北京中考物理專題復(fù)習(xí)機(jī)械效率的計算題

1、一、初中物理有用功額外功總功機(jī)械效率的計算問題1 .如下圖的滑輪組,繩子的末端纏繞在電動機(jī)上,電動機(jī)轉(zhuǎn)動將下方鉤碼勻速提起.如果加快電動機(jī)的轉(zhuǎn)速,那么后一次提升與前一次相比A.功率增大、機(jī)械效率增大B.功率增大、機(jī)械效率不變C.功率不變、機(jī)械效率不變D.功率不變、機(jī)械效率增大【答案】B【解析】【分析】【詳解】前后兩次的滑輪組是同一個滑輪組,那么做的有用功、額外功、總功不變,那么機(jī)械效率不變；加快電動機(jī)的轉(zhuǎn)速,那么物體提升的速度增大,假設(shè)兩次提升高度相同,那么后一次所需要的時間小于前一次所需要的時間,根據(jù)P可知,功率變大.故ACD錯誤,B正確.應(yīng)選Bo2 .如下圖,利用斜面向上移動物體可以選填“

2、省力、“省距離、“省功.小明把質(zhì)量為50kg的木箱沿斜面拉了10m,使木箱上升了4m,如下圖,沿斜面向上用的拉力F=250N,木箱以0.2m/s的速度勻速上升的過程中,斜面的機(jī)械效率為,木箱在斜面上勻速運(yùn)動時受到摩擦力為Nog取10N/kg【答案】省力80%50【解析】【分析】【詳解】1斜面也是一種簡單機(jī)械,利用斜面向上移動物體可以省力.2做的有用功W有用=Gh=mgh=50kgX10N/kgx4m=2000J拉力做的總功WE=Fs=250IN10m=2500J斜面的機(jī)械效率w有用2000J2500JX100%=80%機(jī)械效率為80%.3這個過程中,做的額外功W額#=w總-W有用=2500J-

3、2000J=500J克服摩擦做的功為額外功的唯一來源,由于W額外=fs,所以摩擦力的大小f竺幽=50Ns10m摩擦力為50NO3 .如下圖,用滑輪組拉動重為200N的物體在水平桌面上勻速直線運(yùn)動.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No【答案】51【解析】【分析】【詳解】由圖可知,由3段繩子通過動滑輪,那么Sf=3s物,滑輪組的機(jī)械效率為85%,即Wfs物ff于=85%W息FSf3F320N解得f=51N即物體與桌面的之間的摩擦力為51N.4 .如下圖的滑輪組不計滑輪重、繩與滑輪的摩擦,在拉力F的作用下,物體水平向左做勻速直線運(yùn)動,彈簧測力計的示數(shù)為6N,那

4、么物體受到地面的摩擦力大小為No一段時間內(nèi)物體沿水平方向移動了5m,拉力F做功1由圖可知,n=2,彈簧測力計的示數(shù)為6N,那么拉力為6N,摩擦力f=2x6N=12N摩擦力為12N.2拉力移動的距離s=2s=25m=10m拉力做的功W=Fs=6Nx10m=60J拉力做的功為60J.5.如圖甲是一艘完全依靠太陽能驅(qū)動的船,該船長30米,寬15米,排水量60噸,船的外表安裝有太陽能電池板,接收太陽能的功率為1.6X15W,假設(shè)接收的太陽能只用來驅(qū)動船前進(jìn).在一次航行中,從某一時刻開始,太陽能船受到水平方向的牽引力F隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示,船的運(yùn)動速度v隨時間t的變化關(guān)系如圖丙所示.g取10N/

5、kg,那么滿載時太陽能船受到的浮力是N；第50s到第100s的運(yùn)動過程中,太陽能船的效率是.甲乙丙【答案】610525%【解析】【分析】【詳解】1由題意可知,排水量60t,那么滿載時太陽能船受到的浮力是_35F浮6010kg10N/kg610N2由題意可知,第50s到第100s的運(yùn)動過程中,太陽能船移動的距離是svt0.5m/s50s25m這段時間牽引力所做的功是W牽Fs8104N25m2106J總功是_5_6WePt1.610W50s810J心、那么太陽能船的效率是W2106J100%T100%25%W總8106J6 .如下圖,在測定杠桿機(jī)械效率的實驗中,豎直向上勻速拉動彈簧測力計,使掛在杠

