中考物理复习重难点4机械效率计算强化训练试题有解析.docx

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中考物理复习重难点4机械效率计算强化训练试题有解析

2020年中考物理复习重难点4机械效率计算强化训练题有解析

一、单选题（共8题）

1.如图所示，斜面长10m，高4m，用沿斜面方向的推力F，将一个质量为50kg的货物由斜面底端匀速推到顶端，运动过程中克服摩擦力做功500J（g取10N/kg），下列说法正确的是（  ）

A. 机械效率为80%                B. F=300N                C. 摩擦力为100N                D. 条件不足无法计算

2.如图所示，把重为G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至B点，过程绳的拉力对甲做的功为WAB:

用平行于斜面的拉力把重也为G的物体乙沿面从C点匀速拉至B等高的D点，在此过程中的拉力对乙做的功为WCD,斜面的机械效率为（  ）

A. 

                    B. 

                    C. 

                    D. 

3.分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组，在

.内将重为

的物体

匀速提升

，每个滑轮的重均为

．不计绳重及摩擦，此过程中（   ）

A. 甲的机械效率小于乙的机械效率                         B. 甲的拉力小于乙的拉力

C. 甲做得功大于乙做的                                           D. 

做功的功率等于

做功的功率

4.如图所示的滑轮组，每个滑轮重20N，拉动绳子自由端，用这个滑轮组把重为380N的物体匀速提升3m，不计绳重和摩擦，g取10N/kg．下列选项正确的是（  ）

A. 作用在绳自由端的拉力大小为400N                    B. 该过程做的有用功为1200J

C. 该过程的机械效率为95%                                    D. 动滑轮越重，该滑轮组机械效率越大

5.用如图所示滑轮组提起重300N的货物，人所用的拉力为200N，绳子的自由端被拉下1m，在此过程中，下面说法不正确的是（　　）

A. 人用的拉力所做的总功为200J                           B. 滑轮组提升货物所做的有用功为100J

C. 额外功为50J                                                      D. 滑轮组的机械效率为75%

6.利用如图所示装置将重为l00N的物体匀速从斜面的底端拉到顶端。

已知斜面的长是5m，高是2m，拉力为F=30N，不计动滑轮重和绳重，以及滑轮与轴之间的摩擦，则该装置的机械效率和物体所受的摩擦力分别为（     ）  

A. 66.7％ 60N                       B. 40％ 20N                       C. 66.7％20N                       D. 40％ 60N

7.如图所示的滑轮组，用F=30N的拉力，拉动水平地面上重为300N的物体，使物体匀速前进了2m.物体和地面之间的摩擦力为45N，在此过程中，下列说法正确的是（   ）

①拉力做的功是120J

②绳子自由端移动的距离是2m

③滑轮组的机械效率是75%

④A点受到的拉力为300N

A. ①④                                     B. ②③                                     C. ①③                                     D. ③④

8.为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度，设置了图所示的滑轮组装置.当用图甲所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图乙和丙所示.（不计绳重和绳与轮之间的摩擦）下列计算结果正确的是（  ）

A. 0s～1s内，地面对物体的支持力是10N               B. 1s～2s内，拉力F做的功是187.5J

C. 2s～3s内，拉力F的功率是100W                        D. 2s～3s内，滑轮组的机械效率是62.5%

二、填空题（共4题）

9.如图所示，小刚欲将一袋粮食从地面抬到楼顶，在不计绳重和摩擦的情况下，小刚用动滑轮把重40N的一袋粮食匀速提髙10m，他所用拉力为25N，则整个过程中，小刚所做的有用功是________ J，总功是________J，动滑轮的机械效率是________；如果用该动滑轮把重l00N的一袋粮食匀速提升相同高度，则这个动滑轮的机械效率将________（选填“变大”、“变小”或“不变”）．

10.如图所示，用一动滑轮拉物体A以1m/s的速度在水平面上作匀速直线运动，物体A重为40N，受到的摩擦力是物重的0.2倍，动滑轮的机械效率是80%，则拉力F为________N，拉力的功率为________W。

11.如图所示的简单机械是由固定的斜面和滑轮组成的．若斜面的长L与斜面高h的比值为2，整个机械的效率为80%，则使用该机械将重物沿斜面缓慢拉上的过程中，作用力F与重物所受重力G的之比为________．

12.建筑工人只用如图所示的装置将重80N的物体匀速提升5m，拉力是50N，此过程中滑轮组的机械效率是________；若用该装置提升100N的重物，其机械效率的大小将________（选填“变小”、“变大”或“不变”）．

