备战中考物理复习机械效率的计算专项综合练含答案

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，甲乙两个滑轮组，其中每个大小相同的滑轮质量相同，用它们分别将相同的重物提高到相同的高度，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）

A．两滑轮组绳自由端拉力相等 B．两滑轮组机械效率相等

C．乙滑轮组的额外功多 D．甲滑轮组绳自由端移动的距离多

【答案】C

【解析】

【详解】

A．由图可知，3n甲，n乙 =4，不计绳重和摩擦，则

113FGG动， 2124FGG动

两滑轮组绳自由端拉力不相等，故A错误；

B．不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率

GGG甲动， 2GGG乙动

两滑轮组机械效率不相等，故B错误；

C．两滑轮组的额外功

WGh甲额动；2WGh乙额动

故乙滑轮组的额外功多，故C 正确；

D．两滑轮组绳自由端移动的距离

3sh甲 ，4sh乙

则乙滑轮组绳自由端移动的距离多，故D错误；

故选C。

2．如图所示，工人用沿斜面大小为750N的拉力把一箱重为1800N货物从底端匀速拉进车厢．此斜面的长为4m，高为1.5m.则该斜面的机械效率是_________，货物与斜面间的摩擦力是_____________N.在这个过程中，货物的机械能___________（选填“增大”、“不变”或“减小”）．

【答案】90% 75 增大

【解析】

【分析】

【详解】

工人做的有用功W有用=Gh=1800N×1.5m=2700J，

工人做的总功W总=Fs=750N×4m=3000J，

斜面的机械效率2700=90%3000WJWJ有总，

克服摩擦做的额外功W额=W总-W有用=3000J-2700J=300J，

由W额=fs可得货物与斜面间的摩擦力300754WJfNsm额，

货物从底端匀速拉进车厢，货物质量不变，所以货物的动能不变，重力势能增大，故货物的机械能增大．

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．如图甲是一艘完全依靠太阳能驱动的船，该船长30米，宽15米，排水量60吨，船的表面安装有太阳能电池板，接收太阳能的功率为1.6×105W，若接收的太阳能只用来驱动船前进。在一次航行中，从某一时刻开始，太阳能船受到水平方向的牵引力F随时间t的变化关系如图乙所示，船的运动速度v随时间t的变化关系如图丙所示。（g取10N/kg），则满载时太阳能船受到的浮力是___________N；第50s到第100s的运动过程中，太阳能船的效率是_________。

【答案】5610 25%

【解析】

【分析】

【详解】

[1]由题意可知，排水量60t，则满载时太阳能船受到的浮力是

356010kg10N/kg610NF浮

[2]由题意可知，第50s到第100s的运动过程中，太阳能船移动的距离是

0.5m/s50s25msvt

这段时间牵引力所做的功是

46810N25m210JWFs牵

总功是

561.610W50s810JWPt总

那么太阳能船的效率是

66210J100%100%25%810JWW牵总

6．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。

7．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。

8．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】120 80%

【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PFv求绳子自由端的拉力，而不计绳重、摩擦及阻力，拉力A()12FGG轮，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PFv得绳子自由端的拉力，不计绳重、摩擦及阻力，拉力A)12(FGFG浮轮，据此求浮力大小；不计绳重、摩擦及阻力，利用AAWGFWGGF有浮浮总轮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

A221m/s2m/svv

由图乙可知，圆柱体A离开水面后拉力F的功率420W，由PFv得，绳子自由端的拉力

420W210N2m/sPFv

不计绳重、摩擦及阻力，拉力A()12FGG轮，A的重力

A22210N60N360NGFG轮

由图乙可知，圆柱体A在水中拉力F的功率300W，由PFv得，绳子自由端的拉力

300W150N2m/sPFv

不计绳重、摩擦及阻力，拉力A)12(FGFG浮轮，物体浸没在水中时受到的浮力

A02360N6N150N1220NFGGF浮轮

[2]物体浸没在水中的机械效率

AA360N120N100%100%100%80%360N120N60NGFhWWGFGh浮有总浮轮

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