是在力的方向上没有距离，即力的方向与运动的方向垂直，不做功，故D不符合题意。 故选A。

2．（2021·湖北十堰市·中考真题）某汽车公司对自主研发的无人驾驶汽车性能进行测试，甲、乙两辆完全相同的汽车在同一水平路面上做匀速直线运动，且v甲＜v乙，若不计空气阻力，则汽车受到的牵引力F甲和F乙以及牵引力在相同时间内所做的功W甲和W乙

之间的关系正确的是（ ） A．F甲＜F乙，W甲＜W乙 C．F甲＝F乙，W甲＜W乙 【答案】C 【详解】

在水平方向上，甲、乙两辆汽车都受牵引力F与摩擦力f作用，两辆汽车都做匀速直线运动，处于平衡状态，所以F甲＝f甲，F乙=f乙；甲、乙两辆完全相同的汽车在同一水平路面上做匀速直线运动，两辆汽车对水平路面的压力相等，都等于汽车自身的重力；接触面的粗糙程度相同，所以两辆汽车所受的摩擦力大小相等，即f甲＝f乙，所以牵引力F

甲

B．F甲＞F乙，W甲＞W乙 D．F甲＝F乙，W甲＝W乙

＝F乙。因为vs，v甲＜v乙，所以在相同的时间内路程关系是：s甲＜s乙，F甲＝F乙。t根据W=Fs可知，W甲＜W乙，故ABD错误，C正确。 故选C。

3．（2021·河南中考真题）为迎接 2022 年北京冬奥会，运动员积极训练。关于图中的项目，下列说法正确的是（ ）

A．跳台滑雪运动员在下落过程中，重力对运动员做功

B．短道速滑运动员在转弯滑行过程中，运动状态不变

C．花样滑冰运动员向前滑行，是由于受到惯性的作用

D．掷出后的冰壶对冰面的压力与其重力是相互作用力

【答案】A 【详解】

A．跳台滑雪运动员在下落过程中，受重力，并且在重力的方向上移动了距离，故重力对运动员做功，故A正确；

B．短道速滑运动员在转弯滑行过程中，速度方向发生变化，故运动状态发生变化，故B错误；

C．花样滑冰运动员向前滑行，是由于惯性，惯性不是力，不能用作用，故C错误；

D．掷出后的冰壶对冰面的压力与地面对冰壶的支持力是相互作用力，故D错误。 故选A。

4．（2021·黑龙江中考真题）如图所示，重为800N的物体在100N水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为60%。在此过程中，下列说法正确的是（ ）

A．拉力F做的功为400J C．额外功为240J 【答案】B 【详解】

A．物体在水平地面上移动的距离为

B．物体与地面间的摩擦力为180N D．拉力做功的功率为40W

s物=vt=0.2m/s×10s=2m

由图可知，动滑轮上有3段受力的绳子，则绳子自由端移动的距离为

s=ns物=3×2m=6m

拉力F做的总功为

W总=Fs=100N×6m=600J

故A错误；

B．滑轮组的机械效率为

W有用fsf100%100%100%

W总F3s3F所以物体与地面间的滑动摩擦力为

f=3ηF=3×60%×100N=180N

故B正确； C．有用功为

W有用=f s物=180N×2m=360J

额外功为

W总-W有用=600J-360J=240J

故C错误；

D．拉力做功的功率为

P故D错误。 故选B。

W总600J=60W t10s5．（2021·山东菏泽市·中考真题）如图所示，用动滑轮提起一重为80N的物体，在10s内将物体匀速提高5m，已知动滑轮重20N（不计绳重和摩擦），则（ ）

A．手对绳子的拉力为40N C．手拉绳子移动的速度为0.5m/s 【答案】B 【详解】

A．手对绳子的拉力为

B．拉力做功的功率为50W D．该装置的机械效率为60%

F故A不符合题意； B．拉力做的总功为

GG动80N+20N=50N n2W总FsFnh50N25m=500J

拉力做功的功率为

P故B符合题意；

W总500J=50W t10sC．由PFv可知，手拉绳子移动的速度为

v故C不符合题意； D．有用功为

P50W=1m/s F50NW有Gh80N5m=400J

机械效率为

故D不符合题意。 故选B。

W有W总100%400J100%=80% 500J6．（2021·湖南常德市·中考真题）如图所示的滑轮组将重10N的物体匀速提升1m，所用时间为2s，作用在绳子末端的拉力F为6N（不计绳重和绳与滑轮间的摩擦），下列说法中正确的是（ ）

