中考物理机械效率的计算.docx
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中考物理机械效率的计算
一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题
1．如图所示，物体重G=200N，滑轮重G′=100N，若用力F竖直向上匀速拉动滑轮，则此时该滑轮的机械效率为____（不计绳重和滑轮转轴处的摩擦）。
【答案】80%
【解析】
【分析】
【详解】
不计绳重和滑轮转轴处的摩擦，竖直向上匀速拉动滑轮，由力的平衡条件可得拉力
F=2G＋G′=2×200N＋100N=500N
由图知，动力作用在动滑轮的轴上，此时动滑轮费力、但省一半的距离，即
所以物体上升的高度
h＝2s
该滑轮的机械效率
2．如图所示，利用斜面向上移动物体可以_______（选填“省力”、“省距离”、“省功”）。
小明把质量为50kg的木箱沿斜面拉了10m，使木箱上升了4m，如图所示，沿斜面向上用的拉力F＝250N，木箱以0.2m/s的速度匀速上升的过程中，斜面的机械效率为________，木箱在斜面上匀速运动时受到摩擦力为_______N。
（g取10N/kg）
【答案】省力80%50
【解析】
【分析】
【详解】
[1]斜面也是一种简单机械，利用斜面向上移动物体可以省力。
[2]做的有用功
W有用=Gh=mgh=50kg×10N/kg×4m=2000J
拉力做的总功
W总=Fs=250N×10m=2500J
斜面的机械效率
机械效率为80%。
[3]这个过程中，做的额外功
W额外=W总-W有用=2500J-2000J=500J
克服摩擦做的功为额外功的唯一来源，因为W额外=fs，所以摩擦力的大小
摩擦力为50N。
3．在如图所示的滑轮组中，用大小为5N的拉力F拉动绳端，使物体水平向左匀速滑动1m，不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮之间的摩擦，此时滑轮组的机械效率为90%，则物体与地面之间的摩擦力为_______N。
【答案】9
【解析】
【分析】
【详解】
由图知，n=2，拉力端移动距离
s=2s物=2×1m=2m
拉力做功
W总=Fs=5N×2m=10J
有用功为
则物体与地面之间的摩擦力为
4．如图所示，用滑轮组拉动重为200N的物体在水平桌面上匀速直线运动。
已知F=20N，滑轮组的机械效率为85%，则物体与桌面的之间的摩擦力大小为__________N。
【答案】51
【解析】
【分析】
【详解】
由图可知，由3段绳子通过动滑轮，则sF=3s物，滑轮组的机械效率为85%，即
η====85%
解得
f=51N
即物体与桌面的之间的摩擦力为51N。
5．如图在粗糙斜面上将一个重为16N的物体匀速拉到高h处，沿斜面向上的拉力为10N，斜面长、高。
其中所做的有用功为__J，物体受到的摩擦力大小为__N，斜面的机械效率为__。
【答案】16280%
【解析】
【详解】
[1]所做的有用功为：
W有用；
[2]拉力做的总功为：
W总，
所做的额外功为：
W额=W总-W有用=20J-16J=4J；
摩擦力：
。
[3]斜面的机械效率为：
。
6．如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用FA、FB匀速提升重力为GA、GB的A、B两物体，不计绳重和摩擦．若GA＞GB，则η甲_____η乙；若FA=FB，则GA_____GB．（选填“＞”、“＜”或“=”）
【答案】＞＜
【解析】
【分析】
【详解】
不计绳重和摩擦，克服物体重力做的功为有用功，克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功，则滑轮组的机械效率：
η=×100%=×100%=×100%=×100%，因物体的重力G越大，1+越小，越大，且动滑轮的重力相等，所以，GA＞GB时，η甲＞η乙；由图可知，n甲=2，n乙=3，由F=（G+G动）可得，提升物体的重力：
G=nF﹣G动，则FA=FB时，提升物体的重力关系为GA＜GB．
7．如图是某型号电动轮椅工作原理示意图。
开关S1和S2由绝缘操纵杆控制，能同时接“1”或接“2”，向前推操纵杆时轮椅前进且能调速，向后拉操纵杆时轮椅以恒定速度后退。
已知蓄电池的电压为24V保持不变，R2的阻值为10Ω，电动机的额定功率为100W，额定电压为24V。
请解答下列问题：
（1）当开关S1和S2同时接_______时，电动轮椅前进；电动轮椅既能前进又能后退，是通过改变电动机线圈中的_________实现的；
（2）当电动轮椅后退时，电流表示数为1A，此时电动机的实际功率是_____W；
（3）当电动机以额定功率工作时，电动轮椅在水平路面上匀速前进的速度为2m/s，若此时电动机消耗的电能有80%转化为电动轮椅前进的机械能，此时电动轮椅受到的阻力是___N。
【答案】1电流方向1440
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]电动机前进且能调速，这说明电路中的电流可以变化，电阻大小可变，这样只有滑动变阻器R1接入电路时才有这个功能，观察电路图，当开关S1和S2同时接1时，R1、电动机、电流表才串联接入电路，这样符合条件，电动轮椅前进。
[2]磁场对通电导线的作用力方向跟电流方向有关，只改变电流方向时，受力方向也会变化；所以电动轮椅既能前进又能后退，是通过改变电动机线圈中的电流方向实现的。
（2）[3]由上述可知，当电动轮椅后退时，开关S1和S2同时接2，R2、电动机、电流表串联接在电路中，电路中的总电阻
电动机的电阻
此时电动机的实际功率
此时电动机的实际功率是14W。
（3）[4]设此时电动轮椅受到的阻力是f，电动轮椅在水平路面上匀速前进，牵引力，由题意可知，电动轮椅的机械效率
解得，此时电动轮椅受到的阻力是40N。
