中考物理机械效率的计算(大题培优易错试卷)附答案

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，物体重G =200N ，滑轮重G′=100 N ，若用力F 竖直向上匀速拉动滑轮，则此时该滑轮的机械效率为____（不计绳重和滑轮转轴处的摩擦）。

【答案】80% 【解析】【分析】【详解】

不计绳重和滑轮转轴处的摩擦，竖直向上匀速拉动滑轮，由力的平衡条件可得拉力

F =2

G ＋G′=2×200N ＋100N=500N

由图知，动力作用在动滑轮的轴上，此时动滑轮费力、但省一半的距离，即

s h = 所以物体上升的高度

h ＝2s

该滑轮的机械效率

22200N

100%100%100%0%500N

W Gh G W Fs F η?=

?=?=?=?有用总100%＝8

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】1.44×104 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

43600N 4m 1.4410J W Gh ==?=?有

[2]该起重机的机械效率

441.4410J

100%100%60%1.4410J 9600J

W W η?=?=?=?+有总

3．工人用图甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定，滑轮组的机械效率随建材重力变化的图像如图乙所示，滑轮和绳的摩擦力及绳重忽略不计。则：

（1）若某次运送建材的质量为40kg ，滑轮组的机械效率是_______。动滑轮的重力是_______N 。

（2）若工人在1min 内将建材匀速竖直向上提升12m ，作用在绳上的拉力为500N 时，拉力的功率是_______W ，运送建材的重力是_______N ，此时的机械效率是_______。

【答案】50% 400 200 600 60%. 【解析】【分析】【详解】

(1)[1]建材质量为40kg ，其重力为

=40kg 10N/kg=400N G mg =?

由图乙得，当建材重力为400N 时，滑轮组机械效率为50%。 [2]此时机械效率

400

==50%400+G G G G η+动动

解得G 动=400N 。

(2)[3]滑轮组由一个动滑轮和一个定滑轮组成，与动滑轮相连的绳子有两段，则该滑轮组可以省一半的力，建材向上提升了12m ，则绳子段移动的距离为24m ，拉力功率

500N 24m ==200W 60s

W Fs P t t ?=

= [4]滑轮组省一半的力，所以

+=2G G F 动材

解得=600N G 材。 [5]此时的机械效率为

600

=60%600+400

G G G η+材动

材

4．如图所示，每个滑轮均重12N ，用滑轮组拉着重600N 的物体A 沿水平方向匀速移动，

在40s 内物体移动了8m ，拉力F 做的功为1280J ．（不计绳重及机械内部摩擦）那么，拉力F 的功率为_____W ，滑轮组的机械效率为_______．

【答案】32 92.5% 【解析】【分析】【详解】拉力F 的功率为P ＝

128040W J t s

＝＝32W.不计绳重和摩擦,克服动滑轮重力做功为：W 额＝G 动

?h ＝12N×8m ＝96J ，则W 有＝W 总?W 额＝1280J?96J ＝1184J ；η＝

W W 有总

＝

11841280J

＝92.5%

5．如图所示，工人们用同一滑轮组，根据需要有两种方式来提起等重的建筑材料，若不计摩擦和绳重，则F 1______F 2，机械效率ηA ______ηB 。（填“>”“=”或“<”）

【答案】< = 【解析】【分析】【详解】

[1]由图可知，不计摩擦及绳重，绳子自由端拉力分别为

()113F G G =

+物动，()21

F G G =+物动所以

1F F ２＜

[2]不计摩擦和绳重，两种方式来提起等重的建筑材料到相同高度，则对物体做的有功相同，动滑轮相同，则所做额外功相同。所以机械效率相同，即A B ηη=。

6．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

物 =

320N

85%

解得

f=51N

即物体与桌面的之间的摩擦力为51N。

7．如图在粗糙斜面上将一个重为16N的物体匀速拉到高h处，沿斜面向上的拉力为

10N，斜面长2m

s=、高1m

h=。其中所做的有用功为__J，物体受到的摩擦力大小为

__N，斜面的机械效率为__。

【答案】16 2 80%

【解析】

【详解】

[1]所做的有用功为：

W有用16N1m=16J

==?；

[2]拉力做的总功为：

W总10N2m=20J

==?，

所做的额外功为：

W额=W总-W有用=20J-16J=4J；

摩擦力：

=2N

额。

[3]斜面的机械效率为：

16J

100%=100%=80%

20J

η=??

