中考物理专题《机械效率的计算》综合检测试卷及答案

2．如图所示，重300 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60 ，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】4075%
【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
绳端运动的速度为
根据公式 可得，拉力大小为
C．由图可知，n=2，A物体对绳子的拉力等于A物体受到的绳子的拉力，则动滑轮的重力
G动=2F-GB=2f-GB=2 20N-30N=10N
不计绳重和摩擦，则动滑轮拉B物体的效率
η= = = = = =75%
故C正确；
D．若将A以0.1m/s的速度水平向左匀速拉动，摩擦力水平向右，大小不变，A物体受到的绳子的拉力不变，则拉力为原来的2倍，即40N，拉力的功率
A．0s~1s内，地面对物体的支持力是10N
B．1s~2s内，拉力F做的功是62.5J
C．2s~3s内，拉力F的功率是300W
D．2s~3s内，滑轮组的机械效率是62.5%
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．从图乙可以看到，时间从第2s到第3s时，速度大小是不变的，这时处于平衡状态，物体受到的拉力大小等于重物和动滑轮的总重，即
C．动滑轮拉B物体的效率为75%
D．若将A以0.1m/s的速度水平向左匀速拉动，拉力的功率为2W
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．A物体恰好向右做匀速直线运动，摩擦力等于拉力，由题知，摩擦力
f=0.2G=0.2 100N=20N
故A物体受到的绳子的拉力为20N，故A错误；
B．若把B的重增加一倍，但A与地面的粗糙程度不变，压力也不变，因此A受到的摩擦力也不会改变，故B错误；
【答案】50%40020060060%.
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]建材质量为40kg，其重力为
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
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
7．如图所示的滑轮组（不计滑轮重、绳与滑轮的摩擦），在拉力F的作用下，物体水平向左做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为6N，则物体受到地面的摩擦力大小为_______ห้องสมุดไป่ตู้_N。一段时间内物体沿水平方向移动了5m，拉力F做功_____J。
【答案】1260
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由图可知，n=2，弹簧测力计的示数为6N，则拉力为6N，摩擦力
当该滑轮组的机械效率低于50%时，使用它将不再省力。
13．如图，A物体重力为100N，B物体重力为30N，此时A物体恰好向右做匀速直线运动，A物体受到的滑动摩擦力为其重力的0.2倍，下列说法正确的是（不计绳重和摩擦）（ ）
A．A物体受到的绳子的拉力为15N
B．若将B物体的重力增加一倍，则A物体受到的摩擦力为35N
【答案】3×10580%
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由题图知：与动滑轮相连的绳子共有三段，则拉力F移动的距离s与物体升高的距离h之间的关系为 ；拉力F做功是
[2]滑轮组做的有用功是
滑轮组的机械效率是
10．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】17030502050%
【解析】
【详解】
[1]拉力做的有用功
W有用＝Gh＝85N×2m＝170J
[2]由 得拉力做的总功
则额外功为
W额外＝W总−W有用＝200J−170J＝30J
[3]由图知，n＝2，拉力端移动距离
s＝2h＝2×2m＝4m
由W总＝Fs得拉力大小
[4]拉力做功的功率
[5]不省力，说明拉力至少等于物重，当F＝G＝85N时，此时的机械效率
[4]滑轮组省一半的力，所以
解得 。
[5]此时的机械效率为
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】883.33
【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
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
【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 可知，功率变大。故ACD错误，B正确。
故选B。
15．为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度，设置了如图所示的滑轮组装置。当用图甲所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图乙和丙所示（不计绳重和绳与轮之间的摩擦）。下列计算结果正确的是（ ）
P= = =F′v=40N 0.1m/s=4W
