物理機械效率的計算的專項培優(yōu)易錯難題練習題附答案

1、一、初中物理有用功額外功總功機械效率的計算問題1.如圖所示，在測定杠桿機械效率的實驗中，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使掛在杠桿OB下面的物塊緩慢上升至虛線位置，在此過程中，測力計上升的高度 s為0 2m.物塊重G為1. 5N,物塊上升的高度 h為0. 3m ,杠桿的機械效率為 75%,則測力計的示數(shù)F=N,使用該杠桿做額外功的一個原因是 ?！敬鸢浮?由于使用杠桿時需要克服杠桿自重（克服摩擦力）等做功【解析】【分析】本題考查機械效率的應用?！驹斀狻縒 有=Gh=1.5N X 0.3m=0.45J1杠桿在使用過程中，所做的有用功根據(jù) 得W息W有 0.45JW總=0.6J75%而W ,Fs,所以Wb

2、 0,6JF = - 3Ns 0.2m2杠桿本身有重力、支點與杠桿之間有摩擦，使用杠桿過程需克服這些做功，于是便出現(xiàn) 了額外功。2 .如圖所示，用平行于斜面的拉力F,將重為8N的物體沿斜面從底端勻速拉至頂端。若不考慮物體與斜面間的摩擦，則拉力F為 N;若斜面的機械效率為 80%,則此時拉力F為 No若另一斜面的高度 h與長度s之比為3:5,將重25N的物體勻速拉至頂端的拉力為18N,則該物體所受摩擦力為No【分析】不考慮物體與斜面間的摩擦，則用手做的功和用機械所做的功相等；可由 Gh Fs求出拉 力；已知有用功和機械效率，可由機械效率變形公式求出總功，再由W總 Fs求出拉力；不考慮物體與斜面間

3、的摩擦，由Gh Fs求出拉力，然后與實際施加的拉力比較即可求出物體與斜面之間的摩擦力。【詳解】1不考慮物體與斜面間的摩擦，則用手做的功和用機械所做的功相等，所以有Gh Fs則拉力F為Gh 8N 0.2m.F 4Ns 0.4m2用手做的有用功W有 Gh 8N 0.2m 1.6JW已知機械效率80% ,根據(jù) 可得，此時拉力F做的總功W心、W單心、1.6J80%2J則由W Fs可得，此時拉力F為2J0.4m5N3使用另一斜面，若不考慮物體與斜面間的摩擦，由 Gh Fs可得，此時的拉力為F 汕 25N 3 15Ns5由于該物體受到摩擦力的作用，則實際拉力F 18N,所以摩擦力f F F 18N 15N

4、 3N3 .如圖所示，工人用沿斜面大小為 750N的拉力把一箱重為1800N貨物從底端勻速拉進車廂.此斜面的長為 4m,高為1.5m.則該斜面的機械效率是 ,貨物與斜面間的摩擦力是 N.在這個過程中，貨物的機械能 （選填 增大“、不變”或工人做的有用功 W有用=Gh=1800隙1.5m=2700J , 工人做的總功WFs=750N< 4m=3000J,斜面的機械效率W有二 2700JW - 3000J90%,克服摩擦做的額外功 W額=W總-W a 1=3000J-2700J=3004由W額=fs可得貨物與斜面間的摩擦力f W 300J 75N ,s 4m貨物從底端勻速拉進車廂，貨物質(zhì)量不

5、變，所以貨物的動能不變，重力勢能增大，故貨物 的機械能增大.4 . 一臺起重機將3600N的貨物提高4m,如果額外功是9600J,則該起重機做的有用功是J,機械效率是 ?！敬鸢浮?.44 X10 60%【解析】【分析】起重機是用來提升重物的，所以對重物做的功是有用功，總功是指有用功與額外功的和，從而根據(jù)機械效率的公式，可求得機械效率。 【詳解】1該起重機做的有用功 _ _4W Gh 3600N 4m 1.44 10 J2該起重機的機械效率W 100%1.444 10 J 100% 60%W1.44 104J 9600J5 .如圖所示，工人用 250 N的力將重400 N的物體勻速提升 2 m。

