中考物理机械效率的计算附答案.docx
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中考物理机械效率的计算附答案
一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题
1．用如图所示的滑轮组拉动物体A，使物体A以0.2m/s的速度水平向左匀速运动10s。
已知物体A重500N，物体A受到的摩擦力为120N，拉力F的功率为30W。
下列说法正确的是（）
A．绳子自由端移动的距离为2m
B．拉力F的大小为40N
C．滑轮组的机械效率为80%
D．滑轮组对物体A所做的功为1000J
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图知，，绳子自由端移动的距离的速度为
则绳子自由端移动的距离为
故A错误；
B．由
可得拉力的大小
故B错误；
CD．物体移动的距离为
滑轮组对物体所做功为
总功为
滑轮组的机械效率为
故C正确，D错误。
故选C。
2．起重机械在四川汶川的救援过程中，发挥了重要的作用；如图所示，吊臂上的滑轮组，可用的拉力将重为2.4×104N的吊板提起，如果吊板被匀速提高10m，则拉力F做功_________J，滑轮组的机械效率是__________。
【答案】3×10580%
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由题图知：
与动滑轮相连的绳子共有三段，则拉力F移动的距离s与物体升高的距离h之间的关系为；拉力F做功是
[2]滑轮组做的有用功是
滑轮组的机械效率是
3．用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，每件货物重100N，每次运送的量不定，图乙是记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图像，则动滑轮重为_____________N，当某次运送3件货物时，绳子的拉力F是_______N，滑轮组的机械效率为_________；经过分析，发现使用同一滑轮组，_________，可以提高滑轮组的机械效率（不考虑绳重和摩擦）。
【答案】10020075%增加物重
【解析】
【详解】
[1]由图乙可知，运送一件货物的重力为100N时，滑轮组的机械效率是50%，不计绳重和摩擦时，滑轮组的机械效率
η=
G动=100N
[2]由图可知，
n=2
则运送3件货物时绳子的拉力
F=（G总+G动）=（3×100N+100N）=200N
[3]不计绳重和摩擦，此时滑轮组的机械效率
η′=75%
[4]由以上计算可知，使用同一滑轮组，增加物重，可以提高滑轮组的机械效率。
4．如图所示，用平行于斜面的拉力F，将重为8N的物体沿斜面从底端匀速拉至顶端。
若不考虑物体与斜面间的摩擦，则拉力F为_____N；若斜面的机械效率为80%，则此时拉力F为_____N。
若另一斜面的高度h与长度s之比为3:
5，将重25N的物体匀速拉至顶端的拉力为18N，则该物体所受摩擦力为_____N。
【答案】453
【解析】
【分析】
不考虑物体与斜面间的摩擦，则用手做的功和用机械所做的功相等；可由求出拉力；已知有用功和机械效率，可由机械效率变形公式求出总功，再由求出拉力；不考虑物体与斜面间的摩擦，由求出拉力，然后与实际施加的拉力比较即可求出物体与斜面之间的摩擦力。
【详解】
[1]不考虑物体与斜面间的摩擦，则用手做的功和用机械所做的功相等，所以有
则拉力F为
[2]用手做的有用功
已知机械效率，根据可得，此时拉力F做的总功
则由可得，此时拉力F为
[3]使用另一斜面，若不考虑物体与斜面间的摩擦，由可得，此时的拉力为
由于该物体受到摩擦力的作用，则实际拉力，所以摩擦力
5．如图所示，工人用沿斜面大小为750N的拉力把一箱重为1800N货物从底端匀速拉进车厢．此斜面的长为4m，高为1.5m.则该斜面的机械效率是_________，货物与斜面间的摩擦力是_____________N.在这个过程中，货物的机械能___________（选填“增大”、“不变”或“减小”）．
【答案】90%75增大
【解析】
【分析】
【详解】
工人做的有用功W有用=Gh=1800N×1.5m=2700J，
工人做的总功W总=Fs=750N×4m=3000J，
斜面的机械效率，
克服摩擦做的额外功W额=W总-W有用=3000J-2700J=300J，
由W额=fs可得货物与斜面间的摩擦力，
货物从底端匀速拉进车厢，货物质量不变，所以货物的动能不变，重力势能增大，故货物的机械能增大．
6．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
7．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
8．如图所示，在40N的水平拉力F作用下，将重700N的物体沿水平地面做匀速直线运动，物体与地面间滑动摩擦力为100N。
则滑轮组的机械效率为________；若物体的运动速度为0.2m/s，则拉力F的功率为________W。
【答案】83.3%24
【解析】
【详解】
[1]从图中可以看到，有三根绳子托着动滑轮，那么绳端移动的距离与重物水平移动的距离的关系是，由于物体沿水平地面做匀速直线运动，水平方向受力平衡，可知动滑轮对重物的拉力是
则滑轮组的机械效率为
[2]若物体的运动速度为0.2m/s，那么绳端移动的速度
可知拉力F的功率为
