2021年中考物理20機械效率（解析版）

一/考點搶分秘籍20機械效率

搶分點1.機械效率

(1)有用功：為達目的，不得不做的功。一般用符號“％表示。

(2)總功：動力所做的功。一般用符號W.也表示。

(3)額外功：對機械所做的功。一般用符號表示。

(4)三種功之間的關系：W有+W斫W總

w,,

(5)機械效率：有用功與總功的比值。通常用百分數表示。公式表示為：xioo%o

w.e

(6)因為使用任何機械做功，都必須要對機械本身做額外功，所以w八始終比w總小，所以n一定小

于100%。

龕例題精選

某機械的機械效率為60%,它所做的額外功是30J,則它完成的總功是J,有用功是

__________Jo

【答案解析】7545

W,,W,,.W*

【試題解答】由1=1X100%=hX100%可得：60%=丁%X100%,解得WH45J。W總=W“

w.aw有+w領Wg+3oj

+Wffi=45J+30J=75J.

【提分秘訣】靈和運用有用功、額外功、總功這三者之間的關系式W#+川額=川慫進行變式。

V?

工工搶分秘練

1.用水桶從井中提水的時候，加入桶重10N,水重90N,井深10m,將水提至井口時，所做的有用功

等于J,額外功等于J,總功等于J,機械效率等于一■加入其他條件不變，而

目的是從井里撈桶，那么將桶提井口時，所做的有用功等于J,額外功等于J,總

功等于Jo機械效率為。

【答案解析】900100100090%100900100010%

【試題解答】用水桶從井中提水的時候，要將水提至井口時，對水做的功是有用功：W%=G木h=90NX

10m=900J；對銅做的功是額外功：WMCishnlONXlOigOOJ；總功：口=W“+W*,=900J+I00J=1000J;機械

效率：n=txioo%=燃xi00%=90%。若目的是從井里撈桶，那么將桶提井口時，那么對通做

的功為有用功：

Wft=GHh=10NX10m=100J；對水做的功為額外功功：W*G水h=90NX10m=900J；總功不變;機械效率:

一義1。。%=瑞X100%”

2.甲、乙兩臺機械，甲的機械效率是80%,乙的機械效率是60%,若提起一樣的重物到同一高度,

貝I］（）

A.使用甲機械做功省力B.使用甲機械做功多

C.使用甲機械做的額外功少D.以上說法都不對

【答案解析】c

【試題解答】AB.機械效率的高低與有用功在總功中的比值大小有關，比值越大，機械效率越高，與

機械是否省力，做功的兒無關，AB錯。

w,,.w,,.

CD.提起一樣的重物到同一高度，所做的有用功一樣，由由1=1X100%=「《廣義100%可知：

w.&w“+w■

當W有一樣時，n值越大，W額越小，即做的額外功越少，C正確，D錯。選C。

兩臺機械完成的有用功之比它們的機械效率分別為巾=則兩臺機

3.WI：W2=4:7,60%,02=75%,

械所做總功之比為（）

A.5:7B.7:5C.16:35D.35:16

【答案解析】A

【試題解答】由n=X100%可得：W總=—―o所以力=-~X~=5:7。選A。

W總nW&z<11W有z760%

4/搶分點2.滑輪組豎直提升物體時的機械效率計算

（1）有用功是克服物體重力做功，即：火『6物八（G?r所提升物體的重力；h-物體豎直上升的高度，

單位：m）

（2）總功是動力F做的功，即：W.產FS=Fnh（n-繩子繞過動滑輪的股數）

WGqjhG蜘hG*4-

(3)機械效率：n=-X10(?=41n—X100%=工-x100%=*X100%=—JxiO(W(G動-動滑

W,eFSFnhnFG物+G動

輪自身的重力）。

金例題精選

（2021?泰州市）小明利用如圖所示的滑輪組,將質量為90kg的物體在Imin內勻速提升5m,豎直

向上的拉力為360N。求：（1）物體的重力（g取10N/kg）（2）小明拉力的功率？（3）滑輪組的機

械效率（結果保留一位小數）。

【答案解析】(1)900N(2)90W(3)83.3%

【試題解答】（1）物體的重力是G=mg=90kgX10N/kg=900No

（2）由圖可知：承擔物重的繩子段數n=3,物體勻速提升5nl時，繩端移動的距離是：s=nh=3X5m=15m,

小明拉力做功；W=FS=360NX15m=5400J,小明拉力的功率:P=-=-=90肌

t60s

（3）有用功：亞有=611=90（^*5m=4500J,滑輪組的機械效率：Q=「X100%=蠕X100%&83.3%?

