中考物理机械效率的计算题试题含答案

【答案】4.2×104 6 2000 1.2×104
【解析】
【分析】
【详解】
[1]滑轮组在匀速起吊物体的过程中做的有用功为
W有 G物h 4.2 103N 10m 4.2 104J
[2]看图可知绳子股数 n=3。钢绳末端移动距离为
则钢绳移动的速度为
s nh 3 10m 30m
v 绳
[2]滑轮组做的有用功是
W有用 Gh 2.4104 N10m 2.4105J
滑轮组的机械效率是
W有 W总
100%
2.4105J 3105J
100%
80%
10．一物体质量为 10kg，小红用定滑轮将该物体在 4s 内匀速提升 2m，所用拉力为 120N，此过程中，小红做的有用功是_______，定滑轮的机械效率是________，拉力做功 的功率是_______。（g=10N/kg） 【答案】200J 83.3％ 60W 【解析】
【答案】 6105 25%
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由题意可知，排水量 60t，则满载时太阳能船受到的浮力是
F浮 60103kg10N/kg 6105N
[2]由题意可知，第 50s 到第 100s 的运动过程中，太阳能船移动的距离是
s vt 0.5m/s50s 25m
这段时间牵引力所做的功是
【分析】
【详解】
[1]所提升物体的重力为
G mg=10kg 10N / kg=100N
有用功为
W有 Gs=100N 2m=200J
故有用功是 200J。 [2]总功为
则机械效率为
W总 Fs=120N 2m=240J
故机械效率为 83.3%。 [3] 拉力做功的功率为
W有 = 200J 83.3% W总 240J
B．若不计摩擦，据滑轮组的特点有
F
1 n
(G物 +G动)
1 3
(mg +G)
即
G=3F-mg 但题目并不说明摩擦可以忽略，故 B 错误； C．用滑轮组多次匀速提升物体至不同高度，其机械效率不变，因为有用功和总功都不变， 故 C 正确； D．根据机械效率的公式有
W有 W有 mgh W总 W有 +W mgh W
【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 3 12N
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
拉力 F 所做的总功
[2]滑轮组克服摩擦所做有用功
滑轮组的机械效率
【点睛】 本题考查水平使用滑轮组拉力的计算，有两处关键的地方，一是滑轮组水平使用克服的是
摩擦力，故题目已知物体重力是个干扰条件；二是对动滑轮上绳子段数 n 的判断。
7．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】4 100 80%
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由图可知，动滑轮上绳子段数为 2，则绳子自由端移动距离为
s=2h=2×2m=4m [2]拉力为 250N，物体中 400N，则根据动滑轮上绳子段数为 2，可求动滑轮重力为
[3]机械效率为
G 滑=2F-G 物=2×250N-400N =100N
W有 W总
D．t 时间内，额外功为W
1
mgh
或W h3F mg
【答案】CD 【解析】
【分析】
【详解】
A．据 W 总=W 有+W 额得 即
Fs=mgh+W 额
F mgh W额 mgh W额
s
3h
物体质量增大到 5m 时，克服动滑轮的重力所做的额外功不变，即使克服摩擦所做的额外
功增大，但总的额外功不会增大到 5W 额，那么拉力的大小不会增大到 5F，故 A 错误；
【答案】40J 0.5m/s 45N 【解析】
【分析】
【详解】
[1]有用功为
W有 =G物h mgh 4kg 10N/kg 1m 40J
[2]拉力做的总功为
W总 =
W有
=
40J 80%
50J
做功所需的时间为
所以重物上升的速度为
t W总 50J =2s P 25W
[3]上问中拉力为
v s 1m =0.5m/s t 2s
W 总=F1s=300N×5m=1500J
W有 1200J 80% W总 1500J
[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
木箱所受的摩擦力
W 额=W 总-W 有=1500J-1200J=300J
【答案】40 60%
【解析】
【分析】
首先判断滑轮组有几段绳子受力，计算出拉力移动的距离，利用
拉力做的总功；滑
轮组所做的有用功为克服物体 A 受到摩擦力所做的功，根据
求出其大小，再根据效
率公式求出滑轮组的机械效率。
【详解】
[1]滑轮组有两段绳子与动滑轮接触，所以有 2 段绳子有效受力，则绳子自由端移动的距离
20N－12N=8N [2]滑轮组的机械效率为
W有 F 's' GBh GBh GB 30N 83.33% W总 Fs Fs F 3h 3F 312N
4．如图所示，工人用 250 N 的力将重 400 N 的物体匀速提升 2 m。若不计绳重及摩擦，绳 子自由端移动的距离是____m，动滑轮的重力为____N，该滑轮组的机械效率是______。
即
W mgh mgh 1 mgh
或者
滑轮组提升物体做的有用功和总功分别为
那么额外功
W 有=mgh，W 总=Fs=F⋅3h=3Fh
故 D 正确。 故选 CD。
