中考物理机械效率的计算题试题及答案.docx

1、中考物理机械效率的计算题试题及答案一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题1.为了将放置在水平地面上重为 100N的物体提升一定高度，设置了如图所示的滑轮组装置。当用图甲所示随时间变化的竖直向下的拉力 F拉绳时，物体的速度 v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图乙和丙所示（不计绳重和绳与轮之间的摩擦）。下列计算结果正确的是（ ）A.0s1s内，地面对物体的支持力是 10NB.1s2s内，拉力F做的功是62.5JC.2s3s内，拉力 F的功率是 300WD.2s3s内，滑轮组的机械效率是 62.5%【答案】C【解析】【分析】【详解】A.从图乙可以看到，时间从第 2s到第3s时，速度大

2、小是不变的，这时处于平衡状态，物体受到的拉力大小等于重物和动滑轮的总重，即F拉 G G动 3 40N 120N由题意可知，0s1s内，地面对物体的支持力符合关系式F支3F拉 G G动120N . , 一 .一 一-从图甲可以看到， F30N,解得F支 30N , A错误；B.从图甲可以看到，1s2s内，拉力F的大小是50N,物体上升的高度是 1.25m,三条绳 子托着动滑轮，绳端移动的距离是s 3h 3 1.25m 3.75m拉力F做的功是W Fs 50N 3.75m 187.5J拉力F做的功是187.5J, B错误；C.2s3s内，物体匀速运动，绳端也是匀速运动，拉力 F的大小是40N,绳端

3、移动的速度v绳 3 2.5m/s 7.5m/s根据P Fv可知，拉力F的功率P Fv 绳 40N 7.5m/s 300W拉力F的功率是300W, C正确；D.2s3s内，物体上升的高度h 3.75m-1.25m 2.5m拉力F的大小是40N,则滑轮组的机械效率滑轮组的机械效率约是 83.3%, D错误。 故选Co2. 一台起重机将3600N的货物提高4m,如果额外功是 9600J,则该起重机做的有用功是J,机械效率是 。【答案】1.44 X10 60%【解析】【分析】起重机是用来提升重物的，所以对重物做的功是有用功，总功是指有用功与额外功的和，从而根据机械效率的公式，可求得机械效率。【详解】1

4、该起重机做的有用功W Gh 3600N 4m 1.44 104J 2该起重机的机械效率3.工人用图甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定，滑轮组的机械效率随建材重力变化的图像如图乙所示，滑轮和绳的摩擦力及绳重忽略不计。则：(1)若某次运送建材的质量为 40kg,滑轮组的机械效率是 。动滑轮的重力是 No(2)若工人在1min内将建材匀速竖直向上提升 12m ,作用在绳上的拉力为 500N时，拉力的功率是 W,运送建材的重力是 N,此时的机械效率是 。【答案】50% 400 200 600 60%.由图乙得，当建材重力为2此时机械效率G mg =40kg 10N/kg=400N400N时，滑

5、轮组机械效率为 50%。解得G动=400N。(2)3滑轮组由一个动滑轮和一个定滑轮组成，与动滑轮相连的绳子有两段，则该滑轮组可 以省一半的力，建材向上提升了 12m,则绳子段移动的距离为 24m,拉力功率W Fs 500N 24m= =200Wt t 60s4滑轮组省一半的力，所以G才+G动=2F解得G材=600N。5此时的机械效率为= =0=60%G 材 G 动 600+4004.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

6、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 No (g取10N/kg)【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=50kgX 10N/kg x 4m=2000J拉力做的总功W wFs=250NX 10m=2500J斜面的机械效率W有用2000J X100% = 80%2500J机械效率为80%。3这个过程中，做的额外功W 额外=亚总-W 有用=2500J-2000J=500J摩擦力为50N。5.如图所示，每个滑轮均重 12N,用滑轮组拉着重 600N的物体A沿水平方向匀速移动,在40s内物体移动

