中考物理 机械效率的计算 培优 易错 难题练习(含答案)及答案

1．某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重均为50g）在2s内把重物G1和G2提高10cm，已知Fl和F2的大小均为2N，不计绳重及摩擦（g取10N/kg）。下列说法中不正确的是（　　）

A．重物G1的重力大小为5.5N

B．乙滑轮组所做的有用功是0.7J

C．F1和F2做功的功率之比为3:4

D．两个滑轮组的机械效率之比为4:3

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

A．从图甲可以看到，三条绳子托着动滑轮，动滑轮只是一个，重力大小是

把动滑轮和重物看作一个整体，这个整体处于平衡状态，可知

解得，重物G1的重力大小为5.5N，A正确，不合题意；

B．在图乙中，把两个动滑轮和重物看作一个整体，这个整体处于平衡状态，可知

解得，重物升高的高度是，乙滑轮组所做的有用功是

乙滑轮组所做的有用功是，B正确，不合题意；

C．重物G1移动的速度是

甲图中绳端移动的速度是

重物G2移动的速度是

乙图中绳端移动的速度是

那么可知F1和F2做功的功率之比是

F1和F2做功的功率之比为3:4，C正确，不合题意；

D．甲滑轮组所做的有用功是

所做的总功是

乙滑轮组所做的总功是

由上述可知，乙滑轮组所做的有用功是，那么两个滑轮组的机械效率之比是

两个滑轮组的机械效率之比是；D错误，符合题意。

故选D。

2．如图所示，用一动滑轮拉一物体A以0.5m/s的速度在水平面上作匀速直线运动，物体A重为20N，受到的摩擦阻力是物重的0.2倍，水平拉力为2.5N，则在2s内拉力做的功是________J，滑轮的机械效率是________（不计滑轮重力）．  

【答案】5 80%

【解析】

【分析】

【详解】

物体2s移动的距离：s=vt=0.5m/s×2s=1m，

∵使用的是动滑轮，

∴拉力移动的距离：s′=2s=2×1m=2m，

拉力做功：W=Fs′=2.5N×2m=5J；

∵物体受到的摩擦阻力是物重的0.2倍，

∴f=0.2G=0.2×20N=4N，

滑轮的机械效率：

η====80%．

故答案为5，80%．

3．如图所示，每个滑轮均重12N，用滑轮组拉着重600N的物体A沿水平方向匀速移动，在40s内物体移动了8m，拉力F做的功为1280J．（不计绳重及机械内部摩擦）那么，拉力F的功率为_____W，滑轮组的机械效率为_______．

【答案】32 92.5%

【解析】

【分析】

【详解】

拉力F的功率为P＝＝32W.不计绳重和摩擦,克服动滑轮重力做功为：W额＝G动⋅h＝12N×8m＝96J，则W有＝W总−W额＝1280J−96J＝1184J；η＝ ＝＝92.5%

4．在如图所示的滑轮组中，用大小为5N的拉力F拉动绳端，使物体水平向左匀速滑动1m，不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮之间的摩擦，此时滑轮组的机械效率为90%，则物体与地面之间的摩擦力为_______N。

【答案】9

【解析】

【分析】

【详解】

由图知，n=2，拉力端移动距离

s=2s物=2×1m=2m

拉力做功

W总=Fs=5N×2m=10J

有用功为

则物体与地面之间的摩擦力为

5．如图所示的滑轮组（不计滑轮重、绳与滑轮的摩擦），在拉力 F的作用下，物体水平向左做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为 6N， 则物体受到地面的摩擦力大小为_________N。一段时间内物体沿水平方 向移动了 5m，拉力 F 做功_____J。