6、若不計繩重及摩擦，繩 子自由端移動的距離是 m,動滑輪的重力為 N,該滑輪組的機械效率是 。80%【解析】【分析】【詳解】1由圖可知，動滑輪上繩子段數(shù)為2,則繩子自由端移動距離為s=2h=2 x 2m=4m2拉力為250N,物體中400N,則根據(jù)動滑輪上繩子段數(shù)為2,可求動滑輪重力為G 滑=2F-G 物=2X 250N-400N =100N3機械效率為WG物 h400N 100% 100%100% 80%W總G物 G滑 h400N+100N6 .如圖所示，利用斜面向上移動物體可以 （選填“省力”、“省距離”、“省功”）。小明把質(zhì)量為 50kg的木箱沿斜面拉了 10m,使木箱上升了 4m,如圖所

7、示，沿斜面向上用的拉力 F= 250N,木箱以0.2m/s的速度勻速上升的過程中，斜面的機械效率為,木箱在斜面上勻速運動時受到摩擦力為 No （g取10N/kg）【答案】省力 80% 50【解析】【分析】【詳解】1斜面也是一種簡單機械，利用斜面向上移動物體可以省力。2做的有用功W 有用=Gh=mgh=50kgX 10N/kg x 4m=2000J拉力做的總功W wFs=250N< 10m=2500J斜面的機械效率W有用2000J2500JX100% = 80%機械效率為80%。3這個過程中，做的額外功W 額#=W 總-W 有用=2500J-2000J=500J克服摩擦做的功為額外功的唯一

8、來源，因為W額外=fs,所以摩擦力的大小f W額500Jf =50Ns 10m摩擦力為50N。7 .如圖所示的滑輪組（不計滑輪重、繩與滑輪的摩擦），在拉力F的作用下，物體水平向左做勻速直線運動，彈簧測力計的示數(shù)為6N,則物體受到地面的摩擦力大小為No 一段時間內(nèi)物體沿水平方向移動了 5m,拉力F做功 Jo【答案】12 60【解析】【分析】【詳解】1由圖可知，n=2,彈簧測力計的示數(shù)為 6N,則拉力為6N,摩擦力f=2x 6N=12N摩擦力為12N。2拉力移動的距離s' =2s=2 5m=10m拉力做的功W=Fs=6N x 10m=60J拉力做的功為60J。8 .如圖在粗糙斜面上將一個重

9、為16N的物體勻速拉到高 h處，沿斜面向上的拉力為10N,斜面長s 2m、高h 1m。其中所做的有用功為_J,物體受到的摩擦力大小為 _N,斜面的機械效率為_。【答案】16 2 80%【解析】【詳解】1所做的有用功為：W 有用 Gh 16N 1m=16J； 2拉力做的總功為：W 總 Fs 10N 2m=20J, 所做的額外功為：W 額=W1W 有用=20J-16J=4J 摩擦力：W額4J=2N。s 2m3斜面的機械效率為:叫用W巧心、16J100%= 100%=80%。20J9 .用如圖甲所示的滑輪組運送貨物上樓，每件貨物重100N,每次運送的量不定，圖乙是記錄了在整個過程中滑輪組的機械效率隨

10、貨物重力增加而變化的圖像，則動滑輪重為N,當某次運送3件貨物時，繩子的拉力 F是 N,滑輪組的機械效率為;經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)使用同一滑輪組， ,可以提高滑輪組的機械效 率（不考慮繩重和摩擦） 。【答案】100 200 75%增加物重1由圖乙可知，運送一件貨物的重力為100N時，滑輪組的機械效率是 50%,不計繩重和摩擦時，滑輪組的機械效率W W _ Gh G 100N _cno/=50%成W總 W W Gh G動 h G 5100N+GG動=100N2由圖可知，n=2則運送3件貨物時繩子的拉力F=-(G 總 + G 動)=1(3 ¥00N+100N)=200N223不計繩重和摩擦，此時滑

