【物理】物理机械效率的计算的专项培优易错试卷练习题含答案

一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题

1．为了将放置在水平地面上重为100N 的物体提升一定高度，设置了如图所示的滑轮组装置。当用图甲所示随时间变化的竖直向下的拉力F 拉绳时，物体的速度v 和物体上升的高度h 随时间变化的关系分别如图乙和丙所示（不计绳重和绳与轮之间的摩擦）。下列计算结果正确的是（ ）

A ．0s~1s 内，地面对物体的支持力是10N

B ．1s~2s 内，拉力F 做的功是62.5J

C ．2s~3s 内，拉力F 的功率是300W

D ．2s~3s 内，滑轮组的机械效率是62.5% 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】

A ．从图乙可以看到，时间从第2s 到第3s 时，速度大小是不变的，这时处于平衡状态，物体受到的拉力大小等于重物和动滑轮的总重，即

340N 120N F G G =+=⨯=拉动

由题意可知，0s~1s 内，地面对物体的支持力符合关系式

'

3120N F F G G +=+=支拉动

从图甲可以看到，'

30N F =拉，解得30N F =支，A 错误；

B ．从图甲可以看到，1s~2s 内，拉力F 的大小是50N ，物体上升的高度是1.25m ，三条绳子托着动滑轮，绳端移动的距离是

33 1.25m 3.75m s h ==⨯=

拉力F 做的功是

50N 3.75m 187.5J W Fs ==⨯=

拉力F 做的功是187.5J ，B 错误；

C ．2s~3s 内，物体匀速运动，绳端也是匀速运动，拉力F 的大小是40N ，绳端移动的速度

3 2.5m/s 7.5m/s v =⨯=绳

根据P Fv =可知，拉力F 的功率

40N 7.5m/s 300W P Fv ==⨯=绳

拉力F 的功率是300W ，C 正确； D ．2s~3s 内，物体上升的高度

3.75m-1.25m 2.5m h ==

拉力F 的大小是40N ，则滑轮组的机械效率

100N 2.5m 100%100%100%83.3%40N 3 2.5m

W Gh W Fs η⨯=⨯=⨯=⨯≈⨯⨯有用功总功

滑轮组的机械效率约是83.3%，D 错误。 故选C 。

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 J

t 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

＝

11841280J

J

＝92.5%

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 =9J W W η=⨯有总

则物体与地面之间的摩擦力为

'9J =9N 1m

W f s ==有

4．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

24V

24Ω1A

R =

=总

电动机的电阻

M 2-24Ω-10Ω14ΩR R R ===总

此时电动机的实际功率

()2

2

M 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 t

t

η⋅⋅=

=⋅

解得40N F =，此时电动轮椅受到的阻力是40N 。

5．用如图所示的滑轮组匀速提升质量为4kg 的物体，在重物上升1m 的过程中，拉力F 的功率为25W ，此时滑轮组的机械效率为80%，则拉力做的有用功是_____J ，重物上升的速度是_____m/s ；若用此滑轮组匀速提升80N 的货物，所需拉力为________N 。（不考虑绳重和摩擦）

【答案】40J 0.5m/s 45N 【解析】 【分析】 【详解】 [1]有用功为

=4kg 10N/kg 1m 40J W G h mgh ==⨯⨯=有物

[2]拉力做的总功为

40J

=

=

50J 80%

W W η

=有

总 做功所需的时间为

50J

=2s 25W

W t P =

=总 所以重物上升的速度为

1m =0.5m/s 2s

s v t =

= [3]上问中拉力为

50J

25N 1m 2

W F s =

==⨯总