中考物理—機(jī)械效率的計(jì)算壓軸題專題復(fù)習(xí)及答案

1、一、初中物理有用功額外功總功機(jī)械效率的計(jì)算問題1.如圖,A物體重力為100N,B物體重力為30N,此時(shí)A物體恰好向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),A物體受到的滑動(dòng)摩擦力為其重力的0.2倍,以下說法正確的選項(xiàng)是(不計(jì)繩重和摩擦)()A.A物體受到的繩子的拉力為15NB.假設(shè)將B物體的重力增加一倍,那么A物體受到的摩擦力為35NC.動(dòng)滑輪拉B物體的效率為75%D.假設(shè)將A以0.1m/s的速度水平向左勻速拉動(dòng),拉力的功率為2W【答案】C【解析】【分析】【詳解】A.A物體恰好向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),摩擦力等于拉力,由題知,摩擦力f=0.2G=0.2100N=20N故A物體受到的繩子的拉力為20N,故A錯(cuò)誤；B.假設(shè)把B

2、的重增加一倍,但A與地面的粗糙程度不變,壓力也不變,因此A受到的摩擦力也不會(huì)改變,故B錯(cuò)誤；C.由圖可知,n=2,A物體對(duì)繩子的拉力等于A物體受到的繩子的拉力,那么動(dòng)滑輪的重力G動(dòng)=2F-GB=2f-Gb=220N-30N=10N不計(jì)繩重和摩擦,那么動(dòng)滑輪拉B物體的效率Wt用Wr用GBhGb30N"=,=二二-=75%W息惘用WGhGjhGbg動(dòng)30N10N故C正確；D.假設(shè)將A以0.1m/s的速度水平向左勻速拉動(dòng),摩擦力水平向右,大小不變,A物體受到的繩子的拉力不變,那么拉力為原來的2倍,即40N,拉力的功率WFsiP=-=-=F40N0.1m/s=4W故D錯(cuò)誤.應(yīng)選Co2 .如下

3、圖,工人用沿斜面大小為750N的拉力把一箱重為1800N貨物從底端勻速拉進(jìn)車廂.此斜面的長(zhǎng)為4m,高為1.5m.那么該斜面的機(jī)械效率是,貨物與斜面間的摩擦力是N.在這個(gè)過程中,貨物的機(jī)械能選填增大“、不變或【解析】【分析】【詳解】工人做的有用功W有用=Gh=1800隙1.5m=2700J,工人做的總功W/Fs=750NX4m=3000J,斜面的機(jī)械效率W_2700JWJ3000J90%,克服摩擦做的額夕卜功W額=W總-W有用=3000J-2700J=300J由W額=fs可得貨物與斜面間的摩擦力f理史75N,s4m貨物從底端勻速拉進(jìn)車廂,貨物質(zhì)量不變,所以貨物的動(dòng)能不變,重力勢(shì)能增大,故貨物的機(jī)

4、械能增大.3 .如圖的裝置中,物體B重為30N,每個(gè)滑輪重均為6N,不計(jì)繩重及滑輪的摩擦.現(xiàn)用水平力F=20N向右勻速拉動(dòng)物體A,物體B也隨滑輪勻速上升.那么物體A受到的摩擦力為N,滑輪組的機(jī)械效率為%百分號(hào)前保存2位小數(shù).【答案】883.33【解析】【分析】1物體B重30N,動(dòng)滑輪重6N,滑輪組需要提升的動(dòng)滑輪與物體B總重為30N+6N=36N三段繩子與動(dòng)滑輪接觸,不考慮繩子重及摩擦,那么需要對(duì)動(dòng)滑輪右邊的向上的繩子施加36N312N的力,物體才能勻速上升,以物體A為研究對(duì)象,其左邊的繩子對(duì)其施加了向左的12N的拉力,它受到的向右的拉力為20N,物體A處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),受到的力是平衡力,

5、那么其受到的向左的摩擦力為2滑輪組的機(jī)械效率為.''W有Fs近百20N-12N=8NGBhFsGBhGbF3h3F30N83.33%312N4 .工人用圖甲所示的滑輪組運(yùn)送建材上樓,每次運(yùn)送量不定,滑輪組的機(jī)械效率隨建材重力變化的圖像如圖乙所示,滑輪和繩的摩擦力及繩重忽略不計(jì).那么：(1)假設(shè)某次運(yùn)送建材的質(zhì)量為40kg,滑輪組的機(jī)械效率是.動(dòng)滑輪的重力是N.(2)假設(shè)工人在1min內(nèi)將建材勻速豎直向上提升12m,作用在繩上的拉力為500N時(shí),拉力的功率是W,運(yùn)送建材的重力是N,此時(shí)的機(jī)械效率是.甲乙【答案】50%40020060060%.【解析】【分析】【詳解】(1)1建材質(zhì)

