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=W2

B．F1=1

2

F2W1=

1

2

W2

C．F1=4F2W1= W2

D．F1=1

4

F2W1=

1

4

W2

【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=2f

F2=1 2 f

故：

F1=4F2根据功的公式可知：

W1=F1×1

2

s=2f×

1

2

s=fs

W2=F2×2s=1

2

f×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

450J

45W 10s

W 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 =

320N

f

=⨯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 n

33mg 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%G

G 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 n

n 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

3

G 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 n

n max 333%3100%100%100mg G mg G mg G m G G G g

G 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 ()1

2

F 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 )1

2

(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/s

P F v ''=

== 不计绳重、摩擦及阻力，拉力A ()1

2

F 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/s

P F v =

== 不计绳重、摩擦及阻力，拉力A )1

2

(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