培優(yōu)機(jī)械效率的計(jì)算輔導(dǎo)專題訓(xùn)練附答案

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.如圖所示，甲乙兩個(gè)滑輪組，其中每個(gè)大小相同的滑輪質(zhì)量相同，用它們分別將相同的重物提高到相同的高度，不計(jì)繩重及摩擦，下列說法正確的是（）即乙A.兩滑輪組繩自由端拉力相等B.兩滑輪組機(jī)械效率相等C.乙滑輪組的額外功多D.甲滑輪組繩自由端移動(dòng)的距離多【答案】C【解析】【詳解】A,由圖可知，n甲3,n乙=4,不計(jì)繩重和摩擦，則F1G動(dòng)G,F22G動(dòng)G34兩滑輪組繩自由端拉力不相等，故A錯(cuò)誤；B.不計(jì)繩重和摩擦，滑輪組的機(jī)械效率GG甲,乙GG動(dòng)'G2G動(dòng)兩滑輪組機(jī)械效率不相等，故B錯(cuò)誤；C.兩滑輪組的額外功W甲額G動(dòng)h；坨額2G動(dòng)h故乙滑輪組的額

2、外功多，故C正確；D.兩滑輪組繩自由端移動(dòng)的距離s甲3h,比4h則乙滑輪組繩自由端移動(dòng)的距離多，故D錯(cuò)誤；故選C。2 .如圖所示，工人用250N的力將重400N的物體勻速提升2m。若不計(jì)繩重及摩擦，繩子自由端移動(dòng)的距離是m,動(dòng)滑輪的重力為N,該滑輪組的機(jī)械效率是。80%【解析】【分析】【詳解】1由圖可知，動(dòng)滑輪上繩子段數(shù)為2,則繩子自由端移動(dòng)距離為s=2h=2x2m=4m2拉力為250N,物體中400N,則根據(jù)動(dòng)滑輪上繩子段數(shù)為2,可求動(dòng)滑輪重力為G滑=2F-G物=2X250N-400N=100N3機(jī)械效率為WG物h400N100%100%100%80%W總G物G滑h400N+100N3 .如

3、圖所示，利用斜面向上移動(dòng)物體可以（選填“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,如圖所示，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(dòng)時(shí)受到摩擦力為No（g取10N/kg）【答案】省力80%50【解析】【分析】【詳解】1斜面也是一種簡(jiǎn)單機(jī)械，利用斜面向上移動(dòng)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WwFs=250NX10m=2500J斜面的機(jī)械效率W有用2000J2500JX100%=80%機(jī)械效率為80%。3這個(gè)

4、過程中，做的額外功W額外=亞總-W有用=2500J-2000J=500J克服摩擦做的功為額外功的唯一來源，因?yàn)閃額外=fs,所以摩擦力的大小"隨=50Ns10m摩擦力為50N。4 .如圖所示，用一動(dòng)滑輪拉一物體A以0.5m/s的速度在水平面上作勻速直線運(yùn)動(dòng)，物體A重為20N,受到的摩擦阻力是物重的0.2倍，水平拉力為2.5N,則在2s內(nèi)拉力做的功是J,滑輪的機(jī)械效率是（不計(jì)滑輪重力）.【答案】580%【解析】【分析】【詳解】物體2s移動(dòng)的距離：s=vt=0.5m/sX2s=1m使用的是動(dòng)滑輪，拉力移動(dòng)的距離：s'=2s=2x1m=2m拉力做功：W=Fs=2.5NX2m=5J物

5、體受到的摩擦阻力是物重的0.2倍，.f=0.2G=0.2X20N=4N滑輪的機(jī)械效率：故答案為5,80%.5 .如圖在粗糙斜面上將一個(gè)重為16N的物體勻速拉到高h(yuǎn)處，沿斜面向上的拉力為10N,斜面長s2m、高h(yuǎn)1m。其中所做的有用功為J,物體受到的摩擦力大小為_N,斜面的機(jī)械效率為_?！窘馕觥俊驹斀狻?所做的有用功為:2拉力做的總功為:所做的額外功為：摩擦力：W有用Gh16N1m=16J；W總Fs10N2m=20J,W額=W總-W有用=20J-16J=4JW額4J=2N。3斜面的機(jī)械效率為:s2m叫用W巧心、16J100%=100%=80%o20J6 .如圖所示，用F=50N的力通過滑輪組水平