6、量為40kg,其重力為由圖乙得,當(dāng)建材重力為2此時(shí)機(jī)械效率Gmg=40kg10N/kg=400N400N時(shí),滑輪組機(jī)械效率為50%.400400+G動(dòng)=50%解得G動(dòng)=400N.(2)3滑輪組由一個(gè)動(dòng)滑輪和一個(gè)定滑輪組成,與動(dòng)滑輪相連的繩子有兩段,那么該滑輪組可以省一半的力,建材向上提升了12m,那么繩子段移動(dòng)的距離為24m,拉力功率4滑輪組省一半的力,所以解得G材=600N.5此時(shí)的機(jī)械效率為Fs500N24m“八二200W60sG才+G動(dòng)=2FG#600=60%G材G動(dòng)600+4005 .如下圖,每個(gè)滑輪均重12N,用滑輪組拉著重600N的物體A沿水平方向勻速移動(dòng),在40s內(nèi)物體移動(dòng)了8m

7、,拉力F做的功為1280J.不計(jì)繩重及機(jī)械內(nèi)部摩擦那么,拉力F的功率為W,滑輪組的機(jī)械效率為.【答案】3292.5%W1280J拉力F的功率為P=32W.不甘繩重和摩擦,克服動(dòng)滑輪重力做功為：W額=Gt40s一W1184J動(dòng)？h=12NX8m=96J,貝UW有=WmW額=1280J-96J=1184J;=925%W息1280J6 .如下圖,工人們用同一滑輪組,根據(jù)需要有兩種方式來提起等重的建筑材料,假設(shè)不計(jì)摩擦和繩重,那么F1F2,機(jī)械效率中曄填“>"或="'<【詳解】1由圖可知,不計(jì)摩擦及繩重,繩子自由端拉力分別為11FiG物G動(dòng),F2G物G動(dòng)32所以

8、FFF22不計(jì)摩擦和繩重,兩種方式來提起等重的建筑材料到相同高度,那么對(duì)物體做的有功相同,動(dòng)滑輪相同,那么所做額外功相同.所以機(jī)械效率相同,即No7 .如下圖,用滑輪組拉動(dòng)重為200N的物體在水平桌面上勻速直線運(yùn)動(dòng).F=20N,滑輪組的機(jī)械效率為85%,那么物體與桌面的之間的摩擦力大小為【答案】51【解析】【分析】【詳解】由圖可知,由3段繩子通過動(dòng)滑輪,那么Sf=3s物,滑輪組的機(jī)械效率為85%,即解得Wfs物于WZ=fSF=85%3F320Nf=51N即物體與桌面的之間的摩擦力為51N.8.用如下圖的滑輪組勻速提升質(zhì)量為功率為25W,此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為度是m/s；假設(shè)用此滑輪組勻速提升重

9、和摩擦4kg的物體,在重物上升1m的過程中,拉力F的80%,那么拉力做的有用功是80N的貨物,所需拉力為.J,重物上升的速_No不考慮繩【答案】40J0.5m/s45N【解析】【分析】【詳解】1有用功為W有=6物卜mgh4kg10N/kg1m40J2拉力做的總功為W有40JW總=-=50J80%做功所需的時(shí)間為.W總50J-t=2sP25W所以重物上升的速度為s1mv=0.5m/st2s3上問中拉力為L(zhǎng)W總50JF25Ns1m2動(dòng)滑輪重力為6動(dòng)二門5-6物=225N-40N=10N所以用此滑輪組勻速提升80N的貨物,所需拉力為11FG物+G動(dòng)=-80N+10N=45Nn29.如下圖,重300N