故D错误。
故选C。
14．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
一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题
1．用如图甲所示的装置将实心物体A从深井中吊出来，拉力的功率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，ρ水=1×103kg/m3，g=10N/kg），则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】16280%
【解析】
【详解】
[1]所做的有用功为：
W有用 ；
[2]拉力做的总功为：
W总 ，
所做的额外功为：
W额=W总-W有用=20J-16J=4J；
摩擦力：
。
[3]斜面的机械效率为：
。
9．起重机械在四川汶川的救援过程中，发挥了重要的作用；如图所示，吊臂上的滑轮组，可用 的拉力将重为2.4×104N的吊板提起，如果吊板被匀速提高10 m，则拉力F做功_________J，滑轮组的机械效率是__________。
由题意可知，0s~1s内，地面对物体的支持力符合关系式
从图甲可以看到， ，解得 ，A错误；
B．从图甲可以看到，1s~2s内，拉力F的大小是50N，物体上升的高度是1.25m，三条绳子托着动滑轮，绳端移动的距离是
拉力F做的功是
拉力F做的功是 ，B错误；
C．2s~3s内，物体匀速运动，绳端也是匀速运动，拉力F的大小是40N，绳端移动的速度
[3]物体在浸没状态时，绳对物体的拉力
滑轮组的机械效率
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
D．甲、乙两个滑轮组中的动滑轮重力之比3：1
【答案】
【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
[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
被吊物体的重力
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
f=2×6N=12N
摩擦力为12N。
[2]拉力移动的距离
s′=2s=2 5m=10m
拉力做的功
W=Fs=6N×10m=60J
拉力做的功为60J。
8．如图在粗糙斜面上将一个重为16N的物体匀速拉到高h处，沿斜面向上的拉力为10N，斜面长 、高 。其中所做的有用功为__J，物体受到的摩擦力大小为__N，斜面的机械效率为__。
【答案】12080%
【解析】
【分析】
由图甲可知，承担物重的绳子股数n=2，则绳子自由端移动的速度等于物体升高速度的2倍；由图乙可知圆柱体A离开水面后拉力F的功率，利用 求绳子自由端的拉力，而不计绳重、摩擦及阻力，拉力 ，据此求A的重力；由图乙可知圆柱体A在水中拉力F的功率，由 得绳子自由端的拉力，不计绳重、摩擦及阻力，拉力 ，据此求浮力大小；不计绳重、摩擦及阻力，利用 求物体浸没水中时的机械效率。
【详解】
[1]由图甲可知，n=2，则拉力F拉绳的速度
由图乙可知，圆柱体A离开水面后拉力F的功率420W，由 得，绳子自由端的拉力
不计绳重、摩擦及阻力，拉力 ，A的重力
由图乙可知，圆柱体A在水中拉力F的功率300W，由 得，绳子自由端的拉力
不计绳重、摩擦及阻力，拉力 ，物体浸没在水中时受到的浮力
[2]物体浸没在水中的机械效率
【答案】ACD
【解析】
【分析】
【详解】
AB．已知甲、乙两个滑轮组将同一物体匀速提升至相同的高度，由公式 可知，甲、乙两个滑轮组所做的有用功相同；甲图滑轮组绳子的股数n=3，故S甲=3h，乙图滑轮组绳子的股数n=2，故S乙=2h，而拉力F1=F2，则甲、乙两个滑轮组所做的总功为
所以甲的机械效率为
乙的机械效率为
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】3292.5%
【解析】
【分析】
【详解】
拉力F的功率为P＝ ＝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＝ ＝ ＝92.5%
【答案】580%
【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%．
因为 ， ，所以
故A正确，B错误；
C．拉力F1做的功与拉力F2做的功之比为
故C正确；
D．因为
化简得 ，由
解得 ，所以
G动1：G动2=G： =3:1
故D正确。
故选ACD。
12．用如图所示的滑轮组将重85N的物体匀速提升2m，用时10s，已知动滑轮重为10N，机械效率为85%。此过程中有用功为_____J，额外功为_____J，拉力F的大小为_____N。拉力F做功的功率为_____W。当该滑轮组的机械效率低于_____时，使用它将不再省力。
20N－12N=8N
[2]滑轮组的机械效率为
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_______。
[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
总功为
所以，滑轮组机械效率为
3．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）。