6、拉重為80N的物體使其向左勻速運(yùn)動(dòng)0.4m,在這個(gè)過程中拉力F做功為J,已知物體受到水平地面的摩擦力為60N,該滑輪組的機(jī)械效率為（忽略繩子和動(dòng)滑輪的重力）【答案】4060%【解析】【分析】首先判斷滑輪組有幾段繩子受力，計(jì)算出拉力移動(dòng)的距離，利用印=心拉力做的總功；滑輪組所做的有用功為克服物體A受到摩擦力所做的功，根據(jù)W=捷求出其大小，再根據(jù)效率公式求出滑輪組的機(jī)械效率?！驹斀狻?滑輪組有兩段繩子與動(dòng)滑輪接觸，所以有2段繩子有效受力，則繩子自由端移動(dòng)的距離霄滑=25牝=2x04m=0.8m拉力F所做的總功=F聲/二SONx0.8m=401用r也.2滑輪組克服摩擦所做有用功叩有困二”列=60Nx

7、0.4m=24f滑輪組的機(jī)械效率IW專用24J1?=-jX100%=X100%=60%【點(diǎn)睛】本題考查水平使用滑輪組拉力的計(jì)算，有兩處關(guān)鍵的地方，一是滑輪組水平使用克服的是摩擦力，故題目已知物體重力是個(gè)干擾條件；二是對(duì)動(dòng)滑輪上繩子段數(shù)n的判斷。7 .如圖所示，用相同的滑輪安裝成甲、乙兩種裝置，分別用Fa、Fb勻速提升重力為Ga、Gb的A、B兩物體，不計(jì)繩重和摩擦.若Ga>Gb,則刀甲刀乙；若Fa=Fb,則GaGb.（選填4"、之"或“='|-|Iff甲L【答案】>v【解析】【分析】【詳解】不計(jì)繩重和摩擦，克服物體重力做的功為有用功，克服物體重力和動(dòng)滑輪重

8、力做的功為總功，則滑輪組的機(jī)械效率：阻cGhcGcTt"c,。ri-x100%=殺動(dòng)地x100%=+G的X100%G動(dòng)X100%因物體的重力G越大'iG11+小，1G動(dòng)越大，且動(dòng)滑輪的重力相等，所以，ga>Gb時(shí)，刀甲刀乙；由圖可知，n甲=2,n乙=3,由金（G+G動(dòng)）可得，提升物體的重力：G=nF-G動(dòng),貝UFa=Fb時(shí)，提升物體的重力關(guān)系為Ga<Gb.8 .如圖所示，在測(cè)定杠桿機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中，豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使掛在杠桿OB下面的物塊緩慢上升至虛線位置，在此過程中，測(cè)力計(jì)上升的高度s為02m.物塊重G為1.5N,物塊上升的高度h為0.3m,杠桿的機(jī)

9、械效率為75%,則測(cè)力計(jì)的示數(shù)F=N,使用該杠桿做額外功的一個(gè)原因是?！敬鸢浮?由于使用杠桿時(shí)需要克服杠桿自重（克服摩擦力）等做功【解析】【分析】本題考查機(jī)械效率的應(yīng)用?！驹斀狻?杠桿在使用過程中，所做的有用功W有=Gh=1.5NX0.3m=0.45JWr口根據(jù)得W巧心、W總，=%=0.45J0.6J75%而WwFs,所以W息0.6Js0.2m3N2杠桿本身有重力、支點(diǎn)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。9 .如圖所示，用平行于斜面的拉力F,將重為8N的物體沿斜面從底端勻速拉至頂端。若不考慮物體與斜面間的摩擦，則拉力F為N;若斜面的機(jī)械效率為80%,則此時(shí)拉力F為

10、No若另一斜面的高度h與長度s之比為3:5,將重25N的物體勻速拉至頂端的拉力為18N,則該物體所受摩擦力為No【答案】453【解析】【分析】不考慮物體與斜面間的摩擦，則用手做的功和用機(jī)械所做的功相等；可由GhFs求出拉力；已知有用功和機(jī)械效率，可由機(jī)械效率變形公式求出總功，再由W總Fs求出拉力；不考慮物體與斜面間的摩擦，由GhFs求出拉力，然后與實(shí)際施加的拉力比較即可求出物體與斜面之間的摩擦力?！驹斀狻?不考慮物體與斜面間的摩擦，則用手做的功和用機(jī)械所做的功相等，所以有GhFs則拉力F為lGh8N0.2mF4Ns0.4m2用手做的有用功W有Gh8N0.2m1.6JW已知機(jī)械效率80%,根據(jù)可

