中考物理 机械效率的计算 培优 易错 难题练习(含答案)及答案

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C.F1和F2做功的功率之比为3:4
D.两个滑轮组的机械效率之比为4:3
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.从图甲可以看到,三条绳子托着动滑轮,动滑轮只是一个,重力大小是
把动滑轮和重物看作一个整体,这个整体处于平衡状态,可知
解得 ,重物G1的重力大小为5.5N,A正确,不合题意;
B.在图乙中,把两个动滑轮和重物看作一个整体,这个整体处于平衡状态,可知
A.甲滑轮组的动滑轮比乙的重B.甲滑轮组的总功率比乙的小
C.甲滑轮组的有用功比乙的少D.两滑轮组绳端移动的距离相等
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
由图可知,甲滑轮组绳子的股数为2,乙滑轮组绳子的股数为3,A、B物体匀速提升相同高度h,则甲滑轮组绳子自由端运动2h,乙滑轮组绳子自由端运动3h,A、B物体匀速提升相同高度h,而 ,所以甲滑轮组的有用功比乙的多,即
C. D.
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】
如图有两段绳子承担物重,当绳重及摩擦均忽略不计,设一块砖收到的重力为G,人对绳子的拉力是
所以 ,由于三次提起重物时动滑轮受到重力不变,所以
提起物体重力越大,机械效率越高,故 。
故选BD。
12.如图所示,用规格相同的滑轮组成甲、乙两个滑轮组,分别将两个重力相同的物体G1和G2在相同时间内匀速提升相同高度,若不计绳重和摩擦,比较甲、乙两滑轮组,下列说法正确的是
一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题
1.某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组(每个滑轮重均为50g)在2s内把重物G1和G2提高10cm,已知Fl和F2的大小均为2N,不计绳重及摩擦(g取10N/kg)。下列说法中不正确的是( )
A.重物G1的重力大小为5.5N
B.乙滑轮组所做的有用功是0.7J
可得拉力FA的大小:
,故A错误;
BD.分别用两种绕法匀速提升相同重物时,有用功相同,忽略绳重及一切阻力,克服动滑轮做的功是额外功,因同一滑轮组中动滑轮的重不变、提升高度相同,额外功相同,总功相同(即FA和FB做功相同),机械效率也相同,故B、D错误;
C.图甲中,根据 可得动滑轮的重力:

忽略绳重及一切阻力,滑轮组的机械效率
而 ,由 可知
又因为时间相同
所以
忽略绳子和摩擦,滑轮组机械效率为

又因为 ,则
又因为 所以
A.甲滑轮组的动滑轮比乙的重,故A项符正确;
B.甲滑轮组的总功率比乙的大,故B项错误;
C.甲滑轮组的有用功比乙的多,故C项错误;
D.甲滑轮组绳端运动长,故D项错误。
故选A。
14.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Ⅱ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Ⅲ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( )
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,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

则用图乙绕法匀速提升400N重物时,其机械效率为:

故C正确。
11.建筑工地上需要将6块相同的砖从地面运送到楼顶,工人师傅利用如图所示的装置分三次运送,第一次运1块,第二次运2块,第三次运3块,每次运送时,砖都匀速上升,绳重及摩擦均忽略不计;这三次拉力依次为 、F2、F3,效率为 、 、 ,则
A. B.
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;
【答案】16280%
【解析】
【详解】
[1]所做的有用功为:
W有用 ;
[2]拉力做的总功为:
W总 ,
所做的额外功为:
W额=W总-W有用=20J-16J=4J;
摩擦力:

[3]斜面的机械效率为:

4.如图甲是一艘完全依靠太阳能驱动的船,该船长30米,宽15米,排水量60吨,船的表面安装有太阳能电池板,接收太阳能的功率为1.6×105W,若接收的太阳能只用来驱动船前进。在一次航行中,从某一时刻开始,太阳能船受到水平方向的牵引力F随时间t的变化关系如图乙所示,船的运动速度v随时间t的变化关系如图丙所示。(g取10N/kg),则满载时太阳能船受到的浮力是___________N;第50s到第100s的运动过程中,太阳能船的效率是_________。
A.拉力的大小为450 N
B.分别用两种方法匀速提升相同重物时,图乙绕法机械效率大
C.用图乙绕法匀速提升400N重物时,机械效率为80%
D.分别用两种绕法匀速提升相同重物升高相同高度,FB做功少
【答案】C
【解析】
【详解】
A.忽略绳重及一切阻力,用图甲绕法匀速提升重为900N的物体时,机械效率为90%,图甲中n=2,由
【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
[2]该起重机的机械效率
3.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 、高 。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__。
【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 可知,功率变大。故ACD错误,B正确。
故选B。
9.如图所示,重300 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60 ,绳端所用的拉力F的功率为12W,则绳端所用的拉力为_____N,滑轮组的机械效率为_____。


