物理-机械效率的计算的专项-培优-易错-难题练习题及答案(DOC 19页).doc

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向下运动（运动过程中始终未碰到定滑轮）。已知A的体积为0.2m3，密度为0.4103kg/m3动滑轮重为300N，电动机工作时拉绳子的功率为1.5103W且保持不变，不计绳重、摩擦和水的阻力，g10N/kg，水1.0103kg/m3，下列说法中不正确的是（）A物体向下运动的最小速度3m/sB物体A浸没在水中时受到的浮力为2103NC物体A向下运动过程中，电动机拉着绳子的力先变大，后不变D物体A向下运动过程中，滑轮组机械效率的最大值为80%【答案】A【解析】【分析】【详解】B由知道

2、，A的质量mAAVA0.4103kg/m30.2m380kg由 知道，A的重力GAmAg80kg10N/kg800N由于A浸没在水中，声音，V排VA0.2m3A浸没在水中受到的浮力F浮水gV排1.0103kg/m310N/kg0.2m32103N故B正确，不符合题意；A当A完全浸没时绳子对物体A的拉力最大，电动机对绳子的拉力也最大，不计绳重、摩擦和水的阻力，则电动机对绳子的最大拉力由知道，绳子自由端运动的最小速度则物体向下运动的最小速度故A错误，符合题意；C由于电动机对绳子的拉力，而物体A向下运动过程中，浮力先变大、后不变，所以，电动机拉着绳子的力先变大，后不变，故C正确，不符合题意；D当A完

3、全浸没后，滑轮组受到的拉力最大，此时滑轮组的机械效率最大，有用功W有用（F浮G）h总功W总Fs（F浮G+G动）3h（F浮G+G动）h滑轮组机械效率的最大值故D正确，不符合题意。故选A。2如图所示，用一动滑轮拉一物体A以0.5m/s的速度在水平面上作匀速直线运动，物体A重为20N，受到的摩擦阻力是物重的0.2倍，水平拉力为2.5N，则在2s内拉力做的功是_J，滑轮的机械效率是_（不计滑轮重力） 【答案】5 80% 【解析】【分析】【详解】物体2s移动的距离：s=vt=0.5m/s2s=1m，使用的是动滑轮，拉力移动的距离：s=2s=21m=2m，拉力做功：W=Fs=2.5N2m=5J；物体受到的

4、摩擦阻力是物重的0.2倍，f=0.2G=0.220N=4N，滑轮的机械效率：=80%故答案为5，80%3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=31m=3m2有用功W有用=Gh=270N1m=270J3总功W总=Fs=150N3m=450J4拉力做功的功率4如图所示的滑轮组（不计滑轮重、绳与滑轮的摩擦），在拉力 F的作用下

5、，物体水平向左做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为 6N， 则物体受到地面的摩擦力大小为_N。一段时间内物体沿水平方 向移动了 5m，拉力 F 做功_J。【答案】12 60 【解析】【分析】【详解】1由图可知，n=2，弹簧测力计的示数为6N，则拉力为6N，摩擦力f=26N=12N摩擦力为12N。2拉力移动的距离s=2s=25m=10m拉力做的功W=Fs=6N10m=60J拉力做的功为60J。5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

6、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。6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

7、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） 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如图所示，在测定杠杆机械效率

8、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=1.5N0.3m=0.45J根据得而W总=Fs，所以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。8用如图甲所示的装置将实心物体A从深井中吊出来，人对

9、绳子施加的拉力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）。则当物体完全出 水之后，拉力的功率为_W，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】 【解析】【分析】【详解】1由乙图可知，物体完全出水后人对绳的拉力大小为210N，绳自由端移动的速度为物体上升速度的2倍，此时拉力的功率2以动滑轮和下方吊起的物体为整体进行受力分析：物体完全脱离水面后，整体在竖直向上的方向上受到两股绳的拉力，竖直向下的方向上受到重力被吊物体的重力物体在浸没状态时，整体在竖直向上的方向上受到两股绳的拉力和浮力，竖直向

10、下的方向上受到重力，由此可得3物体在浸没状态时，绳对物体的拉力滑轮组的机械效率9用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，每件货物重100N，每次运送的量不定，图乙是记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图像，则动滑轮重为_N，当某次运送3件货物时，绳子的拉力F是_ N ，滑轮组的机械效率为_；经过分析，发现使用同一滑轮组，_ ，可以提高滑轮组的机械效率（不考虑绳重和摩擦） 。【答案】100 200 75% 增加物重 【解析】【详解】1由图乙可知，运送一件货物的重力为100N时，滑轮组的机械效率是50%，不计绳重和摩擦时，滑轮组的机械效率=G动=100N2由图可知，n=2则运送3件货

