备战中考物理机械效率的计算含答案

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，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。2．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“减小”）．【答案】90%75增大【解析】【分析】【详解】工人做的有用功W有用=Gh=1800N×1.5m=2700J，工人做的总功W总=Fs=750N×4m=3000J，斜面的机械效率，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，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．3．如图所示，工人用250N的力将重400N的物体匀速提升2m。若不计绳重及摩擦，绳子自由端移动的距离是____m，动滑轮的重力为____N，该滑轮组的机械效率是______。【答案】410080%【解析】【分析】【详解】[1]由图可知，动滑轮上绳子段数为2，则绳子自由端移动距离为s=2h=2×2m=4m[2]拉力为250N，物体中400N，则根据动滑轮上绳子段数为2，可求动滑轮重力为G滑=2F-G物=2×250N-400N=100N[3]机械效率为4．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。5．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_____。（后两空均用已知量符号表示）【答案】物重（或动滑轮重）Gn×100%【解析】【分析】【详解】[1]已知机械中摩擦力及绳重忽略不计，由可知，影响滑轮组机械效率的因素有物重、动滑轮重。[2]由图乙可知，物重，滑轮组的机械效率，因机械中摩擦力及绳重忽略不计，所以滑轮组的机械效率解得[3]已知工人的质量为m，则该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力由可得提升的最大物重则滑轮组的最大机械效率6．如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用、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__________，甲、乙两个滑轮组的机械效率__________。（均选填“<”“>”或“=”）【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，拉力做的总功相等，所做的有用功相等，由可知，甲的效率等于乙的效率。7．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8．如图所示的滑轮组，每个滑轮重2N，把一个重为12N的物体在2s内匀速提升0.2m，不计绳重和摩擦，则（）A．绳子自由端的拉力F为6N B．绳子自由端移动速度为0.1m/sC．F所做的有用功为2.8J D．滑轮组的机械效率约为85.7%【答案】D【解析】【分析】【详解】由图可知绳子承担重物的段数n为2。A．绳子自由端的拉力故A错误；B．物体移动的速度则绳子自由端移动速度故B错误；C．拉力F做的功为总功物体克服重力做的功为有用功故C错误；D．物体克服重力为有用功则滑轮组的机械效率故D正确。故选D。9．如图所示，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。若不考虑物体与斜面间的摩擦，则拉力F为_____N；若斜面的机械效率为80%，则此时拉力F为_____N。若另一斜面的高度h与长度s之比为3:5，将重25N的物体匀速拉至顶端的拉力为18N，则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，则用手做的功和用机械所做的功相等；可由求出拉力；已知有用功和机械效率，可由机械效率变形公式求出总功，再由求出拉力；不考虑物体与斜面间的摩擦，由求出拉力，然后与实际施加的拉力比较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，则用手做的功和用机械所做的功相等，所以有则拉力F为[2]用手做的有用功已知机械效率，根据可得，此时拉力F做的总功则由可得，此时拉力F为[3]使用另一斜面，若不考虑物体与斜面间的摩擦，由可得，此时的拉力为由于该物体受到摩擦力的作用，则实际拉力，所以摩擦力10．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。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，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。13．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小分别为F1和F2的拉力，将重物G1和G2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A．若物重相等，则拉力F1小于F2B．若物重相等，则甲、乙两滑轮组的机械效率相同C．若F1、F2大小相等，则拉力F1做的功较多D．若F1、F2大小相等，则甲、乙两滑轮组的机械效率相同【答案】D【解析】A．由图可知，，不计绳重和一切摩擦，由可得，绳子的拉力：，若物重相等，即G1=G2，则F1＜F2，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，总功为克服动滑轮重力和物体重力做的功，所以，由可知两滑轮做的有用功相等，由可知两滑轮的总功相等，由可知，甲、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，由可知，若F1、F2大小相等，则拉力F1做的功较多，故C正确；D．将重物G1和G2分别缓慢提升相同的高度时有用功相同，若F1、F2大小相等时，拉力F1做的总功较多，由可知，甲的机械效率小于乙的机械效率，故D错误．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是关键．14．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。15．如图甲所示的装置，A是重15N的空吊篮，绳子B和C能承受的最大拉力分别为100N和50N。质量为50kg的小张同学将A提升到高处，施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦，常数g取10N/kg。下列结论正确的是（）A．动滑轮的重力为9NB．第2s内拉力F的功率为40WC．此装置最多能匀速运载80N的货物D．此装置提升重物的最大机械效率为85%【答案】BC【解析】【分析】【详解】A．由图丙可知，在1~2s内物体匀速运动，图乙可知，拉力为10N，由图甲知绳子股数n=2，则根据即解得G动=5N故A错误；B．第2s内绳子自由端的速度为第2s内拉力F的功率为故B正确；C．当拉力最大为50N时，可以拉动物重为绳子B不断，故C正确；D．由C可得，重物最重为80N，则最大的机械效率为故D错误。故选BC。16．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。17．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。18．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。19．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。F1、F2始终沿竖直方向；图甲中OB＝2OA，图乙中动滑轮重为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F1由150N保持不变C．乙方式机械效率约为83.3%D．乙方