2020-2021中考物理易错题专题训练-机械效率的计算练习题含答案.pdf

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1、一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题一、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，实心物体A 漂浮在水面上，现利用电动机通过滑轮组拉动A，使 A 向下运动（运动过程中始终未碰到定滑轮）。已知A 的体积为 0.2m3，密度为 0.4103kg/m3动滑轮重为 300N，电动机工作时拉绳子的功率为1.5103W 且保持不变，不计绳重、摩擦和水的阻力，g10N/kg，水1.0103kg/m3，下列说法中不正确的是（）A物体向下运动的最小速度3m/sB物体 A 浸没在水中时受到的浮力为2103NC物体 A 向下运动过程中，电动机拉着绳子的力先变大，后不变D物体 A 向下运动过程中

2、，滑轮组机械效率的最大值为80%【答案】A【解析】【分析】【详解】B由m知道，A 的质量VmAAVA0.4103kg/m30.2m380kg由G mg知道，A 的重力GAmAg80kg10N/kg800N由于 A 浸没在水中，声音，V排VA0.2m3A 浸没在水中受到的浮力F浮水gV排1.0103kg/m310N/kg0.2m32103N故 B 正确，不符合题意；A当 A 完全浸没时绳子对物体A 的拉力最大，电动机对绳子的拉力也最大，不计绳重、摩擦和水的阻力，则电动机对绳子的最大拉力F 由P 11F浮G G动=2103N 800N 300N=500N33WFs Fv知道，绳子自由端运动的最小速

3、度ttP1.5103Wv绳 3m/sF500N则物体向下运动的最小速度11v v绳=3m/s=1m/s33故 A 错误，符合题意；1F浮G G动，而物体 A 向下运动过程中，浮力先变3大、后不变，所以，电动机拉着绳子的力先变大，后不变，故C 正确，不符合题意；D当 A 完全浸没后，滑轮组受到的拉力最大，此时滑轮组的机械效率最大，有用功W有用（F浮G）hC由于电动机对绳子的拉力F 总功W总Fs（F浮G+G动）3h（F浮G+G动）h滑轮组机械效率的最大值W有（F浮G）hF浮G2103N800N=100%80%W总（F浮G G动）hF浮G G动2103N800N 300N故 D 正确，不符合题意。故

4、选 A。2一台起重机将 3600N 的货物提高 4m，如果额外功是 9600J，则该起重机做的有用功是_J，机械效率是_。【答案】1.44104 60%【解析】【分析】起重机是用来提升重物的，所以对重物做的功是有用功，总功是指有用功与额外功的和，从而根据机械效率的公式，可求得机械效率。【详解】1该起重机做的有用功W有Gh3600N4m 1.44104J2该起重机的机械效率W有1.44104J100%100%60%W总1.44104J9600J3如图所示，工人用250 N 的力将重 400 N 的物体匀速提升 2 m。若不计绳重及摩擦，绳子自由端移动的距离是_m，动滑轮的重力为_N，该滑轮组的机

5、械效率是_。【答案】4 100 80%【解析】【分析】【详解】1由图可知，动滑轮上绳子段数为2，则绳子自由端移动距离为s=2h=22m=4m2拉力为 250N，物体中 400N，则根据动滑轮上绳子段数为2，可求动滑轮重力为G滑=2F-G物=2250N-400N=100N3机械效率为W有G物h400N100%100%100%80%W总400N+100NGGh物滑4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

6、】【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=31m=3m2有用功W有用=Gh=270N1m=270J3总功W总=Fs=150N3m=450J4拉力做功的功率P W总450J 45Wt10s5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sF=3s物，滑轮组的机械效率为85%，即fs物ff85%=W总FsF3F320N解得f=51N即物体与桌面的之间的摩擦力为51N。W有

7、6如图所示，用 F=50N 的力通过滑轮组水平拉重为80N 的物体使其向左匀速运动0.4m，在这个过程中拉力 F 做功为_J，已知物体受到水平地面的摩擦力为60N，该滑轮组的机械效率为_（忽略绳子和动滑轮的重力）【答案】40 60%【解析】【分析】首先判断滑轮组有几段绳子受力，计算出拉力移动的距离，利用轮组所做的有用功为克服物体A 受到摩擦力所做的功，根据率公式求出滑轮组的机械效率。拉力做的总功；滑求出其大小，再根据效【详解】1滑轮组有两段绳子与动滑轮接触，所以有2 段绳子有效受力，则绳子自由端移动的距离拉力 F 所做的总功2滑轮组克服摩擦所做有用功滑轮组的机械效率【点睛】本题考查水平使用滑轮

