东莞备战中考物理专题题库∶机械效率的计算题

1、一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题1.如图，拉力F将重120N的物体沿水平方向移动 1m,用时1s。运动时，物体与地面之间的摩擦力为30N,此时滑轮组的机械效率为80%。下列说法正确的是（）A.拉力F= 10NB.克服动滑轮重力做额外功7.5JC.动滑轮重7.5ND.拉力的功率是 37.5W【答案】D【解析】 【分析】 【详解】A.由图知，滑轮组由 3段绳子拉着动滑轮，W有用 W总 则绳子自由端的拉力n=3,fswFns物30N3 80%该滑轮组的机械效率nF12.5N3故A错误；B.滑轮组对物体做的有用功W有用fs滑轮组做的总功F 3s心、额外功为W额 W总 W有用37.5J 3

2、0J 7.5J由于绳有重力，绳与滑轮之间有摩擦力，故此额外功包括对动滑轮做的功和克服绳重及绳与滑轮之间的摩擦做功的总和，故克服动滑轮重力做的额外功应小于7.5J,故B错误;30N 1m 30J12.5N 3 1m=37.5JC.由B知对动滑轮重力做的额外功小于7.5J,动滑轮上升的高度为 1m,根据W Gh知，动滑轮重小于 7.5N,故C错误；WD.拉力做的总功为 37.5J,用时1s,由P 1得拉力的功率为W37.5JP 37.5Wt 1s故D正确。故选Do2.用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，每件货物重100N,每次运送的量不定，图乙是记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化

3、的图像，则动滑轮重为N,当某次运送3件货物时，绳子的拉力 F是 N,滑轮组的机械效率为;经过分析，发现使用同一滑轮组， ,可以提高滑轮组的机械效 率（不考虑绳重和摩擦） 。【答案】100 200 75%增加物重1由图乙可知，运送一件货物的重力为100N时，滑轮组的机械效率是 50%,不计绳重和摩擦时，滑轮组的机械效率W WGh G 100N_0/r= =50%W息 W W Gh G动 h G 5100N+GG动=100N2由图可知，n=2则运送3件货物时绳子的拉力F=-(G 总 + G 动)=1(3 ¥00N+100N)=200N223不计绳重和摩擦，此时滑轮组的机械效率3 100N

4、3 100N+100N=75%W有W有G总h="W W W额 G总 h GM4由以上计算可知，使用同一滑轮组，增加物重，可以提高滑轮组的机械效率。3.如图所示，工人用沿斜面大小为750N的拉力把一箱重为1800N货物从底端匀速拉进车厢.此斜面的长为 4m,高为1.5m.则该斜面的机械效率是 ,货物与斜面间的摩 擦力是 N.在这个过程中，货物的机械能 （选填 增大“、不变”或减小”）.【解析】【分析】【详解】工人做的有用功 W有用=Gh=1800隙1.5m=2700J ,工人做的总功 W uFs=750N< 4m=3000J, W 2700J斜面的机械效率=90%W息 3000J

5、克服摩擦做的额外功 W额=W总-W有用=3000J-2700J=300J由W额=fs可得货物与斜面间的摩擦力f 竺 300J 75N ,s 4m货物从底端匀速拉进车厢，货物质量不变，所以货物的动能不变，重力势能增大，故货物 的机械能增大.4.小黄用图所示的滑轮组经过10s的时间，用150N的拉力将一个重 270N的重物提高 1m,求此过程：拉力 F自由端拉出的距离是 m；小黄所做的有用功是 J;总功是 J;拉力做功的功率是 Wo【答案】3 270 450 45【解析】【分析】【详解】1由图可知，滑轮组的承重绳子根数n=3根，则拉力自由端拉出的距离s=nh=3x 1m=3m2有用功W 有用=Gh

6、=270NX 1m=270J3总功亚总=555=1503 3m=450J4拉力做功的功率450J10s45W5 .如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用Fa、Fb匀速提升重力为Ga、Gb的A、B两物体，不计绳重和摩擦.若Ga> Gb,则刀甲 刀乙；若Fa=Fb,则Ga Gb.(选填 4"、之"或“='【答案】> V不计绳重和摩擦，克服物体重力做的功为有用功, 功，则滑轮组的机械效率：克服物体重力和动滑轮重力做的功为总YCh x100%= -Gx100%=><100%=或x 100%因物体的重力G越大,G动i+上也小,G1_G动越大

