中考物理一轮复习专题十简单机械第3节机械效率练习20200427339

专题十 简单机械

第3节 机械效率 (建议时间：25分钟)

基础练习 一、选择题

1. 如图所示，用下列装置提升同一重物，若每个滑轮重相同，不计绳重及摩擦，则机械效率最高的装置是( )

2. (2019福建)工人用如图所示的机械将物体匀速提升到某一高度，若物体的重力与滑轮的重力之比G物∶G滑轮＝9∶1，忽略绳重与摩擦的影响，则机械效率为( )

第2题图

A. 10% B. 45% C. 80% D. 90%

3. (2019常州)如图所示，斜面高2 m、长4 m，小明用平行于斜面的拉力F，将重400 N的物体从斜面底端拉到顶端，已知拉力F＝250 N．对此过程，下列结果中正确的是( )

第3题图

A. 有用功为1 000 J B. 总功为1 600 J C. 额外功为200 J D. 机械效率为60%

4. (2019济宁)两个滑轮按如图所示的方式组合，用5 N的拉力F拉动绳端，使物体在5 s内水平向左匀速滑动1 m，物体与地面间的摩擦力为9 N．下列选项正确的是( )

第4题图

A. A是定滑轮，B是动滑轮

- 1 -

B. 拉力F做的功为5 J C. 拉力F的功率为1.8 W D. 滑轮组的机械效率为90%

5. (2019广安)如图所示，甲、乙两个滑轮组，其中每个滑轮的质量都相同，分别用拉力F1、

F2将重物G1、G2提升相同高度，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是( )

第5题图

A. 若G1＝G2，则拉力F1、F2做的总功相同 B. 若G1＝G2，则拉力F2做的有用功多

C. 若G1＞G2，则甲的机械效率大于乙的机械效率 D. 若G1＞G2，则甲、乙两个滑轮组的机械效率相等

二、填空题

6. (2019龙东)如图所示，小聪用滑轮组拉动水平地面上重为500 N的物体A，使它匀速前进2 m，地面对它的摩擦力为150 N，小聪施加的拉力F＝100 N(忽略绳重和滑轮重)，则滑轮组做的有用功为________J，滑轮组的机械效率为________．

第6题图

7. (2019哈尔滨)如图，用2 N的拉力匀速竖直向上拉绳子自由端，将重为3.5 N物体提升0.1 m，不计绳重与摩擦，动滑轮机械效率为________；若物体重力变大，则动滑轮机械效率将________．

第7题图

8. (2019莱芜)如图所示，汽车通过滑轮组将矿井内重为9 500 N的物体M匀速提升了6 m，所用的时间为10 s，汽车的拉力F为5 000 N．在此过程中，滑轮组的机械效率为________，汽车拉力F的功率为________W.

- 2 -

第8题图

三、实验探究题

9. (2019自贡)小明和小强在测“滑轮组机械效率”的实验中组装好如图所示实验装置，他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置．

第9题图

(1)实验时，小明____竖直向上拉动弹簧测力计，使钩码升高，弹簧测力计读数为0.5 N；同时小强也用刻度尺测出钩码被提升的高度为10 cm，以上测量结果准确无误，其他被测物理量和计算数据记录如表中所示： 钩码重G/N 效率η 1 弹簧测力计提升的高度s/m 0.2 有用功W有/J 0.1 总功W总/J 0.1 机械 100% (2)小明和小强通过计算得出该滑轮组机械效率为100%，他们意识到出现了错误，请你帮他俩找出错误的原因：_____________________________________________________________． (3)该滑轮组的机械效率实际为________(精确到0.1%)．

(4)在实验中，若将钩码的重增加到6 N，则该滑轮组的机械效率将________(选填“变大”“变小”或“不变”)． 四、计算题

10. (2019宿迁)如图所示，工人利用滑轮组提升重物，在30 s内将静止在水平地面上质量为90 kg，底面积为200 cm的长方体物块匀速提升5 m，此时工人的拉力为400 N (g＝10 N/kg)．求：

(1)提升前物块对水平地面的压强； (2)工人拉力做功的功率； (3)滑轮组提升该物块的机械效率．

2

- 3 -

第10题图

能力提升

1. (2019河南改编)工人用如图所示的滑轮组，在时间t内，将重为G的货物匀速提升了h，人对绳子竖直向下的拉力恒为F.以下说法正确的是( )