8、组拉力的计算，有两处关键的地方，一是滑轮组水平使用克服的是摩擦力，故题目已知物体重力是个干扰条件；二是对动滑轮上绳子段数n 的判断。7如图是某型号电动轮椅工作原理示意图。开关S1和 S2由绝缘操纵杆控制，能同时接“1”或接“2”，向前推操纵杆时轮椅前进且能调速，向后拉操纵杆时轮椅以恒定速度后退。已知蓄电池的电压为24V 保持不变，R2的阻值为 10，电动机的额定功率为100W，额定电压为 24V。请解答下列问题：（1）当开关 S1和 S2同时接_时，电动轮椅前进；电动轮椅既能前进又能后退，是通过改变电动机线圈中的_实现的；（2）当电动轮椅后退时，电流表示数为1A，此时电动机的实际功率是_W；（

9、3）当电动机以额定功率工作时，电动轮椅在水平路面上匀速前进的速度为2m/s，若此时电动机消耗的电能有80%转化为电动轮椅前进的机械能，此时电动轮椅受到的阻力是_N。【答案】1电流方向 14 40【解析】【分析】【详解】(1)1电动机前进且能调速，这说明电路中的电流可以变化，电阻大小可变，这样只有滑动变阻器 R1接入电路时才有这个功能，观察电路图，当开关S1和 S2同时接 1 时，R1、电动机、电流表才串联接入电路，这样符合条件，电动轮椅前进。2磁场对通电导线的作用力方向跟电流方向有关，只改变电流方向时，受力方向也会变化；所以电动轮椅既能前进又能后退，是通过改变电动机线圈中的电流方向实现的。(2

10、)3由上述可知，当电动轮椅后退时，开关S1和 S2同时接 2，R2、电动机、电流表串联接在电路中，电路中的总电阻R总电动机的电阻24V 241ARM R总-R2 24-10 14此时电动机的实际功率2PM IMRM1A14 14W2此时电动机的实际功率是14W。(3)4设此时电动轮椅受到的阻力是f，电动轮椅在水平路面上匀速前进，牵引力F f，由题意可知，电动轮椅的机械效率F 2m/st80%100W t解得F 40N，此时电动轮椅受到的阻力是40N。8一物体质量为 10kg，小红用定滑轮将该物体在4s 内匀速提升 2m，所用拉力为 120N，此过程中，小红做的有用功是_，定滑轮的机械效率是_，

11、拉力做功的功率是_。（g=10N/kg）【答案】200J 83.3 60W【解析】【分析】【详解】1所提升物体的重力为G mg=10kg10N/kg=100N有用功为W有 Gs=100N 2m=200J故有用功是 200J。2总功为W总 Fs=120N2m=240J则机械效率为故机械效率为 83.3%。3 拉力做功的功率为W有W总=200J83.3%240JP 即拉力 F 的功率为 60W。W总240J=60Wt4s9如图所示，重 300N的物体在 10s 内水平均速移动了 1.5m，若物体受到地面的摩擦力为 60N，绳端所用的拉力 F 的功率为 12W，则绳端所用的拉力为_N，滑轮组的机械效

12、率为_。【答案】40 75%【解析】【分析】【详解】1由图可知，滑轮组有两段绳子与动滑轮相连，所以s绳 2s物3m绳端运动的速度为v绳根据公式P Fv可得，拉力大小为s绳3m=0.3m/st10sF=P12W=40Nv绳0.3m/s2由题可知，滑轮组所做的有用功为物体克服摩擦力所做的功W有 fs物 60N?1.5m=90J总功为W总 Fs绳 40N?3m=120J所以，滑轮组机械效率为=W有W总100%=90J100%75%120J10在“再探动滑轮”的实验中，小明用动滑轮将重3N 的钩码匀速向上提升，拉力为2N，2s 内钩码上升 0.2m。此过程中有用功为_J，拉力做功的功率为_W，动滑轮的

13、机械效率为_%。【答案】0.6 0.4 75【解析】【分析】【详解】1拉动的过程中做的有用功就是克服钩码重力所做的功，即为W有 G物s物=3N 0.2m=0.6J2绳子移动的距离为s绳 ns物=20.2m=0.4m拉力所做的功为W总 Fs绳=2N 0.4m=0.8J拉力的功率为P 3动滑轮的机械效率为W总0.8J=0.4Wt2sW有W总=0.6J=75%0.8J11用如图所示的滑轮组竖直匀速提升质量为m 的物体，绳子的拉力大小为F，在时间 t内物体上升的高度为h，滑轮组的机械效率为，每个滑轮重力大小均为G，下列说法正确的是（）A若将物体质量增大到 5m，则拉力大小增大到5FBG=3F-mgC匀