10、的物體在10s內(nèi)水平均速移動(dòng)了1.5m,假設(shè)物體受到地面的摩擦力為60N,繩端所用的拉力F的功率為12W,那么繩端所用的拉力為N,滑輪組的機(jī)械效率為.【答案】4075%【解析】【分析】【詳解】1由圖可知,滑輪組有兩段繩子與動(dòng)滑輪相連,所以&龜2%3m繩端運(yùn)動(dòng)的速度為3m八=0.3m/s根據(jù)公式PFv可得,拉力大小為12W0.3m/s=40N2由題可知,滑輪組所做的有用功為物體克服摩擦力所做的功W有fs物60N?1.5m=90J總功為W息Fs繩40N?3m=120J所以,滑輪組機(jī)械效率為W90J=-100%=100%75%W120J10.用如下圖的滑輪組將重85N的物體勻速提升2m,用時(shí)

11、10s,動(dòng)滑輪重為10N,機(jī)械效率為85%.此過程中有用功為J,額外功為J,拉力F的大小為No拉力F做功的功率為Wo當(dāng)該滑輪組的機(jī)械效率低于時(shí),使用它將不再省力.【答案【解析】【詳解】1拉力做的有用功W有用=Gh=85NX2m=170JW2由一100%=85%得拉力做的總功W心、山W170JW總.=200J85%那么額外功為W額外=亞總-亞有用=200J-170J=30J3由圖知,n=2,拉力端移動(dòng)距離s=2h=2>2m=4m由W總=Fs得拉力大小4拉力做功的功率P-T黑20W5不省力,說明拉力至少等于物重,當(dāng)F=G=85N時(shí),此時(shí)的機(jī)械效率WGhGhG85N1

12、00%=100%=100%=-100%=100%=50%WFsF2h2F285N心、當(dāng)該滑輪組的機(jī)械效率低于50%時(shí),使用它將不再省力.11.如下圖,分別用甲、乙兩個(gè)滑輪組提起重力G1=G2的重物至相同的高度h,假設(shè)所用拉力F1=F2,甲的機(jī)械效率50%,那么不計(jì)繩重及摩擦申A.乙的機(jī)械效率75%B.乙的機(jī)械效率80%C.拉力F1做的功與拉力F2做的功之比3:2D,甲、乙兩個(gè)滑輪組中的動(dòng)滑輪重力之比3：1【答案】ACD【解析】AB.甲、乙兩個(gè)滑輪組將同一物體勻速提升至相同的高度,由公式W有用Gh可知,甲、乙兩個(gè)滑輪組所做的有用功相同；甲圖滑輪組繩子的股數(shù)n=3,故S甲=3h,乙圖滑輪組繩子的股

13、數(shù)n=2,故S乙=2h,而拉力R=F2,那么甲、乙兩個(gè)滑輪組所做的總功為甲E&W總乙F28所以甲的機(jī)械效率為WGh甲總F13h乙的機(jī)械效率為t用GhG乙總F22h2F2GF13hF22h3F150%由于F1F2,3F150%,所以甲Wr用W總Gh50%GhG動(dòng)1h乙WT用Gh75%W單心、GhG動(dòng)2h故A正確,B錯(cuò)誤；C.拉力Fi做的功與拉力乙75%2F2F2做的功之比為W息甲Fi3WTG2故C正確;D.由于解得G動(dòng)2G,所以3故D正確.應(yīng)選ACD.12 .用如下圖的滑輪牽引小車沿水平地面勻速前進(jìn),小車的重力G10N,拉力大小F15N,該裝置的機(jī)械效率是60%,那么小車與地面之間摩擦力

14、為A.27NB.36NC.18ND.270N【答案】A【解析】【分析】【詳解】由于小車沿水平地面勻速前進(jìn),那么繩對(duì)小車的拉力等于小車受到地面的摩擦力,即Ff,該裝置的有用功是'''WFsfs三段繩子托著動(dòng)滑輪,那么繩端移動(dòng)的距離是s3s1,該裝置所做的總功是WFs15N3s心、可知Wfs100%r100%60%W總15N3s解得f27N.應(yīng)選AoG113 .如下圖,用規(guī)格相同的滑輪組成甲、乙兩個(gè)滑輪組,分別將兩個(gè)重力相同的物體和G2在相同時(shí)間內(nèi)勻速提升相同高度,假設(shè)不計(jì)繩重和摩擦,比擬甲、乙兩滑輪組,以下說法正確的選項(xiàng)是甲ZA.甲滑輪組省力,乙滑輪組的機(jī)械效率大B.乙滑

