2020年中考物理 高频考点精解精练 专题16 机械效率（含解析）

专题16 机械效率考点一：机械效率的概念及大小比较1（2019临沂）下列各选项是小明整理的物理笔记，错误的是（）a做功快的机械，效率不一定高b动滑轮既能省力又能改变力的方向c不透明物体的颜色由它反射的色光决定d沙漠地区昼夜温差大与砂石的比热容小有关【解析】a、做功快的机械，表示其功率大；但机械效率是指有用功与总功的比值，做功快的机械，机械效率不一定高，二者没有直接关系。故a正确；b、使用动滑轮可以省力，但不能改变力的方向。故b错误；c、不透明的物体可以反射与它相同的色光，而吸收其它色光，所以物体颜色是由反射的色光决定的。故c正确；d、沙漠地区的昼夜温差大，主要是因为砂石的比热容小，在同样吸放热的情况下，其温度变化大。故d正确。故选：b。2（2019宜昌）如图所示的吊车有大小两个吊钩，在确保安全的前提下，下列关于吊车机械效率说法正确的是（）a吊起相同货物，使用小吊钩机械效率高b吊起相同货物，上升速度快机械效率高c每次吊起的货物越少，机械效率越高d货物升高的高度越高，机械效率越高【解析】（1）使用小吊钩吊起相同货物时，小吊钩（小动滑轮）的重力小，做的额外功少，在有用功一定的情况下，总功小，其机械效率高，故a正确；（2）由机械效率公式可知，机械效率的高低与上升速度、货物升高的高度无关，故bd错误；（3）每次吊起的货物越少，有用功越少，有用功在总功中所占比例越小，所以机械效率越低，故c错误。故选：a。3（2019呼和浩特）人类从刀耕火种，经过几次工业革命，走向了科技大发展的今天。简单机械和内燃机的使用，为我们的生活带来了极大便利。下列几种简单机械和内燃机，其机械效率大于百分之七十的是（）a用滑轮匀速拉一个重为5n的物体到高处（不计绳重，摩擦）b利用斜面，用平行于斜面的大小为2n拉力，将一个重为5n的物体匀速拉到高处，斜面高1.2m，斜面长5mc用滑轮组拉一个重为5n的物体到高处，重物在拉力f作用下匀速上升，动滑轮质量100g（不计绳重，摩擦）d四冲程四缸内燃机，气缸内汽油燃烧产生高温高压燃气推动活塞向下运动，若燃气对活塞平均推力为400n，活塞向下运动距离为30cm，内燃机转速为600r/min，内燃机每一个循环完成四个冲程，每分钟需要消耗热值为4.6107j/kg的汽油5.2g【解析】a、由于不计绳重和摩擦，用定滑轮提升物体过程不做额外功，总功等于有用功，机械效率为100%，故a符合题意；b、有用功：w有gh5n1.2m6j，总功：w总fs2n5m10j，则斜面的机械效率：100%100%60%，故b不符合题意；c、动滑轮的质量m100g0.1kg，其重力：g动mg0.1kg10n/kg1n，不计绳重和摩擦，则动滑轮的机械效率：100%83.3%，故c符合题意；d、一个做功冲程燃气对活塞做的功：w1fs400n0.3m120j，因为飞轮转2r，对外做功1次，内燃机转速为600r/min，所以，1min飞轮转600r，对外做功300次，1min做的机械功：w300w1300120j3.6104j，5.2g汽油完全燃烧放出的热量：qmq5.2103kg4.6107j/kg2.392105j，则汽油机的效率：100%100%15%，故d不符合题意。故选：ac。4（2018镇江）小明通过机械将重100n的重物在5s内竖直向上匀速提升了2m，机械效率为80%则此过程中有用功w有j，额外功w额j，小明做功的功功率pw。【解析】此过程中有用功：w有用gh100n2m200j；根据可知，总功为：w总250j；额外功为：w额w总w有用250j200j50j；小明做功的功率：p50w。故答案为：200；50；50。考点二：滑轮组的机械效率5（2019福建）工人用如图的机械将物体匀速提升到某一高度，若物体的重力与滑轮的重力之比g物：g滑轮9：1，忽略绳重与摩擦的影响，则机械效率为（）a10%b45%c80%d90%【解析】物体的重力与滑轮的重力之比g物：g轮9：1，g9g轮，忽略绳重与摩擦的影响，则机械效率：90%。故选：d。6（2019长春）如图所示，用甲、乙滑轮组在相同时间内分别将a、b物体匀速提升相同高度，已知物体受到的重力gagb，滑轮组的机械效率”甲乙（忽略绳重和摩擦）。下列判断正确的是（）a两滑轮组绳端移动的距离相等b甲滑轮组的有用功比乙的少c甲滑轮组的总功率比乙的小d甲滑轮组的动滑轮比乙的重【解析】a、由图可知，滑轮组绳子的有效股数n甲3，n乙2，则s甲3h，s乙2h，则两滑轮组绳端移动的距离不相等，故a错误；b、已知物体受到的重力gagb、上升的高度相同，根据w有gh可知，甲滑轮组的有用功比乙的多，故b错误。