2021年中考物理20机械效率（解析版）

一/考点抢分秘籍20机械效率

抢分点1.机械效率

(1)有用功：为达目的，不得不做的功。一般用符号“％表示。

(2)总功：动力所做的功。一般用符号W.也表示。

(3)额外功：对机械所做的功。一般用符号表示。

(4)三种功之间的关系：W有+W斫W总

w,,

(5)机械效率：有用功与总功的比值。通常用百分数表示。公式表示为：xioo%o

w.e

(6)因为使用任何机械做功，都必须要对机械本身做额外功，所以w八始终比w总小，所以n一定小

于100%。

龛例题精选

某机械的机械效率为60%,它所做的额外功是30J,则它完成的总功是J,有用功是

__________Jo

【答案解析】7545

W,,W,,.W*

【试题解答】由1=1X100%=hX100%可得：60%=丁%X100%,解得WH45J。W总=W“

w.aw有+w领Wg+3oj

+Wffi=45J+30J=75J.

【提分秘诀】灵和运用有用功、额外功、总功这三者之间的关系式W#+川额=川怂进行变式。

V?

工工抢分秘练

1.用水桶从井中提水的时候，加入桶重10N,水重90N,井深10m,将水提至井口时，所做的有用功

等于J,额外功等于J,总功等于J,机械效率等于一■加入其他条件不变，而

目的是从井里捞桶，那么将桶提井口时，所做的有用功等于J,额外功等于J,总

功等于Jo机械效率为。

【答案解析】900100100090%100900100010%

【试题解答】用水桶从井中提水的时候，要将水提至井口时，对水做的功是有用功：W%=G木h=90NX

10m=900J；对铜做的功是额外功：WMCishnlONXlOigOOJ；总功：口=W“+W*,=900J+I00J=1000J;机械

效率：n=txioo%=燃xi00%=90%。若目的是从井里捞桶，那么将桶提井口时，那么对通做

的功为有用功：

Wft=GHh=10NX10m=100J；对水做的功为额外功功：W*G水h=90NX10m=900J；总功不变;机械效率:

一义1。。%=瑞X100%”

2.甲、乙两台机械，甲的机械效率是80%,乙的机械效率是60%,若提起一样的重物到同一高度,

贝I］（）

A.使用甲机械做功省力B.使用甲机械做功多

C.使用甲机械做的额外功少D.以上说法都不对

【答案解析】c

【试题解答】AB.机械效率的高低与有用功在总功中的比值大小有关，比值越大，机械效率越高，与

机械是否省力，做功的儿无关，AB错。

w,,.w,,.