15、輪組省力,乙滑輪組的機(jī)械效率大C.乙滑輪組省力,甲滑輪組的機(jī)械效率大D.甲、乙滑輪組做的有用功相同,甲、乙滑輪組機(jī)械效率一樣大【答案】D【解析】【詳解】由題知,動(dòng)滑輪重相同,提升的物體重也相同,不計(jì)繩重及摩擦,拉力1,FG物G動(dòng),由圖知,n甲=3,n乙=2,那么繩端的拉力分別為:nF乙-2G物G動(dòng),所以F甲F乙,那么甲滑輪組更省力;由于不計(jì)繩重及摩擦,動(dòng)滑輪重相同,提升的物體重和高度都相同,由W有用G物h、W額G動(dòng)h可知,利用滑輪組做的有用功相同、額外功相同,那么拉力做的總功相同,由于Wr用,所以兩滑輪組的機(jī)械效率相同；綜上所述,應(yīng)選Do14.如下圖,用甲、乙滑輪組在相同時(shí)間分別將A、B物體勻

16、速提升相同高度,物體受到白重力gagb,滑輪組的機(jī)械效率甲乙.忽略繩重和摩擦,以下判斷正確的是)甲乙A.甲滑輪組的動(dòng)滑輪比乙的重B.甲滑輪組的總功率比乙的小C.甲滑輪組的有用功比乙的少D.兩滑輪組繩端移動(dòng)的距離相等【答案】A【解析】【分析】【詳解】由圖可知,甲滑輪組繩子的股數(shù)為2,乙滑輪組繩子的股數(shù)為3,A、B物體勻速提升相同高度h,那么甲滑輪組繩子自由端運(yùn)動(dòng)2h,乙滑輪組繩子自由端運(yùn)動(dòng)3h,A、B物體勻速提升相同高度h,而GaGb,所以甲滑輪組的有用功比乙的多,即W有甲W有乙,7,Wt用而甲乙,由5X廠可知W、W總甲W總乙又由于時(shí)間相同所以P總甲P總乙忽略繩子和摩擦,滑輪組機(jī)械效率為Wr用一

17、G物h_G物W總G物h+G動(dòng)hG物+G動(dòng)那么1G動(dòng)+G物-G動(dòng)=1-G物G物又由于甲乙,那么G動(dòng)甲G動(dòng)乙GaGb又由于GaGb所以A.甲滑輪組的動(dòng)滑輪比乙的重,故A項(xiàng)符正確;B.甲滑輪組的總功率比乙的大,故B項(xiàng)錯(cuò)誤；C.甲滑輪組的有用功比乙的多,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;D.甲滑輪組繩端運(yùn)動(dòng)長(zhǎng),故D項(xiàng)錯(cuò)誤.應(yīng)選Ao15.用圖所示的裝置將重為為800N的正方體石料A從水中提升出來.在卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)繩子的拉力作用下,使A經(jīng)歷了三個(gè)過程：過程I為A浸沒在水中豎直勻速上升的過程,過程n為A上外表剛露出水面到下外表剛離開水面豎直勻速上升的過程,過程出為A在空中豎直勻速上升的過程.過程I中卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)繩子的拉力大小為F=500N

18、o假設(shè)不計(jì)繩重和輪與軸間的摩擦,不計(jì)水中提升時(shí)水對(duì)A的阻力,不計(jì)A被提出水面所帶水的質(zhì)量,以下判斷中正確的是A.假設(shè)過程I和過程H中提升A的高度相同,那么兩過程中動(dòng)滑輪所做的有用功相同B.過程I和過程II中卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)繩子的拉力大小相同C.過程出中提升A的機(jī)械效率刀一定小于80%D.此裝置中動(dòng)滑輪的重力大于200N【答案】CD【解析】【分析】【詳解】A.過程I、n中動(dòng)滑輪提供的拉力等于A的重力減A受到的浮力,但過程n中物塊排開水的體積變小,那么浮力不斷變小,拉力增大,提升相同的高度,由WFs可知過程I中動(dòng)滑輪所做的有用功與過程n中動(dòng)滑輪所做的有用功不相等,故錯(cuò)誤；B.過程I和過程II中動(dòng)滑輪提供的