VV巧54UUJ

答：（1）物體的重力是900N；（2）小明拉力的功率90W；（3）滑輪組的機械效率是83.3虬

【提分秘訣】計算滑輪組的機械效率的問題，關鍵是靈和對機械效率公式結合滑輪組中力與距離的關

系進行變形；分清距離和力是與哪一個相對應；數正確n值。

V

-二搶分秘練

1.（2021廣東14）如圖所示，人向下拉繩提升重物，已知物體重400N,動滑輪重60N,不計繩重及

摩擦，將重物勻速提升o.5m,人需用的拉力為_N,繩子自由端移動的距離為m,人所做

的有用功為____Jo

【答案解析】2301200

G+G

【試題解答】由圖可知：n=2,不計繩重及摩擦，人需用的拉力F=—理詈”=230N。繩子自

2

由端移動的距離s=2h=2X0.5m=lm。人所做的有用功為W.=Gh=400NX0.5m=200Jo

2.（2021南京16）如圖所示，物體重210N,動滑輪重25N。工人用125N的拉力將物體勻速提升3m,

用了10s,此過程中有用功是J,拉力的功率是W,滑輪的機械效率是,克

服動滑輪重所做的額外功占總功的%o

【答案解析】6307584%10

【試題解答】由圖可知：n=2。此過程中有用功：Ww=Gh=210NX3m=630J,拉力做的功：W總

=Fs=FX2h=125NX2X3m=750J；拉力的功率：p=、￡=萼=75W?；喌臋C械效率：n=/X100%=

瑞X100%=84%o克服動滑輪重所做的額外功：W"G動h=25NX3m=75J,克服動滑輪重所做的額外功占

W部751

總功的百分比：^-X100%=焉X100%=10%?

3.（2021?黔西南州）如圖所示，工人們用同一滑輪組，根據需要有兩種方式來提起等重的建筑材料,

若不計摩擦和繩重，貝IJRF2,機械效率n,、nB?（填“或“<”）

【答案解析】<=

【試題解答】由圖可知：不計摩擦及繩重，繩子自由端拉力分別為：FF濘％;F2=白也。因為是用

32

同一滑輪組提起等重的建筑材料，所以G物+G動一樣，F(xiàn),<F2,

不計摩擦和繩重，兩種方式來提起等重的建筑材料到一樣高度，則對物體做的有功一樣，動滑輪一

樣，則所做額外功一樣。所以機械效率一樣，即n產

4.（2021達州14）如圖所示，工人師傅用150N的力，使物體A在Imin內沿水平地面勻速移動了12m,

此時物體A受到水平向左的拉力為240N。在此過程中物體A移動的速度是_m/s,工人師傅拉繩子

的力做功的功率是_W,該裝置的機械效率n=一。當物體A的速度增大到0.5m/s時，物體A

受到的摩擦力是No

【答案解析】0.26080%240

【試題解答】物體A移動的速度：v=乎=詈=0.2m/s。由圖可知，n=2,繩子自由端沿移動的距

t60s

離：s=nsA=2X12m=24m；拉力F做的功：W.FFSTSONX24m=3600J；拉力F的功率：P=-=幽=60W?