三、计算题（共6题）

13.如图所示，斜面长s=8m，高h=3m。

用平行于斜面F=50N的拉力，将重力为G=100N的物体，由斜面的底端匀速拉到顶端，用时t=10s。

求：

（1）有用功W有；

（2）拉力做功的功率P；

（3）物体受到的摩擦力f；

（4）该斜面的机械效率h。

14.小强用如图所示装置在10s内将重为450N的货物匀速提升2m，此过程中拉力F的功率为120W。

求：

（1）提升装置所做的有用功；

（2）拉力F做的功；

（3）该滑轮组的机械效率。

15.在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化为如图所示的滑轮组。

为了尽快疏通道路，交警指挥拖车只用了30s时间，将水平路面上质量是1.5t的故障车匀速拖离了现场。

若故障车被拖离的速度是5m/s，绳子自由端的拉力F是500N，地面对故障车的摩擦力为车重力的0.08倍。

求：

（1）拉力F在30s内所做的功；

（2）整个装置的机械效率。

16.利用如图所示的滑轮组，将一边长为0.2m，密度为2.5×103kg/m3的正方体石块，匀速从水中提起，已知动滑轮重力为40N，（不计纯重、摩擦和水的阻力）。

求：

（1）物体浸没在水中时所受到的浮力大小；

（2）物体浸没在水中匀速上升时，动滑轮下端挂钩处绳对物体的拉力F0的大小；

（3）物体完全离开水面后，继续匀速向上提升，此时滑轮组的机械效率大小。

（计算结果保留一位小数）

17.如图所示，图甲是使用滑轮组从水中打捞一正方体物体的简化示意图，在打捞过程中物体始终以0.1m/s的速度匀速竖直上升，物体未露出水面前滑轮组的机械效率为75%，图乙是打捞过程中拉力F随时间t变化的图象。

（不计绳重，忽略摩擦和水的阻力，g取10Nkg）求：

（1）物体的边长；

（2）物体浸没在水中时受到的浮力；

（3）物体的重力。

18.图甲是某起重船的示意图,A处为卷扬机,吊臂前端滑轮组如图乙所示。

在一次吊装施工中,当起重船从运输船上吊起重物时,起重船浸入海水中的体积增加了18m3,重物在空中匀速竖直上升了3m,所用时间为30s。

已知动滑轮总重为2×104N,不计钢丝绳重及摩擦。

（ρ海水=1.0×103kg/m3）

（1）求该重物的重力是多少?

（2）求钢丝绳拉力F做功的功率是多少?

（3）求该重物在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率。

答案解析部分

一、单选题

1.【答案】A

【考点】机械效率的计算，功，功的计算及应用

【解析】【解答】A、拉力F做的有用功为W有用=Gh=mgh=50kg×10N/kg×4m=2000J，W总=W额外+W有用=2000J+500J=2500J，斜面的机械效率η=W有用/W总=2000J/2500J=80%，A符合题意；

B、由W总=Fs可得：

F=W总/s=2500J/10m=250N，B符合题意；

C、摩擦力f=W额外/s=500J/10m=50N，C符合题意；

D、因为A正确，D不符合题意。

故答案为：

A.

【分析】A、根据W=Fs求出W有用，根据功的原理求出总功，再根据机械效率的公式求出η；B、根据W=Fs的变形式求出F；C、克服摩擦力做的功就是W额外，根据W=fs求出f；D、由A是正确的判断D是错误的。

2.【答案】A

【考点】斜面的机械效率

【解析】【解答】因为甲的重力和乙的重力相等，所以提升甲的重力做的功和提升乙的重力做的功相等，即有用功W有=WAB；沿斜面的拉力对乙做的功为总功，即W总=WCD；那么斜面的机械效率为：

，故A正确，而B、C、D错误。

故选A。

【分析】

（1）使用斜面提升重物时，克服物体重力做有用功，沿斜面的拉力做总功；

（2）斜面的机械效率根据公式

计算。

3.【答案】D

【考点】功率的计算，机械效率的计算，功的计算及应用

【解析】【解答】A、因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额＝G轮h，W有用＝G物h，所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，因为η＝

，所以滑轮组的机械效率相同，即η甲＝η乙．A不符合题意；

B、不计绳重及摩擦，拉力F＝

（G物

G轮），n甲＝2，n乙＝3，又因为物重均为100N，动滑轮重均为10N，所以绳子受的拉力：

F甲>F乙，B不符合题意；

​C、不计绳重及摩擦，拉力做的功：

W甲＝F甲s甲＝

（G物

G轮）×2h＝（G物

G轮）h＝（100N

10N）×2m＝220J，W乙＝F乙s乙＝

（G物

G轮）×3h＝（G物

G轮）h＝（100N

10N）×2m＝220J．所以W甲＝W乙．C不符合题意；

D、因为两次所做的功W甲＝W乙＝220J，由功率公式得：

P甲＝

＝44W，P乙＝

＝44W，则P甲＝P乙，D符合题意．

故答案为：

D．

【分析】根据物体的重力和距离计算功，功和时间的比计算功率的大小，对滑轮做的功是额外功.