第1题图

A. 拉力F的功率为 B. 额外功为(2F－G)h C. 滑轮组的机械效率为

3FD. 滑轮组的机械效率随h的增大而增大

2. (2019北京改编)某同学用滑轮组提升物体，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中图线a所示，物体上升的高度随时间变化的关系如图中图线b所示．已知物体的质量为450 g，所用动滑轮的质量为50 g，绳子自由端的拉力F为1.3 N．g取10 N/kg.在0～2 s的过程中，下列说法中正确的是( )

FhtG

第2题图

A. 绳子自由端移动的速度为5.0 cm/s B. 拉力F的功率为0.26 W

- 4 -

C. 有用功为0.5 J D. 滑轮组的机械效率为90%

3. (2019达州)救援车工作原理如图所示，当车载电机对钢绳施加的拉力F大小为2.5×10 N时，小车A恰能匀速缓慢地沿斜面上升．已知小车A的质量为1 t，斜面高为2 m，斜面长为5 m(不计车长、钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦，g＝10 N/kg)．在小车A由水平路面被拖上救援车的过程中，钢绳所做的有用功为________J，整个装置的机械效率为________，小车A与斜面间的摩擦力大小为________N.

3

第3题图

4. (2019十堰)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)，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)

第4题图

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参考答案及解析

基础练习

1. A 【解析】若不计绳重及摩擦，使用A装置时，所做的额外功为0，机械效率最高，故选A.

2. D 【解析】滑轮组的机械效率为η＝

W有用G物hG物h×100%＝×100%＝W总Fs1

×（G滑轮＋G物）×nhn×100%＝G物

G滑轮＋G物

×100%＝

9G滑轮

×100%＝90%，故选D.

G滑轮＋9G滑轮

3. C 【解析】小明对物体做有用功是：W有＝Gh＝400 N×2 m＝800 J，A错误；对物体做的总功是：W总＝Fs＝250 N×4 m＝1 000 J，B错误；此过程中的额外功是：W额＝W总－W有000 J－800 J＝200 J，C正确；此斜面的机械效率为：η＝用＝1

＝80%，D错误．故选C.

4. D 【解析】由题图可知B为定滑轮，A为动滑轮，A错误；当物体向左滑动1 m时，拉力F自由端移动2 m，所以拉力F做的功为W＝Fs＝5 N×2 m＝10 J，拉力F的功率P＝＝10 J

＝2 W，B、C错误；克服摩擦力做功为有用功，W有用＝fs＝9 N×1 m＝9 J，滑轮组的机5 s

械效率为η＝

W有800 J×100%＝×100%W总1 000 J

WtW有用9 J

×100%＝×100%＝90%，D正确．故选D. W10 J

5. C 【解析】甲滑轮组中有一个动滑轮，乙滑轮组中有两个动滑轮，所以若把物体提升相同的高度，乙滑轮组做的额外功多，若G1＝G2，把物体提升相同的高度，则根据W＝Gh可知两个滑轮组所做的有用功相同，由于总功等于有用功加额外功，所以拉力F1做的总功小于拉力F2做的总功，故A、B错误；若G1＞G2，物体提升相同的高度，则根据W＝Gh可知，甲所做的有用功大于乙所做的有用功，且甲滑轮组做的额外功小于乙滑轮组做的额外功，根据

W有W有1

η＝＝＝可知，甲滑轮组的机械效率大于乙滑轮组的机械效率，故C正确，

W总W有＋W额W额

1＋

W有

D错误．故选C.

6. 300 75% 【解析】物体匀速前进，所以有平衡力T＝f，则W有＝Ts＝fs＝150 N×2 m＝300 J；由图知动滑轮上绳子的股数n＝2，拉力F＝100 N，则W总＝Fns，η＝＝

W有

×100%W总

Ts300 J×100%＝×100%＝75%. Fns100 N×2×2 m

7. 87.5% 增大 【解析】有用功为W有用＝Gh＝3.5 N×0.1 m＝0.35 J，绳子自由端移动的

- 6 -

距离为s＝nh＝2×0.1 m＝0.2 m，总功为W总＝Fs＝2 N×0.2 m＝0.4 J，机械效率为η＝×100%＝1

W有用

W总

0.35 JW有用GhG×100%＝87.5%；根据η＝×100%＝×100%＝×100%＝0.4 JW总Gh＋G动hG＋G动

G动

1＋

G可知，在动滑轮重力不变的情况下，增加物体的重力，滑轮组的机械效率将增大．

8. 95% 5.7×10 【解析】有用功为W有＝Gh＝9 500 N×6 m＝5.7×10 J，拉力做的总功

4

W有5.7×10 J

为W总＝Fs＝5 000 N×2×6 m＝6×10 J，滑轮组的机械效率为η＝×100%＝4

W总6×10 J

4

34

W总5.7×104 J3

×100%＝95%；汽车拉力F的功率为P＝＝＝5.7×10 W.

