中考物理命题点3 机械效率含答案

- 1 - 第十章 简单机械和功

命题点3 机械效率

1. (全国视野创新题推荐·2019长春)如图所示，用甲、乙滑轮组在相同时间内分别将A、B物体匀速提升相同高度，已知物体受到的重力GA>GB，滑轮组的机械效率η甲

第1题图

A. 两滑轮组绳端移动的距离相等

B. 甲滑轮组的有用功比乙的少

C. 甲滑轮组的总功率比乙的小

D. 甲滑轮组的动滑轮比乙的重

2. (2019常州)如图所示，斜面高2 m、长4 m，小明用平行于斜面的拉力F，将重400 N的物体从斜面底端拉到顶端，已知拉力F＝250 N．对此过程，下列结果中正确的是( )

第2题图

A. 有用功为1 000 J

B. 总功为1 600 J

C. 额外功为200 J

D. 机械效率为60%

3. (2019铁岭)如图所示，工人用160 N的拉力F将重为300 N的木箱10 s内匀速拉到长3 m、高1 m的斜面顶端．下列说法正确的是( )

第3题图

A. 拉力F做功的功率是16 W

B. 克服木箱重力做功是900 J

C. 斜面的机械效率是62.5% - 2 - D. 若只改变斜面的倾斜角度，斜面的机械效率不变

4. (2019荆州)湖北省第二届园林博览会将于 2019年9月28日在荆州开幕．在某场馆建设中，采用了如图所示的装置提升重物，当工人师傅们用1 000 N的拉力F向下拉绳，使重1

600 N的重物匀速上升了5 m，此过程中克服绳重和摩擦做功500 J，下列说法中正确的是( )

第4题图

A. 拉力F做功为 5×103 J

B. 缠绕在动滑轮上每股绳的拉力为800 N

C. 动滑轮重为300 N

D. 滑轮组的机械效率为75%

5. (2019福建)工人用如图所示的机械将物体匀速提升到某一高度，若物体的重力与滑轮的重力之比G物∶G滑轮＝9∶1，忽略绳重与摩擦的影响，则机械效率为( )

第5题图

A. 10% B. 45%

C. 80% D. 90%

6. (2019南京)建筑工地上，起重机吊臂上的滑轮组如图所示，在匀速起吊重4.2×103 N的物体时，物体5 s内上升了6 m，此过程中有用功为________J，钢丝绳移动的速度为________m/s；若滑轮组的机械效率为70%，则额外功为________J，拉力F为________ N，其功率为________W.

第6题图

7. (2019绥化)如图是智慧小组“测滑轮组的机械效率”的实验装置．测得的实验数据如下表． - 3 - 实验次数 物重 G/N 物体上升

高度h/m 拉力F/N 绳端移动

距离s/m 机械效率η

1 1 0.1 0.6 0.3 55.6%

2 2 0.1 1.0 0.3 66.7%

3 4 0.1 1.8 0.3

第7题图

(1)实验过程中，应竖直向上______拉动弹簧测力计．

(2)第三次实验中滑轮组的机械效率是________．

(3)分析表中实验数据可知，同一滑轮组，物重________，滑轮组的机械效率越高．

(4)若在第三次实验中，物体上升的速度为0.1 m/s，则拉力F的功率为________ W.

(5)创新小组也利用重为1 N、2 N、4 N的物体进行了三次实验，每次测得的机械效率均大于智慧小组的测量值，则创新小组测量值偏大的原因可能是________.(填字母)

A．测拉力时，弹簧测力计未调零，指针指在零刻度线下方

B．弹簧测力计每次拉动物体时均加速上升

C．所使用的动滑轮的重力小于智慧小组

8. 如图是为了上山方便而修建的盘山公路．为什么盘山公路要修成S形呢？因为盘山公路相当于斜面．若从山底到山顶的盘山公路长200 m，山高30 m，一辆5 t的小型货车从山底开上山顶，牵引力保持2.5×104 N不变，求：

