2020-2021厦门中考物理机械效率的计算复习

1、一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题0.2m,1.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内匀速提升不计绳重和摩擦，则（）A.绳子自由端的拉力 F为6NC. F所做的有用功为2.8J【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。B.绳子自由端移动速度为0.1m/sD.滑轮组的机械效率约为 85.7%A.绳子自由端的拉力1 _1F G物+G12N 2N 7Nn2故A错误；B.物体移动的速度则绳子自由端移动速度0.2m2s0.1m/sv绳子 nv物 2 0.1m/s 0.2m/s故B错误；C.拉力F做的功为总功W总Fs Fnh 7N 2 0.

2、2m 2.8J物体克服重力做的功为有用功W有 Gh 12 0.2m 2.4J故C错误；D.物体克服重力为有用功W总 Gh 12N 0.2m 2.4J则滑轮组的机械效率W2.4J 100% 100% 85.7%W巧心、故D正确。故选Do2.如图所示，重300 N的物体在10s内水平均速移动了 1.5m,若物体受到地面的摩擦力N,滑轮组的机械为60 N ,绳端所用的拉力 F的功率为12W,则绳端所用的拉力为 效率为。【答案】40 75%【解析】【分析】【详解】1由图可知，滑轮组有两段绳子与动滑轮相连，所以庭龟 2% 3m绳端运动的速度为3m八 =0.3m/s10s根据公式P Fv可得，拉力大小为F

3、)v绳12W0.3m/s=40N2由题可知，滑轮组所做的有用功为物体克服摩擦力所做的功W有 fs物 60N?1.5m=90J总功为W息 Fs 绳 40N?3m=120J所以，滑轮组机械效率为=- 100%=胆 100% 75%W 总120J3 .如图所示，利用斜面向上移动物体可以 （选填“省力”、“省距离”、“省功”）。小明把质量为 50kg的木箱沿斜面拉了 10m,使木箱上升了 4m,如图所示，沿斜面向上用的拉力 F= 250N,木箱以0.2m/s的速度匀速上升的过程中，斜面的机械效率为,木箱在斜面上匀速运动时受到摩擦力为 No （g取10N/kg）【答案】省力 80% 50【解析】【分析】

4、【详解】1斜面也是一种简单机械，利用斜面向上移动物体可以省力。2做的有用功拉力做的总功斜面的机械效率W 有用=Gh=mgh=50kgX 10N/kg x 4m=2000JW wFs=250N< 10m=2500JW有用2000JX100% = 80%2500J机械效率为80%。3这个过程中，做的额外功W 额外=亚总-W 有用=2500J-2000J=500J克服摩擦做的功为额外功的唯一来源，因为W额外=fs,所以摩擦力的大小"随= 50Ns 10m摩擦力为50N。4 .在如图所示的滑轮组中，用大小为 5N的拉力F拉动绳端，使物体水平向左匀速滑动1m,不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮

5、之间的摩擦，此时滑轮组的机械效率为90%,则物体与地面之间的摩擦力为 No【答案】9【解析】【分析】【详解】由图知，n=2,拉力端移动距离s=2s 物=2X 1m=2m拉力做功有用功为W 总=58=5山 2m=10JW有W总,=90% 10J = 9J则物体与地面之间的摩擦力为9NW有 9J-=一s 1m5 .如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用Fa、Fb匀速提升重力为Ga、Gb的A、B两物体，不计绳重和摩擦.若Ga> Gb,则刀甲 刀乙；若Fa=Fb,则Ga Gb.（选填 4"、之"或“='【答案】> V【解析】【分析】【详解】不计绳重和

6、摩擦，克服物体重力做的功为有用功,克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功，则滑轮组的机械效率：W有 Gh G71丽餐x 100%=G+G动）匕% 100%=+G岫x I。 “动x 100%因物体的重力GG越大,G动1+小,G动越大,且动滑轮的重力相等，所以,GGa>Gb时，刀甲刀乙；由图可一 ,_ 1 _ _ _ _知，n甲=2,n乙=3,由F（G+G动）可得，提升物体的重力：G=nF-G动，贝UFa=Fb时，提n升物体的重力关系为Ga< Gb.6 .如图所示，用8 N的拉力F拉着物体A在水平面匀速运动了 1 m。已知物体 A重40 N, 与水平面的接触面积是 100cm2,它在水平

