中考物理專題題庫∶機(jī)械效率的計(jì)算題及答案

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 .如圖所示，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%,則在此過程中，下列說法正確的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pFv20N0.2ms3=12W故A正確；B.滑輪組的機(jī)械效率為Wt用fhf100%100%100%W總F3h3F所以物體與地面間的滑動摩擦力為f3F380%20N=48N故B錯(cuò)誤；C.繩子自由端移動的距離為s3vt3

2、0.2ms10s=6m故C錯(cuò)誤；D.滑輪組做的有用功為W有用=皿總=Fs20N0.2m/s10s380%=96J故D錯(cuò)誤。故選A。2 .如圖所示，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。已知F=20N,滑輪組的機(jī)械效率為85%,則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，則s3s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。3 .如圖是某型號電動輪椅工作原理示意圖。開關(guān)Si和區(qū)由絕緣操縱桿控制，能同時(shí)接“1”或接“2”，向前推操縱桿時(shí)輪椅前

3、進(jìn)且能調(diào)速，向后拉操縱桿時(shí)輪椅以恒定速度后退。已知蓄電池的電壓為24V保持不變，R的阻值為10Q,電動機(jī)的額定功率為100W,額定電壓為24V。請解答下列問題：I(1)當(dāng)開關(guān)S1和S2同時(shí)接時(shí)，電動輪椅前進(jìn)；電動輪椅既能前進(jìn)又能后退，是通過改變電動機(jī)線圈中的實(shí)現(xiàn)的；(2)當(dāng)電動輪椅后退時(shí)，電流表示數(shù)為1A,此時(shí)電動機(jī)的實(shí)際功率是W;(3)當(dāng)電動機(jī)以額定功率工作時(shí)，電動輪椅在水平路面上勻速前進(jìn)的速度為2m/s,若此時(shí)電動機(jī)消耗的電能有80%轉(zhuǎn)化為電動輪椅前進(jìn)的機(jī)械能，此時(shí)電動輪椅受到的阻力是_No【答案】1電流方向1440【解析】【分析】【詳解】(1)1電動機(jī)前進(jìn)且能調(diào)速，這說明電路中的電流可以

4、變化，電阻大小可變，這樣只有滑動變阻器R1接入電路時(shí)才有這個(gè)功能，觀察電路圖，當(dāng)開關(guān)S和S2同時(shí)接1時(shí)，R、電動機(jī)、電流表才串聯(lián)接入電路，這樣符合條件，電動輪椅前進(jìn)。2磁場對通電導(dǎo)線的作用力方向跟電流方向有關(guān)，只改變電流方向時(shí)，受力方向也會變化；所以電動輪椅既能前進(jìn)又能后退，是通過改變電動機(jī)線圈中的電流方向?qū)崿F(xiàn)的。(2)3由上述可知，當(dāng)電動輪椅后退時(shí)，開關(guān)S和S2同時(shí)接2,e、電動機(jī)、電流表串聯(lián)接在電路中，電路中的總電阻24Qr24V1A電動機(jī)的電阻RmR總-R224Q-10Q14Q此時(shí)電動機(jī)的實(shí)際功率22PMIM71A14Q14W此時(shí)電動機(jī)的實(shí)際功率是14W。f,電動輪椅在水平路面上勻速前進(jìn)

5、，牽引力4設(shè)此時(shí)電動輪椅受到的阻力是由題意可知，電動輪椅的機(jī)械效率解得F40N,此時(shí)電動輪椅受到的阻力是40N。4 .如圖所示，在40N的水平拉力F作用下，將重700N的物體沿水平地面做勻速直線運(yùn)動，物體與地面間滑動摩擦力為100N。則滑輪組的機(jī)械效率為;若物體的運(yùn)動速度為0.2m/s,則拉力F的功率為Wo【答案】83.3%24【解析】【詳解】1從圖中可以看到，有三根繩子托著動滑輪，那么繩端移動的距離s與重物水平移動的距-一，1離s的關(guān)系是s-s,由于物體沿水平地面做勻速直線運(yùn)動，水平方向受力平衡，可知?jiǎng)?滑輪對重物的拉力是Ff滑100N則滑輪組的機(jī)械效率為1100NsW有用Fs3-100%1

