2020年中考物理复习 重难点4 机械效率计算强化训练题（含解析）

重难点4机械效率计算强化训练题一、单选题（共8题）1.如图所示，斜面长10 m，高4 m，用沿斜面方向的推力f，将一个质量为50 kg的货物由斜面底端匀速推到顶端，运动过程中克服摩擦力做功500 j（g取10 n/kg），下列说法正确的是（ ）a.机械效率为80%b.f=300 nc.摩擦力为100 nd.条件不足无法计算2.如图所示，把重为g的物体甲从a点竖直向上匀速拉至b点，过程绳的拉力对甲做的功为wab:用平行于斜面的拉力把重也为g的物体乙沿面从c点匀速拉至b等高的d点，在此过程中的拉力对乙做的功为wcd,斜面的机械效率为（ ）a.b.c.d.3.分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组，在 . 内将重为 的物体 匀速提升 ，每个滑轮的重均为 不计绳重及摩擦，此过程中（ ） a.甲的机械效率小于乙的机械效率b.甲的拉力小于乙的拉力c.甲做得功大于乙做的d.做功的功率等于 做功的功率4.如图所示的滑轮组，每个滑轮重20n，拉动绳子自由端，用这个滑轮组把重为380n的物体匀速提升3m，不计绳重和摩擦，g取10n/kg下列选项正确的是（ ） a.作用在绳自由端的拉力大小为400nb.该过程做的有用功为1200jc.该过程的机械效率为95%d.动滑轮越重，该滑轮组机械效率越大5.用如图所示滑轮组提起重300n的货物，人所用的拉力为200n，绳子的自由端被拉下1m，在此过程中，下面说法不正确的是（）a.人用的拉力所做的总功为200 jb.滑轮组提升货物所做的有用功为100 jc.额外功为50 j d.滑轮组的机械效率为75%6.利用如图所示装置将重为l00n的物体匀速从斜面的底端拉到顶端。已知斜面的长是5m，高是2m，拉力为f=30n，不计动滑轮重和绳重，以及滑轮与轴之间的摩擦，则该装置的机械效率和物体所受的摩擦力分别为（ ）a.66.7 60nb.40 20nc.66.7 20nd.40 60n7.如图所示的滑轮组，用f=30n的拉力，拉动水平地面上重为300n的物体，使物体匀速前进了2m.物体和地面之间的摩擦力为45n，在此过程中，下列说法正确的是（ ） 拉力做的功是120j 绳子自由端移动的距离是2m滑轮组的机械效率是75%a点受到的拉力为300na.b.c.d.8.为了将放置在水平地面上重为100n的物体提升一定高度，设置了图所示的滑轮组装置.当用图甲所示随时间变化的竖直向下的拉力f拉绳时，物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图乙和丙所示.（不计绳重和绳与轮之间的摩擦）下列计算结果正确的是（ ）a.0s1s内，地面对物体的支持力是10nb.1s2s内，拉力f做的功是187.5jc.2s3s内，拉力f的功率是100wd.2s3s内，滑轮组的机械效率是62.5%二、填空题（共4题）9.如图所示，小刚欲将一袋粮食从地面抬到楼顶，在不计绳重和摩擦的情况下，小刚用动滑轮把重40n的一袋粮食匀速提髙10m，他所用拉力为25n，则整个过程中，小刚所做的有用功是_j，总功是_j，动滑轮的机械效率是_；如果用该动滑轮把重l00n的一袋粮食匀速提升相同高度，则这个动滑轮的机械效率将_（选填“变大”、“变小”或“不变”）10.如图所示，用一动滑轮拉物体a以1m/s的速度在水平面上作匀速直线运动，物体a重为40n，受到的摩擦力是物重的0.2倍，动滑轮的机械效率是80%，则拉力f为_n，拉力的功率为_w。11.如图所示的简单机械是由固定的斜面和滑轮组成的若斜面的长l与斜面高h的比值为2，整个机械的效率为80%，则使用该机械将重物沿斜面缓慢拉上的过程中，作用力f与重物所受重力g的之比为_12.建筑工人只用如图所示的装置将重80n 的物体匀速提升5m，拉力是50n，此过程中滑轮组的机械效率是_；若用该装置提升100n 的重物，其机械效率的大小将_（选填“变小”、“变大”或“不变”） 三、计算题（共6题）13.如图所示，斜面长s=8m，高h=3m。