中考物理压轴题专题复习—机械效率的计算及答案

一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题

1．如图所示，在测定杠杆机械效率的实验中，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置，在此过程中，测力计上升的高度s为0.2m．物块重G为1.5N，物块上升的高度h为0.3m，杠杆的机械效率为75%，则测力计的示数F=______N，使用该杠杆做额外功的一个原因是______。

【答案】3 由于使用杠杆时需要克服杠杆自重（克服摩擦力）等做功

【解析】

【分析】

本题考查机械效率的应用。

【详解】

[1]杠杆在使用过程中，所做的有用功

W有=Gh=1.5N×0.3m=0.45J

根据WW有总得

0.45J==0.6J75%WW有总

而W总=Fs，所以

0.6J=3N0.2mWFs总

[2]杠杆本身有重力、支点与杠杆之间有摩擦，使用杠杆过程需克服这些做功，于是便出现了额外功。

2．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

3．如图所示，工人用250 N的力将重400 N的物体匀速提升2 m。若不计绳重及摩擦，绳子自由端移动的距离是____m，动滑轮的重力为____N，该滑轮组的机械效率是______。

【答案】4 100 80%

【解析】

【分析】

【详解】

[1]由图可知，动滑轮上绳子段数为2，则绳子自由端移动距离为 s=2h=2×2m=4m

[2]拉力为250N，物体中400N，则根据动滑轮上绳子段数为2，可求动滑轮重力为

G滑=2F-G物=2×250N-400N =100N

[3]机械效率为

400N100%100%100%80%400N+100NWGhWGGh有物滑总物

4．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

5．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%．

6．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＝128040WJts＝＝32W.不计绳重和摩擦,克服动滑轮重力做功为：W额＝G动⋅h＝12N×8m＝96J，则W有＝W总−W额＝1280J−96J＝1184J；η＝WW有总 ＝11841280JJ＝92.5%

7．在如图所示的滑轮组中，用大小为5N的拉力F拉动绳端，使物体水平向左匀速滑动1m，不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮之间的摩擦，此时滑轮组的机械效率为90%，则物体与地面之间的摩擦力为_______N。

【答案】9

【解析】

【分析】

【详解】

由图知，n=2，拉力端移动距离

s=2s物=2×1m=2m

拉力做功

W总=Fs=5N×2m=10J

有用功为

=90%10J=9JWW有总

则物体与地面之间的摩擦力为

'9J=9N1mWfs有

8．如图所示，用F=50N的力通过滑轮组水平拉重为80N的物体使其向左匀速运动0.4m，在这个过程中拉力F做功为_____J，已知物体受到水平地面的摩擦力为60N，该滑轮组的机械效率为_____（忽略绳子和动滑轮的重力）

【答案】40 60%

【解析】

【分析】

首先判断滑轮组有几段绳子受力，计算出拉力移动的距离，利用拉力做的总功；滑轮组所做的有用功为克服物体A受到摩擦力所做的功，根据求出其大小，再根据效率公式求出滑轮组的机械效率。

【详解】

[1]滑轮组有两段绳子与动滑轮接触，所以有2段绳子有效受力，则绳子自由端移动的距离

拉力F所做的总功

[2]滑轮组克服摩擦所做有用功

滑轮组的机械效率

【点睛】

本题考查水平使用滑轮组拉力的计算，有两处关键的地方，一是滑轮组水平使用克服的是摩擦力，故题目已知物体重力是个干扰条件；二是对动滑轮上绳子段数n的判断。

9．如图所示，用平行于斜面的拉力F，将重为8N的物体沿斜面从底端匀速拉至顶端。若不考虑物体与斜面间的摩擦，则拉力F为_____N；若斜面的机械效率为80%，则此时拉力F为_____N。若另一斜面的高度h与长度s之比为3:5，将重25N的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GhFs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WFs总求出拉力；不考虑物体与斜面间的摩擦，由GhFs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

GhFs

则拉力F为

8N0.2m4N0.4mGhFs

[2]用手做的有用功

8N0.2m1.6JWGh有 已知机械效率80%，根据WW有总可得，此时拉力F做的总功

1.6J2J80%WW有总

则由WFs可得，此时拉力F为

2J5N0.4mWFs总

[3]使用另一斜面，若不考虑物体与斜面间的摩擦，由GhFs可得，此时的拉力为

325N15N5GhFs

由于该物体受到摩擦力的作用，则实际拉力18NF，所以摩擦力

18N15N3NfFF

10．小徐用如图所示的装置将重为600N的木箱A，以0.5m/s的速度从斜面底端匀速拉到顶端。拉力F=150N，斜面长L=5m，高h=2m，滑轮重、绳重、滑轮与绳之间的摩擦均不计，此装置的机械效率是_________，拉力F的功率是_________W，木箱A与斜面间的摩擦力是______N。

【答案】80% 150 60

【解析】

【分析】

【详解】

[1]将木箱拉到顶端所做的有用功

600N2m1200JWGh有

而动滑轮绳子端的拉力F=150N，滑轮重、绳重、滑轮与绳之间的摩擦均不计,那么木箱受到的拉力

F1=2F=2×150N=300N

通过斜面所做的总功

W总=F1s=300N×5m=1500J

所以此装置的机械效率

1200J80%1500JWW有总

[2]由题意知，木箱的速度为0.5m/s，则绳子端的速度

v=2×0.5m/s=1m/s

那么拉力F的功率