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备战中考物理易错题专题训练-机械效率的计算练习题附答案解析

一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题1.如图所示,物体A在拉力的作用下沿水平面匀速运动了一段距离s,试比较拉力F1、F2及拉力所做的功W1、W2的大小(滑轮重、绳重及绳与滑轮之间的摩擦不计)。

下列判断正确的是A.F1=2F2W1=W2B.F1=12F2W1=12W2C.F1=4F2W1= W2D.F1=14F2W1=14W2【答案】C【解析】【详解】物体A在两种情况下的摩擦力f相等,上图滑轮是动滑轮,下图滑轮的轴固定不动,可以看做是特殊使用的定滑轮。

则:F1=2fF2=1 2 f故:F1=4F2根据功的公式可知:W1=F1×12s=2f×12s=fsW2=F2×2s=12f×2s=fs故:W1=W2,故选C。

2.小黄用图所示的滑轮组经过10s的时间,用150N的拉力将一个重270N的重物提高1m,求此过程:拉力F自由端拉出的距离是_____m;小黄所做的有用功是_______J;总功是_______J;拉力做功的功率是______W。

【答案】3 270 450 45 【解析】 【分析】 【详解】[1]由图可知,滑轮组的承重绳子根数n =3根,则拉力自由端拉出的距离s =nh =3×1m=3m[2]有用功W 有用=Gh =270N×1m=270J[3]总功W 总=Fs =150N×3m=450J[4]拉力做功的功率450J45W 10sW P t ===总3.如图所示,用滑轮组拉动重为200N 的物体在水平桌面上匀速直线运动。

已知F =20N ,滑轮组的机械效率为85%,则物体与桌面的之间的摩擦力大小为__________N 。

【答案】51 【解析】 【分析】 【详解】由图可知,由3段绳子通过动滑轮,则s F =3s 物,滑轮组的机械效率为85%,即η=W W 有总=F fs Fs 物 =3f F =320Nf=⨯85% 解得f =51N即物体与桌面的之间的摩擦力为51N 。

4.质量为m 的工人用如图甲所示的滑轮组将建筑材料运送到楼顶,滑轮组的机械效率随建筑材料重力变化的图像(如图乙),机械中摩擦及绳重忽略不计,影响滑轮组机械效率的原因有_____(写出一点即可),动滑轮的重力为_____,该工人竖直向下拉绳子自由端运送建筑材料时,此滑轮组机械效率的最大值为_____。

(后两空均用已知量符号表示)【答案】物重(或动滑轮重) G n n33mg G mg-×100% 【解析】 【分析】 【详解】[1]已知机械中摩擦力及绳重忽略不计,由100%GG G η=⨯+动可知,影响滑轮组机械效率的因素有物重、动滑轮重。

[2]由图乙可知,物重n G ,滑轮组的机械效率50%η=,因机械中摩擦力及绳重忽略不计,所以滑轮组的机械效率n nn n 100%100%100%50%W G h G W G h G h G G η=⨯=⨯=⨯=++有用总动动解得n G G =动[3]已知工人的质量为m ,则该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时,绳子的最大拉力max F G mg ==人由3G G F +=动可得提升的最大物重max max max n n 333G F G F G mg G =-=-=-动则滑轮组的最大机械效率n max max n nn max 333%3100%100%100mg G mg G mg G m G G G gG η=⨯=⨯=-⨯+-+-动5.用如图甲所示的装置将实心物体A 从深井中吊出来,拉力的功率随时间的变化如图乙所示,已知动滑轮的重力为60N ,物体匀速上升的速度始终为1m/s (不计绳重、摩擦及阻力,ρ水=1×103kg/m 3,g =10N/kg ),则物体浸没在水中时受到的浮力为_________N ;物体浸没在水中时滑轮组的机械效率为___________。

【答案】120 80% 【解析】 【分析】由图甲可知,承担物重的绳子股数n =2,则绳子自由端移动的速度等于物体升高速度的2倍;由图乙可知圆柱体A 离开水面后拉力F 的功率,利用P Fv =求绳子自由端的拉力,而不计绳重、摩擦及阻力,拉力A ()12F G G '=+轮,据此求A 的重力;由图乙可知圆柱体A 在水中拉力F 的功率,由P Fv =得绳子自由端的拉力,不计绳重、摩擦及阻力,拉力A )12(F G F G =-+浮轮,据此求浮力大小;不计绳重、摩擦及阻力,利用A A W G F W G G F η-==+-有浮浮总轮求物体浸没水中时的机械效率。

【详解】[1]由图甲可知,n =2,则拉力F 拉绳的速度A 221m/s 2m/s v v ==⨯=由图乙可知,圆柱体A 离开水面后拉力F 的功率420W ,由P Fv =得,绳子自由端的拉力420W 210N 2m/sP F v ''=== 不计绳重、摩擦及阻力,拉力A ()12F G G '=+轮,A 的重力 A 22210N 60N 360N G F G ='-=⨯-=轮由图乙可知,圆柱体A 在水中拉力F 的功率300W ,由P Fv =得,绳子自由端的拉力300W 150N 2m/sP F v === 不计绳重、摩擦及阻力,拉力A )12(F G F G =-+浮轮,物体浸没在水中时受到的浮力 A 02360N 6N 150N 1220N F G G F =+=+-=-⨯浮轮[2]物体浸没在水中的机械效率()()A A 360N 120N 100%100%100%80%360N 120N 60N G F h W W G F G hη--=⨯=⨯=⨯=-+-+浮有总浮轮6.用如图所示的滑轮组将重85N 的物体匀速提升2m ,用时10s ,已知动滑轮重为10N ,机械效率为85%。