用平行于斜面f=50n的拉力，将重力为g=100n的物体，由斜面的底端匀速拉到顶端，用时t=10s。求： （1）有用功w有； （2）拉力做功的功率 p ； （3）物体受到的摩擦力 f ； （4）该斜面的机械效率h 。 14.小强用如图所示装置在10s内将重为450n的货物匀速提升2m，此过程中拉力f的功率为120w。求： （1）提升装置所做的有用功； （2）拉力f做的功； （3）该滑轮组的机械效率。 15.在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化为如图所示的滑轮组。为了尽快疏通道路，交警指挥拖车只用了30s时间，将水平路面上质量是1.5t的故障车匀速拖离了现场。若故障车被拖离的速度是5m/s，绳子自由端的拉力f是500n，地面对故障车的摩擦力为车重力的0.08倍。求： （1）拉力f在30s内所做的功； （2）整个装置的机械效率。 16.利用如图所示的滑轮组，将一边长为0.2m，密度为2.5103kg/m3的正方体石块，匀速从水中提起，已知动滑轮重力为40n，（不计纯重、摩擦和水的阻力）。求：（1）物体浸没在水中时所受到的浮力大小； （2）物体浸没在水中匀速上升时，动滑轮下端挂钩处绳对物体的拉力f0的大小； （3）物体完全离开水面后，继续匀速向上提升，此时滑轮组的机械效率大小。（计算结果保留一位小数） 17.如图所示，图甲是使用滑轮组从水中打捞一正方体物体的简化示意图，在打捞过程中物体始终以0.1m/s的速度匀速竖直上升，物体未露出水面前滑轮组的机械效率为75%，图乙是打捞过程中拉力f随时间t变化的图象。（不计绳重，忽略摩擦和水的阻力，g取10nkg）求： （1）物体的边长； （2）物体浸没在水中时受到的浮力； （3）物体的重力。 18.图甲是某起重船的示意图,a处为卷扬机,吊臂前端滑轮组如图乙所示。在一次吊装施工中,当起重船从运输船上吊起重物时,起重船浸入海水中的体积增加了18m3,重物在空中匀速竖直上升了3m,所用时间为30s。已知动滑轮总重为2104n,不计钢丝绳重及摩擦。(海水=1.0103kg/m3) （1）求该重物的重力是多少? （2）求钢丝绳拉力f做功的功率是多少? （3）求该重物在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率。 答案解析部分一、单选题1.【答案】 a 【考点】机械效率的计算，功，功的计算及应用 【解析】【解答】a、拉力f做的有用功为w有用=gh=mgh=50kg10n/kg4m=2000j，w总=w额外+w有用=2000j+500j=2500j，斜面的机械效率=w有用/w总=2000j/2500j=80%，a符合题意；b、由w总=fs可得：f=w总/s=2500j/10m=250n，b符合题意；c、摩擦力f=w额外/s=500j/10m=50n，c符合题意；d、因为a正确，d不符合题意。故答案为：a.【分析】a、根据w=fs求出w有用 ， 根据功的原理求出总功，再根据机械效率的公式求出；b、根据w=fs的变形式求出f；c、克服摩擦力做的功就是w额外，根据w=fs求出f；d、由a是正确的判断d是错误的。2.【答案】 a 【考点】斜面的机械效率 【解析】【解答】因为甲的重力和乙的重力相等，所以提升甲的重力做的功和提升乙的重力做的功相等，即有用功w有=wab；沿斜面的拉力对乙做的功为总功，即w总=wcd；那么斜面的机械效率为：， 故a正确，而b、c、d错误。 故选a。 【分析】（1）使用斜面提升重物时，克服物体重力做有用功，沿斜面的拉力做总功； （2）斜面的机械效率根据公式计算。3.