19、拉力大小不同,由1匚c_二c匚F卷?yè)P(yáng)機(jī)二7G動(dòng)=二GF浮22可知卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)繩子的拉力大小不同,故錯(cuò)誤；CD.過程I中匚11c匚F卷?yè)P(yáng)機(jī)二7G動(dòng)=二GF浮222F卷?yè)P(yáng)機(jī)F浮GG動(dòng)過程出中曲GhWGhGhG_G_800NGG動(dòng)一2F卷?yè)P(yáng)機(jī)F浮一2500NF浮元器T100%<80%又由于那么故CD正確.應(yīng)選CD.G_800N_800NGG動(dòng)1000N%-800N+200NF浮G動(dòng)二200NF浮>200N16.如下圖,質(zhì)量為70kg的小剛站在高臺(tái)上通過滑輪組勻速提升貨物,第一次提升貨物的質(zhì)量為100kg,第二次提升貨物的質(zhì)量為200kg,小剛第二次提升貨物時(shí)拉力做功的功率為220W.滑輪A、

20、B的質(zhì)量均為4kg,滑輪C的質(zhì)量為8kg,繩重及滑輪的摩擦均可忽略不計(jì),g取10N/kg,關(guān)于小剛提升貨物的分析,以下說法中正確的選項(xiàng)是A.第一次提升貨物時(shí),小剛對(duì)高臺(tái)的壓力為500NB.第一次提升貨物過程中滑輪組的機(jī)械效率為83.3%C.第二次提升貨物時(shí),貨物上升的速度約為0.6m/sD.第二次提升貨物時(shí),小剛對(duì)高臺(tái)的壓力為800N【答案】BC【解析】【詳解】A.第一次提升貨物時(shí),滑輪B所受向下的拉力為匚11FB二G物Gc二33小剛受到向下的拉力為m物gmcg(100kg10N/kg8kg10N/kg)360N1%-FbGb2小剛對(duì)高臺(tái)的壓力11-FbmBg-360N4kg10N/kg200

21、N;FG人F拉m人g770kg10N/kg200N900N,A錯(cuò)誤;B.第一次提升貨物時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為竺W心、G物h知物ghFhF拉6h100kg10N/kgh200N6h83.3%,B正確；'C,第二次的拉力F拉,分析方法同第一次提升貨物時(shí)分析拉力的過程,解得F拉366.7N,根據(jù)公式220W366.7N0.6m/s,C正確；D.根據(jù)選項(xiàng)A的解法,同樣能夠解出第二次小剛對(duì)高臺(tái)的壓力為1066.7N,D錯(cuò)誤.17.如下圖,在時(shí)間t內(nèi),將重為G的貨物勻速提升了h,工人對(duì)繩子豎直向下的拉力恒為F,以下說法正確的選項(xiàng)是A.拉力做的額外功是4F-GhB.有用功為Gh3FhC.拉力F的功率為

22、tD.滑輪組的機(jī)械效率隨h的增大而增大【答案】BC【解析】【分析】【詳解】AB,由題意可知,滑輪組做的有用功是W有用Gh；三段繩子托著動(dòng)滑輪,貨物上升高度是h,那么繩子自由端移動(dòng)的距離是s3h,拉力做的總功是W總Fs3Fh拉力做的額外功是W額WlWt用3Fh-Gh3F-GhA錯(cuò)誤、B正確;C.由上述可知,在時(shí)間t內(nèi),繩子自由端移動(dòng)的速度是s3hvtt那么根據(jù)PFv可知,拉力F的功率是PFv3ht3FhtC正確；D.由上述可知,滑輪組的機(jī)械效率是G3F從上式可看到,滑輪組的機(jī)械效率與h無關(guān),D錯(cuò)誤.應(yīng)選BQ18.工人師傅利用如下圖的兩種方式將重均為300N的貨物從圖示位置向上緩慢提升段距離.F1、F2始終沿豎直方向；圖甲中OB=2OA,圖乙中動(dòng),t輪重為60N,重物上升速度為0.01m/s.不計(jì)杠桿重、繩重和摩擦,那么以下說法正確的選項(xiàng)是A.甲乙兩種方式都省一半的力B.甲方式Fi由150N保持不變C.乙方式機(jī)械效率約為83.3%D.乙方式F2的功率為3W【答案】BC【解析】【詳解】A.甲圖中,F1為動(dòng)力,OB=2OA,即動(dòng)力臂為阻力臂的2倍,由于不計(jì)摩擦、杠桿自重,由杠桿平衡條件可知,動(dòng)力為阻力的一半,即Fi=150N;由圖乙可知,n=3,不計(jì)繩重和摩擦,那么1(G+G動(dòng))=1(300N+60N)=120N,33故A錯(cuò)誤；B.