(1)车行驶过程中牵引力所做的功；

(2)该盘山公路的机械效率；

(3)车在行驶过程中所受的阻力．

第8题图

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9. (2019德州)小强用如图所示装置在10 s内将重为450 N的货物匀速提升2 m，此过程中拉力F的功率为120 W．求：

第9题图

(1)提升装置所做的有用功；

(2)拉力F做的功；

(3)该滑轮组的机械效率．

10. (2019天水)在修建天水市体育中心的施工过程中，起重机在4 s内将质量为5×103 kg的钢材沿竖直方向匀速提升了2 m，而它的电动机做的功是2×105 J．(g取10 N/kg)求：

(1)钢材上升过程中的速度．

(2)起重机对钢材所做的有用功．

(3)起重机的机械效率．

11. 如图是爬梯式混凝土搅拌机，它由搅拌部分和提升部分组成，整机质量为2 000 kg，其部分参数如下表所示．工作时，搅拌机将原料加工成混凝土后自动倒入运料斗，在提升电机 - 5 - 的带动下，运料斗通过顶端的定滑轮沿竖直爬梯上升到一定位置，然后将混凝土卸下．

搅拌部分 提升部分

搅拌机容量(L) 800 提升电机输

出功率(kW) 5

搅拌电机输

出功率(kW)

5.5 空运料斗重(N) 600

(1)若某次搅拌后，得到密度为2×103 kg/m3、体积占搅拌机容量12的混凝土，且搅拌机与地面接触面积为0.05 m2，求此时搅拌机对水平地面的压强是多大？(g＝10 N/kg)

(2)现将装有4 000 N混凝土的运料斗提升16 m高用时16 s，则提升电机提升混凝土的效率是多少？提升过程中运料斗受到爬梯的阻力是多大？(不计绳重、滑轮轴摩擦及空气阻力)

第11题图

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参考答案及解析

命题点3 机械效率

1. D 【解析】由图可知，滑轮组绳子的有效股数n甲＝3，n乙＝2，则s甲＝3h，s乙＝2h，则两滑轮组绳端移动的距离不相等，A错误；已知物体受到的重力GA＞GB、上升的高度相同，根据W有＝Gh可知，甲滑轮组的有用功比乙的多，B错误；由B可知，W有甲＞W有乙，已知滑轮组的机械效率η甲＜η乙，由η＝W有W总可得，甲滑轮组的总功比乙的大，已知时间相同，由P＝Wt可知，甲滑轮组的总功率比乙的大，C错误；忽略绳重和摩擦，由η＝W有W总＝GhFs＝GG＋G动可得，η甲＝GAGA＋G动甲，η乙＝GBGB＋G动乙，因为GA＞GB，η甲＜η乙，所以甲滑轮组的动滑轮比乙的重，D正确．故选D.

2. C 【解析】小明对物体做的有用功是：W有＝Gh＝400 N×2 m＝800 J，A错误；对物体做的总功是：W总＝Fs＝250 N×4 m＝1 000 J，B错误；此过程中的额外功是：W额＝W总－W有用＝1 000 J－800 J＝200 J，C正确；此斜面的机械效率为：η＝W有W总×100%＝800 J1 000 J×100%＝80%，D错误．故选C.

3. C 【解析】拉力F做的总功W总＝Fs＝160 N×3 m＝480 J，时间t＝10 s，所以功率P＝W总t＝480 J10 s＝48 W，A错误；克服木箱重力做的功是有用功，所以有用功W有用＝Gh＝300 N×1

m＝300 J，B错误；斜面的机械效率η＝W有用W总×100%＝300 J480 J×100%＝62.5%，C正确；由计算可知，η＝W有用W总×100%＝GhFs×100%＝GFsinθ×100%，所以斜面与地面的夹角θ越大，斜面的机械效率越大，D错误．故选C.