7、，且动滑轮的重力相等，所以，Ga>Gb时，刀甲刀乙；由图可知，n甲=2, n乙=3,由FT(G+G动)可得，提升物体的重力：G=nF- G动，则Fa=Fb时，提升物体的重力关系为Gav Gb.6 .如图是某型号电动轮椅工作原理示意图。开关Si和Q由绝缘操纵杆控制，能同时接“1”或接“ 2”，向前推操纵杆时轮椅前进且能调速，向后拉操纵杆时轮椅以恒定速度后退。已知蓄电池的电压为 24V保持不变，R的阻值为10电动机的额定功率为 100W,额定电压为24Vo请解答下列问题：L T s I &_ ®(1)当开关S1和S2同时接 时，电动轮椅前进；电动轮椅既能前进又能后退，是通过

8、改变电动机线圈中的 实现的；(2)当电动轮椅后退时，电流表示数为1A,此时电动机的实际功率是 W;(3)当电动机以额定功率工作时，电动轮椅在水平路面上匀速前进的速度为2m/s,若此时电动机消耗的电能有 80%转化为电动轮椅前进的机械能，此时电动轮椅受到的阻力是No【答案】1电流方向 14 40【解析】【分析】【详解】(1)1电动机前进且能调速，这说明电路中的电流可以变化，电阻大小可变，这样只有滑动变阻器Ri接入电路时才有这个功能，观察电路图，当开关 S和S2同时接1时，Ri、电动 机、电流表才串联接入电路，这样符合条件，电动轮椅前进。2磁场对通电导线的作用力方向跟电流方向有关，只改变电流方向时

9、，受力方向也会变 化；所以电动轮椅既能前进又能后退，是通过改变电动机线圈中的电流方向实现的。(2)3由上述可知，当电动轮椅后退时，开关 S和S2同时接2, e、电动机、电流表串联接在电路中，电路中的总电阻电动机的电阻此时电动机的实际功率24V1A24 QRM R总-R224Q-10Q 14Q一 .22，PM IM RM1A 14Q 14W此时电动机的实际功率是 14W。4设此时电动轮椅受到的阻力是 由题意可知，电动轮椅的机械效率f,电动轮椅在水平路面上匀速前进，牵引力F 2m/s t100W t80%解得F 40N ,此时电动轮椅受到的阻力是 40N。7.小徐用如图所示的装置将重为600N的木

10、箱A,以0.5m/s的速度从斜面底端匀速拉到顶端。拉力F=150N,斜面长L=5m,高h=2m,滑轮重、绳重、滑轮与绳之间的摩擦均不计， 此装置的机械效率是 ,拉力F的功率是 W,木箱A与斜面间的摩擦力是 N o【答案】80% 150 601将木箱拉到顶端所做的有用功W有 Gh 600N 2m 1200J而动滑轮绳子端的拉力 F=150N,滑轮重、绳重、滑轮与绳之间的摩擦均不计，那么木箱受到的拉力Fi=2F=2X 150N=300N通过斜面所做的总功W总=F1S=300NX 5m=1500J所以此装置的机械效率W 巧 1500J心、2由题意知，木箱的速度为0.5m/s,则绳子端的速度v=2 x

11、 0.5m/s=1m/s那么拉力F的功率P=Fv=150NX 1m/s=150W3在斜面上克服摩擦力做的额外功为W 额=W 总-W 有=1500J-1200J=300J木箱所受的摩擦力f= 300J=60NL 5m8 . 一物体质量为10kg,小红用定滑轮将该物体在 4s内匀速提升2m,所用拉力为120N, 此过程中，小红做的有用功是 ,定滑轮的机械效率是 ,拉力做功的功率是。 (g=10N/kg)【答案】200J 83.3% 60W【解析】【分析】【详解】1所提升物体的重力为有用功为故有用功是200J。2总功为则机械效率为故机械效率为83.3%。3拉力做功的功率为G mg = 10kg 10

