第11章-简单机械和功（功功率机械效率计算题）-2022-2023苏科版九年级物理上学期期末复习专题精炼

第11章简单机械和功（功、功率、机械效率计算）【期末题汇编】20222023苏科版九年级物理上学期期末复习专题精炼一．功率的计算及公式的应用1．（2021秋•南京期末）电动汽车以节能、环保的优势很快成为城市公交的重要选择，图示为某城市公交电动汽车，某次在运载游客时，水平路面上以10m/s的速度匀速行驶了500m，功率恒定为18kW。（1）公交电动汽车行驶过程中受到的阻力是多大？（2）牵引力做了多少功？【答案】（1）公交电动汽车行驶过程中受到的阻力是1800N；（2）牵引力做功9×105J。【解析】解：（1）汽车功率P＝18kW＝1.8×104W由P＝Fv得，汽车的牵引力为：F＝＝＝1800N根据二力平衡可得：汽车受到的阻力为：f＝F＝1800N（2）牵引力做功为：W＝Fs＝1800N×500m＝9×105J。2．（2021秋•淮安区期末）如图所示，质量为80kg的骑车者，骑着质量为5kg自行车沿着平直的水平路面，以5m/s的速度匀速行驶，骑行过程中人和车受到的阻力恒为自行车对地面压力的0.02倍。（g＝10N/kg）（1）骑行过程中人和车受到的阻力是多少？（2）骑车者做功的功率是多少？【答案】（1）骑行过程中人和车受到的阻力是17N；（2）骑车者做功的功率是85W。【解析】解：（1）由题意可知，自行车对地面的压力：F＝G＝mg＝（80kg+5kg）×10N/kg＝850N；由题意可知骑行过程中人和车受到的阻力：f＝F＝850N×0.02＝17N；（2）由骑车者做匀速直线运动，处于平衡状态，受力平衡，由二力平衡的条件可知骑车者的动力为：F动＝f＝17N，则骑车者做功的功率：。二．实验测量滑轮组的机械效率3．（2021秋•启东市期末）小明在测量滑轮组机械效率实验中，利用滑轮组进行了4次测量，测得数据如表所示。次序钩码的重力G/N钩码提升高度h/m拉力F/N绳端移动距离s/m机械效率η110.10.70.347.6%220.11.10.360.6%340.12.00.3（1）实验中他应匀速向上拉动弹簧测力计.（2）第3次实验测得的机械效率η＝66.7%。（结果保留一位小数）（3）比较1、2两次实验数据可知，同一滑轮组，提升物体的重力越大，机械效率越高，第3次拉力做的额外功与第2次相比增大（选填“增大”、“不变”或“减小”），原因是物重增大，摩擦力变大，额外功增加。【答案】（1）匀速；（2）66.7%；（3）提升物体的重力；增大；物重增大，摩擦力变大，额外功增加。【解析】解：（1）实验中应该竖直向上匀速拉动弹簧测力计，以保证拉力大小恒定，便于读数，此时拉力的大小等于弹簧测力计的示数；（2）由表格第3次实验数据可得机械效率的大小为：η＝＝×100%＝×100%≈66.7%；（3）分析1、2两次实验数据可知，提升物体的重力不同，而提升的高度相同，滑轮组的机械效率不同，且物体重力越大，滑轮组的机械效率越大，故可得结论：同一滑轮组，物重越大，机械效率越高；根据W额＝W总﹣W有＝Fs﹣Gh可得2、3两次实验的额外功分别为：W额2＝F2s﹣G2h＝1.1N×0.3m﹣2N×0.1m＝0.13J，W额3＝F3s﹣G3h＝2.0N×0.3m﹣4N×0.1m＝0.2J，所以第3次拉力做的额外功与第2次相比增大了，增大的原因是随着物重增大，摩擦力变大，额外功增加。4．（2021秋•淮安区期末）如图所示，探究影响滑轮组机械效率的因素。选用相同的滑轮和钩码，组装多个滑轮组装置。（1）选择a、b装置是控制滑轮组的连接方式相同，探究的是物体的重力对机械效率的影响。（2）选择b、d装置是控制物体的重力相同，探究的是滑轮组的连接方式对机械效率的影响。（3）多次实验发现，使用滑轮组所做的额外功均相同。则装置b、d的机械效率较高，连接方式不影响滑轮组的机械效率。【答案】（1）连接方式；物体的重力；（2）物体的重力；连接方式；（3）b、d；连接方式。【解析】解：（1）根据a、b装置可知，滑轮组的连接方式相同，物体的重力不同，所以探究的是物体重力对滑轮组机械效率的影响；（2）根据b、d装置可知，滑轮组的连接方式不相同，物体的重力相同，所以探究的是滑轮组的连接方式对滑轮组机械效率的影响；（3）使用滑轮组所做的额外功均相同，提升物体的高度相同，物体的重力越大，根据W＝Gh可知，有用功越大，根据η＝＝知，装置的机械效率就越大，由此可知，b、d的机械效率越大；根据η＝＝知，滑轮组的连接方式不影响滑轮组机械效率的大小。5．