11、物时绳子的拉力F=(G总+G动)= (3100N+100N)=200N3不计绳重和摩擦，此时滑轮组的机械效率=75%4由以上计算可知，使用同一滑轮组，增加物重，可以提高滑轮组的机械效率。10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】B【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

12、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。11用如图所示的滑轮组竖直匀速提升质量为 m 的物体，绳子的拉力大小为 F，在时间 t 内物体上升的高度为 h，滑轮组的机械效率为 ，每个滑轮重力大小均为 G，下列说法正确的是 （）A若将物体质量增大到 5m，则拉力大小增大到5FBG=3F-mgC匀速提升物体的高度增加，机械效率 不变Dt 时间内，额外功为 或【答案】CD【解析】【分析】【详解】A据W总=W有+W额得Fs=mgh+W额即物体质量增大到5m时，克服动滑轮的重力所做的额外功不变，即使克服摩擦所做的额外功增大，但总的额外功不会增大到5W额，那么拉力的大小不

13、会增大到5F，故A错误；B若不计摩擦，据滑轮组的特点有即G=3F-mg但题目并不说明摩擦可以忽略，故B错误；C用滑轮组多次匀速提升物体至不同高度，其机械效率不变，因为有用功和总功都不变，故C正确；D根据机械效率的公式有即或者滑轮组提升物体做的有用功和总功分别为W有=mgh，W总=Fs=F3h=3Fh那么额外功W=W总-W有=3Fh-mgh=h(3F-mg)故D正确。故选CD。12如图所示，甲乙两个滑轮组，其中每个大小相同的滑轮质量相同，用它们分别将相同的重物提高到相同的高度，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（）A两滑轮组绳自由端拉力相等B两滑轮组机械效率相等C乙滑轮组的额外功多D甲滑轮组绳自由

14、端移动的距离多【答案】C【解析】【详解】A由图可知，n乙 =4，不计绳重和摩擦，则， 两滑轮组绳自由端拉力不相等，故A错误；B不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率， 两滑轮组机械效率不相等，故B错误；C两滑轮组的额外功；故乙滑轮组的额外功多，故C 正确；D两滑轮组绳自由端移动的距离 ，则乙滑轮组绳自由端移动的距离多，故D错误；故选C。13如图所示，工人师傅用 500N 的拉力向下拉绳，使重为 900N 的物体在 10s 内匀速上升了 3m，此过程中忽略绳重和摩擦，则下列说法正确的是（ ）A人通过滑轮组做的有用功为 1500JB拉力 F 的功率为 150WC动滑轮重为 200ND滑轮组的机械效率为

15、90【答案】D【解析】【详解】A人通过滑轮组做的有用功是A错误；B物体在10s内匀速上升了3m，托着动滑轮的绳子有两条，那么人手拉的绳子那端移动距离是移动的速度是可知拉力F的功率为B错误；C由题意可知，忽略绳重和摩擦，托着动滑轮的绳子有两条，那么解得即动滑轮重为100N，C错误；D滑轮组的总功是由上述可知，滑轮组的机械效率为D正确。故选D。14如图所示，重300N的物体在20N的水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为80%，则在此过程中，下列说法正确的是（）A拉力F的功率为12WB物体与地面间的滑动摩擦力为32NC绳子自由端移动的距离为2

16、mD滑轮组做的有用功为120J【答案】A【解析】【详解】A拉力F的功率为故A正确；B滑轮组的机械效率为 所以物体与地面间的滑动摩擦力为故B错误；C绳子自由端移动的距离为故C错误；D滑轮组做的有用功为故D错误。故选A。15如图甲所示的装置，A是重15N的空吊篮，绳子B和C能承受的最大拉力分别为100N和50N。质量为50kg的小张同学将A提升到高处，施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦，常数g取10N/kg。下列结论正确的是（）A动滑轮的重力为9NB第2s内拉力F的功率为40WC此装置最多能匀速运载80N的货物D此装置提升重物的最大机械效率

