中考物理知识点全突破系列专题机械效率大小的计算.docx

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中考物理知识点全突破系列专题

机械效率大小的计算

一、单选题

1.如右图所示，某同学使用动滑轮把600N的重物匀速提升了3m，所用的拉力是400N。

下列说法正确的是（  ）

A. 机械效率是80%                 B. 有用功是1800J                 C. 额外功是300J                 D. 总功是2100J

2.某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9km，用时5min45s，消耗燃油1.5kg，已知汽车的牵引力是2000N，燃油的热值为4.6×107J/kg，假设燃油完全燃烧。

通过计算可知，下列结果正确的是（ ）

①汽车行驶速度是20km/h        ②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×107J

③汽车牵引力做功的功率是30kW   ④汽车发动机的效率是20%

A.只有①和②

B.只有②和③

C.只有①和④

D.只有②和④

3.如图所示的滑轮组中，动滑轮重1N，小强用6N的拉力F通过该滑轮组匀速拉起重10N的物体，物体沿竖直方向上升0.4m．此过程中，额外功和机械效率分别是（　　）

A. 0.4J　83.3%                   B. 0.8J　91.7%                   C. 0.8J　83.3%                   D. 0.4J　91.7%

4.如图，用一个重为2N的动滑轮，把G物=12N的物体在2s内匀速提升0.2m（不考虑绳子的重力和摩擦），则（　　）

A. 绳子的拉力F=6N                                                B. 绳子自由端移动速度v=0.1m/s

C. 有用功W有=2.8J                                                D. 动滑轮的机械效率η=85.7%

5.图1中力水平拉动重为G的物体A在水平路面匀速移动了s。

改用滑轮组拉动A在同一路面匀速移动了s，拉力为（如图2）。

此过程滑轮组（   ）

A.总功为

B.额外功为 

C.机械效率为

D.额外功为

6.如图所示，用完全相同的两个滑轮组，分别将重为G1、G2的两个物体匀速提升相同的高度（绳重、摩擦不计），若G1>G2，提升重物所做的有用功分别为W1、W2，机械效率分别为η1、η2，则下列判断正确的是（  ）

A.W1>W2、η1>η2

B.W1>W2、η1=η2

C.W1>W2、η1<η2

D.W1=W2、η1>η2

7.如图所示，用滑轮组提升重物时，重200N的物体在5s内匀速上升了1m．已知拉绳子的力F为120N，如果不计绳重及摩擦，则提升重物的过程中（　　）

A.绳子自由端被拉下3m

B.动滑轮重20N

C.滑轮组的机械效率是83.3%

D.拉力F的功率是40W

二、填空题

8.如图所示，在不计绳重和摩擦的情况下，用滑轮在10s内将重为40N的物体匀速提升2m，已知拉力F为25N，则在这个过程中拉力做的功是________J，滑轮组的机械效率是________，若匀速提升重为80N的物体，则这个滑轮组的机械效率将________（变大/变小/不变）。

9.如图所示，工人师傅用动滑轮匀速提升重物．使用动滑轮的好处是________．若物体重450N，工人所用拉力为250N，则动滑轮的机械效率为________；用该滑轮匀速提升重600N的物体，若不计绳重和摩擦，则工人所用的拉力为________N．

10.用如图装置，在20s内将80N的水桶提升3m，拉力为50N，则拉力的功率为________W，该装置的机械效率是________%．若不计绳重和摩擦则动滑轮的重力为________N。

11.小明用如图所示滑轮组，在5s内将重90N的物体匀速提升50cm，已知动滑轮重10N，不计绳重和摩擦，则拉力F做功的功率________W，滑轮组的机械效率为________。

若用此滑轮组提升100N的重物，滑轮组的机械效率将________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

12.如图所示是一种小型千斤顶的示意图，当手往下压动摇臂时，能把重物抬高一段较小的距离，工人在4s时间内用100N的力竖直向下压动摇臂1m，把1000N的重物匀速抬高8cm．则重物上升的速度为________m/s，人做的功为________J，千斤顶的效率是________%．

13.如图所示，用滑轮组将1.5kg的物体匀速提高0.5m，拉力F为10N，则有用功为________ J，滑轮组机械效率为________．若增加所提物体的重力，滑轮组机械效率________（变大/变小/不变）．（不计绳重和摩擦，g取10N/kg）

14.工人站在地面上，用定滑轮将27kg的物品吊运到10m高处，使用定滑轮的优点是________．若不计绳重和摩擦，匀速吊运所需的拉力是________ N；若匀速吊运时的实际拉力是300N，则人所做的有用功是________ J，定滑轮的机械效率是________（g取10N/kg）．