t60s

做的有用功："％=E囪=240NX121n=2880J；裝置的機械效率：丹=>X100%=誓X100%=80%o

W,,3600J

物體沿水平方向勻速移動時處于平衡狀態(tài)，物體受到的拉力和摩擦力是一對平衡力，則物體受到的

摩擦力f=FF240N：當物體A的速度增大到0.5m/s時，物體A時地面的壓力和接觸面的粗糙程度不

變，摩擦力大小不變，即物體A受到的摩擦力仍是240N。

5.（2021?重慶A）滑輪是提升重物時經常用到的一種機械，工人師傅用500N的拉力F,利用圖5所

示的滑輪將重800N的重物在30s內勻速提高了6m下列判斷對的是（）

圖5

A.繩端移動的速度為0.2m/sB.該滑輪的機械效率為62.5%

C.工人師傅拉繩子的功率為200WD.提升重物所做的有用功為3600J

【答案解析】C

【試題解答】A.繩端移動的速度V=nV物=助=等=0.4m/s,A錯。

t30s

BD.提升重物所做的有用功：W產Gh=800NX6m=4800J,總功：W.?=FS=Fnh=500NX2X6m=6000J,機械

效率：n=rX100%=燃X100%=80%。BD錯。

VVbUUUJ

C.工人師傅拉繩子的功率：P=4=甯=200W,C正確，選C。

t30s

6.（2021達州23）如圖所示，物體A重200N,圓柱形容器底面積為400cm）內盛有足夠深的水。用

圖中的滑輪組（定滑輪用輕質細桿固定在水平地面上）將浸沒在水中的物體A勻速提出水面，當物

體A浸沒在水中勻速上升時，滑輪組的機械效率為80%?不計繩重、摩擦及水的阻力，物體A不

吸水、不沾水，。水=1.0x10&00?,夕物=5.0x10'kg/n?,g=10N/kg?求：

（1）物體浸沒在水中時受到的浮力；（2）物體完全提出水面后,水對容器底減小的壓強；（3）物體完

全提出水面后，滑輪組的機械效率。（小數點后保留一位數字）

【答案解析】（D40N（2）lOOOPa（3）83.3%

【試題解答】（1）物體的質量m=9=鏢上=20kg；物體的體積為：V=~=二邊”…=4

g10N/kgP物5.0xl03kg/m3xi0N/kg

X10Wo物體浸沒在水中時受到的浮力為:Fw=P木gv=l.OX103kg/m3X10N/kgX4X10V=40N?

（2）物體完全提出水面后，水位降低高度為：=二廿二：=0.1m；水對容器底減小的壓強

為：

33

△P=P水gAh=l.OX10kg/mX10N/kgX0.lm=1000Pao

（3）由圖可知：n=3。nF=T+G動；當物體A浸沒在水中勻速上升時：G物可+F；,，；滑輪組的機械效率為：

n=—X100%=二X100%=_6歸？_X100%,即」=0,8,解得G動=40N。物體完全

W總nFhG物一F浮+G動200N-40N+G^,

提出水面后，滑輪組的機械效率為：

w/X100%=—^―X100%2OON

nX100%=83.3%

w/G物+G動200N+40N

答：（1）物體浸沒在水中時受到的浮力為40N；（2）物體完全提出水面后，水對容器底減小的壓強為

lOOOPa；

（3）物體完全提出水面后，滑輪組的機械效率為83.3%o

7.用下圖所示滑輪組，將480N的物體以0.3m/s的速度勻速提起，繩子自由端的拉力為200N,（不

計摩擦和繩重）求：（1）滑輪組的機械效率;（2）若用該滑輪組將重600N的物體勻速提升2m時，拉

力做的功。

【答案解析】（1）80%（2）1440J

W"G-h

【試題解答】（I）由圖可知：動滑輪上繩子的段數n=3,n=X100%=X100%=

W總FS

%-x100%=—X100%=-X100%=80%o

FnhnF3X200N

（2）設動滑輪的重為GM由（1）題可知：GM=nF-G后3X200N-480N=120N,則提起600N的物體時

的拉力為F'=二^=6°°N+】2ONON；拉力F'做的功W'=F'nh=240NX3X2m=1440J。

n3=24

搶分點3.用滑輪組水平拖動物體時的機械效率計算

（1）有用功是克服物體與水平面之間的摩擦力f做的功，即：W『fs物（S曠物體在水平面上勻速

移動的距離，單位：m）

（2）總功是動力F做的功，即：W&=FS=FnS物（n-繩子繞過動滑輪的股數；S-拉力移動的距離，單

位：m）

⑶機械效率：n=^xioo%=^xioo%=^-xioo%=^xioo%0

龕例題精選

（2021濱州市）如圖所示，重8OON的物體在1（）（）N水平拉力尸的作用下，以O.lm/S的速度沿水

平地面向左勻速直線運動了20s,滑輪組的機械效率為60%。在此過程中，下列說法對的是（）

A.拉力尸做的功為400J

B.物體與地面間的滑動摩擦力為180N

C.額外功的功率為12W

D.若物體的重力和運動速度不變，只增大水平地面的粗糙程度，則滑輪組的機械效率會降低

【答案解析】BC

【試題解答】

【詳解】A.物體移動距離

s物=v枷t=O.lm/sX20s=2m

由圖知，n=3,則繩子自由端移動的距離

s=3s物=3X2m=6m

拉力F做的功

Ws=Fs=100NX6m=600J

故A錯誤；

B.有用功:W“=W總n=600JX60%=360J,物體與地面間的滑動摩擦力：f=白=黑=180必B正確。

C.額外功Wffi=W.e-Wft=600J-360J=240J,額外功的功率P="=學=12W,C正確.

