备战中考物理专题题库∶机械效率的计算题含答案

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，竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组，己知每个滑轮重均为50N，滑轮组下端挂有物体B，滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体A相连，此时物体A在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动，测力计的示数为550N；在物体B下加挂重为90N的物体C后，同时用水平向左的力F拉动物体A使其沿水平桌面向左做匀速直线运动此时物体B上升的速度大小为5cm/s。若不计绳重及滑轮的摩擦，g取10N/kg，则下列说法中正确的是（ ）

A．物体A所受滑动摩擦力大小为275N

B．B的重力为500N

C．F做功的功率为42W

D．F的大小为530N

【答案】D

【解析】

【详解】

A．设物体A所受摩擦力大小为f，则弹簧测力计下滑轮有两段绳子，则有

2f+50N=550N

解得f=250N，故A错误；

B．对于物体B，有

3f=GB+G滑

即

250N×3=GB+50N

所以GB=700N，故B错误；

CD．加挂物体C后，有

3（F—f）=GB+GC+G滑

即

3（F-250N）=700N+90N+50N

解得F=530N，物体B上升的速度为5cm/s，则拉力F端移动的速度

v=3×5cm/s=0.15m/s

拉力F的功率

P=Fv=530N×0.15m/s=79.5W

故C错误，D正确。 故选D。

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．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

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，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用AF、BF匀速提升相同物体升高到相同的高度，不计绳子重和摩擦。则拉力AF__________BF，甲、乙两个滑轮组的机械效率甲__________乙。（均选填“<”“>”或“=”）

【答案】> =

【解析】

【详解】 [1]由题意可知，两滑轮组中动滑轮的重力相等，提升物体的重力相等，由图可知，n甲=2，n乙=3，不计绳子重和摩擦，则所用的拉力分别为

112()()FGGGGn甲动动甲

113()()FGGGGn乙动动乙

所以，甲的拉力大于乙的拉力。

[2]将同一物体在相同时间内匀速提升相同高度时，因不计绳子重和摩擦，拉力做的功等于克服物体重力和动滑轮重力所做的功，克服物体重力做的功为有用功，所以，拉力做的总功相等，所做的有用功相等，由100%WW有总可知，甲的效率等于乙的效率。

6．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。

【答案】170 30 50 20 50%

【解析】

【详解】

[1]拉力做的有用功

W有用＝Gh＝85N×2m＝170J

[2]由100%=85%WW有用总得拉力做的总功

170J=200J85%WW有用总

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

200J50N4mWFs总 [4]拉力做功的功率

200J20W10sWPt总

[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

85N100%=100%=100%=100%=100%=50%22285NWGhGhGWFsFhF有用总

当该滑轮组的机械效率低于50%时，使用它将不再省力。

7．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

【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WPt可知，功率变大。故ACD错误，B正确。

故选B。

8．如图所示，实心物体A漂浮在水面上，现利用电动机通过滑轮组拉动A，使A向下运动（运动过程中始终未碰到定滑轮）。已知A的体积为0.2m3，密度为0.4×103kg/m3．动滑轮重为300N，电动机工作时拉绳子的功率为1.5×103W且保持不变，不计绳重、摩擦和水的阻力，g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3，下列说法中不正确的是（ ）

A．物体向下运动的最小速度3m/s

B．物体A浸没在水中时受到的浮力为2×103N

C．物体A向下运动过程中，电动机拉着绳子的力先变大，后不变

D．物体A向下运动过程中，滑轮组机械效率的最大值为80%

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】

B．由mV知道，A的质量

mA＝ρAVA＝0.4×103kg/m3×0.2m3＝80kg

由Gmg 知道，A的重力

GA＝mAg＝80kg×10N/kg＝800N

由于A浸没在水中，声音，

V排＝VA＝0.2m3

A浸没在水中受到的浮力

F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m3＝2×103N

故B正确，不符合题意；

A．当A完全浸没时绳子对物体A的拉力最大，电动机对绳子的拉力也最大，不计绳重、摩擦和水的阻力，则电动机对绳子的最大拉力

3210N11==500N3800N300N3FFGG浮动﹣

由WFsPFvtt知道，绳子自由端运动的最小速度

31.510W3m/s500NPvF绳

则物体向下运动的最小速度

11=3m/s=1m/s33vv绳

故A错误，符合题意；

C．由于电动机对绳子的拉力13FFGG浮动，而物体A向下运动过程中，浮力先变大、后不变，所以，电动机拉着绳子的力先变大，后不变，故C正确，不符合题意；

D．当A完全浸没后，滑轮组受到的拉力最大，此时滑轮组的机械效率最大，有用功

W有用＝（F浮﹣G）h

总功

W总＝Fs＝（F浮﹣G+G动）×3h＝（F浮﹣G+G动）h

滑轮组机械效率的最大值

33210N800N===100%80%210N800N300NWFGhFGWFGGhFGG有浮浮浮浮总动动（﹣）﹣（﹣）﹣

故D正确，不符合题意。

故选A。

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