7、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】4X 103 75%【解析】【详解】i重物对地面的压强为:P F GS S2由图可知，动滑轮上绳子的段数为100n=2,40N3i24 10Pa；10 m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:W心、机械效率为:7.用如图甲所示的滑轮组在同一平面% =21m=2m ；fs=12N1m=12J ；F拉s绳=8N2m=16J ；12J100%= 16J100%=75%。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

8、乙所示。若不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，当物体向右运动轮组的机械效率为 60%时，拉力Fb的功率是0.3m,绳子自由端移动Wo【答案】0.9 501有丙图可知，绳子股数 n 3,物体向右运动0.3m,则绳子自由端移动的距离s绳 ns物 3 0.3m=0.9m2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，则他用'WT100N=50%（100N+G 动）G 动 100N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fiMfifis物 1G 动J1（fi G动）f1 1=60% （f1+100N）fi150N不计

9、绳重和绳与滑轮间的摩擦，由图知绳子股数n 3 ,拉力Fb为Fb物体运动速度0.2m/s不变,1 -1（fiG动）-33则绳端移动速度250150N+100N =N30.2m/s=0.6m/s则拉力Fb的功率，由FsFvtPFbV绳2503N 0.6m/s=50W8.如图甲所示，实心物体 A漂浮在水面上，现利用电动机通过滑轮组拉动A,使A向下运动（运动过程中始终未碰到定滑轮）。此过程中，电动机拉力F做的功 W随时间t的变化图象如图乙所示。已知 A的体积为0.1m3,密度为0.4 X 13kg/m 3,动滑轮重为300N。不计 绳重、摩擦和水的阻力，g取10N/kg。下列说法中正确的是（）A.物体

10、 B.物体 C.物体 D.物体【答案】 【解析】 【分析】 【详解】A向下运动过程中，电动机拉着绳子的力逐渐变大A受到的最大浮力为 400NA向下运动的最小速度为 0.2m/sA向下运动过程中，滑轮组机械效率的最大值为82.4%CA.由图可知，承担物重的绳子段数 n 3,电动机拉着绳子的力L 1 _ L F 。动 F浮 GA)n物体A向下运动过程中，浮力先变大、后不变，所以电动机拉着绳子的力先变大，后不 变，故A错误；8 .物体A完全浸没在水中时受到的最大浮力，为_333%液gVh 1 103kg/m3 10N/kg 0.1m3 1000N故B错误;C.由 m得，A的质量VAVA 0.4 10

11、3kg/m3 0.1m3 40kgA的重力Ga mAg 40kg 10N/kg 400N当A完全浸没时绳子对物体和水的阻力,则电动机对绳子的最大拉力由图乙可知,1 _1FF 浮 Ga G1000N 400N 300N300N3 3电动机工作时拉绳子的功率且保持不变，为W 180JP180Wt 1sFs _一 Fv可知，绳子自由漏运动的取小速度tA的拉力最大，电动机对绳子的拉力也最大，不计绳重、摩擦则物体向下运动的最小速度180W0.6m/s300N1 0.6m/s 0.2m/s3故C正确;D.当A完全浸没后，滑轮组受到的拉力最大，此时滑轮组的机械效率最大，有用功W有用Ga总功1W总Fs 3Ga

12、3hF浮Ga G动h滑轮组机械效率的最大值W有用W心、F浮Ga hGa1000N 400NF浮GaG动hF浮GaG动100% 66.7%1000N 400N 300N故D错误。故选Co9 .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F104N的拉力将重为2.4 x 4N的吊板提起，如果吊板被匀速提高 10 m,则拉力【分析】F移动的距离s与物体升高的距离 h1由题图知：与动滑轮相连的绳子共有三段，则拉力之间的关系为s 3h ；拉力F做功是W Fs 104N 3 10m 3 105J心、2滑轮组做的有用功是_45Wr用 Gh 2.4 10 N 10m 2.4

