2020-2021中考物理机械效率的计算题试题附答案解析

1、、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题1.一个斜面高为h,长为1,该斜面的机械效率为移动，则物体受到的滑动摩擦力的大小为小现把重为G的物体沿斜面匀速向上A.Gh一十G1B.Gh一G1C.GhgiiD.GhC-G1【答案】D【解析】【分析】【详解】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有GhW二一克服物体与斜面摩擦力做的额外功GhW额W总Ww=一Ghfl所以，摩擦力的大小故选Do2.工人用图甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定，滑轮组的机械效率随建材重力变化的图像如图乙所示，滑轮和绳的摩擦力及绳重忽略不计。则：O动滑轮的重力是(1)若某次运送建材的质量为40kg,滑轮

2、组的机械效率是No(2)若工人在1min内将建材匀速竖直向上提升12m,作用在绳上的拉力为500N时，拉力的功率是N,此时的机械效率是W,运送建材的重力是50【答案】50%400【解析】【分析】【详解】20060060%.(1)1建材质量为40kg,其重力为由图乙得，当建材重力为2此时机械效率Gmg=40kg10N/kg=400N400N时，滑轮组机械效率为50%。GG动400+G动400=50%解得G动=400N。(2)3滑轮组由一个动滑轮和一个定滑轮组成，与动滑轮相连的绳子有两段，则该滑轮组可以省一半的力，建材向上提升了12m,则绳子段移动的距离为24m,拉力功率Fs500N24m一=20

3、0W60s4滑轮组省一半的力，所以G才+G动=2F解得G材=600N。5此时的机械效率为G#丸=60%G材G动600+4003.如图所示，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,则在2s内拉力做的功是J,滑轮的机械效率是(不计滑轮重力).【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=0.2X20N=

4、4N滑轮的机械效率：W有fs4NX5刀二J=rfr=80%.四总Ps2.5NX2I0故答案为5,80%.4 .在如图所示的滑轮组中，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%,则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则物体与地面之间的摩擦力为fW=切s1m9N5 .如图所示的滑轮组（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，

5、弹簧测力计的示数为6N,则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,则拉力为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.如图所示,用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用Ga、Gb的A、B两物体，不计绳重和摩擦.若（选填4"、之”或“=>”Ga>Gb,则打甲FA、FB匀速提升重力为刀乙；若Fa=Fb,贝UC><GaGb.【详

6、解】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Ch技*100%=G+G动）h1X100%=x100%因物体的重力G越大,G动1+飞巴越小,I，动越大,且动滑轮的重力相等，所以，ga>Gb时，刀甲刀乙；由图可G知，n甲=2,n乙=3,由F（G+G动）可得，提升物体的重力:rtG=nF-G动，贝UFa=Fb时，提升物体的重力关系为Ga<Gb.7.小徐用如图所示的装置将重为600N的木箱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，,拉力F的

7、功率是W,木箱A与斜面间的摩擦力此装置的机械效率是【详解】1将木箱拉到顶端所做的有用功W有Gh600N2m1200J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=2X150N=300N通过斜面所做的总功W总=F1s=300NX5m=1500J所以此装置的机械效率W总1500J2由题意知，木箱的速度为0.5m/s,则绳子端的速度v=2x0.5m/s=1m/s那么拉力F的功率P=Fv=150NX1m/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二班耍=60NL5m8.如图所

8、示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用Fa、Fb匀速提升相同物体升高到相同的高度，不计绳子重和摩擦。则拉力FaFb,甲、乙两个滑轮组的机械效率甲（均选填“<Fs【答案】=【解析】【详解】1由题意可知，两滑轮组中动滑轮的重力相等，提升物体的重力相等，由图可知，n甲=2,n乙=3,不计绳子重和摩擦，则所用的拉力分别为1_1_F甲一（GG动）-（GG动）n甲21_1_F（GG动）-（GG动）也3所以，甲的拉力大于乙的拉力。2将同一物体在相同时间内匀速提升相同高度时，因不计绳子重和摩擦，拉力做的功等于克服物体重力和动滑轮重力所做的功，克服物体重力做的功为有用功，所以，拉力做的总W功相等，所

9、做的有用功相等，由-100%可知，甲的效率等于乙的效率。W9 .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【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/Fs=750NX4m=3000J,斜面的机械效率W_2700JW-3000J90%,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"303_75N,s

10、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.10 .如图所示，物体A在拉力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Wl、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.T?1A. Fi=2F2Wi=W21 1B. Fi=F2Wi=W222C. Fi=4F2Wi=W2iiD. Fi=-F2Wi=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：Fi=2fiF2=f2故：Fi=4F2根据功的公式可知：ii