t20s

D.若物體的重力和運動速度不變，只增大水平地面的粗糙程度，故增大了有用功，所以在額外功不

變的情況下，滑輪組的機械效率變大，D錯。選BC。

【提分秘訣】用滑輪組水平拖動物體在水平面上移動時，做有用功的是克服物體與水平面之間的摩

擦力做功，此時重力與物體運動方向垂直，不做功。其次，要注意動、定滑輪的區(qū)分，與物體相連

的哪一個滑輪才是動滑輪，注意繩子繞過動滑輪的股數，這是求解的重要數據，一錯全錯。

A搶分秘練

1.（2021寧波）如圖所示，物體A的重力為180N,物體B的重力為15N.物體A受到一個水平向右

的拉力F,拉力F的功率為3W,在拉力F的作用下，物體B在2s內勻速上升0.3m。不計滑輪、繩

子的自重及它們之間的摩擦，下列說法錯誤的是（）

A.拉力F大小為40N

B.2s內，物體B克服重力做功4.5J

C.拉力F做的功等于物體B克服重力做的功

D.物體A向右做勻速直線運動的速度為0.075m/s

【答案解析】C

【試題解答】AD物體上升速度v物=2=字=0.15m/s,由圖知，n=2,拉力F端移動速度v=?=

t2s2

--;--=0.075m/s；由P=Fv可得拉力F=J：/=40N,AD正確。

2V0.0375m/s

C.物體B克服重力做功W,澗=G枷h=15NX0.3m=4.5J,C正確。

D.拉力做的總功W.&=Pt=3WX2s=6J,所以拉力F做的功大于物體B克服重力做的功，D錯。選C。

2.（2021寧夏）如圖所示，拉力F為5N,物體A以。.lm/s的速度在物體B表面向左做勻速直線運

動（B表面足夠長）；物體B靜止在地面上，受到水平向左4N的摩擦力，彈簧測力計示數為12N。下

列說法對的是（）

A.物體A受到的摩擦力為10N拉力F的功率為1.5W

C.滑輪組的機械效率為80%拉力F增大到15N時，物體B開始向左運動

【答案解析】C

【試題解答】A.物體B靜止，受力平衡，分析其受力，可知受到向右的彈簧拉力，向左的地面給予

的摩擦力、物體A對B的摩擦力，所以兩個摩擦力的和為12N,即F,、B+4N=12N,所以FM,=8N0根據

作用力和反作用力，物體A受到的摩擦力F“=8N,A錯。

B,有兩股繩拉動動滑輪，所以拉力作用的繩端運動速度為動滑輪運動速度的2倍，即v=2V物=2X0.

lm/s=0.2m/s,拉力F的功率為P=Fv=5NX0.2m/s=lW,B錯。

C.物體A勻速運動，所以受到的拉力與摩擦力大小相等，F(xiàn)R=FM=8N,P產F拉v=8NX0.lm/s=0.8W,

"?=鬻=80%，C正確。

D.拉力F增大，AB之間的摩擦力大小與F大小無關，始終等于其滑動摩擦力大小，所以物體B的狀

態(tài)不會改變，D錯。選C。

V。/搶分點4.斜面的機械效率計算

沿斜面勻速拉動物體上升時：

（1）、'有=611（G-物體的重力；h-斜面的高）

（2）W總、=FL（F-拉力；L-斜面的長）

W,,品

（3）n=—xioo%=—xioo%

w總FL

乜例題精選

（2021?安徽）如圖所示，工人沿斜面用一定大小的力F把一重為600N的物體從斜面底部勻速推到頂

部（不考慮物體的大?。?。已知斜面長L=3m,高〃=1.5m。若該過程中斜面的效率為60%,力F所

做的功為Jo

【答案解析】1500

【試題解答】工人所做的有用功為Wft-Gh=600NX1.5ni=900J,由n=>X100%得：W總=*=黑

W總X]60%

=1500Jo

【提分秘訣】注意計算功時，重力與高度對應；拉力與斜面長對應。

L搶分秘練

1.（2021?南充市）如圖所示，用沿斜面向上大小為4N的拉力，將一個重5