6、桿OB下面的物塊緩慢上升至虛線位置,在此過程中,測力計上升的高度s為0.2m.物塊重G為1.5N,物塊上升的高度h為0.3m,杠桿的機(jī)械效率為75%,那么測力計的示數(shù)F=N,使用該杠桿做額外功的一個原因是.B【答案】3由于使用杠桿時需要克服杠桿自重克服摩擦力等做功【解析】【分析】此題考查機(jī)械效率的應(yīng)用.【詳解】1杠桿在使用過程中,所做的有用功W有=Gh=1.5NX0.3m=0.45J根據(jù)得W巧心、W有0.45JW=-=0,6J心75%而WwFs,所以W0.6JF-=-3Ns0.2m2杠桿本身有重力、支點與杠桿之間有摩擦,使用杠桿過程需克服這些做功,于是便出現(xiàn)了額外功.7 .用如圖甲所示的裝置將

7、實心物體A從深井中吊出來,人對繩子施加的拉力隨時間的變化如圖乙所示,動滑輪的重力為60N,物體勻速上升的速度始終為1m/s,不計繩重、摩擦及阻力.那么當(dāng)物體完全出水之后,拉力的功率為W,物體浸沒在水中時受到的浮力為N;物體浸沒在水中時滑輪組的機(jī)械效率為.【答案】420W120N80%【解析】【分析】【詳解】1由乙圖可知,物體完全出水后人對繩的拉力大小為210N,繩自由端移動的速度為物體上升速度的2倍,此時拉力的功率PF1Vl210N2m/s420W2以動滑輪和下方吊起的物體為整體進(jìn)行受力分析：物體完全脫離水面后,整體在豎直向上的方向上受到兩股繩的拉力,豎直向下的方向上受到重力G整2F1=221

8、0N420N被吊物體的重力G物G整G動420N60N360N物體在浸沒狀態(tài)時,整體在豎直向上的方向上受到兩股繩的拉力和浮力,豎直向下的方向上受到重力,由此可得F浮G整2F2420N2150N=120N3物體在浸沒狀態(tài)時,繩對物體的拉力F拉G物F浮360N120N240N滑輪組的機(jī)械效率WF拉h(huán)240Nh100%100%100%80%WF2s150N2h8 .如下圖,物體重G=200N,滑輪重G=100N,假設(shè)用力F豎直向上勻速拉動滑輪,那么此時該滑輪的機(jī)械效率為不計繩重和滑輪轉(zhuǎn)軸處的摩擦.【解析】【分析】【詳解】不計繩重和滑輪轉(zhuǎn)軸處的摩擦,豎直向上勻速拉動滑輪,由力的平衡條件可得拉力F=2G+

9、G=2X200N-100N=500N由圖知,動力作用在動滑輪的軸上,此時動滑輪費(fèi)力、但省一半的距離,即s1h2所以物體上升的高度該滑輪的機(jī)械效率h=2s100%2G100%F工100%=80%9 .如下圖,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.在這個過程中,貨物的機(jī)械能選填增大“、不變或減小.【答案】90%75增大【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WuFs=750IN4m=3000J,W2700J斜面的機(jī)械效率=9

10、0%W息3000J克服摩擦做的額外功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,所以貨物的動能不變,重力勢能增大,故貨物的機(jī)械能增大.10 .如圖,A物體重力為100N,B物體重力為30N,此時A物體恰好向右做勻速直線運(yùn)動,A物體受到的滑動摩擦力為其重力的0.2倍,以下說法正確的選項是不計繩重和摩擦)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,拉力的功率為2W【