有用

总

。

8．用如图所示的滑轮组匀速提升质量为4kg 的物体，在重物上升1m的过程中，拉力F的

功率为25W ，此时滑轮组的机械效率为80%，则拉力做的有用功是_____J ，重物上升的速度是_____m/s ；若用此滑轮组匀速提升80N 的货物，所需拉力为________N 。（不考虑绳重和摩擦）

【答案】40J 0.5m/s 45N 【解析】【分析】【详解】 [1]有用功为

=4kg 10N/kg 1m 40J W G h mgh ==??=有物

[2]拉力做的总功为

40J

50J 80%

W W η

=有

总做功所需的时间为

50J

=2s 25W

W t P =

=总所以重物上升的速度为

1m =0.5m/s 2s

s v t =

= [3]上问中拉力为

50J

25N 1m 2

W F s =

==?总动滑轮重力为

=-=225N-40N=10N G nF G ?动物

所以用此滑轮组匀速提升80N 的货物，所需拉力为

()()11

+=80N+10N =45N 2

F G G n =

物动

9．起重机械在四川汶川的救援过程中，发挥了重要的作用；如图所示，吊臂上的滑轮组，可用4 10N F =的拉力将重为2.4×104 N 的吊板提起，如果吊板被匀速提高10 m ，则拉力F 做功_________J ，滑轮组的机械效率是__________。

【答案】3×105 80% 【解析】【分析】【详解】

[1]由题图知：与动滑轮相连的绳子共有三段，则拉力F 移动的距离s 与物体升高的距离h 之间的关系为3s h =；拉力F 做功是

4510N 310m 310J W Fs ==??=?总

[2]滑轮组做的有用功是

452.410N 10m 2.410J W Gh ==??=?有用

滑轮组的机械效率是

2.410J 100%100%80%310J

W W η?=?=?=?有总

10．如图所示，用8 N 的拉力F 拉着物体A 在水平面匀速运动了1 m 。已知物体A 重40 N ，与水平面的接触面积是100cm 2，它在水平面运动时受到的摩擦力是12N ，则拉动时重物对地面的压强是_______Pa ，滑轮组的机械效率是______。

【答案】4×103 75% 【解析】【详解】

[1]重物对地面的压强为：

4240N 410Pa 10010m

F G P S S -=

===??；

[2]由图可知，动滑轮上绳子的段数为n=2，绳子自由端移动的距离为：

=21m=2m s ?绳；

克服摩擦力做的有用功为：

=12N 1m=12J W fs =?有；

总功为：

=8N 2m=16J W F s =?绳总拉；

机械效率为：

12J

100%=100%=75%16J

W W η??有总。

11．如图所示，用完全相同的四个滑轮和两根相同的细绳组成甲乙两个滑轮组，在各自的自由端均施加大小相等的拉力F ，将A 、B 两个不同的物块匀速提升相同的高度（不计绳重和摩擦）已知A 、B 两物块重分别为G A 、G B ，动滑轮重为G 0，下列说法正确的是（）

