中考物理复习机械效率的计算专项易错题及答案

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，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。2．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。3．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：。4．如图所示，用F=50N的力通过滑轮组水平拉重为80N的物体使其向左匀速运动0.4m，在这个过程中拉力F做功为_____J，已知物体受到水平地面的摩擦力为60N，该滑轮组的机械效率为_____（忽略绳子和动滑轮的重力）【答案】4060%【解析】【分析】首先判断滑轮组有几段绳子受力，计算出拉力移动的距离，利用W=Fs拉力做的总功；滑轮组所做的有用功为克服物体A受到摩擦力所做的功，根据W=fs求出其大小，再根据效率公式求出滑轮组的机械效率。【详解】[1]滑轮组有两段绳子与动滑轮接触，所以有2段绳子有效受力，则绳子自由端移动的距离s拉力F所做的总功W[2]滑轮组克服摩擦所做有用功W滑轮组的机械效率η=【点睛】本题考查水平使用滑轮组拉力的计算，有两处关键的地方，一是滑轮组水平使用克服的是摩擦力，故题目已知物体重力是个干扰条件；二是对动滑轮上绳子段数n的判断。5．小徐用如图所示的装置将重为600N的木箱A，以0.5m/s的速度从斜面底端匀速拉到顶端。拉力F=150N，斜面长L=5m，高h=2m，滑轮重、绳重、滑轮与绳之间的摩擦均不计，此装置的机械效率是_________，拉力F的功率是_________W，木箱A与斜面间的摩擦力是______N。【答案】80%15060【解析】【分析】【详解】[1]将木箱拉到顶端所做的有用功而动滑轮绳子端的拉力F=150N，滑轮重、绳重、滑轮与绳之间的摩擦均不计,那么木箱受到的拉力F1=2F=2×150N=300N通过斜面所做的总功W总=F1s=300N×5m=1500J所以此装置的机械效率[2]由题意知，木箱的速度为0.5m/s，则绳子端的速度v=2×0.5m/s=1m/s那么拉力F的功率P=Fv=150N×1m/s=150W[3]在斜面上克服摩擦力做的额外功为W额=W总-W有=1500J-1200J=300J木箱所受的摩擦力f==60N6．用如图所示的滑轮组匀速提升质量为4kg的物体，在重物上升1m的过程中，拉力F的功率为25W，此时滑轮组的机械效率为80%，则拉力做的有用功是_____J，重物上升的速度是_____m/s；若用此滑轮组匀速提升80N的货物，所需拉力为________N。（不考虑绳重和摩擦）【答案】40J0.5m/s45N【解析】【分析】【详解】[1]有用功为[2]拉力做的总功为做功所需的时间为所以重物上升的速度为[3]上问中拉力为动滑轮重力为所以用此滑轮组匀速提升80N的货物，所需拉力为7．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：。8．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9．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，则F1______F2，机械效率ηA______ηB。（填“>”“=”或“<”）【答案】<=【解析】【分析】【详解】[1]由图可知，不计摩擦及绳重，绳子自由端拉力分别为，所以[2]不计摩擦和绳重，两种方式来提起等重的建筑材料到相同高度，则对物体做的有功相同，动滑轮相同，则所做额外功相同。所以机械效率相同，即。10．在“再探动滑轮”的实验中，小明用动滑轮将重3N的钩码匀速向上提升，拉力为2N，2s内钩码上升0.2m。此过程中有用功为_____J，拉力做功的功率为_____W，动滑轮的机械效率为_____%。【答案】0.60.475％【解析】【分析】【详解】[1]拉动的过程中做的有用功就是克服钩码重力所做的功，即为[2]绳子移动的距离为拉力所做的功为拉力的功率为[3]动滑轮的机械效率为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，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。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．如图所示，质量为70kg的小刚站在高台上通过滑轮组匀速提升货物，第一次提升货物的质量为100kg，第二次提升货物的质量为200kg，小刚第二次提升货物时拉力做功的功率为220W。已知滑轮A、B的质量均为4kg，滑轮C的质量为8kg，绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计，取10N/kg，关于小刚提升货物的分析，下列说法中正确的是A．第一次提升货物时，小刚对高台的压力为500NB．第一次提升货物过程中滑轮组的机械效率为83.3%C．第二次提升货物时，货物上升的速度约为0.6m/sD．第二次提升货物时，小刚对高台的压力为800N【答案】BC【解析】【详解】A．第一次提升货物时，滑轮B所受向下的拉力为小刚受到向下的拉力为；小刚对高台的压力，A错误；B．第一次提升货物时滑轮组的机械效率为，B正确；C．第二次的拉力，分析方法同第一次提升货物时分析拉力的过程，解得，根据公式，C正确；D．根据选项A的解法，同样能够解出第二次小刚对高台的压力为1066.7N，D错误。16．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。17．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。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