4.【答案】C

【考点】机械效率的计算，滑轮（组）的机械效率，滑轮组绳子拉力的计算

【解析】【解答】解：

根据图示可知，n=2，拉力端移动的距离：

s=2h=2×3m=6m；

A、不计绳重和摩擦，作用在绳子自由端的拉力：

F=

（G+G动）=

×（380N+20N）=200N，故A错误；

B、拉力做的有用功：

W有用=Gh=380N×3m=1140J，故B错误；

C、总功：

W总=Fs=200N×6m=1200J，

滑轮组的机械效率：

η=

=

×100%=95%；故C正确；

D、不计绳重和摩擦，提升相同的物体，做相同有用功的情况下，动滑轮越重，额外功越大、总功越大，所以机械效率越低，故D错误．

故选C．

【分析】根据图象可知，n=2，并且s=2h；

（1）先根据G=mg求出物体的重力，然后根据F=

（G+G动）求出拉力的大小；

（2）根据W有=Gh即可求出有用功；（3）求出总功，利用η=

求出滑轮组的机械效率；（4）提高滑轮组机械效率的方法：

一是增大提升的物重，二是减小滑轮重．

5.【答案】B

【考点】机械效率的计算

【解析】【解答】解：

由图知，n=2，则绳的自由端移动的距离s=nh，

物体上升高度：

h=

s=

×1m=0.5m，

提起货物所做的有用功：

W有用=Gh=300N×0.5m=150J，故B错；

提起货物所做的总功：

W总=Fs=200N×1m=200J，故A正确；

提起货物所做的额外功：

W额=W总﹣W有用=200J﹣150J=50J，故C正确；

滑轮组的机械效率：

η=

×100%=

×100%=75%，故D正确．

故选B．

【分析】首先根据滑轮组装形式，确定承担物重的绳子股数n=2，求出物体上升高度h，然后利用公式W总=Fs计算总功、W有用=Gh计算有用功，W总=W额+W有用，据此求额外功，最后用有用功除以总功得出滑轮组的机械效率．

6.【答案】C

【考点】机械效率的计算，功的计算及应用

【解析】【解答】∵G＝100N，h＝2m，∴做的有用功为：

W有用＝Gh＝100N×2m＝200J；而斜面上装一个动滑轮，斜面的长是5m，∴绳子末端移动的距离为：

S＝2×5m＝10m，∵F＝50N，∴做的总功为：

W总＝FS＝30N×10m＝300J；则机械效率为：

η＝

＝66.7%,W额＝300J-200J＝100J

由W额＝fs 得f＝

＝20N，C符合题意，ABD不符合题意。

​故答案为：

C.

【分析】利用物体的力和距离的乘积计算功，利用有用功和总功的比值计算机械效率.

7.【答案】C

【考点】滑轮（组）的机械效率，滑轮组绳子拉力的计算

【解析】【解答】拉力克服摩擦力做功为

，①正确，由于动滑轮处有两股绳，绳子拉长的长度是物体移动距离的2倍，为4m，②不正确，根据摩擦力和拉力计算机械效率为n=

×F=

×30N=75%，③符合题意，物体匀速运动，受到的拉力和摩擦力是平衡力，大小相等，④不符合题意，C符合题意。

故答案为：

C。

【分析】根据拉力和绳子移动距离的乘积计算拉力做的功，利用摩擦力和总拉力的比值计算机械效率，匀速运动的物体受到平衡力的作用。

8.【答案】B

【考点】功率的计算，机械效率的计算，滑轮（组）的机械效率

【解析】【解答】由图甲可知，在0s～1s内，拉力F等于30N，滑轮组由3段绳子吊着物体，所以承担的总重力为90N，由于动滑轮本身在重力，所以滑轮组对重物的拉力小于90N，故可知地面对物体的支持力大于10N，故A错；1s～2s内，拉力的大小为50N，拉力通过的距离为s=3.75m/s，所以拉力F做的功为W=Fs=187.5J，故B正确；2s～3s内，拉力的大小为40N，拉力的速度为7.50m/s，所以拉力的功率P=Fv=300W，故C错；2s～3s内，拉力做功为W总=Fs=40N×7.5m=300J，对物体所做的功为W有=Gh=100N×2.5m=250J，所以机械效率为W有/W总=83.3%，故D错；应选B.

