中考物理机械效率的计算(大题培优易错难题)含答案解析

1、一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题1.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】0.6 0.4 75%【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W有 G 物 s 物=3N 0.2m=0.6Jns物=2 0.2m=0.4m2绳子移动的距离为%Fs 绳=2N 0.4m=0.8J拉力所做的功为W谆心、W.0.8J-=0.4W t 2s拉力的功率为P3动滑轮的机械效率为W =75%W以 0.8J2.如图所示，重300

2、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 为60N,绳端所用的拉力 F的功率为12W,则绳端所用的拉力为 N,滑轮组的机械 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fJv绳12W,=40N0.3m/s2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W90J= 100%=100% 75%W 巧120J3.如图所示，用平行

3、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 No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 No【答案】4 5 3【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 Gh Fs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W总 Fs求出拉力；不考虑物体与斜面间的摩擦，由Gh Fs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

4、，则用手做的功和用机械所做的功相等，所以有Gh Fs则拉力F为2用手做的有用功已知机械效率80% ,根据Gh 8N 0.2mW有 Gh0.4m4N8N 0.2m可得，此时拉力1.6J80%1.6JF做的总功2J则由W Fs可得，此时拉力 F为2J0.4m5N3使用另一斜面，若不考虑物体与斜面间的摩擦，由Gh Fs可得，此时的拉力为F出 s由于该物体受到摩擦力的作用，则实际拉力f F F25N18N3518N ,15N15N所以摩擦力3N4. 一台起重机将3600N的货物提高4m,如果额外功是9600J,则该起重机做的有用功是J,机械效率是【答案】1.44 X10 60%【解析】【分析】起重机是

5、用来提升重物的，从而根据机械效率的公式，【详解】所以对重物做的功是有用功，总功是指有用功与额外功的和, ,可求得机械效率。1该起重机做的有用功W Gh 3600N 4m 1.44 104 J2该起重机的机械效率W有-100%1.44 104J4100% 60%1.44 104J 9600J5.如图所示，用滑轮组拉动重为200N的物体在水平桌面上匀速直线运动。已知 F=20N,滑轮组的机械效率为 85%,则物体与桌面的之间的摩擦力大小为No【答案】51【解析】【分析】【详解】由图可知，由3段绳子通过动滑轮，则 s3s物，滑轮组的机械效率为 85%,即W fs 物 f f于 = 85%W息 FSf

6、 3F 3 20N解得f=51N即物体与桌面的之间的摩擦力为51N。6 .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,则打甲 刀乙；若Fa=Fb,则Ga Gb.（选填 4"、之"或“='不计绳重和摩擦，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:x100%= -W总Ch*100%“100%=x 100%因物体的重力G越大,动越大,且动滑轮的重力相等，所以，Ga>Gb时，刀甲刀乙；由图可G知，n甲=2, n乙=3,由F- （G+

7、G动）可得，提升物体的重力:G=nF- G 动，贝U Fa=Fb 时，提升物体的重力关系为Ga< Gb.7 .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）o乙【答案】物重（或动滑轮重）3mg Gn x 100%3mg1已知机械中摩擦力及绳重忽略不计,G 100%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 Gn ,滑

8、轮组的机械效率 计，所以滑轮组的机械效率50%,因机械中摩擦力及绳重忽略不洽100%GnhGnh G动h100%Gn 100% 50%Gn G动解得Gn3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FmaxG人 mg可得提升的最大物重Gmax3FmaxGJ3Fmax Gn3mg G则滑轮组的最大机械效率max ° Gmax100%Gmax G动3mg G3mg Gnn 100% -n 100%3mg Gn Gn3mg8.用如图所示的滑轮组匀速提升质量为 功率为25W,此时滑轮组的机械效率为4kg的物体，在重物上升 1m的过程中，拉力 F的度是m/s;若

9、用此滑轮组匀速提升80%,则拉力做的有用功是80N的货物，所需拉力为.J,重物上升的速_No （不考虑绳重和摩擦）【答案】40J 0.5m/s【解析】45N1有用功为W有二6物卜 mgh 4kg 10N/kg 1m 40J2拉力做的总功为40J50J80%做功所需的时间为W单心、P50J- =2s25W所以重物上升的速度为1m八=0.5m/s2s3上问中拉力为W单心、50J25N1m 2动滑轮重力为6动二门5-6 物=2 25N-40N=10N所以用此滑轮组匀速提升80N的货物，所需拉力为F G物+G动=80N+10N =45N9.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

10、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F做功 J,滑轮组的机械效率是 。【解析】【分析】80%【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s 3h ;拉力F做功是W Fs 104N 3 10m 3 105J2滑轮组做的有用功是_45Wr用 Gh 2.4 10 N 10m 2.4 10 J滑轮组的机械效率是W2 4 1 05 1< 100% 2.4 10 J 100% 80%W3 105J10.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

11、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【详解】1重物对地面的压强为:40N34 103Pa;100 10 4m22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:% =2 1m=2m ；克服摩擦力做的有用功为：W有 fs=12N 1m=12J ；总功为：W总 F拉 s 绳=8N 2m=16J；机械效率为：W12J= 100%=100%=75%。W总16J11.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

