中考物理机械效率的计算热点考点难点及答案解析

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9.一台起重机将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】1.44×10460%
【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】
D.物体在出水面前,滑轮组的效率是60%,D正确,故D项不符合题意。
故选A。
17.如图所示,竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组,已知每个滑轮重均为30N,滑轮组下端挂有质量为30kg的物体B,滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体A相连,物体A在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动;用水平向左的力F拉动物体A,可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6cm/s。若不计绳重及绳与滑轮的摩擦,g取10N/kg,则下列说法中正确的是()
有用功为
则物体与地面之间的摩擦力为
5.如图所示,用滑轮组拉动重为200N的物体在水平桌面上匀速直线运动。已知F=20N,滑轮组的机械效率为85%,则物体与桌面的之间的摩擦力大小为__________N。
【答案】51
【解析】
【分析】
【详解】
由图可知,由3段绳子通过动滑轮,则sF=3s物,滑轮组的机械效率为85%,即
【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 得
而W总=Fs,所以
[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。
A.该滑轮的机械效率η=75%B.滑轮所做的有用功为1200J
C.滑轮自身的重力为100ND.绳子自由端移动的距离大小为3m
【答案】A
【解析】
【详解】
AB.滑轮所做的有用功为:
W有用=Gh=600N×3m=1800J,
因为是动滑轮,所以拉力移动的距离是物体提高距离的2倍,即6m,则拉力做的总功为:
W总=Fs=400N×6m=2400J,
【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.
【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%.
A.重力做功的大小为800JB.斜面对木箱的摩擦力大小为25N
C.拉力做功的功率为125WD.斜面的机械效率为75%
【答案】B
【解析】
【详解】
A.由题意可知,重力做功的大小是
A错误;
B.由题意可知,摩擦力所做的功是额外功,总功大小是
由上述可知,有用功大小是
那么额外功大小是
可知斜面对木箱的摩擦力大小是
[1]该起重机做的有用功
[2]该起重机的机械效率
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】0.60.475%
【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
4.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
[3]物体在浸没状态时,绳对物体的拉力
滑轮组的机械效率
2.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】580%

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

两滑轮组机械效率不相等,故B错误;
C.两滑轮组的额外功

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

则乙滑轮组绳自由端移动的距离多,故D错误;
故选C。
13.农村建房时,常利用如图所示的简易滑轮提升建材。在一次提升建材的过程中,建筑工人用400N的拉力,将重600N的建材在10s内匀速提高3m。不计绳重及摩擦,则下列判断正确的是( )
[2]绳子移动的距离为
拉力所做的功为
拉力的功率为
[3]动滑轮的机械效率为
11.用如图所示的滑轮组竖直匀速提升质量为m的物体,绳子的拉力大小为F,在时间t内物体上升的高度为h,滑轮组的机械效率为η,每个滑轮重力大小均为G,下列说法正确的是( )
A.若将物体质量增大到5m,则拉力大小增大到5F
B.G=3F-mg
故有用功是200J。
[2]总功为
则机械效率为
故机械效率为83.3%。
[3]拉力做功的功率为
即拉力F的功率为60W。
8.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______。
B.若不计摩擦,据滑轮组的特点有

G=3F-mg
但题目并不说明摩擦可以忽略,故B错误;
C.用滑轮组多次匀速提升物体至不同高度,其机械效率不变,因为有用功和总功都不变,故C正确;
D.根据机械效率的公式有

或者
滑轮组提升物体做的有用功和总功分别为
W有=mgh,W总=Fs=F⋅3h=3Fh
那么额外功
W=W总-W有=3Fh-mgh=h(3F-mg)
所以动滑轮的机械效率为:

故A正确,B错误;
C.不计绳重及摩擦,则拉力为:

那么动滑轮的重为:
G动=2F-G=2×400N-600N=200N,
故C错误;
D.由图知,使用的是动滑轮,承担物重的绳子股数n=2,绳子自由端移动的距离为:
s=nh=2×3m=6m,
故D错误;
故选A。
14.如图所示,斜面高为1m,长为4m,用沿斜面向上大小为75N的拉力F,将重为200N的木箱由斜面底端以 的速度匀速拉到顶端,下列判断正确的是()
C.匀速提升物体的高度增加,机械效率η不变
D.t时间内,额外功为 或
【答案】CD
【解析】
【分析】
【详解】
A.据W总=W有+W额得
Fs=mgh+W额

物体质量增大到5m时,克服动滑轮的重力所做的额外功不变,即使克服摩擦所做的额外功增大,但总的额外功不会增大到5W额,那么拉力的大小不会增大到5F,故A错误;
η= = = = 85%
解得
f=51N
即物体与桌面的之间的摩擦力为51N。
6.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】><
B正确;
C.木箱是匀速运动的,根据 可知,拉力做功的功率是
C错误;
D.由上述可知,斜面的机械效率是
D错误。
故选B。
15.如图所示,用甲、乙滑轮组在相同时间分别将A、B物体匀速提升相同高度,已知物体受到的重力 ,滑轮组的机械效率 。忽略绳重和摩擦,下列判断正确的是( )
A.甲滑轮组的动滑轮比乙的重B.甲滑轮组的总功率比乙的小
而 ,由 可知
又因为时间相同
所以
忽略绳子和摩擦,滑轮组机械效率为

又因为 ,则
又因为 所以
A.甲滑轮组的动滑轮比乙的重,故A项符正确;
B.甲滑轮组的总功率比乙的大,故B项错误;
C.甲滑轮组的有用功比乙的多,故C项错误;
D.甲滑轮组绳端运动长,故D项错误。
故选A。
16.如图所示,小型牵引车通过滑轮组匀速打捞起深井中的均质物体,物体上升的速度保持1m/s不变,已知物体重1.2× N,密度为1.6× kg/ 。测得物体在出水面前、后牵引车作用在绳子上的拉力之比为l∶2,若不计摩擦、绳重及水的阻力,g取10N/kg,下列结果错误的是()
A.物体出水前牵引车拉力的功率为500W
B.物体浸没在水中受到的浮力为750N
C.物体在出水面前,牵引车的拉力为250N
D.物体在出水面前,滑轮组的效率是60%
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
物体的质量为
物体的体积
物体浸没水中时,排开液体体积等于物体体积,所受的浮力为
在出水面前、后牵引车作用于绳子上的拉力之比为l∶2,即
C.甲滑轮组的有用功比乙的少D.两滑轮组绳端移动的距离相等
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
由图可知,甲滑轮组绳子的股数为2,乙滑轮组绳子的股数为3,A、B物体匀速提升相同高度h,则甲滑轮组绳子自由端运动2h,乙滑轮组绳子自由端运动3h,A、B物体匀速提升相同高度h,而 ,所以甲滑轮组的有用功比乙的多,即

可得
物体在出水面的拉力为
物体上升的速度保持1m/s不变,则牵引车的速度为3m/s,故物体出水前牵引车拉力的功率为
物体出水前滑轮组的效率是
A.物体出水前牵引车拉力的功率为750W,A错误,故A项符合题意;
B.物体浸没在水中受到的浮力为750N,B正确,故B项不符合题意;
C.物体在出水面前,牵引车的拉力为250N,C正确,故C项不符合题意;
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】200J83.3%60W
【解析】
【分析】
【详解】
[1]所提升物体的重力为
有用功为
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,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________。
故答案为5,80%.
3.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%
A.物体A所受滑动摩擦力大小为100N
故D正确。
故选CD。
12.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, ,n乙=4,不计绳重和摩擦,则
【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
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