此过程中有用功为_____J ,额外功为_____J ,拉力F 的大小为_____N 。

拉力F 做功的功率为_____W 。

当该滑轮组的机械效率低于_____时,使用它将不再省力。

【答案】170 30 50 20 50% 【解析】 【详解】 [1]拉力做的有用功W 有用=Gh =85N×2m =170J[2]由100%=85%W W η=⨯有用总得拉力做的总功 170J=200J 85%W W η==有用总 则额外功为W 额外=W 总−W 有用=200J−170J =30J[3]由图知,n =2,拉力端移动距离s =2h =2×2m =4m由W 总=Fs 得拉力大小200J50N 4m W F s ===总 [4]拉力做功的功率200J 20W 10sW P t ===总 [5]不省力,说明拉力至少等于物重,当F =G =85N 时,此时的机械效率85N100%=100%=100%=100%=100%=50%22285NW Gh Gh G W Fs F h F η=⨯⨯⨯⨯⨯⨯有用总 当该滑轮组的机械效率低于50%时,使用它将不再省力。

7.如图所示的滑轮组,绳子的末端缠绕在电动机上,电动机转动将下方钩码匀速提起。

如果加快电动机的转速,则后一次提升与前一次相比( )A .功率增大、机械效率增大B .功率增大、机械效率不变C .功率不变、机械效率不变D .功率不变、机械效率增大【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】前后两次的滑轮组是同一个滑轮组,则做的有用功、额外功、总功不变,则机械效率不变;加快电动机的转速,则物体提升的速度增大,若两次提升高度相同,则后一次所需要的时间小于前一次所需要的时间,根据WP t=可知,功率变大。

故ACD 错误,B 正确。

故选B 。

8.如图所示,甲乙两个滑轮组,其中每个大小相同的滑轮质量相同,用它们分别将相同的重物提高到相同的高度,不计绳重及摩擦,下列说法正确的是( )A .两滑轮组绳自由端拉力相等B .两滑轮组机械效率相等C .乙滑轮组的额外功多D .甲滑轮组绳自由端移动的距离多【答案】C 【解析】 【详解】A .由图可知,3n =甲,n 乙 =4,不计绳重和摩擦,则()113F G G =+动, ()2124F G G =+动 两滑轮组绳自由端拉力不相等,故A 错误; B .不计绳重和摩擦,滑轮组的机械效率G G G η=+甲动, 2GG G η=+乙动两滑轮组机械效率不相等,故B 错误; C .两滑轮组的额外功W G h =甲额动;2W G h =乙额动故乙滑轮组的额外功多,故C 正确; D .两滑轮组绳自由端移动的距离3s h =甲 ,4s h =乙则乙滑轮组绳自由端移动的距离多,故D 错误; 故选C 。

9.如图所示,利用斜面向上移动物体可以_______(选填“省力”、“省距离”、“省功”)。

小明把质量为50kg 的木箱沿斜面拉了10m ,使木箱上升了4m ,如图所示,沿斜面向上用的拉力F =250N ,木箱以0.2m/s 的速度匀速上升的过程中,斜面的机械效率为________,木箱在斜面上匀速运动时受到摩擦力为_______N 。

(g 取10N/kg )【答案】省力 80% 50 【解析】 【分析】 【详解】[1]斜面也是一种简单机械,利用斜面向上移动物体可以省力。

[2]做的有用功W 有用=Gh=mgh =50kg×10N/kg×4m=2000J拉力做的总功W 总=Fs =250N×10m=2500J斜面的机械效率2000J×100%=80%2500JW W η==有用总机械效率为80%。

[3]这个过程中,做的额外功W 额外=W 总-W 有用=2500J-2000J=500J克服摩擦做的功为额外功的唯一来源,因为W 额外=fs ,所以摩擦力的大小500J=50N 10mW f s==额 摩擦力为50N 。

10.如图所示,一工人利用如图所示的滑轮组在10s 内将质量为40kg 的物体匀速提升3m ,此过程中工人对地面的压强为6000Pa 。

已知工人与地面的接触面积为500cm 2,工人的质量和动滑轮质量之和为80kg ,不计绳重和摩擦。

则下列说法错误的是( )A .工人用提升400N 重物的过程中,动滑轮做的有用功为1200JB .工人用提升400N 重物的过程中,绳子自由端移动的速度为0.6m/sC .用该滑轮组提升重为600N 的物体,机械效率为80%D .工人的质量为60kg 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A .动滑轮做的有用功40kg 10N/kg 3m=1200J ===W G h m gh ⨯⨯物物动有故A 正确,不符合题意;B .由图知,绳子段数n =2,物体匀速提升3m ,绳子自由端移动距离s =6m ,绳子自由端移动的速度为6m 0.6m/s 10ss v t === 故B 正确,不符合题意;CD .工人对地面的压强为6000Pa ,工人与地面的接触面积为500cm 2=0.05m 2,所以工人对地面的压力26000P N a 0=.30005m F pS ==⨯设动滑轮质量为m 动,则人的质量m 人=80kg -m 动因为n =2,所以()()11-=-+=-g+22F G F G G G m g m m g =人拉人物动人物动 代入数据,得出m 动=20kg ,m 人=60kg ,故D 正确,不符合题意。

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