全国各地中考模拟试卷物理分类：机械效率的计算

一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题1．如图是工人将重160N的物体匀速放下的过程，已知物体下降的距离为3m，用时3s，工人的拉力为50N，工人质量为50kg（物体未浸入水中，且不计绳重及摩擦）设此时工人放绳的速度为v1，滑轮组的效率η1；如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为η2，已知（物体在水中仍匀速下降，动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦，g取10N/kg）设当物体完全浸没在水中后物体所受的浮力为F浮，工人对地面的压力为F2.则（）A．v1=1m/s B．η1=62.5%。 C．F2=525N D．F浮=120N【答案】C【解析】【分析】【详解】A．物体下降速度为因为有4段绳子，所以工人放绳的速度为故A不符合题意；B．已知物体下降的距离为3m，因为有4段绳子，所以绳子运动距离放绳子的做的有用功放绳子的做的总功滑轮组的效率故B不符合题意；CD．物体未浸入水中时，不计绳重及摩擦，动滑轮受到重物对它的拉力、本身的重力、绳子的拉力，由可得，动滑轮重力已知η1：η2=4：3，则物体完全浸没水中后滑轮组的机械效率为物体完全浸没水中后，滑轮组对物体的拉力做的功为有用功，不计绳重及摩擦，克服动滑轮重力做的功为额外功，则此时滑轮组的机械效率解得F拉物=60N；物体的重力为160N，根据公式可得故D不符合题意；完全入水后，动滑轮受到重物对它向下的拉力、本身向下的重力、4段绳子向上的拉力，由力的平衡条件可得则人对绳子的拉力因为物体间力的作用是相互的，所以绳子对人的拉力也为25N；人的重力为对人进行受力分析可知，人受竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖直向上的支持力，则人受到竖直向上的支持力因为物体间力的作用是相互的，则人对地面的压力为525N，故C符合题意。故选C。2．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3．如图是某型号电动轮椅工作原理示意图。开关S1和S2由绝缘操纵杆控制，能同时接“1”或接“2”，向前推操纵杆时轮椅前进且能调速，向后拉操纵杆时轮椅以恒定速度后退。已知蓄电池的电压为24V保持不变，R2的阻值为10Ω，电动机的额定功率为100W，额定电压为24V。请解答下列问题：（1）当开关S1和S2同时接_______时，电动轮椅前进；电动轮椅既能前进又能后退，是通过改变电动机线圈中的_________实现的；（2）当电动轮椅后退时，电流表示数为1A，此时电动机的实际功率是_____W；（3）当电动机以额定功率工作时，电动轮椅在水平路面上匀速前进的速度为2m/s，若此时电动机消耗的电能有80%转化为电动轮椅前进的机械能，此时电动轮椅受到的阻力是___N。【答案】1电流方向1440【解析】【分析】【详解】(1)[1]电动机前进且能调速，这说明电路中的电流可以变化，电阻大小可变，这样只有滑动变阻器R1接入电路时才有这个功能，观察电路图，当开关S1和S2同时接1时，R1、电动机、电流表才串联接入电路，这样符合条件，电动轮椅前进。[2]磁场对通电导线的作用力方向跟电流方向有关，只改变电流方向时，受力方向也会变化；所以电动轮椅既能前进又能后退，是通过改变电动机线圈中的电流方向实现的。(2)[3]由上述可知，当电动轮椅后退时，开关S1和S2同时接2，R2、电动机、电流表串联接在电路中，电路中的总电阻电动机的电阻此时电动机的实际功率此时电动机的实际功率是14W。(3)[4]设此时电动轮椅受到的阻力是f，电动轮椅在水平路面上匀速前进，牵引力，由题意可知，电动轮椅的机械效率解得，此时电动轮椅受到的阻力是40N。4．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5．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6．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。7．如图所示，物体重G=200N，滑轮重G′=100N，若用力F竖直向上匀速拉动滑轮，则此时该滑轮的机械效率为____（不计绳重和滑轮转轴处的摩擦）。【答案】80%【解析】【分析】【详解】不计绳重和滑轮转轴处的摩擦，竖直向上匀速拉动滑轮，由力的平衡条件可得拉力F=2G＋G′=2×200N＋100N=500N由图知，动力作用在动滑轮的轴上，此时动滑轮费力、但省一半的距离，即所以物体上升的高度h＝2s该滑轮的机械效率8．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。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．为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度，设置了如图所示的滑轮组装置。当用图甲所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图乙和丙所示（不计绳重和绳与轮之间的摩擦）。下列计算结果正确的是（）A．0s~1s内，地面对物体的支持力是10NB．1s~2s内，拉力F做的功是62.5JC．2s~3s内，拉力F的功率是300WD．2s~3s内，滑轮组的机械效率是62.5%【答案】C【解析】【分析】【详解】A．