（2021秋•盱眙县期末）在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，实验小组用如图所示的装置进行了实验，实验数据记录如表所示。序号钩码重力G/N钩码上升高度h/cm拉力F/N绳端移动距离s/cm机械效率η12100.83083.3%24101.53036102.23090.9%46152.24590.9%（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速运动。（2）如果在第一次实验时，忽略绳重和摩擦，可以计算出动滑轮的重为0.4N。（3）第2次实验时所做的有用功为0.4J，滑轮组的机械效率是88.9%。（4）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物所受重力越大（选填“大”或“小”），滑轮组的机械效率越高。分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关（选填“有关”或“无关”）。（5）结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是B。A.增大绳重B.减轻动滑轮重C.加快物体提升的速度【答案】（1）匀速；（2）0.4；（3）0.4；88.9%；（4）大；无关；（5）B。【解析】解：（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速运动；（2）在第一次实验时，动滑轮上绳子的段数：n＝＝＝3，忽略绳重和摩擦，根据F＝（G+G动）可得动滑轮的重：G动＝3F﹣G＝3×0.8N﹣2N＝0.4N；（3）第2次实验时所做的有用功为：W有用＝Gh＝4N×0.1m＝0.4J；第2次做的总功：W总＝Fs＝1.5N×0.3m＝0.45J；则第2次滑轮组的机械效率：η＝＝×100%≈88.9%；（4）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越大，滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关；（5）A、增大绳重，增大了额外功，而有用功不变，总功增大，则有用功与总功的比值变小，即机械效率变小，故A错误；B、减轻动滑轮重，减小了额外功，而有用功不变，总功减小，则有用功与总功的比值变大，即机械效率变大，故B正确；C、由（4）知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关，所以v＝可知滑轮组的机械效率与物体提升的速度无关，故C错误；故选B。6．（2021秋•海陵区期末）小华在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2N，测得的数据如表所示：物理量实验次数钩码总重G/N钩码上升的高度h/m测力计示数F/N测力计移动距离s/m机械效率η140.11.80.374%260.12.40.3340.11.40.557%440.21.41.057%（1）在实验中，测绳端拉力F时，应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，且在拉动过程中读数。（2）第2次实验测得的机械效率为83.3%（结果保留整数）。（3）分析表中数据可知：第4次实验是用c（a/b/c）图做的。（4）分析第1、2次实验数据可知：使用同一滑轮组，增大物重可以提高滑轮组的机械效率，分析第1、3次实验数据可知：影响滑轮组的机械效率高低的因素主要是动滑轮的重力。（5）分析第3、4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关。【答案】（1）匀速；（2）83.3%；（3）c；（4）增大物重；动滑轮的重力；（5）3、4。