中考物理机械效率的计算培优易错难题练习(含答案)及答案

1、一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题1.某实验小组分别用如下图的甲、乙两个滑轮组每个滑轮重均为50g在2s内把重物Gi和G2提升10cm,F和F2的大小均为2N,不计绳重及摩擦g取10N/kg.下列说法中不正确的选项是A,重物Gi的重力大小为5.5NB.乙滑轮组所做的有用功是0.7JC.Fi和F2做功的功率之比为3:4D.两个滑轮组的机械效率之比为4：3【答案】D【解析】【分析】【详解】A.从图甲可以看到,三条绳子托着动滑轮,动滑轮只是一个,重力大小是G动m动g0.05kg10N/kg0.5N把动滑轮和重物看作一个整体,这个整体处于平衡状态,可知3FiG动Gi解得Gi5.5N,重物G

2、i的重力大小为5.5N,A正确,不合题意；B.在图乙中,把两个动滑轮和重物看作一个整体,这个整体处于平衡状态,可知4F22G动G2解得G27N,重物升高的高度是h20.im,乙滑轮组所做的有用功是咆有用G2h27N0.im0.7J不合题意;乙滑轮组所做的有用功是0.7J,B正确,C.重物Gi移动的速度是0.im0.05m/s2s甲图中绳端移动的速度是丫绳13vi30.05m/s0.i5m/s重物G2移动的速度是V2h20.1m0.05m/st22s乙图中绳端移动的速度是丫绳24v240.05m/s0.2m/s那么可知Fi和F2做功的功率之比是P：P2FiV绳1：F2V绳23：4Fi和F2做功的

3、功率之比为3:4,C正确,不合题意；D.甲滑轮组所做的有用功是W甲有用Gihi5.5N0.1m0.55J所做的总功是W甲总F1G2N30.im0.6J乙滑轮组所做的总功是W乙息F2s22N40.1m0.8J由上述可知,乙滑轮组所做的有用功是0.55J：0.7J0.6J.0.8J22:21两个滑轮组的机械效率之比是22:21；D错误,符合题意.此有用0.7J,那么两个滑轮组的机械效率之比是应选Do2.如下图,用一动滑轮拉一物体A以0.5m/s的速度在水平面上作匀速直线运动,物体A重为20N,受到的摩擦阻力是物重的0.2倍,水平拉力为2.5N,那么在2s内拉力做的功是J,滑轮的机械效率是不计滑轮重

4、力.【答案】580%【解析】【分析】【详解】物体2s移动的距离：s=vt=0.5m/sX2s=1m使用的是动滑轮,拉力移动的距离：s'=2s=2x1m=2m拉力做功：W=Fs=2.5NX2m=5J.物体受到的摩擦阻力是物重的0.2倍,.f=0.2G=0.2X2QN=4N滑轮的机械效率：Yfs2.5NX2m=80%.5,80%.3 .如下图,每个滑轮均重12N,用滑轮组拉着重600N的物体A沿水平方向匀速移动,在40s内物体移动了8m,拉力F做的功为1280J.不计绳重及机械内部摩擦那么,拉力F的功率为W,滑轮组的机械效率为.【答案】3292.5%【解析】W1280J拉力F的功率为P=3

5、2W.不计绳重和摩擦,克服动滑轮重力做功为：W额=6t40sCElW1184J动？h=12NX8m=96J,贝UW有=WW额=1280J-96J=1184J;=92.5%W息1280J4 .在如下图的滑轮组中,用大小为5N的拉力F拉动绳端,使物体水平向左匀速滑动1m,不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮之间的摩擦,此时滑轮组的机械效率为90%,那么物体与地面之间的摩擦力为No【答案】9【解析】【分析】【详解】由图知,n=2,拉力端移动距离s=2s物=2X1m=2m拉力做功W总=Fs=5NX2m=10J有用功为W有W总.=90%10J=9J那么物体与地面之间的摩擦力为9NW9J=s1m5 .如下图的滑轮

