中考物理机械效率的计算附答案

一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题1．用如图所示的滑轮组拉动物体A ，使物体A 以0.2m/s 的速度水平向左匀速运动10s 。

已知物体A 重500N ，物体A 受到的摩擦力为120N ，拉力F 的功率为30W 。

下列说法正确的是（ ）A ．绳子自由端移动的距离为2mB ．拉力F 的大小为40NC ．滑轮组的机械效率为80%D ．滑轮组对物体A 所做的功为1000J【答案】C【解析】【分析】【详解】A ．由图知，3n =，绳子自由端移动的距离的速度为30.2m /s 0.6m /s v nv ==⨯=绳物则绳子自由端移动的距离为0.6m /s 10s 6m s v t ==⨯=绳绳故A 错误；B ．由W Fs P Fv t t=== 可得拉力的大小 30W 50N 0.6m /sP F v ===绳 故B 错误；CD ．物体移动的距离为 0.2m /s 10s 2m s v t ==⨯=物滑轮组对物体所做功为120N 2m 240J W fs ==⨯=有总功为50N 6m 300J W Fs ==⨯=绳总滑轮组的机械效率为240J 100%100%80%300JW W η=⨯=⨯=有总故C 正确，D 错误。

故选C 。

2．起重机械在四川汶川的救援过程中，发挥了重要的作用；如图所示，吊臂上的滑轮组，可用4 10N F =的拉力将重为2.4×104 N 的吊板提起，如果吊板被匀速提高10 m ，则拉力F 做功_________J ，滑轮组的机械效率是__________。

【答案】3×105 80%【解析】【分析】【详解】[1]由题图知：与动滑轮相连的绳子共有三段，则拉力F 移动的距离s 与物体升高的距离h 之间的关系为3s h =；拉力F 做功是4510N 310m 310J W Fs ==⨯⨯=⨯总[2]滑轮组做的有用功是452.410N 10m 2.410J W Gh ==⨯⨯=⨯有用滑轮组的机械效率是552.410J 100%100%80%310JW W η⨯=⨯=⨯=⨯有总3．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 G W 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 G W 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。

4．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 0.2m 4N 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 1.6J 2J 80%W W η===有总 则由W Fs =可得，此时拉力F 为 2J 5N 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 '''=-=-=5．如图所示，工人用沿斜面大小为750N 的拉力把一箱重为1800N 货物从底端匀速拉进车厢．此斜面的长为4m ，高为1.5m.则该斜面的机械效率是_________，货物与斜面间的摩擦力是_____________N.在这个过程中，货物的机械能___________（选填“增大”、“不变”或“减小”）．【答案】90% 75 增大【解析】【分析】【详解】工人做的有用功W 有用=Gh=1800N×1.5m=2700J ，工人做的总功W 总=Fs=750N×4m=3000J ，斜面的机械效率2700=90%3000W J W Jη==有总， 克服摩擦做的额外功W 额=W 总-W 有用=3000J-2700J=300J ， 由W 额=fs 可得货物与斜面间的摩擦力300754W J f N s m ===额， 货物从底端匀速拉进车厢，货物质量不变，所以货物的动能不变，重力势能增大，故货物的机械能增大．6．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%33312NW G h G h G F s W Fs Fs F h F η=======⨯⨯有总7．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 1mW f s ==有 8．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'13s 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''1100N 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9．如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300N 的物体，拉力F 的大小为30N ．物体与地面之间的摩擦力大小为45N ，若物体在1s 内运动了2m ，A 处的绳子拉力为_____N ，滑轮组的机械效率为________．（滑轮组摩擦力及绳重不计）【答案】45 50%【解析】【分析】【详解】[1]如图，物体与地面之间的摩擦力大小为f=45N ，物体A 向左做匀速直线运动，A 处的绳子拉力与物体与地面之间的摩擦力平衡，故绳子拉力为45N ；[2]如图，绳子股数n =3，物体移动的距离s =2m ，滑轮组对物体做的有用功为：45N 2m=90J W fs ==⨯有，拉力做的功即总功为：330N 32m=180J W F s =⨯=⨯⨯总，滑轮组的机械效率为； 90J 100%100%50%180JW W η=⨯=⨯=有总10．如图所示，实心物体A 漂浮在水面上，现利用电动机通过滑轮组拉动A ，使A 向下运动（运动过程中始终未碰到定滑轮）。

已知A 的体积为0.2m 3，密度为0.4×103kg/m 3．动滑轮重为300N ，电动机工作时拉绳子的功率为1.5×103W 且保持不变，不计绳重、摩擦和水的阻力，g ＝10N/kg ，ρ水＝1.0×103kg/m 3，下列说法中不正确的是（ ）A ．物体向下运动的最小速度3m/sB ．物体A 浸没在水中时受到的浮力为2×103NC ．物体A 向下运动过程中，电动机拉着绳子的力先变大，后不变D ．物体A 向下运动过程中，滑轮组机械效率的最大值为80%【答案】A【解析】【分析】【详解】B ．由m V ρ=知道，A 的质量 m A ＝ρA V A ＝0.4×103kg/m 3×0.2m 3＝80kg由G mg = 知道，A 的重力G A ＝m A g ＝80kg×10N/kg ＝800N由于A 浸没在水中，声音，V 排＝V A ＝0.2m 3A 浸没在水中受到的浮力F 浮＝ρ水gV 排＝1.0×103kg/m 3×10N/kg×0.2m 3＝2×103N故B 正确，不符合题意；A ．当A 完全浸没时绳子对物体A 的拉力最大，电动机对绳子的拉力也最大，不计绳重、摩擦和水的阻力，则电动机对绳子的最大拉力()()3210N 11==500N 3800N 300N 3F F G G =-⨯++浮动﹣ 由W Fs P Fv t t===知道，绳子自由端运动的最小速度 31.510W 3m/s 500NP v F ⨯===绳 则物体向下运动的最小速度11=3m/s=1m/s 33v v =⨯绳 故A 错误，符合题意；C ．由于电动机对绳子的拉力()13F FG G =-+浮动，而物体A 向下运动过程中，浮力先变大、后不变，所以，电动机拉着绳子的力先变大，后不变，故C 正确，不符合题意； D ．当A 完全浸没后，滑轮组受到的拉力最大，此时滑轮组的机械效率最大，有用功W 有用＝（F 浮﹣G ）h 总功W 总＝Fs ＝（F 浮﹣G +G 动）×3h ＝（F 浮﹣G +G 动）h滑轮组机械效率的最大值33210N 800N ===100%80%210N 800N 300NW F G h F G W F G G h F G G η⨯-=⨯=++⨯-+有浮浮浮浮总动动（﹣）﹣（﹣）﹣故D 正确，不符合题意。