7、了 8m,拉力F做的功为1280J.（不计绳重及机械内部摩擦）那么，拉 力F的功率为 W,滑轮组的机械效率为 .【答案】32 92.5%【解析】【分析】【详解】拉力F的功率为p= W= 1280J = 32W.不计绳重和摩擦，克服动滑轮重力做功为： W额=6t 40s一 W 1184 J动？h=12NX 8m= 96J,贝U W 有=W W 额=1280J-96J = 1184J; =92 5%W 息 1280J6.如图所示，工人们用同一滑轮组，根据需要有两种方式来提起等重的建筑材料，若不计摩擦和绳重，则 F1 F2,机械效率 中* （填“”或丁4【分析】【详解】1由图可知，不计摩擦及绳重，绳

8、子自由端拉力分别为1 1F1 二G物 G动，F2 G物 G动3 2所以F1 Gb,则刀甲 刀乙；若Fa=Fb,则Ga Gb.（选填 4、之或“=G动1+Th小,GG=nF- G 动，则 Fa=Fb 时，提, G动越大，且动滑轮的重力相等，所以， GaGb时，刀甲仲；由图可知，n甲=2, n乙=3,由F （G+G动）可得，提升物体的重力: rt升物体的重力关系为 Gav Gb.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

9、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）1已知机械中摩擦力及绳重忽略不计,G 100%解得Gn 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，绳子的最大拉力可得提升的最大物重max Gmax 100%Gmax G动9.如图所示，用平行于斜面的拉力 不考虑物体与斜面间的摩擦，则拉力则滑轮组的最大机械效率3mg G 3mg Gn n 100% -n 100%3mg Gn Gn 3mgF,将重为8N的物体沿斜面从底端匀速拉至顶端。若F为 N;若斜面的机械效率为 80%,则此时拉力F为 No若另一斜面的高度 h与长度s之比为3:5,将重25N的

10、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】4 5 3【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 Gh Fs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 W总 Fs求出拉力；不考虑物体与斜面间的摩擦，由 Gh Fs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Gh Fs则拉力F为Gh 8N 0.2mF 4Ns 0.4m2用手做的有用功W有 Gh 8N 0.2m 1.6JW已知机械效率 80% ,根据 1可得，此时拉

11、力F做的总功则由W Fs可得，此时拉力 F为10.用如图甲所示的装置将实心物体化如图乙所示， 已知动滑轮的重力为重、摩擦及阻力）。则当物体完全出A从深井中吊出来，人对绳子施加的拉力随时间的变60N,物体匀速上升的速度始终为 1m/s,（不计绳水之后，拉力的功率为W,物体浸没在水中时受到的浮力为 N;物体浸没在水中时滑轮组的机 械效率为 【答案】420W 120N 80%【解析】【分析】【详解】1由乙图可知，物体完全出水后人对绳的拉力大小为 210N,绳自由端移动的速度为物体上升速度的2倍，此时拉力的功率P FiVi 210N 2m/s 420W2以动滑轮和下方吊起的物体为整体进行受力分析：物体

12、完全脱离水面后，整体在竖直向 上的方向上受到两股绳的拉力，竖直向下的方向上受到重力G 整 2F1=2 210N 420N被吊物体的重力G 物 G 整 G 动 420N 60N 360N物体在浸没状态时，整体在竖直向上的方向上受到两股绳的拉力和浮力，竖直向下的方向 上受到重力，由此可得F 浮 G 整 2F2 420N 2 150N=120N3物体在浸没状态时，绳对物体的拉力F 拉 G 物 F浮 360N 120N 240N滑轮组的机械效率 100% 9 100% 240N h 100% 80%W F2s 150N 2h11.如图所示，分别用甲、乙两个滑轮组提起重力 G1=G2的重物至相同的高度