12、N / kg=100NW有 Gs=100N 2m=200JW总 Fs=120N 2m=240JW 有 200J =W息 240J83.3%一 W 以 240JP ;= M=60Wt 4s即拉力F的功率为60W。9 .起重机械在四川汶川的救援过程中，发挥了重要的作用；如图所示，吊臂上的滑轮组， 可用F104N的拉力将重为2.4 x 4N的吊板提起，如果吊板被匀速提高 10 m,则拉力F做功 J,滑轮组的机械效率是 。【答案】3X10 80%【解析】【分析】【详解】1由题图知：与动滑轮相连的绳子共有三段，则拉力 F移动的距离s与物体升高的距离 h 之间的关系为s 3h ;拉力F做功是 一 4一 一

13、 一 一5W总 Fs 10 N 3 10m 3 10 J2滑轮组做的有用功是 _ _4_5Wfe用 Gh 2.4 10 N 10m 2.4 10 J滑轮组的机械效率是W 100% 2.4 啖 100% 80%W3 105J10 .用如图所示的滑轮组将重85N的物体匀速提升 2m,用时10s,已知动滑轮重为10N,机械效率为85%。此过程中有用功为 J,额外功为 J,拉力F的大小为 No拉力F做功的功率为 Wo当该滑轮组的机械效率低于 时，使用它将不再省力。(L【答案】170 30 50 20 50%【解析】【详解】1拉力做的有用功W 有用=Gh= 85NX 2m= 170JW2由一岂巴100%

14、=85%得拉力做的总功W心、W有用170JW总,=200J85%则额外功为W额外=亚总-亚有用=200J-170J =30J3由图知，n=2,拉力端移动距离s= 2h=2>2m = 4m由W总=Fs得拉力大小200J4m50N4拉力做功的功率W巧心、t200J10s20W5不省力，说明拉力至少等于物重，当W 100%= 100%=F = G = 85N时,此时的机械效率FsGhG100%=F2h2F85N 100%=2 85N100%=50%当该滑轮组的机械效率低于 50%时，使用它将不再省力。m1,建筑11. 一位建筑工人用如图所示的装置把建筑材料运送到楼上，已知吊篮的质量为F,吊篮在

15、拉力的作用下匀速上升了h,不计绳重及材料的质量为 m2,人对绳子的拉力为摩擦。下列说法正确的是（）A.绳子自由端移动的距离为3hB.工人做的有用功为 m2ghC.该滑轮组的机械效率为m2g2FD.使用该装置一定省力【答案】BC【解析】【分析】【详解】A.由图知：作用在动滑轮上的绳子有2N,把一个重为12N的物体在2s内匀速提升0.2m,A .绳子自由端的拉力F为6NC. F所做的有用功为2.8J【答案】D【解析】B.绳子自由端移动速度为0.1m/sD.滑轮组的机械效率约为 85.7%2段，绳子拉下的长度是 s=2h故A错误；B.有用功为W 有用=Gh= m 2gh故B正确；C.总功为W 息=F

16、s= FX 2h= 2Fh机械效率为_ Wr用 _ m2gh _ m2g一所"Fh-TF故C正确；D.如果拉力1 _1_FGG动一GG=G2 2则装置不省力，故 D错误。故选BQ12 .如图所示的滑轮组，每个滑轮重不计绳重和摩擦，则（）【分析】【详解】由图可知绳子承担重物的段数 n为2。A .绳子自由端的拉力112N 2N 7N2故A错误;B.物体移动的速度0.2m2s0.1m/sv绳子 nv物 2 0.1m/s 0.2m/s则绳子自由端移动速度故B错误；C.拉力F做的功为总功W总FsFnh 7N 2 0.2m 2.8J物体克服重力做的功为有用功W有 Gh 12 0.2m 2.4J故

17、C错误；D.物体克服重力为有用功W总 Gh 12N 0.2m 2.4J则滑轮组的机械效率W2.4J-100% 100% 85.7%W总2.8J故D正确。故选D。13 .如图是工人将重160 N的物体匀速放下的过程，已知物体下降的距离为3 m,用时3s,工人的拉力为50 N,工人质量为50kg （物体未浸入水中，且不计绳重及摩擦）设此时工人放绳的速度为 V1,滑轮组的效率印；如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为邛，已知1：24：3 （物体在水中仍匀速下降，动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦，g取10 N/kg）设当物体完全浸没在水中后物体所受的浮力为F浮，工人对地面的压力为 F2.则（）A.