A ．甲、乙两滑轮组的机械效率相等

B ．物块A 的重力小于物块B 的重力

C ．若G 0=G B ，则甲、乙滑轮组一定都是省力机械

D ．甲滑轮组的机械效率为A 2G F

【答案】BD 【解析】【分析】【详解】

A ．甲、乙两滑轮组提升两块物体的质量不同，提升相同高度所做有用功不同，动滑轮质量相同，不计绳重和摩擦，则滑轮组做额外功相同，它们的机械效率不同，故A 项错误；

B ．在各自的自由端均施加大小相等的拉力F ，则

A 2G F G =-动，

B 3G F G =-动

所以A G G Ｂ＜，故B 项正确； C ．若G 0=G B ，则甲滑轮组绳子端拉力为

A A A

2G G G G G F =动Ｂ甲＋＋＝＞２２２

即

A F G 甲＞

所以甲滑轮组是费力机械，乙滑轮组绳子端拉力为

B B B

2=3G G G G G F =

动Ｂ乙＋＋＝33

所以乙滑轮组是省力机械，故C 项错误； D ．甲滑轮组的机械效率为

A A

=2W G h G W Fs F

η=

=有用总故D 项正确。故选BD 。

12．如图，A 物体重力为100N ，B 物体重力为30N ，此时A 物体恰好向右做匀速直线运动，A 物体受到的滑动摩擦力为其重力的0.2倍，下列说法正确的是（不计绳重和摩擦）（）

A ．A 物体受到的绳子的拉力为15N

B ．若将B 物体的重力增加一倍，则A 物体受到的摩擦力为35N

C ．动滑轮拉B 物体的效率为75%

D ．若将A 以0.1m/s 的速度水平向左匀速拉动，拉力的功率为2W 【答案】C 【解析】【分析】【详解】

A ．A 物体恰好向右做匀速直线运动，摩擦力等于拉力，由题知，摩擦力

f =0.2G =0.2?100N=20N

故A 物体受到的绳子的拉力为20N ，故A 错误；

B ．若把B 的重增加一倍，但A 与地面的粗糙程度不变，压力也不变，因此A 受到的摩擦力也不会改变，故B 错误；

C ．由图可知，n =2， A 物体对绳子的拉力等于A 物体受到的绳子的拉力，则动滑轮的重力

G 动=2F -G B =2f - G B =2?20N-30N=10N

不计绳重和摩擦，则动滑轮拉B 物体的效率

η=W

有用

总

W W

有用

有用额

G h

Gh G h

动

G G

动

30N

30N10N

=75%

故C正确；

D．若将A以0.1m/s的速度水平向左匀速拉动，摩擦力水平向右，大小不变，A物体受到的绳子的拉力不变，则拉力为原来的2倍，即40N，拉力的功率

=F′v=40N?0.1m/s=4W

故D错误。

故选C。

13．如图，拉力F将重 120N 的物体沿水平方向移动 1m，用时 1s。运动时，物体与地面之间的摩擦力为 30N，此时滑轮组的机械效率为 80%。下列说法正确的是（）

A．拉力F＝10N B．克服动滑轮重力做额外功 7.5J

C．动滑轮重 7.5N D．拉力的功率是 37.5W

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

A．由图知，滑轮组由3段绳子拉着动滑轮，即n=3，该滑轮组的机械效率

W fs f

W Fns nF

η===

有用物

总物

则绳子自由端的拉力

30N

12.5N

3380%

===

故A错误；

B．滑轮组对物体做的有用功

30N1m30J

W fs

==?=

有用

滑轮组做的总功

312.5N31m=37.5J

W F s

=?=??

总

额外功为

37.5J 30J 7.5J W W W =-=-=额总有用

由于绳有重力，绳与滑轮之间有摩擦力，故此额外功包括对动滑轮做的功和克服绳重及绳与滑轮之间的摩擦做功的总和，故克服动滑轮重力做的额外功应小于 7.5J ，故B 错误； C ．由B 知对动滑轮重力做的额外功小于 7.5J ，动滑轮上升的高度为1m ，根据W Gh =知，动滑轮重小于 7.5N ，故C 错误； D ．拉力做的总功为37.5J ，用时 1s ，由W

