2020-2021备战中考物理二轮 机械效率的计算 专项培优易错试卷及答案解析

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，甲乙两个滑轮组，其中每个大小相同的滑轮质量相同，用它们分别将相同的重物提高到相同的高度，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）

A ．两滑轮组绳自由端拉力相等

B ．两滑轮组机械效率相等

C ．乙滑轮组的额外功多

D ．甲滑轮组绳自由端移动的距离多

【答案】C 【解析】 【详解】

A ．由图可知，3n =甲，n 乙 =4，不计绳重和摩擦，则

()113F G G =

+动， ()21

24

F G G =+动 两滑轮组绳自由端拉力不相等，故A 错误； B ．不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率

G G G η=

+甲动， 2G

G G η=+乙动

两滑轮组机械效率不相等，故B 错误； C ．两滑轮组的额外功

W G h =甲额动；2W G h =乙额动

故乙滑轮组的额外功多，故C 正确； D ．两滑轮组绳自由端移动的距离

3s h =甲 ，4s h =乙

则乙滑轮组绳自由端移动的距离多，故D 错误； 故选C 。

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 0.4m

Gh 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 0.4m

W 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

3

25N 15N 5

G 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 '''=-=-=

4．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% 【解析】 【详解】

[1]所做的有用功为：

W 有用16N 1m=16J Gh ==⨯；

[2]拉力做的总功为：

W 总10N 2m=20J Fs ==⨯，

所做的额外功为：

W 额=W 总-W 有用=20J-16J=4J ；

摩擦力：

4J

=2N 2m

W f s

=

=

额。 [3]斜面的机械效率为：

16J

100%=

100%=80%20J

W W η=

⨯⨯有用总

。

5．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 ．

6．一物体质量为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】 【分析】 【详解】