物理一模試題分類匯編-機(jī)械效率的計(jì)算

一、初中物理有用功額外功總功機(jī)械效率的計(jì)算問題1．如圖所示，工人師傅用500N的拉力向下拉繩，使重為900N的物體在10s內(nèi)勻速上升了3m，此過程中忽略繩重和摩擦，則下列說(shuō)法正確的是（）A．人通過滑輪組做的有用功為1500JB．拉力F的功率為150WC．動(dòng)滑輪重為200ND．滑輪組的機(jī)械效率為90％【答案】D【解析】【詳解】A．人通過滑輪組做的有用功是A錯(cuò)誤；B．物體在10s內(nèi)勻速上升了3m，托著動(dòng)滑輪的繩子有兩條，那么人手拉的繩子那端移動(dòng)距離是移動(dòng)的速度是可知拉力F的功率為B錯(cuò)誤；C．由題意可知，忽略繩重和摩擦，托著動(dòng)滑輪的繩子有兩條，那么解得即動(dòng)滑輪重為100N，C錯(cuò)誤；D．滑輪組的總功是由上述可知，滑輪組的機(jī)械效率為D正確。故選D。2．如圖所示，利用斜面向上移動(dòng)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(jī)械效率為________，木箱在斜面上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)受到摩擦力為_______N。（g取10N/kg）【答案】省力80%50【解析】【分析】【詳解】[1]斜面也是一種簡(jiǎn)單機(jī)械，利用斜面向上移動(dòng)物體可以省力。[2]做的有用功W有用=Gh=mgh=50kg×10N/kg×4m=2000J拉力做的總功W總=Fs=250N×10m=2500J斜面的機(jī)械效率機(jī)械效率為80%。[3]這個(gè)過程中，做的額外功W額外=W總-W有用=2500J-2000J=500J克服摩擦做的功為額外功的唯一來(lái)源，因?yàn)閃額外=fs，所以摩擦力的大小摩擦力為50N。3．小黃用圖所示的滑輪組經(jīng)過10s的時(shí)間，用150N的拉力將一個(gè)重270N的重物提高1m，求此過程：拉力F自由端拉出的距離是_____m；小黃所做的有用功是_______J；總功是_______J；拉力做功的功率是______W?！敬鸢浮?27045045【解析】【分析】【詳解】[1]由圖可知，滑輪組的承重繩子根數(shù)n=3根，則拉力自由端拉出的距離s=nh=3×1m=3m[2]有用功W有用=Gh=270N×1m=270J[3]總功W總=Fs=150N×3m=450J[4]拉力做功的功率4．如圖在粗糙斜面上將一個(gè)重為16N的物體勻速拉到高h(yuǎn)處，沿斜面向上的拉力為10N，斜面長(zhǎng)、高。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(jī)械效率為__?！敬鸢浮?6280%【解析】【詳解】[1]所做的有用功為：W有用；[2]拉力做的總功為：W總，所做的額外功為：W額=W總-W有用=20J-16J=4J；摩擦力：。[3]斜面的機(jī)械效率為：。5．如圖甲是一艘完全依靠太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的船，該船長(zhǎng)30米，寬15米，排水量60噸，船的表面安裝有太陽(yáng)能電池板，接收太陽(yáng)能的功率為1.6×105W，若接收的太陽(yáng)能只用來(lái)驅(qū)動(dòng)船前進(jìn)。在一次航行中，從某一時(shí)刻開始，太陽(yáng)能船受到水平方向的牽引力F隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示，船的運(yùn)動(dòng)速度v隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖丙所示。（g取10N/kg），則滿載時(shí)太陽(yáng)能船受到的浮力是___________N；第50s到第100s的運(yùn)動(dòng)過程中，太陽(yáng)能船的效率是_________?！