中考物理机械效率专项训练题库

中考物理机械效率专项训练题库一、引言机械效率是初中物理力学部分的重点和难点，也是中考的常考知识点。它不仅涉及到功的基本概念，还与简单机械的应用紧密相关。理解机械效率的物理意义，掌握其计算公式及相关因素分析，对于解决实际问题和应对中考挑战至关重要。本专项训练题库旨在帮助同学们系统梳理机械效率的核心知识，通过典型例题的解析和针对性练习，提升解题能力和应试技巧。二、核心知识梳理1.机械效率的定义：有用功跟总功的比值叫做机械效率，通常用百分数表示。*公式：η=(W_有/W_总)×100%*理解：机械效率是衡量机械性能优劣的重要指标。由于额外功的存在，机械效率总小于1。2.有用功（W_有）：为了达到某一目的而必须做的功。*提升物体时：W_有=G_物×h（G_物为物体重力，h为物体被提升的高度）*水平移动物体时（克服摩擦力）：W_有=f×s_物（f为物体受到的摩擦力，s_物为物体移动的距离）3.总功（W_总）：动力所做的功，即有用功与额外功之和。*公式：W_总=W_有+W_额*通常情况下：W_总=F×s（F为动力，s为动力作用点移动的距离）4.额外功（W_额）：并非我们需要但又不得不做的功，主要来源于机械自重、摩擦等。*公式：W_额=W_总-W_有5.影响机械效率的主要因素：*对于滑轮组：动滑轮的重力、绳子与滑轮间的摩擦、被提升物体的重力。*对于斜面：斜面的粗糙程度（摩擦力）、斜面的倾斜程度。*对于杠杆：支点处的摩擦、杠杆自身重力（若杠杆自重不能忽略）。6.常见简单机械的机械效率：*滑轮组：η=(G_物/(nF))×100%（忽略绳重和摩擦时，n为承担物重的绳子股数，F为拉力）；若考虑动滑轮重力，则η=(G_物/(G_物+G_动))×100%（理想情况下，即不计绳重和摩擦）。*斜面：η=(G_物h/(FL))×100%（h为斜面高度，L为斜面长度，F为沿斜面的拉力）。三、专项训练题（一）选择题1.关于机械效率，下列说法正确的是（）A.机械效率越高，机械做的有用功越多B.机械效率越高，机械做的总功越少C.机械效率越高，额外功在总功中所占的比例越小D.机械效率越高，机械的功率越大2.用一个动滑轮将重为G的物体匀速提升h，若动滑轮重为G_动，不计绳重和摩擦，则该动滑轮的机械效率为（）A.G/(G+G_动)B.G_动/(G+G_动)C.G/(2(G+G_动))D.(G+G_动)/G3.如图所示，用同一滑轮组分别将两个不同的物体匀速提升相同的高度，不计绳重和摩擦，若两次提升的机械效率分别为η₁和η₂，且G₁<G₂，则（）（*此处应有图示：一个由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，动滑轮下分别挂有G1和G2两个重物*）A.η₁>η₂B.η₁<η₂C.η₁=η₂D.无法比较（二）填空题4.某同学用一个动滑轮将一袋重为100N的大米匀速提升到3m高的楼上，所用的拉力为60N，则此过程中有用功为______J，总功为______J，动滑轮的机械效率为______（结果保留一位小数）。5.斜面长5m，高1m，工人用沿斜面方向400N的力把重1600N的木箱匀速推到车上，在此过程中，木箱受到的摩擦力为______N，斜面的机械效率为______。（三）计算题6.用如图所示的滑轮组匀速提升重为800N的物体，已知拉力F为300N，绳子自由端被拉下了4m。不计绳重和摩擦，求：（*此处应有图示：一个由两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组，拉力方向向下*）(1)物体被提升的高度h；(2)该滑轮组的机械效率η；(3)动滑轮的总重G_动。7.一辆汽车不小心陷入了泥潭中，司机用如图所示的滑轮组将汽车拖出。已知汽车受到的阻力为1200N，滑轮组的机械效率为80%。若司机在5s内将汽车水平匀速拉动了2m，求：（*此处应有图示：一个水平放置的滑轮组，动滑轮挂钩连接汽车，绳子自由端由司机拉动，承担阻力的绳子股数为3*）(1)司机做的有用功；(2)司机做的总功；(3)司机的拉力F；(4)司机拉力的功率。8.一个工人用如图所示的装置（由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组）从深井中匀速提升矿石，已知矿石重为630N，动滑轮重为70N，不计绳重和摩擦。求：(1)工人匀速提升矿石时所用的拉力F是多大？(2)如果绳子的最大承受力是350N，此装置的机械效率最大可达到多少？9.