【分析】由滑轮组的结构可以看出，承担物重的绳子股数n=3，则拉力F移动的距离s=3h．

（1）由v-t图象得出物体在0s～1s内的运动状态；

（2）由F-t图象得出在2～3s内的拉力F，由v-t图象得出重物上升的速度，求出拉力F的作用点下降的速度，利用P=Fv求拉力做功功率；

（3）由图乙可知，在1～2s内的拉力，由图丁得出重物上升高度，利用s=nh求拉力端移动的距离，利用W=Fs求拉力做的功；

（4）利用

求在2～3s内滑轮组的机械效率．

二、填空题

9.【答案】400；500；80%；变大．

【考点】机械效率的计算，滑轮（组）的机械效率，有用功和额外功

【解析】【解答】解：

（1）小刚做的有用功：

W有用=Gh=40N×10m=400J；

（2）由图知，n=2，拉力端移动距离：

s=2h=2×10m=20m，拉力做的总功：

W总=Fs=25N×20m=500J，（3）动滑轮的机械效率：

η=

=

×100%=80%；（4）此题所用动滑轮没有发生变化，所以在此过程中所做的额外功不变，由于物体的重力增加，所以有用功增大，由公式η=

=

可知，有用功在总功中所占的比例将增大，所以机械效率变大．

故答案为：

400；500；80%；变大．

【分析】

（1）知道物重和升高的高度，利用W=Gh求小刚做的有用功；

（2）由图知，n=2，拉力端移动距离s=2h，利用W=Fs求拉力做的总功；（3）利用η=

求动滑轮的机械效率：

（4）使用动轮轮时，不计摩擦和绳重，做的额外功不变，增加钩码的重，增大了有用功，因此机械效率会增大．

本题考查了使用动滑轮有用功、总功、机械效率的计算，注意提高机械效率的方法：

一是增大提升物重，二是减小动滑轮重、减小摩擦．

10.【答案】5；10

【考点】功率的计算，机械效率的计算

【解析】【解答】

（1）物体A重为40N，受到的摩擦力是物重的0.2倍，则摩擦力f=0.2G=0.2×40N=8N，

拉力F作用在动滑轮的轮上，所以

，

拉力F大小为

。

（2）拉力的功率P=Fv绳=5N×1m/s×2=10W.

故答案为：

5；10.

【分析】当滑轮组水平使用时，克服的就不是物体的重力，而是物体受到的摩擦力．从图中可以看出，有两段绳子在拉重物，即绳端移动距离为物体移动距离的二倍．

（1）可利用机械效率的推导公式

求出拉力大小．

（2）可利用功率的推导公式

来求拉力的功率.

11.【答案】5：

16

【考点】机械效率的计算，有用功和额外功

【解析】【解答】解：

由题知，使用的是动滑轮，将重物拉到斜面顶端，拉力移动的距离：

s=2L，

∵L=2h，

∴s=4h，

使用该装置做的有用功：

W有用=Gh，

使用该装置做的总功：

W总=Fs=4Fh，

∴F：

G=5：

16．

故答案为：

5：

16．

【分析】利用图示装置，将重物提升做的功为有用功，拉力F做的功为总功；

将重物拉到斜面顶端拉力移动的距离为斜面长的2倍，斜面长是斜面高的2倍，据此求出拉力移动的距离和斜面高的关系；

求出有用功、总功的关系式，知道该装置的机械效率，可求拉力F与G的关系．

12.【答案】80%；变大

【考点】机械效率的大小比较，机械效率的计算

【解析】【解答】解：

（1）W有用=Gh=80N×5m=400J；

由题使用动滑轮时通过动滑轮的绳子股数n=2，

绳子自由端移动距离s=2h=2×5m=10m，

拉力做的总功：

W总=Fs=50N×10m=500J，

滑轮组的机械效率：

η=

×100%=

×100%=80%；

（2）当提升重物的重力增加为100N时，做的有用功变大，而额外功几乎不变，故机械效率变大．

故答案为：

80%；变大．

【分析】

（1）由题使用动滑轮时通过动滑轮的绳子股数n=2，则拉力F移动的距离s=2h；有用功是指把重物提升所做的功，即W有用=Gh；总功是人的拉力所做的功，即W总=Fs；利用机械效率公式计算其机械效率．