6、组不计滑轮重、绳与滑轮的摩擦,在拉力F的作用下,物体水平向左做匀速直线运动,弹簧测力计的示数为6N,那么物体受到地面的摩擦力大小为No一段时间内物体沿水平方向移动了5m,拉力F做功Jo【答案】1260【解析】【分析】【详解】1由图可知,n=2,弹簧测力计的示数为6N,那么拉力为6N,摩擦力f=2x6N=12N摩擦力为12N.2拉力移动的距离s'=2s=25m=10m拉力做的功W=Fs=6Nx10m=60J拉力做的功为60J.6 .质量为m的工人用如图甲所示的滑轮组将建筑材料运送到楼顶,滑轮组的机械效率随建筑材料重力变化的图像如图乙,机械中摩擦及绳重忽略不计,影响滑轮组机械效率的原因有写

7、出一点即可,动滑轮的重力为,该工人竖直向下拉绳子自由端运送建筑材料时,此滑轮组机械效率的最大值为.后两空均用量符号表示3mgGn【答案】物重或动滑轮重Gn-X100%3mg1机械中摩擦力及绳重忽略不计,由G100%GG动可知,影响滑轮组机械效率的因素有物重、动滑轮重.50%,因机械中摩擦力及绳重忽略不2由图乙可知,物重Gn,滑轮组的机械效率计,所以滑轮组的机械效率W4f用占巴100%GnhGnhG动h100%Gn100%50%GnG动解得Gn3工人的质量为m,那么该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时,绳子的最大拉力FmaxG人mg可得提升的最大物重Gmax3FmaxG动3FmaxGn3mgGn

8、那么滑轮组的最大机械效率max100%3mgGn100%3mgGn100%GmaxG动3mgGnGn3mg7 .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】200J83.3%60W【解析】【分析】【详解】1所提升物体的重力为Gmg=10kg10N/kg=100N有用功为W有Gs=100N2m=200J故有用功是200J.2总功为W总Fs=120N2m=240J那么机械效率为W=200JWfe-240J83.3%故机械效率为83.3%.3拉力做功的功率为即拉力F的

9、功率为60W.240J4s=60W8 .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%.以下说法正确的选项是A.拉力F=10NC.动滑轮重7.5N【答案】D【解析】B.克服动滑轮重力做额外功7.5JD.拉力的功率是37.5WA.由图知,滑轮组由3段绳子拉着动滑轮,即n=3,该滑轮组的机械效率那么绳子自由端的拉力W有用fswfW总FnswnFf30NF12.5N3380%故A错误；B.滑轮组对物体做的有用功W有用fs30N1m30J滑轮组做的总功W总F3s12.5N31m=37.5J额外功为wW总W有用37.5J3

10、0J7.5J7.5J,故B错误;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,动滑轮上升的高度为1m,根据WGhC.由B知对动滑轮重力做的额外功小于知,动滑轮重小于7.5N,故C错误；D.拉力做的总功为37.5J,用时1s,由PW口,得拉力的功率为37.5J37.5W1s故D正确.应选Do9 .如下图,用平行于斜面的拉力F,将重为8N的物体沿斜面从底端匀速拉至顶端.假设不考虑物体与斜面间的摩擦,那么拉力F为N；假设斜面的机械效率为80%,那么此时拉力F为No假设另一斜面的高度h与长度s之比为3

11、:5,将重25N的物体匀速拉至顶端的拉力为18N,那么该物体所受摩擦力为N.【答案】453【解析】【分析】不考虑物体与斜面间的摩擦,那么用手做的功和用机械所做的功相等；可由GhFs求出拉力；有用功和机械效率,可由机械效率变形公式求出总功,再由W总Fs求出拉力；不考虑物体与斜面间的摩擦,由GhFs求出拉力,然后与实际施加的拉力比拟即可求出物体与斜面之间的摩擦力.【详解】1不考虑物体与斜面间的摩擦,那么用手做的功和用机械所做的功相等,所以有GhFs那么拉力F为lGh8N0.2mF4Ns0.4m2用手做的有用功W有Gh8N0.2m1.6J机械效率80%,根据可得,此时拉力F做的总功W有1.6J80%