【答案】12 60

【解析】

【分析】

【详解】

[1]由图可知，n=2，弹簧测力计的示数为6N，则拉力为6N，摩擦力

f=2×6N=12N

摩擦力为12N。

[2]拉力移动的距离

s′=2s=25m=10m

拉力做的功

W=Fs=6N×10m=60J

拉力做的功为60J。

6．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）

【答案】物重（或动滑轮重） Gn ×100%

【解析】

【分析】

【详解】

[1]已知机械中摩擦力及绳重忽略不计，由

可知，影响滑轮组机械效率的因素有物重、动滑轮重。

[2]由图乙可知，物重，滑轮组的机械效率，因机械中摩擦力及绳重忽略不计，所以滑轮组的机械效率

解得

[3]已知工人的质量为m，则该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力

由

可得提升的最大物重

则滑轮组的最大机械效率

7．一物体质量为10kg，小红用定滑轮将该物体在4s内匀速提升2m，所用拉力为120N，此过程中，小红做的有用功是_______，定滑轮的机械效率是________，拉力做功的功率是_______。（g=10N/kg）

【答案】200J 83.3％ 60W

【解析】

【分析】

【详解】

[1]所提升物体的重力为

有用功为

故有用功是200J。

[2]总功为

则机械效率为

故机械效率为83.3%。

[3] 拉力做功的功率为

即拉力F的功率为60W。

8．如图，拉力 F将重 120N 的物体沿水平方向移动 1m，用时 1s。运动时，物体与地面之间的摩擦力为 30N，此时滑轮组的机械效率为 80%。下列说法正确的是（        ）

A．拉力 F＝10N ．克服动滑轮重力做额外功 7.5J

C．动滑轮重 7.5N ．拉力的功率是 37.5W

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

A．由图知，滑轮组由3段绳子拉着动滑轮，即n=3，该滑轮组的机械效率

则绳子自由端的拉力

故A错误；

B．滑轮组对物体做的有用功

滑轮组做的总功

额外功为

由于绳有重力，绳与滑轮之间有摩擦力，故此额外功包括对动滑轮做的功和克服绳重及绳与滑轮之间的摩擦做功的总和，故克服动滑轮重力做的额外功应小于 7.5J，故B错误；

C．由B知对动滑轮重力做的额外功小于 7.5J，动滑轮上升的高度为1m，根据知，动滑轮重小于 7.5N，故C错误；

D．拉力做的总功为37.5J，用时 1s，由得拉力的功率为

故D正确。

故选D。

9．如图所示，用平行于斜面的拉力F，将重为8N的物体沿斜面从底端匀速拉至顶端。若不考虑物体与斜面间的摩擦，则拉力F为_____N；若斜面的机械效率为80%，则此时拉力F为_____N。若另一斜面的高度h与长度s之比为3:5，将重25N的物体匀速拉至顶端的拉力为18N，则该物体所受摩擦力为_____N。

【答案】4 5 3

【解析】

【分析】

不考虑物体与斜面间的摩擦，则用手做的功和用机械所做的功相等；可由求出拉力；已知有用功和机械效率，可由机械效率变形公式求出总功，再由求出拉力；不考虑物体与斜面间的摩擦，由求出拉力，然后与实际施加的拉力比较即可求出物体与斜面之间的摩擦力。

【详解】

[1]不考虑物体与斜面间的摩擦，则用手做的功和用机械所做的功相等，所以有

则拉力F为

[2]用手做的有用功

已知机械效率，根据可得，此时拉力F做的总功

则由可得，此时拉力F为

[3]使用另一斜面，若不考虑物体与斜面间的摩擦，由可得，此时的拉力为

由于该物体受到摩擦力的作用，则实际拉力，所以摩擦力

10．如图所示，甲、乙分别为同一滑轮组的不同绕法，忽略绳重及一切阻力，用图甲绕法匀速提升重为900N的物体时，机械效率为90%，下列判断正确的是（　　）

A．拉力的大小为450 N

B．分别用两种方法匀速提升相同重物时，图乙绕法机械效率大

C．用图乙绕法匀速提升400N重物时，机械效率为80%

D．分别用两种绕法匀速提升相同重物升高相同高度，FB做功少

【答案】C

【解析】

【详解】

A．忽略绳重及一切阻力，用图甲绕法匀速提升重为900N的物体时，机械效率为90%，图甲中n=2，由

可得拉力FA的大小：

，故A错误；

BD．分别用两种绕法匀速提升相同重物时，有用功相同，忽略绳重及一切阻力，克服动滑轮做的功是额外功，因同一滑轮组中动滑轮的重不变、提升高度相同，额外功相同，总功相同（即FA和FB做功相同），机械效率也相同，故B、D错误；