13、 10 J滑轮组的机械效率是WfW心、100%2.4 105J3 105J100% 80%10.用如图所示的滑轮组拉动物体 A,使物体A以0.2m/s的速度水平向左匀速运动 10s。 已知物体A重500N,物体A受到的摩擦力为120N,拉力F的功率为30W。下列说法正确 的是（）A.绳子自由端移动的距离为 2mB.拉力F的大小为40NC.滑轮组的机械效率为 80%D.滑轮组对物体 A所做的功为1000J【答案】C【解析】【分析】【详解】A.由图知，n 3,绳子自由端移动的距离的速度为v绳 nv物 3 0.2m /s 0.6m/s则绳子自由端移动的距离为故A错误；B.由可得拉力的大小故B错误；C

14、D.物体移动的距离为滑轮组对物体所做功为总功为滑轮组的机械效率为s绳 v绳t 0.6m /s 10s 6mW Fst tFv30W0.6m /s50Ns v物t 0.2m /s 10s 2mW有 fs 120N 2m 240JW总 Fs 绳 50N 6m 300JW 启240J 100% 240J 100% 80%W300J故C正确，D错误。故选Co11.如图所示，用完全相同的四个滑轮和两根相同的细绳组成甲乙两个滑轮组，在各自的自由端均施加大小相等的拉力 F,将A、B两个不同的物块匀速提升相同的高度（不计绳重 和摩擦）已知A、B两物块重分别为 GA、Gb,动滑轮重为G。，下列说法正确的是（）A

15、.甲、乙两滑轮组的机械效率相等B.物块A的重力小于物块 B的重力C.若G0=Gb,则甲、乙滑轮组一定都是省力机械D.甲滑轮组的机械效率为 反土2F【答案】BDA.甲、乙两滑轮组提升两块物体的质量不同，提升相同高度所做有用功不同，动滑轮质量相同，不计绳重和摩擦，则滑轮组做额外功相同，它们的机械效率不同，故A项错误;B.在各自的自由端均施加大小相等的拉力F,则Ga 2F G动，Gb 3F G动所以Ga<Gb ,故B项正确;C.若G0=Gb,则甲滑轮组绳子端拉力为包±=色i包222所以甲滑轮组是费力机械, 乙滑轮组绳子端拉力为Gb+G动 Gb+ Gb 2Gb7=所以乙滑轮组是省力机械

16、，故 D.甲滑轮组的机械效率为333C项错误；WT用 _ GaH GaMT 一司 2f故D项正确。故选BD。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

17、】 【详解】A.动滑轮做的有用功W动有 _G物h_m 物 gh_40kg 10N/kg 3m_1200J故A正确，不符合题意；3m,绳子自由端移动距离s=6m,绳子自由端移6m10sB.由图知，绳子段数 n=2,物体匀速提升 动的速度为0.6m/ss V -t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2F pS 6000Pa 0.05m2=300N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11F G人-5拉=6 人-G 物+G 动=m g m 物 g+m动 g22代入数据，得

18、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W有 G物hG物-= 100%= -W 总G物+G动hG物+G动100%=600N600N+200N100%=75%故C错误，符合题意。 故选Co13.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Gi和G2提高10cm,已知F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Gi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

19、【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G 动 m动 g 0.05kg 10N/kg 0.5N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3Fi G 动 Gi解得Gi 5.5N ,重物Gi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4F2 2G 动 G2解得G2 7N ,重物升高的高度是 h2 0.1m ,乙滑轮组所做的有用功是W乙有用 G2h2 7N 0.1m 0.7J乙滑轮组所做的有用功是 0.7J, B正确，不合题意;C.重物Gi移动的速度是hi0.

