苏科版初中九年级物理专项素养综合练(三)机械效率的有关计算课件

专项素养综合全练（三）机械效率的有关计算类型一竖直方向滑轮组类1.(新课标·科学推理)(2024江苏泰州民兴实验中学期中)如图所示,工人用200N的力将重350N的物体匀速提升2m,共用了10秒。若在此过程中忽略绳重和摩擦,下列说法正确的是(

)A.绳子自由端移动的距离是6mB.动滑轮的重是5NC.工人做功的功率是40WD.滑轮组的机械效率是87.5%D解析由图知,n=2,绳子自由端移动的距离s=nh=2×2m=4m,

故A错误;忽略绳重和摩擦,动滑轮的重力G轮=2F-G=2×200N-350N=50N,故B错误;拉力做功W总=Fs=200N×4m=800J,P=

=

=80W,故C错误;W有用=Gh=350N×2m=700J,滑轮组的机械效率η=

=

=87.5%。2.(2024江苏苏州星湾学校月考)小彬用如图所示滑轮组把重300N的货物匀速提升3m,若不计绳重和摩擦,所用的拉力是250N。此过程中滑轮组的机械效率是

。

60%解析拉力做的有用功W有用=Gh=300N×3m=900J,由图可

知,n=2,绳端移动的距离s=nh=2×3m=6m,拉力做的总功W总=

Fs=250N×6m=1500J,滑轮组的机械效率η=

=

=60%。类型二水平方向滑轮组类3.(2024江苏淮安开明中学期中)如图所示,利用轻质滑轮匀

速拉动水平地面上重300N的物体A,使物体A在10s内向右移

动了2m,若弹簧测力计的示数为20N,拉力F大小为50N,则

(

)

A.物体A受到的摩擦力大小为10NB.水平拉力F所做的功为100JC.拉力的功率为10WD.滑轮的机械效率为80%D解析由二力平衡可知,物体A受到的摩擦力与绳对物体A的

拉力相等,即f=F示=20N,故A错误;由图可知n=2,绳端移动的

距离s=

=

=1m,水平拉力F所做的功W总=Fs=50N×1m=50J,故B错误;拉力做功的功率P=

=

=5W,故C错误;拉力做的有用功W有用=fs物=20N×2m=40J,滑轮的机械效率η=

=

=80%。4.(2024江苏海安期中)如图,木箱A重1200N,在大小为100N

的水平拉力F的作用下以0.1m/s的速度向左匀速运动,若滑

轮组的机械效率为80%,则木箱A受到地面对它的摩擦力的

大小为

N,在5s内滑轮组对木箱A所做的功是

J。

240

120解析由图可知,n=3,因水平方向使用滑轮组时,克服物体摩

擦力所做的功为有用功,所以,滑轮组的机械效率η=

=

=

=

=80%,解得f=240N,即A受到地面对它的摩擦力为240N;5s内木箱A移动的距离s木=v木t=0.1m/s×5s=0.5

m,因木箱A匀速运动,滑轮组对木箱A的力与其摩擦力相等,

F'=f=240N,在5s内滑轮组对木箱A所做的功W=F's木=240N

×0.5m=120J。类型三斜面类5.(2024江苏南京南师附中树人学校期中)如图所示,斜面s=1m,h=0.5m,小明在5s内将重5N的木块匀速拉到h高度处,拉

力F为2.8N,斜面的机械效率是

,木块受到的摩擦力是

N。(保留一位小数)89.3%

0.3解析小明将木块匀速拉到h高度处,拉力F做的有用功W有用=Gh=5N×0.5m=2.5J,总功W总=Fs=2.8N×1m=2.8J,斜面的

机械效率η=

=

≈89.3%。额外功W额=W总-W有用=2.8J-2.5J=0.3J,木块受到的摩擦力f=

=

=0.3N。类型四杠杆类6.(2024江苏南京玄武期中)如图所示,钩码的总重为1N,钩码上升的高度为0.1m,弹簧测力计竖直向上移动的距离为0.4m,弹簧测力计示数如图,则此杠杆的机械效率为