从图乙可以看到，时间从第2s到第3s时，速度大小是不变的，这时处于平衡状态，物体受到的拉力大小等于重物和动滑轮的总重，即由题意可知，0s~1s内，地面对物体的支持力符合关系式从图甲可以看到，，解得，A错误；B．从图甲可以看到，1s~2s内，拉力F的大小是50N，物体上升的高度是1.25m，三条绳子托着动滑轮，绳端移动的距离是拉力F做的功是拉力F做的功是，B错误；C．2s~3s内，物体匀速运动，绳端也是匀速运动，拉力F的大小是40N，绳端移动的速度根据可知，拉力F的功率拉力F的功率是300W，C正确；D．2s~3s内，物体上升的高度拉力F的大小是40N，则滑轮组的机械效率滑轮组的机械效率约是，D错误。故选C。11．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）（）A．乙的机械效率75%B．乙的机械效率80%C．拉力F1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】AB．已知甲、乙两个滑轮组将同一物体匀速提升至相同的高度，由公式可知，甲、乙两个滑轮组所做的有用功相同；甲图滑轮组绳子的股数n=3，故S甲=3h，乙图滑轮组绳子的股数n=2，故S乙=2h，而拉力F1=F2，则甲、乙两个滑轮组所做的总功为所以甲的机械效率为乙的机械效率为因为，，所以故A正确，B错误；C．拉力F1做的功与拉力F2做的功之比为故C正确；D．因为化简得，由解得，所以G动1：G动2=G：=3:1故D正确。故选ACD。12．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。13．如图所示，甲、乙分别为同一滑轮组的不同绕法，忽略绳重及一切阻力，用图甲绕法匀速提升重为900N的物体时，机械效率为90%，下列判断正确的是（）A．拉力的大小为450NB．分别用两种方法匀速提升相同重物时，图乙绕法机械效率大C．用图乙绕法匀速提升400N重物时，机械效率为80%D．分别用两种绕法匀速提升相同重物升高相同高度，FB做功少【答案】C【解析】【详解】A．忽略绳重及一切阻力，用图甲绕法匀速提升重为900N的物体时，机械效率为90%，图甲中n=2，由可得拉力FA的大小：，故A错误；BD．分别用两种绕法匀速提升相同重物时，有用功相同，忽略绳重及一切阻力，克服动滑轮做的功是额外功，因同一滑轮组中动滑轮的重不变、提升高度相同，额外功相同，总功相同（即FA和FB做功相同），机械效率也相同，故B、D错误；C．图甲中，根据可得动滑轮的重力：；忽略绳重及一切阻力，滑轮组的机械效率，则用图乙绕法匀速提升400N重物时，其机械效率为：，故C正确。14．如图所示，重300N的物体在20N的水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为80%，则在此过程中，下列说法正确的是（）A．拉力F的功率为12W B．物体与地面间的滑动摩擦力为32NC．绳子自由端移动的距离为2m D．滑轮组做的有用功为120J【答案】A【解析】【详解】A．拉力F的功率为故A正确；B．滑轮组的机械效率为所以物体与地面间的滑动摩擦力为故B错误；C．绳子自由端移动的距离为故C错误；D．滑轮组做的有用功为故D错误。故选A。15．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。16．用如图所示的滑轮牵引小车沿水平地面匀速前进，已知小车的重力，拉力大小，该装置的机械效率是60%，则小车与地面之间摩擦力为（）A．27N B．36N C．18N D．270N【答案】A【解析】【分析】【详解】由于小车沿水平地面匀速前进，那么绳对小车的拉力等于小车受到地面的摩擦力，即，该装置的有用功是三段绳子托着动滑轮，那么绳端移动的距离是，该装置所做的总功是可知解得。故选A。17．如图所示，用甲、乙滑轮组在相同时间分别将A、B物体匀速提升相同高度，已知物体受到的重力GA＞GB，滑轮组的机械效率η甲＜η乙（忽略绳重和摩擦）．下列判断正确的是（）A．两滑轮组绳端移动的距离相等 B．甲滑轮组的有用功比乙的少C．甲滑轮组的总功率比乙的小 D．甲滑轮组的动滑轮比乙的重【答案】D【解析】【分析】【详解】A．两个物体提升相同的高度h时，甲滑轮组动滑轮上有三段绳子，所以F甲自由端移动的距离为3h，乙滑轮组动滑轮上有两段绳子，所以F乙自由端移动的距离为2h，故A错误．B．根据公式W有=Gh，由于两物体升高相同的高度，但是GA＞GB，所以W有甲＞W有乙，故B错误；C．W有甲＞W有乙，η甲＜η乙，结合知，W总甲＞W总乙，时间又相等，由P=知，甲滑轮组的总功率比乙的大，故C错误；D．根据，得=1+，因为η甲＜η乙，所以，又因为W有甲W有乙，所以，再根据得，，故D正确。故选D。18．如图所示，物体A在大小为10N的拉力F作用下，以0.3m/s的速度向右匀速运动（不计细绳的摩擦及重力），若物体A与桌面间的摩擦力为6N，已知动滑轮重为1N，下列说法正确的是（g=10N/kg）（）A．拉力F做功的功率是3WB．物体B的质量是1.1kgC．物体B上升的速度是0.15m/sD．去掉F，物体A仍保持静止则物体B的重力可以增加到17N【答案】ABD【解析】【分析】【详解】A．拉力的功率故A正确；B．因为A做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡状态得得由图示可知，滑轮组承重绳子的有效股数n=3，则物体B的重力物体B的质量故B正确；C．B的上升速度故C错误；D．去掉F后，仍保持物体A静止，F拉的最大值等于f，物体B的重力可以增加到根据可得故D正确。故选ABD。19．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．