15.小强同学利用如图甲所示的滑轮组将货物运送到楼上，不计绳子和摩擦，如果所送货物重G从20N开始逐渐增加，每次均匀拉动绳子，且提升同样的高度，图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物的重力的增加而变化的图象，根据图像可以知道动滑轮重为________N，当货物重G为180N时，滑轮组的机械效率是________．

16.斜面高为1m，长为3m，工人用400N沿斜面方向的力将重为900N的箱子匀速推到车上．在这过程中工人做的有用功是________J，机械效率为________；物体受到斜面的摩擦力大小为________N。

17.如图所示，工人用3m长的斜面，把120kg的木箱推上1m高的卡车，假设斜面光滑则需要施加的推力为________ N；若实际用力为500N，斜面的机械效率为________ ，重物受到的摩擦力为________ N．（g取10N/kg）

18.测量滑轮组机械效率的装置如图，用5N拉力将重为8N的物体匀速提升0.5m，用时4s，拉力做的有用功W有用=________J，滑轮组的机械效率η=________。

19.如图所示，斜面长5m，高1m，工人用沿斜面方向400N的力把重1600N的木箱匀速推到车上，推力对木箱做的功是________J，斜面的机械效率是________。

20.如图所示，现用一个滑轮组匀速拉动物体A，使物体A在5s内沿水平地面向左运动了50cm，已知物体A重600N，物体与地面间的摩擦力为24N，拉力F的大小为10N，则使用滑轮组时所做的有用功为________J，滑轮组的机械效率为________，拉力F的功率为________W.

三、计算题

21.如图是建筑工地上的起重机示意图，起重机的电动机功率为3×103W，当它把质量为1t的重物匀速提起24m时，用时100s．（g=10N/kg）求：

（1）在这段时间内起重机提起重物做功的功率是多少？

机械效率是多少？

（2）若起重机AB长为20m，吊起重物时B端的配重质量为4t，为使起重机不翻倒，则OB长为多少？

（不计摩擦和起重机自重）

22.如图是工人将重160N的物体匀速放下的过程，已知物体下降的距离为3m，用时3s，工人的拉力为50N，工人质量为50kg。

（物体未浸入水中，且不计绳重及摩擦）

（1）求工人放绳的速度。

（2）求滑舱组的效率η1

（3）如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为η2，已知η1：

η2=4:

3（物体在水中仍匀速下降，动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦，g=10N/kg）。

求当物体完全浸没水中后，工入对地面的压力。

23.图甲是海上打捞平台装置示意图，使用电动机和滑轮组将实心物体A从海底竖直向上始终以0.05m/s的速度匀速吊起，图乙是物体A所受拉力F随时间t变化的图象（不计摩擦、水的阻力及绳重，ρ水=1.0×103kg/m3．g=10N/kg）。

请解答下列问题：

（1）物体A的体积是多少？

（2）物体A完全浸没在水中时滑轮组的机械效率为80%，当物体A完全离开水面后，滑轮组的机械效率是多少？

（3）当物体A完全离开水面后，电动机两端电压为380V，通过的电流为5A，电动机线圈的电阻为多少？

（不计电动机内部摩擦）

24.小明健身用的拉力器结构如图所示．他用300N的拉力向下匀速拉动拉杆，使体积为3×10﹣3m3、质量为24kg的配重块在2s内升高40cm．g取10N/kg．求：

（1）配重块的重力；

（2）配重块的密度；

（3）此过程中拉力器的机械效率．

25.如图，建筑工人用400N的拉力，将1000N重的物体匀速提升3m，所用的时间是15s，不计绳重和摩擦，求：

（1）动滑轮重；

（2）工人做有用功的功率；

（3）滑轮组的机械效率

26.在小型建筑工地，常用简易的起重设备竖直吊运建筑材料，其工作原理相当于如图所示的滑轮组．某次将总重G为4000N的砖块匀速吊运到高为10m的楼上，用时40s，卷扬机提供的拉力F为2500N。

求在此过程中：

（1）拉力F的功和功率；

（2）滑轮组的机械效率。

27.如图所示是一种塔式起重机上的滑轮组．已知在匀速起吊600N的物体上升2m的过程中，滑轮组的机械效率为80%．（不计绳重及摩擦）

（1）滑轮组做的有用功是多少？

（2）绳端的拉力F是多大？

（3）动滑轮重是多少？

28.如图所示，工人用滑轮组提升重200N的物体，所用的拉力为125N，物体在5s内匀速上升2m。

（不计摩擦及绳重）求：

（1）工人对物体做的有用功；

（2）动滑轮的重力；

（3）滑轮组的机械效率；

（4）工人拉绳的功率。

29.工人师傅要将质量为100kg的木箱搬到1.5m高的车厢里，他将一块5m长的长板搭在地面与车厢之间构成斜面，然后站在车上用400N的拉力在10s内将木箱从斜面底端匀速拉到车厢里，如图所示，g取10N/kg。

