2020-2021备战中考物理机械效率的计算综合经典题及答案

一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题

1．如图所示的滑轮组，每个滑轮重2N ，把一个重为12N 的物体在2s 内匀速提升0.2m ，不计绳重和摩擦，则（ ）

A ．绳子自由端的拉力F 为6N

B ．绳子自由端移动速度为0.1m/s

C ．F 所做的有用功为2.8J

D ．滑轮组的机械效率约为85.7%

【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】

由图可知绳子承担重物的段数n 为2。 A ．绳子自由端的拉力

()()11

+12N 2N 7N 2

F G G n =

=+=物动 故A 错误； B ．物体移动的速度

0.2m

0.1m/s 2s

h v t =

==物 则绳子自由端移动速度

20.1m/s 0.2m/s v nv ==⨯=绳子物

故B 错误；

C ．拉力F 做的功为总功

7N 20.2m 2.8J W Fs Fnh ===⨯⨯=总

物体克服重力做的功为有用功

120.2m 2.4J W Gh ==⨯=有

故C 错误；

D ．物体克服重力为有用功

12N 0.2m 2.4J W Gh ==⨯=总

则滑轮组的机械效率

2.4J 100%100%85.7%2.8J

W W η=

⨯=⨯=有总

故D 正确。 故选D 。

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】5 80% 【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%．

故答案为5，80%．

3．如图所示，工人们用同一滑轮组，根据需要有两种方式来提起等重的建筑材料，若不计摩擦和绳重，则F 1______F 2，机械效率ηA ______ηB 。（填“>”“=”或“<”）

【答案】< = 【解析】 【分析】 【详解】

[1]由图可知，不计摩擦及绳重，绳子自由端拉力分别为

()113F G G =

+物动，()21

2

F G G =+物动 所以

1F F ２＜

[2]不计摩擦和绳重，两种方式来提起等重的建筑材料到相同高度，则对物体做的有功相同，动滑轮相同，则所做额外功相同。所以机械效率相同，即A B ηη=。

4．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2m s =、高1m h =。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】16 2 80% 【解析】 【详解】

[1]所做的有用功为：

W 有用16N 1m=16J Gh ==⨯；

[2]拉力做的总功为：

W 总10N 2m=20J Fs ==⨯，

所做的额外功为：

W 额=W 总-W 有用=20J-16J=4J ；

摩擦力：

4J

=2N 2m

W f s

=

=

额。 [3]斜面的机械效率为：

16J

100%=

100%=80%20J

W W η=

⨯⨯有用总

。

5．如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用F A 、F B 匀速提升重力为G A 、G B 的A 、B 两物体，不计绳重和摩擦．若G A ＞G B ，则η甲_____η乙；若F A =F B ，则G A _____G B ．（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，G A ＞G B 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F A =F B 时，提升物体的重力关系为G A ＜G B ．

6．用如图甲所示的滑轮组在同一平面上均以0.2m/s 的速度匀速拉动不同物体。根据测量结果画出了该滑轮组机械效率与物体受到摩擦力大小变化的关系图像，如图乙所示。若不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，当物体向右运动0.3m ，绳子自由端移动__________m ；当滑轮组的机械效率为60%时，拉力F b 的功率是__________W 。

【答案】0.9 50 【解析】 【分析】 【详解】

[1]有丙图可知，绳子股数3n =，物体向右运动0.3m ，则绳子自由端移动的距离

30.3m=0.9m s ns ==⨯绳物

[2]由丁图，当物体受到的摩擦力是100N 时，滑轮组机械效率为50%，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，则

100N

=50%()(100N+)

W fs f W fs G s f G G η=

=

==++有用物总

物动物动动

则

100N G =动

当滑轮组的机械效率为60%时，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，物体受到摩擦力的大小

111

1

111=60%()(+100N)

W f s f f W f s G s f G f η=

=

==++有用1物1总物1动物1动