c、由b可知，w有甲w有乙，已知滑轮组的机械效率甲乙，由可得，甲滑轮组的总功比乙的大，已知时间相同，由p可知，甲滑轮组的总功率比乙的大，故c错误；d、忽略绳重和摩擦，由可得，甲，乙，因为gagb，甲乙，所以甲滑轮组的动滑轮比乙的重，故d正确。故选：d。7（2019南通）如图所示，用滑轮组将重为12n的物体匀速提升0.2m，作用在绳端的拉力f为5n，不计绳重和摩擦。利用以上信息不能求解的物理量是（）a拉力的功率b动滑轮的重力c滑轮组的额外功d滑轮组的机械效率【解析】a、已知拉力，绳子移动的距离：snh30.2m0.6m，可求拉力做的功，没有时间不能求解拉力的功率，故a符合题意；b、不计绳重和摩擦，拉力f（g轮+g），动滑轮的重力：g轮nfg35n12n3n，故b不符合题意；c、有用功：w有用gh12n0.2m2.4j，总功：w总fs5n0.6m3j，额外功：w额w总w有用3j2.4j，故c不符合题意；d、滑轮组的机械效率：100%80%，故d不符合题意，故选：a。8（2019通辽）如图所示，利用滑轮组在2s内将重400n的物体匀速提升了1m，所用拉力f为150n不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（）a绳子自由端移动的速度为2m/sb动滑轮的总重为100nc滑轮组的机械效率为83.3%d提升更重的物体，滑轮组的机械效率会变小【解析】a、由图知，n4，绳子自由端移动的距离：s4h41m4m，绳子自由端移动的速度：v2m/s，故a正确；b、不计绳重及摩擦，拉力f（g+g动），可得动滑轮所受的重力：g动4fg4150n400n200n，故b错误；c、拉力做的功：w总fs150n4m600j，有用功：w有用gh400n1m400j，滑轮组的机械效率：100%66.7%，故c错误；d、若用该滑轮组提升所受重力更重的物体，额外功不变，有用功增加，有用功在总功中所占的比例增加，机械效率会变大，故d错误。故选：a。9（2019包头）如图所示，拉力f为5n，物体a以0.1m/s的速度在物体b表面向左做匀速直线运动（b表面足够长）；物体b静止在地面上，受到地面水平向左4n的摩擦力，弹簧测力计示数为12n下列说法正确的是（）a物体a受到的摩擦力为10nb拉力f的功率为1.5wc滑轮组的机械效率为80%d拉力f增大到15n时，物体b开始向左运动【解析】a、物体b静止在地面上，所以受力平衡；水平方向上物体b受到向右的弹簧拉力、地面对它向左的摩擦力和物体a对它向左的摩擦力，所以两个摩擦力之和为12n，即fab+4n12n，则fab8n；根据相互作用力的知识可知，物体a受到的摩擦力为ffab8n；故a错误；b、由图知，水平使用滑轮组，n2，拉力端移动速度v2v物20.1m/s0.2m/s，则拉力做功的功率：pfv5n0.2m/s1w；故b错误；c、滑轮组的机械效率：100%80%，故c正确；d、若拉力f增大到15n时，a在运动过程中，a对b的压力不变、接触面的粗糙程度不变，则a和b之间的摩擦力不变，所以物体b的运动状态不会改变，即物体b仍然静止，不会向左运动，故d错误。故选：c。10（2019莱芜区）如图所示，汽车通过滑轮组将矿井内重为9500n的物体m匀速提升了6m，所用的时间为10s，汽车的拉力f为5000n在此过程中，滑轮组的机械效率为，汽车拉力f的功率为w。【解析】（1）由图知，n2，则绳子自由端移动的距离：s2h26m12m；汽车拉力对滑轮组做的总功：w总fs5000n12m6104j；拉力做的有用功：w有用gh9500n6m5.7104j；滑轮组的机械效率：100%95%；（2）汽车拉力的功率：p6000w。故答案为：95%；6000。11（2019鞍山）如图所示，用滑轮组拉动重70n的物体a，在10s内使a在水平方向上移动5m，所用拉力f为20n，地面对a的摩擦力为30n，则a运动速度是m/s，滑轮组所做的有用功是j，滑轮组的机械效率是。【解析】（1）a运动的速度v0.5m/s；（2）滑轮组做的有用功：w有用fs30n5m150j；（3）由图可知：n2，绳子自由端移动的距离sf2s25m10m，拉力f做的总功：w总fsf20n10m200j，滑轮组的机械效率：100%75%。故答案为：0.5；150；75%。