2020-2021中考物理压轴题专题复习—机械效率的计算附答案
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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。
2．一台起重机将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
3．如图所示，用一动滑轮拉一物体A以0.5m/s的速度在水平面上作匀速直线运动，物体A重为20N，受到的摩擦阻力是物重的0.2倍，水平拉力为2.5N，则在2s内拉力做的功是________J，滑轮的机械效率是________（不计滑轮重力）．
【答案】5 80%
【解析】
【分析】
【详解】
物体2s移动的距离：s=vt=0.5m/s×2s=1m，
∵使用的是动滑轮，
∴拉力移动的距离：s′=2s=2×1m=2m，
拉力做功：W=Fs′=2.5N×2m=5J；
∵物体受到的摩擦阻力是物重的0.2倍，
∴f=0.2G=0.2×20N=4N，
滑轮的机械效率：
η====80%．
故答案为5，80%．
4．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．
5．如图所示，用8 N的拉力F拉着物体A在水平面匀速运动了1 m。已知物体A重40 N，与水平面的接触面积是100cm2，它在水平面运动时受到的摩擦力是12N，则拉动时重物对地面的压强是_______Pa，滑轮组的机械效率是______。
【答案】4×103 75%
【解析】
【详解】
[1]重物对地面的压强为：
34240N410Pa10010mFGPSS；
[2]由图可知，动滑轮上绳子的段数为n=2，绳子自由端移动的距离为：
=21m=2ms绳；
克服摩擦力做的有用功为：
=12N1m=12JWfs有；
总功为： =8N2m=16JWFs绳总拉；
机械效率为：
12J=100%=100%=75%16JWW有总。
6．用如图甲所示的滑轮组在同一平面上均以0.2m/s的速度匀速拉动不同物体。根据测量结果画出了该滑轮组机械效率与物体受到摩擦力大小变化的关系图像，如图乙所示。若不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，当物体向右运动0.3m，绳子自由端移动__________m；当滑轮组的机械效率为60%时，拉力Fb的功率是__________W。
【答案】0.9 50
【解析】
【分析】
【详解】
[1]有丙图可知，绳子股数3n，物体向右运动0.3m，则绳子自由端移动的距离
30.3m=0.9msns绳物
[2]由丁图，当物体受到的摩擦力是100N时，滑轮组机械效率为50%，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，则
100N=50%()(100N+)WfsfWfsGsfGG有用物总物动物动动
则
100NG动
当滑轮组的机械效率为60%时，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，物体受到摩擦力的大小
1111111=60%()(+100N)WfsffWfsGsfGf有用1物1总物1动物1动
则
1150Nf
不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，由图知绳子股数3n，拉力Fb为
b111250150N+100N=N33)3(FfG动
物体运动速度0.2m/s不变，则绳端移动速度 30.2m/s=0.6m/svnv绳物
则拉力Fb的功率，由
WFsPFvtt
则
b250N0.6m/s=50W3PFv绳
7．在“再探动滑轮”的实验中，小明用动滑轮将重3N的钩码匀速向上提升，拉力为2N，2s内钩码上升0.2m。此过程中有用功为_____J，拉力做功的功率为_____W，动滑轮的机械效率为_____%。
【答案】0.6 0.4 75％
【解析】
【分析】
【详解】
[1]拉动的过程中做的有用功就是克服钩码重力所做的功，即为
=3N0.2m=0.6JWGs物物有
[2]绳子移动的距离为
=20.2m=0.4msns绳物
拉力所做的功为
=2N0.4m=0.8JWFs总绳
拉力的功率为
0.8J==0.4W2sWPt总
[3]动滑轮的机械效率为
0.6J==75%0.8JWW有总
8．用如图甲所示的装置将实心物体A从深井中吊出来，人对绳子施加的拉力随时间的变化如图乙所示， 已知动滑轮的重力为60N，物体匀速上升的速度始终为1m/s，（不计绳重、摩擦及阻力）。则当物体完全出 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
11210N2m/s420WPFv
[2]以动滑轮和下方吊起的物体为整体进行受力分析：物体完全脱离水面后，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
12=2210N420NGF整
被吊物体的重力
420N60N360NGGG物动整
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
22420N2150N=120NFGF浮整
[3]物体在浸没状态时，绳对物体的拉力
360N120N240NFGF浮拉物
滑轮组的机械效率
2240N100%100%100%80%150N2WFhhWFsh有拉总
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．如图是工人将重160 N的物体匀速放下的过程，已知物体下降的距离为3 m，用时3
s，工人的拉力为50 N，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1243∶∶（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10 N/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=1 m/s B．η1=62.5%。 C．F2 =525 N D．F浮=120 N
【答案】C