【解析】解：（1）在测绳端拉力时，需竖直向上匀速拉动测力计，且在拉动时读数；（2）第2次实验测得的机械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%≈83.3%；（3）第4次实验s为h的5倍，所以滑轮组由5段绳子承担物重，所以第4次实验是由c图做的；（4）由数据知第1、2次实验中，s为h的3倍，所以滑轮组由3段绳子承担物重，而第1次实验物体的重力为4N，第2次被提升的物重为6N，所以第1次实验是用a图做的、第2次实验是用b图做的；由数据知第3次实验中，s为h的5倍，所以滑轮组由5段绳子承担物重，所以第3次是用c图做的；分析第1、2次实验，两次所用滑轮组相同，但第2次物重大于第1次物重，机械效率也大于第1次的机械效率，所以可得使用同一滑轮组，提高物重可以提高滑轮组的机械效率；分析第1、3次实验，两次提升物体的重力相同，第3次实验的动滑轮较重，而机械效率较低，所以可得使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多、越重，滑轮组的机械效率越小，所以分析第1、3次实验数据可知：影响滑轮组的机械效率高低的因素主要是动滑轮的重力；（5）第3、4次实验只是改变了物体被提升的高度，机械效率没变，所以可得滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关。三．滑轮（组）的机械效率7．（2021秋•仪征市期末）在“测滑轮组机械效率”的实验中，已知物体的质量为400g，动滑轮的质量为50g，物体上升的高度为了10cm．小明按正确方法操作，读出弹簧测力计的示数为1.6N，求：（1）滑轮组所做的有用功为多少？（2）滑轮组的机械效率为多少？【答案】（1）滑轮组所做的有用功为0.4J；（2）滑轮组的机械效率为83.3%。【解析】解：（1）物体的重力：G＝mg＝400×10﹣3kg×10N/kg＝4N，滑轮组所做的有用功：W有＝Gh＝4N×10×0.01m＝0.4J；（2）由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离s＝nh＝3×10×0.01m＝0.3m，拉力做的总功：W总＝Fs＝1.6N×0.3m＝0.48J，滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%≈83.3%。8．（2021秋•阜宁县期末）如图所示，搬运工人用200N的拉力（方向不变）将木箱匀速提升4m，用了20s，木箱重360N，动滑轮重20N。求此过程中：（1）有用功及总功；（2）额外功及该装置的机械效率；（3）克服木箱重力做功的功率及拉力的功率。【答案】（1）有用功为1440J，总功为1600J；（2）额外功为160J，该装置的机械效率为90%；（3）克服木箱重力做功的功率为72W，拉力的功率为80W。【解析】解：（1）由图可知n＝2，绳子自由端移动的距离s＝nh＝2×4m＝8m，有用功：W有＝Gh＝360N×4m＝1440J，总功：W总＝Fs＝200N×8m＝1600J；（2）额外功：W额＝W总﹣W有＝1600J﹣1440J＝160J，该装置的机械效率：η＝×100%＝×100%＝90%；（3）克服木箱重力做功的功率：P有＝＝＝72W，拉力的功率：P总＝＝＝80W。9．（2021秋•海门市期末）如图，塔式起重机上的滑轮组匀速吊起重物时，所用的拉力为5×103N，重物升高2m，此过程中滑轮组的机械效率为80%，g取10N/kg。求：（1）拉力做的总功；（2）有用功与物重；（3）若克服摩擦和钢绳重所做的功为5.0×103J，求动滑轮重。【答案】（1）拉力做的总功是3×104J；（2）有用功是2.4×104J，物重是1.2×104N；（3）若克服摩擦和钢绳重所做的功为5.0×103J，动滑轮重是500N。【解析】解：（1）拉力做的总功：W总＝Fs＝5×103N×3×2m＝3×104J，（2）滑轮组的机械效率η＝得，有用功为：W有＝W总η＝3×104J×80%＝2.4×104J，由W有＝Gh可得物重：G＝＝＝1.2×104N，（3）由W有+W额＝W总可得，额外功：W额＝W总﹣W有＝3×104J﹣2.4×104J＝0.6×104J，克服动滑轮重力所做的额外功：W动＝W额﹣W1＝0.6×104J﹣5.0×103J＝1000J，则动滑轮的重力：G动＝＝＝500N，10．（2021秋•常州期末）用如图所示滑轮组匀速提起重600N的货物，匀速上升2m，不计绳重和摩擦，此时滑轮组的机械效率为80%。（1）求此时绳端的拉力F；（2）若绳子最大能承受300N的拉力，此滑轮组的机械效率最大是多少？【答案】（1）此时绳端的拉力F为250N；（2）若绳子最大能承受300N的拉力，此滑轮组的机械效率最大约是83.3%。【解析】解：（1）由图可知，n＝3，则滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝＝80%，解得：F＝250N；（2）不计绳重和摩擦，由F＝（G+G动）可得，动滑轮的重力：G动＝nF﹣G＝3×250N﹣600N＝150N；若绳子最大能承受300N的拉力，则提升物体的最大重力：G′＝nF′﹣G动＝3×300N﹣150N＝750N，不计绳重和摩擦，则此时滑轮组的机械效率：η′＝＝＝＝≈83.3%。