A．所做的有用功为6J B．动滑轮自重4N

C．拉力F做功的功率为5W D．该滑轮组的机械效率为83.3% 【答案】D 【详解】 A．有用功为

W有=G物h=10N×1m=10J

故A错误；

B．由图可知n=2，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，可得

2F=G物+G动

故得

G动=2×6N-10N=2N

故B错误； C．拉力F做的功为

W总=Fs=F×2h=6N×2×1m=12J

拉力F做功的功率为

P故C错误；

D．该滑轮组的机械效率为

W总12J6W t2s故D正确。 故选D。

二、双选题

W有W总100%10J100%83.3% 12J7．（2021·黑龙江齐齐哈尔市·中考真题）如图所示是一位同学组装的提升重物的装置，他用80N的力在10s内把重120N的物体匀速提升5m。则此过程中，下列说法正确的是（ ）

A．他做的总功是1200J B．他做的有用功是800J

C．他对滑轮组做功的功率是80W D．该滑轮组的机械效率是75% 【答案】CD 【详解】

A．如图，绳子有2段，物体上升5米，绳子移动10米，拉力为80牛，拉力做功为总功

WFs80N10m800J

故A错误；

B．物体上升5米，物重120牛，有用功为

WGh120N5m600J

故B错误；

C．拉力做功为总功为800J，时间为10秒，他做功的功率为

P故C正确； D．机械效率为

W800J80W t10s故D正确。 故选CD。

W有Gh600J75% W总Fs800J8．（2021·北京中考真题）如图所示，用滑轮组提升所受重力为900N的物体A，滑轮组绳子自由端在拉力F作用下竖直匀速移动了12m，同时物体A被竖直匀速提升了4m，用时40s，滑轮组的额外功是400J。下列说法中正确的是（ ）

A．动滑轮所受的重力为100N B．物体A上升的速度是0.3m/s C．拉力F的功率是100W D．滑轮组的机械效率是90% 【答案】CD 【详解】

A．物体A被竖直匀速提升了4m，滑轮组的额外功是400J，动滑轮自重及摩擦力一共为

G总W额外h400J100N 4m则动滑轮自重小于100N，故A错误； B．物体A上升的速度是

v故B错误；

s4m0.1m/s t40sC．所受重力为900N的物体A，匀速移动了12m，拉力做的有用功为

W有用=Gh=900N×4m=3600J

拉力做的总功为

W总=W有用+W额外=3600J+400J=4000J

拉力F的功率是

P故C正确；

D．滑轮组的机械效率是

W总4000J100W t40s故D正确。 故选CD。

三、填空题

W有用3600J100%100%90% W总4000J9．（2021·海南中考真题）中学生要养成文明的行为习惯，严禁高空抛物。如果一个重0.5N的鸡蛋从20m髙处自由下落，不计空气阻力，下落过程中鸡蛋的重力势能转化为______能，重力对鸡蛋所做的功为______J。 【答案】动 10 【详解】

[1]物体的下落的过程中，不计空气阻力，高度降低，速度增大，将重力势能转化为动能。 [2]重力对鸡蛋所做的功为

W=Gh=0.5N×20m=10J

10．（2021·黑龙江中考真题）如图所示，一木块沿固定光滑斜面下滑，木块（不计大小）的重力为10N，所受支持力为8N，则木块由斜面顶端滑到底端的过程中，重力做功为______J，支持力做功为______J。

【答案】0.6 0 【详解】 [1]重力做功为

WGh10N0.06m0.6J

[2]物体沿光滑斜面下滑，支持力的方向与物体运动的方向垂直，物体在支持力的方向上没有移动距离，故支持力做功为0。

11．（2021·黑龙江齐齐哈尔市·中考真题）在水平地面上工人师傅沿水平方向推重300N的木箱做直线运动，木箱速度随时间变化的图像如图所示。已知在4s~8s内木箱受到的推力恒为100N，则在这段时间（4s~8s）内，木箱受到的推力的功率是___________

W，8s~10s内木箱受到的摩擦力是___________N（忽略空气阻力）。

【答案】100 100 【详解】

[1]由图示知，4s~8s内，木箱的速度保持不变，为1m/s，则在这段时间内，木箱受到的推力的功率

P=Fv=100N×1m/s=100W

[2]4s~8s内，木箱所做的是匀速，所受的摩擦力等于拉力，即

f=F=100N

而8s~10s内，木箱做减速运动，但木箱对水平面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，则所受的摩擦力与4s~8s内的相同，为100N。

12．（2021·黑龙江绥化市·中考真题）甲、乙两人各自推动一辆小车，从同一地点同时向西做直线运动，乙的推力是50N，运动情况如图所示。以乙为参照物，则甲向______运动；乙推车功率是______W。