CD.提起一样的重物到同一高度，所做的有用功一样，由由1=1X100%=「《广义100%可知：

w.&w“+w■

当W有一样时，n值越大，W额越小，即做的额外功越少，C正确，D错。选C。

两台机械完成的有用功之比它们的机械效率分别为巾=则两台机

3.WI：W2=4:7,60%,02=75%,

械所做总功之比为（）

A.5:7B.7:5C.16:35D.35:16

【答案解析】A

【试题解答】由n=X100%可得：W总=—―o所以力=-~X~=5:7。选A。

W总nW&z<11W有z760%

4/抢分点2.滑轮组竖直提升物体时的机械效率计算

（1）有用功是克服物体重力做功，即：火『6物八（G«r所提升物体的重力；h-物体竖直上升的高度，

单位：m）

（2）总功是动力F做的功，即：W.产FS=Fnh（n-绳子绕过动滑轮的股数）

WGqjhG蜘hG*4-

(3)机械效率：n=-X10(»=41n—X100%=工-x100%=*X100%=—JxiO(W(G动-动滑

W,eFSFnhnFG物+G动

轮自身的重力）。

金例题精选

（2021•泰州市）小明利用如图所示的滑轮组,将质量为90kg的物体在Imin内匀速提升5m,竖直

向上的拉力为360N。求：（1）物体的重力（g取10N/kg）（2）小明拉力的功率？（3）滑轮组的机

械效率（结果保留一位小数）。

【答案解析】(1)900N(2)90W(3)83.3%

【试题解答】（1）物体的重力是G=mg=90kgX10N/kg=900No

（2）由图可知：承担物重的绳子段数n=3,物体匀速提升5nl时，绳端移动的距离是：s=nh=3X5m=15m,

小明拉力做功；W=FS=360NX15m=5400J,小明拉力的功率:P=-=-=90肌

t60s

（3）有用功：亚有=611=90（^*5m=4500J,滑轮组的机械效率：Q=「X100%=蠕X100%&83.3%«

VV巧54UUJ

答：（1）物体的重力是900N；（2）小明拉力的功率90W；（3）滑轮组的机械效率是83.3虬

【提分秘诀】计算滑轮组的机械效率的问题，关键是灵和对机械效率公式结合滑轮组中力与距离的关

系进行变形；分清距离和力是与哪一个相对应；数正确n值。

V

-二抢分秘练

1.（2021广东14）如图所示，人向下拉绳提升重物，已知物体重400N,动滑轮重60N,不计绳重及

摩擦，将重物匀速提升o.5m,人需用的拉力为_N,绳子自由端移动的距离为m,人所做

的有用功为____Jo

【答案解析】2301200

G+G

【试题解答】由图可知：n=2,不计绳重及摩擦，人需用的拉力F=—理詈”=230N。绳子自

2

由端移动的距离s=2h=2X0.5m=lm。人所做的有用功为W.=Gh=400NX0.5m=200Jo

2.（2021南京16）如图所示，物体重210N,动滑轮重25N。工人用125N的拉力将物体匀速提升3m,

用了10s,此过程中有用功是J,拉力的功率是W,滑轮的机械效率是,克

服动滑轮重所做的额外功占总功的%o

【答案解析】6307584%10

【试题解答】由图可知：n=2。此过程中有用功：Ww=Gh=210NX3m=630J,拉力做的功：W总

=Fs=FX2h=125NX2X3m=750J；拉力的功率：p=、£=萼=75W。滑轮的机械效率：n=/X100%=

瑞X100%=84%o克服动滑轮重所做的额外功：W"G动h=25NX3m=75J,克服动滑轮重所做的额外功占

W部751

总功的百分比：^-X100%=焉X100%=10%»