敬鸢浮俊窘馕觥俊痉治觥俊驹斀狻縖1]由題意可知，排水量60t，則滿載時(shí)太陽(yáng)能船受到的浮力是[2]由題意可知，第50s到第100s的運(yùn)動(dòng)過程中，太陽(yáng)能船移動(dòng)的距離是這段時(shí)間牽引力所做的功是總功是那么太陽(yáng)能船的效率是6．如圖所示，用8N的拉力F拉著物體A在水平面勻速運(yùn)動(dòng)了1m。已知物體A重40N，與水平面的接觸面積是100cm2，它在水平面運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力是12N，則拉動(dòng)時(shí)重物對(duì)地面的壓強(qiáng)是_______Pa，滑輪組的機(jī)械效率是______?！敬鸢浮?×10375%【解析】【詳解】[1]重物對(duì)地面的壓強(qiáng)為：；[2]由圖可知，動(dòng)滑輪上繩子的段數(shù)為n=2，繩子自由端移動(dòng)的距離為：；克服摩擦力做的有用功為：；總功為：；機(jī)械效率為：。7．如圖所示，在40N的水平拉力F作用下，將重700N的物體沿水平地面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，物體與地面間滑動(dòng)摩擦力為100N。則滑輪組的機(jī)械效率為________；若物體的運(yùn)動(dòng)速度為0.2m/s，則拉力F的功率為________W。【答案】83.3%24【解析】【詳解】[1]從圖中可以看到，有三根繩子托著動(dòng)滑輪，那么繩端移動(dòng)的距離與重物水平移動(dòng)的距離的關(guān)系是，由于物體沿水平地面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，水平方向受力平衡，可知?jiǎng)踊唽?duì)重物的拉力是則滑輪組的機(jī)械效率為[2]若物體的運(yùn)動(dòng)速度為0.2m/s，那么繩端移動(dòng)的速度可知拉力F的功率為8．用如圖甲所示的裝置將實(shí)心物體A從深井中吊出來(lái)，人對(duì)繩子施加的拉力隨時(shí)間的變化如圖乙所示，已知?jiǎng)踊喌闹亓?0N，物體勻速上升的速度始終為1m/s，（不計(jì)繩重、摩擦及阻力）。則當(dāng)物體完全出水之后，拉力的功率為____W，物體浸沒在水中時(shí)受到的浮力為_____N；物體浸沒在水中時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為________。【答案】【解析】【分析】【詳解】[1]由乙圖可知，物體完全出水后人對(duì)繩的拉力大小為210N，繩自由端移動(dòng)的速度為物體上升速度的2倍，此時(shí)拉力的功率[2]以動(dòng)滑輪和下方吊起的物體為整體進(jìn)行受力分析：物體完全脫離水面后，整體在豎直向上的方向上受到兩股繩的拉力，豎直向下的方向上受到重力被吊物體的重力物體在浸沒狀態(tài)時(shí)，整體在豎直向上的方向上受到兩股繩的拉力和浮力，豎直向下的方向上受到重力，由此可得[3]物體在浸沒狀態(tài)時(shí)，繩對(duì)物體的拉力滑輪組的機(jī)械效率9．如圖所示，重300的物體在10s內(nèi)水平均速移動(dòng)了1.5m，若物體受到地面的摩擦力為60，繩端所用的拉力F的功率為12W，則繩端所用的拉力為_____N，滑輪組的機(jī)械效率為_____?！敬鸢浮?075%【解析】【分析】【詳解】[1]由圖可知，滑輪組有兩段繩子與動(dòng)滑輪相連，所以繩端運(yùn)動(dòng)的速度為根據(jù)公式可得，拉力大小為[2]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總功為所以，滑輪組機(jī)械效率為10．