11、Wi=FiXs_2fXs=fs22W2=F2xs=fXs_fs2故：Wi_W2,故选Co11.用如图所示的滑轮组竖直匀速提升质量为m的物体，绳子的拉力大小为F,在时间t内物体上升的高度为h,滑轮组的机械效率为q每个滑轮重力大小均为G,下列说法正确的是（）A.若将物体质量增大到5m,则拉力大小增大到5FB.G=3F-mgC.匀速提升物体的高度增加，机械效率刀不变1，D.t时间内，额外功为Wmgh或wh3Fmg【答案】CD【解析】【分析】【详解】A.据WWW有+W额得Fs=mgh+W额即FmghW额mghW额s3h物体质量增大到5m时，克服动滑轮的重力所做的额外功不变，即使克服摩擦所做的额外功增大

12、，但总的额外功不会增大到5W额，那么拉力的大小不会增大到5F,故A错误;B.若不计摩擦，据滑轮组的特点有L1-、1,八、F+G动）（mg+G）n3即G=3F-mg但题目并不说明摩擦可以忽略，故B错误；C.用滑轮组多次匀速提升物体至不同高度，其机械效率不变，因为有用功和总功都不变，故C正确；D.根据机械效率的公式有WWmghW息W+WmghWmghmgh1mgh或者滑轮组提升物体做的有用功和总功分别为Wa=mgh,W=Fs=F?3h=3Fh那么额外功W=W总-W有=3Fh-mgh=h（3F-mg）故D正确。故选CD。12.如图所示，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

13、小分别为Fi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）.下列说法中不正确的是甲乙A.若物重相等，则拉力Fi小于F2B.若物重相等，则甲、乙两滑轮组的机械效率相同C.若Fi、F2大小相等，则拉力Fi做的功较多D.若Fi、F2大小相等，则甲、乙两滑轮组的机械效率相同【答案】D【解析】i,_A,由图可知，n甲3,n乙2,不甘绳重和一切摩擦，由F一（GG动）可得，绳子的nii/一拉力：Fi-（GiG动），F2-（G2G动），32若物重相等，即Gi=G2,则FKF2,故A正确；B.若物重相等，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

14、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，若Fi、F2大小相等，则拉力F1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，若Fi、F2大小相等时，拉力FiW做的总功较多，由-100%可知，甲的机械效率小于乙的机械效率，故D错误.W故选D.【点睛】本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

15、是关键.13.如图所示，斜面高为1m,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，下列判断正确的是（）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B.斜面对木箱的摩擦力大小为25ND,斜面的机械效率为75%WgGh200N1m200JA错误；B.由题意可知，摩擦力所做的功是额外功，总功大小是WFs75N4m300J心、由上述可知，有用功大小是那么额外功大小是W有用Wg200JW总-W有用300J-200J100J可知斜面对木箱的摩擦力大小是100J25N4mB正

16、确;C.木箱是匀速运动的，根据PFv可知，拉力做功的功率是PFv75N0.2m/s15WC错误；D.由上述可知，斜面的机械效率是W有用100%2°100%66.7%300JD错误。故选Bo14.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A.第一次提升货物时，小刚对高台的压力为500NB.第一次提升货物过程中滑

17、轮组的机械效率为83.3%C.第二次提升货物时，货物上升的速度约为0.6m/sD.第二次提升货物时，小刚对高台的压力为800N【答案】BC【解析】【详解】A.第一次提升货物时，滑轮B所受向下的拉力为1_11FbG物Gcm物gmcg(100kg10N/kg8kg10N/kg)360N3331FbmBg2360N4kg10N/kg200N;小刚受到向下的拉力为%1FbG2小刚对高台的压力70kg10N/kg200N900N,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hm2物ghW息F拉h%6h100kg10N/kgh200N6h83.3%,B正确；'C,第二次的拉力f拉，分析方

18、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P220Wv0.6m/sF拉366.7N'C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。15.体重为800N的工人用图甲所示装置提升重物，AOB是轻质杠杆，。为支点，600NOA：OB=1:2,动滑轮的机械效率随提升物体重力变化的图像如图乙，若提升重物的过程则下列说法正确的是（）C.若工人在2s内将重物匀速提升了0.4m,人对绳子的拉力为300N,则拉力的功率240WD.该装置的机械效率为68%时，提升重物的重力是800N【答案】AC【解析】【分析】A.由图乙可知，当提升重