P t

得拉力的功率为 37.51s

37.5W W P t =

==总故D 正确。故选D 。

14．用如图所示的滑轮组拉动物体A ，使物体A 以0.2m/s 的速度水平向左匀速运动10s 。已知物体A 重500N ，物体A 受到的摩擦力为120N ，拉力F 的功率为30W 。下列说法正确的是（）

A ．绳子自由端移动的距离为2m

B ．拉力F 的大小为40N

C ．滑轮组的机械效率为80%

D ．滑轮组对物体A 所做的功为1000J 【答案】C 【解析】【分析】【详解】

A ．由图知，3n =，绳子自由端移动的距离的速度为

30.2m /s 0.6m /s v nv ==?=绳物

则绳子自由端移动的距离为

0.6m /s 10s 6m s v t ==?=绳绳

故A 错误； B ．由

W Fs

P Fv t t

== 可得拉力的大小

30W 50N 0.6m /s

P F v =

==绳故B 错误；

CD ．物体移动的距离为

0.2m /s 10s 2m s v t ==?=物

滑轮组对物体所做功为

120N 2m 240J W fs ==?=有

总功为

50N 6m 300J W Fs ==?=绳总

滑轮组的机械效率为

240J

100%100%80%300J

W W η=

?=有总

故C 正确，D 错误。故选C 。

15．如图是工人将重160 N 的物体匀速放下的过程，已知物体下降的距离为3 m ，用时3 s ，工人的拉力为50 N ，工人质量为50kg （物体未浸入水中，且不计绳重及摩擦）设此时工人放绳的速度为v 1，滑轮组的效率η1 ；如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为

η2，已知124

3ηη=∶∶（物体在水中仍匀速下降，动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦，g 取10 N/kg ）设当物体完全浸没在水中后物体所受的浮力为F 浮，工人对地面的压力为F 2.则（）

A ．v 1=1 m/s

B ．η1=62.5%。

C ．F 2 =525 N

D ．F 浮=120 N

【答案】C 【解析】【分析】【详解】

A ．物体下降速度为

=1m/s 3s

h v t =

= 因为有4段绳子，所以工人放绳的速度为

441m/s 4m/s v v ==?=1物

故A 不符合题意；

B ．已知物体下降的距离为3 m ，因为有4段绳子，所以绳子运动距离

443m 12m s h ==?=

放绳子的做的有用功

160N 3m 480J W Gh ==?=有用

放绳子的做的总功

50N 12m 600J W Fs ==?=总

滑轮组的效率

1480J

100%100%80%600J

W W η=

?=?=有用总故B 不符合题意；

CD ．物体未浸入水中时，不计绳重及摩擦，动滑轮受到重物对它的拉力、本身的重力、绳子的拉力，由(1

)F G G n

+动可得，动滑轮重力 4450N 160N 40N G F G =-=?-=动

已知η1：η2=4：3，则物体完全浸没水中后滑轮组的机械效率为

213380%60%44

ηη==?=

物体完全浸没水中后，滑轮组对物体的拉力做的功为有用功，不计绳重及摩擦，克服动滑轮重力做的功为额外功，则此时滑轮组的机械效率

260%40N

W F h F W F h G h F η'===='++有用拉物拉物

总拉物动拉物

解得F 拉物=60N ；物体的重力为160N ，根据公式可得

==160N-60N=100N F G F -浮拉物

故D 不符合题意；

完全入水后，动滑轮受到重物对它向下的拉力、本身向下的重力、4段绳子向上的拉力，由力的平衡条件可得

4F F G =+绳拉物动

则人对绳子的拉力

60N 40N)25N 44

()(F F G =+=+=绳拉物动

因为物体间力的作用是相互的，所以绳子对人的拉力也为25N ；人的重力为

50kg 10N/kg 500N G m g ==?=人人

对人进行受力分析可知，人受竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖直向上的支持力，则人受到竖直向上的支持力

