培優(yōu)機械效率的計算輔導專題訓練附答案

1、一、初中物理有用功額外功總功機械效率的計算問題1.如圖所示，甲乙兩個滑輪組，其中每個大小相同的滑輪質量相同，用它們分別將相同的重物提高到相同的高度，不計繩重及摩擦，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的距離多【答案】C【解析】【詳解】A,由圖可知，n甲3,n乙=4,不計繩重和摩擦，則F1G動G,F22G動G34兩滑輪組繩自由端拉力不相等，故A錯誤；B.不計繩重和摩擦，滑輪組的機械效率GG甲,乙GG動'G2G動兩滑輪組機械效率不相等，故B錯誤；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

2、外功多，故C正確；D.兩滑輪組繩自由端移動的距離s甲3h,比4h則乙滑輪組繩自由端移動的距離多，故D錯誤；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。若不計繩重及摩擦，繩子自由端移動的距離是m,動滑輪的重力為N,該滑輪組的機械效率是。80%【解析】【分析】【詳解】1由圖可知，動滑輪上繩子段數(shù)為2,則繩子自由端移動距離為s=2h=2x2m=4m2拉力為250N,物體中400N,則根據動滑輪上繩子段數(shù)為2,可求動滑輪重力為G滑=2F-G物=2X250N-400N=100N3機械效率為WG物h400N100%100%100%80%W總G物G滑h400N+100N3 .如

3、圖所示，利用斜面向上移動物體可以（選填“省力”、“省距離”、“省功”）。小明把質量為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，斜面的機械效率為,木箱在斜面上勻速運動時受到摩擦力為No（g取10N/kg）【答案】省力80%50【解析】【分析】【詳解】1斜面也是一種簡單機械，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WwFs=250NX10m=2500J斜面的機械效率W有用2000J2500JX100%=80%機械效率為80%。3這個

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，因為W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動，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內拉力做的功是J,滑輪的機械效率是（不計滑輪重力）.【答案】580%【解析】【分析】【詳解】物體2s移動的距離：s=vt=0.5m/sX2s=1m使用的是動滑輪，拉力移動的距離：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滑輪的機械效率：故答案為5,80%.5 .如圖在粗糙斜面上將一個重為16N的物體勻速拉到高h處，沿斜面向上的拉力為10N,斜面長s2m、高h1m。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動0.4m,在這個過程中拉力F做功為J,已知物體受到水平地面的摩擦力為60N,該滑輪組的機械效率為（忽略繩子和動滑輪的重力）【答案】4060%【解析】【分析】首先判斷滑輪組有幾段繩子受力，計算出拉力移動的距離，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W=捷求出其大小，再根據效率公式求出滑輪組的機械效率?！驹斀狻?滑輪組有兩段繩子與動滑輪接觸，所以有2段繩子有效受力，則繩子自由端移動的距離霄滑=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滑輪組的機械效率IW專用24J1?=-jX100%=X100%=60%【點睛】本題考查水平使用滑輪組拉力的計算，有兩處關鍵的地方，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干擾條件；二是對動滑輪上繩子段數(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，克服物體重力和動滑輪重

8、力做的功為總功，則滑輪組的機械效率：阻cGhcGcTt"c,。ri-x100%=殺動地x100%=+G的X100%G動X100%因物體的重力G越大'iG11+小，1G動越大，且動滑輪的重力相等，所以，ga>Gb時，刀甲刀乙；由圖可知，n甲=2,n乙=3,由金（G+G動）可得，提升物體的重力：G=nF-G動,貝UFa=Fb時，提升物體的重力關系為Ga<Gb.8 .如圖所示，在測定杠桿機械效率的實驗中，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，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，測力計上升的高度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

9、械效率為75%,則測力計的示數(shù)F=N,使用該杠桿做額外功的一個原因是?！敬鸢浮?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】本題考查機械效率的應用。【詳解】1杠桿在使用過程中，所做的有用功W有=Gh=1.5NX0.3m=0.45JWr口根據得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;若斜面的機械效率為80%,則此時拉力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械所做的功相等；可由GhFs求出拉力；已知有用功和機械效率，可由機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已知機械效率80%,根據可