13、h,若所用拉力F1 =F2,已知甲的机械效率 50%,则（不计绳重及摩擦）（ ）A.乙的机械效率75%B.乙的机械效率80%C.拉力Fi做的功与拉力 F2做的功之比3: 2D.甲、乙两个滑轮组中的动滑轮重力之比 3： 1【答案】ACD【解析】【分析】【详解】AB.已知甲、乙两个滑轮组将同一物体匀速提升至相同的高度，由公式 W有用 甲、乙两个滑轮组所做的有用功相同；甲图滑轮组绳子的股数 n=3,故S甲=3h,组绳子的股数n=2,故S乙=2h,而拉力Fi=F2,则甲、乙两个滑轮组所做的总功为W息甲FiaW总乙F28 所以甲的机械效率为Wr 用 Gh甲 W息 F1 3h乙的机械效率为Wt 用 Gh

14、G 乙W息 F22rl 2F2因为Fi F2, 且 50% ,所以 1 2 3FiGh可知，乙图滑轮F13hF22h3Fi50%乙 75%2F2故A正确，B错误；C.拉力Fi做的功与拉力F2做的功之比为W息甲W总乙FSF2132故C正确；D.因为Wr用Gh50%甲WGh G动ih化简得G动i G ,由Wr用Gh75%乙W单心、Gh G动2hG 动 1： G 动2=G: =3:13故D正确。故选ACD。12.如图所示，工人师傅用 500N的拉力向下拉绳，使重为 900N的物体在10s内匀速上升了 3m,此过程中忽略绳重和摩擦，则下列说法正确的是（ ）A.人通过滑轮组做的有用功为 1500JB.拉

15、力F的功率为150WC.动滑轮重为200ND.滑轮组的机械效率为 90%【答案】D【解析】【详解】A.人通过滑轮组做的有用功是W有用 Gh 900N 3m 2700JA错误；B.物体在10s内匀速上升了 3m,托着动滑轮的绳子有两条，那么人手拉的绳子那端移动 距离是s 23m 6m移动的速度是s 6mv 0.6m/st 10s可知拉力F的功率为Pf Fv 500N 0.6m/s 300WB错误；C.由题意可知，忽略绳重和摩擦，托着动滑轮的绳子有两条，那么G动G物2F解得G动 2F-G物 2 500N -900N 100N即动滑轮重为100N, C错误；D.滑轮组的总功是Fs 500N 6m 3

16、000J心、由上述可知，滑轮组的机械效率为Wr 用 2700J-5 100% 100% 90%W 巧 3000J心、D正确。故选Do13.如图所示，重300N的物体在20N的水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地 面向左匀速直线运动了 10s,滑轮组的机械效率为 80%,则在此过程中，下列说法正确的 是（ ）A.拉力F的功率为12W B.物体与地面间的滑动摩擦力为 32NC.绳子自由端移动的距离为 2m D.滑轮组做的有用功为 120J【答案】A【解析】【详解】A.拉力F的功率为p Fv 20N 0.2m s 3=12W故A正确；B.滑轮组的机械效率为W 100% -fh-100%

17、100%W息 F 3h 3F所以物体与地面间的滑动摩擦力为f 3 F 3 80% 20N=48N故B错误；C.绳子自由端移动的距离为s 3vt 3 0.2m, s 10s=6m故C错误；D.滑轮组做的有用功为W有用=川总=Fs 20N 0.2 m/s 10s 3 80%=96J故D错误。故选Ao14.如图所示，竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组，己知每个滑轮重均为 50N,滑轮组下端挂有物体B,滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体 A相连，此时物体 A在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动，测力计的示数为550N;在物体B下加挂重为90N的物体C后，同时用水平向左的力 F拉动物体A使其沿水平

18、桌面向左做匀速直线运动此时物体B上升的速度大小为 5cm/s。若不计绳重及滑轮的摩擦， g取10N/kg,则下列说法中 正确的是()A.物体A所受滑动摩擦力大小为 275NB.B的重力为500NC.F做功的功率为42WD.F的大小为530N【答案】D【解析】【详解】A.设物体A所受摩擦力大小为f,则弹簧测力计下滑轮有两段绳子，则有2f+50N=550N解得f=250N ,故A错误；B.对于物体B,有3f=GB+G 滑即250NX 3=Gb+50N所以Gb=700N ,故B错误；CD.加挂物体C后，有3 (F-f) =Gb+Gc+G 滑即3 (F-250N) =700N+90N+50N解得F=5

