物理機械效率的計算的專項培優(yōu)-易錯-難題練習(xí)題(含答案)及答案

一、初中物理有用功額外功總功機械效率的計算問題1．用如圖所示的滑輪組拉動物體A，使物體A以0.2m/s的速度水平向左勻速運動10s。已知物體A重500N，物體A受到的摩擦力為120N，拉力F的功率為30W。下列說法正確的是（）A．繩子自由端移動的距離為2mB．拉力F的大小為40NC．滑輪組的機械效率為80%D．滑輪組對物體A所做的功為1000J【答案】C【解析】【分析】【詳解】A．由圖知，，繩子自由端移動的距離的速度為則繩子自由端移動的距離為故A錯誤；B．由可得拉力的大小故B錯誤；CD．物體移動的距離為滑輪組對物體所做功為總功為滑輪組的機械效率為故C正確，D錯誤。故選C。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_____N。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_____N?！敬鸢浮?53【解析】【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，再由求出拉力；不考慮物體與斜面間的摩擦，由求出拉力，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?！驹斀狻縖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，所以有則拉力F為[2]用手做的有用功已知機械效率，根據(jù)可得，此時拉力F做的總功則由可得，此時拉力F為[3]使用另一斜面，若不考慮物體與斜面間的摩擦，由可得，此時的拉力為由于該物體受到摩擦力的作用，則實際拉力，所以摩擦力3．如圖所示，工人用250N的力將重400N的物體勻速提升2m。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______?！敬鸢浮?10080%【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=2×2m=4m[2]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=2×250N-400N=100N[3]機械效率為4．如圖所示，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，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%【解析】【分析】【詳解】拉力F的功率為P＝＝32W.不計繩重和摩擦,克服動滑輪重力做功為：W額＝G動?h＝12N×8m＝96J，則W有＝W總?W額＝1280J?96J＝1184J；η＝＝＝92.5%5．如圖所示，用滑輪組拉動重為200N的物體在水平桌面上勻速直線運動。已知F=20N，滑輪組的機械效率為85%，則物體與桌面的之間的摩擦力大小為__________N?！敬鸢浮?1【解析】【分析】【詳解】由圖可知，由3段繩子通過動滑輪，則sF=3s物，滑輪組的機械效率為85%，即η====85%解得f=51N即物體與桌面的之間的摩擦力為51N。6．如圖在粗糙斜面上將一個重為16N的物體勻速拉到高h處，沿斜面向上的拉力為10N，斜面長、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]斜面的機械效率為：。7．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______N?！敬鸢浮?0%15060【解析】【分析】【詳解】[1]將木箱拉到頂端所做的有用功而動滑輪繩子端的拉力F=150N，滑輪重、繩重、滑輪與繩之間的摩擦均不計,那么木箱受到的拉力F1=2F=2×150N=300N通過斜面所做的總功W總=F1s=300N×5m=1500J所以此裝置的機械效率[2]由題意知，木箱的速度為0.5m/s，則繩子端的速度v=2×0.5m/s=1m/s那么拉力F的功率P=Fv=150N×1m/s=150W[3]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==60N8．用如圖所示的滑輪組勻速提升質(zhì)量為4kg的物體，在重物上升1m的過程中，拉力F的功率為25W，此時滑輪組的機械效率為80%，則拉力做的有用功是_____J，重物上升的速度是_____m/s；若用此滑輪組勻速提升80N的貨物，所需拉力為________N。