【物理】物理二模试题分类汇编-机械效率的计算综合含答案

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。2．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/s×2s=1m，∵使用的是动滑轮，∴拉力移动的距离：s′=2s=2×1m=2m，拉力做功：W=Fs′=2.5N×2m=5J；∵物体受到的摩擦阻力是物重的0.2倍，∴f=0.2G=0.2×20N=4N，滑轮的机械效率：η====80%．故答案为5，80%．3．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。4．如图甲是一艘完全依靠太阳能驱动的船，该船长30米，宽15米，排水量60吨，船的表面安装有太阳能电池板，接收太阳能的功率为1.6×105W，若接收的太阳能只用来驱动船前进。在一次航行中，从某一时刻开始，太阳能船受到水平方向的牵引力F随时间t的变化关系如图乙所示，船的运动速度v随时间t的变化关系如图丙所示。（g取10N/kg），则满载时太阳能船受到的浮力是___________N；第50s到第100s的运动过程中，太阳能船的效率是_________。【答案】【解析】【分析】【详解】[1]由题意可知，排水量60t，则满载时太阳能船受到的浮力是[2]由题意可知，第50s到第100s的运动过程中，太阳能船移动的距离是这段时间牵引力所做的功是总功是那么太阳能船的效率是5．如图所示，用8N的拉力F拉着物体A在水平面匀速运动了1m。已知物体A重40N，与水平面的接触面积是100cm2，它在水平面运动时受到的摩擦力是12N，则拉动时重物对地面的压强是_______Pa，滑轮组的机械效率是______。【答案】4×10375%【解析】【详解】[1]重物对地面的压强为：；[2]由图可知，动滑轮上绳子的段数为n=2，绳子自由端移动的距离为：；克服摩擦力做的有用功为：；总功为：；机械效率为：。6．用如图甲所示的滑轮组在同一平面上均以0.2m/s的速度匀速拉动不同物体。根据测量结果画出了该滑轮组机械效率与物体受到摩擦力大小变化的关系图像，如图乙所示。若不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，当物体向右运动0.3m，绳子自由端移动__________m；当滑轮组的机械效率为60%时，拉力Fb的功率是__________W。【答案】0.950【解析】【分析】【详解】[1]有丙图可知，绳子股数，物体向右运动0.3m，则绳子自由端移动的距离[2]由丁图，当物体受到的摩擦力是100N时，滑轮组机械效率为50%，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，则则当滑轮组的机械效率为60%时，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，物体受到摩擦力的大小则不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，由图知绳子股数，拉力Fb为物体运动速度0.2m/s不变，则绳端移动速度则拉力Fb的功率，由则7．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＝10N B．克服动滑轮重力做额外功7.5JC．动滑轮重7.5N D．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，即n=3，该滑轮组的机械效率则绳子自由端的拉力故A错误；B．滑轮组对物体做的有用功滑轮组做的总功额外功为由于绳有重力，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；C．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，由得拉力的功率为故D正确。故选D。8．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．动滑轮做的有用功故A正确，不符合题意；B．由图知，绳子段数n=2，物体匀速提升3m，绳子自由端移动距离s=6m，绳子自由端移动的速度为故B正确，不符合题意；CD．工人对地面的压强为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，机械效率为故C错误，符合题意。故选C。9．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F1、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=2F2W1=W2B．F1=F2W1=W2C．F1=4F2W1=W2D．F1=F2W1=W2【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=2fF2=f故：F1=4F2根据功的公式可知：W1=F1×s=2f×s=fsW2=F2×2s=f×2s=fs故：W1=W2，故选C。11．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、F2、F3，效率为、、，则A． B．C． D．【答案】BD【解析】【分析】【详解】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，人对绳子的拉力是所以，由于三次提起重物时动滑轮受到重力不变，所以提起物体重力越大，机械效率越高，故。故选BD。12．如图所示，拉力F为5N，物体A以0.1m/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，受到地面对它的水平向左4N的摩擦力，弹簧测力计示数为12N。下列说法正确的是（）A．物体A受到的摩擦力为10N B．拉力F的功率为1.5WC．滑轮组的机械效率为80% D．拉力F增大到15N时，物体B开始向左运动【答案】C【解析】【分析】【详解】A．物体B静止在地面上，所以受力平衡；水平方向上物体B受到向右的弹簧拉力、地面对它向左的摩擦力和物体A对它向左的摩擦力，所以两个摩擦力之和为12N，即则；根据相互作用力的知识可知，物体A受到的摩擦力为故A错误；B．由图知，水平使用滑轮组，n=2，拉力端移动速度则拉力做功的功率故B错误；C．滑轮组的机械效率故C正确；D．若拉力F增大到15N时，A在运动过程中，A对B的压力不变、接触面的粗糙程度不变，则A和B之间的摩擦力不变，所以物体B的运动状态不会改变，即物体B仍然静止，不会向左运动，故D错误。故选C。13．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。14．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Ⅱ为A上表面刚露出水面到下表面刚离开水面竖直匀速上升的过程，过程Ⅲ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=500N。若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，下列判断中正确的是（）A．若过程I和过程Ⅱ中提升A的高度相同，则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Ⅲ中提升A的机械效率η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、Ⅱ中动滑轮提供的拉力等于A的重力减A受到的浮力，但过程Ⅱ中物块排开水的体积变小，则浮力不断变小，拉力增大，提升相同的高度，由可知过程I中动滑轮所做的有用功与过程Ⅱ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，由可知卷扬机对绳子的拉力大小不同，故错误；CD．过程I中过程Ⅲ中又因为则故CD正确。故选CD。15．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10N/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】【分析】【详解】A．由图乙可知，拉力在100s内做功，则拉力做功功率故A项正确；B．图中使用的是动滑轮，拉力端移动速度由可得拉力大小故B项正确；C．建材受到的重力则动滑轮机械效率故C项正确；D．若忽略绳重和滑轮的摩擦力不计，拉力则动滑轮重力提升总质量为100kg的建材材料时，建材重力拉力拉力做功的功率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110W，故D项错误。故选ABC。16．一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m1，建筑材料的质量为m2，人对绳子的拉力为F，吊篮在拉力的作用下匀速上升了h，不计绳重及摩擦。下列说法正确的是（）A．绳子自由端移动的距离为3h B．工人做的有用功为m2ghC．该滑轮组的机械效率为 D．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=m2gh故B正确；C．总功为W总=Fs=F×2h=2Fh机械效率为故C正确；D．如果拉力则装置不省力，故D错误。故选BC。17．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。18．如图所示，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，下列说法正确的是（）A．拉力做的额外功是B．有用功为C．拉力F的功率为D．滑轮组的机械效率随h的增大而增大【答案】BC【解析】【分析】【详解】AB．由题意可知，滑轮组做的有用功是；三段绳子托着动滑轮，货物上升高度是h，那么绳子自由端移动的距离是，拉力做的总功是拉力做的额外功是A错误、B正确；C．由上述可知，在时间t内，绳子自由端移动的速度是那么根据可知，拉力F的功率是C正确；D．由上述可知，滑轮组的机械效率是从上式可看到，滑轮组的机械效率与h无关，D错误。故选BC。19．为运送物体搭制的斜面如图所示，斜面长为s，高为h，用沿斜