18、vi=1 m/sB.印=62.5%。C. F2 =525 ND. F 浮=120 N【答案】C【解析】【分析】【详解】A.物体下降速度为h 3mv 一 =1m/st 3s因为有4段绳子，所以工人放绳的速度为v1 4v 物 4 1m/s 4m/s故A不符合题意；B.已知物体下降的距离为放绳子的做的有用功放绳子的做的总功3 m,因为有4段绳子，所以绳子运动距离s 4h 43m 12mW有用 Gh 160N 3m 480JW总 Fs 50N 12m 600J故B不符合题意;1100% 480J 100% 80%600JCD.物体未浸入水中时，不计绳重及摩擦，动滑轮受到重物对它的拉力、本身的重力、绳

19、1 ,子的拉力，由F （G动G）可得，动滑轮重力nG动 4F G 4 50N 160N40N已知可：砰=4: 3,则物体完全浸没水中后滑轮组的机械效率为332180% 60%44物体完全浸没水中后，滑轮组对物体的拉力做的功为有用功，不计绳重及摩擦，克服动滑 轮重力做的功为额外功，则此时滑轮组的机械效率W有用W总F拉物F拉物h G动h F拉物40N60%解得F拉物=60N;物体的重力为160N,根据公式可得F浮=G F 拉物=160N-60N=100N故D不符合题意；完全入水后，动滑轮受到重物对它向下的拉力、本身向下的重力、4段绳子向上的拉力,由力的平衡条件可得4F绳F拉物G动则人对绳子的拉力1

20、-1F绳一（F拉物 G动）一（60N40N）4425N因为物体间力的作用是相互的，所以绳子对人的拉力也为25N;人的重力为G人 mu g 50kg 10N/kg 500N滑轮组的效率对人进行受力分析可知，人受竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖直向上的支持力，则 人受到竖直向上的支持力F 支 G 人 F 绳 500N+25N=525N因为物体间力的作用是相互的，则人对地面的压力为525N,故C符合题意。故选Co14.如图所示，一工人利用如图所示的滑轮组在10s内将质量为40kg的物体匀速提升3m,此过程中工人对地面的压强为6000Pa。已知工人与地面的接触面积为500cm2,工人的质量和动滑轮质

21、量之和为80kg,不计绳重和摩擦。则下列说法错误的是（）A.工人用提升400N重物的过程中，动滑轮做的有用功为1200JB.工人用提升400N重物的过程中，绳子自由端移动的速度为0.6m/sC.用该滑轮组提升重为 600N的物体，机械效率为 80%D.工人的质量为 60kg 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A.动滑轮做的有用功W动有二G物h=m 物 gh=40kg 10N/kg 3m=1200J故A正确，不符合题意；绳子自由端移动距离s=6m,绳子自由端移6m10sB.由图知，绳子段数 n=2,物体匀速提升 动的速度为0.6m/ss V -t故B正确，不符合题意；CD.工人对地面的压强

22、为 6000Pa,工人与地面的接触面积为500cm2=0.05m2,所以工人对地面的压力_ _2F pS 6000Pa 0.05m =300N设动滑轮质量为m动，则人的质量m 人=80kg- m 动因为n=2,所以L - L -1 -1F G人-Ffe=G人-G物+G动=mAg-二 m物g+m&g22代入数据，得出 m动=20kg, m人=60kg,故D正确，不符合题意。用该滑轮组提升重为 600N的物体，机械效率为W有 G物hG物= 100%= -W 总G物+G动hG物+G动100%=600N600N+200N100%=75%故C错误，符合题意。故选Co15.如图所示，物体 A在拉力