14、速提升物体的高度增加，机械效率 不变Dt 时间内，额外功为W【答案】CD【解析】【分析】【详解】A据 W总=W有+W额得1mgh或W h3F mgFs=mgh+W额即F mghW额smghW额3h物体质量增大到 5m 时，克服动滑轮的重力所做的额外功不变，即使克服摩擦所做的额外功增大，但总的额外功不会增大到5W额，那么拉力的大小不会增大到5F，故 A 错误；B若不计摩擦，据滑轮组的特点有F 即11(G物+G动)(mg+G)n3G=3F-mg但题目并不说明摩擦可以忽略，故B 错误；C用滑轮组多次匀速提升物体至不同高度，其机械效率不变，因为有用功和总功都不变，故 C 正确；D根据机械效率的公式有即

15、W有W有mghW总W有+WmghWmghmgh1W 或者mgh滑轮组提升物体做的有用功和总功分别为W有=mgh，W总=Fs=F 3h=3Fh那么额外功W=W总-W有=3Fh-mgh=h(3F-mg)故 D 正确。故选 CD。12如图甲所示，实心物体A 漂浮在水面上，现利用电动机通过滑轮组拉动A，使 A 向下运动（运动过程中始终未碰到定滑轮）。此过程中，电动机拉力F 做的功 W 随时间 t 的变化图象如图乙所示。已知A 的体积为 0.1m3，密度为 0.4103kg/m3，动滑轮重为 300N。不计绳重、摩擦和水的阻力，g 取 10N/kg。下列说法中正确的是（）A物体 A 向下运动过程中，电动

16、机拉着绳子的力逐渐变大B物体 A 受到的最大浮力为 400NC物体 A 向下运动的最小速度为0.2m/sD物体 A 向下运动过程中，滑轮组机械效率的最大值为82.4%【答案】C【解析】【分析】【详解】A由图可知，承担物重的绳子段数n3，电动机拉着绳子的力F 1(G F浮GA)n动物体 A 向下运动过程中，浮力先变大、后不变，所以电动机拉着绳子的力先变大，后不变，故 A 错误；B物体 A 完全浸没在水中时受到的最大浮力，为F浮液gV排1103kg/m310N/kg0.1m31000N故 B 错误；C由m得，A 的质量VmAAVA 0.4103kg/m30.1m3 40kgA 的重力GA mAg

17、40kg10N/kg 400N当 A 完全浸没时绳子对物体A 的拉力最大，电动机对绳子的拉力也最大，不计绳重、摩擦和水的阻力，则电动机对绳子的最大拉力11F F浮GAG动1000N 400N 300N 300N33由图乙可知，电动机工作时拉绳子的功率且保持不变，为P 由P W180J180Wt1sWFs Fv可知，绳子自由端运动的最小速度ttv绳则物体向下运动的最小速度P180W 0.6m/sF300N11v v绳0.6m/s 0.2m/s33故 C 正确；D当 A 完全浸没后，滑轮组受到的拉力最大，此时滑轮组的机械效率最大，有用功W有用F浮GAh总功W总 Fs 滑轮组机械效率的最大值1F浮G

18、AG动3h F浮GAG动h3W有用W总F浮GA1000N 400N100%66.7%F G G1000N 400N 300NF G Gh浮A动A浮动浮F GAh故 D 错误。故选 C。13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C乙滑轮组的额外功多【答案】C【解析】【详解】B两滑轮组机械效率相等D甲滑轮组绳自由端移动的距离多A由图可知，n甲 3，n乙=4，不计绳重和摩擦，则F111G动G，F22G动G34两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

19、甲GG，乙G G动G2G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甲额 G动h；W乙额 2G动h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s甲 3h，s乙 4h则乙滑轮组绳自由端移动的距离多，故D错误；故选 C。14如图所示，工人师傅用 500N 的拉力向下拉绳，使重为 900N 的物体在 10s 内匀速上升了 3m，此过程中忽略绳重和摩擦，则下列说法正确的是（）A人通过滑轮组做的有用功为 1500JB拉力 F 的功率为 150WC动滑轮重为 200ND滑轮组的机械效率为 90【答案】D【解析】【详解】A人通过滑轮组做的有用功是W有用 Gh 900N 3m 2