【答案】d 【考点】功率的计算，机械效率的计算，功的计算及应用 【解析】【解答】a、因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，w额g轮h，w有用g物h，所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，因为 ，所以滑轮组的机械效率相同，即甲乙 a不符合题意；b、不计绳重及摩擦，拉力f （g物 g轮），n甲2，n乙3，又因为物重均为100n，动滑轮重均为10n，所以绳子受的拉力：f甲f乙 ， b不符合题意；c、不计绳重及摩擦，拉力做的功：w甲f甲s甲 （g物 g轮）2h（g物 g轮）h（100n 10n）2m220j，w乙f乙s乙 （g物 g轮）3h（g物 g轮）h（100n 10n）2m220j所以w甲w乙 c不符合题意；d、因为两次所做的功w甲w乙220j，由功率公式得：p甲 44w，p乙 44w，则p甲p乙 ， d符合题意故答案为：d【分析】根据物体的重力和距离计算功，功和时间的比计算功率的大小，对滑轮做的功是额外功.4.【答案】c 【考点】机械效率的计算，滑轮（组）的机械效率，滑轮组绳子拉力的计算 【解析】【解答】解：根据图示可知，n=2，拉力端移动的距离：s=2h=23m=6m； a、不计绳重和摩擦，作用在绳子自由端的拉力：f= （g+g动）= （380n+20n）=200n，故a错误；b、拉力做的有用功：w有用=gh=380n3m=1140j，故b错误；c、总功：w总=fs=200n6m=1200j，滑轮组的机械效率：= = 100%=95%；故c正确；d、不计绳重和摩擦，提升相同的物体，做相同有用功的情况下，动滑轮越重，额外功越大、总功越大，所以机械效率越低，故d错误故选c【分析】根据图象可知，n=2，并且s=2h；（1）先根据g=mg求出物体的重力，然后根据f= （g+g动）求出拉力的大小；（2）根据w有=gh即可求出有用功；（3）求出总功，利用= 求出滑轮组的机械效率；（4）提高滑轮组机械效率的方法：一是增大提升的物重，二是减小滑轮重5.【答案】 b 【考点】机械效率的计算 【解析】【解答】解：由图知，n=2，则绳的自由端移动的距离s=nh，物体上升高度：h=s=1m=0.5m，提起货物所做的有用功：w有用=gh=300n0.5m=150j，故b错；提起货物所做的总功：w总=fs=200n1m=200j，故a正确；提起货物所做的额外功：w额=w总w有用=200j150j=50j，故c正确；滑轮组的机械效率：=100%=100%=75%，故d正确故选b【分析】首先根据滑轮组装形式，确定承担物重的绳子股数n=2，求出物体上升高度h，然后利用公式w总=fs计算总功、w有用=gh计算有用功，w总=w额+w有用 ， 据此求额外功，最后用有用功除以总功得出滑轮组的机械效率6.【答案】c 【考点】机械效率的计算，功的计算及应用 【解析】【解答】g100n，h2m，做的有用功为：w有用gh100n2m200j；而斜面上装一个动滑轮，斜面的长是5m，绳子末端移动的距离为：s25m10m，f50n，做的总功为：w总fs30n10m300j；则机械效率为： 66.7%,w额300j-200j100j由w额fs 得f 20n，c符合题意，abd不符合题意。故答案为：c.【分析】利用物体的力和距离的乘积计算功，利用有用功和总功的比值计算机械效率.7.【答案】 c 【考点】滑轮（组）的机械效率，滑轮组绳子拉力的计算 【解析】【解答】拉力克服摩擦力做功为， 正确，由于动滑轮处有两股绳，绳子拉长的长度是物体移动距离的2倍，为4m，不正确， 根据摩擦力和拉力计算机械效率为n=f=30n=75%，符合题意，物体匀速运动，受到的拉力和摩擦力是平衡力，大小相等，不符合题意，c符合题意。 故答案为：c。 【分析】根据拉力和绳子移动距离的乘积计算拉力做的功，利用摩擦力和总拉力的比值计算机械效率，匀速运动的物体受到平衡力的作用。8.【答案】 b 【考点】功率的计算，机械效率的计算，滑轮（组）的机械效率 【解析】【解答】由图甲可知，在0s1s内，拉力f等于30n，滑轮组由3段绳子吊着物体，所以承担的总重力为90n，由于动滑轮本身在重力，所以滑轮组对重物的拉力小于90n，故可知地面对物体的支持力大于10n，故a错；1s2s内，拉力的大小为50n，拉力通过的距离为s=3.75m/s，所以拉力f做的功为w=fs=187.5j，故b正确； 2s3s内，拉力的大小为40n，拉力的速度为7.50m/s，所以拉力的功率p=fv=300w，故c错；2s3s内，拉力做功为w总=fs=40n7.5m=300j，对物体所做的功为w有=gh=100n2.5m=250j，所以机械效率为w有/w总=83.3%，故d错；应选b.