用如圖所示的滑輪組將重85N的物體勻速提升2m，用時(shí)10s，已知?jiǎng)踊喼貫?0N，機(jī)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_____N。拉力F做功的功率為_____W。當(dāng)該滑輪組的機(jī)械效率低于_____時(shí)，使用它將不再省力?！敬鸢浮窘馕觥俊驹斀狻縖1]拉力做的有用功W有用＝Gh＝85N×2m＝170J[2]由得拉力做的總功則額外功為W額外＝W總?W有用＝200J?170J＝30J[3]由圖知，n＝2，拉力端移動(dòng)距離s＝2h＝2×2m＝4m由W總＝Fs得拉力大小[4]拉力做功的功率[5]不省力，說(shuō)明拉力至少等于物重，當(dāng)F＝G＝85N時(shí)，此時(shí)的機(jī)械效率當(dāng)該滑輪組的機(jī)械效率低于50%時(shí)，使用它將不再省力。11．如圖所示，用完全相同的四個(gè)滑輪和兩根相同的細(xì)繩組成甲乙兩個(gè)滑輪組，在各自的自由端均施加大小相等的拉力F，將A、B兩個(gè)不同的物塊勻速提升相同的高度（不計(jì)繩重和摩擦）已知A、B兩物塊重分別為GA、GB，動(dòng)滑輪重為G0，下列說(shuō)法正確的是（）A．甲、乙兩滑輪組的機(jī)械效率相等B．物塊A的重力小于物塊B的重力C．若G0=GB，則甲、乙滑輪組一定都是省力機(jī)械D．甲滑輪組的機(jī)械效率為【答案】BD【解析】【分析】【詳解】A．甲、乙兩滑輪組提升兩塊物體的質(zhì)量不同，提升相同高度所做有用功不同，動(dòng)滑輪質(zhì)量相同，不計(jì)繩重和摩擦，則滑輪組做額外功相同，它們的機(jī)械效率不同，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；B．在各自的自由端均施加大小相等的拉力F，則，所以，故B項(xiàng)正確；C．若G0=GB，則甲滑輪組繩子端拉力為即所以甲滑輪組是費(fèi)力機(jī)械，乙滑輪組繩子端拉力為所以乙滑輪組是省力機(jī)械，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；D．甲滑輪組的機(jī)械效率為故D項(xiàng)正確。故選BD。12．如圖所示，一工人利用如圖所示的滑輪組在10s內(nèi)將質(zhì)量為40kg的物體勻速提升3m，此過程中工人對(duì)地面的壓強(qiáng)為6000Pa。已知工人與地面的接觸面積為500cm2，工人的質(zhì)量和動(dòng)滑輪質(zhì)量之和為80kg，不計(jì)繩重和摩擦。則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．工人用提升400N重物的過程中，動(dòng)滑輪做的有用功為1200JB．工人用提升400N重物的過程中，繩子自由端移動(dòng)的速度為0.6m/sC．用該滑輪組提升重為600N的物體，機(jī)械效率為80%D．工人的質(zhì)量為60kg【答案】C【解析】【分析】【詳解】A．動(dòng)滑輪做的有用功故A正確，不符合題意；B．由圖知，繩子段數(shù)n=2，物體勻速提升3m，繩子自由端移動(dòng)距離s=6m，繩子自由端移動(dòng)的速度為故B正確，不符合題意；CD．工人對(duì)地面的壓強(qiáng)為6000Pa，工人與地面的接觸面積為500cm2=0.05m2，所以工人對(duì)地面的壓力設(shè)動(dòng)滑輪質(zhì)量為m動(dòng)，則人的質(zhì)量m人=80kg-m動(dòng)因?yàn)閚=2，所以代入數(shù)據(jù)，得出m動(dòng)=20kg，m人=60kg，故D正確，不符合題意。用該滑輪組提升重為600N的物體，機(jī)械效率為故C錯(cuò)誤，符合題意。故選C。13．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(yùn)動(dòng)了10s，滑輪組的機(jī)械效率為80%，則在此過程中，下列說(shuō)法正確的是（）A．