11、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,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錯誤；B.假設(shè)把B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改變,故B錯誤；C.由圖可知,n=2,A物體對繩子的拉力等于A物體受到的繩子的拉力,那么動滑輪的重力G動=2F-GB=2f-Gb=220N-30N=10N不計繩重和摩擦,那么動滑輪拉B物體的效率=75%W有用W有用GBhGb30N丫二二=W總、W用WiGhGhgbg動30N10ND.假設(shè)將A以0.1m/s的速度水平向左勻速拉動,摩擦力

12、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WFsP=-j-=FZ40N0.1m/s=4W故D錯誤.應(yīng)選C.11.如下圖,用完全相同的四個滑輪和兩根相同的細(xì)繩組成甲乙兩個滑輪組,在各自的自由端均施加大小相等的拉力F,將A、B兩個不同的物塊勻速提升相同的高度不計繩重和摩擦A、B兩物塊重分別為Ga、Gb,動滑輪重為Go,以下說法正確的選項是A.甲、乙兩滑輪組的機(jī)械效率相等B.物塊A的重力小于物塊B的重力C.假設(shè)Go=Gb,那么甲、乙滑輪組一定都是省力機(jī)械E,GaD.甲滑輪組的機(jī)械效率為2F【答案】BD【解析】【分析】【詳解】A項錯誤;A.甲、乙兩滑輪組

13、提升兩塊物體的質(zhì)量不同,提升相同高度所做有用功不同,動滑輪質(zhì)量相同,不計繩重和摩擦,那么滑輪組做額外功相同,它們的機(jī)械效率不同,故B.在各自的自由端均施加大小相等的拉力F,那么Ga2FG動,Gb3FG動所以GaIGa所以甲滑輪組是費(fèi)力機(jī)械,乙滑輪組繩子端拉力為3C項錯誤；Gb+G動Gb+Gb2GB=所以乙滑輪組是省力機(jī)械,故D.甲滑輪組的機(jī)械效率為Ga2F故D項正確.應(yīng)選BDo12.如圖,拉力F將重120N的物體沿水平方向移動1m,用時1s.運(yùn)動時,物體與地面之間的摩擦力為30N,此時滑輪組的機(jī)械效率為80%.以下說法正確的選項是A,拉力F=10NC.動滑輪重7.5N【答案】DB.克服動滑輪重

14、力做額外功7.5JD.拉力的功率是37.5W【解析】【分析】【詳解】A.由圖知,滑輪組由3段繩子拉著動滑輪,即n=3,該滑輪組的機(jī)械效率W有用fswfW總FnswnF那么繩子自由端的拉力30N380%12.5N故A錯誤；B.滑輪組對物體做的有用功W有用fs30N1m30J滑輪組做的總功W總F3s12.5N31m=37.5J額外功為W額W總W有用37.5J30J7.5J由于繩有重力,繩與滑輪之間有摩擦力,故此額外功包括對動滑輪做的功和克服繩重及繩7.5J,動滑輪上升的高度為1m,根據(jù)WGh與滑輪之間的摩擦做功的總和,故克服動滑輪重力做的額外功應(yīng)小于7.5J,故B錯誤;C.由B知對動滑輪重力做的額

15、外功小于知,動滑輪重小于7.5N,故C錯誤；D.拉力做的總功為37.5J,用時1s,由PW口,丁得拉力的功率為37.5J37.5W1s故D正確.應(yīng)選D.13.如圖是工人將重160N的物體勻速放下的過程,物體下降的距離為3m,用時3s,工人的拉力為50N,工人質(zhì)量為50kg物體未浸入水中,且不計繩重及摩擦設(shè)此時工人放繩的速度為V1,滑輪組的效率??；如果物體完全浸沒水中后滑輪的機(jī)械效率為砰,1：24：3物體在水中仍勻速下降,動滑輪不會浸入水中且不計繩重及摩擦,g取10N/kg設(shè)當(dāng)物體完全浸沒在水中后物體所受的浮力為F浮,工人對地面的壓力為F2.那么A.vi=1m/sB,y1=62.5%oC.F2=