4. C 【解析】拉力做的总功为W总＝Fs＝1 000 N×5 m×2＝104 J，A错误；缠绕在动滑轮上每股绳子的拉力是1 000 N，B错误；有用功W有＝Gh＝1 600 N×5 m＝8 000 J，提升动滑轮的额外功为W动＝W总－W有－W绳＝10 000 J－8 000 J－500 J＝1 500 J，动滑轮的重力为G动＝W动h＝1 500 J5 m＝300 N，C正确；机械效率为η＝W有

W总×100%＝8 000 J10 000 J×100%＝80%，D错误．故选C.

5. D 【解析】滑轮组的机械效率为η＝W有用W总×100%＝G物hFs×100%＝G物h1n×（G滑轮＋G物）×nh×100%＝G物G滑轮＋G物×100%＝9G滑轮G滑轮＋9G滑轮×100%＝90%，故选D. - 7 - 6. 2.52×104 3.6 1.08×104 2×103 7.2×103

【解析】有用功W有＝Gh＝4.2×103 N×6 m＝2.52×104 J，钢丝绳移动的速度v＝st＝6 m×35 s＝3.6 m/s；η＝W有W总＝GhFs＝G3F，所以拉力为F＝G3η＝4.2×103 N3×70%＝2×103 N，拉力的功率为P＝Fv＝2×103 N×3.6 m/s＝7.2×103 W，总功为W总＝Fs＝2 000 N×6 m×3＝3.6×104 J，额外功为W额＝W总－W有＝3.6×104 J－2.52×104 J＝1.08×104 J.

7. (1)匀速缓慢 (2)74.1% (3)越大(越重) (4)0.54

(5)C

【解析】(1)实验中要竖直向上匀速缓慢拉动弹簧测力计，使物体升高，此时系统处于平衡状态，测力计示数等于拉力大小；(2)机械效率为η＝W有用W总×100%＝GhFs×100%＝4 N×0.1m1.8 N×0.3 m×100%≈74.1%；(3)分析表中实验数据可得出结论：使用同一滑轮组，重物越重，机械效率越高；(4)拉力端移动的速度v＝3×0.1 m/s＝0.3 m/s，拉力的功率P＝Fv＝1.8 N×0.3 m/s＝0.54 W；(5)测拉力时，弹簧测力计未调零，指针指在零刻度线下方，拉力测量变大了，机械效率变小，A不符合题意；弹簧测力计每次拉动钩码时均加速上升，拉力变大，机械效率变小，B不符合题意；创新小组所使用的动滑轮的重力小于智慧小组，克服动滑轮做的功减小，额外功减小，机械效率变大，C符合题意．故选C.

8. 解：(1)车行驶过程中牵引力所做的功W总＝Fs＝2.5×104 N×200 m＝5×106 J

(2)货车重力G＝mg＝5 000 kg×10 N/kg＝5×104 N

牵引力做的有用功W有用＝Gh＝5×104 N×30 m＝1.5×106 J

该盘山公路的机械效率

η＝W有用W总×100%＝1.5×106 J5×106 J×100%＝30%

(3)额外功W额＝W总－W有用＝5×106 J－1.5×106 J＝3.5×106 J

由W额＝fs可得阻力f＝W额s＝3.5×106 J200 m＝1.75×104 N

9. 解：(1)提升装置所做的有用功W有用＝Gh＝450 N×2 m＝900 J

(2)由P＝Wt得，拉力做的总功W总＝Pt＝120 W×10 s＝1 200 J

(3)滑轮组的机械效率η＝W有用W总×100%＝900 J1 200 J×100%＝75%

10. 解：(1)钢材上升的速度为v＝st＝2 m4 s＝0.5 m/s

(2)钢材受到的重力为G＝mg＝5×103 kg×10 N/kg＝5×104 N

起重机提升钢材所做的有用功为W有＝Gh＝5×104 N×2 m＝1×105 J

(3)起重机的机械效率是η＝W有W电×100%＝1×105 J2×105 J×100%＝50%