2020-2021中考物理提高题专题复习机械效率的计算练习题附答案

一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题1．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/m 3，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P Fv =求绳子自由端的拉力，而不计绳重、摩擦及阻力，拉力A ()12F G G '=+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P Fv =得绳子自由端的拉力，不计绳重、摩擦及阻力，拉力A )12(F G F G =-+浮轮，据此求浮力大小；不计绳重、摩擦及阻力，利用A A W G F W G G F η-==+-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A 221m/s 2m/s v v ==⨯=由图乙可知，圆柱体A 离开水面后拉力F 的功率420W ，由P Fv =得，绳子自由端的拉力420W 210N 2m/sP F v ''=== 不计绳重、摩擦及阻力，拉力A ()12F G G '=+轮，A 的重力 A 22210N 60N 360N G F G ='-=⨯-=轮由图乙可知，圆柱体A 在水中拉力F 的功率300W ，由P Fv =得，绳子自由端的拉力300W 150N 2m/sP F v ===不计绳重、摩擦及阻力，拉力A )12(F G F G =-+浮轮，物体浸没在水中时受到的浮力 A 02360N 6N 150N 1220N F G G F =+=+-=-⨯浮轮[2]物体浸没在水中的机械效率()()A A 360N 120N 100%100%100%80%360N 120N 60N G F h W W G F G hη--=⨯=⨯=⨯=-+-+浮有总浮轮2．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 ＝128040W Jt s＝＝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＝W W 有总＝11841280JJ＝92.5%3．小黄用图所示的滑轮组经过10s 的时间，用150N 的拉力将一个重270N 的重物提高1m ，求此过程：拉力F 自由端拉出的距离是_____m ；小黄所做的有用功是_______J ；总功是_______J ；拉力做功的功率是______W 。

【答案】3 270 450 45 【解析】 【分析】 【详解】[1]由图可知，滑轮组的承重绳子根数n =3根，则拉力自由端拉出的距离s =nh =3×1m=3m[2]有用功W 有用=Gh =270N×1m=270J[3]总功W 总=Fs =150N×3m=450J[4]拉力做功的功率450J45W 10sW P t ===总4．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。

5．如图是某型号电动轮椅工作原理示意图。

开关S 1和S 2由绝缘操纵杆控制，能同时接“1”或接“2”，向前推操纵杆时轮椅前进且能调速，向后拉操纵杆时轮椅以恒定速度后退。

已知蓄电池的电压为24V 保持不变，R 2的阻值为10Ω，电动机的额定功率为100W ，额定电压为24V 。

请解答下列问题：（1）当开关S 1和S 2同时接_______时，电动轮椅前进；电动轮椅既能前进又能后退，是通过改变电动机线圈中的_________实现的；（2）当电动轮椅后退时，电流表示数为1A ，此时电动机的实际功率是_____W ； （3） 当电动机以额定功率工作时，电动轮椅在水平路面上匀速前进的速度为2m/s ，若此时电动机消耗的电能有80%转化为电动轮椅前进的机械能，此时电动轮椅受到的阻力是___N 。

【答案】1 电流方向 14 40 【解析】 【分析】 【详解】(1)[1]电动机前进且能调速，这说明电路中的电流可以变化，电阻大小可变，这样只有滑动变阻器R 1接入电路时才有这个功能，观察电路图，当开关S 1和S 2同时接1时，R 1、电动机、电流表才串联接入电路，这样符合条件，电动轮椅前进。

[2]磁场对通电导线的作用力方向跟电流方向有关，只改变电流方向时，受力方向也会变化；所以电动轮椅既能前进又能后退，是通过改变电动机线圈中的电流方向实现的。

(2)[3]由上述可知，当电动轮椅后退时，开关S 1和S 2同时接2，R 2、电动机、电流表串联接在电路中，电路中的总电阻24V24Ω1AR ==总 电动机的电阻M 2-24Ω-10Ω14ΩR R R ===总此时电动机的实际功率()22M M M 1A 14Ω14W P I R ==⨯=此时电动机的实际功率是14W 。

(3)[4]设此时电动轮椅受到的阻力是f ，电动轮椅在水平路面上匀速前进，牵引力F f =，由题意可知，电动轮椅的机械效率2m/s 80%100W F ttη⋅⋅==⋅解得40N F =，此时电动轮椅受到的阻力是40N 。

