中考物理—機械效率的計算壓軸題專題復習及答案

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,A物體重力為100N,B物體重力為30N,此時A物體恰好向右做勻速直線運動,A物體受到的滑動摩擦力為其重力的0.2倍,以下說法正確的選項是(不計繩重和摩擦)()A.A物體受到的繩子的拉力為15NB.假設(shè)將B物體的重力增加一倍,那么A物體受到的摩擦力為35NC.動滑輪拉B物體的效率為75%D.假設(shè)將A以0.1m/s的速度水平向左勻速拉動,拉力的功率為2W【答案】C【解析】【分析】【詳解】A.A物體恰好向右做勻速直線運動,摩擦力等于拉力,由題知,摩擦力f=0.2G=0.2100N=20N故A物體受到的繩子的拉力為20N,故A錯誤；B.假設(shè)把B

2、的重增加一倍,但A與地面的粗糙程度不變,壓力也不變,因此A受到的摩擦力也不會改變,故B錯誤；C.由圖可知,n=2,A物體對繩子的拉力等于A物體受到的繩子的拉力,那么動滑輪的重力G動=2F-GB=2f-Gb=220N-30N=10N不計繩重和摩擦,那么動滑輪拉B物體的效率Wt用Wr用GBhGb30N"=,=二二-=75%W息惘用WGhGjhGbg動30N10N故C正確；D.假設(shè)將A以0.1m/s的速度水平向左勻速拉動,摩擦力水平向右,大小不變,A物體受到的繩子的拉力不變,那么拉力為原來的2倍,即40N,拉力的功率WFsiP=-=-=F40N0.1m/s=4W故D錯誤.應(yīng)選Co2 .如下

3、圖,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.那么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【解析】【分析】【詳解】工人做的有用功W有用=Gh=1800隙1.5m=2700J,工人做的總功W/Fs=750NX4m=3000J,斜面的機械效率W_2700JWJ3000J90%,克服摩擦做的額夕卜功W額=W總-W有用=3000J-2700J=300J由W額=fs可得貨物與斜面間的摩擦力f理史75N,s4m貨物從底端勻速拉進車廂,貨物質(zhì)量不變,所以貨物的動能不變,重力勢能增大,故貨物的機

4、械能增大.3 .如圖的裝置中,物體B重為30N,每個滑輪重均為6N,不計繩重及滑輪的摩擦.現(xiàn)用水平力F=20N向右勻速拉動物體A,物體B也隨滑輪勻速上升.那么物體A受到的摩擦力為N,滑輪組的機械效率為%百分號前保存2位小數(shù).【答案】883.33【解析】【分析】1物體B重30N,動滑輪重6N,滑輪組需要提升的動滑輪與物體B總重為30N+6N=36N三段繩子與動滑輪接觸,不考慮繩子重及摩擦,那么需要對動滑輪右邊的向上的繩子施加36N312N的力,物體才能勻速上升,以物體A為研究對象,其左邊的繩子對其施加了向左的12N的拉力,它受到的向右的拉力為20N,物體A處于勻速直線運動狀態(tài),受到的力是平衡力,

5、那么其受到的向左的摩擦力為2滑輪組的機械效率為.''W有Fs近百20N-12N=8NGBhFsGBhGbF3h3F30N83.33%312N4 .工人用圖甲所示的滑輪組運送建材上樓,每次運送量不定,滑輪組的機械效率隨建材重力變化的圖像如圖乙所示,滑輪和繩的摩擦力及繩重忽略不計.那么：(1)假設(shè)某次運送建材的質(zhì)量為40kg,滑輪組的機械效率是.動滑輪的重力是N.(2)假設(shè)工人在1min內(nèi)將建材勻速豎直向上提升12m,作用在繩上的拉力為500N時,拉力的功率是W,運送建材的重力是N,此時的機械效率是.甲乙【答案】50%40020060060%.【解析】【分析】【詳解】(1)1建材質(zhì)

6、量為40kg,其重力為由圖乙得,當建材重力為2此時機械效率Gmg=40kg10N/kg=400N400N時,滑輪組機械效率為50%.400400+G動=50%解得G動=400N.(2)3滑輪組由一個動滑輪和一個定滑輪組成,與動滑輪相連的繩子有兩段,那么該滑輪組可以省一半的力,建材向上提升了12m,那么繩子段移動的距離為24m,拉力功率4滑輪組省一半的力,所以解得G材=600N.5此時的機械效率為Fs500N24m“八二200W60sG才+G動=2FG#600=60%G材G動600+4005 .如下圖,每個滑輪均重12N,用滑輪組拉著重600N的物體A沿水平方向勻速移動,在40s內(nèi)物體移動了8m