【分析】由滑轮组的结构可以看出，承担物重的绳子股数n=3，则拉力f移动的距离s=3h（1）由v-t图象得出物体在0s1s内的运动状态；（2）由f-t图象得出在23s内的拉力f，由v-t图象得出重物上升的速度，求出拉力f的作用点下降的速度，利用p=fv求拉力做功功率；（3）由图乙可知，在12s内的拉力，由图丁得出重物上升高度，利用s=nh求拉力端移动的距离，利用w=fs求拉力做的功；（4）利用求在23s内滑轮组的机械效率二、填空题9.【答案】 400；500；80%；变大【考点】机械效率的计算，滑轮（组）的机械效率，有用功和额外功 【解析】【解答】解：（1）小刚做的有用功：w有用=gh=40n10m=400j；（2）由图知，n=2，拉力端移动距离：s=2h=210m=20m，拉力做的总功：w总=fs=25n20m=500j，（3）动滑轮的机械效率：= = 100%=80%；（4）此题所用动滑轮没有发生变化，所以在此过程中所做的额外功不变，由于物体的重力增加，所以有用功增大，由公式= = 可知，有用功在总功中所占的比例将增大，所以机械效率变大故答案为：400；500；80%；变大【分析】（1）知道物重和升高的高度，利用w=gh求小刚做的有用功；（2）由图知，n=2，拉力端移动距离s=2h，利用w=fs求拉力做的总功；（3）利用= 求动滑轮的机械效率：（4）使用动轮轮时，不计摩擦和绳重，做的额外功不变，增加钩码的重，增大了有用功，因此机械效率会增大本题考查了使用动滑轮有用功、总功、机械效率的计算，注意提高机械效率的方法：一是增大提升物重，二是减小动滑轮重、减小摩擦10.【答案】 5；10【考点】功率的计算，机械效率的计算 【解析】【解答】（1）物体a重为40n，受到的摩擦力是物重的0.2倍，则摩擦力f=0.2g=0.240n=8n，拉力f作用在动滑轮的轮上，所以 ，拉力f大小为 。（2）拉力的功率p=fv绳=5n1m/s2=10w.故答案为：5；10.【分析】当滑轮组水平使用时，克服的就不是物体的重力，而是物体受到的摩擦力从图中可以看出，有两段绳子在拉重物，即绳端移动距离为物体移动距离的二倍（1）可利用机械效率的推导公式求出拉力大小（2）可利用功率的推导公式来求拉力的功率.11.【答案】5：16 【考点】机械效率的计算，有用功和额外功 【解析】【解答】解：由题知，使用的是动滑轮，将重物拉到斜面顶端，拉力移动的距离：s=2l，l=2h，s=4h，使用该装置做的有用功：w有用=gh，使用该装置做的总功：w总=fs=4fh，f：g=5：16故答案为：5：16【分析】利用图示装置，将重物提升做的功为有用功，拉力f做的功为总功；将重物拉到斜面顶端拉力移动的距离为斜面长的2倍，斜面长是斜面高的2倍，据此求出拉力移动的距离和斜面高的关系；求出有用功、总功的关系式，知道该装置的机械效率，可求拉力f与g的关系12.【答案】 80%；变大 【考点】机械效率的大小比较，机械效率的计算 【解析】【解答】解：（1）w有用=gh=80n5m=400j； 由题使用动滑轮时通过动滑轮的绳子股数n=2，绳子自由端移动距离s=2h=25m=10m，拉力做的总功：w总=fs=50n10m=500j，滑轮组的机械效率：= 100%= 100%=80%；（2）当提升重物的重力增加为100n时，做的有用功变大，而额外功几乎不变，故机械效率变大故答案为：80%；变大【分析】（1）由题使用动滑轮时通过动滑轮的绳子股数n=2，则拉力f移动的距离s=2h；有用功是指把重物提升所做的功，即w有用=gh；总功是人的拉力所做的功，即w总=fs；利用机械效率公式计算其机械效率（2）不计绳重及摩擦，根据有用功和额外功的变化情况分析机械效率大小三、计算题13.