2017全国中学考试物理分类精彩试题(机械效率)

第十讲简单机械第二节机械效率一、填空题1．(2016市晨梦中学二模)如图，物体重为80 N，滑轮重为40 N，若用力F竖直向上匀速拉动滑轮，则拉力F为N，该滑轮的机械效率为(不计绳重与摩擦)．第1题图2．(2016市晨梦中学一模)如图所示，某同学用6 N 的拉力将重为8 N的物体拉上高3 m、长5 m的斜面，则该斜面的机械效率为．第2题图3．(2016)小明用如图所示的滑轮组把重为600 N的物体匀速提升了一段距离，此过程中滑轮组机械效率为80%，不考虑绳重及摩擦，则绳端的拉力是N，动滑轮的重力是N.第3题图4．(2016第一次十校联考)如图所示，在测定杠杆机械效率的实验中，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置，测力计上升的高度s为0.2m，物块重G为1.5 N，物块上升的高度h为0.3 m，则杠杆的机械效率为%，使用该杠杆做额外功的主要原因是．第4题图5．(2016)如图所示，用F＝50 N的力通过滑轮组水平拉重力为80 N的物体，使其向左匀速运动，在这过程中拉力F做功为40 J，已知物体受到水平地面的摩擦力为60 N，则物体运动的距离为m，该滑轮组的机械效率为．(忽略绳子和动滑轮的重力)第5题图6．(2016)将一个重240 N的物体匀速推到斜面顶端，人沿斜面向上的推力为120 N，如图所示，物体沿斜面移动的距离s＝3 m，上升的高度h＝1.2 m，则人对物体做的有用功是J，斜面的机械效率是．第6题图7．(2016市第二次十校大联考)利用如图所示的装置，用40 N的拉力使重为90 N的物体匀速上升，不计绳重和摩擦，此时整个装置的机械效率为．若绳子能承受的最大拉力为50 N．此装置可提起的最大物重是N.第7题图二、选择题8．(2016乌鲁木齐)如图所示，利用动滑轮提升一个重为G的物块，不计绳重和摩擦，其机械效率为60%，要使此滑轮的机械效率达到90%，则需要提升重力为G的物块个数为( )第8题图A ．3个B ．4个C ．5个D ．6个9．(2016天津)某建筑工地上，工人师傅用滑轮组和桶组成的装置将水泥从地面匀速运至楼上，如图所示．若水泥重为G 0，桶重为G 1，动滑轮重为G 2，不计绳重和摩擦，此过程中该装置的机械效率为η，则工人师傅作用在绳子自由端的拉力F 为( )第9题图A. F ＝G 0＋G 1＋G 23B. F ＝G 0＋G 13C. F ＝G 03η＋G 1D. F ＝G 03η＋G 010．(2016市二模)如图所示，用一个动滑轮把重为400 N 的物体匀速提高3 m ，手施加在绳子自由端的拉力为250 N．则在此过程中(不计绳重及摩擦)( )第10题图A．动滑轮重为150 N B．拉力所做的功为750 NC．机械效率为80% D．使用动滑轮既能省力，又能省功11．(2016)用四只完全相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的物体匀速提升相同的高度．若用η甲、η乙表示甲、乙两滑轮组的机械效率，W甲、W乙表示拉力所做的功(不计绳重与摩擦)，则( )第11题图A. η甲＝η乙，W甲＝W乙B. η甲>η乙，W甲>W乙C. η甲<η乙，W甲<W乙D. η甲>η乙，W甲<W乙12．(2016)如图所示，伟同学通过斜面用平行于斜面F＝200 N的推力，将质量为30 kg 的物体在5 s时间匀速推到1 m高的平台上，斜面长s＝2 m．(g取10 N/kg)则( )第12题图A．推力的功率为40 W B．斜面的机械效率为75%C．推力做的总功300 J D．