23、的作用下沿水平面匀速运动了一段距离s,试比较拉力Fi、F2及拉力所做的功 W1、W2的大小（滑轮重、绳重及绳与滑轮之间的摩擦不计）。下列判 断正确的是A. F1=2F2 W1=W21 1B. F1=- F2 W1= W222C. F1=4F2 W1= W21 1D. Fi = - F2 Wi= W244【答案】C【解析】【详解】物体A在两种情况下的摩擦力f相等，上图滑轮是动滑轮，下图滑轮的轴固定不动，可以看做是特殊使用的定滑轮。则：F1=2f1F2= f2故：F1=4F2根据功的公式可知：1 1Wi=Fi X- s=2f X s=fs2 2W2=F2 X s= f X s=fs2故：Wi=W2

24、,故选Co16 . 一个斜面高为h,长为l,该斜面的机械效率为小现把重为G的物体沿斜面匀速向上移动，则物体受到的滑动摩擦力的大小为B.Gh_ GlC.Gh"TGh-GD.【解析】物体沿斜面匀速向上移动过程中，做的有用功W有 Gh总功W单心、W有=Gh克服物体与斜面摩擦力做的额外功GhW额 W总 Ww=Gh fl所以，摩擦力的大小GhGh故选Do17 .如图甲所示的装置， A是重15N的空吊篮，绳子 B和C能承受的最大拉力分别为100N和50N。质量为50kg的小张同学将 A提升到高处，施加的拉力 F随时间变化关系如图乙所 示，A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦，常

25、数 g取10N/kg。下 列结论正确的是（）A.动滑轮的重力为 9NB.第2s内拉力F的功率为40WC.此装置最多能匀速运载 80N的货物D.此装置提升重物的最大机械效率为85%【答案】BC【解析】【分析】【详解】A.由图丙可知，在 12s内物体匀速运动，图乙可知，拉力为10N,由图甲知绳子股数n=2,则根据即解得故A错误；B.第2s内绳子自由端的速度为10N15N G 动2G 动=5Nv绳 nvA 2 2m/s=4m/s第2s内拉力F的功率为P Fv绳=10N 4m/s=40W故B正确；C.当拉力最大为50N时，可以拉动物重为G 物 nF-G动-GA 2 50N-5N-15N=80N绳子B不

26、断，故C正确；D.由C可得，重物最重为 80N,则最大的机械效率为沙 沙 鱼=9 100% 80%Fs Fnh nF 250N故D错误。故选BQ18 .如图所示，质量为70kg的小刚站在高台上通过滑轮组匀速提升货物，第一次提升货物 的质量为100kg,第二次提升货物的质量为200kg，小刚第二次提升货物时拉力做功的功率为220W。已知滑轮 A、B的质量均为4kg,滑轮C的质量为8kg,绳重及滑轮的摩擦均可 忽略不计，g取10N/kg,关于小刚提升货物的分析，下列说法中正确的是aA.第一次提升货物时，小刚对高台的压力为B.第一次提升货物过程中滑轮组的机械效率为C.第二次提升货物时，货物上升的速度

27、约为D.第二次提升货物时，小刚对高台的压力为【答案】BC【解析】【详解】500N83.3%0.6m/s800NA.第一次提升货物时，滑轮 B所受向下的拉力为11FB二G物Gc-33m物 gmcg(100kg 10N/kg 8kg 10N/kg) 360N小刚受到向下的拉力为1%- FbGb2小刚对高台的压力Fb mBg1-360N 4kg 10N / kg200N ;F拉 70kg 10N /kg 200N900N ,A错误；B.第一次提升货物时滑轮组的机械效率为W有 G物h m2物ghW息F拉h% 6h100kg 10N/kg h200N 6h83.3% ,B正确；' C,第二次的拉力 f拉，分析方法同第一次提升货物时分析拉力的过程，解得' F0366.7N ,根据公式P 220Wv 0.6m/s,F 拉 366.7NC正确；D.根据选项A的解法，同样能够解出第二次小刚对高台的压力为1066.7N, D错误。19 .用如图甲所示的动滑轮提升一批建筑材料。工人竖直向上拉动轻绳的自由端将建筑材料以0.1m/s的速度匀速提升，此过程中，作用在绳子自由端的拉力F所做的功 W随时间t70kg,滑轮的摩擦不可忽略g取的变