拉力F的功率為12W B．物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力為32NC．繩子自由端移動(dòng)的距離為2m D．滑輪組做的有用功為120J【答案】A【解析】【詳解】A．拉力F的功率為故A正確；B．滑輪組的機(jī)械效率為所以物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力為故B錯(cuò)誤；C．繩子自由端移動(dòng)的距離為故C錯(cuò)誤；D．滑輪組做的有用功為故D錯(cuò)誤。故選A。14．如圖所示，豎直固定的測(cè)力計(jì)下端掛一個(gè)滑輪組，己知每個(gè)滑輪重均為50N，滑輪組下端掛有物體B，滑輪組繩的末端通過定滑輪沿水平方向與物體A相連，此時(shí)物體A在繩的水平拉力作用下向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)力計(jì)的示數(shù)為550N；在物體B下加掛重為90N的物體C后，同時(shí)用水平向左的力F拉動(dòng)物體A使其沿水平桌面向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)此時(shí)物體B上升的速度大小為5cm/s。若不計(jì)繩重及滑輪的摩擦，g取10N/kg，則下列說(shuō)法中正確的是（）A．物體A所受滑動(dòng)摩擦力大小為275NB．B的重力為500NC．F做功的功率為42WD．F的大小為530N【答案】D【解析】【詳解】A．設(shè)物體A所受摩擦力大小為f，則彈簧測(cè)力計(jì)下滑輪有兩段繩子，則有2f+50N=550N解得f=250N，故A錯(cuò)誤；B．對(duì)于物體B，有3f=GB+G滑即250N×3=GB+50N所以GB=700N，故B錯(cuò)誤；CD．加掛物體C后，有3（F—f）=GB+GC+G滑即3（F-250N）=700N+90N+50N解得F=530N，物體B上升的速度為5cm/s，則拉力F端移動(dòng)的速度v=3×5cm/s=0.15m/s拉力F的功率P=Fv=530N×0.15m/s=79.5W故C錯(cuò)誤，D正確。故選D。15．如圖所示，用完全相同的滑輪和細(xì)繩組成甲、乙兩個(gè)滑輪組，在各自的自由端施加大小分別為F1和F2的拉力，將重物G1和G2分別緩慢提升相同的高度（不計(jì)繩重和一切摩擦）．下列說(shuō)法中不正確的是A．若物重相等，則拉力F1小于F2B．若物重相等，則甲、乙兩滑輪組的機(jī)械效率相同C．若F1、F2大小相等，則拉力F1做的功較多D．若F1、F2大小相等，則甲、乙兩滑輪組的機(jī)械效率相同【答案】D【解析】A．由圖可知，，不計(jì)繩重和一切摩擦，由可得，繩子的拉力：，若物重相等，即G1=G2，則F1＜F2，故A正確；B．若物重相等，且提升相同的高度時(shí)，因不計(jì)繩重和一切摩擦?xí)r，有用功為克服物體重力做的功，總功為克服動(dòng)滑輪重力和物體重力做的功，所以，由可知兩滑輪做的有用功相等，由可知兩滑輪的總功相等，由可知，甲、乙兩滑輪組的機(jī)械效率相同，故B正確；C．由圖可知，n甲=3，n乙=2，由可知，兩物體提升相同高度時(shí)，甲滑輪組繩端移動(dòng)的距離較大，由可知，若F1、F2大小相等，則拉力F1做的功較多，故C正確；D．將重物G1和G2分別緩慢提升相同的高度時(shí)有用功相同，若F1、F2大小相等時(shí)，拉力F1做的總功較多，由可知，甲的機(jī)械效率小于乙的機(jī)械效率，故D錯(cuò)誤．故選D．【點(diǎn)睛】本題考查了滑輪組繩子拉力公式和做功公式、機(jī)械效率公式的應(yīng)用，明確滑輪組的有用功和總功是關(guān)鍵．16．如圖所示，用甲、乙滑輪組在相同時(shí)間分別將A、B物體勻速提升相同高度，已知物體受到的重力，滑輪組的機(jī)械效率。