【答案】东 200 【详解】

[1]如图所示，甲推车的运动速度为

v甲=s甲10m==2m/s t甲5s乙推车的速度v乙=4m/s，因为甲、乙两人各自推动一辆小车，从同一地点同时向西做直线运动，且v甲＜v乙，以乙为参照物，则甲向东运动。 [2]由题意知，乙的推力是50N，则乙推车功率是

P=Fv=50N×4m/s=200W

13．（2021·广东中考真题）用图甲的滑轮组提升重200N的物体，已知拉力F为80N，不计绳重和摩擦，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，反映绳子自由端运动的图线是______（选填“A”或“B”），动滑轮重为______N，3s内对物体做的有用功为______J。

【答案】A 40 300 【详解】

[1]由甲图可知，动滑轮被3段绳子拉着，绳子移动的距离为物体移动距离的三倍，故反映绳子自由端运动的图线是A。 [2]动滑轮的重力为

G动nF-G物380N-200N40N

[3]由图可知，3s内物体移动的距离为1.5m，则有用功为

W有G物s物200N1.5m300J

14．（2021·海南中考真题）如图所示，利用滑轮组把物体匀速提升一定高度，该滑轮组有______段绳子承担物重，在绳子承受范围内，不计绳重和摩擦，若增加所提升的物重，则滑轮组的机械效率将______（选填“变大”“变小”或“不变”）。

【答案】2 变大 【详解】

[1]由图，提着动滑轮的有两股绳，所以有2段绳子承担物重。

[2]当增大下面所提物重时，有用功变大，额外功基本不变，有用功占总功的比例变大，故该滑轮组的机械效率将变大。

15．（2021·黑龙江中考真题）利用如图所示的滑轮组实验装置，小宇在10s内用500N的拉力，将重800N的物体匀速吊起2m的高度，则所做的有用功为______J，滑轮组的机械效率为______。

【答案】1600 80% 【详解】 [1] 所做的有用功

W有Gh800N2m1600J

[2] 滑轮组的机械效率

=W有W有1600J80% W总Fs500N22m16．（2021·广西南宁市·中考真题）图是利用滑轮组帮助汽车脱困的情景。匀速拉动车的过程中，车相对树木是______（选填“静止”或“运动”）的，动滑轮上有______段绳子承担对车的拉力，若对车的拉力为2400N，F为1500N，则该滑轮组的机械效率是______。

【答案】运动 2 80% 【详解】

[1]匀速拉动车的过程中，车相对树木的位置发生了变化，以树木为参照物，车是运动的。 [2]由图可知，随车一起运动的是动滑轮，左侧是动滑轮，动滑轮上由2段绳子承担对车的拉力。

[3]该滑轮组的机械效率是

W有用W总100%=fs车Fs100%=fs车Fns车100%

f2400N100%100%80%nF21500N17．（2021·青海中考真题）一名建筑工人用如图所示的滑轮组，将一个重为450N的货物，在10s内沿竖直方向匀速提升了4m，建筑工人所用的拉力是300N。则该建筑工人所做的有用功是______J，建筑工人做功的功率是______W，该滑轮组的机械效率是______。

【答案】1800 240 75% 【详解】

[1]将一个重为450N的货物，在10s内沿竖直方向匀速提升了4m，该建筑工人所做的有用功是

W有Gh450N4m=1800J

[2] 绳子的有效段数为2，物体匀速提升了4m，则绳子自由端移动的距离

snh24m=8m

工人所做的总功是

W总Fs300N8m=2400J

建筑工人做功的功率是

P[3]该滑轮组的机械效率是

W总2400J=240W t10sW有1800J＝75%

W总2400J18．（2021·江苏泰州市·中考真题）如图，小明将一个重为3N的小车从斜面底端匀速拉到斜面顶端，沿斜面向上的拉力为1.25N，小车沿斜面移动的距离s=1.6m，上升的高度h=0.6m。则小明对小车做的有用功是________J，斜面的机械效率是___________。

【答案】1.8 90% 【详解】

[1]小明对小车做的有用功

W有=Gh=3N×0.6m=1.8J

[2]总功为

W总=Fs=1.25N×1.6m=2J

斜面的机械效率是

W有1.8J100%100%90%

W总2J

四、综合题

19．（2021·湖南常德市·中考真题）2021年5月15日，我国首个火星探测器——“天问一号”在火星成功着陆，迈出了我国星际探测征程的重要一步。

“天问一号”包括环绕器和着陆巡视器两部分。为了让着陆视器准确进入火星着陆轨道，首先需要环绕器在携带着陆巡视器的情况下进入着陆轨道。实施两器分离后，着陆巡视器则进入火星大气层，完成系列着陆动作；环绕器则需要迅速抬升轨道，再次进入环火轨道，成为着陆巡视器与地球的通信中继站，进行火星环绕探测，并及时将火星上的图片信息传回地球。