C．图甲中，根据可得动滑轮的重力：

；

忽略绳重及一切阻力，滑轮组的机械效率

，

则用图乙绕法匀速提升400N重物时，其机械效率为：

，

故C正确。

11．工人师傅利用如图所示的两种方式将重均为300N 的货物从图示位置向上缓慢提升一段距离。F1、F2始终沿竖直方向；图甲中OB＝2OA，图乙中动滑轮重为60N，重物上升速度为0.01m/s。不计杠杆重、绳重和摩擦，则下列说法正确的是

A．甲乙两种方式都省一半的力

B．甲方式F1由150N保持不变

C．乙方式机械效率约为83.3%

D．乙方式F2的功率为3W

【答案】BC

【解析】

【详解】

A．甲图中，F1为动力，已知OB＝2OA，即动力臂为阻力臂的2倍，由于不计摩擦、杠杆自重，由杠杆平衡条件可知，动力为阻力的一半，即F1＝150N；

由图乙可知，n＝3，不计绳重和摩擦，则（G+G动）=（300N+60N）＝120N，

故 A 错误；

B．甲图中，重力即阻力的方向是竖直向下的，动力的方向也是竖直向下的，在提升重物的过程中，动力臂和阻力臂的比值不变，故动力F1为150N不变，故B正确； 

C．不计绳重和摩擦，乙方式的机械效率为：

 ，

故C正确；

D．乙方式中F2＝120N，绳子的自由端的速度为

v绳＝0.01m/s×3＝0.03m/s，

则乙方式F2的功率为：

P＝F2v绳＝120N×0.03m/s＝3.6W，

故 D 错误。

12．如图所示，竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组，己知每个滑轮重均为50N，滑轮组下端挂有物体B，滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体A相连，此时物体A在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动，测力计的示数为550N；在物体B下加挂重为90N的物体C后，同时用水平向左的力F拉动物体A使其沿水平桌面向左做匀速直线运动此时物体B上升的速度大小为5cm/s。若不计绳重及滑轮的摩擦，g取10N/kg，则下列说法中正确的是（  ）

A．物体A所受滑动摩擦力大小为275N

B．B的重力为500N

C．F做功的功率为42W

D．F的大小为530N

【答案】D

【解析】

【详解】

A．设物体A所受摩擦力大小为f，则弹簧测力计下滑轮有两段绳子，则有

2f+50N=550N

解得f=250N，故A错误；

B．对于物体B，有

3f=GB+G滑

即

250N×3=GB+50N

所以GB=700N，故B错误；

CD．加挂物体C后，有

3（F—f）=GB+GC+G滑

即

3（F-250N）=700N+90N+50N

解得F=530N，物体B上升的速度为5cm/s，则拉力F端移动的速度

v=3×5cm/s=0.15m/s

拉力F的功率

P=Fv=530N×0.15m/s=79.5W

故C错误，D正确。    

故选D。

13．如图所示，用完全相同的滑轮和细绳组成甲、乙两个滑轮组，在各自的自由端施加大小分别为F1和F2的拉力，将重物G1和G2分别缓慢提升相同的高度（不计绳重和一切摩擦）．下列说法中不正确的是

A．若物重相等，则拉力F1小于F2

B．若物重相等，则甲、乙两滑轮组的机械效率相同

C．若F1、F2大小相等，则拉力F1 做的功较多

D．若F1、F2大小相等，则甲、乙两滑轮组的机械效率相同

【答案】D

【解析】

A．由图可知，，不计绳重和一切摩擦，由可得，绳子的拉力：，

若物重相等，即G1=G2，则F1＜F2，故A正确；

B．若物重相等，且提升相同的高度时，因不计绳重和一切摩擦时，有用功为克服物体重力做的功，总功为克服动滑轮重力和物体重力做的功，所以，由可知两滑轮做的有用功相等，由可知两滑轮的总功相等，由可知，甲、乙两滑轮组的机械效率相同，故B正确；