11、得，此時(shí)拉力F做的總功W心、1.6J80%2J則由WFs可得，此時(shí)拉力F為2J0.4m5NGhFs可得，此時(shí)的拉力為3使用另一斜面，若不考慮物體與斜面間的摩擦，由325N15N5由于該物體受到摩擦力的作用，則實(shí)際拉力F18N,所以摩擦力18N15N3N10 .用如圖所示的滑輪組將重85N的物體勻速提升2m,用時(shí)10s,已知?jiǎng)踊喼貫?0N,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。金金*金金【答案【解析】【詳解】1拉力做的有用功W有用=Gh=85NX2m=170JW2由100

12、%=85%得拉力做的總功W總=竺理200J85%則額外功為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200J4m50N4拉力做功的功率200J20W10s5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Wr用W單心、100%喂100%=添100%啜100%=瑞100%=50%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.用如圖所示的滑輪組豎直勻速提升質(zhì)量為內(nèi)物體上升的高度為h,滑輪組的機(jī)械效率為的是（）m的物體，繩子的拉力大小為F,在時(shí)間tq每個(gè)滑輪重力大小均為G,下列說法正

13、確A.若將物體質(zhì)量增大到5m,則拉力大小增大到5FB.G=3F-mgC.勻速提升物體的高度增加，機(jī)械效率Y不變1，D.t時(shí)間內(nèi)，額外功為Wmgh或Wh3Fmg【答案】CD【解析】【分析】【詳解】A.據(jù)W息亦有+W額得Fs=mgh+W額mghW額mghW額s3h物體質(zhì)量增大到5m時(shí)，克服動(dòng)滑輪的重力所做的額外功不變，即使克服摩擦所做的額外功增大，但總的額外功不會(huì)增大到5W額，那么拉力的大小不會(huì)增大到5F,故A錯(cuò)誤;B.若不計(jì)摩擦，據(jù)滑輪組的特點(diǎn)有1 1F（G物+G動(dòng)）（mg+G）n3即G=3F-mg但題目并不說明摩擦可以忽略，故B錯(cuò)誤；C.用滑輪組多次勻速提升物體至不同高度，其機(jī)械效率不變，因?yàn)?/p>

14、有用功和總功都不變，故C正確；D.根據(jù)機(jī)械效率的公式有WWmghW總W+WmghW即mghmgh1,Wmgh或者滑輪組提升物體做的有用功和總功分別為Wa=mgh,W=Fs=F?3h=3Fh那么額外功W=W總-W有=3Fh-mgh=h（3F-mg）故D正確。故選CD。12 .如圖，拉力F將重120N的物體沿水平方向移動(dòng)1m,用時(shí)1s。運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體與地面之間的摩擦力為30N,此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為80%。下列說法正確的是（）A,拉力F=10NC.動(dòng)滑輪重7.5N【答案】DB.克服動(dòng)滑輪重力做額外功7.5JD.拉力的功率是37.5WA.由圖知，滑輪組由3段繩子拉著動(dòng)滑輪，即n=3,fsw該滑輪組的機(jī)

15、械效率則繩子自由端的拉力故A錯(cuò)誤;B.滑輪組對(duì)物體做的有用功W有用fs滑輪組做的總功WF心、3s額外功為Fns物fnF30N380%12.5N30N1m30J12.5N31m=37.5JW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(duì)動(dòng)滑輪做的功和克服繩重及繩7.5J,故B錯(cuò)誤;D.拉力做的總功為37.5J,用時(shí)1s,由PW，一得拉力的功率為與滑輪之間的摩擦做功的總和，故克服動(dòng)滑輪重力做的額外功應(yīng)小于C.由B知對(duì)動(dòng)滑輪重力做的額外功小于7.5J,動(dòng)滑輪上升的高度為1m,根據(jù)WGh知，動(dòng)滑輪重小于7.5N,故C錯(cuò)誤；37.5J37.5W1s故D正確。故選Do13