3.（2021•黔西南州）如图所示，工人们用同一滑轮组，根据需要有两种方式来提起等重的建筑材料,

若不计摩擦和绳重，贝IJRF2,机械效率n,、nB»（填“或“<”）

【答案解析】<=

【试题解答】由图可知：不计摩擦及绳重，绳子自由端拉力分别为：FF泞％;F2=白也。因为是用

32

同一滑轮组提起等重的建筑材料，所以G物+G动一样，F,<F2,

不计摩擦和绳重，两种方式来提起等重的建筑材料到一样高度，则对物体做的有功一样，动滑轮一

样，则所做额外功一样。所以机械效率一样，即n产

4.（2021达州14）如图所示，工人师傅用150N的力，使物体A在Imin内沿水平地面匀速移动了12m,

此时物体A受到水平向左的拉力为240N。在此过程中物体A移动的速度是_m/s,工人师傅拉绳子

的力做功的功率是_W,该装置的机械效率n=一。当物体A的速度增大到0.5m/s时，物体A

受到的摩擦力是No

【答案解析】0.26080%240

【试题解答】物体A移动的速度：v=乎=詈=0.2m/s。由图可知，n=2,绳子自由端沿移动的距

t60s

离：s=nsA=2X12m=24m；拉力F做的功：W.FFSTSONX24m=3600J；拉力F的功率：P=-=幽=60W„

t60s

做的有用功："％=E囱=240NX121n=2880J；装置的机械效率：丹=>X100%=誓X100%=80%o

W,,3600J

物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，则物体受到的

摩擦力f=FF240N：当物体A的速度增大到0.5m/s时，物体A时地面的压力和接触面的粗糙程度不

变，摩擦力大小不变，即物体A受到的摩擦力仍是240N。

5.（2021•重庆A）滑轮是提升重物时经常用到的一种机械，工人师傅用500N的拉力F,利用图5所

示的滑轮将重800N的重物在30s内匀速提高了6m下列判断对的是（）

图5

A.绳端移动的速度为0.2m/sB.该滑轮的机械效率为62.5%

C.工人师傅拉绳子的功率为200WD.提升重物所做的有用功为3600J

【答案解析】C

【试题解答】A.绳端移动的速度V=nV物=助=等=0.4m/s,A错。

t30s

BD.提升重物所做的有用功：W产Gh=800NX6m=4800J,总功：W.®=FS=Fnh=500NX2X6m=6000J,机械

效率：n=rX100%=燃X100%=80%。BD错。

VVbUUUJ

C.工人师傅拉绳子的功率：P=4=甯=200W,C正确，选C。

t30s

6.（2021达州23）如图所示，物体A重200N,圆柱形容器底面积为400cm）内盛有足够深的水。用

图中的滑轮组（定滑轮用轻质细杆固定在水平地面上）将浸没在水中的物体A匀速提出水面，当物

体A浸没在水中匀速上升时，滑轮组的机械效率为80%«不计绳重、摩擦及水的阻力，物体A不

吸水、不沾水，。水=1.0x10&00?,夕物=5.0x10'kg/n?,g=10N/kg»求：

（1）物体浸没在水中时受到的浮力；（2）物体完全提出水面后,水对容器底减小的压强；（3）物体完

全提出水面后，滑轮组的机械效率。（小数点后保留一位数字）

【答案解析】（D40N（2）lOOOPa（3）83.3%

【试题解答】（1）物体的质量m=9=镖上=20kg；物体的体积为：V=~=二边”…=4

g10N/kgP物5.0xl03kg/m3xi0N/kg

X10Wo物体浸没在水中时受到的浮力为:Fw=P木gv=l.OX103kg/m3X10N/kgX4X10V=40N»

（2）物体完全提出水面后，水位降低高度为：=二廿二：=0.1m；水对容器底减小的压强

为：

33

△P=P水gAh=l.OX10kg/mX10N/kgX0.lm=1000Pao

（3）由图可知：n=3。nF=T+G动；当物体A浸没在水中匀速上升时：G物可+F；,，；滑轮组的机械效率为：

n=—X100%=二X100%=_6归？_X100%,即」=0,8,解得G动=40N。物体完全

W总nFhG物一F浮+G动200N-40N+G^,

提出水面后，滑轮组的机械效率为：

w/X100%=—^―X100%2OON

nX100%=83.3%

w/G物+G动200N+40N

答：（1）物体浸没在水中时受到的浮力为40N；（2）物体完全提出水面后，水对容器底减小的压强为

lOOOPa；

（3）物体完全提出水面后，滑轮组的机械效率为83.3%o

7.用下图所示滑轮组，将480N的物体以0.3m/s的速度匀速提起，绳子自由端的拉力为200N,（不

计摩擦和绳重）求：（1）滑轮组的机械效率;（2）若用该滑轮组将重600N的物体匀速提升2m时，拉

力做的功。

【答案解析】（1）80%（2）1440J

W"G-h

【试题解答】（I）由图可知：动滑轮上绳子的段数n=3,n=X100%=X100%=

W总FS

%-x100%=—X100%=-X100%=80%o

FnhnF3X200N

（2）设动滑轮的重为GM由（1）题可知：GM=nF-G后3X200N-480N=120N,则提起600N的物体时

的拉力为F'=二^=6°°N+】2ONON；拉力F'做的功W'=F'nh=240NX3X2m=1440J。

n3=24

抢分点3.用滑轮组水平拖动物体时的机械效率计算

（1）有用功是克服物体与水平面之间的摩擦力f做的功，即：W『fs物（S旷物体在水平面上匀速

移动的距离，单位：m）

（2）总功是动力F做的功，即：W&=FS=FnS物（n-绳子绕过动滑轮的股数；S-拉力移动的距离，单

位：m）

⑶机械效率：n=^xioo%=^xioo%=^-xioo%=^xioo%0

龛例题精选

（2021滨州市）如图所示，重8OON的物体在1（）（）N水平拉力尸的作用下，以O.lm/S的速度沿水

平地面向左匀速直线运动了20s,滑轮组的机械效率为60%。在此过程中，下列说法对的是（）

A.拉力尸做的功为400J

B.物体与地面间的滑动摩擦力为180N

C.额外功的功率为12W

D.若物体的重力和运动速度不变，只增大水平地面的粗糙程度，则滑轮组的机械效率会降低

【答案解析】BC

【试题解答】

【详解】A.物体移动距离

s物=v枷t=O.lm/sX20s=2m

由图知，n=3,则绳子自由端移动的距离

s=3s物=3X2m=6m

拉力F做的功

Ws=Fs=100NX6m=600J

故A错误；

B.有用功:W“=W总n=600JX60%=360J,物体与地面间的滑动摩擦力：f=白=黑=180必B正确。

C.额外功Wffi=W.e-Wft=600J-360J=240J,额外功的功率P="=学=12W,C正确.

