2020-2021备战中考物理专题训练---机械效率的计算题分类

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，绳子的末端缠绕在电动机上，电动机转动将下方钩码匀速提起。如果加快电动机的转速，则后一次提升与前一次相比（）

A．功率增大、机械效率增大B．功率增大、机械效率不变

C．功率不变、机械效率不变D．功率不变、机械效率增大

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】

前后两次的滑轮组是同一个滑轮组，则做的有用功、额外功、总功不变，则机械效率不变；加快电动机的转速，则物体提升的速度增大，若两次提升高度相同，则后一次所需要

的时间小于前一次所需要的时间，根据

W

P

t

=可知，功率变大。故ACD错误，B正确。

故选B。

2．如图所示，重300N的物体在10s内水平均速移动了1.5m，若物体受到地面的摩擦力为60N，绳端所用的拉力F的功率为12W，则绳端所用的拉力为_____N，滑轮组的机械效率为_____。

【答案】40 75%

【解析】

【分析】

【详解】

[1]由图可知，滑轮组有两段绳子与动滑轮相连，所以

23m

s s

==

绳物

绳端运动的速度为

3m =0.3m/s 10s

s v t =

=绳绳 根据公式P Fv =可得，拉力大小为

12W =

=40N 0.3m/s

P F v =绳 [2]由题可知，滑轮组所做的有用功为物体克服摩擦力所做的功

60N?1.5m=90J W fs ==物有

总功为

40N?3m=120J W Fs ==总绳

所以，滑轮组机械效率为

90J

=

100%=

100%75%120J

W W η⨯⨯=有总

3．如图的装置中，物体B 重为30N ，每个滑轮重均为6N ，不计绳重及滑轮的摩擦。现用水平力F =20N 向右匀速拉动物体A ，物体B 也随滑轮匀速上升。则物体A 受到的摩擦力为_________N ，滑轮组的机械效率为_________%（百分号前保留2位小数）。

【答案】8 83.33 【解析】 【分析】

【详解】

[1]物体B 重30N ，动滑轮重6N ，滑轮组需要提升的动滑轮与物体B 总重为

30N+6N=36N

三段绳子与动滑轮接触，不考虑绳子重及摩擦，则需要对动滑轮右边的向上的绳子施加

36N 312N ÷=

的力，物体才能匀速上升，以物体A 为研究对象，其左边的绳子对其施加了向左的12N 的拉力，它受到的向右的拉力为20N ，物体A 处于匀速直线运动状态，受到的力是平衡力，则其受到的向左的摩擦力为

20N －12N=8N

[2]滑轮组的机械效率为

''B B B 30N 83.33%33312N

W G h G h G F s W Fs Fs F h F η=======⨯⨯有总

4．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%2500J

W 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 10m

W f s

=

=

额 摩擦力为50N 。

5．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%

【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%．

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=W W

有

总

=

F

fs

Fs

物 =

3

f

F

=

320N

f

=

⨯

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%