斜面对物体的摩擦力100 N13．如图所示，把同一物体沿斜面BA和CA分别拉到顶端A，若斜面两边的机械效率ηB ＝ηC，则沿斜面的拉力F1、F2的大小关系是( )第13题图A．F1＜F2B．F1＝F2C．F1＞F2D．不能确定14．(2016)利用如图所示的滑轮，在粗糙水平面上匀速拉动物体，下列叙述正确的是( )第14题图A. 重力做的功是有用功B. 拉力F1做的功是额外功C. 绳子自由端的拉力F做的功是总功D. 该滑轮的机械效率可能等于100%三、实验题15．(6分)用图示装置探究“斜面机械效率”，沿斜面拉动物体做匀速直线运动．实验数据记录如表第15题图(1)第2次实验的机械效率为%.(2)由实验可得初步结论：斜面倾斜程度相同时，越小，机械效率越大．(3)第1次实验中，木块所受摩擦力为N.16．(6分)(2016第四次十校联考)如图小明测定滑轮组机械效率的实验(1)根据下表数据画出滑轮组的绕线方法．第②次的机械效率为．第16题图(2)小明在实验过程中由于操作不熟练导致弹簧测力计示数忽大忽小，无法读取拉力F的大小，这主要是小明没有拉动弹簧测力计导致的．(3)小明为了解决第(2)问的问题，用一种新的方法来测滑轮组的效率：他测出物体的重力G和动滑轮重力G动滑轮，然后根据η＝W有W总×100%＝Gh（G＋G动滑轮）h×100%＝GG＋G动滑轮×100%计算出该滑轮组的效率，则这种方法测出的滑轮组机械效率(选填“大于”、“等于”或“小于”)实际值．四、计算与推导题17．(6分)(2016)用如图所示的滑轮组将重90 N的货物匀速提升1 m的过程中，所用拉力F＝50 N，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦．(1)求上述过程中的有用功W有用；(2)求上述过程中的总功W总；(3)求滑轮组的机械效率η.第17题图18．(10分)(2016第一次十校联考)某兴趣小组用如图所示的滑轮组，匀速拉动一水平面上的物体，动滑轮重用G动表示，物体受到的摩擦力为400N，物体被拉动的水平距离为4m，(不计绳重及绳与滑轮间的摩擦)求：(1)试推导该滑轮组机械效率的表达式为η＝ff＋G动×100%；(2)若滑轮组的机械效率为80%，则拉力做功大小为多少．第十讲 简单机械第二节 机械效率1. 200 80% 【解析】竖直向上匀速拉起滑轮，不计绳重和摩擦，所以F ＝2G ＋G ′＝2×80 N ＋40 N ＝200 N ；由图知，物体运动距离为h ，滑轮运动距离为s ，由h ＝2s ，所以该滑轮的机械效率： η＝W 有用W 总×100%＝GhFs ×100%＝2G F ×100%＝2×80 N200 N ×100%＝80%.2. 80% 【解析】拉力所做的有用功：W 有＝Gh ＝8 N ×3 m ＝24 J ，拉力所做的总功：W 总＝Fs ＝6 N ×5 m ＝30 J ，该斜面的机械效率：η＝W 有用W 总×100%＝24 J30 J ×100%＝80%. 3. 250 150 【解析】由η＝W 有用W 总×100%＝Gh Fs×100%＝GhFnh×100%＝GFn×100%，可得80%＝600 N 3×F ×100%，解得F ＝250 N ；不考虑绳重和摩擦，由F ＝1n (G ＋G 动)，可得250 N＝13×(600 N ＋G 动)，解得G 动＝150 N. 4. 90 需要克服杠杆自重(克服摩擦)等做功【解析】由于使用杠杆时需要克服杠杆自重(克服摩擦力)等做功；W 有＝Gh ＝1.5 N ×0.3 m ＝0.45 J ；W 总＝Fs ＝2.5 N ×0.2 m ＝0.5 J ；机械效率η＝W 有W 总×100%＝0.45 J0.5 J ×100%＝90%.