7、,拉力F做的功為1280J.不計繩重及機械內(nèi)部摩擦那么,拉力F的功率為W,滑輪組的機械效率為.【答案】3292.5%W1280J拉力F的功率為P=32W.不甘繩重和摩擦,克服動滑輪重力做功為：W額=Gt40s一W1184J動？h=12NX8m=96J,貝UW有=WmW額=1280J-96J=1184J;=925%W息1280J6 .如下圖,工人們用同一滑輪組,根據(jù)需要有兩種方式來提起等重的建筑材料,假設(shè)不計摩擦和繩重,那么F1F2,機械效率中曄填“>"或="'<【詳解】1由圖可知,不計摩擦及繩重,繩子自由端拉力分別為11FiG物G動,F2G物G動32所以

8、FFF22不計摩擦和繩重,兩種方式來提起等重的建筑材料到相同高度,那么對物體做的有功相同,動滑輪相同,那么所做額外功相同.所以機械效率相同,即No7 .如下圖,用滑輪組拉動重為200N的物體在水平桌面上勻速直線運動.F=20N,滑輪組的機械效率為85%,那么物體與桌面的之間的摩擦力大小為【答案】51【解析】【分析】【詳解】由圖可知,由3段繩子通過動滑輪,那么Sf=3s物,滑輪組的機械效率為85%,即解得Wfs物于WZ=fSF=85%3F320Nf=51N即物體與桌面的之間的摩擦力為51N.8.用如下圖的滑輪組勻速提升質(zhì)量為功率為25W,此時滑輪組的機械效率為度是m/s；假設(shè)用此滑輪組勻速提升重

9、和摩擦4kg的物體,在重物上升1m的過程中,拉力F的80%,那么拉力做的有用功是80N的貨物,所需拉力為.J,重物上升的速_No不考慮繩【答案】40J0.5m/s45N【解析】【分析】【詳解】1有用功為W有=6物卜mgh4kg10N/kg1m40J2拉力做的總功為W有40JW總=-=50J80%做功所需的時間為.W總50J-t=2sP25W所以重物上升的速度為s1mv=0.5m/st2s3上問中拉力為LW總50JF25Ns1m2動滑輪重力為6動二門5-6物=225N-40N=10N所以用此滑輪組勻速提升80N的貨物,所需拉力為11FG物+G動=-80N+10N=45Nn29.如下圖,重300N

10、的物體在10s內(nèi)水平均速移動了1.5m,假設(shè)物體受到地面的摩擦力為60N,繩端所用的拉力F的功率為12W,那么繩端所用的拉力為N,滑輪組的機械效率為.【答案】4075%【解析】【分析】【詳解】1由圖可知,滑輪組有兩段繩子與動滑輪相連,所以&龜2%3m繩端運動的速度為3m八=0.3m/s根據(jù)公式PFv可得,拉力大小為12W0.3m/s=40N2由題可知,滑輪組所做的有用功為物體克服摩擦力所做的功W有fs物60N?1.5m=90J總功為W息Fs繩40N?3m=120J所以,滑輪組機械效率為W90J=-100%=100%75%W120J10.用如下圖的滑輪組將重85N的物體勻速提升2m,用時

11、10s,動滑輪重為10N,機械效率為85%.此過程中有用功為J,額外功為J,拉力F的大小為No拉力F做功的功率為Wo當該滑輪組的機械效率低于時,使用它將不再省力.【答案【解析】【詳解】1拉力做的有用功W有用=Gh=85NX2m=170JW2由一100%=85%得拉力做的總功W心、山W170JW總.=200J85%那么額外功為W額外=亞總-亞有用=200J-170J=30J3由圖知,n=2,拉力端移動距離s=2h=2>2m=4m由W總=Fs得拉力大小4拉力做功的功率P-T黑20W5不省力,說明拉力至少等于物重,當F=G=85N時,此時的機械效率WGhGhG85N1

12、00%=100%=100%=-100%=100%=50%WFsF2h2F285N心、當該滑輪組的機械效率低于50%時,使用它將不再省力.11.如下圖,分別用甲、乙兩個滑輪組提起重力G1=G2的重物至相同的高度h,假設(shè)所用拉力F1=F2,甲的機械效率50%,那么不計繩重及摩擦申A.乙的機械效率75%B.乙的機械效率80%C.拉力F1做的功與拉力F2做的功之比3:2D,甲、乙兩個滑輪組中的動滑輪重力之比3：1【答案】ACD【解析】AB.甲、乙兩個滑輪組將同一物體勻速提升至相同的高度,由公式W有用Gh可知,甲、乙兩個滑輪組所做的有用功相同；甲圖滑輪組繩子的股數(shù)n=3,故S甲=3h,乙圖滑輪組繩子的股