11、輪組的機械效率,W W _ G總hG總3 100N _簿-W息 W W額 G總h Gh G總 G動 3 100N+100N4由以上計算可知，使用同一滑輪組，增加物重，可以提高滑輪組的機械效率。10 .小徐用如圖所示的裝置將重為600N的木箱A,以0.5m/s的速度從斜面底端勻速拉到頂端。拉力F=150N,斜面長L=5m,高h=2m,滑輪重、繩重、滑輪與繩之間的摩擦均不計，此裝置的機械效率是 ,拉力F的功率是 W,木箱A與斜面間的摩擦力是 No【答案】80% 150 60【解析】1將木箱拉到頂端所做的有用功W有 Gh 600N 2m 1200J而動滑輪繩子端的拉力 F=150N,滑輪重、繩重、滑

12、輪與繩之間的摩擦均不計，那么木箱受到的拉力F1=2F=2X 150N=300N通過斜面所做的總功所以此裝置的機械效率W總=F1S=300NX 5m=1500JW有W單心、1200J1500J80%2由題意知，木箱的速度為0.5m/s,則繩子端的速度v=2 x 0.5m/s=1m/s那么拉力F的功率P=Fv=150NX 1m/s=150W3在斜面上克服摩擦力做的額外功為W 額=W 總-W 有=1500J-1200J=300J木箱所受的摩擦力f=WL300J=60N5m11 .建筑工地上需要將 6塊相同的磚從地面運送到樓頂，工人師傅利用如圖所示的裝置分三次運送，第一次運1塊，第二次運2塊，第三次運

13、3塊，每次運送時，磚都勻速上升,Fl、F2、F3,效率為 1、2、3,則繩重及摩擦均忽略不計；這三次拉力依次為A. Fi F2 F3C.123【答案】BD【解析】【分析】 【詳解】B. F1F2F3D.123如圖有兩段繩子承擔物重，當繩重及摩擦均忽略不計，設一塊磚收到的重力為G,人對繩子的拉力是F G G動22G G 動 4G G 動 6G 2G 動 6G G 動2222所以F1 F2 F3 ,由于三次提起重物時動滑輪受到重力不變，所以W GhW、 Gh G動hq 1工G G動 GJ提起物體重力越大，機械效率越高，故Wom/s;若此時滑輪故選BD。12 .建筑工地上，起重機吊臂上的滑輪組如圖所

14、示在勻速起吊重4.2X1，的物體時，物體 5s內(nèi)上升了 10m,此過程中有用功為 J,鋼絲繩移動的速度為組的機械效率為 70%,則拉力F為 N,拉力F的功率為【答案】4.2X140 6 2000 1.24 X 10【解析】【分析】【詳解】1滑輪組在勻速起吊物體的過程中做的有用功為W G h 4.2 103N 10m4.2 104J2看圖可知繩子股數(shù)n=3o鋼繩末端移動距離為nh3 10m30m則鋼繩移動的速度為30m5s6 ms3由滑輪組機械效率WW心、100罟100GF 1004.2103N3 702000N4拉力功率W心、TFs繩TFv 綿2000N6 m s 1.2104W13.如圖所示

15、，實心物體A漂浮在水面上，現(xiàn)利用電動機通過滑輪組拉動動（運動過程中始終未碰到定滑輪）。已知滑輪重為300N,電動機工作時拉繩子的功率為A的體積為0.2m3,密度為A,使A向下運0.4 X13kg/m3.動1.5 X13W且保持不變，不計繩重、摩擦和水的阻力，g=10N/kg, p水=1.0 X13kg/m3,下列說法中不正確的是（A.物體向下運動的最小速度3m/sB.物體A浸沒在水中時受到的浮力為2X13NC.物體A向下運動過程中，電動機拉著繩子的力先變大，后不變D.物體A向下運動過程中，滑輪組機械效率的最大值為80%【答案】A【解析】【分析】【詳解】B.由 m知道，A的質(zhì)量 VmA= paV

16、a= 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浸沒在水中，聲音，V排=玖=03A浸沒在水中受到的浮力5浮=p 水gV 排=1.0 x 13kg/m 3x 10N/kg X0.2m2X10N故B正確，不符合題意；A.當A完全浸沒時繩子對物體 A的拉力最大，電動機對繩子的拉力也最大，不計繩重、 摩擦和水的阻力，則電動機對繩子的最大拉力300N =500N113F F浮 G G動=-2 10 N 800N 33WFst tFv知道，繩子自由端運動的最小速度3153W 3m/s500N則物體向下運動的最小速度