某实验小组在“测量滑轮组的机械效率”实验中，所用装置如图所示，实验数据如下表：实验次数物重G/N物体上升高度h/cm拉力F/N绳端移动距离s/cm机械效率η:-------:------:---------------:------:---------------:--------1250.9152451.61534101.630（*此处应有图示：与实验次数1、2、3对应的滑轮组装置图，例如均为一定一动，绳子绕法相同，n=3*）(1)请根据表中数据，计算出三次实验的机械效率并填入表中（结果保留一位小数）。(2)比较第1次和第2次实验数据，可得出结论：使用同一滑轮组，提升的物体越重，机械效率越______。(3)比较第2次和第3次实验数据，可得出结论：使用同一滑轮组，提升相同的物体，机械效率与物体被提升的高度______（选填“有关”或“无关”）。(4)若在第3次实验中，物体上升的速度为0.1m/s，则拉力F的功率为多大？10.用一平行于斜面的拉力，将重为500N的物体从长5m、高2m的斜面底端匀速拉到顶端，拉力所做的额外功为500J。求：(1)拉力做的有用功；(2)斜面的机械效率；(3)拉力的大小。四、参考答案与解析（一）选择题1.答案：C解析：机械效率是有用功与总功的比值，其高低反映了有用功在总功中所占比例的大小。机械效率高，表示额外功在总功中所占比例小，C正确。机械效率高低不直接决定有用功或总功的多少，A、B错误。功率表示做功快慢，与机械效率是两个不同的物理量，D错误。2.答案：A解析：使用动滑轮提升物体，n=2。有用功W_有=Gh，总功W_总=Fs=F×2h。不计绳重和摩擦时，F=(G+G_动)/2。则η=W_有/W_总=Gh/(F×2h)=G/(2F)=G/(G+G_动)。3.答案：B解析：对于同一滑轮组，不计绳重和摩擦时，额外功主要来源于动滑轮的重力。机械效率η=G_物/(G_物+G_动)=1/(1+G_动/G_物)。当提升的物体重力G_物增大时，G_动/G_物减小，分母减小，η增大。因此G₁<G₂时，η₁<η₂。（二）填空题4.答案：300；360；83.3%解析：有用功W_有=Gh=100N×3m=300J。动滑轮n=2，绳子自由端移动距离s=nh=2×3m=6m。总功W_总=Fs=60N×6m=360J。机械效率η=W_有/W_总×100%=300J/360J×100%≈83.3%。5.答案：80；80%解析：有用功W_有=Gh=1600N×1m=1600J。总功W_总=FL=400N×5m=2000J。额外功W_额=W_总-W_有=2000J-1600J=400J。摩擦力f=W_额/L=400J/5m=80N。机械效率η=W_有/W_总×100%=1600J/2000J×100%=80%。（三）计算题6.答案：(1)由图可知，承担物重的绳子股数n=4。因为s=nh，所以h=s/n=4m/4=1m。(2)W_有=Gh=800N×1m=800J。W_总=Fs=300N×4m=1200J。η=W_有/W_总×100%=800J/1200J×100%≈66.7%。(3)不计绳重和摩擦，F=(G+G_动)/n。所以G_动=nF-G=4×300N-800N=1200N-800N=400N。7.答案：(1)有用功W_有=f×s_物=1200N×2m=2400J。(2)由η=W_有/W_总得，W_总=W_有/η=2400J/80%=3000J。(3)由图知，n=3，绳子自由端移动距离s=ns_物=3×2m=6m。由W_总=Fs得，F=W_总/s=3000J/6m=500N。(4)拉力的功率P=W_总/t=3000J/5s=600W。8.答案：(1)由图可知，承担物重的绳子股数n=2（注：此处需根据实际图示判断，若动滑轮上有2段绳子则n=2，若为3段则n=3。题目未明确图示，按常见“一个定滑轮一个动滑轮”且拉力向下或向上判断。假设为n=2）。不计绳重和摩擦，F=(G_物+G_动)/n=(630N+70N)/2=700N/2=350N。(2)绳子最大承受力F_max=350N。此时能提升的最大物重G_max=nF_max-G_动=2×350N-70N=700N-70N=630N。（咦，与第一问物重相同？说明n可能为3。）若n=3：(1)F=(630N+70N)/3=700N/3≈233.3N。(2)G_max=nF_max-G_动=3×350N-70N=1050N-70N=980N。此时机械效率η=G_max/(G_max+G_动)=980N/(980N+70N)=980/1050≈93.3%。（题目表述“由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组”，n可以是2或3，取决于绕线方式。若第一问拉力为350N，则n=2合理。若要第二问有变化，n=3更合理。此处按n=3修正如下：）(1)F=(630N+70N)/3≈233.3N。(2)G_max=3×350N-70N=980N