12、2J那么由WFs可得,此时拉力F为s0.4m5N3使用另一斜面,假设不考虑物体与斜面间的摩擦,由GhFs可得,此时的拉力为F2s由于该物体受到摩擦力的作用,那么实际拉力fFF25N18N15N18N,所以摩擦力15N3N10 .如下图,甲、乙分别为同一滑轮组的不同绕法,忽略绳重及一切阻力,用图甲绕法匀速提升重为900N的物体时,机械效率为90%以下判断正确的选项是A.拉力的大小为450NB.分别用两种方法匀速提升相同重物时,图乙绕法机械效率大C.用图乙绕法匀速提升400N重物时,机械效率为D.分别用两种绕法匀速提升相同重物升高相同高度,【答案】C【解析】【详解】80%Fb做功少A.忽略绳重及一

13、切阻力,用图甲绕法匀速提升重为甲中n=2,由900N的物体时,机械效率为90%,图GhFnhGnF可得拉力Fa的大小:Fa900N500N,290%故A错误;BD.分别用两种绕法匀速提升相同重物时,有用功相同,忽略绳重及一切阻力,克服动滑轮做的功是额外功,因同一滑轮组中动滑轮的重不变、提升高度相同,额外功相同,总功相同即Fa和Fb做功相同,机械效率也相同,故B、D错误；.1C.图甲中,根据Fa-GG动可得动滑轮的重力：G动2FiG2500N900N100N；GhGhGh忽略绳重及一切阻力,滑轮组的机械效率WT用W总那么用图乙绕法匀速提升400N重物时,其机械效率为:400N400N100N10

14、0%80%故C正确.11 .工人师傅利用如下图的两种方式将重均为300N的货物从图示位置向上缓慢提升段距离.F1、F2始终沿竖直方向；图甲中OB=2OA,图乙中动,t轮重为60N,重物上升速度为0.01m/s.不计杠杆重、绳重和摩擦,那么以下说法正确的选项是,1W777777甲ZA.甲乙两种方式都省一半的力B.甲方式F1由150N保持不变C.乙方式机械效率约为83.3%D.乙方式F2的功率为3W【答案】BC【解析】【详解】A.甲图中,Fi为动力,OB=2OA,即动力臂为阻力臂的2倍,由于不计摩擦、杠杆自重,由杠杆平衡条件可知,动力为阻力的一半,即R=150N;由图乙可知,n=3,不计绳重和摩擦

15、,那么1(G+G动)=1(300N+60N)=120N,33故A错误；B.甲图中,重力即阻力的方向是竖直向下的,动力的方向也是竖直向下的,在提升重物的过程中,动力臂和阻力臂的比值不变,故动力Fi为150N不变,故B正确；C.不计绳重和摩擦,乙方式的机械效率为:WG300NW总GG动300N+60N=83.3%,故C正确；D.乙方式中F2=120N,绳子的自由端的速度为v绳=0.01m/sX3=0.03m/s,那么乙方式F2的功率为：50N,滑轮组P=F2V绳=120NX0.03m/s=3.6W,故D错误.12 .如下图,竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组,己知每个滑轮重均为下端挂有物体B,滑轮组

16、绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体A相连,此时物体A在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动,测力计的示数为550N；在物体B下加挂重为90N的物体C后,同时用水平向左的力F拉动物体A使其沿水平桌面向左做匀速直线运动此时物体B上升的速度大小为5cm/s.假设不计绳重及滑轮的摩擦,g取10N/kg,那么以下说法中正确的选项是()A.物体A所受滑动摩擦力大小为275NB. B的重力为500NC. F做功的功率为42WD. F的大小为530N【答案】D【解析】【详解】A.设物体A所受摩擦力大小为f,那么弹簧测力计下滑轮有两段绳子,那么有2f+50N=550N解得f=250N,故A错误；B.对于物体B,

17、有3f=GB+G滑即250NX3=Gb+50N所以Gb=700N,故B错误；CD.加挂物体C后,有3(F-f)=Gb+Gc+G滑即3(F-250N)=700N+90N+50N解得F=530N,物体B上升的速度为5cm/s,那么拉力F端移动的速度v=3x5cm/s=0.15m/s拉力F的功率P=Fv=530NX0.15m/s=79.5W故C错误,D正确.应选D.13.如下图,用完全相同的滑轮和细绳组成甲、乙两个滑轮组,在各自的自由端施加大小分别为F1和F2的拉力,将重物G和G分别缓慢提升相同的高度(不计绳重和一切摩擦.以下说法中不正确的选项是甲乙A.假设物重相等,那么拉力Fi小于F2B.假设物重