6、00%3-100%83.3%W總Fs40Ns2若物體的運(yùn)動速度為0.2m/s,那么繩端移動的速度v繩3v物30.2m/s0.6m/s可知拉力F的功率為PFv繩40N0.6m/s24W5 .用如圖甲所示的裝置將實(shí)心物體A從深井中吊出來，拉力的功率隨時(shí)間的變化如圖乙所示，已知?jiǎng)踊喌闹亓?0N,物體勻速上升的速度始終為1m/s（不計(jì)繩重、摩擦及阻力，p水=1X10kg/m3,g=10N/kg）,則物體浸沒在水中時(shí)受到的浮力為N;物體浸沒在水中時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為。甲z【答案】12080%【解析】【分析】由圖甲可知，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=2,則繩子自由端移動的速度等于物體升高速度的2倍；由圖乙可知

7、圓柱體A離開水面后拉力F的功率，利用PFv求繩子自由端的拉力，1而不計(jì)繩重、摩擦及阻力，拉力F（GaG輪），據(jù)此求A的重力；由圖乙可知圓枉體2A在水中拉力F的功率，由PFV得繩子自由端的拉力，不計(jì)繩重、摩擦及阻力，拉力1 一，、F一（GaF浮G輪），據(jù)此求浮力大?。徊挥?jì)繩重、摩擦及阻力，利用2WrGaF浮一一-求物體浸沒水中時(shí)的機(jī)械效率。WGaG輪'【詳解】1由圖甲可知，n=2,則拉力F拉繩的速度v2VA21m/s2m/s由圖乙可知，圓柱體A離開水面后拉力F的功率420W,由PFV得，繩子自由端的拉力420W2m/s210N不計(jì)繩重、摩擦及阻力，拉力.1，一F（GaG輪），A的重力2G

8、a2FG輪2210N60N360N由圖乙可知，圓柱體A在水中拉力F的功率300W,由PFv得，繩子自由端的拉力P300Wv2m/s150N不計(jì)繩重、摩擦及阻力，拉力F1一（GaF浮G輪），物體浸沒在水中時(shí)受到的浮力2F浮GaG輪2F360N60N2150N120N2物體浸沒在水中的機(jī)械效率W有W心、100%GaF浮hGa%G輪h100%360N120N360N120N60N100%80%6.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（）理乙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

9、外功多D.甲滑輪組繩自由端移動的距離多【答案】C【解析】【詳解】A,由圖可知，n甲3,n乙二4,不計(jì)繩重和摩擦，則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甲二一二-，乙二一zz-GG動G2G動兩滑輪組機(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h；坨額2G動h故乙滑輪組的額外功多，故C正確；D.兩滑輪組繩自由端移動的距離則乙滑輪組繩自由端移動的距離多，故D錯(cuò)誤;故選Co7.如圖，拉力F將重120N的物體沿水平方向移動1m,用時(shí)1s。運(yùn)動時(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=10NB.克

10、服動滑輪重力做額外功7.5JC.動滑輪重7.5ND.拉力的功率是37.5W【答案】D【解析】【分析】【詳解】A.由圖知，滑輪組由3段繩子拉著動滑輪，W有用則繩子自由端的拉力即n=3,fswFns物30N380%該滑輪組的機(jī)械效率nF12.5N3故A錯(cuò)誤；B.滑輪組對物體做的有用功W有用fs滑輪組做的總功W總F3s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(cuò)誤；C.由B知對動滑輪重力做的額外功小于7.5J,動滑輪上升的高度為1m,根據(jù)WGh知