（不考慮繩重和摩擦）【答案】40J0.5m/s45N【解析】【分析】【詳解】[1]有用功為[2]拉力做的總功為做功所需的時間為所以重物上升的速度為[3]上問中拉力為動滑輪重力為所以用此滑輪組勻速提升80N的貨物，所需拉力為9．如圖所示，利用輕質(zhì)滑輪組勻速拉動水平地面上重為300N的物體，拉力F的大小為30N．物體與地面之間的摩擦力大小為45N，若物體在1s內(nèi)運動了2m，A處的繩子拉力為_____N，滑輪組的機械效率為________．（滑輪組摩擦力及繩重不計）【答案】4550%【解析】【分析】【詳解】[1]如圖，物體與地面之間的摩擦力大小為f=45N，物體A向左做勻速直線運動，A處的繩子拉力與物體與地面之間的摩擦力平衡，故繩子拉力為45N；[2]如圖，繩子股數(shù)n=3，物體移動的距離s=2m，滑輪組對物體做的有用功為：，拉力做的功即總功為：，滑輪組的機械效率為；10．一物體質(zhì)量為10kg，小紅用定滑輪將該物體在4s內(nèi)勻速提升2m，所用拉力為120N，此過程中，小紅做的有用功是_______，定滑輪的機械效率是________，拉力做功的功率是_______。（g=10N/kg）【答案】200J83.3％60W【解析】【分析】【詳解】[1]所提升物體的重力為有用功為故有用功是200J。[2]總功為則機械效率為故機械效率為83.3%。[3]拉力做功的功率為即拉力F的功率為60W。11．用如圖所示的滑輪組豎直勻速提升質(zhì)量為m的物體，繩子的拉力大小為F，在時間t內(nèi)物體上升的高度為h，滑輪組的機械效率為η，每個滑輪重力大小均為G，下列說法正確的是（）A．若將物體質(zhì)量增大到5m，則拉力大小增大到5FB．G=3F-mgC．勻速提升物體的高度增加，機械效率η不變D．t時間內(nèi)，額外功為或【答案】CD【解析】【分析】【詳解】A．據(jù)W總=W有+W額得Fs=mgh+W額即物體質(zhì)量增大到5m時，克服動滑輪的重力所做的額外功不變，即使克服摩擦所做的額外功增大，但總的額外功不會增大到5W額，那么拉力的大小不會增大到5F，故A錯誤；B．若不計摩擦，據(jù)滑輪組的特點有即G=3F-mg但題目并不說明摩擦可以忽略，故B錯誤；C．用滑輪組多次勻速提升物體至不同高度，其機械效率不變，因為有用功和總功都不變，故C正確；D．根據(jù)機械效率的公式有即或者滑輪組提升物體做的有用功和總功分別為W有=mgh，W總=Fs=F?3h=3Fh那么額外功W=W總-W有=3Fh-mgh=h(3F-mg)故D正確。故選CD。12．如圖所示的滑輪組，每個滑輪重2N，把一個重為12N的物體在2s內(nèi)勻速提升0.2m，不計繩重和摩擦，則（）A．繩子自由端的拉力F為6N B．繩子自由端移動速度為0.1m/sC．F所做的有用功為2.8J D．滑輪組的機械效率約為85.7%【答案】D【解析】【分析】【詳解】由圖可知繩子承擔(dān)重物的段數(shù)n為2。A．繩子自由端的拉力故A錯誤；B．物體移動的速度則繩子自由端移動速度故B錯誤；C．拉力F做的功為總功物體克服重力做的功為有用功故C錯誤；D．物體克服重力為有用功則滑輪組的機械效率故D正確。故選D。13．如圖是工人將重160N的物體勻速放下的過程，已知物體下降的距離為3m，用時3s，工人的拉力為50N，工人質(zhì)量為50kg（物體未浸入水中，且不計繩重及摩擦）設(shè)此時工人放繩的速度為v1，滑輪組的效率η1；如果物體完全浸沒水中后滑輪的機械效率為η2，已知（物體在水中仍勻速下降，動滑輪不會浸入水中且不計繩重及摩擦，g取10N/kg）設(shè)當(dāng)物體完全浸沒在水中后物體所受的浮力為F浮，工人對地面的壓力為F2.則（）A．v1=1m/s B．η1=62.5%。 C．F2=525N D．F浮=120N【答案】C【解析】【分析】【詳解】A．物體下降速度為因為有4段繩子，所以工人放繩的速度為故A不符合題意；B．已知物體下降的距離為3m，因為有4段繩子，所以繩子運動距離放繩子的做的有用功放繩子的做的總功滑輪組的效率故B不符合題意；CD．物體未浸入水中時，不計繩重及摩擦，動滑輪受到重物對它的拉力、本身的重力、繩子的拉力，由可得，動滑輪重力已知η1：η2=4：3，則物體完全浸沒水中后滑輪組的機械效率為物體完全浸沒水中后，滑輪組對物體的拉力做的功為有用功，不計繩重及摩擦，克服動滑輪重力做的功為額外功，則此時滑輪組的機械效率解得F拉物=60N；物體的重力為160N，根據(jù)公式可得故D不符合題意；完全入水后，動滑輪受到重物對它向下的拉力、本身向下的重力、4段繩子向上的拉力，由力的平衡條件可得則人對繩子的拉力因為物體間力的作用是相互的，所以繩子對人的拉力也為25N；人的重力為對人進行受力分析可知，人受豎直向下的重力、豎直向下的拉力、豎直向上的支持力，則人受到豎直向上的支持力因為物體間力的作用是相互的，則人對地面的壓力為525N，故C符合題意。