备战中考物理《机械效率的计算》专项训练附答案

一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题

1．用如图所示的滑轮牵引小车沿水平地面匀速前进，已知小车的重力10N G =，拉力大小15N F =，该装置的机械效率是60%，则小车与地面之间摩擦力为（ ）

A ．27N

B ．36N

C ．18N

D ．270N

【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】

由于小车沿水平地面匀速前进，那么绳对小车的拉力等于小车受到地面的摩擦力，即

'F f =，该装置的有用功是

'''W F s fs ==有

三段绳子托着动滑轮，那么绳端移动的距离是'3s s =，该装置所做的总功是

'15N 3W Fs s ==⨯总

可知

'

'

100%100%60%15N 3W fs W s η=⨯=⨯=⨯有

总

解得27N f =。 故选A 。

2．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 。

3．小徐用如图所示的装置将重为600N 的木箱A ，以0.5m/s 的速度从斜面底端匀速拉到顶端。拉力F =150N ，斜面长L =5m ，高h =2m ，滑轮重、绳重、滑轮与绳之间的摩擦均不计，此装置的机械效率是_________，拉力F 的功率是_________W ，木箱A 与斜面间的摩擦力是______N 。

【答案】80% 150 60 【解析】 【分析】 【详解】

[1]将木箱拉到顶端所做的有用功

600N 2m 1200J W Gh ==⨯=有

而动滑轮绳子端的拉力F =150N ，滑轮重、绳重、滑轮与绳之间的摩擦均不计,那么木箱受到的拉力

F 1=2F =2×150N=300N

通过斜面所做的总功

W 总=F 1s =300N×5m=1500J

所以此装置的机械效率

1200J

80%1500J

W W η=

==有总 [2]由题意知，木箱的速度为0.5m/s ，则绳子端的速度 v =2×0.5m/s=1m/s

那么拉力F 的功率

P =Fv =150N×1m/s=150W

[3]在斜面上克服摩擦力做的额外功为

W 额=W 总-W 有=1500J-1200J=300J

木箱所受的摩擦力

f =

300J

5m

W L

=

额=60N

4．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W W η=

有

总

得

0.45J

=

=

0.6J 75%

W W η

=有

总 而W 总=Fs ，所以

0.6J

=3N 0.2m

W F s =

=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。

5．如图所示，在40N 的水平拉力F 作用下，将重700N 的物体沿水平地面做匀速直线运动，物体与地面间滑动摩擦力为100N 。则滑轮组的机械效率为________；若物体的运动速度为0.2m/s ，则拉力F 的功率为________W 。

【答案】83.3% 24 【解析】 【详解】

[1]从图中可以看到，有三根绳子托着动滑轮，那么绳端移动的距离s 与重物水平移动的距离's 的关系是'

1

3

s s =

，由于物体沿水平地面做匀速直线运动，水平方向受力平衡，可知动滑轮对重物的拉力是

'100N F f ==滑

则滑轮组的机械效率为

''

1

100N 3100%100%100%83.3%40N s W F s W Fs s

η⨯=⨯=⨯=⨯≈⨯有用总

[2]若物体的运动速度为0.2m/s ，那么绳端移动的速度

330.2m/s 0.6m/s v v ==⨯=绳物

可知拉力F 的功率为

40N 0.6m/s 24W P Fv ==⨯=绳

6．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（ ）