2020-2021中考物理专题训练-机械效率的计算题分类含答案解析

一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题1．如图甲所示，实心物体A漂浮在水面上，现利用电动机通过滑轮组拉动A，使A向下运动（运动过程中始终未碰到定滑轮）。此过程中，电动机拉力F做的功W随时间t的变化图象如图乙所示。已知A的体积为0.1m3，密度为0.4×103kg/m3，动滑轮重为300N。不计绳重、摩擦和水的阻力，g取10N/kg。下列说法中正确的是（）A．物体A向下运动过程中，电动机拉着绳子的力逐渐变大B．物体A受到的最大浮力为400NC．物体A向下运动的最小速度为0.2m/sD．物体A向下运动过程中，滑轮组机械效率的最大值为82.4%【答案】C【解析】【分析】【详解】A．由图可知，承担物重的绳子段数，电动机拉着绳子的力物体A向下运动过程中，浮力先变大、后不变，所以电动机拉着绳子的力先变大，后不变，故A错误；B．物体A完全浸没在水中时受到的最大浮力，为故B错误；C．由得，A的质量A的重力当A完全浸没时绳子对物体A的拉力最大，电动机对绳子的拉力也最大，不计绳重、摩擦和水的阻力，则电动机对绳子的最大拉力由图乙可知，电动机工作时拉绳子的功率且保持不变，为由可知，绳子自由端运动的最小速度则物体向下运动的最小速度故C正确；D．当A完全浸没后，滑轮组受到的拉力最大，此时滑轮组的机械效率最大，有用功总功滑轮组机械效率的最大值故D错误。故选C。2．一台起重机将3600N的货物提高4m，如果额外功是9600J，则该起重机做的有用功是_______J，机械效率是______。【答案】1.44×10460%【解析】【分析】起重机是用来提升重物的，所以对重物做的功是有用功，总功是指有用功与额外功的和，从而根据机械效率的公式，，可求得机械效率。【详解】[1]该起重机做的有用功[2]该起重机的机械效率3．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：（1）若某次运送建材的质量为40kg，滑轮组的机械效率是_______。动滑轮的重力是_______N。（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_______W，运送建材的重力是_______N，此时的机械效率是_______。【答案】50%40020060060%.【解析】【分析】【详解】(1)[1]建材质量为40kg，其重力为由图乙得，当建材重力为400N时，滑轮组机械效率为50%。[2]此时机械效率解得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[4]滑轮组省一半的力，所以解得。[5]此时的机械效率为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_______N。【答案】9【解析】【分析】【详解】由图知，n=2，拉力端移动距离s=2s物=2×1m=2m拉力做功W总=Fs=5N×2m=10J有用功为则物体与地面之间的摩擦力为5．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，弹簧测力计的示数为6N，则物体受到地面的摩擦力大小为_________N。一段时间内物体沿水平方向移动了5m，拉力F做功_____J。【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=2×6N=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=6N×10m=60J拉力做的功为60J。6．如图在粗糙斜面上将一个重为16N的物体匀速拉到高h处，沿斜面向上的拉力为10N，斜面长、高。其中所做的有用功为__J，物体受到的摩擦力大小为__N，斜面的机械效率为__。【答案】16280%【解析】【详解】[1]所做的有用功为：W有用；[2]拉力做的总功为：W总，所做的额外功为：W额=W总-W有用=20J-16J=4J；摩擦力：。[3]斜面的机械效率为：。7．如图所示，在测定杠杆机械效率的实验中，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置，在此过程中，测力计上升的高度s为0.2m．物块重G为1.5N，物块上升的高度h为0.3m，杠杆的机械效率为75%，则测力计的示数F=______N，使用该杠杆做额外功的一个原因是______。【答案】3由于使用杠杆时需要克服杠杆自重（克服摩擦力）等做功【解析】【分析】本题考查机械效率的应用。【详解】[1]杠杆在使用过程中，所做的有用功W有=Gh=1.5N×0.3m=0.45J根据得而W总=Fs，所以[2]杠杆本身有重力、支点与杠杆之间有摩擦，使用杠杆过程需克服这些做功，于是便出现了额外功。8．用如图甲所示的装置将实心物体A从深井中吊出来，人对绳子施加的拉力随时间的变化如图乙所示，已知动滑轮的重力为60N，物体匀速上升的速度始终为1m/s，（不计绳重、摩擦及阻力）。