18、相等,那么甲、乙两滑轮组的机械效率相同C.假设Fi、F2大小相等,那么拉力Fi做的功较多D.假设Fi、F2大小相等,那么甲、乙两滑轮组的机械效率相同【答案】D【解析】1/_A,由图可知,n甲3,n乙2,不甘绳重和一切摩擦,由FGG动可得,绳子的n11/一拉力：FiGiG动,F2G2G动,32假设物重相等,即Gi=G2,那么FIVF2,故A正确；B.假设物重相等,且提升相同的高度时,因不计绳重和一切摩擦时,有用功为克服物体重力做的功,总功为克服动滑轮重力和物体重力做的功,所以,由W有Gh可知两滑轮做的有一、W用功相等,由W总GG动h可知两滑轮的总功相等,由I00%可知,甲、W总乙两滑轮组的机械效

19、率相同,故B正确；C.由图可知,n甲=3,n乙=2,由snh可知,两物体提升相同高度时,甲滑轮组绳端移动的距离较大,由WFs可知,假设Fi、F2大小相等,那么拉力Fi做的功较多,故C正确；D.将重物Gi和G2分别缓慢提升相同的高度时有用功相同,假设Fi、F2大小相等时,拉力FiW做的总功较多,由-I00%可知,甲的机械效率小于乙的机械效率,故D错误.W应选D.【点睛】此题考查了滑轮组绳子拉力公式和做功公式、机械效率公式的应用,明确滑轮组的有用功和总功是关键.14 .如下图,斜面高为im,长为4m,用沿斜面向上大小为75N的拉力F,将重为200N的木箱由斜面底端以0.2m/s的速度匀速拉到顶端,

20、以下判断正确的选项是A,重力做功的大小为800JC.拉力做功白功率为125W【答案】B【解析】【详解】A.由题意可知,重力做功的大小是WgB.斜面对木箱的摩擦力大小为D,斜面的机械效率为75%Gh200N1m200J25NA错误；B.由题意可知,摩擦力所做的功是额外功,总功大小是W总Fs75N4m300J由上述可知,有用功大小是W有用Wg200J那么额外功大小是W额W总-W有用300J-200J100J可知斜面对木箱的摩擦力大小是B正确；C.木箱是匀速运动的,根据PPC错误；D.由上述可知,斜面的机械效率是W有用f组医25Ns4mFv可知,拉力做功的功率是Fv75N0.2m/s15W100%2

21、0100%66.7%300JD错误.应选Bo15 .用一个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组竖直向上提升物体A,要求滑轮的个数要用完未画出,实验中,拉力F随时间t变化的关系如图甲所示,物体A上升的速度v随时间变化的关系如图乙所示,不计绳重和摩擦,在12s内,滑轮组的机械效率为80%,那么以下判断中正确的选项是55050004P乙A.物体A的重为1500NB.动滑轮的重为400NC.物体A从静止开始上升1s后,拉力的功率为500WD.假设将物体A换成重为900N的物体B,那么在匀速提升物体B的过程中,滑轮组的机械效率将变为75%【答案】D【解析】【分析】【详解】用一个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组竖

22、直向上提升物体A,要求滑轮的个数要用完,那么承当物重和动滑轮重的绳子段数为3,如下图：A,在1s2s内,滑轮组的机械效率为80%,由甲图可知,在12s内拉力_Wr用GhG一F500N,由可得物体A的重是W总nFhnFGa3F3500N80%1200N故A错误；1,B.不计绳重和摩擦,根据FG物G动得动滑轮的重是nG动3FGa3500N1200N300N故B错误；C.由甲图知,1s后的拉力F=500N,由乙图可知1s后物体的速度v物1m/s,那么绳子自由端移动的速度v绳3V物31m/s3m/s所以拉力F的功率PFv绳500N3m/s1500W故C错误；D.假设将重物A的重力减小为900N,由于滑

