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江苏省苏科版初三物理上学期第十一章简单机械和功第五节机械效率计算题基础练习一、计算题1.用如图所示的滑轮组提升重物，已知物体重为200N，动滑轮的重为50N，5s内可使物体匀速上升2m，不计绳重和摩擦。求：（1）使用该滑轮组做的有用功；（2）拉力的功率；（3）滑轮组的机械效率。2.如图所示，小强利用滑轮组在4s内将重100N的货物匀速提升2m，所用拉力F=60N．不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦．求（1）动滑轮所受的重力G；（2）小强做功的功率P；（3）滑轮组的机械效率η．3.某建设工地上，工人用如图所示的滑轮组将重2000N的物体A以0.4m/s的速度沿水平方向匀速向前拉动2m．拉力F大小为250N，物体A与地面间的滑动摩擦力大小是物体A重力的0.2倍。求：（1）物体A与地面间的滑动摩擦力大小是多少？（2）该滑轮组的机械效率是多少？（3）拉力F做功的功率是多少？4.如图所示（滑轮组的绕绳未画出），人以600N的力向下拉动绕在滑轮组的绳子一端10秒，使绳端向下移动了1.5m，重物匀速上升了0.5m，已知滑轮组的机械效率为70%（g=10N/kg）。（1）按题意画出滑轮组的绕绳。（2）人所做功的功率多大？（3）被吊起的重物重力是多大？5.小明同学利用如图（甲）所示的滑轮组装置，把放在水平地面上、重G=90N的重物提升到高处。小明向下拉绳的拉力F随时间l变化的关系如图（乙）所示，重物的速度随时间t变化的关系如图（丙）所示，不计绳重和摩擦。（1）2～3s内拉力F所做的功；（2）动滑轮的重；（3）2～3s时该滑轮组的机械效率。6.如图所示，物体A放在水平地面上，在水平向右大小为30N的拉力F作用下，物体A以0.4m/s沿水平地面做匀速直线运动，此时弹簧测力计的示数为12N，不计滑轮、弹簧测力计和绳子所受的重力，并且绳子足够长，求：（1）物体A与水平地面间摩擦力f的大小：（2）拉力F做功的功率大小：（3）在此过程中，该动滑轮的机械效率大小。7.如图所示，斜面长s=10m，高h=4m．用沿斜面方向的推力F，将一个重为100N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B．运动过程中物体克服摩擦力做了100J的功。求：（1）运动过程中克服物体的重力做的功；（2）斜面的机械效率；（3）如果是光滑斜面，求推力F的大小。（4）运动过程中物体受到的摩擦力大小。8.一辆重为2×104N的电动汽车，以恒定功率50kW在平直的公路上匀速行驶3km，用时3min。已知汽车在行驶中所受阻力为车重的0.1倍，汽车轮胎与地面接触的总面积为0.5m2．求：（1）汽车对地面的压强；（2）汽车的牵引力所做的功；（3）汽车发动机的机械效率（计算结果保留一位小数）。9.如图所示的滑轮组在拉力F的作用下，将质量2kg的物体匀速提升10cm，所用时间2s，已知动滑轮重4N，该滑轮组的机械效率是80%，求此过程中（g=10N/kg）。（1）对物体所做的有用功。（2）拉力所做的总功。（3）拉力的大小。（4）拉力做功的功率。10.建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为230N的建材从地面匀速送到6m高处，所用拉力为125N，时间为20s。求：（1）工人做的有用功；（2）工人做功的功率；（3）此过程中该装置的机械效率。答案和解析1.【答案】解：（1）使用该滑轮组做的有用功：W有用=Gh=200N×2m=400J；（2）由图知，n=2，拉力端移动距离s=2h=2×2m=4m，不计绳重和摩擦，拉力F=12（G+G轮）=12（200N+50N）=125N，拉力做的总功：W总=Fs=125N×4m=500J，拉力做功的功率：P=𝑊总𝑡=500𝐽5𝑠=100W；（3）滑轮组的机械效率：η=𝑊有用𝑊总=400𝐽500𝐽×100%=80%。