t20s

D.若物体的重力和运动速度不变，只增大水平地面的粗糙程度，故增大了有用功，所以在额外功不

变的情况下，滑轮组的机械效率变大，D错。选BC。

【提分秘诀】用滑轮组水平拖动物体在水平面上移动时，做有用功的是克服物体与水平面之间的摩

擦力做功，此时重力与物体运动方向垂直，不做功。其次，要注意动、定滑轮的区分，与物体相连

的哪一个滑轮才是动滑轮，注意绳子绕过动滑轮的股数，这是求解的重要数据，一错全错。

A抢分秘练

1.（2021宁波）如图所示，物体A的重力为180N,物体B的重力为15N.物体A受到一个水平向右

的拉力F,拉力F的功率为3W,在拉力F的作用下，物体B在2s内匀速上升0.3m。不计滑轮、绳

子的自重及它们之间的摩擦，下列说法错误的是（）

A.拉力F大小为40N

B.2s内，物体B克服重力做功4.5J

C.拉力F做的功等于物体B克服重力做的功

D.物体A向右做匀速直线运动的速度为0.075m/s

【答案解析】C

【试题解答】AD物体上升速度v物=2=字=0.15m/s,由图知，n=2,拉力F端移动速度v=?=

t2s2

--;--=0.075m/s；由P=Fv可得拉力F=J：/=40N,AD正确。

2V0.0375m/s

C.物体B克服重力做功W,涧=G枷h=15NX0.3m=4.5J,C正确。

D.拉力做的总功W.&=Pt=3WX2s=6J,所以拉力F做的功大于物体B克服重力做的功，D错。选C。

2.（2021宁夏）如图所示，拉力F为5N,物体A以。.lm/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，受到水平向左4N的摩擦力，弹簧测力计示数为12N。下

列说法对的是（）

A.物体A受到的摩擦力为10N拉力F的功率为1.5W

C.滑轮组的机械效率为80%拉力F增大到15N时，物体B开始向左运动

【答案解析】C

【试题解答】A.物体B静止，受力平衡，分析其受力，可知受到向右的弹簧拉力，向左的地面给予

的摩擦力、物体A对B的摩擦力，所以两个摩擦力的和为12N,即F,、B+4N=12N,所以FM,=8N0根据

作用力和反作用力，物体A受到的摩擦力F“=8N,A错。

B,有两股绳拉动动滑轮，所以拉力作用的绳端运动速度为动滑轮运动速度的2倍，即v=2V物=2X0.

lm/s=0.2m/s,拉力F的功率为P=Fv=5NX0.2m/s=lW,B错。

C.物体A匀速运动，所以受到的拉力与摩擦力大小相等，FR=FM=8N,P产F拉v=8NX0.lm/s=0.8W,

"?=鬻=80%，C正确。

D.拉力F增大，AB之间的摩擦力大小与F大小无关，始终等于其滑动摩擦力大小，所以物体B的状

态不会改变，D错。选C。

V。/抢分点4.斜面的机械效率计算

沿斜面匀速拉动物体上升时：

（1）、'有=611（G-物体的重力；h-斜面的高）

（2）W总、=FL（F-拉力；L-斜面的长）

W,,品

（3）n=—xioo%=—xioo%

w总FL

乜例题精选

（2021・安徽）如图所示，工人沿斜面用一定大小的力F把一重为600N的物体从斜面底部匀速推到顶

部（不考虑物体的大小）。已知斜面长L=3m,高〃=1.5m。若该过程中斜面的效率为60%,力F所

做的功为Jo

【答案解析】1500

【试题解答】工人所做的有用功为Wft-Gh=600NX1.5ni=900J,由n=>X100%得：W总=*=黑

W总X]60%

=1500Jo

【提分秘诀】注意计算功时，重力与高度对应；拉力与斜面长对应。

L抢分秘练

1.（2021•南充市）如图所示，用沿斜面向上大小为4N的拉力，将一个重5