W=W 总-W 有=3Fh-mgh=h(3F-mg)
12．建筑工地上，起重机吊臂上的滑轮组如图所示在匀速起吊重 4.2×103N 的物体时，物体 5s 内上升了 10m，此过程中有用功为_____J，钢丝绳移动的速度为_____m/s；若此时滑轮 组的机械效率为 70%，则拉力 F 为_____N，拉力 F 的功率为_____W。
一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题
1．如图甲是一艘完全依靠太阳能驱动的船，该船长 30 米，宽 15 米，排水量 60 吨，船的 表面安装有太阳能电池板，接收太阳能的功率为 1.6×105W，若接收的太阳能只用来驱动船 前进。在一次航行中，从某一时刻开始，太阳能船受到水平方向的牵引力 F 随时间 t 的变 化关系如图乙所示，船的运动速度 v 随时间 t 的变化关系如图丙所示。（g 取 10N/kg）， 则满载时太阳能船受到的浮力是___________N；第 50s 到第 100s 的运动过程中，太阳能船 的效率是_________。
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 s 3h ；拉力 F 做功是
W总 Fs 104 N 310m 3105 J
f= W额 300J =60N L 5m
8．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）
W牵 Fs 8104N25m 2106J
总功是
W总 Pt 1.6 105W 50s 8106J
那么太阳能船的效率是
W牵 W总
100%
2 106J 8106J
100%
25%
2．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】80% 150 60 【解析】
【分析】
【详解】
[1]将木箱拉到顶端所做的有用功
W有 Gh 600N 2m 1200J
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
通过斜面所做的总功
F1=2F=2×150N=300N
所以此装置的机械效率
动滑轮重力为
F W总 50J 25N s 1m 2
G动 =nF -G物 =2 25N-40N=10N
所以用此滑轮组匀速提升 80N 的货物，所需拉力为
F百度文库
1 n
G物
+G动
=
1 2
80N+10N
=45N
9．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 F 104 N 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
即拉力 F 的功率为 60W。
P W总 = 240J =60W t 4s
11．用如图所示的滑轮组竖直匀速提升质量为 m 的物体，绳子的拉力大小为 F，在时间 t
内物体上升的高度为 h，滑轮组的机械效率为 η，每个滑轮重力大小均为 G，下列说法正确 的是 （ ）
A．若将物体质量增大到 5m，则拉力大小增大到 5F B．G=3F-mg C．匀速提升物体的高度增加，机械效率 η 不变
【答案】12 60
【解析】 【分析】 【详解】 [1]由图可知，n=2，弹簧测力计的示数为 6N，则拉力为 6N，摩擦力
f=2×6N=12N 摩擦力为 12N。 [2]拉力移动的距离
s′=2s=2 5m=10m 拉力做的功
W=Fs=6N×10m=60J 拉力做的功为 60J。
6．如图所示，用 F=50N 的力通过滑轮组水平拉重为 80N 的物体使其向左匀速运动 0.4m， 在这个过程中拉力 F 做功为_____J，已知物体受到水平地面的摩擦力为 60N，该滑轮组的 机械效率为_____（忽略绳子和动滑轮的重力）
由 W 额=fs 可得货物与斜面间的摩擦力 f W额 300J 75N ， s 4m
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．
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）。
100%
G物h
G物 G滑
h
100%
400N
400N+100N
100%
80%
5．如图所示的滑轮组（不计滑轮重、绳与滑轮的摩擦），在拉力 F 的作用下，物体水平向 左做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为 6N， 则物体受到地面的摩擦力大小为 _________N。一段时间内物体沿水平方 向移动了 5m，拉力 F 做功_____J。
s t
30m 5s
6m s
[3]由滑轮组机械效率
W
Gh
G
有
W总
100
物
Fs
100
物
nF
100
得
F
G物 n
4.2 103 N 3 70
2000N
[4]拉力功率
P
W总 t
Fs 绳 t
Fv绳
2000N 6 m s 1.2 104 W
13．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】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 W有 = 2700J 90% ， W总 3000J
克服摩擦做的额外功 W 额=W 总-W 有用=3000J-2700J=300J，