2020-2021中考物理 机械效率的计算综合试题含答案解析

一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题

1．用如图甲所示的装置将实心物体A 从深井中吊出来，人对绳子施加的拉力随时间的变化如图乙所示， 已知动滑轮的重力为60N ，物体匀速上升的速度始终为1m/s ，（不计绳重、摩擦及阻力）。则当物体完全出 水之后，拉力的功率为____W ，物体浸没在水中时受到的浮力为_____N ；物体浸没在水中时滑轮组的机 械效率为________。

【答案】420W 120N 80% 【解析】 【分析】 【详解】

[1]由乙图可知，物体完全出水后人对绳的拉力大小为210N ，绳自由端移动的速度为物体上升速度的2倍，此时拉力的功率

11210N 2m/s 420W P F v ==⨯=

[2]以动滑轮和下方吊起的物体为整体进行受力分析：物体完全脱离水面后，整体在竖直向上的方向上受到两股绳的拉力，竖直向下的方向上受到重力

12=2210N 420N G F =⨯=整

被吊物体的重力

420N 60N 360N G G G =-=-=物动整

物体在浸没状态时，整体在竖直向上的方向上受到两股绳的拉力和浮力，竖直向下的方向上受到重力，由此可得

22420N 2150N=120N F G F =-=-⨯浮整

[3]物体在浸没状态时，绳对物体的拉力

360N 120N 240N F G F =-=-=浮拉物

滑轮组的机械效率

2240N 100%100%100%80%150N 2W F h h

W F s h

η⨯=

⨯=⨯=⨯=⨯有拉总

2．如图的装置中，物体B 重为30N ，每个滑轮重均为6N ，不计绳重及滑轮的摩擦。现用

水平力F =20N 向右匀速拉动物体A ，物体B 也随滑轮匀速上升。则物体A 受到的摩擦力为_________N ，滑轮组的机械效率为_________%（百分号前保留2位小数）。

【答案】8 83.33 【解析】 【分析】

【详解】

[1]物体B 重30N ，动滑轮重6N ，滑轮组需要提升的动滑轮与物体B 总重为

30N+6N=36N

三段绳子与动滑轮接触，不考虑绳子重及摩擦，则需要对动滑轮右边的向上的绳子施加

36N 312N ÷=

的力，物体才能匀速上升，以物体A 为研究对象，其左边的绳子对其施加了向左的12N 的拉力，它受到的向右的拉力为20N ，物体A 处于匀速直线运动状态，受到的力是平衡力，则其受到的向左的摩擦力为

20N －12N=8N

[2]滑轮组的机械效率为

''B B B 30N 83.33%33312N

W G h G h G F s W Fs Fs F h F η=======⨯⨯有总

3．如图所示，工人用250 N 的力将重400 N 的物体匀速提升2 m 。若不计绳重及摩擦，绳子自由端移动的距离是____m ，动滑轮的重力为____N ，该滑轮组的机械效率是______。

【答案】4 100 80% 【解析】 【分析】 【详解】

[1]由图可知，动滑轮上绳子段数为2，则绳子自由端移动距离为

s =2h =2×2m=4m

[2]拉力为250N ，物体中400N ，则根据动滑轮上绳子段数为2，可求动滑轮重力为

G 滑=2F -G 物=2×250N-400N =100N

[3]机械效率为

()

()400N

100%100%100%80%400N+100N W G h W G G h η=

⨯=⨯=⨯=+有物滑总物

4．工人用图甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定，滑轮组的机械效率随建材重力变化的图像如图乙所示，滑轮和绳的摩擦力及绳重忽略不计。则：

（1）若某次运送建材的质量为40kg ，滑轮组的机械效率是_______。动滑轮的重力是_______N 。

（2）若工人在1min 内将建材匀速竖直向上提升12m ，作用在绳上的拉力为500N 时，拉力的功率是_______W ，运送建材的重力是_______N ，此时的机械效率是_______。

【答案】50% 400 200 600 60%. 【解析】 【分析】 【详解】

(1)[1]建材质量为40kg ，其重力为

=40kg 10N/kg=400N G mg =⨯

由图乙得，当建材重力为400N 时，滑轮组机械效率为50%。 [2]此时机械效率

400

=

==50%400+G G G G η+动动

解得G 动=400N 。

(2)[3]滑轮组由一个动滑轮和一个定滑轮组成，与动滑轮相连的绳子有两段，则该滑轮组可以省一半的力，建材向上提升了12m ，则绳子段移动的距离为24m ，拉力功率

500N 24m ==200W 60s

W Fs P t t ⨯=

= [4]滑轮组省一半的力，所以

+=2G G F 动材

解得=600N G 材。 [5]此时的机械效率为

600

=

=

=60%600+400

G G G η+材动

材

5．如图所示，工人们用同一滑轮组，根据需要有两种方式来提起等重的建筑材料，若不计摩擦和绳重，则F 1______F 2，机械效率ηA ______ηB 。（填“>”“=”或“<”）