13、數(shù)n=2,故S乙=2h,而拉力R=F2,那么甲、乙兩個滑輪組所做的總功為甲E&W總乙F28所以甲的機械效率為WGh甲總F13h乙的機械效率為t用GhG乙總F22h2F2GF13hF22h3F150%由于F1F2,3F150%,所以甲Wr用W總Gh50%GhG動1h乙WT用Gh75%W單心、GhG動2h故A正確,B錯誤；C.拉力Fi做的功與拉力乙75%2F2F2做的功之比為W息甲Fi3WTG2故C正確;D.由于解得G動2G,所以3故D正確.應(yīng)選ACD.12 .用如下圖的滑輪牽引小車沿水平地面勻速前進,小車的重力G10N,拉力大小F15N,該裝置的機械效率是60%,那么小車與地面之間摩擦力

14、為A.27NB.36NC.18ND.270N【答案】A【解析】【分析】【詳解】由于小車沿水平地面勻速前進,那么繩對小車的拉力等于小車受到地面的摩擦力,即Ff,該裝置的有用功是'''WFsfs三段繩子托著動滑輪,那么繩端移動的距離是s3s1,該裝置所做的總功是WFs15N3s心、可知Wfs100%r100%60%W總15N3s解得f27N.應(yīng)選AoG113 .如下圖,用規(guī)格相同的滑輪組成甲、乙兩個滑輪組,分別將兩個重力相同的物體和G2在相同時間內(nèi)勻速提升相同高度,假設(shè)不計繩重和摩擦,比擬甲、乙兩滑輪組,以下說法正確的選項是甲ZA.甲滑輪組省力,乙滑輪組的機械效率大B.乙滑

15、輪組省力,乙滑輪組的機械效率大C.乙滑輪組省力,甲滑輪組的機械效率大D.甲、乙滑輪組做的有用功相同,甲、乙滑輪組機械效率一樣大【答案】D【解析】【詳解】由題知,動滑輪重相同,提升的物體重也相同,不計繩重及摩擦,拉力1,FG物G動,由圖知,n甲=3,n乙=2,那么繩端的拉力分別為:nF乙-2G物G動,所以F甲F乙,那么甲滑輪組更省力;由于不計繩重及摩擦,動滑輪重相同,提升的物體重和高度都相同,由W有用G物h、W額G動h可知,利用滑輪組做的有用功相同、額外功相同,那么拉力做的總功相同,由于Wr用,所以兩滑輪組的機械效率相同；綜上所述,應(yīng)選Do14.如下圖,用甲、乙滑輪組在相同時間分別將A、B物體勻

16、速提升相同高度,物體受到白重力gagb,滑輪組的機械效率甲乙.忽略繩重和摩擦,以下判斷正確的是)甲乙A.甲滑輪組的動滑輪比乙的重B.甲滑輪組的總功率比乙的小C.甲滑輪組的有用功比乙的少D.兩滑輪組繩端移動的距離相等【答案】A【解析】【分析】【詳解】由圖可知,甲滑輪組繩子的股數(shù)為2,乙滑輪組繩子的股數(shù)為3,A、B物體勻速提升相同高度h,那么甲滑輪組繩子自由端運動2h,乙滑輪組繩子自由端運動3h,A、B物體勻速提升相同高度h,而GaGb,所以甲滑輪組的有用功比乙的多,即W有甲W有乙,7,Wt用而甲乙,由5X廠可知W、W總甲W總乙又由于時間相同所以P總甲P總乙忽略繩子和摩擦,滑輪組機械效率為Wr用一

17、G物h_G物W總G物h+G動hG物+G動那么1G動+G物-G動=1-G物G物又由于甲乙,那么G動甲G動乙GaGb又由于GaGb所以A.甲滑輪組的動滑輪比乙的重,故A項符正確;B.甲滑輪組的總功率比乙的大,故B項錯誤；C.甲滑輪組的有用功比乙的多,故C項錯誤;D.甲滑輪組繩端運動長,故D項錯誤.應(yīng)選Ao15.用圖所示的裝置將重為為800N的正方體石料A從水中提升出來.在卷揚機對繩子的拉力作用下,使A經(jīng)歷了三個過程：過程I為A浸沒在水中豎直勻速上升的過程,過程n為A上外表剛露出水面到下外表剛離開水面豎直勻速上升的過程,過程出為A在空中豎直勻速上升的過程.過程I中卷揚機對繩子的拉力大小為F=500N

