中考物理机械效率的计算综合试题及答案

一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题1.用如图甲所示的装置将实心物体所示，已知动滑轮的重力为力，p3水A从深井中吊出来，拉力的功率随时间的变化如图乙1m/s（不计绳重、摩擦及阻60N,物体匀速上升的速度始终为=1X10kg/m,g=10N/kg），则物体浸没在水中时受到的浮力为_____________________N；物体浸没在水中时滑轮组的机械效率为______________________。【答案】12080%【解析】【分析】由图甲可知，承担物重的绳子股数n=2,则绳子自由端移动的速度等于物体升高速度的倍；由图乙可知圆柱体A离开水面后拉力F的功率，利用PFv求绳子自由端的拉力，1而不计绳重、摩擦及阻力，拉力F丄（GAG轮），据此求A的重力；由图乙可知圆柱体2A在水中拉力F的功率，由PFV得绳子自由端的拉力，不计绳重、摩擦及阻力，拉力1F—（GAF浮G轮），据此求浮力大小；不计绳重、摩擦及阻力，利用2W有GAF浮---求物体浸没水中时的机械效率。W、G-G轮F-【详解】[1]由图甲可知，n=2,则拉力F拉绳的速度v2vA21m/s2m/s由图乙可知，圆柱体-离开水面后拉力F的功率420W，由PFv得，绳子自由端的拉力FP_420Wv2m/s210N不计绳重、摩擦及阻力，拉力F寸（G-G2轮），-的重力G-2FG轮2210N60N360N由图乙可知，圆柱体-在水中拉力F的功率300W,由PFv得，绳子自由端的拉力2PF300W2m/sv150N不计绳重、摩擦及阻力，拉力G轮），物体浸没在水中时受到的浮力2F360NAGF浮AG60N2150N120N[2]物体浸没在水中的机械效率W100%—^F100%W总GAF浮G轮h100%80%360N120N60N360N120N2.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F10N的拉力将重为2.4X1N的吊板提起，如果吊板被匀速提高410m，则拉力【解析】【分析】[1]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s3h；拉力F做功是4F移动的距离s与物体升高的距离h5W总Fs10N310m[2]滑轮组做的有用功是310JW有用Gh2.4104N10m2.4105J5滑轮组的机械效率是W有有100%5W总总、2.410J100%80%5310J如图所示，工人用沿斜面大小为3.物从底端匀速拉进车750N的拉力把一箱重为1800N货厢此斜面的长为4m,高为1.5m.则该斜面的机械效率是_______________________，货物与斜面间的摩擦力是_________________N.在这个过程中，货物的机械能_____________________（选填增大”不变”或【答案】90%【解析】【分析】【详解】工人做的有用功W75增大有用=Gh=1800隊1.5m=2700J,工人做的总功W^=Fs=750NK4m=3000J,W2700J斜面的机械效率=W总3000J有额90%,克服摩擦做的额外功W由W=W总-W有用=3000J-2700J=300J额=fs可得货物与斜面间的摩擦力f—额型。75N，s4m货物从底端匀速拉进车厢，货物质量不变，所以货物的动能不变，重力势能增大，故货物的机械能增大.4.如图的装置中，物体B重为30N，每个滑轮重均为6N，不计绳重及滑轮的摩擦。现用水平力F=20N向右匀速拉动物体A,物体B也随滑轮匀速上升。则物体A受到的摩擦力为________%（百分号前保留2位小数）。________N,滑轮组的机械效率为【答案】883.33【解析】【分析】【详解】[1]物体B重30N,动滑轮重6N，滑轮组需要提升的动滑轮与物体30N+6N=36NB总重为三段绳子与动滑轮接触，不考虑绳子重及摩擦，则需要对动滑轮右边的向上的绳子施加36N312N的力，物体才能匀速上升，以物体拉力，它受到的向右的拉力为则其受到的向左的摩擦力为A为研究对象，其左边的绳子对其施加了向左的20N,物体A处于匀速直线运动状态，受到的力是平衡力，12N的20N-12N=8N[2]滑轮组的机械效率为W有F±GBh9LGBW总FsFsF3h旦匕3F83.33%312N5.