500N+25N=525N F G F =+=人绳支

因为物体间力的作用是相互的，则人对地面的压力为525N ，故C 符合题意。故选C 。

16．如图所示，小型牵引车通过滑轮组匀速打捞起深井中的均质物体，物体上升的速度保

持 1m/s 不变，已知物体重 1.2×310N ，密度为1.6×310kg/3m 。测得物体在出水面前、后牵引车作用在绳子上的拉力之比为 l ∶2，若不计摩擦、绳重及水的阻力，g 取10N/kg ，下列结果错误的是（）

A ．物体出水前牵引车拉力的功率为500W

B ．物体浸没在水中受到的浮力为750N

C ．物体在出水面前，牵引车的拉力为250N

D ．物体在出水面前，滑轮组的效率是60% 【答案】A 【解析】【分析】【详解】物体的质量为

31.210N 120kg 10N kg

G m g ?===

物体的体积

333

120kg

0.075m 1.610kg m

V ρ

=? 物体浸没水中时，排开液体体积等于物体体积，所受的浮力为

3331.010kg m 10N kg 0.075m 750N F gV ρ==???=浮排

在出水面前、后牵引车作用于绳子上的拉力之比为l ∶2，即

1=2F F '牵牵

则

()()1

13=123

G G F G G +-+物动浮物动可得

=2=2750N 1200N=300N G F G -?-动浮物

物体在出水面的拉力为

()()11

=1200N 300N 750N 250N 33

F G G F +-+-=物动浮牵物体上升的速度保持1m/s 不变，则牵引车的速度为3m/s ，故物体出水前牵引车拉力的功率为

=250N 3m s =750W P Fv =?

物体出水前滑轮组的效率是

()

()1200N 750N 100%100%100%60%

3250N

G F W W nF η--=

??=?=?物

浮有用总

牵

＝

A ．物体出水前牵引车拉力的功率为750W ，A 错误，故A 项符合题意；

B ．物体浸没在水中受到的浮力为750N ，B 正确，故B 项不符合题意；

C ．物体在出水面前，牵引车的拉力为250N ，C 正确，故C 项不符合题意；

D ．物体在出水面前，滑轮组的效率是60%，D 正确，故D 项不符合题意。故选A 。

17．用如图甲所示的动滑轮提升一批建筑材料。工人竖直向上拉动轻绳的自由端将建筑材料以0.1m/s 的速度匀速提升，此过程中，作用在绳子自由端的拉力F 所做的功W 随时间t 的变化关系如图乙所示已知这批建筑材料的总质量为70kg ，滑轮的摩擦不可忽略g 取10N/kg 。下列说法中正确的是（）

A ．绳子自由端拉力做功的功率为80W

B ．绳子自由端的拉力F 大小为400N

C ．用该滑轮提升这批建筑材料的机械效率约为87.5%

D ．若用这个动滑轮以0.1m/s 的速度匀速提升总质量为100kg 的建筑材料，则对绳子自由端竖直向上的拉力的功率为110W 【答案】ABC 【解析】【分析】【详解】

A ．由图乙可知，拉力在100s 内做功3810J ?，则拉力做功功率

3810J

80W 100s

W P t ?===

故A 项正确；

B ．图中使用的是动滑轮，拉力端移动速度

220.1m/s 0.2m/s v v ==?=物

由W Fs P Fv t t

==可得拉力大小 80W

400N 0.2m/s

P F v =

== 故B 项正确； C ．建材受到的重力

70kg 10N/kg 700N G mg ==?=

则动滑轮机械效率

700N

100%100%100%100%100%=87.5%222400N

W Gh Gh G W Fs F h F η=

?=?=?=?=??有总故C 项正确；

D ．若忽略绳重和滑轮的摩擦力不计，拉力

()1

2F G G =

+物

动则动滑轮重力

22400N 700N 100N G F G =-=?-=动物

提升总质量为100kg 的建材材料时，建材重力

100kg 10N/kg 1000N G m g ''==?=物

拉力

()