使用杠杆时需要克服杠杆自重(克服摩擦力)等做功，这部分功为额外功．5. 0.4 60% 【解析】由W 总＝F 拉s 绳可得绳子自由端移动的距离：s 绳＝W 总F 拉＝40 J50 N＝0.8 m ，由图可知，n ＝2，因为s 绳＝2s 物，所以物体运动的距离：s 物＝12s 绳＝12×0.8 m ＝0.4 m ，滑轮组所做的有用功：W 有用＝fs 物＝60 N ×0.4 m ＝24 J ，滑轮组的机械效率：η＝W 有用W 总×100%＝24 J40 J×100%＝60%.6. 288 80% 【解析】应用斜面的目的是把物体抬高，所以物体克服重力做功是有用功，拉力做功为总功．W 有＝Gh ＝240 N ×1.2 m ＝288 J W 总＝Fs ＝120 N ×3 m ＝360 Jη＝W 有W 总×100%＝288 J360 J×100%＝0.8×100%＝80%7. 75% 120 【解析】η＝W 有用W 总×100%＝Gh Fs ×100%＝90 N ×h40 N ×3 h ×100%＝75%；F ＝13(G动＋G 物)＝40 N ，所以G 动＝3F －G 物＝3×40 N －90 N ＝30 N ，则此装置可提起的最大物重为G 物＝3F ′－G 动＝3×50 N －30 N ＝120 N.8. D 【解析】①设动滑轮的重量为G 动；第一次提升重为G 的物块时，由题意得：η＝W 有W 总×100%＝GG ＋G 动×100%＝60%，解得：G 动＝23G ；②设第二次所挂物重为G ′，由题意得：η′＝W 有W 总×100%＝G ′G ′＋G 动×100%＝90%，把G 动＝23G 代入上式中解得是：G ′＝6G ，所以需要提升重力为G 的物块的个数为6.故选D.9. A 【解析】由题图知，n ＝3，不计绳重和摩擦，拉力F ＝13(G 0＋G 1＋G 2)，故A 正确、B 错；由题图知，n ＝3，则拉力端移动的距离s ＝3h ，由η＝W 有用W 总×100%＝G 0h Fs×100%＝G 0hF ×3h×100%＝G 03F ×100%得：F ＝G 03η，故C 、D 错误．故选A.10. C 【解析】①不计摩擦和绳重，拉力F ＝12(G ＋G 轮)，则动滑轮的重力G 动＝2F －G ＝2×250 N －400 N ＝100 N ，故A 错；②由题图知，n ＝2，s ＝2h ＝2×3 m ＝6 m ，拉力做功W 总＝Fs ＝250 N ×6 m ＝1 500 J ，故B 错；③W 有用＝Gh ＝400 N ×3 m ＝1 200 J ，滑轮组的机械效率η＝W 有用W 总×100%＝1 200 J1 500 J ×100%＝80%，故C 正确；④使用动滑轮可以省力，但不能省功，故D 错误．故选C.11. A 【解析】钩码的重力相同，钩码上升的高度相同，据W 有＝Gh 可知，所做的有用功相同；此时对动滑轮做的功是额外功，不计绳子和摩擦，动滑轮相同，即额外功相同，即W 额是相同的，所以W 总是相同的，故拉力做的功相同，即W 甲＝W 乙，机械效率η＝W 有W 总×100%，故也是相同的，即η甲＝η乙．故选A.12. B 【解析】由题可知，推力做的总功：W 总＝Fs ＝200 N ×2 m ＝400 J ，推力的功率：P ＝W 总t＝400 J 5 s＝80 W ，故A 、C 错误；该过程的有用功：W 有＝Gh ＝mgh ＝30 kg ×10 N/kg×1 m ＝300 J ，斜面的机械效率：η＝W 有W 总×100%＝300 J400 J×100%＝75%，故B 正确；由W 总＝W 有＋W 额可得，W 额＝W 总－W 有＝400 J －300 J ＝100 J ，由W 额＝fs 可得摩擦力：f ＝W 额s＝100 J 2 m＝50 N ，故D 错误．