____________________________________________________________________如图所示，工人用250N的力将重400N的物体匀速提升2m。若不计绳重及摩擦，绳子自由端移动的距离是m,动滑轮的重力为N，该滑轮组的机械效率是_______________________________。【答案】4【解析】【分析】【详解】10080%[1]由图可知，动滑轮上绳子段数为2，则绳子自由端移动距离为s=2h=2x2m=4m[2]拉力为250N，物体中400N，则根据动滑轮上绳子段数为2,可求动滑轮重力为G滑=2F-G物=2X250N-400N=100N[3]机械效率为W有G物h——100%-100%-W总G物G滑h400N400N+100N100%80%6.速直线运动，物体如图所示，用一动滑轮拉一物体A以0.5m/s的速度在水平面上作匀A重为20N,受到的摩擦阻力是物重的0.2倍，水平拉力为2.5N，则在2s内拉力做的功是_______J，滑轮的机械效率是_______________（不计滑轮重力）.【答案】5【解析】80%【分析】【详解】物体2s移动的距离：s=vt=0.5m/sx2s=1m•••使用的是动滑轮，拉力移动的距离：s'=2s=2x1m=2m拉力做功：W=Fs=2.5NX2m=5J•/物体受到的摩擦阻力是物重的0.2倍，•f=0.2G=0.2x20,N=4N「4NXSF*2.5NX2mfs滑轮的机械效率：=80%.7.故答案为5,80%.速移动,在40s内物体移动了8m，拉力F做的功为1280J.（不计绳重及机械内部摩擦）那么，拉如图所示，每个滑轮均重12N，用滑轮组拉着重600N的物体A沿水平方向匀【解析】【分析】【详解】W1280J拉力F的功率为P===32W.不计绳重和摩擦，克服动滑轮重力做功为：W额=Gt40s山动W1184J=92.5%？h=12NX8m=96J,则W有=W总-W额=1280J-96J=1184J;n=W总&如图所示，用F=50N的力通过滑轮组水平拉重为1280J80N的物体使其向左匀速运动0.4m,60N，该滑轮组的在这个过程中拉力F做功为___________J,已知物体受到水平地面的摩擦力为机械效率为________（忽略绳子和动滑轮的重力）【答案】40【解析】【分析】60%首先判断滑轮组有几段绳子受力，计算出拉力移动的距离，利用刊-匕■拉力做的总功；滑轮组所做的有用功为克服物体A受到摩擦力所做的功，根据求出其大小，再根据效率公式求出滑轮组的机械效率。【详解】[1]滑轮组有两段绳子与动滑轮接触，所以有2段绳子有效受力，则绳子自由端移动的距离S'也~2耆虻.—2Xft.4m—拉力F所做的总功W=F怦喝=SONx0.8m=40J[2]滑轮组克服摩擦所做有用功二6mx0.4m=24)滑轮组的机械效率2+)叫用X100%=100%=60%X40J【点睛】本题考查水平使用滑轮组拉力的计算，有两处关键的地方，一是滑轮组水平使用克服的是摩擦力，故题目已知物体重力是个干扰条件；二是对动滑轮上绳子段数n的判断。9如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为30N.物体与地面之间的摩擦力大小为300N的物体，拉力F的大小为45N，若物体在1s内运动了2m,A处的绳子拉力为____N,滑轮组的机械效率为________________.（滑轮组摩擦力及绳重不计）仍住打髯打訂衣獰强打打和甘甘球f*片獰”心』【答案】4550%【解析】【分析】【详解】[1]如图，物体与地面之间的摩擦力大小为f=45N，物体A向左做匀速直线运动，45N;A处的绳子拉力与物体与地面之间的摩擦力平衡，故绳子拉力为[2]如图，绳子股数n=3,物体移动的距离s=2m，滑轮组对物体做的有用功为:W有拉力做的功即总功为:fs45N2m=90J,W总F3s30N滑轮组的机械效率为;32m=180J,」100%W总-90J100%180J50%10.