11、，動滑輪重小于7.5N,故C錯(cuò)誤；D.拉力做的總功為37.5J,用時(shí)1s,由PW巧Pt故D正確。故選D。30N1m30J12.5N31m=37.5JW口，t-得拉力的功率為37.5J37.5W1s8.用如圖所示的滑輪組拉動物體A,使物體A以0.2m/s的速度水平向左勻速運(yùn)動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,繩子自由端移動的距離的速度為v繩nv物30.2m/s

12、0.6m/s則繩子自由端移動的距離為故A錯(cuò)誤；B.由可得拉力的大小故B錯(cuò)誤；CD.物體移動的距離為滑輪組對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Cos繩v繩t0.6m/s10s6mWFsttFv30W0.6m/s50Nsv物t0.2m/s10s2mW有fs120N2m240JW總Fs繩50N6m300J-100%40J100%80%W300J心、9.如圖所示，重300N的物體在10s內(nèi)水平均速移動了1.5m,若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,則繩端所用的拉力為N,滑輪組的機(jī)械效率為?！敬鸢浮?075%【解析】【分析】【詳解】1由圖可知，滑輪組有

13、兩段繩子與動滑輪相連，所以&龜2%3m繩端運(yùn)動的速度為3m=0.3m/s10s根據(jù)公式PFv可得，拉力大小為12W=40N0.3m/s2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fsw60N?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%W總120J10.如圖所示，一工人利用如圖所示的滑輪組在10s內(nèi)將質(zhì)量為40kg的物體勻速提升3m,此過程中工人對地面的壓強(qiáng)為6000Pa。已知工人與地面的接觸面積為500cm2,工人的質(zhì)量和動滑輪質(zhì)量之和為80kg,不計(jì)繩重和摩擦。則下列說法錯(cuò)誤的是（）1200JA.工人

14、用提升400N重物的過程中，動滑輪做的有用功為B.工人用提升400N重物的過程中，繩子自由端移動的速度為0.6m/sC.用該滑輪組提升重為600N的物體，機(jī)械效率為80%D.工人的質(zhì)量為60kg【答案】C【解析】【分析】【詳解】A.動滑輪做的有用功W動有=6物卜二斤1物gh=40kg10N/kg3m=1200J故A正確，不符合題意；B.由圖知，繩子段數(shù)n=2,物體勻速提升動的速度為繩子自由端移動距離s=6m,繩子自由端移6m10s0.6m/s故B正確，不符合題意；CD.工人對地面的壓強(qiáng)為6000Pa,工人與地面的接觸面積為500cm2=0.05m2,所以工人對地面的壓力設(shè)動滑輪質(zhì)量為FpS60

15、00Pa0.05m2=300Nm動，則人的質(zhì)量m人=80kg-m動因?yàn)閚=2,所以代入數(shù)據(jù)，得出I -L-1-1FG人-Ffe=G人-G物+G動=mAg-二m物g+mg22m動=20kg,m人=60kg,故D正確，不符合題意。用該滑輪組提升重為600N的物體，機(jī)械效率為W總G物+G動hG物100%=GW+Gsh600N100%=100%=75%600N+200N故C錯(cuò)誤，符合題意。故選CoII .用如圖所示的滑輪組豎直勻速提升質(zhì)量為m的物體，繩子的拉力大小為F,在時(shí)間t內(nèi)物體上升的高度為h,滑輪組的機(jī)械效率為Y,每個(gè)滑輪重力大小均為G,下列說法正確的是（）A.若將物體質(zhì)量增大到5m,則拉力大小

16、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D.t時(shí)間內(nèi)，額外功為W1mgh或Wh3Fmg【答案】CD【解析】【分析】【詳解】A.據(jù)W總=WEW額得Fs=mgh+W額即FmghW額mghW額s3h物體質(zhì)量增大到5m時(shí)，克服動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，但總的額外功不會增大到5W額，那么拉力的大小不會增大到5F,故A錯(cuò)誤;B.若不計(jì)摩擦，據(jù)滑輪組的特點(diǎn)有L1-、1,八、F9物+6動）（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)橛杏霉涂偣Χ疾蛔?，故C正確；

