中考物理复习重难点4 机械效率计算强化训练题带答案解析.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题带答案解析
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
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