t10 s

9. (1)匀速 (2)由图示知滑轮组承重绳子的股数n＝3，所以弹簧测力计提升的高度应该为

s＝nh＝ 3×0.1 m＝0.3 m，表中数据错误 (3)66.7% (4)变大

【解析】(1)小明在进行实验时，应竖直向上匀速缓慢拉动弹簧测力计，此时绳子的拉力等于测力计示数．(2)由图所示滑轮组可知，滑轮组承重绳子的有效股数n＝3；已知钩码上升高度h＝0.1 m，则弹簧测力计移动距离应为s＝nh＝3×0.1 m＝0.3 m，对比表中实验数据弹簧测力计移动距离为0.2 m，可知弹簧测力计移动距离计算错误，从而导致了滑轮组机械效率计算错误．(3)滑轮组的机械效率：η＝

W有用Gh1 N×0.1 m

×100%＝×100%＝W总Fs0.5 N×0.3 m

×100%≈66.7%.(4)提升的钩码重增加到6 N，有用功增加，有用功在总功中的比重增大，则该滑轮组的机械效率将变大．

10. 解：(1)F压＝G＝mg＝90 kg×10 N/kg＝900 N

F压900 N4

p＝＝－42＝4.5×10 Pa

S200×10 m

(2)由图可看出，此滑轮组由3段绳子承担物块的重力，即n＝3

W总＝Fs＝F×3h＝400 N×3×5 m＝6 000 J W总6 000 JP＝＝＝200 W

t30 s

(3)W有用＝Gh＝900 N×5 m＝4 500 J

W有用4 500 Jη＝×100%＝×100%＝75%.

W总6 000 J

能力提升

1. B 【解析】由图可知，连接动滑轮的绳子股数n＝2，绳端移动的距离s＝nh＝2h，拉力

W总2FhF做的功W总＝Fs＝2Fh，则拉力F的功率P＝＝，A错误；拉力做的有用功W有＝Gh，

tt额外功W额＝W总－W有＝2Fh－Gh＝(2F－G)h，B正确；滑轮组的机械效率η＝

W有GhG＝＝，W总2Fh2FC错误；根据η＝可知，滑轮组的机械效率与提升的高度h无关，D错误．故选B.

2FG- 7 -

2. B 【解析】由图可知，当t＝2 s时，sa＝40 cm，sb＝10 cm，所以n＝4，绳子自由端移动的速度：v＝＝sa40 cmWFs＝20 cm/s＝0.2 m/s，A错误；人拉绳做功的功率P＝＝＝Fvt2 sttW有mghmg×100%＝×100%＝×100%W总FsnF＝1.3 N×0.2 m/s＝0.26 W，B正确；人对物体做的有用功为W有＝Gh＝mgh＝0.45 kg×10 N/kg×0.1 m＝0.45 J，C错误；滑轮组的机械效率η＝0.45 kg×10 N/kg

＝×100%≈86.5%，D错误．故选B.

4×1.3 N3. 2×10 80% 1 000 【解析】钢绳所做的有用功为W4

4

有用

＝Gh＝mgh＝1 000 kg×10

总

N/kg×2 m＝2×10 J，钢绳移动的距离s＝2×5 m＝10 m，拉力做的总功W3

4

＝Fs＝

4

W有用2×10 J

2.5×10N×10 m＝2.5×10 J，整个装置的机械效率为η＝×100%＝×100%4W总2.5×10 J

＝80%；克服小车A与斜面间摩擦做的额外功为W3

额外

＝ W总－ W有用

＝2.5×10 J－2×10 J

44

W额外5×103 J

＝5×10 J，由W＝Fs＝fs可得，小车A与斜面间摩擦力为f＝＝＝1 000 N.

s斜面5 m

4. 物重(或动滑轮的重力) G0 (1－

G0

)×100% 【解析】影响滑轮组的机械效率有：物3mgW有W有

×100%＝W总W有＋W额

体重力做的有用功、动滑轮重力做的额外功(不考虑摩擦力和绳重)；η＝×100%＝

GhGW有

×100%＝，拉力最大时提升的重物最重，此时机械效率最大，η＝

Gh＋G0hG＋G0W总W总－W额mgs－G0hmg3h－G0h3mg－G0

×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝(1－W总mgsmg3h3mg×100%＝

G0

)×100%. 3mg

- 8 -