%。忽略杠杆转动轴的摩擦,仅将钩码的悬挂点从A点移到B点,若将弹簧测力计从原位置提升相同高度,弹簧测力计的示数将

,杠杆的机械效率将

。(均选填“变大”“变小”或“不变”)50变大变大解析

弹簧测力计的分度值为0.1N,其示数是0.5N,有用功

W有=Gh=1N×0.1m=0.1J,总功W总=Fs=0.5N×0.4m=0.2J,此

杠杆的机械效率η=

=

=50%;仅将钩码的悬挂点从A点移到B点,阻力臂变大,由杠杆的平衡条件可知,阻力不变,动力

臂不变,则动力变大,即弹簧测力计的示数将变大;杠杆提升

钩码时,对钩码做有用功,克服杠杆自重所做的功为额外功,

且W有+W额=W总,将钩码的悬挂点从A点移至B点,弹簧测力计

升高相同的高度,杠杆上旋的角度不变,克服杠杆自重所做的功不变,钩码提升的高度增加,有用功增大,额外功不变,总功

变大,由η=

=

=1-

可知,总功变大,额外功不变,故机械效率η变大。类型五综合计算类7.(2022陕西中考)如图,这是一种塔式起重机。已知起重机上的滑轮组在匀速起吊330kg的物体时,滑轮组的机械效率是60%,g取10N/kg。下列分析和计算错误的是

(

)

A.起重机的吊臂AOB可视为杠杆B.物体上升2m,滑轮组所做有用功是6.6×103JC.物体上升2m,滑轮组所做总功是1.1×104JD.增加起吊物体的质量,滑轮组的机械效率将减小D解析据图可知,起重机的吊臂符合杠杆的条件,故A正确;物

体上升2m,滑轮组所做有用功W有用=Gh=mgh=330kg×10N/kg×2m=6.6×103J,故B正确;W总=

=

=1.1×104J,故C正确;增加起吊物体的质量,起吊物体的重力变大,有用功变

大,额外功不变,有用功在总功中所占的比例变大,则滑轮组

的机械效率增大,故D错误。8.(2024江苏南京玄武外国语学校期中)生活中我们经常使用简单机械。如图是家用升降晾衣架的结构示意图。已知晾衣架上所挂衣服质量为10kg,动滑轮、杆和晾衣架总质量为6kg。重为500N的小明用力F拉动钢丝绳自由端,在10s内使衣服匀速上移1m,不计钢丝绳重和摩擦。(g取10N/kg)求:(1)钢丝绳自由端拉力F;(2)拉力F的功率;(3)由于使用不当,造成晾衣架最左侧钢丝绳受损,最多只能承受200N的力,其余钢丝绳能正常使用,小明使用该装置提

升衣服的最大机械效率。解析

(1)提升的总重力G总=mg=(10kg+6kg)×10N/kg=160N;由图知钢丝绳的有效段数为4,不计钢丝绳重和摩擦,钢丝绳自由端的拉力F=

=

=40N;(2)钢丝绳自由端移动的距离s=nh=4×1m=4m,拉力做的功W总=Fs=40N×4m=160J,拉力F的功率P=

=

=16W;(3)晾衣架最左侧钢丝绳受损,最多只能承受200N的力,不计钢丝绳重和摩擦,F大=

=200N,动滑轮、杆和晾衣架总重G'=60N,提升物体的最大重力G物=740N;提升衣服的机械效率η=

=

=

=

,G物越大,机械效率越高,故提升衣服的最大机械效率η大=

=

=92.5%。9.(新课标·模型建构)(2023江苏淮安文通中学期中)研究物理问题时,常需要突出研究对象的主要因素,忽略次要因素,将其简化为物理模型。如图甲所示,一个质量分布均匀的轮轴,研究它的特点时可以忽略它的质量,将其简化成一个轻质杠杆如图乙。已知轮半径R是轴半径r的n倍。(1)若所提升物体的重力为G,当作用在轮上的力为F时轮轴

匀速转动,不计绳重和摩擦,请证明F=

;(2)若该轮轴的轴半径r=10cm,轮半径R=50cm,当施加的拉

力F=120N时,重力为G=500N的物体匀速上升了2m,则该轮轴的机械效率是多少?(百分号前保留一位小数)