17、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W有=卜,W=Fs=R8h=3Fh那么額外功W=W總-W有=3Fh-mgh=h(3F-mg)故D正確。故選CD。12.用如圖所示的滑輪牽引小車沿水平地面勻速前進(jìn)，已知小車的重力G10N,拉力大小F15N,該裝置的機(jī)械效率是60%,則小車與地面之間摩擦力為()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''一'WFsfs三段繩

18、子托著動滑輪，那么繩端移動的距離是s3s,該裝置所做的總功是W總Fs15N3s可知Wfs100%;100%60%W總15N3s解得f27N。故選Ao13 .農(nóng)村建房時(shí)，常利用如圖所示的簡易滑輪提升建材。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)械效率中75%B.滑輪所做的有用功為1200JD.繩子自由端移動的距離大小為3mC.滑輪自身白重力為100N【答案】A【解析】【詳解】AB.滑輪所做的有用功為：W有用=Gh=600W3m=1800J,因?yàn)槭莿踊?，所以拉力移動的距離是物體提高距離的2倍，即6m,則拉力做

19、的總功為：W總=58=40036m=2400J,所以動滑輪的機(jī)械效率為：M00%=1800J2400J100%=75%,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），2那么動滑輪的重為:G動=2F-G=2X400N-600N=200N故C錯(cuò)誤；D.由圖知，使用的是動滑輪，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=2,繩子自由端移動的距離為:s=nh=2x3m=6m故D錯(cuò)誤；故選A。14 .如圖所示，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，下列判斷正確的是（）A,重力做功的大小為800JC.拉力做功白功率為1

20、25W【答案】B【解析】【詳解】A.由題意可知，重力做功的大小是WgB.斜面對木箱的摩擦力大小為D,斜面的機(jī)械效率為75%Gh200N1m200J25NA錯(cuò)誤；B.由題意可知，摩擦力所做的功是額外功，總功大小是W總Fs75N4m300J由上述可知，有用功大小是W有用Wg200J那么額外功大小是W額可知斜面對木箱的摩擦力大小是W總-W有用300J-200J100J100J4m25NB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(cuò)誤；D.由上述可知，斜面的機(jī)械效率是W有用200J100%300J100%66.7%D錯(cuò)誤。故選Bo15 .如圖所示，用甲

21、、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，已知物體受到白重力ga>gb，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（）甲乙A.甲滑輪組的動滑輪比乙的重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,則甲滑輪組繩子自由端運(yùn)動2h,乙滑輪組繩子自由端運(yùn)動3h,A、B物體勻速提升相同高度h,而Ga>Gb,所以甲滑輪組的有用功比乙的多，即W有甲W有乙而甲（乙，由可知W總甲叫乙又因?yàn)闀r(shí)間相同所以P總甲噓

22、乙忽略繩子和摩擦,滑輪組機(jī)械效率為W總G物h+G動hG物+G動1G動+G物G動-1十G物G物又因?yàn)榧滓遥瑒tG動甲,G動乙GaGb又因?yàn)镚aGb所以G動甲G動乙A項(xiàng)符正確;B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)錯(cuò)誤；A.甲滑輪組的動滑輪比乙的重，故B.甲滑輪組的總功率比乙的大，故C.甲滑輪組的有用功比乙的多，故D.甲滑輪組繩端運(yùn)動長，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。故選Ao16 .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。在卷揚(yáng)機(jī)對繩子的拉力作用下，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上表面剛露出水面到下表面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中卷揚(yáng)機(jī)

