备战中考物理 机械效率的计算综合试题及答案

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，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，在此过程中，测力计上升的高度s 为0.2m ．物块重G 为1.5N ，物块上升的高度h 为0.3m ，杠杆的机械效率为75%，则测力计的示数F =______N ，使用该杠杆做额外功的一个原因是______。

【答案】3 由于使用杠杆时需要克服杠杆自重（克服摩擦力）等做功 【解析】 【分析】本题考查机械效率的应用。

【详解】[1]杠杆在使用过程中，所做的有用功W 有=Gh =1.5N ×0.3m=0.45J根据W W η=有总得 0.45J==0.6J 75%W W η=有总 而W 总=Fs ，所以0.6J=3N 0.2mW F s ==总 [2]杠杆本身有重力、支点与杠杆之间有摩擦，使用杠杆过程需克服这些做功，于是便出现了额外功。

2．如图所示，用平行于斜面的拉力F ，将重为8N 的物体沿斜面从底端匀速拉至顶端。

若不考虑物体与斜面间的摩擦，则拉力F 为_____N ；若斜面的机械效率为80%，则此时拉力F 为_____N 。

若另一斜面的高度h 与长度s 之比为3:5，将重25N 的物体匀速拉至顶端的拉力为18N ，则该物体所受摩擦力为_____N 。

【答案】4 5 3 【解析】【分析】不考虑物体与斜面间的摩擦，则用手做的功和用机械所做的功相等；可由Gh Fs =求出拉力；已知有用功和机械效率，可由机械效率变形公式求出总功，再由W Fs =总求出拉力；不考虑物体与斜面间的摩擦，由Gh Fs =求出拉力，然后与实际施加的拉力比较即可求出物体与斜面之间的摩擦力。

【详解】[1]不考虑物体与斜面间的摩擦，则用手做的功和用机械所做的功相等，所以有Gh Fs =则拉力F 为8N 0.2m4N 0.4mGh F s ⨯=== [2]用手做的有用功8N 0.2m 1.6J W Gh ==⨯=有已知机械效率80%η=，根据W W η=有总可得，此时拉力F 做的总功 1.6J2J 80%W W η===有总 则由W Fs =可得，此时拉力F 为2J5N 0.4mW F s ===总 [3]使用另一斜面，若不考虑物体与斜面间的摩擦，由Gh Fs =可得，此时的拉力为325N 15N 5G h F s '''==⨯=' 由于该物体受到摩擦力的作用，则实际拉力18N F ''=，所以摩擦力18N 15N 3N f F F '''=-=-=3．如图的装置中，物体B 重为30N ，每个滑轮重均为6N ，不计绳重及滑轮的摩擦。

现用水平力F =20N 向右匀速拉动物体A ，物体B 也随滑轮匀速上升。

则物体A 受到的摩擦力为_________N ，滑轮组的机械效率为_________%（百分号前保留2位小数）。

【答案】8 83.33 【解析】 【分析】【详解】[1]物体B 重30N ，动滑轮重6N ，滑轮组需要提升的动滑轮与物体B 总重为30N+6N=36N三段绳子与动滑轮接触，不考虑绳子重及摩擦，则需要对动滑轮右边的向上的绳子施加36N 312N ÷=的力，物体才能匀速上升，以物体A 为研究对象，其左边的绳子对其施加了向左的12N 的拉力，它受到的向右的拉力为20N ，物体A 处于匀速直线运动状态，受到的力是平衡力，则其受到的向左的摩擦力为20N －12N=8N[2]滑轮组的机械效率为''B B B 30N 83.33%33312NW G h G h G F s W Fs Fs F h F η=======⨯⨯有总4．如图所示，利用斜面向上移动物体可以_______（选填“省力”、“省距离”、“省功”）。

小明把质量为50kg 的木箱沿斜面拉了10m ，使木箱上升了4m ，如图所示，沿斜面向上用的拉力F ＝250N ，木箱以0.2m/s 的速度匀速上升的过程中，斜面的机械效率为________，木箱在斜面上匀速运动时受到摩擦力为_______N 。

（g 取10N/kg ）【答案】省力 80% 50 【解析】 【分析】 【详解】[1]斜面也是一种简单机械，利用斜面向上移动物体可以省力。

[2]做的有用功W 有用=Gh=mgh =50kg×10N/kg×4m=2000J拉力做的总功W 总=Fs =250N×10m=2500J斜面的机械效率2000J×100%=80%2500JW W η==有用总机械效率为80%。

[3]这个过程中，做的额外功W 额外=W 总-W 有用=2500J-2000J=500J克服摩擦做的功为额外功的唯一来源，因为W 额外=fs ，所以摩擦力的大小500J=50N 10mW f s==额 摩擦力为50N 。

5．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＝11841280JJ＝92.5%6．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450J45W 10sW P t ===总7．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，利用拉力做的总功；滑轮组所做的有用功为克服物体A 受到摩擦力所做的功，根据求出其大小，再根据效率公式求出滑轮组的机械效率。

【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。

8．如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用A F 、B F 匀速提升相同物体升高到相同的高度，不计绳子重和摩擦。

则拉力A F __________B F ，甲、乙两个滑轮组的机械效率η甲__________η乙。

（均选填“<”“>”或“=”）【答案】> = 【解析】 【详解】[1]由题意可知，两滑轮组中动滑轮的重力相等，提升物体的重力相等，由图可知，n 甲=2，n 乙=3，不计绳子重和摩擦，则所用的拉力分别为112()()F G G G G n =+=+甲动动甲 113()()F G G G G n =+=+乙动动乙 所以，甲的拉力大于乙的拉力。

[2]将同一物体在相同时间内匀速提升相同高度时，因不计绳子重和摩擦，拉力做的功等于克服物体重力和动滑轮重力所做的功，克服物体重力做的功为有用功，所以，拉力做的总功相等，所做的有用功相等，由100%W W 有总η=⨯可知，甲的效率等于乙的效率。

9．如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300N 的物体，拉力F 的大小为30N ．物体与地面之间的摩擦力大小为45N ，若物体在1s 内运动了2m ，A 处的绳子拉力为_____N ，滑轮组的机械效率为________．（滑轮组摩擦力及绳重不计）【答案】45 50% 【解析】 【分析】 【详解】[1]如图，物体与地面之间的摩擦力大小为f=45N ，物体A 向左做匀速直线运动，A 处的绳子拉力与物体与地面之间的摩擦力平衡，故绳子拉力为45N ；[2]如图，绳子股数n =3，物体移动的距离s =2m ，滑轮组对物体做的有用功为：45N 2m=90J W fs ==⨯有，拉力做的功即总功为：330N 32m=180J W F s =⨯=⨯⨯总，滑轮组的机械效率为；90J100%100%50%180JW W η=⨯=⨯=有总10．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F b 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3n =，物体向右运动0.3m ，则绳子自由端移动的距离30.3m=0.9m s ns ==⨯绳物[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100N=50%()(100N+)W fs f W fs G s f G G η====++有用物总物动物动动则100N G =动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1111111=60%()(+100N)W f s f f W f s G s f G f η====++有用1物1总物1动物1动则1150N f =不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，由图知绳子股数3n =，拉力F b 为()b 111250150N+100N =N 33)3(F f G =+=动物体运动速度0.2m/s 不变，则绳端移动速度30.2m/s=0.6m/s v nv ==⨯绳物则拉力F b 的功率，由W FsP Fv t t === 则b 250N 0.6m/s=50W 3P F v ==⨯绳11．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 。