11、得，此時拉力F做的總功W心、1.6J80%2J則由WFs可得，此時拉力F為2J0.4m5NGhFs可得，此時的拉力為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10s,已知動滑輪重為10N,機械效率為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當該滑輪組的機械效率低于時，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F=G=85N時，此時的機械效率Wr用W單心、100%喂100%=添100%啜100%=瑞100%=50%當該滑輪組的機械效率低于50%時，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量為內物體上升的高度為h,滑輪組的機械效率為的是（）m的物體，繩子的拉力大小為F,在時間tq每個滑輪重力大小均為G,下列說法正

13、確A.若將物體質量增大到5m,則拉力大小增大到5FB.G=3F-mgC.勻速提升物體的高度增加，機械效率Y不變1，D.t時間內，額外功為Wmgh或Wh3Fmg【答案】CD【解析】【分析】【詳解】A.據W息亦有+W額得Fs=mgh+W額mghW額mghW額s3h物體質量增大到5m時，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錯誤;B.若不計摩擦，據滑輪組的特點有1 1F（G物+G動）（mg+G）n3即G=3F-mg但題目并不說明摩擦可以忽略，故B錯誤；C.用滑輪組多次勻速提升物體至不同高度，其機械效率不變，因為

14、有用功和總功都不變，故C正確；D.根據機械效率的公式有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1m,用時1s。運動時，物體與地面之間的摩擦力為30N,此時滑輪組的機械效率為80%。下列說法正確的是（）A,拉力F=10NC.動滑輪重7.5N【答案】DB.克服動滑輪重力做額外功7.5JD.拉力的功率是37.5WA.由圖知，滑輪組由3段繩子拉著動滑輪，即n=3,fsw該滑輪組的機

15、械效率則繩子自由端的拉力故A錯誤;B.滑輪組對物體做的有用功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,故此額外功包括對動滑輪做的功和克服繩重及繩7.5J,故B錯誤;D.拉力做的總功為37.5J,用時1s,由PW，一得拉力的功率為與滑輪之間的摩擦做功的總和，故克服動滑輪重力做的額外功應小于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WGh知，動滑輪重小于7.5N,故C錯誤；37.5J37.5W1s故D正確。故選Do13

16、 .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/s0.6m/s則繩子自由端移動的距離為故A錯誤；B.由可得拉力的大小故B錯誤；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械效率為故C正確，D錯誤。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.農村建房時，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內勻速提高3m。不計繩重及摩擦，則下列)A.該滑輪的機械效率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,因為是動滑輪，所以拉力移動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,所以動滑輪的機械效率為：Wr用1800J_M00%=100%=75%,W2400J故A正確，B錯誤；C.不計繩重及摩擦，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錯誤；D.由圖知，使用的是動滑輪，承擔物重的繩子股數(shù)n=2,繩子自由端移動的距離為：s=nh=2x3m=6m故D錯誤；故選Ao15.如圖所示，用完全相同的滑輪和細繩組成甲、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）.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）可得，繩子的n11/一拉力：F1二（GiG動），F(xiàn)2（G2G動），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，因不計繩重和一切摩擦時，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1

20、00%可知，甲、W息乙兩滑輪組的機械效率相同，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，甲滑輪組繩端移動的距離較大，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有用功相同，若F1、F2大小相等時，拉力F1W做的總功較多，由-100%可知，甲的機械效率小于乙的機械效率，故D錯誤.W故選D.【點睛】本題考查了滑輪組繩子拉力公式和做功公式、機械效率公式的應用，明確滑輪組的有用功和總功是關鍵.16 .如圖所示，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，已知物體受至重力Ga>G

21、b,滑輪組的機械效率”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錯誤；.W1CW有甲W有乙,刀甲V刀乙，結合知，W總甲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;D.根據W1

22、1惘W有W額Wt'因為叫甲刀甲v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W額G動h得，G動甲G動乙，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，設置了甲圖所示的滑輪組裝置。當用圖乙所示隨時間變化的豎直向下的拉力F拉繩時，合金塊的速度v與合金塊上升的高度h隨時間變化的關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（不計繩重和摩擦）。則下列四個相關計算結果中正確的是)甲乙丙丁A.01s內，合金塊對地面的壓強是3000PaB.02s內，拉力F做的功是62.5JC.2s3s內，拉力F的功率是100WD

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

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