中考物理机械效率的计算题试题含答案解析.doc
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1、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,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)()AA物体受到的绳子的拉力为15NB若将B物体的重力增加一倍,则A物体受到的摩擦力为35NC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】AA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=0.2100N=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
2、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-GB=2f- GB=220N-30N=10N不计绳重和摩擦,则动滑轮拉B物体的效率=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=Fv=40N0.1m/s=4W故D错误。故选C。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%
3、,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,再由求出拉力;不考虑物体与斜面间的摩擦,由求出拉力,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,所以有则拉力F为2用手做的有用功已知机械效率,根据可得,此时拉力F做的总功则由可得,此时拉力F为3使用另一斜面,若不考虑物体与斜
4、面间的摩擦,由可得,此时的拉力为由于该物体受到摩擦力的作用,则实际拉力,所以摩擦力3一台起重机将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】1.44104 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2该起重机的机械效率4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
5、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。5如图所示,用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置,分别用FA、FB匀速提升重力为GA、
6、GB的A、B两物体,不计绳重和摩擦若GAGB,则甲_乙;若FA=FB,则GA_GB(选填“”、“”或“=”)【答案】 【解析】【分析】【详解】不计绳重和摩擦,克服物体重力做的功为有用功,克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功,则滑轮组的机械效率:=100%=100%=100%=100%,因物体的重力G越大,1+越小,越大,且动滑轮的重力相等,所以,GAGB时,甲乙;由图可知,n甲=2,n乙=3,由F=(G+G动)可得,提升物体的重力:G=nFG动,则FA=FB时,提升物体的重力关系为GAGB6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
7、),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) Gn 100% 【解析】【分析】【详解】1已知机械中摩擦力及绳重忽略不计,由可知,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,滑轮组的机械效率,因机械中摩擦力及绳重忽略不计,所以滑轮组的机械效率解得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,绳子的最大拉力由可得提升的最大物重则滑轮组的最大机械效率7用如图所示的滑轮组匀速提升质量为4kg 的
8、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2拉力做的总功为做功所需的时间为所以重物上升的速度为3上问中拉力为动滑轮重力为所以用此滑轮组匀速提升80N 的货物,所需拉力为8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100cm2,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
9、的机械效率是_。【答案】4103 75% 【解析】【详解】1重物对地面的压强为:;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:;克服摩擦力做的有用功为:;总功为:;机械效率为:。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
10、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:,拉力做的功即总功为:,滑轮组的机械效率为;10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,水=1103kg/m3,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,利用求绳子自由端的拉力,而不计绳重、
11、摩擦及阻力,拉力,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,由得绳子自由端的拉力,不计绳重、摩擦及阻力,拉力,据此求浮力大小;不计绳重、摩擦及阻力,利用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拉绳的速度由图乙可知,圆柱体A离开水面后拉力F的功率420W,由得,绳子自由端的拉力不计绳重、摩擦及阻力,拉力,A的重力由图乙可知,圆柱体A在水中拉力F的功率300W,由得,绳子自由端的拉力不计绳重、摩擦及阻力,拉力,物体浸没在水中时受到的浮力2物体浸没在水中的机械效率11为运送物体搭制的斜面如图所示,斜面长为s,高为h,用沿斜面向上的力F把一个重为G的物体由斜面底端
12、以速度v匀速拉到顶端。下列说法中正确的是()A整个过程中拉力F所做的有用功B整个过程中拉力F所做的总功C若斜面的机械效率为,则拉力D若斜面的机械效率为,则物体与斜面间的摩擦力【答案】ACD【解析】【分析】【详解】A使用斜面的目的是提升重物,因此克服物体重力所做的功是有用功,即,A正确;B使用斜面时,所做的额外功就是克服物体与斜面间的摩擦力做的功,即;根据总功、额外功和有用功的关系可得,总功B错误;C斜面所做的总功是,若斜面的机械效率是,那么变换可得C正确;D由上述可知即变换可得物体与斜面间的摩擦力是D正确。故选ACD。12如图所示,实心物体A漂浮在水面上,现利用电动机通过滑轮组拉动A,使A向下
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