17、为85%【答案】BC【解析】【分析】【详解】A由图丙可知，在12s内物体匀速运动，图乙可知，拉力为10N，由图甲知绳子股数n=2，则根据即解得G动=5N故A错误；B第2s内绳子自由端的速度为第2s内拉力F的功率为故B正确；C当拉力最大为50N时，可以拉动物重为绳子B不断，故C正确；D由C可得，重物最重为80N，则最大的机械效率为故D错误。故选BC。16体重为800N的工人用图甲所示装置提升重物，AOB是轻质杠杆，O为支点，OAOB=12，动滑轮的机械效率随提升物体重力变化的图像如图乙，若提升重物的过程中绳子始终是竖直的，不计绳重与摩擦，g取。则下列说法正确的是（）A动滑轮的重力是400NB用该

18、装置匀速提起2000N的物体，人对地面的压力是600NC若工人在2s内将重物匀速提升了0.4m，人对绳子的拉力为300N，则拉力的功率240WD该装置的机械效率为68%时，提升重物的重力是800N【答案】AC【解析】【分析】【详解】A由图乙可知，当提升重物G=600N时，动滑轮的机械效率为60%，不计绳重与摩擦，滑轮组的机械效率解得G动=400N故A正确；B由图知n=2，用该装置匀速提起2000N的物体，杠杆A端施加的拉力由杠杆平衡条件可得FAOA=FBOB，杠杆B端施加的力人对地面的压力故B错误；C该装置使用了动滑轮、省力杠杆，二者都是动力臂等于二倍阻力臂的杠杆，拉力端移动距离等于物体升高距

19、离的4倍，拉力端移动的速度等于物体升高速度的4倍，则拉力端移动的速度拉力做功功率故C正确；D该装置使用了动滑轮、省力杠杆，不计绳重与摩擦，AOB是轻质杠杆、质量不计；所以使用该装置做的额外功W额=G动h，该装置的机械效率解得G=975N故D错误。故选AC。17用如图甲所示的动滑轮提升一批建筑材料。工人竖直向上拉动轻绳的自由端将建筑材料以0.1m/s的速度匀速提升，此过程中，作用在绳子自由端的拉力F所做的功W随时间t的变化关系如图乙所示已知这批建筑材料的总质量为70kg，滑轮的摩擦不可忽略g取10N/kg。下列说法中正确的是（）A绳子自由端拉力做功的功率为80WB绳子自由端的拉力F大小为400N

20、C用该滑轮提升这批建筑材料的机械效率约为87.5%D若用这个动滑轮以0.1m/s的速度匀速提升总质量为100kg的建筑材料，则对绳子自由端竖直向上的拉力的功率为110W【答案】ABC【解析】【分析】【详解】A由图乙可知，拉力在100s内做功，则拉力做功功率故A项正确；B图中使用的是动滑轮，拉力端移动速度由可得拉力大小故B项正确；C建材受到的重力则动滑轮机械效率故C项正确；D若忽略绳重和滑轮的摩擦力不计，拉力则动滑轮重力提升总质量为100kg的建材材料时，建材重力拉力拉力做功的功率因为不能忽略绳重和滑轮的摩擦力，所以拉力的功率不等于110W，故D项错误。故选ABC。18如图所示，物体A在大小为1

21、0N的拉力F作用下，以0.3m/s 的速度向右匀速运动（不计细绳的摩擦及重力），若物体A与桌面间的摩擦力为6N，已知动滑轮重为1N，下列说法正确的是（g=10N/kg）（ ）A拉力F做功的功率是3WB物体B的质量是1.1 kgC物体B上升的速度是0.15 m/sD去掉F，物体A仍保持静止则物体B的重力可以增加到17N【答案】ABD【解析】【分析】【详解】A拉力的功率故A正确；B因为A做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡状态得得由图示可知，滑轮组承重绳子的有效股数n= 3，则物体B的重力物体B的质量故B正确；CB的上升速度故C错误；D去掉F后，仍保持物体A静止，F拉的最大值等于f，物体B的重力可

22、以增加到根据可得故D正确。故选ABD。19一位建筑工人用如图所示的装置把建筑材料运送到楼上，已知吊篮的质量为m1，建筑材料的质量为m2，人对绳子的拉力为F，吊篮在拉力的作用下匀速上升了h，不计绳重及摩擦。下列说法正确的是（）A绳子自由端移动的距离为3hB工人做的有用功为m2ghC该滑轮组的机械效率为D使用该装置一定省力【答案】BC【解析】【分析】【详解】A由图知：作用在动滑轮上的绳子有2段，绳子拉下的长度是s=2h故A错误；B有用功为W有用= Gh= m2gh故B正确；C总功为W总= Fs= F2h= 2Fh机械效率为故C正确；D如果拉力则装置不省力，故D错误。故选BC。20如图，A物体重力为

23、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。