备战中考物理 机械效率的计算 培优练习(含答案)含答案
- 格式：doc
- 大小：744.50 KB
- 文档页数：19
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，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32N
C．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
20N0.2ms3=12WpFv
故A正确；
B．滑轮组的机械效率为
100%100%100%33WfhfWFhF有用总
所以物体与地面间的滑动摩擦力为
3380%20N=48NfF
故B错误；
C．绳子自由端移动的距离为
330.2ms10s=6msvt
故C错误；
D．滑轮组做的有用功为
20N0.2ms10s380%=96JWWFs有用总＝＝
故D错误。
故选A。
2．如图所示，重300N的物体在10s内水平均速移动了1.5m，若物体受到地面的摩擦力为60N，绳端所用的拉力F的功率为12W，则绳端所用的拉力为_____N，滑轮组的机械效率为_____。
【答案】40 75%
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由图可知，滑轮组有两段绳子与动滑轮相连，所以
23mss绳物
绳端运动的速度为
3m=0.3m/s10ssvt绳绳
根据公式PFv可得，拉力大小为
12W==40N0.3m/sPFv绳
[2]由题可知，滑轮组所做的有用功为物体克服摩擦力所做的功
60N?1.5m=90JWfs物有
总功为
40N?3m=120JWFs总绳
所以，滑轮组机械效率为
90J=100%=100%75%120JWW有总
3．一台起重机将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】1.44×104 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]该起重机做的有用功
43600N4m1.4410JWGh有
[2]该起重机的机械效率 441.4410J100%100%60%1.4410J9600JWW有总
4．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
2000J×100%=80%2500JWW有用总
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
500J=50N10mWfs额
摩擦力为50N。
5．如图所示，物体重G=200N，滑轮重G′=100 N，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
12sh
所以物体上升的高度
h＝2s
该滑轮的机械效率
22200N100%100%100%0%500NWGhGWFsF有用总100%＝8
6．如图所示的滑轮组，绳子的末端缠绕在电动机上，电动机转动将下方钩码匀速提起。如果加快电动机的转速，则后一次提升与前一次相比（ ）
A．功率增大、机械效率增大 B．功率增大、机械效率不变
C．功率不变、机械效率不变 D．功率不变、机械效率增大
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
前后两次的滑轮组是同一个滑轮组，则做的有用功、额外功、总功不变，则机械效率不变；加快电动机的转速，则物体提升的速度增大，若两次提升高度相同，则后一次所需要的时间小于前一次所需要的时间，根据WPt可知，功率变大。故ACD错误，B正确。
故选B。
7．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 1500J
B．拉力 F 的功率为 150W
C．动滑轮重为 200N
D．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
900N3m2700JWGh有用
A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
23m6ms
移动的速度是
6m0.6m/s10ssvt
可知拉力F的功率为
F500N0.6m/s300WPFv
B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
2GGF动物
解得
2-2500N-900N100NGFG动物
即动滑轮重为100N，C错误；
D．滑轮组的总功是
500N6m3000JWFs总
由上述可知，滑轮组的机械效率为
2700J100%100%90%3000JWW有用总
D正确。
故选D。
8．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
40kg10N/kg3m=1200J===WGhmgh物物动有
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
6m0.6m/s10ssvt
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
26000PNa0=.30005mFpS
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
11-=-+=-g+22FGFGGGmgmmg人拉人物动人物动
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
=100%=1200%=100%=75%6+6+0000+00WGhGWGhNGGNNG有物物总物动物动
故C错误，符合题意。
故选C。
9．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】100 200 75% 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=100N==50%100N+WWGhGWWWGhGhGGG有有总有额动动动
G动=100N
[2]由图可知，
n=2
则运送3件货物时绳子的拉力
F=12(G总+G动)= 12(3×100N+100N)=200N
[3]不计绳重和摩擦，此时滑轮组的机械效率
η′=3100N==3100N+100NWWGhGWWWGhGhGG有有总总总有额总动总动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。
10．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（ ）