16、 .用如圖所示的滑輪組拉動(dòng)物體A,使物體A以0.2m/s的速度水平向左勻速運(yùn)動(dòng)10s。已知物體A重500N,物體A受到的摩擦力為120N,拉力F的功率為30W。下列說法正確的是（）A.繩子自由端移動(dòng)的距離為2mB.拉力F的大小為40NC.滑輪組的機(jī)械效率為80%D.滑輪組對(duì)物體A所做的功為1000J【答案】C【解析】【分析】【詳解】A.由圖知,n3,繩子自由端移動(dòng)的距離的速度為v繩nv物30.2m/s0.6m/s則繩子自由端移動(dòng)的距離為故A錯(cuò)誤；B.由可得拉力的大小故B錯(cuò)誤；CD.物體移動(dòng)的距離為滑輪組對(duì)物體所做功為總功為滑輪組的機(jī)械效率為故C正確，D錯(cuò)誤。故選Cs繩v繩t0.6m/s10s6

17、mFv30W0.6m/s50Nsv物t0.2m/s10s2mW有fs120N2m240JW總Fs繩50N6m300J100%240J100%80%W總300J14.農(nóng)村建房時(shí)，常利用如圖所示的簡(jiǎn)易滑輪提升建材。在一次提升建材的過程中，建筑工人用400N的拉力,將重600N的建材在10s內(nèi)勻速提高3m。不計(jì)繩重及摩擦，則下列)A.該滑輪的機(jī)械效率r=75%C.滑輪自身白重力為100N【答案】AB.滑輪所做的有用功為1200JD.繩子自由端移動(dòng)的距離大小為3m【解析】【詳解】AB.滑輪所做的有用功為：W有用=Gh=600W3m=1800J,因?yàn)槭莿?dòng)滑輪，所以拉力移動(dòng)的距離是物體提高距離的2倍，即6

18、m,則拉力做的總功為：W總=58=40036m=2400J,所以動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為：Wr用1800J_M00%=100%=75%,W2400J故A正確，B錯(cuò)誤；C.不計(jì)繩重及摩擦，則拉力為：1 /一一、F（GG動(dòng)），2那么動(dòng)滑輪的重為：G動(dòng)=2F-G=2X400N-600N=200N故C錯(cuò)誤；D.由圖知，使用的是動(dòng)滑輪，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=2,繩子自由端移動(dòng)的距離為：s=nh=2x3m=6m故D錯(cuò)誤；故選Ao15.如圖所示，用完全相同的滑輪和細(xì)繩組成甲、乙兩個(gè)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(jì)繩重和一切摩擦）.下列說法中不正確的是A

19、,若物重相等，則拉力Fi小于F2B.若物重相等，則甲、乙兩滑輪組的機(jī)械效率相同C.若Fi、F2大小相等，則拉力Fi做的功較多D.若F1、F2大小相等，則甲、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F（GG動(dòng)）可得，繩子的n11/一拉力：F1二（GiG動(dòng)），F(xiàn)2（G2G動(dòng)），32若物重相等，即G1=G2,則F1VF2,故A正確；B.若物重相等，且提升相同的高度時(shí)，因不計(jì)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(dòng)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(dòng)）h可知兩滑輪的總功相等，由1

20、00%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乙=2,由snh可知，兩物體提升相同高度時(shí)，甲滑輪組繩端移動(dòng)的距離較大，由WFs可知，若F1、F2大小相等，則拉力F1做的功較多，故C正確；D.將重物G1和G2分別緩慢提升相同的高度時(shí)有用功相同，若F1、F2大小相等時(shí)，拉力F1W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(cuò)誤.W故選D.【點(diǎn)睛】本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 .如圖所示，用甲、乙滑輪組在相同時(shí)間分別將A、B物體勻速提升相同高度，已知物體受至重力Ga>G

21、b,滑輪組的機(jī)械效率”甲乙（忽略繩重和摩擦）.下列判斷正確的是（）甲ZA.兩滑輪組繩端移動(dòng)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(dòng)滑輪比乙的重【答案】D【解析】【分析】【詳解】A.兩個(gè)物體提升相同的高度h時(shí)，甲滑輪組動(dòng)滑輪上有三段繩子，所以F甲自由端移動(dòng)的距離為3h,乙滑輪組動(dòng)滑輪上有兩段繩子，所以F乙自由端移動(dòng)的距離為2h,故A錯(cuò)誤.B,根據(jù)公式W*Gh,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(cuò)誤；.W1CW有甲W有乙,刀甲V刀乙，結(jié)合知，W總甲W總乙,時(shí)間又相等，由P=知，Wt甲滑輪組的總功率比乙的大，故C錯(cuò)誤;D.根據(jù)W1