23、對繩子的拉力大小為F=500NO若不計(jì)繩重和輪與軸間的摩擦，不計(jì)水中提升時(shí)水對A的阻力，不計(jì)A被提出水面所帶水的質(zhì)量，下列判斷中正確的是（）卷搭機(jī)憫架卷場機(jī)，Ji整A.若過程I和過程n中提升A的高度相同，則兩過程中動滑輪所做的有用功相同B.過程I和過程II中卷揚(yáng)機(jī)對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.此裝置中動滑輪的重力大于200N【答案】CD【解析】【分析】【詳解】A.過程I、n中動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Fs可知過程I中動滑的體積變小，則浮力不斷變小，拉力增大，提升相同的高度，由輪所做的有用功與過程n中動滑輪所做的有用功不

24、相等，故錯(cuò)誤;B.過程I和過程II中動滑輪提供的拉力大小不同，由1_1E揚(yáng)機(jī)二用立G動一二G22可知卷揚(yáng)機(jī)對繩子的拉力大小不同，故錯(cuò)誤；CD.過程1匚揚(yáng)機(jī)二F拉G動二二G222F卷揚(yáng)機(jī)F浮G過程出中GhGhG動h800NGG動2F卷揚(yáng)機(jī)F浮2500NF浮就、10°%<80%又因?yàn)?00N800N1000N%800N+200NF浮G動=200NF浮>200N故CD正確。故選CD。17.用如圖甲所示的動滑輪提升一批建筑材料。工人豎直向上拉動輕繩的自由端將建筑材料以0.1m/s的速度勻速提升，此過程中，作用在繩子自由端的拉力F所做的功W隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示已知這批建筑材

25、料的總質(zhì)量為70kg,滑輪的摩擦不可忽略g取10N/kgo下列說法中正確的是（）A.繩子自由端拉力做功的功率為80WB.繩子自由端的拉力F大小為400N87.5%C.用該滑輪提升這批建筑材料的機(jī)械效率約為D.若用這個(gè)動滑輪以0.1m/s的速度勻速提升總質(zhì)量為100kg的建筑材料，則對繩子自由端豎直向上的拉力的功率為110W【答案】ABC【解析】【分析】【詳解】A.由圖乙可知，拉力在100s內(nèi)做功8103J,則拉力做功功率380W810J100s故A項(xiàng)正確;B.圖中使用的是動滑輪，拉力端移動速度v2v物20.1m/s0.2m/sWFs由P-ttFv可得拉力大小80W0.2m/s400N故B項(xiàng)正確

26、；C.建材受到的重力Gmg70kg10N/kg700N則動滑輪機(jī)械效率W-100%GhFsGh100%100%F2h2F700N100%100%=87.5%2400N故C項(xiàng)正確;D.若忽略繩重和滑輪的摩擦力不計(jì)，拉力則動滑輪重力G動2FG物2400N700N100N提升總質(zhì)量為100kg的建材材料時(shí)，建材重力G物mg100kg10N/kg1000N拉力1 _1F-G物G動一1000N100N550N2 2拉力做功的功率PFv550N0.2m/s110W因?yàn)椴荒芎雎岳K重和滑輪的摩擦力，所以拉力的功率不等于110W,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。故選ABCo18.如圖所示，物體A在大小為10N的拉力F作用下，以0.3m/s的速度向右勻速運(yùn)動（不計(jì)細(xì)繩的摩擦及重力），若物體A與桌面間的摩擦力為6N,已知?jiǎng)踊喼貫?N,下列說法正確的是（g=10N/kg）（）3Wkg0.15m/sA.拉力F做功的功率是B.物體B的質(zhì)量是1.1C.物體B上升的速度是D.去掉F,物體A仍保持靜止則物體B的重力可以增加到17N【答案】ABDA.拉力的功率PFv10N0.3m/s=3W故A正確；B.因?yàn)锳做勻速直線運(yùn)動，處于平衡狀態(tài)，由平衡狀態(tài)得FfF繩5繩=5f10N-6N=4N由圖示可知，滑輪