考点三：斜面的机械效率12（2018郴州）如图所示，在相同时间内，用大小相同的拉力f把等质量的甲、乙两物体沿斜面ab、ac从低端拉到斜面顶端。f做功的功率分别为p甲、p乙，机械效率分别为甲、乙下列分析正确的是（）ap甲p乙，甲乙bp甲p乙，甲乙cp甲p乙，甲乙dp甲p乙，甲乙【解析】（1）已知abac，拉力相同，由wfs可知，w1w2；根据p，w1w2，时间相同，所以p甲p乙；（2）已知物体的重力不变，斜面的高度不变，故由wgh可知，将等质量的甲、乙两物体分别沿斜面ab、ac以相同的速度从底部匀速拉到顶点所做的有用功相同，w1有w2有；因为w1w2，由可得，甲乙。故选：a。13（2019铁岭）如图所示，工人用160n的拉力f将重为300n的木箱在10s内匀速拉到长3m、高1m的斜面顶端。下列说法正确的是（）a拉力f做功的功率是16wb克服木箱重力做的功是900jc斜面的机械效率是62.5%d若只改变斜面的倾斜角度，斜面的机械效率不变【解析】a、拉力做的功为w总fl160n3m480j，拉力做功的功率为p48w故a错误；b、克服木箱重力做的功是w有用gh300n1m300j故b错误；c、斜面的机械效率为100%62.5%故c正确；d、改变斜面的倾斜角度，木箱对压力发生改变，斜面与木箱接触面粗糙程度不变，所以摩擦力发生改变；木箱上升过程中，克服摩擦力做的功是额外功，虽然有用功不变，但额外功发生变化，由公式知，斜面的机械效率发生变化。故d错误。故选：c。14（2019常州）如图所示，斜面高2m、长4m，小明用平行于斜面的拉力f，将重400n的物体从斜面底端拉到顶端，已知拉力f250n，对此过程，下列结果中正确的是（）a有用功为1000jb总功为1600jc额外功为200jd机械效率为60%【解析】a、小明对物体做的有用功：w有用gh400n2m800j，故a错；b、拉力f做的总功：w总fs250n4m1000j，故b错；c、额外功：w额w总w有用1000j800j200j，故c正确；d、斜面的机械效率：100%80%，故d错。故选：c。15（2019安徽）用沿斜面向上大小为3.5n的力将一个重为4.9n的物体从斜面底端匀速拉到顶端。已知斜面长为2m，高为1m，则该过程中斜面的机械效率为。【解析】使用斜面时做的有用功：w有gh4.9n1m4.9j，拉力所做的功：w总fs3.5n2m7j，斜面的机械效率：100%100%70%。故答案为：70%。16（2019丹东）斜面长1m，高0.4m，用大小为10n沿斜面向上的拉力f，将重力为20n的铁块匀速拉到斜面顶端，此过程中斜面的机械效率为，铁块受到的摩擦力为n。【解析】（1）使用斜面拉力做的有用功：w有用gh20n0.4m8j；拉力做的总功：w总fs10n1m10j，斜面的机械效率：100%80%；（2）因为w总w有用+w额所以额外功w额w总w有用10j8j2j，由w额fs得摩擦力：f2n。故答案为：80%；2。考点四：杠杆的机械效率17（2019砀山县校级模拟）如图所示，一根均匀的细木棒oc，oaoc，b为oc的中点。在c点施力将挂在a点的重为180n的物体匀速提升0.2m，木棒的机械效率为90%提升该物体做的有用功是j，木棒重为n（不计摩擦）。【解析】有用功：w有g物h180n0.2m36j；因为oaoc，b为oc的中点，所以ob2oa；故当物体上升0.2m时，b点（杠杆的重心）将上升0.4m；不计摩擦，由和w额g木h可得：90%，解得g木10n。故答案为：36；10。18（2019秋涟水县校级月考）如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为36n的物体缓慢升高0.2m，拉力大小f16n，拉力移动的距离为0.5m。拉力所做的功为j，有用功为j，杠杆的机械效率为%。【解析】拉力所做的功：w总fs16n0.5m8j，有用功：w有gh36n0.2m7.2j，杠杆的机械效率：100%100%90%。故答案为：8；7.2；90。考点五：测量滑轮组的机械效率19（2019邵阳）某物理兴趣小组在测量滑轮组的机械效率，实验过程如下：用弹簧测力计测量沙和袋所受总重力g并填入表格。按图安装滑轮组，分别记下沙袋和绳端的位置。匀速拉动弹簧测力计，使沙袋升高，读出拉力f的值，用刻度尺测出沙袋上升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入表格。算出有用功w有，总功w总，机械效率。改变沙袋中沙子的重量，重复上面的实验。