17、13v繩3m/s=1m/s故A錯誤，符合題意；C.由于電動機對繩子的拉力G動，而物體A向下運動過程中，浮力先變大、后不變，所以，電動機拉著繩子的力先變大，后不變，故 C正確，不符合題意；D.當A完全浸沒后，滑輪組受到的拉力最大，此時滑輪組的機械效率最大，有用功 W有用=（F浮G） h總功W 總=Fs>= （ F 浮G+G 動）*力=（F 浮一G+G 動）h 3滑輪組機械效率的最大值W有（F浮-G） hF浮-G2 103 N 800N=3100% 80%W總（F浮G G動）h Fr G G動 2 10 N 800N 300N故D正確，不符合題意。故選A。14.為了將放置在水平地面上重為10

18、0N的物體提升一定高度，設置了如圖所示的滑輪組裝置。當用圖甲所示隨時間變化的豎直向下的拉力F拉繩時，物體的速度 v和物體上升的高度h隨時間變化的關(guān)系分別如圖乙和丙所示（不計繩重和繩與輪之間的摩擦）。下列計 算結(jié)果正確的是（）A. 0s1s內(nèi)，地面對物體的支持力是10NB. 1s2s內(nèi)，拉力F做的功是62.5JC. 2s3s內(nèi)，拉力 F的功率是 300WD. 2s3s內(nèi)，滑輪組的機械效率是62.5%【答案】C【解析】【分析】【詳解】A.從圖乙可以看到，時間從第2s到第3s時，速度大小是不變的，這時處于平衡狀態(tài)，物體受到的拉力大小等于重物和動滑輪的總重，即F拉 G G動 3 40N120N由題意可

19、知，0s1s內(nèi)，地面對物體的支持力符合關(guān)系式F支3F拉 G G動120N . _從圖甲可以看到，F(xiàn)030N,解得F支30N , A錯誤；B.從圖甲可以看到，1s2s內(nèi)，拉力F的大小是50N,物體上升的高度是 1.25m,三條繩 子托著動滑輪，繩端移動的距離是s 3h 3 1.25m 3.75m拉力F做的功是W Fs 50N 3.75m 187.5J拉力F做的功是187.5J, B錯誤；C. 2s3s內(nèi)，物體勻速運動，繩端也是勻速運動，拉力 F的大小是40N,繩端移動的速度v繩 3 2.5m/s 7.5m/s根據(jù)P Fv可知，拉力F的功率P Fv 繩 40N 7.5m/s 300W拉力F的功率是

20、300W, C正確；D. 2s3s內(nèi)，物體上升的高度h 3.75m-1.25m 2.5m拉力F的大小是40N,則滑輪組的機械效率W 100% Gh 100% W總功Fs滑輪組的機械效率約是 83.3%, D錯誤。故選a100N 2.5m40N 3 2.5m100%83.3%15 .如圖所示，甲乙兩個滑輪組，其中每個大小相同的滑輪質(zhì)量相同，用它們分別將相同的重物提高到相同的高度，不計繩重及摩擦，下列說法正確的是（）理 已A.兩滑輪組繩自由端拉力相等C.乙滑輪組的額外功多【答案】C【解析】【詳解】B.兩滑輪組機械效率相等D.甲滑輪組繩自由端移動的距離多A.由圖可知，n甲3, n乙=4,不計繩重和摩

21、擦，則1-F2 2G 動 G4兩滑輪組繩自由端拉力不相等，故A錯誤;B.不計繩重和摩擦，滑輪組的機械效率G甲 , 乙 G G動G 2G動兩滑輪組機械效率不相等，故 B錯誤；C.兩滑輪組的額外功W甲額 G動h；此額2G動h故乙滑輪組的額外功多，故 C正確；D.兩滑輪組繩自由端移動的距離s甲 3h , s乙 4h則乙滑輪組繩自由端移動的距離多，故 D錯誤；故選Co16 .如圖所示，物體 A在拉力的作用下沿水平面勻速運動了一段距離s,試比較拉力Fi、F2及拉力所做的功 Wl、W2的大?。ɑ喼亍⒗K重及繩與滑輪之間的摩擦不計）。下列判 斷正確的是A. Fi=2F2 Wi=W21 1B. Fi= F2