23、轮组不变,不计绳重和摩擦,此时滑轮组的机械效率W有用Gh900N900N300N100%75%故D正确.应选Do16.如下图,用甲、乙滑轮组在相同时间分别将A、B物体匀速提升相同高度,物体受到白重力ga>gb,滑轮组的机械效率甲<乙.忽略绳重和摩擦,以下判断正确的是甲山A.甲滑轮组的动滑轮比乙的重C.甲滑轮组的有用功比乙的少【答案】a【解析】【分析】【详解】B.甲滑轮组的总功率比乙的小D.两滑轮组绳端移动的距离相等由图可知,甲滑轮组绳子的股数为2,乙滑轮组绳子的股数为3,A、B物体匀速提升相同高度h,那么甲滑轮组绳子自由端运动2h,乙滑轮组绳子自由端运动3h,A、B物体匀速提升相同

24、高度h,而Ga>Gb,所以甲滑轮组的有用功比乙的多,即W有甲W有乙,WT用一一而甲:乙,由可知Wb心、W总甲W总乙又由于时间相同所以P总甲嘘乙忽略绳子和摩擦,滑轮组机械效率为Wr用二G物h二G物W息G物h+G动hG物+G动1Gj+GwG.G动=-1十G物G物又由于甲乙,那么G动甲G动乙"GT"GT又由于GaGb所以G动甲G动乙A.甲滑轮组的动滑轮比乙的重,故A项符正确；B.甲滑轮组的总功率比乙的大,故B项错误；C.甲滑轮组的有用功比乙的多,故C项错误；D.甲滑轮组绳端运动长,故D项错误.应选Ao17.用图所示的装置将重为为800N的正方体石料A从水中提升出来.在卷扬机

25、对绳子的拉力作用下,使A经历了三个过程：过程I为A浸没在水中竖直匀速上升的过程,过程n为A上外表刚露出水面到下外表刚离开水面竖直匀速上升的过程,过程出为A在空中竖直匀速上升的过程.过程I中卷扬机对绳子的拉力大小为F=500No假设不计绳重和轮与轴间的摩擦,不计水中提升时水对A的阻力,不计A被提出水面所带水的质量,以下判断中正确的是A.假设过程I和过程H中提升A的高度相同,那么两过程中动滑轮所做的有用功相同B.过程I和过程II中卷扬机对绳子的拉力大小相同C.过程出中提升A的机械效率刀一定小于80%D.此装置中动滑轮的重力大于200N【答案】CD【解析】【分析】【详解】A.过程I、n中动滑轮提供的

26、拉力等于A的重力减A受到的浮力,但过程n中物块排开水的体积变小,那么浮力不断变小,拉力增大,提升相同的高度,由WFs可知过程I中动滑轮所做的有用功与过程n中动滑轮所做的有用功不相等,故错误;B.过程I和过程II中动滑轮提供的拉力大小不同,由1F卷扬机一F拉2可知卷扬机对绳子的拉力大小不同,故错误;CD.过程I中F卷扬机2F卷扬机F浮GG动过程出中W有GhG_G_800NW单心、GhG动hGG动2F卷扬机F浮2500N800N1000NF100%<80%又由于G_800N_800NGG动1000N%-800N+200NF浮那么G动=200NF浮>200N故CD正确.应选CD.18.某

27、工地利用如下图的滑轮组,将重180N的物体竖直向上匀速提起2m,用时5s.卷扬机的拉力F为80N不计绳重和摩擦.以下相关计算正确的选项是A.有用功是400JC.拉力F的功率为72W【答案】BD【解析】【分析】【详解】A.有用功为B.动滑轮的重力为60ND.动滑轮的机械效率为75%W有G物%=180N2m=360J故A错误;B.因不计绳重和摩擦,那么动滑轮的重力为G动nF-G物=380N-180N=60N故B正确；C.绳子移动的距离为、龟ns物=32m=6m拉力F做的功为Fs绳=80N6m=480JW总W总480J,=96Wt5s拉力F的功率为P故C错误；D.滑轮组的机械效率为W360Jg=75%W巧480J心、故D正确.应选BD.19.如下图,在时间t内,将重为G的货物匀速提升了h,工人对绳子竖直向下的拉力恒为F,以下说法正确的选项是A.拉力做的额外功是4F-G