12、确的是（g=10N/kg）（）A.拉力F做功的功率是3WB.物体B的质量是1.1 kgC.物体B上升的速度是0.15 m/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】ABDA.拉力的功率P Fv 10N 0.3m/s=3W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F f F绳得5绳=5 f 10N-6N=4N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Gb+G动 3F绳 3 4N=12NGb 3F 绳-G 动 12N-1N=11N物体B的质量工=1.1kg10N/kg故B正确；C. B的上升速度1Vb-Va31 , 0.3m/s=

13、0.1m/s3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G nF拉 G动 3 6N-1N=17N故D正确。故选ABD。12.如图所示，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）。已知A的体积为0.2m3,密度为0.4X13kg/m3.动滑轮重为300N,电动机工作时拉绳子的功率为1.5 X13W且保持不变，不计绳重、摩擦和水的阻力，g=10N/kg, p水=1.0 X13kg/m3,下列说法中不正确的是（）A.物体向下运动的最小速度 3m/sB.物体A浸没在水中时受到的浮力为 2X13

14、NC.物体A向下运动过程中，电动机拉着绳子的力先变大，后不变D.物体A向下运动过程中，滑轮组机械效率的最大值为80%【答案】A【解析】【分析】【详解】B.由m知道，A的质量VmA= pAVA= 0.4 x 30g/m 3 x 0.2m=80kg由G mg知道，a的重力Ga= mAg= 80kg x 10N/kg 800N由于A浸没在水中，声音，V 排=Va= 0.2m3A浸没在水中受到的浮力5浮=p 水gV 排=1.0 X 13kg/m 3X 10N/kg X0.2m2X10N故B正确，不符合题意；A.当A完全浸没时绳子对物体 A的拉力最大，电动机对绳子的拉力也最大，不计绳重、 摩擦和水的阻力

15、，则电动机对绳子的最大拉力1_ _13F F浮 G G动=2 103N -800N 300N =500N33上 W Fs一，、，一，一，、由P Fv知道，绳子自由端运动的最小速度 t t3P 1.5 10 W ，v如 一 3m/sF 500N则物体向下运动的最小速度v v绳二一 3m/s=1m/s33故A错误，符合题意； 1C.由于电动机对绳子的拉力F F浮 G G动，而物体A向下运动过程中，浮力先变3大、后不变，所以，电动机拉着绳子的力先变大，后不变，故 C正确，不符合题意；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=（F浮G） h总功F 浮一G+G 动

16、）hW 总=Fs=7 （ F 浮G+G 动）X 力=滑轮组机械效率的最大值W有（F浮G） hF浮G2 103 N 800N dnno/80%=100%W谆（F浮G G动）h F#- G G动 2 103N 800N 300N故D正确，不符合题意。故选Ao13.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甲3, n乙二4,不计绳重和摩擦，则F1 G动 G , F

17、2 2G动 G34两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GG甲 , 乙 G G动'G 2G动两滑轮组机械效率不相等，故 B错误；C.两滑轮组的额外功W甲额 G动h ；此额2G动h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s甲 3h , s乙 4h则乙滑轮组绳自由端移动的距离多，故D错误；故选C。14.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Gi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 法正确的是甲 ZA.甲滑轮组省力，乙滑轮组的机械效率大B.乙滑轮组省力，乙

18、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1 .F （G物 G动）,由图知，n甲=3, n乙=2,则绳麻i的拉力分力1J为: n1、 C、F甲 一 （G物 G动），31 /一F乙一（G物G动），所以F甲F乙，则甲滑轮组更省力;2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 W有用 G物h、W额 G动h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W® ,所以两滑轮组的机械效率相同；综上所

19、述,W心、故选D。15.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R和F2的拉力，将重物 G和G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 Fi小于F2B.若物重相等，则甲、乙两滑轮组的机械效率相同C.若Fi、F2大小相等，则拉力 Fi做的功较多D.若Fi、F2大小相等，则甲、乙两滑轮组的机械效率相同 【答案】D【解析】1/1-，A.由图可知，n甲3, n乙2,不甘绳重和一切摩擦，由 F （G G动）可得，绳子的 n11 /一拉力.F1 （G1 G动），F2 （G2 G动）， 32若物重相等，即Gi=G2

20、,则F1VF2,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W有 Gh可知两滑轮做的有W用功相等，由W总（G G动）h可知两滑轮的总功相等，由1 100%可知，甲、W息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s nh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 W Fs可知，若R、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 , W做的总功较多，

21、由-100%可知，甲的机械效率小于乙的机械效率，故 D错误.W心、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.16.用一个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组竖直向上提升物体A,要求滑轮的个数要用完（未画出），实验中，拉力 F随时间t变化的关系如图甲所示，物体A上升的速度v随时间变化的关系如图乙所示，不计绳重和摩擦，在 12s内，滑轮组的机械效率为 80%, 则下列判断中正确的是550 50004P乙A.物体 A的重为1500NB.动滑轮的重为400NC.物体A从静止开始上升1s后，拉力的功率为 500WD.若将物体A换成重为900N