8．质量为m的工人用如图甲所示的滑轮组将建筑材料运送到楼顶，滑轮组的机械效率随建筑材料重力变化的图像（如图乙），机械中摩擦及绳重忽略不计，影响滑轮组机械效率的原因有_____（写出一点即可），动滑轮的重力为_____，该工人竖直向下拉绳子自由端运送建筑材料时，此滑轮组机械效率的最大值为_____。
（后两空均用已知量符号表示）
【答案】物重（或动滑轮重）Gn×100%
【解析】
【分析】
【详解】
[1]已知机械中摩擦力及绳重忽略不计，由
可知，影响滑轮组机械效率的因素有物重、动滑轮重。
[2]由图乙可知，物重，滑轮组的机械效率，因机械中摩擦力及绳重忽略不计，所以滑轮组的机械效率
解得
[3]已知工人的质量为m，则该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力
由
可得提升的最大物重
则滑轮组的最大机械效率
9．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_________N，滑轮组的机械效率为_________%（百分号前保留2位小数）。
【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B总重为
30N+6N=36N
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
的力，物体才能匀速上升，以物体A为研究对象，其左边的绳子对其施加了向左的12N的拉力，它受到的向右的拉力为20N，物体A处于匀速直线运动状态，受到的力是平衡力，则其受到的向左的摩擦力为
20N－12N=8N
[2]滑轮组的机械效率为
10．一物体质量为10kg，小红用定滑轮将该物体在4s内匀速提升2m，所用拉力为120N，此过程中，小红做的有用功是_______，定滑轮的机械效率是________，拉力做功的功率是_______。
（g=10N/kg）
【答案】200J83.3％60W
【解析】
【分析】
【详解】
[1]所提升物体的重力为
有用功为
故有用功是200J。
[2]总功为
则机械效率为
故机械效率为83.3%。
[3]拉力做功的功率为
即拉力F的功率为60W。
11．如图所示，用完全相同的四个滑轮和两根相同的细绳组成甲乙两个滑轮组，在各自的自由端均施加大小相等的拉力F，将A、B两个不同的物块匀速提升相同的高度（不计绳重和摩擦）已知A、B两物块重分别为GA、GB，动滑轮重为G0，下列说法正确的是（）
A．甲、乙两滑轮组的机械效率相等
B．物块A的重力小于物块B的重力
C．若G0=GB，则甲、乙滑轮组一定都是省力机械
D．甲滑轮组的机械效率为
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】
A．甲、乙两滑轮组提升两块物体的质量不同，提升相同高度所做有用功不同，动滑轮质量相同，不计绳重和摩擦，则滑轮组做额外功相同，它们的机械效率不同，故A项错误；
B．在各自的自由端均施加大小相等的拉力F，则
，
所以，故B项正确；
C．若G0=GB，则甲滑轮组绳子端拉力为
即
所以甲滑轮组是费力机械，
乙滑轮组绳子端拉力为
所以乙滑轮组是省力机械，故C项错误；
D．甲滑轮组的机械效率为
故D项正确。
故选BD。
12．如图所示，一工人利用如图所示的滑轮组在10s内将质量为40kg的物体匀速提升3m，此过程中工人对地面的压强为6000Pa。
已知工人与地面的接触面积为500cm2，工人的质量和动滑轮质量之和为80kg，不计绳重和摩擦。
则下列说法错误的是（ ）
A．工人用提升400N重物的过程中，动滑轮做的有用功为1200J
B．工人用提升400N重物的过程中，绳子自由端移动的速度为0.6m/s
C．用该滑轮组提升重为600N的物体，机械效率为80%
D．工人的质量为60kg
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．动滑轮做的有用功
故A正确，不符合题意；
B．由图知，绳子段数n=2，物体匀速提升3m，绳子自由端移动距离s=6m，绳子自由端移动的速度为
故B正确，不符合题意；
CD．工人对地面的压强为6000Pa，工人与地面的接触面积为500cm2=0.05m2，所以工人对地面的压力
设动滑轮质量为m动，则人的质量
m人=80kg-m动
因为n=2，所以
代入数据，得出m动=20kg，m人=60kg，故D正确，不符合题意。
用该滑轮组提升重为600N的物体，机械效率为
故C错误，符合题意。
故选C。
13．某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重均为50g）在2s内把重物G1和G2提高10cm，已知Fl和F2的大小均为2N，不计绳重及摩擦（g取10N/kg）。
下列说法中不正确的是（ ）
A．重物G1的重力大小为5.5N
B．乙滑轮组所做的有用功是0.7J
C．F1和F2做功的功率之比为3:
4
D．两个滑轮组的机械效率之比为4:
3
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A．从图甲可以看到，三条绳子托着动滑轮，动滑轮只是一个，重力大小是
把动滑轮和重物看作一个整体，这个整体处于平衡状态，可知
解得，重物G1的重力大小为5.5N，A正确，不合题意；
B．在图乙中，把两个动滑轮和重物看作一个整体，这个整体处于平衡状态，可知
解得，重物升高的高度是，乙滑轮组所做的有用功是
乙滑轮组所做的有用功是，B正确，不合题意；
C．重物G1移动的速度是
甲图中绳端移动的速度是
重物G2移动的速度是
乙图中绳端移动的速度是
那么可知F1和F2做功的功率之比是
F1和F2做功的功率之比为3:
4，C正确，不合题意；
D．甲滑轮组所做的有用功是
所做的总功是
乙滑轮组所做的总功是
由上述可知，乙滑轮组所做的有用功是，那么两个滑轮组的机械
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