（1）环绕器能将图片信息传回到地球上，主要是因为电磁波能在 ______中传播的特点。 （2）着陆巡视器从距火星表面约100m处开始的运动可以看作是匀速直线运动，则此过程中着陆巡视器受到的阻力 ______火星对它的重力，它的机械能 ______（选填“增大”、“减少”或“不变”）。

（3）着陆巡视器上搭载的“祝融号”火星探测车质量为240kg，共有6个轮子与火星表面接触，每个轮子与地面的接触面积约为250cm2，如果火星对表面物体的吸引力约为地球的0.4倍。求“祝融号”对火星表面产生的压强______。

（4）若“祝融号”在火星表面匀速直线行驶，速度为200m/h，所受阻力为车重的0.1倍。求“祝融号”行驶15min做了多少功______？

【答案】真空 等于 减小 9.6×103Pa 4.8×103J 【详解】

（1）[1]真空不能传声，但电磁波可以在真空中传播，故环绕器能将图片信息传回到地球上，主要是因为电磁波能在真空中传播的特点。

[2]因为着陆巡视器从距火星表面约100m处开始的运动可以看作是匀速直线运动，（2）

则此时着陆巡视器受到的重力和阻力是一对平衡力，大小相等，方向相反，作用在同一直线上。故此过程中着陆巡视器受到的阻力等于火星对它的重力。

[3]此过程中，陆巡视器的速度不变，动能不变，高度降低，重力势能减小，机械能是动能和势能之和，故它的机械能减少。

（3）[4]由题意知，着陆巡视器上搭载的“祝融号”火星探测车质量为240kg，共有6个轮子与火星表面接触，每个轮子与地面的接触面积约为250cm2，如果火星对表面物体的吸引力约为地球的0.4倍。 则“祝融号”对火星表面产生的压强为

pFG0.4240kg10N/kg9.6103Pa 42SS425010m（4）[5]由题意知，“祝融号”在火星表面匀速直线行驶，速度为200m/h，所受阻力为车重的0.1倍。

因为“祝融号”在火星表面匀速直线行驶，所以阻力等于牵引力为

F=f=0.1G=0.1×0.4×240kg×10N/kg=96N

则“祝融号”行驶15min做了的功为

WFsFvt96N200m/min15min4.8103J 6020．（2021·河南中考真题）电动清扫车以其环保高效等优点，在创建卫生城市中大显身手。图为一电动清扫车正在工作时的情景。

（1）电动清扫车的主要部件是电动机，其工作原理是______；清扫过程中，驾驶员相对于清扫车是______（选填“静止”或“运动”）的；

（2）清扫车停在水平路面上，总质量为800kg，清扫刷与路面不接触，轮胎与路面总接触面积为0.04m2，车对路面的压强为多少？g取10N/kg；（______）

（3）清扫车完成任务后，在平直道路上以5m/s的速度匀速直线行驶，经10min到达垃圾处理站，行驶过程中车所受阻力大小恒为400N，则牵引力做的功为多少？（______）

【答案】通电导体在磁场中受到力的作用 静止 2105 1.2106 【详解】

（1）[1][2] 电动清扫车的主要部件是电动机，是将电能转化为机械能，通电导体在磁场中受到力的作用；驾驶员与清洁车一起运动，故相对于清洁车，驾驶员的位置没有发

生变化，故相对于清洁车是静止的。 （2）[3] 车对路面的压强为

PFmg800kg10N/kg==2105Pa 2SS0.04m则车对路面的压强为2105Pa。 （3）[4] 清扫车行驶的路程为

svt=5m/s1060s=3000m

牵引力做的功为

W=Fs=400N3000m=1.2106J

则牵引力做的功为1.2106J。

五、计算题

21．（2021·广西南宁市·中考真题）若汽车在平直公路上10min内匀速行驶了13.8km，消耗汽油2kg。发动机的输出功率为46kW。汽油热值q为4.6107J/kg。求： （1）汽车行驶的速度； （2）汽车牵引力做的功； （3）汽车发动机的效率。