22、的物体B,则在匀速提升物体 B的过程中，滑轮组的机械效率将变为75%【答案】D【解析】【分析】【详解】用一个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组竖直向上提升物体A,要求滑轮的个数要用完，则承担物重和动滑轮重的绳子段数为3,如图所示：A.已知在1s2s内，滑轮组的机械效率为 80%,由甲图可知，在 12s内拉力_Wr用Gh G 一F 500N ,由 可得物体A的重是WfenFh nFGA 3F 3 500N 80% 1200N故A错误；1 ,B.不计绳重和摩擦，根据 F （G物 G动）得动滑轮的重是 nG动 3F GA 3 500N 1200N300N故B错误；C.由甲图知，1s后的拉力F=500N,

23、由乙图可知1s后物体的速度v物1m/s,则绳子自由 端移动的速度v 绳 3v 物 3 1m/s 3m/s所以拉力F的功率P Fv 绳 500N 3m/s 1500W故C错误；D.若将重物 A的重力减小为900N,由于滑轮组不变，不计绳重和摩擦，此时滑轮组的机械效率W有用W"Gh900N900N 300N100%75%故D正确。故选Do17 .某工人使用如图甲所示的滑轮组匀速提升浸没在水中的实心物体A,拉力的功率随时间变化的图象如图乙，已知动滑轮的重力是60N,物体上升的速度始终是 1m/s,不计绳重、摩擦及阻力，水1 103kg/m3 , g= l0N/kg,下列说法中正确的是（）甲

24、乙物体的重力是 420N;物体浸没在水中时受到的浮力100N;物体的密度是3X 1Gkg/m3;物体浸没在水中时滑轮组的机械效率80%。A.【答案】D【解析】【分析】B.C.D.【详解】由图乙知，当物体 A离开水面后，滑轮组绳子端的功率P=420W,而绳子端的速度V1=2v=2X 1m/s=2m/s据P=Fv得，此时绳子端的拉力P 420Wv12m/s210N，一，1不计绳重及摩擦，由 F （G物+G动）得，物体A的重力nG 物=2F G 动=2 210N 60N360N物体A浸没在水中时，滑轮组绳子端的拉力F1V1300W2m/s150N那么物体A对动滑轮的拉力F 拉=2Fi G 动=2 1

25、50N 60N240N此时物体受到竖直向下的重力和竖直向上的拉力、浮力的作用，而匀速向上运动，那么物 体A所受的浮力F 浮=6 物-F 拉=360N-240N=120N物体A浸没时，据阿基米德原理得120N1.0 103kg/m31.2 10 2m3 10N/kg物体A的质量G 物360Ng 10N/kg36kg物体A的密度36kg231.2 10 m3 103 kg/m3物体A浸没在水中时，滑轮组所做的有用功和总功分别为亚有=5拉h,亚总=51即曰/2八机械效率240N150N 280%故ABC错误，D正确。故选D。18 .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

26、，已知物 体受到白重力GA>GB，滑轮组的机械效率 甲< 乙。忽略绳重和摩擦，下列判断正确的 是（）甲 乙A.甲滑轮组的动滑轮比乙的重B.甲滑轮组的总功率比乙的小C.甲滑轮组的有用功比乙的少D.两滑轮组绳端移动的距离相等【答案】A【解析】【分析】【详解】由图可知，甲滑轮组绳子的股数为2,乙滑轮组绳子的股数为 3, A、B物体匀速提升相同高度h,则甲滑轮组绳子自由端运动2h,乙滑轮组绳子自由端运动3h, A、B物体匀速提升相同高度h,而Ga>Gb,所以甲滑轮组的有用功比乙的多，即W有甲W有乙/, 他用一而甲（乙，由1可知W息W 总甲 W 总乙又因为时间相同所以P 总甲P 总乙忽

27、略绳子和摩擦，滑轮组机械效率为Wr用_ G物h _ G物W息 G物h +G动h G物+ G动又因为甲< 乙，则G动甲, G动乙GaGb又因为Ga> Gb所以G动甲> G动乙A.甲滑轮组的动滑轮比乙的重，故 A项符正确;B.甲滑轮组的总功率比乙的大，故B项错误；C.甲滑轮组的有用功比乙的多，故C项错误；D.甲滑轮组绳端运动长，故 D项错误。故选Ao19.体重为800N的工人用图甲所示装置提升重物，AOB是轻质杠杆，。为支点，OA： OB=1 : 2,动滑轮的机械效率随提升物体重力变化的图像如图乙，若提升重物的过程中绳子始终是竖直的，不计绳重与摩擦，g取10N/kg。则下列说法正确的是（）A OA.动滑轮的重力是 400NB.用该装置匀速提起 2000N的物体，人对地面的压力是600NC.若工人在2s内将重物匀速提升了 0.4m,人对绳子的拉力为 300N,则拉力的功率 240WD.该装置的机械效率为 68%时，提升重物的重力是 800N【答案