9．如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300N的物体，拉力F的大小为30N．物体与地面之间的摩擦力大小为45N，若物体在1s内运动了2m，A处的绳子拉力为_____N，滑轮组的机械效率为________．（滑轮组摩擦力及绳重不计）
【答案】4550%
【解析】
【分析】
【详解】
[1]如图，物体与地面之间的摩擦力大小为f=45N，物体A向左做匀速直线运动，A处的绳子拉力与物体与地面之间的摩擦力平衡，故绳子拉力为45N；
[2]如图，绳子股数n=3，物体移动的距离s=2m，滑轮组对物体做的有用功为：
，
拉力做的功即总功为：
，
滑轮组的机械效率为；
10．如图所示，实心物体A漂浮在水面上，现利用电动机通过滑轮组拉动A，使A向下运动（运动过程中始终未碰到定滑轮）。
已知A的体积为0.2m3，密度为0.4×103kg/m3．动滑轮重为300N，电动机工作时拉绳子的功率为1.5×103W且保持不变，不计绳重、摩擦和水的阻力，g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3，下列说法中不正确的是（ ）
A．物体向下运动的最小速度3m/s
B．物体A浸没在水中时受到的浮力为2×103N
C．物体A向下运动过程中，电动机拉着绳子的力先变大，后不变
D．物体A向下运动过程中，滑轮组机械效率的最大值为80%
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
B．由知道，A的质量
mA＝ρAVA＝0.4×103kg/m3×0.2m3＝80kg
由知道，A的重力
GA＝mAg＝80kg×10N/kg＝800N
由于A浸没在水中，声音，
V排＝VA＝0.2m3
A浸没在水中受到的浮力
F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m3＝2×103N
故B正确，不符合题意；
A．当A完全浸没时绳子对物体A的拉力最大，电动机对绳子的拉力也最大，不计绳重、摩擦和水的阻力，则电动机对绳子的最大拉力
由知道，绳子自由端运动的最小速度
则物体向下运动的最小速度
故A错误，符合题意；
C．由于电动机对绳子的拉力，而物体A向下运动过程中，浮力先变大、后不变，所以，电动机拉着绳子的力先变大，后不变，故C正确，不符合题意；
D．当A完全浸没后，滑轮组受到的拉力最大，此时滑轮组的机械效率最大，有用功
W有用＝（F浮﹣G）h
总功
W总＝Fs＝（F浮﹣G+G动）×3h＝（F浮﹣G+G动）h
滑轮组机械效率的最大值
故D正确，不符合题意。
故选A。
11．工人师傅利用如图所示的两种方式将重均为300N的货物从图示位置向上缓慢提升一段距离。
F1、F2始终沿竖直方向；图甲中OB＝2OA，图乙中动滑轮重为60N，重物上升速度为0.01m/s。
不计杠杆重、绳重和摩擦，则下列说法正确的是
A．甲乙两种方式都省一半的力
B．甲方式F1由150N保持不变
C．乙方式机械效率约为83.3%
D．乙方式F2的功率为3W
【答案】BC
【解析】
【详解】
A．甲图中，F1为动力，已知OB＝2OA，即动力臂为阻力臂的2倍，由于不计摩擦、杠杆自重，由杠杆平衡条件可知，动力为阻力的一半，即F1＝150N；
由图乙可知，n＝3，不计绳重和摩擦，则（G+G动）=（300N+60N）＝120N，
故A错误；
B．甲图中，重力即阻力的方向是竖直向下的，动力的方向也是竖直向下的，在提升重物的过程中，动力臂和阻力臂的比值不变，故动力F1为150N不变，故B正确；
C．不计绳重和摩擦，乙方式的机械效率为：
，
故C正确；
D．乙方式中F2＝120N，绳子的自由端的速度为
v绳＝0.01m/s×3＝0.03m/s，
则乙方式F2的功率为：
P＝F2v绳＝120N×0.03m/s＝3.6W，
故D错误。
12．如图所示的滑轮组，每个滑轮重2N，把一个重为12N的物体在2s内匀速提升0.2m，不计绳重和摩擦，则（ ）
A．绳子自由端的拉力F为6NB．绳子自由端移动速度为0.1m/s
C．F所做的有用功为2.8JD．滑轮组的机械效率约为85.7%
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
由图可知绳子承担重物的段数n为2。
A．绳子自由端的拉力
故A错误；
B．物体移动的速度
则绳子自由端移动速度
故B错误；
C．拉力F做的功为总功
物体克服重力做的功为有用功
故C错误；
D．物体克服重力为有用功
则滑轮组的机械效率
故D正确。
故选D。
13．如图是工人将重160N的物体匀速放下的过程，已知物体下降的距离为3m，用时3s，工人的拉力为50N，工人质量为50kg（物体未浸入水中，且不计绳重及摩擦）设此时工人放绳的速度为v1，滑轮组的效率η1；如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为η2，已知（物体在水中仍匀速下降，动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦，g取10N/kg）设当物体完全浸没在水中后物体所受的浮力为F浮，工人对地面的压力为F2.则（ ）
A．v1=1m/sB．η1=62.5%。
C．F2=525ND．F浮=120N
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．物体下降速度
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