19、物轮组的机械效率WW巧心、解得【详解】G=600N时，动滑轮的机械效率为60%,不计绳重与摩擦，滑600N=60%600N+G动GhGGhG动hGG动G动=400N故A正确；B.由图知n=2,用该装置匀速提起2000N的物体，杠杆A端施加的拉力1 _1FA-GG(2000N400N)1200N2 2由杠杆平衡条件可得FaxOA=FbXOB,杠杆B端施加的力FbFaOA1OB211200N600N2人对地面的压力F压G人Fb800N600N200N故B错误;C.该装置使用了动滑轮、省力杠杆，二者都是动力臂等于二倍阻力臂的杠杆，拉力端移动距离等于物体升高距离的4倍，拉力端移动的速度等于物体升高速度

20、的4倍，则拉力端移动的速度h,0.4m,v4V物440.8m/st2s拉力做功功率WFsP-Fv300N0.8m/s240Wtt故C正确；D.该装置使用了动滑轮、省力杠杆，不计绳重与摩擦，AOB是轻质杠杆、质量不计；所以使用该装置做的额外功Ww=G动h,该装置的机械效率GhFsGhGGhG动hGG动68%68%G400N解得G=975N故D错误。故选AQ16.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t的变化关系如图乙所示已知这批建筑材料的总质量为70kg,滑轮的摩擦不可忽略g取1

21、0N/kg。下列说法中正确的是（）A.绳子自由端拉力做功的功率为80WB.绳子自由端的拉力F大小为400NC.用该滑轮提升这批建筑材料的机械效率约为87.5%D.若用这个动滑轮以0.1m/s的速度匀速提升总质量为100kg的建筑材料，则对绳子自由端竖直向上的拉力的功率为110W【答案】ABC【解析】3A.由图乙可知，拉力在100s内做功810J,则拉力做功功率8103J100s80W故A项正确；B.图中使用的是动滑轮，拉力端移动速度v2V物0.1m/s0.2m/sWFs由PttFv可得拉力大小80W0.2m/s400N故B项正确；C.建材受到的重力Gmg70kg10N/kg700N则动滑轮机械

22、效率W-100%GhFs100%GhF2h100%G2F700N100%100%=87.5%2400N故C项正确；D.若忽略绳重和滑轮的摩擦力不计,拉力则动滑轮重力G动2FGW2400N700N100N提升总质量为100kg的建材材料时，建材重力G物mg100kg10N/kg1000N拉力1_1FG物G动1000N100N550N22拉力做功的功率110W,故D项错误。PFv550N0.2m/s110W因为不能忽略绳重和滑轮的摩擦力，所以拉力的功率不等于故选ABCo17.工人师傅利用如图所示的两种方式将重均为300N的货物从图示位置向上缓慢提升一段距离。Fi、F2始终沿竖直方向；图甲中OB=2

23、OA,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，则下列说法正确的是A.甲乙两种方式都省一半的力B.甲方式Fi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，已知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Fi=150N;由图乙可知，n=3,不计绳重和摩擦，则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

24、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：=83.3%,W_G_300NW总一GG动300N+60N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,则乙方式F2的功率为：P=F2V绳=120NX0.03m/s=3.6W,故D错误。18 .建筑工地上需要将6块相同的砖从地面运送到楼顶，工人师傅利用如图所示的装置分三次运送，第一次运1块，第二次运2块，第三次运3块，每次运送时，砖都匀速上升,绳重及摩擦均忽略不计；这三次拉力依次为F1、F2、F3,效率为1、2、3,则FHMR耳麦w用系w第耳外春w春星R

25、承孑网"打¥A. FiF2F3C.123【答案】BD【解析】【分析】【详解】B. FiF2F3D.123如图有两段绳子承担物重，当绳重及摩擦均忽略不计，设一块砖收到的重力为G,人对绳子的拉力是Fi2GG动FGG动24GG动6G2G动226GG动2F3所以FiF2F3,由于三次提起重物时动滑轮受到重力不变，所以GhGhG动h提起物体重力越大，机械效率越高，故故选BDo19 .如图所示，分别用甲、乙两个滑轮组提起重力G1=G2的重物至相同的高度h,若所用拉力F1=F2,已知甲的机械效率50%,则（不计绳重及摩擦）（）甲ZA.乙的机械效率75%B.乙的机械效率80%C.拉力Fi做的功与拉力F2做的功之比3：2D.甲、乙两个滑轮组中的动滑轮重力之比3:1【答案】ACD【解析】【分析】【详解