中考物理专题训练---机械效率的计算题分类及答案

A．物体向下运动的最小速度 3m/s B．物体 A 浸没在水中时受到的浮力为 2×103N C．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 知道，A 的质量 V
mA＝ρAVA＝0.4×103kg/m3×0.2m3＝80kg
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。
5．一物体质量为 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】
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，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 0.2m3，密度为 0.4×103kg/m3．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/m3，下列说法中不正确的是（ ）
即拉力 F 的功率为 60W。
P W总 = 240J =60W t 4s
6．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
【分析】
【详解】
பைடு நூலகம்
[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
W有 = 200J 83.3% W总 240J
故机械效率为 83.3%。 [3] 拉力做功的功率为
3
F浮 G G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
【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
1
F1 3
G物 G动
，
F2
1 2
G物 G动
所以
F1＜ F２
[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 。
4．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）
【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 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
滑轮组机械效率的最大值
W有 W总
=（F（浮﹣F浮G﹣GG）动h）h
=
F浮﹣G F浮﹣G G动
=
2 103 2103 N
N 800N 800N 300N
100%
80%
故 D 正确，不符合题意。
故选 A。
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 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
[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%
3．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 F1______F2，机械效率 ηA______ηB。（填“>”“=”或“<”）
由 G mg 知道，A 的重力
GA＝mAg＝80kg×10N/kg＝800N 由于 A 浸没在水中，声音，
V 排＝VA＝0.2m3 A 浸没在水中受到的浮力
F 浮＝ρ 水 gV 排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m3＝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
F
1 3
F浮
G
G动 =
1 3
2103 N﹣800N 300N
=500N
由 P W Fs Fv 知道，绳子自由端运动的最小速度 tt
则物体向下运动的最小速度
v绳
P F
1.5103 W 500N
3m/s
故 A 错误，符合题意；
11 v 3 v绳 = 3 3m/s=1m/s
C．由于电动机对绳子的拉力 F 1
拉力做的总功；滑 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
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