11．（2021秋•丹阳市期末）如图所示，小明用动滑轮在时间5s内将重为80N的物体竖直向上匀速提升了1m，施加的力F为50N。（1）绳端移动的速度是多少？（2）拉力F做功的功率为多少？（3）提升该物体时动滑轮的机械效率是多少？【答案】（1）绳端移动的速度是0.4m/s；（2）拉力F做功的功率为20W；（3）提升该物体时动滑轮的机械效率是80%。【解析】解：（1）由图知，使用动滑轮时，n＝2，绳端移动的距离：s＝2h＝2×1m＝2m，绳端移动的速度：v＝＝＝0.4m/s；（2）拉力F做的功：W总＝Fs＝50N×2m＝100J，拉力做功的功率：P＝＝＝20W；（3）有用功：W有＝Gh＝80N×1m＝80J，动滑轮的机械效率：η＝×100%＝×100%＝80%。12．（2021秋•溧阳市期末）体重为500N的工人师傅用如图所示滑轮组提升建筑材料，在400N的拉作用下，使重为700N建筑材料匀速直上升了2m。不计绳重和摩擦，绳子承受拉足够。求：（1）该过程中拉力做的功W拉。（2）此过程滑轮组的机械效率η。（3）该工人利用此滑轮组能提起物体的最大重力G物最大。【答案】（1）该过程中拉力做的功W拉为1600J；（2）此过程滑轮组的机械效率η是87.5%；（3）该工人利用此滑轮组能提起物体的最大重力G物最大为900N。【解析】解：（1）由图可知n＝2，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝2×2m＝4m，拉力做的总功：W拉＝Fs＝400N×4m＝1600J；（2）滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝＝87.5%；（3）因为不计绳重和摩擦时（G+G动），所以动滑轮的重力：G动＝nF﹣G＝2×400N﹣700N＝100N，使用滑轮组时人向下的最大拉力大小等于人自身的重力，即F最大＝G人＝500N，因为不计绳重和摩擦时（G+G动），所以用此滑轮组能提升的最大物重：G物最大＝nF最大﹣G动＝2×500N﹣100N＝900N。13．（2021秋•镇江期末）用如图所示的滑轮组将重200N的货物在20s内匀速提升5m的过程中，所用拉力F＝120N，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦。（1）求上述过程中的有用功W有用。（2）求上述过程中拉力的功率PF。（3）求滑轮组的机械效率η。【答案】（1）上述过程中的有用功W有用为1000J；（2）上述过程中拉力的功率PF为60W；（3）滑轮组的机械效率η为83.3%。【解析】解：（1）滑轮组对物体做的有用功：W有用＝Gh＝200N×5m＝1000J；（2）由图可知n＝2，绳子自由端移动的距离s＝nh＝2×5m＝10m，拉力做的总功：W总＝Fs＝120N×10m＝1200J，拉力做功的功率：PF＝＝＝60W；（3）滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%≈83.3%。14．（2021秋•高邮市期末）用如图所示的滑轮组在5s内将一个重200N的物体匀速提升4m，所用的拉力F为125N，不计绳重及摩擦，求：（1）滑轮组对物体做的功；（2）拉力做功的功率；（3）滑轮组的机械效率。【答案】（1）滑轮组对物体做的功为800J；（2）拉力做功的功率为200W；（3）滑轮组的机械效率为80%。【解析】解：（1）滑轮组对物体做的有用功：W有＝Gh＝200N×4m＝800J；（2）由图可知n＝2，绳子自由端移动的距离s＝nh＝2×4m＝8m，拉力做的总功：W总＝Fs＝125N×8m＝1000J，拉力做功的功率：P＝＝＝200W；（3）滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝80%。15．（2021秋•东台市期末）如图工人用250N的力F将重为400N的物体在10s内匀速提升2m。不计绳重和摩擦，求：（1）工人对物体做的有用功；（2）拉力F做功的功率；（3）若将重为900N的物体提升相同高度，此滑轮组的机械效率。【答案】（1）工人对物体做的有用功为800J；（2）拉力F做功的功率为100W；（3）若将重为900N的物体提升相同高度，此滑轮组的机械效率为90%。