故選C。14．如圖所示，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G1和G2在相同時間內(nèi)勻速提升相同高度，若不計繩重和摩擦，比較甲、乙兩滑輪組，下列說法正確的是A．甲滑輪組省力，乙滑輪組的機械效率大B．乙滑輪組省力，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，由圖知，n甲=3，n乙=2，則繩端的拉力分別為：，，所以，則甲滑輪組更省力；因為不計繩重及摩擦，動滑輪重相同，提升的物體重和高度都相同，由、可知，利用滑輪組做的有用功相同、額外功相同，則拉力做的總功相同，因為，所以兩滑輪組的機械效率相同；綜上所述，故選D。15．農(nóng)村建房時，常利用如圖所示的簡易滑輪提升建材。在一次提升建材的過程中，建筑工人用400N的拉力，將重600N的建材在10s內(nèi)勻速提高3m。不計繩重及摩擦，則下列判斷正確的是（）A．該滑輪的機械效率η=75% B．滑輪所做的有用功為1200JC．滑輪自身的重力為100N D．繩子自由端移動的距離大小為3m【答案】A【解析】【詳解】AB．滑輪所做的有用功為：W有用=Gh=600N×3m=1800J，因為是動滑輪，所以拉力移動的距離是物體提高距離的2倍，即6m，則拉力做的總功為：W總=Fs=400N×6m=2400J，所以動滑輪的機械效率為：，故A正確，B錯誤；C．不計繩重及摩擦，則拉力為：，那么動滑輪的重為：G動=2F-G=2×400N-600N=200N，故C錯誤；D．由圖知，使用的是動滑輪，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=2，繩子自由端移動的距離為：s=nh=2×3m=6m，故D錯誤；故選A。16．如圖所示，豎直固定的測力計下端掛一個滑輪組，已知每個滑輪重均為30N，滑輪組下端掛有質(zhì)量為30kg的物體B，滑輪組繩的末端通過定滑輪沿水平方向與物體A相連，物體A在繩的水平拉力作用下向右做勻速直線運動；用水平向左的力F拉動物體A，可使其沿水平桌面向左做勻速直線運動，此時物體B上升的速度大小為6cm/s。若不計繩重及繩與滑輪的摩擦，g取10N/kg，則下列說法中正確的是（）A．物體A所受滑動摩擦力大小為100NB．F的大小為220NC．F做功的功率為42WD．提升物體B時滑輪組的機械效率約為90.9%【答案】BD【解析】【分析】【詳解】A．物體B的重力由圖可知，，不計繩重及滑輪的摩擦，A右側(cè)繩子對滑輪組的拉力因A物體向右做勻速直線運動，則由二力平衡條件可得A物體所受滑動摩擦力故A錯誤；B．用水平向左的力F拉動A可使其沿水平桌面向左做勻速直線運動，因A對桌面的壓力不變、接觸面的粗糙程度不變，則A受到的摩擦力大小不變，又因為A右側(cè)繩子對A的拉力和對滑輪組的拉力由同一根繩子承擔(dān)，所以兩個拉力大小相等，由力的平衡條件可得，此時水平向左的拉力故B正確；C．拉力端移動速度拉力做功的功率故C錯誤；D．勻速提升物體B時，A對滑輪組的拉力因為滑輪組的機械效率所以此時滑輪組的機械效率故D正確。故選BD。17．一位建筑工人用如圖所示的裝置把建筑材料運送到樓上，已知吊籃的質(zhì)量為m1，建筑材料的質(zhì)量為m2，人對繩子的拉力為F，吊籃在拉力的作用下勻速上升了h，不計繩重及摩擦。下列說法正確的是（）A．繩子自由端移動的距離為3h B．工人做的有用功為m2ghC．該滑輪組的機械效率為 D．使用該裝置一定省力【答案】BC【解析】【分析】【詳解】A．由圖知：作用在動滑輪上的繩子有2段，繩子拉下的長度是s=2h故A錯誤；B．有用功為W有用=Gh=m2gh故B正確；C．總功為W總=Fs=F×2h=2Fh機械效率為故C正確；D．如果拉力則裝置不省力，故D錯誤。故選BC。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5s。卷揚機的拉力F為80N（不計繩重和摩擦）。以下相關(guān)計算正確的是（）A．有用功是400J B．動滑輪的重力為60NC．拉力F的功率為72W D．動滑輪的機械效率為75%【答案】BD【解析】【分析】【詳解】A．有用功為故A錯誤；B．因不計繩重和摩擦，則