则当物体完全出水之后，拉力的功率为____W，物体浸没在水中时受到的浮力为_____N；物体浸没在水中时滑轮组的机械效率为________。【答案】【解析】【分析】【详解】[1]由乙图可知，物体完全出水后人对绳的拉力大小为210N，绳自由端移动的速度为物体上升速度的2倍，此时拉力的功率[2]以动滑轮和下方吊起的物体为整体进行受力分析：物体完全脱离水面后，整体在竖直向上的方向上受到两股绳的拉力，竖直向下的方向上受到重力被吊物体的重力物体在浸没状态时，整体在竖直向上的方向上受到两股绳的拉力和浮力，竖直向下的方向上受到重力，由此可得[3]物体在浸没状态时，绳对物体的拉力滑轮组的机械效率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，可用的拉力将重为2.4×104N的吊板提起，如果吊板被匀速提高10m，则拉力F做功_________J，滑轮组的机械效率是__________。【答案】3×10580%【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；拉力F做功是[2]滑轮组做的有用功是滑轮组的机械效率是10．如图所示的滑轮组，绳子的末端缠绕在电动机上，电动机转动将下方钩码匀速提起。如果加快电动机的转速，则后一次提升与前一次相比（）A．功率增大、机械效率增大 B．功率增大、机械效率不变C．功率不变、机械效率不变 D．功率不变、机械效率增大【答案】B【解析】【分析】【详解】前后两次的滑轮组是同一个滑轮组，则做的有用功、额外功、总功不变，则机械效率不变；加快电动机的转速，则物体提升的速度增大，若两次提升高度相同，则后一次所需要的时间小于前一次所需要的时间，根据可知，功率变大。故ACD错误，B正确。故选B。11．某工地利用如图所示的滑轮组，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是（）A．有用功是400J B．动滑轮的重力为60NC．拉力F的功率为72W D．动滑轮的机械效率为75%【答案】BD【解析】【分析】【详解】A．有用功为故A错误；B．因不计绳重和摩擦，则动滑轮的重力为故B正确；C．绳子移动的距离为拉力F做的功为拉力F的功率为故C错误；D．滑轮组的机械效率为故D正确。故选BD。12．如图所示，甲乙两个滑轮组，其中每个大小相同的滑轮质量相同，用它们分别将相同的重物提高到相同的高度，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（）A．两滑轮组绳自由端拉力相等 B．两滑轮组机械效率相等C．乙滑轮组的额外功多 D．甲滑轮组绳自由端移动的距离多【答案】C【解析】【详解】A．由图可知，，n乙=4，不计绳重和摩擦，则，两滑轮组绳自由端拉力不相等，故A错误；B．不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率，两滑轮组机械效率不相等，故B错误；C．两滑轮组的额外功；故乙滑轮组的额外功多，故C正确；D．两滑轮组绳自由端移动的距离，则乙滑轮组绳自由端移动的距离多，故D错误；故选C。13．某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重均为50g）在2s内把重物G1和G2提高10cm，已知Fl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是（）A．重物G1的重力大小为5.5NB．乙滑轮组所做的有用功是0.7JC．F1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，可知解得，重物G1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，可知解得，重物升高的高度是，乙滑轮组所做的有用功是乙滑轮组所做的有用功是，B正确，不合题意；C．重物G1移动的速度是甲图中绳端移动的速度是重物G2移动的速度是乙图中绳端移动的速度是那么可知F1和F2做功的功率之比是F1和F2做功的功率之比为3:4，C正确，不合题意；D．甲滑轮组所做的有用功是所做的总功是乙滑轮组所做的总功是由上述可知，乙滑轮组所做的有用功是，那么两个滑轮组的机械效率之比是两个滑轮组的机械效率之比是；D错误，符合题意。故选D。14．如图所示，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50N，滑轮组下端挂有物体B，滑轮组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。若不计绳重及滑轮的摩擦，g取10N/kg，则下列说法中正确的是（）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，则弹簧测力计下滑轮有两段绳子，则有2f+50N=550N解得f=250N，故A错误；B．