所以 ,则甲滑轮组更省力;因为不计绳重及摩擦,动滑轮重相同,提升的物体重和高度都相同,由 、 可知,利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,则拉力做的总功相同,因为 ,所以两滑轮组的机械效率相同;综上所述,故选D。
13.如图所示,用甲、乙滑轮组在相同时间分别将A、B物体匀速提升相同高度,已知物体受到的重力 ,滑轮组的机械效率 。忽略绳重和摩擦,下列判断正确的是( )
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-GB=2f-GB=2 20N-30N=10N
不计绳重和摩擦,则动滑轮拉B物体的效率
η= = = = = =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
P= = =F′v=40N 0.1m/s=4W
故D错误。
故选C。
8.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
【答案来自百度文库B
【答案】
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由题意可知,排水量60t,则满载时太阳能船受到的浮力是
[2]由题意可知,第50s到第100s的运动过程中,太阳能船移动的距离是
这段时间牵引力所做的功是
总功是
那么太阳能船的效率是
5.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%时,拉力Fb的功率是__________W。
B.过程I和过程II中动滑轮提供的拉力大小不同,由
可知卷扬机对绳子的拉力大小不同,故错误;
CD.过程I中
过程Ⅲ中
又因为

故CD正确。
故选CD。
15.如图所示,质量为70kg的小刚站在高台上通过滑轮组匀速提升货物,第一次提升货物的质量为100kg,第二次提升货物的质量为200kg,小刚第二次提升货物时拉力做功的功率为220W。已知滑轮A、B的质量均为4kg,滑轮C的质量为8kg,绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计, 取10N/kg,关于小刚提升货物的分析,下列说法中正确的是
物体运动速度0.2m/s不变,则绳端移动速度
则拉力Fb的功率,由

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】4075%
【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
绳端运动的速度为
根据公式 可得,拉力大小为
[2]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
总功为
所以,滑轮组机械效率为
10.如图所示,甲、乙分别为同一滑轮组的不同绕法,忽略绳重及一切阻力,用图甲绕法匀速提升重为900N的物体时,机械效率为90%,下列判断正确的是( )
【答案】0.950
【解析】
【分析】
【详解】
[1]有丙图可知,绳子股数 ,物体向右运动0.3m,则绳子自由端移动的距离
[2]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

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

不计绳重和绳与滑轮间的摩擦,由图知绳子股数 ,拉力Fb为
A.甲滑轮组省力,乙滑轮组的机械效率大
B.乙滑轮组省力,乙滑轮组的机械效率大
C.乙滑轮组省力,甲滑轮组的机械效率大
D.甲、乙滑轮组做的有用功相同,甲、乙滑轮组机械效率一样大
【答案】D
【解析】
【详解】
由题知,动滑轮重相同,提升的物体重也相同,不计绳重及摩擦,拉力 ,由图知,n甲=3,n乙=2,则绳端的拉力分别为:
A.若过程I和过程Ⅱ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I和过程II中卷扬机对绳子的拉力大小相同
C.过程Ⅲ中提升A的机械效率η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、Ⅱ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Ⅱ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 可知过程I中动滑轮所做的有用功与过程Ⅱ中动滑轮所做的有用功不相等,故错误;
乙滑轮组所做的总功是
由上述可知,乙滑轮组所做的有用功是 ,那么两个滑轮组的机械效率之比是
两个滑轮组的机械效率之比是 ;D错误,符合题意。
故选D。
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】1.44×10460%
解得 ,重物升高的高度是 ,乙滑轮组所做的有用功是
乙滑轮组所做的有用功是 ,B正确,不合题意;
C.重物G1移动的速度是
甲图中绳端移动的速度是
重物G2移动的速度是
乙图中绳端移动的速度是
那么可知F1和F2做功的功率之比是
F1和F2做功的功率之比为3:4,C正确,不合题意;
D.甲滑轮组所做的有用功是
所做的总功是
【答案】17030502050%
【解析】
【详解】
[1]拉力做的有用功
W有用=Gh=85N×2m=170J
[2]由 得拉力做的总功
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
[4]拉力做功的功率
[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
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