次数沙和袋所受的总重力g/n提升高度h/m有用功w有/j拉力f/n绳端移动的距离s/m总功w总/j机械效率10.60.20.120.30.1866.7%20.90.20.180.40.60.2431.20.20.240.50.60.3080%请根据实验过程和实验记录，思考并回答：（1）在第一次实验中，粗心的小冬同学忘记在表格中填写绳端移动的距离s，你认为s应该为m。（2）根据表中数据，可计算得出第二次实验的机械效率为。（3）根据表中数据，分析得出所用动滑轮的重为n（绳重和摩擦忽略不计）（4）分析三次实验中的数据，可以发现用同一个滑轮组提升重物，物重越大，滑轮组的机械效率。（选填“越大”、“越小”或“不变”）【解析】（1）绳子的有效段数为3，根据snh，在第一次实验中，绳端移动的距离s30.2m0.6m；（2）根据表中数据，可计算得出第二次实验的机械效率为：2100%75%；（3）不计绳重和摩擦，绳子自由端的拉力：f，结合第一次实验的数据可得，所用动滑轮的重：g动3fg30.3n0.6n0.3n；（4）纵向分析三次实验中的数据，可以发现用同一个滑轮组提升重物，物重越大，滑轮组的机械效率越大。故答案为：（1）0.6；（2）75%；（3）0.3；（4）越大。20（2019绥化）如图是智慧小组“测滑轮组的机械效率”的实验装置。测得的实验数据如表。实验次数物重g/n物体上升高度h/m拉力f/n绳端移动距离s/m机械效率110.10.60.355.6%220.11.00.366.7%340.11.80.3（1）实验过程中，应竖直向上拉动弹簧测力计。（2）第三次实验中滑轮组的机械效率是。（3）分析表中实验数据可知，同一滑轮组，物重，滑轮组的机械效率越高。（4）若在第三次实验中，物体上升的速度为0.1m/s，则拉力f的功率为w（5）创新小组也利用重为1n、2n、4n的物体进行了三次实验，每次测得的机械效率均大于智慧小组的测量值，则创新小组测量值偏大的原因可能是。（填字母）a测拉力时，弹簧测力计未调零，指针指在零刻度线下方b弹簧测力计每次拉动物体时均加速上升c所使用的动滑轮的重力小于智慧小组【解析】（1）实验过程中，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，系统处于平衡状态，拉力等于测力计示数；（2）第三次实验中滑轮组的机械效率是：74.1%；（3）纵向分析表中实验数据可知，同一滑轮组，物重越大，滑轮组的机械效率越高；（4）若在第三次实验中，f1.8n，物体上升的速度为0.1m/s，则绳子自由端的速度：v30.1m/s0.3m/s，则拉力f的功率为：pfv1.8n0.3m/s0.54w；（5）a测拉力时，弹簧测力计未调零，指针指在零刻度线下方，拉力测量大了，机械效率变小，不符合题意；b弹簧测力计每次拉动钩码时均加速上升，拉力变大，机械效率变小，不符合题意；c使用的动滑轮的重力小于智慧小组，克服动滑轮做的功减小，额外功减小，机械效率变大，符合题意；故选c。故答案为：（1）匀速缓慢；（2）74.1%；（3）越大；（4）0.54；（5）c。考点六：测量斜面的机械效率21（2019眉山）为了探究斜面的机械效率与斜面倾斜程度之间的关系，探究小组的同学利用木板、刻度尺、弹簧测力计、木块等器材设计了如图所示的实验装置。实验测得的数据如下表：实验次数斜面倾斜程度木块重力g/n斜面高度h/m沿斜面拉力f/n斜面长度s/m机械效率1较缓30.21.6137.5%2较陡30.31.813最陡30.42.0160%请你根据表中的数据解答下列问题：（1）实验中要求用沿斜面向上的力拉着木块在斜面上做运动，该过程中木块的机械能（选填“变大”、“不变”或“变小”）。（2）第2次实验中，斜面的机械效率为，斜面对木块的摩擦力为n。（3）斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系是：。（4）试列举出生活中利用斜面的一个实例：。【解析】（1）实验中要求用沿斜面向上的力拉着木块在斜面上做匀速直线运动，动能不变，因木块高度变大，重力势能变大，该过程中木块的机械能变大；（2）第2次实验中，斜面的机械效率：100%50%。在第2次实验中，有用功w有gh3n0.3m0.9j，总功w总fs1.8n1m1.8j，额外功：w额w总w有1.8j0.9j0.9j，根据w额fs可得摩擦力：f0.9n；（3）由表中数据可知：斜面越陡，其机械效率越高；（4）生活中利用斜面的实例：盘山公路。故答案为：（1）匀速直线；变大；（2）50%；0