6．如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用A F 、B F 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A F __________B F ，甲、乙两个滑轮组的机械效率η甲__________η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()()F G G G G n =+=+甲动动甲 113()()F G G G G n =+=+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%W W 有总η=⨯可知，甲的效率等于乙的效率。

7．一物体质量为10kg ，小红用定滑轮将该物体在4s 内匀速提升2m ，所用拉力为120N ，此过程中，小红做的有用功是_______，定滑轮的机械效率是________，拉力做功的功率是_______。

（g=10N/kg ） 【答案】200J 83.3％ 60W 【解析】 【分析】 【详解】[1]所提升物体的重力为=10kg 10N /kg=100N G mg =⨯有用功为=100N 2m=200J W Gs =⨯有故有用功是200J 。

[2]总功为=120N 2m=240J W Fs =⨯总则机械效率为200J=83.3%240JW W η=≈有总故机械效率为83.3%。

[3] 拉力做功的功率为240J==60W 4sW P t =总 即拉力F 的功率为60W 。

8．建筑工地上，起重机吊臂上的滑轮组如图所示在匀速起吊重4.2×103N 的物体时，物体5s 内上升了10m ，此过程中有用功为_____J ，钢丝绳移动的速度为_____m/s ；若此时滑轮组的机械效率为70%，则拉力F 为_____N ，拉力F 的功率为_____W 。

【答案】4.2×104 6 2000 1.2×104 【解析】 【分析】 【详解】[1]滑轮组在匀速起吊物体的过程中做的有用功为34有物 4.210N 10m 4.210J W G h ==⨯⨯=⨯[2]看图可知绳子股数n =3。

钢绳末端移动距离为310m 30m s nh ==⨯=则钢绳移动的速度为绳30m 6m 5ss v t === [3]由滑轮组机械效率有物物总100100100s W G h GW F nF η=⨯%=⨯%=⨯% 得3物 4.210N 2000N 370G F n η⨯===⨯%[4]拉力功率4绳总绳2000N 6m s 1.210W Fs W P Fv t t====⨯=⨯9．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+100N W G h W G G h η=⨯=⨯=⨯=+有物滑总物10．在“再探动滑轮”的实验中，小明用动滑轮将重3N 的钩码匀速向上提升，拉力为2N ，2s 内钩码上升0.2m 。

此过程中有用功为_____J ，拉力做功的功率为_____W ，动滑轮的机械效率为_____%。

【答案】0.6 0.4 75％ 【解析】 【分析】 【详解】[1]拉动的过程中做的有用功就是克服钩码重力所做的功，即为=3N 0.2m=0.6J W G s =⨯物物有[2]绳子移动的距离为=20.2m=0.4m s ns =⨯绳物拉力所做的功为=2N 0.4m=0.8J W Fs =⨯总绳拉力的功率为0.8J==0.4W 2sW P t =总 [3]动滑轮的机械效率为0.6J==75%0.8JW W η=有总11．如图所示，用完全相同的四个滑轮和两根相同的细绳组成甲乙两个滑轮组，在各自的自由端均施加大小相等的拉力F ，将A 、B 两个不同的物块匀速提升相同的高度（不计绳重和摩擦）已知A 、B 两物块重分别为G A 、G B ，动滑轮重为G 0，下列说法正确的是（ ）A ．甲、乙两滑轮组的机械效率相等B ．物块A 的重力小于物块B 的重力C ．若G 0=G B ，则甲、乙滑轮组一定都是省力机械D ．甲滑轮组的机械效率为A2G F【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】A ．甲、乙两滑轮组提升两块物体的质量不同，提升相同高度所做有用功不同，动滑轮质量相同，不计绳重和摩擦，则滑轮组做额外功相同，它们的机械效率不同，故A 项错误；B ．在各自的自由端均施加大小相等的拉力F ，则A 2G F G =-动，B 3G F G =-动所以A G G Ｂ＜，故B 项正确； C ．若G 0=G B ，则甲滑轮组绳子端拉力为A A A2G G G G G F =动Ｂ甲＋＋＝＞２２２即A F G 甲＞所以甲滑轮组是费力机械， 乙滑轮组绳子端拉力为B B B2=3G G G G G F =动Ｂ乙＋＋＝33所以乙滑轮组是省力机械，故C 项错误； D ．甲滑轮组的机械效率为A A=2W G h G W Fs Fη==有用总 故D 项正确。