【答案】（1）82.8km/h；（2）9.2107J；（3）30% 【详解】

解（1）汽车行驶的速度

vs13.8km==82.8km/h 10th60（2）汽车牵引力做的功

WPt=46103W1060s=2.76107J

（3）汽油完全燃烧释放的热量为

Q放mq=2kg4.6107J/kg=9.2107J

汽车发动机的效率

W2.76107J100%=100%=30%

Q放9.2107J答：（1）汽车行驶的速度为82.8km/h； （2）汽车牵引力做的功为2.76107J；

（3）汽车发动机的效率为30%。

22．（2021·山东东营市·中考真题）如图是某科技小组设计的打捞装置示意图，已知被打捞的合金块密度为4×103kg/m3，体积为0.01m3。每个滑轮重100N，绳重和摩擦均忽略不计。（水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）

（1）合金块下表面距水面5m时，求合金块下表面所受水的压强。 （2）合金块未露出水面时，求合金块受到的浮力。

（3）完全露出水面后，合金块在5s内匀速上升了2m，求人的拉力及其功率。

【答案】（1）5×104Pa；（2）100N；（3）250N，200W 【详解】

解：（1）合金块下表面所受水的压强

p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×5m=5×104Pa

（2）因为合金块完全浸没水中，所以合金块所受的浮力

F浮=ρ水gV=1×103kg/m3×10N/kg×0.01m3=100N

（3）合金块的质量

m金=ρ合金V金=4×103kg/m3×0.01m3=40kg

合金重力

G金=m金g=40kg×10N/kg=400N

完全露出水面后，人所用拉力

F绳子自由端移动的距离

G金G动400N+100N250N 22s=2h=2×2m=4m

人的拉力做功

W=Fs=250N×4m=1000J

拉力的功率

PW1000J200W t5s答：（1）合金块下表面所受水的压强为5×104Pa； （2）合金块受到的浮力为100N； （3）人的拉力为250N，其功率为200W。

23．（2021·河北中考真题）图甲是一辆起重车的图片，起重车的质量为9.6t，有四个支撑脚，每个支撑脚的面积为0.3m2，起重时汽车轮胎离开地面。图乙是起重车吊臂上的滑轮组在某次作业中将质量为1200kg的货物匀速提升，滑轮组上钢丝绳的拉力F为5000N，货物上升过程中的s-t图像如图丙所示。（不考虑绳重，g取10N/kg），求： （1）提升货物过程中起重车对水平地面的压强； （2）拉力F的功率；

（3）提升货物过程中滑轮组的机械效率。

【答案】（1）9104Pa；（2）3750W；（3）80% 【详解】

解（1）提升货物过程中起重车的总重为

G总G车G物（m车m物）g（9.6103kg+1.2103kg）10N/kg1.08105N

提升重物时，受力面积为

S车4S轮40.3m2=1.2m2

提升货物过程中起重车对水平地面的压强

G总1.08105NP=9104Pa 车2S车S车1.2m（2）物体的速度为

F车v物绳子的速度为

s2.5m0.25m/s t10sv绳3v物30.25m/s=0.75m/s

拉力F的功率

PFv绳5000N0.75m/s=3750W

（3）提升货物过程中滑轮组的机械效率

1.2104N=80%

3F35000N答：（1）提升货物过程中起重车对水平地面的压强为9104Pa； （2）拉力F的功率为3750W；

（3）提升货物过程中滑轮组的机械效率80%。

24．（2021·江苏泰州市·中考真题）为响应国家提出的“节能减排，低碳生活”的号召。质量为60kg的小明同学每天坚持骑自行车上学，他所骑自行车质量为15kg，轮胎与水平地面的总接触面积为30cm2，在水平路面上匀速骑行时所受阻力为总重力的0.02倍（g取10N/kg）。求： （1）小明和自行车的总重力； （2）他骑行时自行车对地面的压强；

（3）若他在水平路面上5min内匀速骑行了1500m，则他骑行时的功率是多大。 【答案】（1）750N；（2）2.5105Pa；（3）75W 【详解】

解：（1）小明和自行车的总重力

G=(m1+m2)g=(60kg+15kg)×10N/kg=750N

（2）他骑行时自行车对地面的压强

G车p（3）阻力为

FG750N2.5105Pa 42SS3010mf=0.02G=0.02×750N=15N

因为匀速，所以动力等于15N，速度为

v他骑行时的功率是

s1500m5m/s t560sP=Fv=15N×5m/s=75W

答：（1）小明和自行车的总重力750N；

（2）他骑行时自行车对地面的压强2.5105Pa；

（3）若他在水平路面上5min内匀速骑行了1500m，则他骑行时的功率是75W。