（2）不计绳重及摩擦，根据有用功和额外功的变化情况分析机械效率大小．

三、计算题

13.【答案】

（1）有用功为W有=Gh=100N×3m=300J

答：

有用功为300J；

（2）解：

拉力所做的功为W总=Fs=50N×8m=400J

拉力的功率为

答：

拉力的功率为40W；

（3）解：

额外功为W额=W总−W有=400J−300J=100J

由W额=fs得：

物体受到的摩擦力

答：

物体受到的摩擦力12.5N；

（4）解：

斜面的机械效率为

答：

斜面的机械效率为75%．

【考点】机械效率的计算，功的计算及应用

【解析】【分析】

（1）使用斜面提升重物，克服物体重力做有用功，即W有=Gh；

（2）拉力做总功，即W总=Fs ，然后根据

计算拉力的功率；

（3）使用斜面时，克服摩擦做额外功；首先根据W额=W总−W有计算出额外功，然后根据W额=fs计算物体受到的摩擦力。

（4）已知有用功和总功根据公式

计算机械效率。

14.【答案】

（1）解：

提升装置所做的有用功：

W有用＝Gh＝450N×2m＝900J。

（2）解：

根据P

可得拉力F做的功：

W总＝Pt＝120W×10s＝1200J。

（3）解：

滑轮组的机械效率：

η

100%＝75%。

【考点】功率计算公式的应用，滑轮组及其工作特点，滑轮（组）的机械效率，功的计算及应用

【解析】【分析】

（1）利用W有用＝Gh求得提升装置所做的有用功.

（2）根据P 

 可得拉力F做的功.

（3）利用η 

 求得滑轮组的机械效率.

15.【答案】

（1）解：

由v=

可得故障车在30s内通过的路程：

s车=v车t=5m/s×30s=150m，

由图知，n=3，拉力端移动距离：

s=3s车=3×150m=450m，

拉力F在30s内所做的功：

W总=Fs=500N×450m=2.25×105J

答：

拉力F在30s内所做的功为2.25×105J。

（2）解：

地面对故障车的摩擦力：

f=0.08G=0.08mg=0.08×1500kg×10N/kg=1200N；

滑轮组克服故障车摩擦力做的有用功：

W有用=fs车=1200N×150m=1.8×105J，

整个装置的机械效率：

η=

=

×100%=80%

答：

整个装置的机械效率为80%。

【考点】滑轮组及其工作特点，滑轮（组）的机械效率，滑轮组绳子拉力的计算

【解析】【分析】

（1）由v=

可得故障车在30s内通过的路程，利用s=nh求得拉力端移动距离，再利用W总=Fs求得拉力F在30s内所做的功.

（2）利用W有用=fs车求得滑轮组克服故障车摩擦力做的有用功，再利用η=

求得整个装置的机械效率.

16.【答案】

（1）解：

正方体物体的体积：

V＝0.2m×0.2m×0.2m＝0.008m3，

物体浸没在水中时所受到的浮力：

F浮＝ρ水gV排＝ρ水gV＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.008m3＝80N

答：

物体浸没在水中时所受到的浮力大小80N。

（2）解：

物体重力：

G＝mg＝ρgV＝2.5×103kg/m3×10N/kg×0.008m3＝200N，

物体静止在水中时，受到竖直向下的重力，竖直向上的拉力和浮力的作用，

所以，G＝F浮+F0，

则动滑轮下端挂钩处绳对物体的拉力：

F0＝G﹣F浮＝200N﹣80N＝120N

答：

物体浸没在水中匀速上升时，动滑轮下端挂钩处绳对物体的拉力F0的大小是120N。

（3）解：

物体完全离开水面后，设物体升高h，滑轮组的有用功为：

W有＝Gh＝200N×h，

由图中，n＝3，

不计绳重、摩擦，则绳子自由端的拉力：

F＝

（G+G动）＝

（200N+40N）＝80N，

拉力F做得总功：

W总＝Fs＝80N×3h，

所以滑轮组的机械效率：

η＝

＝＝83.3%。

答：

物体完全离开水面后，继续匀速向上提升，此时滑轮组的机械效率是83.3%。

【考点】二力平衡的条件及其应用，阿基米德原理，滑轮（组）的机械效率

【解析】【分析】

（1）根据阿基米德原理F浮＝ρ水gV排＝ρ水gV求出浮力.

（2）正方体静止在水中受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力和拉力，这三个力是平衡力，列出等式求出拉力.

（3）当正方体离开水面时，设正方体升高h，求出正方体的重力，利用W有＝Gh求出有用功，W总＝Fs求出总功，最后根据机械效率公式η＝

求出机械效率.

17.【答案】

（1）解：

由图象可知正方体的边长：

L＝vt＝0.1m/s×（110s﹣100s）＝1m

答：

正方形边长L＝1m

（2）解：

物体浸没在水中