（1）拉木箱过程中，工人所做的有用功是多少？

（2）工人拉力所做的总功是多少？

拉力做功的功率是多少？

（3）拉木箱过程中，斜面的机械效率是多少？

（4）木箱被拉到车厢里后，放在水平车厢底板上，木箱与车厢底板的接触面积为0.5m2，木箱对车厢底板的压强是多少？

30.起重机把质量为6×103kg的重物匀速提升了2m，如果它的电动机所做的功是3×105J,则起重机的机械效率是多少?

（g取10N/kg）

31.如图所示，小明用500N竖直向下的拉力F能匀速提起一箱重1200N的货物，已知货物的底面积是300cm2，小明的体重为600N，不计绳重和摩擦。

求：

（1）此时滑轮组的机械效率；

（2）动滑轮的重力；

（3）若小明改用最大拉力（绳子没有断裂）提两箱相同的货物，结果没有把货物提起来，此时货物对地面的压强为多少？

（两箱货物竖直叠放，与地面接触面积仍为300cm2）

答案解析部分

一、单选题

1.【答案】B

【解析】【解答】有用功；B符合题意；拉力做的总功为

D不符合题意；，C不符合题意；动滑轮的机械效率A不符合题意。

故答案为：

B。

【分析】利用物体的重力和高度计算有用功，拉力和绳子的拉长长度计算总功，总功和有用功的差计算额外功，有用功和总功的比值计算机械效率.

2.【答案】D

【解析】【解答】①汽车行驶速度是：

，故①错误；

②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是：

，故②正确；

③匀速行驶时汽车受到的牵引力与阻力是平衡力，所以汽车牵引力做功的功率是：

，故③错误；

④汽车发动机的做的功为：

，

汽车发动机的效率是：

，故④正确。

.

故答案为：

D。

【分析】利用速度公式v=求得速度；根据Q放=mq可求热量；再利用W=Fs可求得该汽车牵引力所做的功，再利用P=求功率；利用Q=mq可求得消耗的总能量，再利用效率公式求出该汽车的效率.

3.【答案】C

【解析】【解答】解：

（1）由图知，n=2，拉力端移动距离s=2h=2×0.4m=0.8m，

W总=Fs=6N×0.8=4.8J，

W有用=Gh=10N×0.4m=4J，

W额=W总﹣W有用=4.8J﹣4J=0.8J，

（2）滑轮组的机械效率：

η=×100%=×100%≈83.3%．

故选：

C．

【分析】

（1）题目没有指明不计摩擦和绳重，因此是需要计摩擦和绳重，此时额外功不能直接计算，需要用总功减去有用功得到，W总=Fs，W有用=Gh，W额=W总﹣W有用；

（2）根据η=求出机械效率．

4.【答案】D

【解析】【解答】解：

A、图中使用的是动滑轮，n=2，不考虑绳子的重力和摩擦，拉力F=（G轮+G物）=（2N+12N）=7N，故A错；B、物体在2s内匀速提升0.2m，物体上升速度v物===0.1m/s，绳子自由端移动速度v=2v物=2×0.1m/s=0.2m/s，故B错；

C、有用功：

W有=Gh=12N×0.2m=2.4J，故C错；

D、总功：

W总=Fs=F×2h=7N×2×0.2m=2.8J，

机械效率：

η=×100%=×100%≈85.7%，故D正确．

故选D．

【分析】

（1）图中使用的是动滑轮，n=2，不考虑绳子的重力和摩擦，利用F=（G轮+G物）求拉力；

（2）物体在2s内匀速提升0.2m，利用速度公式求物体上升速度，绳子自由端移动速度等于物体上升速度的2倍；（3）利用W=Gh求有用功；（4）利用W=Fs求出总功，再利用效率公式求动滑轮的机械效率．

5.【答案】D

【解析】【解答】滑轮组中，有三段绳子承担，因此拉力移动的距离为3S，则总功为3F2S，A不符合题意；

拉力的有用功为F1S，则额外功是3F2S-F1S，B不符合题意，D符合题意；

机械效率为 ，C不符合题意；

故答案为：

D

【分析】拉物体的力做的功为有用功；通过滑轮组拉物体做的功为总功，总功减去有用功为额外功，有用功与总功的比值为机械效率.

