中考物理专题题库∶机械效率的计算题及答案

一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题

1．如图所示，重300N 的物体在20N 的水平拉力F 的作用下，以0.2m/s 的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s ，滑轮组的机械效率为80%，则在此过程中，下列说法正确的是（ ）

A ．拉力F 的功率为12W

B ．物体与地面间的滑动摩擦力为32N

C ．绳子自由端移动的距离为2m

D ．滑轮组做的有用功为120J

【答案】A 【解析】 【详解】

A ．拉力F 的功率为

20N 0.2m s 3=12W p Fv ==⨯⨯

故A 正确；

B ．滑轮组的机械效率为

100%100%100%33W fh f

W F h F

η=

==有用总 所以物体与地面间的滑动摩擦力为 3380%20N=48N f F η==⨯⨯

故B 错误；

C ．绳子自由端移动的距离为

330.2m s 10s=6m s vt ==⨯⨯

故C 错误；

D ．滑轮组做的有用功为

20N 0.2m s 10s 380%=96J W W Fs ηη=⨯⨯⨯⨯有用总＝＝

故D 错误。 故选A 。

2．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。

3．如图是某型号电动轮椅工作原理示意图。开关S1和S2由绝缘操纵杆控制，能同时接“1”或接“2”，向前推操纵杆时轮椅前进且能调速，向后拉操纵杆时轮椅以恒定速度后退。已知蓄电池的电压为24V保持不变，R2的阻值为10Ω，电动机的额定功率为100W，额定电压为24V。请解答下列问题：

（1）当开关S1和S2同时接_______时，电动轮椅前进；电动轮椅既能前进又能后退，是通过改变电动机线圈中的_________实现的；

（2）当电动轮椅后退时，电流表示数为1A，此时电动机的实际功率是_____W；

（3）当电动机以额定功率工作时，电动轮椅在水平路面上匀速前进的速度为2m/s，若此时电动机消耗的电能有80%转化为电动轮椅前进的机械能，此时电动轮椅受到的阻力是

___N。

【答案】1 电流方向 14 40

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]电动机前进且能调速，这说明电路中的电流可以变化，电阻大小可变，这样只有滑动变阻器R1接入电路时才有这个功能，观察电路图，当开关S1和S2同时接1时，R1、电动机、电流表才串联接入电路，这样符合条件，电动轮椅前进。

[2]磁场对通电导线的作用力方向跟电流方向有关，只改变电流方向时，受力方向也会变化；所以电动轮椅既能前进又能后退，是通过改变电动机线圈中的电流方向实现的。(2)[3]由上述可知，当电动轮椅后退时，开关S1和S2同时接2，R2、电动机、电流表串联接在电路中，电路中的总电阻

24V

24Ω

1A

R==

总

电动机的电阻

M 2-24Ω-10Ω14ΩR R R ===总

此时电动机的实际功率

()2

2

M M M 1A 14Ω14W P I R ==⨯=

此时电动机的实际功率是14W 。

(3)[4]设此时电动轮椅受到的阻力是f ，电动轮椅在水平路面上匀速前进，牵引力F f =，由题意可知，电动轮椅的机械效率

2m/s 80%100W F t

t

η⋅⋅=

=⋅

解得40N F =，此时电动轮椅受到的阻力是40N 。

4．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'

1

3

s 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

''

1

100N 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

5．用如图甲所示的装置将实心物体A 从深井中吊出来，拉力的功率随时间的变化如图乙所示，已知动滑轮的重力为60N ，物体匀速上升的速度始终为1m/s （不计绳重、摩擦及阻力，ρ水=1×103kg/m 3，g =10N/kg ），则物体浸没在水中时受到的浮力为_________N ；物体浸没在水中时滑轮组的机械效率为___________。