【解析】解：（1）有用功：W有＝Gh＝400N×2m＝800J；（2）由图可知n＝2，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝2×2m＝4m，拉力做的总功：W总＝Fs＝250N×4m＝1000J，拉力做功的功率：P＝＝＝100W；（3）因为不计绳重和摩擦时F＝（G+G动），所以动滑轮的重力：G动＝nF﹣G＝2×250N﹣400N＝100N，则滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝＝90%。16．（2021秋•亭湖区期末）如图所示，用滑轮组匀速提升一个重为400N的物体，物体在10s内竖直上升了1m，人拉绳的力为250N。不计绳重和摩擦.求：（1）该过程中的有用功W有；（2）人拉绳子做功的功率；（3）该装置的机械效率η？【答案】（1）该过程中的有用功为400J；（2）人拉绳子做功的功率为50W；（3）该装置的机械效率为80%。【解析】解：（1）有用功：W有＝Gh＝400N×1m＝400J；（2）由图可知n＝2，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝2×1m＝2m，拉力做的总功：W总＝Fs＝250N×2m＝500J，拉力做功的功率：P＝＝＝50W；（3）滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝80%。17．（2021秋•吴江区期末）用如图所示的滑轮组匀速提升重为480N的物体，所用拉力为200N，不计绳重和摩擦，将重物提升3m所用时间为10s，求：（1）滑轮组的机械效率。（2）拉力的功率。（3）若物重为1080N，则滑轮组的机械效率多大？【答案】（1）滑轮组的机械效率为80%；（2）拉力的功率为180W；（3）若物重为1080N，则滑轮组的机械效率为90%。【解析】解：（1）由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝3×3m＝9m，有用功：W有＝Gh＝480N×3m＝1440J，拉力做的总功：W总＝Fs＝200N×9m＝1800J，则滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝80%；（2）拉力做功的功率：P＝＝＝180W；（3）因为不计绳重和摩擦时F＝（G+G动），所以动滑轮的重力：G动＝nF﹣G＝3×200N﹣480N＝120N，则物重为1080N时，则滑轮组的机械效率：η'＝＝＝＝＝＝90%。四．斜面的机械效率18．（2021秋•邗江区期末）如图所示，用沿斜面方向的推力F，将一个重为100N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B，运动过程中物体克服摩擦力做了100J的功。已知斜面长s＝10m，高h＝4m。求：（1）运动过程中所做的有用功；（2）斜面的机械效率；（3）推力F大小。【答案】（1）运动过程中所做的有用功为400J；（2）斜面的机械效率为80%；（3）推力F的大小为50N。【解析】解：（1）运动过程中克服物体的重力做的功；W有用＝Gh＝100N×4m＝400J；（2）推力做的总功：W总＝W有用+W额＝400J+100J＝500J，斜面的机械效率：η＝×100%＝×100%＝80%；（3）由W总＝Fs得推力：F＝＝＝50N。19．（2021秋•建湖县期末）在美丽乡村建设中，政府为某村购置一批健身器材。工人在往车上搬运装有健身器材的箱子时，用长木板搭了一个3m长的斜面，把120kg的箱子沿斜面匀速推到1m高的车厢上，如图所示。推箱子做的额外功是300J。（g取10N/kg）求：（1）推箱子做的有用功；（2）斜面的机械效率；（3）沿斜面的推力。【答案】（1）推箱子做的有用功为1200J；（2）斜面的机械效率为80%；（3）沿斜面的推力为500N。【解析】解：（1）推箱子做的有用功为：W有＝Gh＝mgh＝120kg×10N/kg×1m＝1200J；（2）所做总功为：W总＝W有+W额＝1200J+300J＝1500J；故机械效率为：η＝＝＝80%；（3）由W总＝Fs得，推力为：F＝＝＝500N。五．斜面机械效率的测量实验20．（2021秋•泰兴市期末）小明在“探究斜面的机械效率与哪些因素有关”的活动中，提出了以下猜想：A.对于同一个斜面，是不是所推的物体越重，机械效率越高呢？B.斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关；为了验证自己的猜想，小红用木板搭成了