备战中考物理机械效率的计算-经典压轴题及答案
- 格式：doc
- 大小：695.00 KB
- 文档页数：18
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，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
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】8 83.33 【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
36N312N
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
''BBB30N83.33%33312NWGhGhGFsWFsFsFhF有总
5．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_______N。
（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%.
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]建材质量为40kg，其重力为
=40kg10N/kg=400NGmg 由图乙得，当建材重力为400N时，滑轮组机械效率为50%。
[2]此时机械效率
400===50%400+GGGG动动
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
500N24m==200W60sWFsPtt
[4]滑轮组省一半的力，所以
+=2GGF动材
解得=600NG材。
[5]此时的机械效率为
600===60%600+400GGG材动材
6．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。
7．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ηA______ηB。（填“>”“=”或“<”）
【答案】< =
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由图可知，不计摩擦及绳重，绳子自由端拉力分别为
113FGG物动，212FGG物动
所以
1FF２＜
[2]不计摩擦和绳重，两种方式来提起等重的建筑材料到相同高度，则对物体做的有功相同，动滑轮相同，则所做额外功相同。所以机械效率相同，即AB。
8．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．
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】45 50%
【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：
45N2m=90JWfs有，
拉力做的功即总功为：
330N32m=180JWFs总，
滑轮组的机械效率为；
90J100%100%50%180JWW有总
10．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。
11．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F1做的功与拉力F2做的功之比3：2