甲、乙两种装置，分别用升高到相同的高度，不计绳子重和摩擦。则拉力机械效率甲____________________乙。（均选填“如图所示，用相同的滑轮安装成FA、FB匀速提升相同物体FA________________FB，甲、乙两个滑轮组的或“=”）甲【答案】＞=【解析】【详解】Z[1]由题意可知，两滑轮组中动滑轮的重力相等，提升物体的重力相等，由图可知，n乙=3,不计绳子重和摩擦，则所用的拉力分别为n甲=2F甲(Gn甲1G动）1(G2）G动)F乙丄（Gn乙所以，甲的拉力大于乙的拉力。G动扣3G动)[2]将同一物体在相同时间内匀速提升相同高度时，因不计绳子重和摩擦，拉力做的功等于克服物体重力和动滑轮重力所做的功，克服物体重力做的功为有用功，所以，拉力做的总功相等，所做的有用功相等，由100%可知，甲的效率等于乙的效率。WW总11.如图所示，分别用甲、乙两个滑轮组提起重力G1=G2的重物至相同的高度h，若所用拉力F1=F2,已知甲的机械效率50%，则（不计绳重及摩擦）（）A.乙的机械效率75%B.乙的机械效率80%C.拉力F1做的功与拉力F2做的功之比3:2D.【答案】ACD【解析】【分析】【详解】甲、乙两个滑轮组中的动滑轮重力之比3:1AB.已知甲、乙两个滑轮组将同一物体匀速提升至相同的高度，由公式甲、乙两个滑轮组所做的有用功相同；甲图滑轮组绳子的股数W有用Gh可知，n=3，故S甲=3h，乙图滑轮组绳子的股数n=2,故S乙=2h，而拉力FI=F2，则甲、乙两个滑轮组所做的总功为W、甲FiSF13hW总乙F2S乙F22h所以甲的机械效率为W有用甲GhG50%W总F13h3F1乙的机械效率为总、W有用GhGW总F?2h2F2因为F1F2,G3Fi50%，所以G75%2F2故A正确，B错误；C.拉力Fi做的功与拉力E?做的功之比为W总甲3W总乙奁2故C正确;D.因为W有用甲GhGh6动/50%W总化简得6动1G,由GhGhG动2hG75%解得G动2-，所以G动i:G动2=G:G=3:1故D正确。故选ACD。12.如图，A物体重力为100N,B物体重力为30N,此时A物体恰好向右做匀速直线运动，A物体受到的滑动摩擦力为其重力的0.2倍，下列说法正确的是（不计绳重和摩擦）B.若将B物体的重力增加一倍，则A物体受到的摩擦力为35NC.动滑轮拉B物体的效率为75%D.匀速拉动，拉力的功率为【答案】C【解析】【分析】【详解】若将A以0.1m/s的速度水平向左2WA.A物体恰好向右做匀速直线运动，摩擦力等于拉力，由题知，摩擦力f=0.2G=0.2100N=20N故A物体受到的绳子的拉力为20N,故A错误；若把B的重增加一B.倍，但A与地面的粗糙程度不变，压力也不变，因此不会改变，故B错误；A受到的摩擦力也C.由图可知，n=2,A物体对绳子的拉力等于A物体受到的绳子的拉力，则动滑轮的重力G动=2F-Ge=2f-GB=220N-30N=10N不计绳重和摩擦，则动滑轮拉B物体的效率W有用n=w有用=GBhGB=30N==w总w有用W额GhG动hGBG动30N10N故C正确；D.若将A以0.1m/s的速度水平向左匀速拉动，摩擦力水平向右，大小不变，的绳子的拉力不变，则拉力为原来的2倍，即40N,拉力的功率A物体受到WFs,P===F'V=N0.1m/s=4Wtt故D错误。故选Co13.160N的物体匀速放下的过程，已知物体下降的距离为如图是工人将重3m,用时3s,工人的拉力为50N，工人质量为50kg（物体未浸入水中，且不计绳重及摩擦）设此时工人放绳的速度为vi,滑轮组的效率n;如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为n,已知:24：3（物体在水中仍匀速下降，动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦,F浮