备战中考物理机械效率的计算综合练习题及答案

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6NB ．绳子自由端移动速度为0.1m/sC ．F 所做的有用功为2.8JD ．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 2F G G n ==+=物动 故A 错误； B ．物体移动的速度0.2m0.1m/s 2sh 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%2.8JW W η=⨯=⨯=有总故D 正确。

故选D 。

2．如图所示，用平行于斜面的拉力F ，将重为8N 的物体沿斜面从底端匀速拉至顶端。

若不考虑物体与斜面间的摩擦，则拉力F 为_____N ；若斜面的机械效率为80%，则此时拉力F 为_____N 。

若另一斜面的高度h 与长度s 之比为3:5，将重25N 的物体匀速拉至顶端的拉力为18N ，则该物体所受摩擦力为_____N 。

【答案】4 5 3 【解析】 【分析】不考虑物体与斜面间的摩擦，则用手做的功和用机械所做的功相等；可由Gh Fs =求出拉力；已知有用功和机械效率，可由机械效率变形公式求出总功，再由W Fs =总求出拉力；不考虑物体与斜面间的摩擦，由Gh Fs =求出拉力，然后与实际施加的拉力比较即可求出物体与斜面之间的摩擦力。

【详解】[1]不考虑物体与斜面间的摩擦，则用手做的功和用机械所做的功相等，所以有Gh Fs =则拉力F 为8N 0.2m4N 0.4mGh F s ⨯=== [2]用手做的有用功8N 0.2m 1.6J W Gh ==⨯=有已知机械效率80%η=，根据W W η=有总可得，此时拉力F 做的总功 1.6J2J 80%W W η===有总 则由W Fs =可得，此时拉力F 为2J5N 0.4mW F s ===总 [3]使用另一斜面，若不考虑物体与斜面间的摩擦，由Gh Fs =可得，此时的拉力为325N 15N 5G h F s '''==⨯=' 由于该物体受到摩擦力的作用，则实际拉力18N F ''=，所以摩擦力18N 15N 3N f F F '''=-=-=3．如图所示，利用斜面向上移动物体可以_______（选填“省力”、“省距离”、“省功”）。

小明把质量为50kg 的木箱沿斜面拉了10m ，使木箱上升了4m ，如图所示，沿斜面向上用的拉力F ＝250N ，木箱以0.2m/s 的速度匀速上升的过程中，斜面的机械效率为________，木箱在斜面上匀速运动时受到摩擦力为_______N 。

（g 取10N/kg ）【答案】省力 80% 50 【解析】 【分析】 【详解】[1]斜面也是一种简单机械，利用斜面向上移动物体可以省力。

[2]做的有用功W 有用=Gh=mgh =50kg×10N/kg×4m=2000J拉力做的总功W 总=Fs =250N×10m=2500J斜面的机械效率2000J×100%=80%2500JW W η==有用总机械效率为80%。

[3]这个过程中，做的额外功W 额外=W 总-W 有用=2500J-2000J=500J克服摩擦做的功为额外功的唯一来源，因为W 额外=fs ，所以摩擦力的大小500J=50N 10mW f s==额 摩擦力为50N 。

4．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＝11841280JJ＝92.5%5．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，()212F 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=。

6．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s F =3s 物，滑轮组的机械效率为85%，即η=WW有总=FfsFs物 =3fF=320Nf=⨯85%解得f=51N即物体与桌面的之间的摩擦力为51N。

7．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2ms=、高1mh=。

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16N1m=16JGh==⨯；[2]拉力做的总功为：W总10N2m=20JFs==⨯，所做的额外功为：W额=W总-W有用=20J-16J=4J；摩擦力：4J=2N2mWfs==额。

[3]斜面的机械效率为：16J100%=100%=80%20JWWη=⨯⨯有用总。

8．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．9．用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，每件货物重100N，每次运送的量不定，图乙是记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图像，则动滑轮重为_____________N，当某次运送3件货物时，绳子的拉力F是_______ N ，滑轮组的机械效率为_________；经过分析，发现使用同一滑轮组，_________ ，可以提高滑轮组的机械效率（不考虑绳重和摩擦）。

【答案】100 200 75% 增加物重【解析】【详解】[1]由图乙可知，运送一件货物的重力为100N时，滑轮组的机械效率是50%，不计绳重和摩擦时，滑轮组的机械效率η=100N==50%100N+W W Gh GW W W Gh G h G G G ===+++有有总有额动动动G动=100N[2]由图可知，n=2则运送3件货物时绳子的拉力F=12(G总+G动)=12(3×100N+100N)=200N[3]不计绳重和摩擦，此时滑轮组的机械效率η′=3100N==3100N+100NW W G h GW W W G h G h G G⨯===+++⨯有有总总总有额总动总动75%[4]由以上计算可知，使用同一滑轮组，增加物重，可以提高滑轮组的机械效率。

10．如图，拉力F将重 120N 的物体沿水平方向移动 1m，用时 1s。

运动时，物体与地面之间的摩擦力为 30N，此时滑轮组的机械效率为 80%。

下列说法正确的是（）A．拉力F＝10N B．克服动滑轮重力做额外功 7.5JC．动滑轮重 7.5N D．拉力的功率是 37.5W【答案】D【解析】【分析】【详解】A．由图知，滑轮组由3段绳子拉着动滑轮，即n=3，该滑轮组的机械效率W fs fW Fns nFη===有用物总物则绳子自由端的拉力30N12.5N3380%fFη===⨯⨯故A错误；B．滑轮组对物体做的有用功30N1m30JW fs==⨯=有用滑轮组做的总功312.5N31m=37.5JW F s=⨯=⨯⨯总额外功为37.5J30J7.5JWW W=-=-=额总有用由于绳有重力，绳与滑轮之间有摩擦力，故此额外功包括对动滑轮做的功和克服绳重及绳与滑轮之间的摩擦做功的总和，故克服动滑轮重力做的额外功应小于 7.5J，故B错误；C．由B知对动滑轮重力做的额外功小于 7.5J，动滑轮上升的高度为1m，根据W Gh=知，动滑轮重小于 7.5N，故C错误；D ．拉力做的总功为37.5J ，用时 1s ，由WP t=得拉力的功率为 37.51sJ37.5W W P t ===总 故D 正确。

故选D 。

11．建筑工地上需要将6块相同的砖从地面运送到楼顶，工人师傅利用如图所示的装置分三次运送，第一次运1块，第二次运2块，第三次运3块，每次运送时，砖都匀速上升，绳重及摩擦均忽略不计；这三次拉力依次为1F 、F 2、F 3，效率为1η、2η、3η，则A ．123F F F +=B ．123F F F +>C ．123ηηη+=D ．123ηηη<<【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】如图有两段绳子承担物重，当绳重及摩擦均忽略不计，设一块砖收到的重力为G ，人对绳子的拉力是2G G F +=动123246262222G G G G G G G G F F F +++++=+=>=动动动动所以123F F F +>，由于三次提起重物时动滑轮受到重力不变，所以1G Gh G Gh G W G W h G G G η==+==-++有总动动动动提起物体重力越大，机械效率越高，故123ηηη<<。