22、1惘W有W額Wt'因?yàn)榻屑椎都譾刀乙,所以Wr甲W額乙W有甲W有乙，所以W額甲W額乙，再根據(jù)W額G動(dòng)h得，G動(dòng)甲G動(dòng)乙，故D正確。故選Do17 .為了將放置在水平地面上重為108N,邊長為10cm的某正方體合金塊提升一定高度，設(shè)置了甲圖所示的滑輪組裝置。當(dāng)用圖乙所示隨時(shí)間變化的豎直向下的拉力F拉繩時(shí)，合金塊的速度v與合金塊上升的高度h隨時(shí)間變化的關(guān)系分別如圖丙和丁所示。圖中連接合金塊G的輕繩始終保持豎直（不計(jì)繩重和摩擦）。則下列四個(gè)相關(guān)計(jì)算結(jié)果中正確的是)甲乙丙丁A.01s內(nèi)，合金塊對(duì)地面的壓強(qiáng)是3000PaB.02s內(nèi)，拉力F做的功是62.5JC.2s3s內(nèi)，拉力F的功率是100WD

23、.2s3s內(nèi)，滑輪組的機(jī)械效率是90%【答案】AD【解析】【分析】【詳解】在2s3s內(nèi)，讀乙圖可以知道，此時(shí)拉力F為40N,3股繩子與動(dòng)滑輪接觸，則動(dòng)滑輪和合金塊受到的拉為為40N3120N讀丙圖可以知道，這段時(shí)間內(nèi)合金塊勻速上升，又因?yàn)楹雎岳K重和摩擦，所以動(dòng)滑輪和合金塊的總重為120N；此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為W有FsGhGhW總FsFsF3h在這段時(shí)間內(nèi)，讀丙圖可以知道，合金塊上升的速度為繩子自由端移動(dòng)的速度為G3F108N340N90%2.50m/s,3段繩子與動(dòng)滑輪接觸,2.50m/sx3=7.50m/s拉力F的功率為PFv40N7.50m/s300W在02s時(shí)間內(nèi)，讀丁圖可以知道，合金

24、塊只是在12s時(shí)間上升了1.25m,三段繩子與動(dòng)滑輪接觸，則繩子自由端移動(dòng)的距離為1.25mX3=3.75m讀乙圖可以知道，在12s時(shí)間內(nèi)拉力F為50N,則拉力F做的功為WFs50N3.75m187.5J在01s內(nèi)，讀乙圖可以知道，拉力F為30N,3股繩子與動(dòng)滑輪接觸，則滑輪組對(duì)動(dòng)滑輪和合金塊的拉力為30NX3=90N合金塊和動(dòng)1t輪總重120N,則合金塊對(duì)地面的壓力為F壓120N90N30N合金塊對(duì)地面的壓強(qiáng)為F壓p忑故A、D選項(xiàng)正確，符合題意；故選A、Do30N30N210cm10cm0.01mB、C選項(xiàng)錯(cuò)誤，不符合題意。3000Pa18.一位建筑工人用如圖所示的裝置把建筑材料運(yùn)送到樓上，已知吊籃的質(zhì)量為m1，建筑材料的質(zhì)量為m2,人對(duì)繩子的拉力為F,吊籃在拉力的作用下勻速上升了h,不計(jì)繩重及摩擦。下列說法正確的是（）A.繩子自由端移動(dòng)的距離為3hB.工人做的有用功為m2ghC.該滑輪組的機(jī)械效率為D.使用該裝置一定省力【答案】BC【解析】【分析】【詳解】A.由圖知：作用在動(dòng)滑輪上的繩子有2段，繩子拉下的長度是s=2h故A錯(cuò)誤；B.有用功為W有用=Gh=m2gh故B正確；C.總功為W息=Fs=FX2h=2Fh機(jī)械效率為_Wr用_m2gh_m2g-W2Fh-2F