16、525ND.F浮=120N【答案】C【解析】【分析】【詳解】A.物體下降速度為h3mv=1m/st3s由于有4段繩子,所以工人放繩的速度為v14V物41m/s4m/s故A不符合題意；B.物體下降的距離為3m,由于有4段繩子,所以繩子運(yùn)動距離s4h43m12m放繩子的做的有用功W有用Gh160N3m480J放繩子的做的總功W總Fs50N12m600J滑輪組的效率1.100%48見100%80%W總600J故B不符合題意；CD.物體未浸入水中時,不計繩重及摩擦,動滑輪受到重物對它的拉力、本身的重力、繩1,子的拉力,由FG動G可得,動滑輪重力nG動4FG450N160N40N可：砰=4：3,那么物體

17、完全浸沒水中后滑輪組的機(jī)械效率為3 32180%60%4 4物體完全浸沒水中后,滑輪組對物體的拉力做的功為有用功,不計繩重及摩擦,克服動滑輪重力做的功為額外功,那么此時滑輪組的機(jī)械效率W有用2W總F拉物hG動hF拉物40N60%F拉物解得F拉物=60N;物體的重力為160N,根據(jù)公式可得F浮=GF拉物=160N-60N=100N故D不符合題意；完全入水后,動滑輪受到重物對它向下的拉力、本身向下的重力、4段繩子向上的拉力,由力的平衡條件可得4F繩F拉物G動那么人對繩子的拉力1 1FF拉物G動60N40N25N4 4由于物體間力的作用是相互的,所以繩子對人的拉力也為25N；人的重力為G人m人g50

18、kg10N/kg500N對人進(jìn)行受力分析可知,人受豎直向下的重力、豎直向下的拉力、豎直向上的支持力,那么人受到豎直向上的支持力F支G人F繩500N+25N=525N由于物體間力的作用是相互的,那么人對地面的壓力為525N,故C符合題意.應(yīng)選Co14.如下圖,重300N的物體在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勻速直線運(yùn)動了10s,滑輪組的機(jī)械效率為80%,那么在此過程中,以下說法正確的是A.拉力F的功率為12WB.物體與地面間的滑動摩擦力為32NC.繩子自由端移動的距離為2mD.滑輪組做的有用功為120J【答案】A【解析】【詳解】A.拉力F的功率為pFv20N0.2

19、ms3=12W故A正確；B.滑輪組的機(jī)械效率為W100%-fh-100%100%WF3h3F心、所以物體與地面間的滑動摩擦力為f3F380%20N=48N故B錯誤；C.繩子自由端移動的距離為s3vt30.2ms10s=6m故C錯誤；D.滑輪組做的有用功為W有用=川總=Fs20N0.2m/s10s380%=96J故D錯誤.應(yīng)選A.15.如下圖,用完全相同的滑輪和細(xì)繩組成甲、乙兩個滑輪組,在各自的自由端施加大小分別為F1和F2的拉力,將重物G和G分別緩慢提升相同的高度不計繩重和一切摩擦.以下說法中不正確的選項是A,假設(shè)物重相等,那么拉力Fi小于F2B.假設(shè)物重相等,那么甲、乙兩滑輪組的機(jī)械效率相同

20、C.假設(shè)Fi、F2大小相等,那么拉力Fi做的功較多D.假設(shè)Fi、E大小相等,那么甲、乙兩滑輪組的機(jī)械效率相同【答案】D【解析】1,A,由圖可知,n甲3,n乙2,不甘繩重和一切摩擦,由FGG動可得,繩子的n11/一拉力：F1G1G動,F2G2G動,32假設(shè)物重相等,即Gi=G2,那么F1VF2,故A正確；B.假設(shè)物重相等,且提升相同的高度時,因不計繩重和一切摩擦?xí)r,有用功為克服物體重力做的功,總功為克服動滑輪重力和物體重力做的功,所以,由W有Gh可知兩滑輪做的有W用功相等,由W總GG動h可知兩滑輪的總功相等,由-100%可知,甲、W息乙兩滑輪組的機(jī)械效率相同,故B正確；C,由圖可知,n甲=3,n