6.【答案】A

【解析】【解答】用两个相同的滑轮组将物体提升相同的高度，且G1＞G2，根据W有=Gh可知，有用功的关系为：

W1＞W2；两个完全相同的两个滑轮组，绳重和摩擦不计，额外功相同，根据W总=W有用+W额外可知W总1＞W总2，可知，η1＞η2．所以BCD不符合题意，A符合题意。

故答案为：

A。

【分析】根据力和距离的乘积计算功的大小，根据有用功和总功的比值计算机械效率，并比较。

7.【答案】C

【解析】【解答】物重由两段绳子承担，因此，当物体提升1m时，绳子的自由端应被拉下2m，而不是3m，A不符合题意；拉力为120N，则两段绳子共承担了240N，在不计绳重及摩擦时，动滑轮的重应该是240N－200N＝40N，B不符合题意；滑轮组的机械效率，所以C符合题意；拉力F的功率，D不符合题意．

故答案为：

C．

【分析】滑轮组的分析和绳子的股数有关，使用滑轮组时，拉力是总重的n分之一，绳子拉长的距离是物体高度的n倍，利用力和距离的乘积计算功，有用功和总功的比值计算机械效率。

二、填空题

8.【答案】100；80%；变大

【解析】【解答】解：

（1）由图可知，连接动滑轮绳子的股数n=2，

绳子自由端移动的距离s=2h=2×2m=4m；

则在这个过程中拉力做的功：

W总=Fs=25N×4m=100J；

（2）拉力做的有用功：

W有=Gh=40N×2m=80J，

则滑轮组的机械效率：

η=×100%=×100%=80%；（3）由η=×100%=×100%=×100%=×100%可知，

滑轮组的机械效率与动滑轮重和物体重有关，动滑轮重力不变，物体重力变大，机械效率将变大。

故答案为：

100；80%；变大。

【分析】力和距离的乘积计算功的大小，有用功和总功的比值计算机械效率，机械效率的大小和物体重力有关.

9.【答案】省力；90%；325

【解析】【解答】解：

使用动滑轮的好处是省力；η==90%；由F=（G+G动）得：

G动=2F-G=2×250N-450N=50N,F’===325N.

故答案为：

省力；90%；325。

【分析】动滑轮的特点：

省力但不能改变力的方向；根据η=求解；先根据F=（G+G动）求出动滑轮的重力，再根据F=（G+G动）求解。

10.【答案】15；80；20

【解析】【解答】绳子自由端移动的距离s＝2h＝2×3m＝6m，拉力做的总功：

W总＝Fs＝50N×6m＝300J，则拉力的功率：

P＝＝15W。

拉力做的有用功：

W有＝Gh＝80N×3m＝240J，则该装置的机械效率：

η＝×100%＝×100%＝80%。

不计绳重及摩擦，由F＝（G+G动）可得动滑轮的重力：

G动＝2F﹣G＝2×50N﹣80N＝20N。

故答案为：

15；80；20.

【分析】利用物体重力和高度计算有用功，利用拉力和绳子移动的距离计算总功，有用功和总功的比值计算机械效率，功和时间的比值计算功率，结合动滑轮上物体重力和拉力计算动滑轮的重力.

11.【答案】10；90%；变大

【解析】【解答】由图知道，n=2，由于不计绳重和摩擦，所以，绳端的拉力是：

F=（G轮+G物）/2=（10N+90N）/2=50N，拉力端移动的距离是：

s=2h=2×0.5m=1m，拉力做功是：

W总=Fs=50N×1m=50J，拉力做功的功率是：

P=W总/t=50J/5s=10W；使用滑轮组做的有用功是：

W有=Gh=90N×0.5m=45J，故滑轮组的机械效率是：

η=W有/W总×100%=45J/50J×100%=90%；若用此滑轮组提升100N的重物，提升重物的重力增大了，则有用功增大，而绳重及摩擦不计、动滑轮重不变，即额外功不变，由η=W有/W总×100%知道，滑轮组的机械效率将变大。

故答案为：

10；90%；变大.