故选B.13. C 【解析】同一物体升高的高度相同，根据公式W ＝Gh 可知有用功相同；因为ηB ＝ηC ＝W 有W 总×100%，故两者W 总相等，即F 1·BA ＝F 2·CA ，由图可知，BA <CA ，所以F 1>F 2，故选C.14. C 【解析】由题图知，水平使用动滑轮拉动物体，克服物体受到的摩擦力做的功为有用功，故A 错；水平使用动滑轮拉动物体，克服物体受到的摩擦力做的功，即拉力F 1做的功为有用功，克服绳与动滑轮之间的摩擦、克服动滑轮和绳重而做的功为额外功，故B 错；绳子自由端的拉力F 做的功包括有用功、额外功，为总功，故C 正确；在拉动物体的过程中要克服绳与动滑轮之间的摩擦、要克服滑轮和绳重而做一定的额外功，使得有用功小于总功，该滑轮的机械效率总小于100%，故D 错．故选C. 15. (每空2分，共6分)(1)95.2 (2)摩擦力 (3)0.43 【解析】(1)第2次实验斜面的机械效率η＝W 有W 总×100%＝Gh Fs×100%＝4 N ×0.15 m0.7 N ×0.9 m×100%≈95.2%.(2)比较两次的机械效率可知，第2次机械效率大，斜面的倾斜程度相同，小车所受的摩擦力小，由此可得结论：斜面倾斜程度相同时，摩擦力越小，机械效率越大．(3)由第1次实验的数据可知，沿斜面拉木块做的有用功W 有＝Gh ＝4 N ×0.15 m ＝0.6 J ，拉力做的总功W 总＝Fs ＝1.1 N ×0.9 m ＝0.99 J ，则额外功W 额＝W 总－W 有＝0.99 J －0.6 J ＝0.39 J ，由W 额＝fs 得，木块所受摩擦力f ＝W 额s＝0.39 J 0.9 m≈0.43 N.16. (1)如答图所示(1分) ②83.3%(1分) (2)匀速(2分) (3)大于(2分)第16题答图【解析】(1)绳子段数n ＝sh ＝0.6 m0.2 m ＝3，该滑轮组绕线方法如答图所示；②W 有用＝12 N ×0.2 m ＝2.4 J ；W 总＝4.8 N ×0.6 m ＝2.88 J ；机械效率η＝W 有用W 总×100%＝2.4 J2.88 J×100%≈83.3%；(2)利用二力平衡的条件可知，只有让钩码匀速上升，此时滑轮对钩码的拉力的大小才会等于钩码的重力，测力计的示数才等于拉力的大小；(3)小明的方法中，没有考虑克服摩擦和绳重所做的额外功，测出的机械效率将大于实际值．17. 解：(1)上述过程中的有用功，W 有用＝Gh ＝90 N ×1 m ＝90 J(2分) (2)由图知n ＝2，所以绳端移动的距离：s ＝2h ＝2×1 m ＝2 m ，W 总＝Fs ＝50 N ×2 m ＝100 J(2分)(3)滑轮组的机械效率：η＝W 有用W 总×100%＝90 J 100 J×100%＝90%(2分)18. 解：(1)利用图示装置，W 有用＝fs (2分)动滑轮升高的高度h ＝s ，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，额外功W 额＝G 动h ＝G 动s (2分) 拉力做的总功W 总＝W 有用＋W 额＝fs ＋G 动s (2分) 该滑轮组机械效率：η＝W 有用W 总×100%＝fsfs ＋G 动s×100%＝ff ＋G 动×100%(2分)(2)由η＝W 有用W 总×100%＝fsW 总×100%可知：W 总＝fs η＝400 N ×4 m 80%＝2 000 J(2分)。