21、乙=2,由snh可知,兩物體提升相同高度時,甲滑輪組繩端移動的距離較大,由WFs可知,假設(shè)Fi、F2大小相等,那么拉力F1做的功較多,故C正確；D.將重物Gi和G2分別緩慢提升相同的高度時有用功相同,假設(shè)Fi、F2大小相等時,拉力FiW做的總功較多,由-100%可知,甲的機(jī)械效率小于乙的機(jī)械效率,故D錯誤.W應(yīng)選D.【點睛】此題考查了滑輪組繩子拉力公式和做功公式、機(jī)械效率公式的應(yīng)用,明確滑輪組的有用功和總功是關(guān)鍵.16.如下圖,斜面高為1m,長為4m,用沿斜面向上大小為75N的拉力F,將重為200N的木箱由斜面底端以0.2m/s的速度勻速拉到頂端,以下判斷正確的選項是A,重力做功的大小為800

22、JC.拉力做功白功率為125W【答案】B【解析】【詳解】A.由題意可知,重力做功的大小是B.斜面對木箱的摩擦力大小為25ND,斜面的機(jī)械效率為75%WgGh200N1m200JA錯誤；B.由題意可知,摩擦力所做的功是額外功,總功大小是WFs75N4m300J心、由上述可知,有用功大小是那么額外功大小是W有用Wg200JW總-W有用300J-200J100J可知斜面對木箱的摩擦力大小是100J25N4mB正確;C.木箱是勻速運(yùn)動的,根據(jù)PFv可知,拉力做功的功率是PFv75N0.2m/s15WC錯誤；D.由上述可知,斜面的機(jī)械效率是_5100%202J100%66.7%W300JD錯誤.應(yīng)選Bo

23、17 .如下圖,用甲、乙滑輪組在相同時間分別將A、B物體勻速提升相同高度,物體受至重力GaGb,滑輪組的機(jī)械效率刀甲V刀乙忽略繩重和摩擦.以下判斷正確的是甲ZA.兩滑輪組繩端移動的距離相等B.甲滑輪組的有用功比乙的少C.甲滑輪組的總功率比乙的小D.甲滑輪組的動滑輪比乙的重【答案】D【解析】【分析】【詳解】A.兩個物體提升相同的高度h時,甲滑輪組動滑輪上有三段繩子,所以F甲自由端移動的距離為3h,乙滑輪組動滑輪上有兩段繩子,所以F乙自由端移動的距離為2h,故A錯誤.B,根據(jù)公式W有=6兒由于兩物體升高相同的高度,但是GaGb,所以W有甲W有乙,故B錯誤；WCW有甲W有乙,刀甲刀乙,結(jié)合知,W總甲

24、W總乙,時間又相等,由P=知,Wt甲滑輪組的總功率比乙的大,故C錯誤；W有口1惘W額甲W額乙D.根據(jù)-,得=1+;77,由于“甲gb,滑輪組的機(jī)械效率甲Gb,所以甲滑輪組的有用功比乙的多,即W有甲W有乙叫用f口而甲:乙,由大廠可知W息W總甲W乙又由于時間相同所以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G物h_G物W息G物h+G動hG物+G動那么1G動+G物=G物G物又由于甲Gb所以G動甲G動乙A.甲滑輪組的動滑輪比乙的重,故A項符正確;B.甲滑輪組的總功率比乙的大,故B項錯誤；C.甲滑輪組的有用功比乙的多,故C項錯誤；D.甲滑輪組繩端運(yùn)動長,故D項錯誤.應(yīng)選Ao19.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一段距離.Fl、巳始終沿豎直方向；圖甲中OB=2OA,圖乙中動,t輪重為60N,重物上升速度為0.01m/s.不計杠桿重、繩重