答：（1）使用该滑轮组做的有用功为400J；（2）拉力的功率为100W；（3）滑轮组的机械效率为80%。【解析】（1）利用W=Gh求小明所做的有用功；（2）由图知，n=2，拉力端移动距离s=2h，不计绳重和摩擦，拉力F=12（G+G轮），利用W=Fs求拉力做的总功；知道做功时间，利用P=𝑊𝑡求拉力做功功率；（3）滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。本题考查了使用滑轮组时有用功、总功、功率、机械效率的计算，利用好“不计绳重和摩擦，拉力F=12（G+G轮）”。2.【答案】解：（1）由图可知n=2，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦，由𝐹=12(𝐺+𝐺动)可得动滑轮的重力：G动=2F-G=2×60N-100N=20N；（2）绳端移动的距离：s=nh=2×2m=4m，所做的总功：W总=Fs=60N×4m=240J；小强做功的功率：𝑃=𝑊𝑡=240𝐽4𝑠=60𝑊；（3）滑轮组有用功：W有用=Gh=100N×2m=200J；滑轮组的机械效率：。答：（1）动滑轮所受的重力为20N；（2）小强做功的功率为60W；（3）滑轮组的机械效率为83.3%。【解析】本题考查有用功、总功、功率、机械效率的计算，明确滑轮组绳子的有效股数是关键。（1）由图可知滑轮组绳子的有效股数，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦，由𝐹=12(𝐺+𝐺动)可得动滑轮的重力；（2）根据s=nh求出绳端移动的距离，根据W总=Fs求出总功；根据𝑃=𝑊𝑡算出功率；（3）知道货物的重和提升的高度，根据W有用=Gh求出有用功；根据求出滑轮组的机械效率。3.【答案】解：（1）因为物体M与地面间的滑动摩擦力大小是物体M重力的0.2倍，所以f=0.2G=0.2×2000N=400N；（2）滑轮组的机械效率：η=𝑊有𝑊总=𝑓𝑠𝐹×𝑛𝑠=𝑓𝑛𝐹=400𝑁2×250𝑁×100%=80%；（3）拉力F的速度：v=2v物=2×0.4m/s=0.8m/s；拉力F做功的功率：P=𝑊𝑡=𝐹𝑠𝑡=Fv=250N×0.8m/s=200W。答：（1）物体M与地面间的滑动摩擦力大小是400N；（2）滑轮组的机械效率是80%；（3）拉力F做功的功率是200W。【解析】（1）根据滑动摩擦力与物重的关系即可求出；（2）由图示可知，滑轮组承重绳子的股数n=2，根据η=𝑊有𝑊总=𝑓𝑠𝐹×𝑛𝑠=𝑓𝑛𝐹计算滑轮组的机械效率；（3）然后根据P=𝑊𝑡=Fv计算拉力的功率。本题考查摩擦力、机械效率以及功率的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是对动滑轮上绳子段数的判断。4.【答案】已知：s=1.5mh=0.5mF=600Nη=70%g=10N/kgt=10s求：（1）n=？（2）P=？（3）G=？解：（1）作用在动滑轮上绳子段数是n=𝑠ℎ=1.5𝑚0.5𝑚=3，所以绳子的固定端应从动滑轮上开始缠绕，如下图：（2）拉力做的功为W总=Fs=600N×1.5m=900J；拉力的功率为P=𝑊𝑡=900𝐽10𝑠=90W。（3）因为η=𝑊有用𝑊总，所以，W有用=W总•η=900J×70%=630J因为W有用=Gh所以G=𝑊有用ℎ=630𝐽0.5𝑚=1260N；答：（1）滑轮组绕绳方法如图；（2）人所做功的功率为90W；（3）被吊起的重物重力是1260N。【解析】（1）已知绳子拉下的距离和物体上升的高度，可以得到作用在动滑轮上的绳子段数；（2）已知拉力和绳子拉下的距离，可以得到拉力做的功；已知拉力做的功和所用时间，利用公式P=𝑊𝑡得到拉力的功率；（3）已知拉力做的功和机械效率，可以得到有用功；已知有用功和物体上升的高度，可以得到物重。此题属于力学综合题，考查了滑轮组的绕绳方法、功的计算、功率的计算、机械效率的计算，考查的知识点较多，并且非常重要，需要熟练掌握相应的公式或规律，根据需要灵活进行公式变形。5.