C．由图可知，n甲=3，n乙=2，由可知，两物体提升相同高度时，甲滑轮组绳端移动的距离较大，由可知，若F1、F2大小相等，则拉力F1做的功较多，故C正确；

D．将重物G1和G2分别缓慢提升相同的高度时有用功相同，若F1、F2大小相等时，拉力F1做的总功较多，由 可知，甲的机械效率小于乙的机械效率，故D错误．

故选D．

【点睛】本题考查了滑轮组绳子拉力公式和做功公式、机械效率公式的应用，明确滑轮组的有用功和总功是关键．

14．如图所示，斜面高为1m，长为4m，用沿斜面向上大小为75N的拉力F，将重为200N的木箱由斜面底端以的速度匀速拉到顶端，下列判断正确的是（  ）

A．重力做功的大小为800J ．斜面对木箱的摩擦力大小为25N

C．拉力做功的功率为125W ．斜面的机械效率为75%

【答案】B

【解析】

【详解】

A．由题意可知，重力做功的大小是

A错误；

B．由题意可知，摩擦力所做的功是额外功，总功大小是

由上述可知，有用功大小是

那么额外功大小是

可知斜面对木箱的摩擦力大小是

B正确；

C．木箱是匀速运动的，根据可知，拉力做功的功率是

C错误；

D．由上述可知，斜面的机械效率是

D错误。

故选B。

15．用一个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组竖直向上提升物体A，要求滑轮的个数要用完（未画出），实验中，拉力F随时间t变化的关系如图甲所示，物体A上升的速度v随时间变化的关系如图乙所示，不计绳重和摩擦，在1～2s内，滑轮组的机械效率为80%，则下列判断中正确的是   

A．物体A的重为1500N

B．动滑轮的重为400N

C．物体A从静止开始上升1s后，拉力的功率为500W

D．若将物体A换成重为900N的物体B，则在匀速提升物体B的过程中，滑轮组的机械效率将变为75%

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

用一个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组竖直向上提升物体A，要求滑轮的个数要用完，则承担物重和动滑轮重的绳子段数为3，如图所示：

A．已知在1s～2s内，滑轮组的机械效率为80%，由甲图可知，在1～2s内拉力，由可得物体A的重是

故A错误；

B．不计绳重和摩擦，根据得动滑轮的重是

故B错误；

C．由甲图知，1s后的拉力F=500N，由乙图可知1s后物体的速度，则绳子自由端移动的速度

所以拉力F的功率

故C错误；

D．若将重物A的重力减小为900N，由于滑轮组不变，不计绳重和摩擦，此时滑轮组的机械效率

故D正确。

故选D。

16．如图所示，用甲、乙滑轮组在相同时间分别将A、B物体匀速提升相同高度，已知物体受到的重力，滑轮组的机械效率。忽略绳重和摩擦，下列判断正确的是（　　）

A．甲滑轮组的动滑轮比乙的重 ．甲滑轮组的总功率比乙的小

C．甲滑轮组的有用功比乙的少 ．两滑轮组绳端移动的距离相等

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】

由图可知，甲滑轮组绳子的股数为2，乙滑轮组绳子的股数为3，A、B 物体匀速提升相同高度h，则甲滑轮组绳子自由端运动2h，乙滑轮组绳子自由端运动3h，A、B 物体匀速提升相同高度h，而，所以甲滑轮组的有用功比乙的多，即

而，由可知

又因为时间相同

所以

忽略绳子和摩擦，滑轮组机械效率为

则

又因为，则

又因为所以

A．甲滑轮组的动滑轮比乙的重，故A项符正确；

B．甲滑轮组的总功率比乙的大，故B项错误；

C．甲滑轮组的有用功比乙的多，故C项错误；

D．甲滑轮组绳端运动长，故D项错误。

故选A。

17．用图所示的装置将重为为800N的正方体石料A从水中提升出来。在卷扬机对绳子的拉力作用下，使A经历了三个过程∶过程I为A浸没在水中竖直匀速上升的过程，过程Ⅱ为A上表面刚露出水面到下表面刚离开水面竖直匀速上升的过程，过程Ⅲ为A在空中竖直匀速上升的过程。过程I中卷扬机对绳子的拉力大小为F=500N。若不计绳重和轮与轴间的摩擦，不计水中提升时水对A的阻力，不计A被提出水面所带水的质量，下列判断中正确的是（　　）