19、30N,物体B上升的速度为5cm/s,则拉力F端移动的速度v=3 x 5cm/s=0.15m/s拉力F的功率P=Fv=530N X 0.15m/s=79.5W故C错误，D正确。故选DoGi15.如图所示，用规格相同的滑轮组成甲、乙两个滑轮组，分别将两个重力相同的物体 和G2在相同时间内匀速提升相同高度，若不计绳重和摩擦，比较甲、乙两滑轮组，下列说 法正确的是甲 zA.甲滑轮组省力，乙滑轮组的机械效率大B.乙滑轮组省力，乙滑轮组的机械效率大C.乙滑轮组省力，甲滑轮组的机械效率大D.甲、乙滑轮组做的有用功相同，甲、乙滑轮组机械效率一样大【答案】D【解析】【详解】由题知，动滑轮重相同，提升的物体重也

20、相同，不计绳重及摩擦，拉力1 .F （G物 G动）,由图知，n甲=3, n乙=2,则绳麻i的拉力分力1J为: n所以F甲F乙，则甲滑轮组更省力；因为不计绳重及摩擦，动滑轮重相同，提升的物体重 和高度都相同，由 W有用 G物h、W额 G动h可知，利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，则拉力做的总功相同，因为 W包 ,所以两滑轮组的机械效率相同；综上所述,W心、故选Do16.如图甲所示的装置， A是重15N的空吊篮，绳子 B和C能承受的最大拉力分别为 100N和50N。质量为50kg的小张同学将 A提升到高处，施加的拉力 F随时间变化关系如图乙所 示，A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳

21、重及摩擦，常数 g取10N/kg。下列结论正确的是（ ）A.动滑轮的重力为 9NB.第2s内拉力F的功率为40WC.此装置最多能匀速运载 80N的货物D.此装置提升重物的最大机械效率为【答案】BC【解析】【分析】【详解】85%A.由图丙可知，在 12s内物体匀速运动，图乙可知，拉力为 10N,由图甲知绳子股数n=2,则根据即解得故A错误；15N G 动10N 2G 动=5NB.第2s内绳子自由端的速度为v绳 nvA 2 2m/s=4m/s第2s内拉力F的功率为P Fv绳=10N 4m/s=40W故B正确；C.当拉力最大为50N时，可以拉动物重为G 物 nF-G动-Ga 2 50N-5N-15N

22、=80N绳子B不断，故C正确；D.由C可得，重物最重为 80N,则最大的机械效率为员h GWh 叁= 80N 100% 80%Fs Fnh nF 250N故D错误。故选BC。17.如图所示，质量为70kg的小刚站在高台上通过滑轮组匀速提升货物，第一次提升货物 的质量为100kg,第二次提升货物的质量为 200kg，小刚第二次提升货物时拉力做功的功率为220W。已知滑轮 A、B的质量均为4kg,滑轮C的质量为8kg,绳重及滑轮的摩擦均可 忽略不计，g取10N/kg,关于小刚提升货物的分析，下列说法中正确的是a500N83.3%0.6m/s800NA.第一次提升货物时，小刚对高台的压力为B.第一次

23、提升货物过程中滑轮组的机械效率为C.第二次提升货物时，货物上升的速度约为D.第二次提升货物时，小刚对高台的压力为【答案】BC【解析】【详解】A.第一次提升货物时，滑轮 B所受向下的拉力为1 1FB 二 G物 Gc -3 3m物 g mcg(100kg 10N/kg 8kg 10N/kg) 360N小刚受到向下的拉力为F拉 70kg 10N /kg 200N 900N ,A错误；B.第一次提升货物时滑轮组的机械效率为B正确； C,第二次的拉力 f拉，分析方法同第一次提升货物时分析拉力的过程，解得 F0366.7N ,根据公式P 220Wv 0.6m/s,F 拉 366.7NC正确；D.根据选项A