20、700JA 错误；B物体在 10s 内匀速上升了 3m，托着动滑轮的绳子有两条，那么人手拉的绳子那端移动距离是s 23m6m移动的速度是v 可知拉力 F 的功率为s6m 0.6m/st10sPF Fv 500N0.6m/s 300WB 错误；C由题意可知，忽略绳重和摩擦，托着动滑轮的绳子有两条，那么G动G物 2F解得G动 2F-G物 2500N-900N 100N即动滑轮重为 100N，C错误；D滑轮组的总功是W总 Fs 500N6m 3000J由上述可知，滑轮组的机械效率为D 正确。故选 D。W有用W总100%2700J100%90%3000J15农村建房时，常利用如图所示的简易滑轮提升建材

21、。在一次提升建材的过程中，建筑工人用 400N 的拉力，将重 600N 的建材在 10s 内匀速提高 3m。不计绳重及摩擦，则下列判断正确的是（）A该滑轮的机械效率=75%C滑轮自身的重力为100N【答案】A【解析】【详解】AB滑轮所做的有用功为：B滑轮所做的有用功为1200JD绳子自由端移动的距离大小为3mW有用=Gh=600N3m=1800J，因为是动滑轮，所以拉力移动的距离是物体提高距离的2 倍，即 6m，则拉力做的总功为：W总=Fs=400N6m=2400J，所以动滑轮的机械效率为：故 A 正确，B 错误；W有用1800J100%=100%=75%，W总2400JC不计绳重及摩擦，则拉

22、力为：1F （G G动），2那么动滑轮的重为：G动=2FG=2400N-600N=200N，故 C 错误；D由图知，使用的是动滑轮，承担物重的绳子股数n=2，绳子自由端移动的距离为：s=nh=23m=6m，故 D 错误；故选 A。16如图甲所示的装置，A 是重 15N 的空吊篮，绳子 B 和 C 能承受的最大拉力分别为100N和 50N。质量为 50kg 的小张同学将 A 提升到高处，施加的拉力F 随时间变化关系如图乙所示，A 上升的速度 v 随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦，常数g 取 10N/kg。下列结论正确的是（）A动滑轮的重力为 9NB第 2s 内拉力 F 的功率为 40WC

23、此装置最多能匀速运载80N 的货物D此装置提升重物的最大机械效率为85%【答案】BC【解析】【分析】【详解】A由图丙可知，在 12s 内物体匀速运动，图乙可知，拉力为10N，由图甲知绳子股数n=2，则根据F 即G总GAG动nn15N G动210N 解得G动=5N故 A 错误；B第 2s 内绳子自由端的速度为v绳 nvA 22m/s=4m/s第 2s 内拉力 F 的功率为P Fv绳=10N4m/s=40W故 B 正确；C当拉力最大为 50N 时，可以拉动物重为G物 nF-G动-GA 250N-5N-15N=80N绳子 B 不断，故 C 正确；D由 C 可得，重物最重为 80N，则最大的机械效率为

24、G物hG物hG物80N=100%80%FsFnhnF250N故 D 错误。故选 BC。17用图所示的装置将重为为800N 的正方体石料 A 从水中提升出来。在卷扬机对绳子的拉力作用下，使 A 经历了三个过程过程I 为 A 浸没在水中竖直匀速上升的过程，过程为 A 上表面刚露出水面到下表面刚离开水面竖直匀速上升的过程，过程为A 在空中竖直匀速上升的过程。过程 I 中卷扬机对绳子的拉力大小为F=500N。若不计绳重和轮与轴间的摩擦，不计水中提升时水对A 的阻力，不计 A 被提出水面所带水的质量，下列判断中正确的是（）A若过程 I 和过程中提升 A 的高度相同，则两过程中动滑轮所做的有用功相同B过程

25、 I 和过程 II 中卷扬机对绳子的拉力大小相同C过程中提升 A 的机械效率 一定小于 80%D此装置中动滑轮的重力大于200N【答案】CD【解析】【分析】【详解】A过程 I、中动滑轮提供的拉力等于A 的重力减 A 受到的浮力，但过程中物块排开水的体积变小，则浮力不断变小，拉力增大，提升相同的高度，由W Fs可知过程 I 中动滑轮所做的有用功与过程中动滑轮所做的有用功不相等，故错误；B过程 I 和过程 II 中动滑轮提供的拉力大小不同，由F卷扬机11F拉G动=G F浮G动22可知卷扬机对绳子的拉力大小不同，故错误；CD过程 I 中F卷扬机11F G=G F浮G动拉动222F卷扬机 F浮 G G