18、o假設(shè)不計繩重和輪與軸間的摩擦,不計水中提升時水對A的阻力,不計A被提出水面所帶水的質(zhì)量,以下判斷中正確的是A.假設(shè)過程I和過程H中提升A的高度相同,那么兩過程中動滑輪所做的有用功相同B.過程I和過程II中卷揚機對繩子的拉力大小相同C.過程出中提升A的機械效率刀一定小于80%D.此裝置中動滑輪的重力大于200N【答案】CD【解析】【分析】【詳解】A.過程I、n中動滑輪提供的拉力等于A的重力減A受到的浮力,但過程n中物塊排開水的體積變小,那么浮力不斷變小,拉力增大,提升相同的高度,由WFs可知過程I中動滑輪所做的有用功與過程n中動滑輪所做的有用功不相等,故錯誤；B.過程I和過程II中動滑輪提供的

19、拉力大小不同,由1匚c_二c匚F卷揚機二7G動=二GF浮22可知卷揚機對繩子的拉力大小不同,故錯誤；CD.過程I中匚11c匚F卷揚機二7G動=二GF浮222F卷揚機F浮GG動過程出中曲GhWGhGhG_G_800NGG動一2F卷揚機F浮一2500NF浮元器T100%<80%又由于那么故CD正確.應(yīng)選CD.G_800N_800NGG動1000N%-800N+200NF浮G動二200NF浮>200N16.如下圖,質(zhì)量為70kg的小剛站在高臺上通過滑輪組勻速提升貨物,第一次提升貨物的質(zhì)量為100kg,第二次提升貨物的質(zhì)量為200kg,小剛第二次提升貨物時拉力做功的功率為220W.滑輪A、

20、B的質(zhì)量均為4kg,滑輪C的質(zhì)量為8kg,繩重及滑輪的摩擦均可忽略不計,g取10N/kg,關(guān)于小剛提升貨物的分析,以下說法中正確的選項是A.第一次提升貨物時,小剛對高臺的壓力為500NB.第一次提升貨物過程中滑輪組的機械效率為83.3%C.第二次提升貨物時,貨物上升的速度約為0.6m/sD.第二次提升貨物時,小剛對高臺的壓力為800N【答案】BC【解析】【詳解】A.第一次提升貨物時,滑輪B所受向下的拉力為匚11FB二G物Gc二33小剛受到向下的拉力為m物gmcg(100kg10N/kg8kg10N/kg)360N1%-FbGb2小剛對高臺的壓力11-FbmBg-360N4kg10N/kg200

21、N;FG人F拉m人g770kg10N/kg200N900N,A錯誤;B.第一次提升貨物時滑輪組的機械效率為竺W心、G物h知物ghFhF拉6h100kg10N/kgh200N6h83.3%,B正確；'C,第二次的拉力F拉,分析方法同第一次提升貨物時分析拉力的過程,解得F拉366.7N,根據(jù)公式220W366.7N0.6m/s,C正確；D.根據(jù)選項A的解法,同樣能夠解出第二次小剛對高臺的壓力為1066.7N,D錯誤.17.如下圖,在時間t內(nèi),將重為G的貨物勻速提升了h,工人對繩子豎直向下的拉力恒為F,以下說法正確的選項是A.拉力做的額外功是4F-GhB.有用功為Gh3FhC.拉力F的功率為

22、tD.滑輪組的機械效率隨h的增大而增大【答案】BC【解析】【分析】【詳解】AB,由題意可知,滑輪組做的有用功是W有用Gh；三段繩子托著動滑輪,貨物上升高度是h,那么繩子自由端移動的距離是s3h,拉力做的總功是W總Fs3Fh拉力做的額外功是W額WlWt用3Fh-Gh3F-GhA錯誤、B正確;C.由上述可知,在時間t內(nèi),繩子自由端移動的速度是s3hvtt那么根據(jù)PFv可知,拉力F的功率是PFv3ht3FhtC正確；D.由上述可知,滑輪組的機械效率是G3F從上式可看到,滑輪組的機械效率與h無關(guān),D錯誤.應(yīng)選BQ18.工人師傅利用如下圖的兩種方式將重均為300N的貨物從圖示位置向上緩慢提升段距離.F1、F2始終沿豎直方向；圖甲中OB=2OA,圖乙中動,t輪重為60N,重物上升速度為0.01m/s.不計杠桿重、繩重和摩擦,那么以下說法正確的選項是A.甲乙兩種方式都省一半的力B.甲方式Fi由150N保持不變C.乙方式機械效率約為83.3%D.乙方式F2的功率為3W【答案】BC【解析】【詳解】A.甲圖中,F1為動力,OB=2OA,即動力臂為阻力臂的2倍,由于不計摩擦、杠桿自重,由杠桿平衡條件可知,動力為阻力的一半,即Fi=150N;由圖乙可知,n=3,不計繩重和摩擦,那么1(G+G動)=1(300N+60N)=120N,33故A錯誤；B.