24、的解法，同样能够解出第二次小刚对高台的压力为 1066.7N, D错误。18.用如图甲所示的动滑轮提升一批建筑材料。工人竖直向上拉动轻绳的自由端将建筑材料以0.1m/s的速度匀速提升，此过程中，作用在绳子自由端的拉力 F所做的功 W随时间t70kg,滑轮的摩擦不可忽略 g取的变化关系如图乙所示已知这批建筑材料的总质量为10N/kg。下列说法中正确的是（ ）A .绳子自由端拉力做功的功率为 80WB.绳子自由端的拉力 F大小为400ND.若用这个动滑轮以 0.1m/s的速度匀速提升总质量为 100kg的建筑材料，则对绳子自由端竖直向上的拉力的功率为 110W【答案】ABC【解析】故A项正确；B.

25、图中使用的是动滑轮，拉力端移动速度Fv可得拉力大小故B项正确；C.建材受到的重力则动滑轮机械效率故C项正确;D.若忽略绳重和滑轮的摩擦力不计，拉力则动滑轮重力G 动 2F G 物 2 400N 700N 100N提升总质量为100kg的建材材料时，建材重力G 物 mg 100kg 10N/kg 1000N拉力1_ _ 1F G物 G 动 一 1000N 100N 550N22拉力做功的功率P Fv 550N 0.2m/s 110W因为不能忽略绳重和滑轮的摩擦力，所以拉力的功率不等于 110W,故D项错误。故选ABQ19.为了将放置在水平地面上重为 108N,边长为10cm的某正方体合金块提升一

26、定高度，设置了甲图所示的滑轮组装置。当用图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力 F拉绳时，合金块的速度v与合金块上升的高度 h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示。图中连接合金块G的轻绳始终保持竖直（不计绳重和摩擦）。则下列四个相关计算结果中正确的是)A. 07s内，合金块对地面的压强是 3000Pa B. 02s内，拉力F做的功是62.5JC. 2s3s内，拉力F的功率是100W D. 2s3s内，滑轮组的机械效率是 90%【答案】AD【解析】【分析】【详解】在2s3s内，读乙图可以知道，此时拉力 F为40N, 3股绳子与动滑轮接触，则动滑轮和合金块受到的拉为为40N 3 120N读丙图可以知道，

27、这段时间内合金块匀速上升，又因为忽略绳重和摩擦，所以动滑轮和合 金块的总重为120N;此时滑轮组的机械效率为90%W总 Fs Fs F 3h 3F 3 40N在这段时间内，读丙图可以知道，合金块上升的速度为 2.50m/s, 3段绳子与动滑轮接触，绳子自由端移动的速度为2.50m/s x 3=7.50m/s拉力F的功率为P Fv 40N 7.50m/s 300W在02s时间内，读丁图可以知道，合金块只是在 12s时间上升了 1.25m,三段绳子与动滑轮接触，则绳子自由端移动的距离为1.25m X 3=3.75m读乙图可以知道，在 12s时间内拉力F为50N,则拉力F做的功为W Fs 50N 3

28、.75m 187.5J在01s内，读乙图可以知道，拉力 F为30N, 3股绳子与动滑轮接触，则滑轮组对动滑轮和合金块的拉力为30NX 3=90N合金块和动1t轮总重 120N,则合金块对地面的压力为F压 120N 90N 30N合金块对地面的压强为30N 30N 一 一 210cm 10cm 0.01m3000Pa故A、D选项正确，符合题意；B、C选项错误，不符合题意。故选A、Do20. 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】200J 83.3% 60W【解析】【分析】【详解】1所提升物体的重力为G mg = 10kg 10N / kg=100N有用功为W有 Gs=100N 2m=200J故有用功是200J。2总功为W总 Fs=120N 2m=240J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。W =200JW