忽略繩重和摩擦，下列判斷正確的是（）A．甲滑輪組的動(dòng)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(dòng)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，則甲滑輪組繩子自由端運(yùn)動(dòng)2h，乙滑輪組繩子自由端運(yùn)動(dòng)3h，A、B物體勻速提升相同高度h，而，所以甲滑輪組的有用功比乙的多，即而，由可知又因?yàn)闀r(shí)間相同所以忽略繩子和摩擦，滑輪組機(jī)械效率為則又因?yàn)?，則又因?yàn)樗訟．甲滑輪組的動(dòng)滑輪比乙的重，故A項(xiàng)符正確；B．甲滑輪組的總功率比乙的大，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；C．甲滑輪組的有用功比乙的多，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；D．甲滑輪組繩端運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。故選A。17．體重為800N的工人用圖甲所示裝置提升重物，AOB是輕質(zhì)杠桿，O為支點(diǎn)，OA∶OB=1∶2，動(dòng)滑輪的機(jī)械效率隨提升物體重力變化的圖像如圖乙，若提升重物的過程中繩子始終是豎直的，不計(jì)繩重與摩擦，g取。則下列說(shuō)法正確的是（）A．動(dòng)滑輪的重力是400NB．用該裝置勻速提起2000N的物體，人對(duì)地面的壓力是600NC．若工人在2s內(nèi)將重物勻速提升了0.4m，人對(duì)繩子的拉力為300N，則拉力的功率240WD．該裝置的機(jī)械效率為68%時(shí)，提升重物的重力是800N【答案】AC【解析】【分析】【詳解】A．由圖乙可知，當(dāng)提升重物G=600N時(shí)，動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為60%，不計(jì)繩重與摩擦，滑輪組的機(jī)械效率解得G動(dòng)=400N故A正確；B．由圖知n=2，用該裝置勻速提起2000N的物體，杠桿A端施加的拉力由杠桿平衡條件可得FA×OA=FB×OB，杠桿B端施加的力人對(duì)地面的壓力故B錯(cuò)誤；C．該裝置使用了動(dòng)滑輪、省力杠桿，二者都是動(dòng)力臂等于二倍阻力臂的杠桿，拉力端移動(dòng)距離等于物體升高距離的4倍，拉力端移動(dòng)的速度等于物體升高速度的4倍，則拉力端移動(dòng)的速度拉力做功功率故C正確；D．該裝置使用了動(dòng)滑輪、省力杠桿，不計(jì)繩重與摩擦，AOB是輕質(zhì)杠桿、質(zhì)量不計(jì)；所以使用該裝置做的額外功W額=G動(dòng)h，該裝置的機(jī)械效率解得G=975N故D錯(cuò)誤。故選AC。18．某工地利用如圖所示的滑輪組，將重180N的物體豎直向上勻速提起2m，用時(shí)5s。卷?yè)P(yáng)機(jī)的拉力F為80N（不計(jì)繩重和摩擦）。以下相關(guān)計(jì)算正確的是（）A．有用功是400J B．動(dòng)滑輪的重力為60NC．拉力F的功率為72W D．動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為75%【答案】BD【解析】【分析】【詳解】A．有用功為故A錯(cuò)誤；B．因不計(jì)繩重和摩擦，則動(dòng)滑輪的重力為故B正確；C．繩子移動(dòng)的距離為拉力F做的功為拉力F的功率為故C錯(cuò)誤；D．滑輪組的機(jī)械效率為故D正確。故選BD。19．如圖所示，在時(shí)間t內(nèi)，將重為G的貨物勻速提升了h，工人對(duì)繩子豎直向下的拉力恒為F，下列說(shuō)法正確的是（）A．拉力做的額外功是B．有用功為C．拉力F的功率為