()11

1000N 100N 550N 22

F G G ''=

+=+=物动拉力做功的功率

550N 0.2m/s 110W P F v ''==?=

因为不能忽略绳重和滑轮的摩擦力，所以拉力的功率不等于110W ，故D 项错误。故选ABC 。

18．如图所示，物体A 在大小为10N 的拉力F 作用下，以0.3m/s 的速度向右匀速运动（不计细绳的摩擦及重力），若物体A 与桌面间的摩擦力为6N ，已知动滑轮重为1N ，下列说法正确的是（g =10N/kg ）（）

A ．拉力F 做功的功率是3W

B ．物体B 的质量是1.1 kg

C ．物体B 上升的速度是0.15 m/s

D ．去掉F ，物体A 仍保持静止则物体B 的重力可以增加到17N 【答案】ABD 【解析】【分析】【详解】 A ．拉力的功率

10N 0.3m/s=3W P Fv ==?

故A 正确；

B ．因为A 做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡状态得

F f F =+绳

得

10N-6N=4N =F F f -=绳

由图示可知，滑轮组承重绳子的有效股数n = 3，则物体B 的重力

334N=12+N B G G F ==?动绳 312N-1N=11N -B G F G ==绳动

物体B 的质量

g 1011N

=1.N/g

1k k B B G m g =

= 故B 正确； C ．B 的上升速度

0.3m/s=0.1m/s 33

B A v v ==?

故C 错误；

D ．去掉F 后，仍保持物体A 静止，F 拉的最大值等于f ，物体B 的重力可以增加到根据

() 1

F G G n

+拉动可得

36N-1N=17N G nF G '

=-=?拉动

故D 正确。故选ABD 。

19．如图所示，分别用甲、乙两个滑轮组提起重力G 1=G 2的重物至相同的高度h ，若所用拉力F 1=F 2，已知甲的机械效率50%，则（不计绳重及摩擦）（）

A ．乙的机械效率75%

B ．乙的机械效率80%

C ．拉力F 1做的功与拉力F 2做的功之比3：2

D ．甲、乙两个滑轮组中的动滑轮重力之比3：1 【答案】ACD 【解析】【分析】【详解】

AB ．已知甲、乙两个滑轮组将同一物体匀速提升至相同的高度，由公式=有用W Gh 可知，甲、乙两个滑轮组所做的有用功相同；甲图滑轮组绳子的股数n =3，故S 甲=3h ，乙图滑轮组绳子的股数n =2，故S 乙=2h ，而拉力F 1=F 2，则甲、乙两个滑轮组所做的总功为

113W F S F h ==甲总甲

222W F S F h ==乙总乙

所以甲的机械效率为

50%33W Gh G W F h F η=

==有用甲总

乙的机械效率为

22W Gh G W F h F 有用乙总

η=

= 因为12F F =，

50%3G F =，所以 2

75%2G F η=

=乙故A 正确，B 错误；

C ．拉力F 1做的功与拉力F 2做的功之比为

123

W F S W F S =

=总甲甲乙总乙

故C 正确； D ．因为

150%W Gh

W Gh G h

η=

=+有用甲总

动

化简得1G G =动，由

275%W Gh

W Gh G h

η=

=+有用乙总

动

解得23

G =

动，所以 G 动1：G 动2=G ：

=3:1 故D 正确。故选ACD 。

20．一物体质量为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________，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

=10kg 10N /kg=100N G mg =?

有用功为

=100N 2m=200J W Gs =?有

故有用功是200J 。 [2]总功为

=120N 2m=240J W Fs =?总

则机械效率为

200J

83.3%240J

W W η=

≈有总

故机械效率为83.3%。 [3] 拉力做功的功率为

240J

==60W 4s

W P t =

总即拉力F 的功率为60W 。