【分析】利用拉力和移动的距离计算功的大小，利用功和时间计算功率，有用功和总功的比值计算机械效率，机械效率和物体的重力有关。

12.【答案】0.02；100；80

【解析】【解答】解：

（1）由题知，4s时间内重物被匀速抬高h=8cm，

所以重物上升的速度：

v===0.02m/s；

（2）所做的有用功：

W有用=Gh=1000N×0.08m=80J，

人做的功是总功：

W总=Fs=100N×1m=100J，

所以千斤顶的机械效率：

η=×100%=×100%=80%．

故答案为：

0.02；100；80．

【分析】

（1）由速度公式计算重物上升速度；

（2）根据公式W=Gh可求有用功，根据公式W=Fs可求总功，有用功与总功的比值就是千斤顶的机械效率．

13.【答案】7.5；75%；变大

【解析】【解答】解：

（1）由图可知，n=2，则拉力端移动距离：

s=2h=2×0.5m=1m．有用功为：

W有用=Gh=mgh=1.5kg×10N/kg×0.5m=7.5J；

（2）拉力做的总功为：

W总=Fs=10N×1m=10J，

滑轮组的机械效率：

η==×100%=75%；（3）增加所提物体的重力时，有用功增大，而摩擦不计、动滑轮重不变，额外功不变，这样有用功在总功中所占的比例增大，滑轮组的机械效率将变大．

故答案为：

7.5；75%；变大．

【分析】

（1）利用W=Gh=mgh求有用功；

（2）由图可知，有两股绳子在拉重物，即n=2，拉力端移动距离s=2h，利用W=Fs求总功，再利用效率公式求滑轮组的机械效率；（3）增大机械效率的方法有二：

一是增大有用功，即拉更重的重物；二是减小额外功，如减小摩擦、减轻动滑轮重．

14.【答案】改变施力方向；270；2700J；90%

【解析】【解答】解：

物体重力：

G=mg=27kg×10N/kg=270N，

定滑轮的实质是个等臂杠杆，使用定滑轮的目的是可以改变施力方向，但不能省力．

所以若不计绳重和摩擦，匀速吊运所需的拉力是F′=G=270N；

若匀速吊运时的实际拉力是300N，

W总=Fs=300N×10m=3000J，

W有用=Gh=270N×10m=2700J，

η=×100%=×100%=90%

故答案为：

改变施力方向，270；2700J；90%．

【分析】

（1）定滑轮的使用特点是：

可以改变力的方向，但不省力；

（2）利用G=mg求重力，利用W总=Fs求总功，再利用W有用=Gh求有用功，即可利用η=×100%求机械效率．

15.【答案】20；90%   

【解析】【解答】根据图象可知，当物重为20N时，滑轮组的机械效率为50%；，动滑轮的重力，当货物重G为180N时，滑轮组的机械效率：

。

故答案为：

20；90%。

【分析】利用图像中的数据计算动滑轮重力，结合物体重力和滑轮重力计算机械效率。

16.【答案】900；75%；100N   

【解析】【解答】人对物体所做的有用功为W有＝Gh＝900N×1m＝9000J；人对物体所做的总功W总＝FL＝400N×3m＝1200J；斜面的机械效率为：

η＝ ＝75%

额外功W额＝W总−W有＝1200J−900J＝300J；

则摩擦力f＝＝100N.

【分析】根据物体的重力和升高的高度计算有用功，有用功和总功的比值可以计算机械效率，利用总功和有用功的差计算额外功，利用功和距离能计算摩擦力。

17.【答案】400；80%；100   

【解析】【解答】

（1）有用功：

；斜面很光滑，由功的原理可知，推力对物体做的功等于人做的有用功即：

，

解得：

；

（2）若实际用力为 500N，人所做的总功：

；斜面的机械效率：

；

（3），即：

，所以；

故答案为：

400；80%；100．

【分析】根据斜面上力和距离计算功的大小，另一有用功和总功的比值计算机械效率。

18.【答案】4；80%

【解析】【解答】解：

由图可知，承担动滑轮和重物的绳子股数为2股，即n=2，

所以绳子自由端移动的距离s=nh=2×0.5m=1m；

（1）做的有用功：

W有用=Gh=8N×0.5m=4J。

（2）拉力所做的总功：

W总=Fs=5N×1m=5J；

滑轮组的机械效率：

η=×100%=×100%=80%。

故答案为：

4；80%。

【分析】利用物体重力和物体上升的高度计算有用功，有用功和总功的比值计算机械效率.

19.【答案】2000；80%

【解析】【解答】解：

⑴推力对木箱做的总功：

W总=Fs=400N×5m=2000J；

⑵推力对木箱做的有用功：

W有=Gh=1600N×1m=1600J；

故答案为：

2000；80%。

【分析】利用公式W总=Fs，W有=Gh，η=W有用/W总×100%求解.

20.【答案】12；80%；3

【解