【答案】解：（1）由滑轮组的结构可以看出，承担物重的绳子股数n=3，2～3s内物体上升的高度h=vt=2.5m/s×1s=2.5m；拉力移动的距离s=nh=3×2.5m=7.5m；2～3s内拉力F所做的功W总=Fs=40N×7.5m=300J；（2）由F=1𝑛（G+G动）可得动滑轮的重；G动=3F-G=3×40N-90N=30N；（3）W有用=G物h=90N×2.5m=225J，机械效率η=𝑊有用𝑊总×100%=225𝐽300𝐽×100%═75%。答：（1）2～3s内拉力F所做的功300J；（2）动滑轮的重为30N；（3）2～3s时该滑轮组的机械效率为75%。【解析】（1）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；由v=𝑠𝑡可求得2～3s内移动距离，由F-t图象得出在2～3s内的拉力F，根据W=Fs可求得拉力F所做的功；（2）由F=1𝑛（G+G动）可求得动滑轮的重；（3）由W有用=Gh可求得有用功，利用η=𝑊有用𝑊总可求得该滑轮组的机械效率。本题是一道力学综合题，涉及到功、功率、机械效率、压强的计算，能从题目提供的图中得出每秒内的相关信息是本题的关键。6.【答案】解：（1）因为物体沿水平地面做匀速直线运动，物体A处于平衡状态，物体A受到绳子的拉力与摩擦力是一对平衡力，大小相等，则物体A与水平地面间摩擦力：f=F示=12N；（2）由图可知，拉力作用在轴上，则拉力端移动的速度v=12vA=12×0.4m/s=0.2m/s，拉力F做功的功率：P=𝑊𝑡=𝐹𝑠𝑡=Fv=30N×0.2m=6W；（3）拉力作用在轴上，拉力端移动距离s=12sA，则动滑轮的机械效率：η=𝑊有用𝑊总=𝑓𝑠𝐴𝐹𝑠=𝑓𝑠𝐴𝐹12𝑠𝐴=2𝑓𝐹=2×12𝑁30𝑁×100%=80%。答：：（1）物体A与水平地面间摩擦力为12N：（2）拉力F做功的功率为6W：（3）在此过程中，该动滑轮的机械效率为80%。【解析】（1）因为物体沿水平地面做匀速直线运动，物体A处于平衡状态，物体A受到绳子的拉力与摩擦力是一对平衡力，大小相等，可得物体A与水平地面间摩擦力；（2）由图可知，拉力作用在轴上，拉力端移动速度等于物体移动速度的12，利用P=Fv求拉力F做功功率；（3）拉力作用在轴上，拉力端移动距离等于物体移动速度的12，动滑轮的机械效率η=𝑊有用𝑊总=𝑓𝑠𝐴𝐹𝑠=𝑓𝑠𝐴𝐹12𝑠𝐴=2𝑓𝐹。本题考查了使用动滑轮时功率、机械效率的计算，注意本题动力作用在轴上，费力但省距离！7.【答案】解：（1）运动过程中克服物体的重力做的功：W有=Gh=100N×4m=400J；（2）运动过程做的总功：W总=W有+W额=400J+100J=500J，斜面的机械效率η=𝑊有用𝑊总×100%=400𝐽500𝐽×100%=80%；（3）如果是光滑斜面，W总=W有用=400J；∵W总=Fs∴推力：F=𝑊总𝑠=400𝐽10𝑚=40N（4）∵W额=fs∴f=𝑊额𝑠=100𝑁10𝑠=10N答：（1）运动过程中克服物体的重力做的功是400J；（2）斜面的机械效率是80%；（3）如果是光滑斜面，求推力F的大小是40N；（4）运动过程中物体受到的摩擦力大小为10N。【解析】（1）根据重为100N的物体和高h=4m的斜面，利用W=Gh即可求出运动过程中克服物体的重力做的功；（2）由运动过程中物体克服摩擦力做了100J的功可知，运动过程中的总功为克服物体的重力做的功加上100J，然后利用η=𝑊有用𝑊总×100%，即可求出斜面的机械效率；（3）光滑斜面，没有摩擦力，总功等于有用功，利用W=Fs，即可求出F；（4）克服摩擦力做的功就是额外功，根据W额=fs求出摩擦力的大小。本题考查了使用斜面时有用功（克服物体重力做功）、总功（推力做功）、机械效率的计算，知道克服摩擦力做的功是额外功是本题的关键。8.【答案】解：（1）因水平面上物体的压力和自身的重力相等，所以，汽车对地面的压强：p=𝐹𝑆=𝐺𝑆=2×104𝑁0.5𝑚2=4×104Pa；（2）因电动汽车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，汽车的牵引力：F′=F阻=0.1G=0.1×2×104N=2×103N，则汽车的牵引力所