A．若过程I和过程Ⅱ中提升A的高度相同，则两过程中动滑轮所做的有用功相同

B．过程I和过程II中卷扬机对绳子的拉力大小相同

C．过程Ⅲ中提升A的机械效率η一定小于80%

D．此装置中动滑轮的重力大于200N

【答案】CD

【解析】

【分析】

【详解】

A．过程I、Ⅱ中动滑轮提供的拉力等于A的重力减A受到的浮力，但过程Ⅱ中物块排开水的体积变小，则浮力不断变小，拉力增大，提升相同的高度，由可知过程I中动滑轮所做的有用功与过程Ⅱ中动滑轮所做的有用功不相等，故错误；

B．过程I和过程II中动滑轮提供的拉力大小不同，由

可知卷扬机对绳子的拉力大小不同，故错误；

CD．过程I中

过程Ⅲ中

又因为

则

故CD正确。

故选CD。

18．某工地利用如图所示的滑轮组，将重 180 N 的物体竖直向上匀速提起 2 m，用时 5 s。卷扬机的拉力 F 为 80 N（不计绳重和摩擦）。以下相关计算正确的是（　　）

A．有用功是 400 J ．动滑轮的重力为 60 N

C．拉力 F 的功率为 72 W ．动滑轮的机械效率为 75%

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】

A．有用功为

故A错误；

B．因不计绳重和摩擦，则动滑轮的重力为

故B正确；

C．绳子移动的距离为

拉力F做的功为

拉力F的功率为

故C错误；

D．滑轮组的机械效率为

故D正确。

故选BD。

19．如图所示，在时间t内，将重为G的货物匀速提升了h，工人对绳子竖直向下的拉力恒为F，下列说法正确的是（　　）

A．拉力做的额外功是

B．有用功为

C．拉力F的功率为

D．滑轮组的机械效率随h的增大而增大

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】

AB．由题意可知，滑轮组做的有用功是；三段绳子托着动滑轮，货物上升高度是h，那么绳子自由端移动的距离是，拉力做的总功是

拉力做的额外功是

A错误、B正确；

C．由上述可知，在时间t内，绳子自由端移动的速度是

那么根据可知，拉力F的功率是

C正确；

D．由上述可知，滑轮组的机械效率是

从上式可看到，滑轮组的机械效率与h无关，D错误。

故选BC。

20．如图所示，一工人利用如图所示的滑轮组在10s内将质量为40kg的物体匀速提升3m，此过程中工人对地面的压强为6000Pa。已知工人与地面的接触面积为500cm2，工人的质量和动滑轮质量之和为80kg，不计绳重和摩擦。则下列说法错误的是（　　）

A．工人用提升400N重物的过程中，动滑轮做的有用功为1200J

B．工人用提升400N重物的过程中，绳子自由端移动的速度为0.6m/s

C．用该滑轮组提升重为600N的物体，机械效率为80%

D．工人的质量为60kg

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

A．动滑轮做的有用功

故A正确，不符合题意；

B．由图知，绳子段数n=2，物体匀速提升3m，绳子自由端移动距离s=6m，绳子自由端移动的速度为

故B正确，不符合题意；

CD．工人对地面的压强为6000Pa，工人与地面的接触面积为500cm2=0.05m2，所以工人对地面的压力

设动滑轮质量为m动，则人的质量

m人=80kg-m动

因为n=2，所以

代入数据，得出m动=20kg，m人=60kg，故D正确，不符合题意。

用该滑轮组提升重为600N的物体，机械效率为

故C错误，符合题意。

故选C。