20、1m v1-0.05m/st12s甲图中绳端移动的速度是v绳i 3vi 3 0.05m/s 0.15m/s重物G2移动的速度是h20.1m,v 20.05m/st22s乙图中绳端移动的速度是v绳2 4v2 4 0.05m/s 0.2m/s那么可知Fi和巳做功的功率之比是P： F2 F1V绳1：F2V绳2 3：4Fi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W甲有用 G1h1 5.5N 0.1m 0.55J所做的总功是W甲总F1G 2N 3 0.1m 0.6J乙滑轮组所做的总功是WL总F2s2 2N 4 0.1m 0.8J由上述可知，乙滑轮组所做的有用功是坨有

21、用0.7J ,那么两个滑轮组的机械效率之比是.WP有用 .WL有用0.55J 0.7J甲：乙：WmWk总0.6J 0.8J两个滑轮组的机械效率之比是22: 21 ; D错误，符合题意。故选Do14.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G 10N ,拉力大小F 15N ,该装置的机械效率是 60%,则小车与地面之间摩擦力为（）A. 27NB. 36NC. 18ND. 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F f ,该装置的有用功是W F s fs三段绳子托着动滑轮，那么绳端移动的距离是s 3s1,

22、该装置所做的总功是W Fs 15N 3s心、可知Wfs100% 1 100% 60%W总15N 3s解得f 27N。故选Ao15.农村建房时，常利用如图所示的简易滑轮提升建材。在一次提升建材的过程中，建筑 工人用400N的拉力，将重600N的建材在10s内匀速提高3m。不计绳重及摩擦，则下列A.该滑轮的机械效率 中75%B.滑轮所做的有用功为 1200JC.滑轮自身白重力为 100ND.绳子自由端移动的距离大小为3m【答案】A【解析】【详解】AB.滑轮所做的有用功为：W 有用=Gh=600NX 3m=1800J,因为是动滑轮，所以拉力移动的距离是物体提高距离的2倍，即6m,则拉力做的总功为：W

23、 总=555=4003 6m=2400J,所以动滑轮的机械效率为：惘用1800J-M00%= 100%=75%,W2400J故A正确，B错误；C.不计绳重及摩擦，则拉力为：1 ,F - （G G动），2那么动滑轮的重为:G 动=2F-G=2X 400N-600N=200N)故C错误；D.由图知，使用的是动滑轮，承担物重的绳子股数n=2,绳子自由端移动的距离为:s=nh=2 x 3m=6m故D错误;故选Ao16.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nA在空中竖直为A上表面刚

24、露出水面到下表面刚离开水面竖直匀速上升的过程，过程出为匀速上升的过程。过程 I中卷扬机对绳子的拉力大小为F=500No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（）卷场机卷场机R钢架A.若过程I和过程n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.过程出中提升 A的机械效率 刀一定小于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、n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n中物块排开水的体积变小，则浮力不断变小，拉力

25、增大，提升相同的高度，由 轮所做的有用功与过程n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，由匚1匚 cC 匚F卷扬机 F拉 6动=-G F浮22可知卷扬机对绳子的拉力大小不同，故错误；CD.过程I中1 c _c 匚W Fs可知过程I中动滑G动Fl扬机F拉G动=G F浮过程出中2F卷扬机F浮G G动Gh G _ G _800NGh G动h G G动 2F卷扬机F浮-2 500N F浮800N1000NF100% <80%又因为G _800N_800NG G动 1000N F浮 - 800N + 200N F浮则G 动=200N F浮 >20

26、0N故CD正确。故选CD。17. 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mi,建筑材料的质量为 m2,人对绳子的拉力为摩擦。下列说法正确的是（）F,吊篮在拉力的作用下匀速上升了h,不计绳重及A.绳子自由端移动的距离为3hC.该滑轮组的机械效率为 mg 2FB.工人做的有用功为 m2ghD.使用该装置一定省力【答案】BC【解析】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= m 2gh故B正确;C.总功为W 总=Fs= FX 2h= 2Fh机械效率为_ Wr用 _ m2gh _ m2g一所一 1-77故C正确；D.如果拉力11F ' G G动-G G =G22则装置不省力，故 D错误。故选BQh,工人对绳子竖直向下的拉力18.如图所示，在时间t内，将重为G的货物匀速提升了恒为F,下列说法正确的是（）A.拉力做的额外功是 4F-G hB.有用功为Gh一，3FhC.拉力F的功率为tD.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W有用Gh；三段绳子托着动滑轮，货物上