22、Wi= W222C. Fi=4F2 Wi= W2iiD. Fi = - F2 Wi=-W244【答案】C【解析】【詳解】物體A在兩種情況下的摩擦力 f相等，上圖滑輪是動滑輪，下圖滑輪的軸固定不動，可以 看做是特殊使用的定滑輪。則：Fi=2fIF2= f2故：Fi=4F2根據(jù)功的公式可知:11Wi=Fi X s=2f X s=fs221W2=F2XS= f X s=fs2故：Wi=W2,故選Co17.如圖所示，重300N的物體在20N的水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左勻速直線運動了10s,滑輪組的機械效率為 80%,則在此過程中，下列說法正確的是（）A.拉力F的功率為12W

23、B.物體與地面間的滑動摩擦力為32NC.繩子自由端移動的距離為2mD.滑輪組做的有用功為 120J【答案】A【解析】【詳解】A.拉力F的功率為p Fv 20N 0.2m s 3=12W故A正確；B.滑輪組的機械效率為Wt 用fhf100%100% 100%WF3h3F心、所以物體與地面間的滑動摩擦力為f 3 F 3 80% 20N=48N故B錯誤；C.繩子自由端移動的距離為s 3vt 3 0.2m s 10s=6m故C錯誤；D.滑輪組做的有用功為W有用=川總=Fs 20N 0.2 m/s 10s 3 80%=96J故D錯誤。故選Ao18.用一個動滑輪和兩個定滑輪組成的滑輪組豎直向上提升物體A,

24、要求滑輪的個數(shù)要用完（未畫出），實驗中，拉力 F隨時間t變化的關(guān)系如圖甲所示，物體 A上升的速度v隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示，不計繩重和摩擦，在12s內(nèi)，滑輪組的機械效率為 80%,則下列判斷中正確的是1P乙A.物體A的重為1500NB.動滑輪的重為 400NC.物體A從靜止開始上升1s后，拉力的功率為 500WD.若將物體A換成重為900N的物體B,則在勻速提升物體 B的過程中，滑輪組的機械效 率將變?yōu)?5%A,要求滑輪的個數(shù)要用完,【答案】D用一個動滑輪和兩個定滑輪組成的滑輪組豎直向上提升物體則承擔物重和動滑輪重的繩子段數(shù)為3,如圖所示：A.已知在1s2s內(nèi)，滑輪組的機械效率為80%,由甲

25、圖可知，在 12s內(nèi)拉力Wr 用GhGF 500N ,由 TT T可得物體A的重是 W 巧nFh nF心、GA 3F 3 500N 80% 1200N故A錯誤；1 ,B.不計繩重和摩擦，根據(jù) F （G物 G動）得動滑輪的重是 nG動 3F GA 3 500N 1200N300N故B錯誤；C.由甲圖知，1s后的拉力F=500N,由乙圖可知1s后物體的速度v物1m/s,則繩子自由 端移動的速度v 繩 3v 物 3 1m/s 3m/s所以拉力F的功率P Fv 繩 500N 3m/s 1500W故C錯誤;D.若將重物 械效率A的重力減小為 900N ,由于滑輪組不變，不計繩重和摩擦，此時滑輪組的機Gh

26、900N900N 300N100% 75%故D正確。故選D。19.用如圖甲所示的動滑輪提升一批建筑材料。工人豎直向上拉動輕繩的自由端將建筑材料以0.1m/s的速度勻速提升，此過程中，作用在繩子自由端的拉力F所做的功 W隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示已知這批建筑材料的總質(zhì)量為70kg,滑輪的摩擦不可忽略g取B.繩子自由端的拉力 F大小為400N10N/kg。下列說法中正確的是（）80WC.用該滑輪提升這批建筑材料的機械效率約為87.5%D.若用這個動滑輪以 0.1m/s的速度勻速提升總質(zhì)量為100kg的建筑材料，則對繩子自由端豎直向上的拉力的功率為110W【答案】ABCA.由圖乙可知，拉力在 100s內(nèi)做功8 103J,則拉力做功功率_ 38 103J80W100s故A