【答案】 （1）有用功为w有=gh=100n3m=300j 答：有用功为 300j；（2）解：拉力所做的功为w总=fs=50n8m=400j 拉力的功率为 答：拉力的功率为 40w；（3）解：额外功为w额=w总w有=400j300j=100j 由w额=fs得：物体受到的摩擦力 答：物体受到的摩擦力 12.5n；（4）解：斜面的机械效率为 答：斜面的机械效率为 75%【考点】机械效率的计算，功的计算及应用 【解析】【分析】（1）使用斜面提升重物，克服物体重力做有用功，即 w 有 =gh ； （2）拉力做总功，即 w总=fs，然后根据 计算拉力的功率； （3）使用斜面时，克服摩擦做额外功；首先根据 w额=w总w有 计算出额外功，然后根据 w额=fs 计算物体受到的摩擦力。 （4）已知有用功和总功根据公式 计算机械效率。14.【答案】 （1）解：提升装置所做的有用功：w有用gh450n2m900j。（2）解：根据p 可得拉力f做的功：w总pt120w10s1200j。（3）解：滑轮组的机械效率： 100%75%。 【考点】功率计算公式的应用，滑轮组及其工作特点，滑轮（组）的机械效率，功的计算及应用 【解析】【分析】（1）利用 w有用gh求得 提升装置所做的有用功 . （2） 根据p可得拉力f做的功 . （3）利用 求得 滑轮组的机械效率 .15.【答案】 （1）解：由v= 可得故障车在30s内通过的路程： s车=v车t=5m/s30s=150m，由图知，n=3，拉力端移动距离：s=3s车=3150m=450m，拉力f在30s内所做的功：w总=fs=500n450m=2.25105j答：拉力f在30s内所做的功为2.25105j。（2）解：地面对故障车的摩擦力： f=0.08g=0.08mg=0.081500kg10n/kg=1200n；滑轮组克服故障车摩擦力做的有用功：w有用=fs车=1200n150m=1.8105j，整个装置的机械效率：= = 100%=80%答：整个装置的机械效率为80%。【考点】滑轮组及其工作特点，滑轮（组）的机械效率，滑轮组绳子拉力的计算 【解析】【分析】（1） 由v= 可得故障车在30s内通过的路程，利用s=nh求得 拉力端移动距离 ，再利用 w总=fs 求得 拉力f在30s内所做的功 . （2）利用 w有用=fs车 求得 滑轮组克服故障车摩擦力做的有用功 ，再利用 = 求得 整个装置的机械效率 .16.【答案】 （1）解：正方体物体的体积：v0.2m0.2m0.2m0.008m3 ， 物体浸没在水中时所受到的浮力：f浮水gv排水gv1.0103kg/m310n/kg0.008m380n答：物体浸没在水中时所受到的浮力大小80n。（2）解：物体重力：gmggv2.5103kg/m310n/kg0.008m3200n， 物体静止在水中时，受到竖直向下的重力，竖直向上的拉力和浮力的作用，所以，gf浮+f0 ， 则动滑轮下端挂钩处绳对物体的拉力：f0gf浮200n80n120n答：物体浸没在水中匀速上升时，动滑轮下端挂钩处绳对物体的拉力f0的大小是120n。（3）解：物体完全离开水面后，设物体升高h，滑轮组的有用功为：w有gh200nh，由图中，n3，不计绳重、摩擦，则绳子自由端的拉力：f（g+g动）（200n+40n）80n，拉力f做得总功：w总fs80n3h，所以滑轮组的机械效率： 83.3%。答：物体完全离开水面后，继续匀速向上提升，此时滑轮组的机械效率是83.3%。【考点】二力平衡的条件及其应用，阿基米德原理，滑轮（组）的机械效率 【解析】【分析】（1）根据阿基米德原理 f浮水gv排水gv 求出浮力. （2）正方体静止在水中受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力和拉力，这三个力是平衡力，列出等式求出拉力. （3）当正方体离开水面时，设正方体升高h，求出正方体的重力，利用 w有gh 求出有用功， w总fs 求出总功，最后根据机械效率公式 求出机械效率.17.【答案】 （1）解：由图象可知正方体的边长： lvt0.1m/s（110s100s）1m答：正方形边长l1m（2）解：物体浸没在水中时受到的浮力为： f浮水gv排水