对于物体B，有3f=GB+G滑即250N×3=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，则拉力F端移动的速度v=3×5cm/s=0.15m/s拉力F的功率P=Fv=530N×0.15m/s=79.5W故C错误，D正确。故选D。15．如图所示，用规格相同的滑轮组成甲、乙两个滑轮组，分别将两个重力相同的物体G1和G2在相同时间内匀速提升相同高度，若不计绳重和摩擦，比较甲、乙两滑轮组，下列说法正确的是A．甲滑轮组省力，乙滑轮组的机械效率大B．乙滑轮组省力，乙滑轮组的机械效率大C．乙滑轮组省力，甲滑轮组的机械效率大D．甲、乙滑轮组做的有用功相同，甲、乙滑轮组机械效率一样大【答案】D【解析】【详解】由题知，动滑轮重相同，提升的物体重也相同，不计绳重及摩擦，拉力，由图知，n甲=3，n乙=2，则绳端的拉力分别为：，，所以，则甲滑轮组更省力；因为不计绳重及摩擦，动滑轮重相同，提升的物体重和高度都相同，由、可知，利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，则拉力做的总功相同，因为，所以两滑轮组的机械效率相同；综上所述，故选D。16．如图所示，小型牵引车通过滑轮组匀速打捞起深井中的均质物体，物体上升的速度保持1m/s不变，已知物体重1.2×N，密度为1.6×kg/。测得物体在出水面前、后牵引车作用在绳子上的拉力之比为l∶2，若不计摩擦、绳重及水的阻力，g取10N/kg，下列结果错误的是（）A．物体出水前牵引车拉力的功率为500WB．物体浸没在水中受到的浮力为750NC．物体在出水面前，牵引车的拉力为250ND．物体在出水面前，滑轮组的效率是60%【答案】A【解析】【分析】【详解】物体的质量为物体的体积物体浸没水中时，排开液体体积等于物体体积，所受的浮力为在出水面前、后牵引车作用于绳子上的拉力之比为l∶2，即则可得物体在出水面的拉力为物体上升的速度保持1m/s不变，则牵引车的速度为3m/s，故物体出水前牵引车拉力的功率为物体出水前滑轮组的效率是A．物体出水前牵引车拉力的功率为750W，A错误，故A项符合题意；B．物体浸没在水中受到的浮力为750N，B正确，故B项不符合题意；C．物体在出水面前，牵引车的拉力为250N，C正确，故C项不符合题意；D．物体在出水面前，滑轮组的效率是60%，D正确，故D项不符合题意。故选A。17．如图所示，竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组，已知每个滑轮重均为30N，滑轮组下端挂有质量为30kg的物体B，滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体A相连，物体A在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动；用水平向左的力F拉动物体A，可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6cm/s。若不计绳重及绳与滑轮的摩擦，g取10N/kg，则下列说法中正确的是（）A．物体A所受滑动摩擦力大小为100NB．F的大小为220NC．F做功的功率为42WD．提升物体B时滑轮组的机械效率约为90.9%【答案】BD【解析】【分析】【详解】A．物体B的重力由图可知，，不计绳重及滑轮的摩擦，A右侧绳子对滑轮组的拉力因A物体向右做匀速直线运动，则由二力平衡条件可得A物体所受滑动摩擦力故A错误；B．用水平向左的力F拉动A可使其沿水平桌面向左做匀速直线运动，因A对桌面的压力不变、接触面的粗糙程度不变，则A受到的摩擦力大小不变，又因为A右侧绳子对A的拉力和对滑轮组的拉力由同一根绳子承担，所以两个拉力大小相等，由力的平衡条件可得，此时水平向左的拉力故B正确；C．拉力端移动速度拉力做功的功率故C错误；D．匀速提升物体B时，A对滑轮组的拉力因为滑轮组的机械效率所以此时滑轮组的机械效率故D正确。故选BD。18．体重为800N的工人用图甲所示装置提升重物，AOB是轻质杠杆，O为支点，OA∶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，若提升重物的过程中绳子始终是竖直的，不计绳重与摩擦，g取。则下列说法正确的是（）A．动滑轮的重力是400NB．用该装置匀速提起2000N的物体，人对地面的压力是600NC．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】【详解】A．由图乙可知，当提升重物G=600N时，动滑轮的机械效率为60%，不计绳重与摩擦，滑轮组的机械效率解得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端施加的拉力由杠杆平衡条件可得FA×OA=FB×OB，杠杆B端施加的力人对地面的压力故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的4倍，则拉力端移动的速度拉力做功功率故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