26、动过程中W有GhGG800N800N=100%80%W总GhG动hGG动2F卷扬机 F浮2500N F浮1000N F浮G800N800N=G G动1000N F浮800N+200N F浮又因为则G动=200N F浮200N故 CD 正确。故选 CD。18如图所示，竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组，已知每个滑轮重均为30N，滑轮组下端挂有质量为 30kg 的物体 B，滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体A 相连，物体 A 在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动；用水平向左的力F 拉动物体 A，可使其沿水平桌面向左做匀速直线运动，此时物体B 上升的速度大小为6cm/s。若不计绳重及绳与滑轮的

27、摩擦，g 取 10N/kg，则下列说法中正确的是（）A物体 A 所受滑动摩擦力大小为100NBF 的大小为 220NCF 做功的功率为 42WD提升物体 B 时滑轮组的机械效率约为90.9%【答案】BD【解析】【分析】【详解】A物体 B 的重力GB mBg 30kg10N/kg=300N由图可知，n3，不计绳重及滑轮的摩擦，A 右侧绳子对滑轮组的拉力11F拉(GBG动)300N+30N=110N33因 A 物体向右做匀速直线运动，则由二力平衡条件可得A 物体所受滑动摩擦力f F拉110N故 A 错误；B用水平向左的力 F 拉动 A 可使其沿水平桌面向左做匀速直线运动，因A 对桌面的压力不变、接

28、触面的粗糙程度不变，则A 受到的摩擦力大小不变，又因为A 右侧绳子对 A 的拉力和对滑轮组的拉力由同一根绳子承担，所以两个拉力大小相等，由力的平衡条件可得，此时水平向左的拉力11F f F拉=f(GBG动)110N+300N+30N=220N33故 B 正确；C拉力端移动速度v 3v物 36cm/s=18cm/s=0.18m/s拉力做功的功率P 故 C 错误；WFs Fv 220N0.18m/s=39.6WttD匀速提升物体 B 时，A 对滑轮组的拉力F拉 F f 220N-110N=110N因为滑轮组的机械效率所以此时滑轮组的机械效率W有用GhGhGW总FsF3h3F 故 D 正确。故选 B

29、D。GB300N100%90.9%3F拉3110N19高台上的电动车通过如图滑轮组将重力为G 的物体匀速提至高台上（不计绳重和滑轮间摩擦），用时为 t，已知整个过程中电动车的速度为v，受到水平地面的摩擦力为Ff，滑轮组的机械效率为。则下列说法中正确的是（）A电动车的牵引力等于水平地面的摩擦阻力FfB此过程中物体克服重力做功GvtC绳对车的拉力为G+Ff）v2D电动车牵引力的功率（【答案】CD【解析】【分析】【详解】A电动车匀速提升物体，处于平衡态，受平衡力作用，故电动车水平向左的牵引力等于向右的水平地面的摩擦阻力Ff与绳子拉力之和，A 选项错误；B由图可知动滑轮缠绕的绳子股数n=2，则物体竖直

30、方向上移动的速度为v物物体竖直方向上移动的高度为v绳vn2hv物t克服重力做功vt2WGhB 选项错误；C由滑轮组效率Gvt2W有GhG 100 100 100W总FsnF得绳对车的拉力为FC 选项正确；GGn2D由平衡力关系得电动车的牵引力为F牵FFf电动车牵引力的功率PD 选项正确。故选 CD。F sGW牵F牵vFFfvFfvtt220用如图甲所示的滑轮组在同一平面上均以0.2m/s 的速度匀速拉动不同物体。根据测量结果画出了该滑轮组机械效率与物体受到摩擦力大小变化的关系图像，如图乙所示。若不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，当物体向右运动0.3m，绳子自由端移动_m；当滑轮组的机械效率为 60%

31、时，拉力 Fb的功率是_W。【答案】0.9 50【解析】【分析】【详解】1有丙图可知，绳子股数n3，物体向右运动 0.3m，则绳子自由端移动的距离s绳 ns物 30.3m=0.9m2由丁图，当物体受到的摩擦力是100N 时，滑轮组机械效率为50%，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，则则W有用W总fs物f100N=50%fs物G动s物(f G动)(100N+G动)G动100N当滑轮组的机械效率为60%时，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，物体受到摩擦力的大小则W有用1W总1f1s物1f1f1=60%f1s物1G动s物1(f1G动)(f1+100N)f1150N不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，由图知绳子股数n3，拉力 Fb为11250Fb(f1G动)150N+100N=N333物体运动速度 0.2m/s 不变，则绳端移动速度v绳 nv物 30.2m/s=0.6m/s则拉力 Fb的功率，由P 则WFs FvttP Fbv绳250N0.6m/s=50W3