【解析】

【分析】

【详解】

[1]由图可知，不计摩擦及绳重，绳子自由端拉力分别为

()

1

1

3

F G G

=+

物动

，()

2

1

2

F G G

=+

物动

所以

1

F F

２

＜

[2]不计摩擦和绳重，两种方式来提起等重的建筑材料到相同高度，则对物体做的有功相

同，动滑轮相同，则所做额外功相同。所以机械效率相同，即

A B

ηη

=。

6．如图所示，用滑轮组拉动重为200N的物体在水平桌面上匀速直线运动。已知F=20N，滑轮组的机械效率为85%，则物体与桌面的之间的摩擦力大小为__________N。

【答案】51

【解析】

【分析】

【详解】

由图可知，由3段绳子通过动滑轮，则s F=3s物，滑轮组的机械效率为85%，即

η=

W

W

有

总

=

F

fs

Fs

物 =

3

f

F

=

320N

f

=

⨯

85%

解得

f=51N

即物体与桌面的之间的摩擦力为51N。

7．如图所示，用F=50N的力通过滑轮组水平拉重为80N的物体使其向左匀速运动0.4m，在这个过程中拉力F做功为_____J，已知物体受到水平地面的摩擦力为60N，该滑轮组的机械效率为_____（忽略绳子和动滑轮的重力）

【答案】40 60%

【解析】【分析】

首先判断滑轮组有几段绳子受力，计算出拉力移动的距离，利用拉力做的总功；滑轮组所做的有用功为克服物体A受到摩擦力所做的功，根据求出其大小，再根据效率公式求出滑轮组的机械效率。

【详解】

[1]滑轮组有两段绳子与动滑轮接触，所以有2段绳子有效受力，则绳子自由端移动的距离

拉力F所做的总功

[2]滑轮组克服摩擦所做有用功

滑轮组的机械效率

【点睛】

本题考查水平使用滑轮组拉力的计算，有两处关键的地方，一是滑轮组水平使用克服的是摩擦力，故题目已知物体重力是个干扰条件；二是对动滑轮上绳子段数n的判断。

8．如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用F A、F B匀速提升重力为

G A、G B的A、B两物体，不计绳重和摩擦．若G A＞G B，则η甲_____η乙；若F A=F B，则

G A_____G B．（选填“＞”、“＜”或“=”）

【答案】＞＜

【解析】

【分析】

【详解】

不计绳重和摩擦，克服物体重力做的功为有用功，克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功，则滑轮组的机械效率：

η=×100%=×100%=×100%=×100%，因物体的重力G越大，1+越小，越大，且动滑轮的重力相等，所以，G A＞G B时，η甲＞η乙；由图可知，n甲=2，n乙=3，由F=（G+G动）可得，提升物体的重力：G=nF﹣G动，则F A=F B时，提

升物体的重力关系为G A ＜G B ．

9．如图所示，工人用沿斜面大小为750N 的拉力把一箱重为1800N 货物从底端匀速拉进车厢．此斜面的长为4m ，高为1.5m.则该斜面的机械效率是_________，货物与斜面间的摩擦力是_____________N.在这个过程中，货物的机械能___________（选填“增大”、“不变”或“减小”）．

【答案】90% 75 增大

【解析】

【分析】

【详解】

工人做的有用功W 有用=Gh=1800N×1.5m=2700J ，

工人做的总功W 总=Fs=750N×4m=3000J ， 斜面的机械效率2700=90%3000W J W J

η==有

总， 克服摩擦做的额外功W 额=W 总-W 有用=3000J-2700J=300J ， 由W 额=fs 可得货物与斜面间的摩擦力300754W J f N s m ==

=额

， 货物从底端匀速拉进车厢，货物质量不变，所以货物的动能不变，重力势能增大，故货物的机械能增大．

10．如图甲是一艘完全依靠太阳能驱动的船，该船长30米，宽15米，排水量60吨，船的表面安装有太阳能电池板，接收太阳能的功率为1.6×105W ，若接收的太阳能只用来驱动船前进。在一次航行中，从某一时刻开始，太阳能船受到水平方向的牵引力F 随时间t 的变化关系如图乙所示，船的运动速度v 随时间t 的变化关系如图丙所示。（g 取10N/kg ），则满载时太阳能船受到的浮力是___________N ；第50s 到第100s 的运动过程中，太阳能船的效率是_________。

【答案】5610⨯ 25%

【解析】

【分析】

【详解】

[1]由题意可知，排水量60t ，则满载时太阳能船受到的浮力是

356010kg 10N/kg 610N F =⨯⨯=⨯浮

[2]由题意可知，第50s 到第100s 的运动过程中，太阳能船移动的距离是

0.5m/s 50s 25m s vt ==⨯=

这段时间牵引力所做的功是

46810N 25m 210J W Fs ==⨯⨯=⨯牵

总功是

561.610W 50s 810J W Pt ==⨯⨯=⨯总

那么太阳能船的效率是

66210J 100%100%25%810J W W η⨯=⨯=⨯=⨯牵

总

11．建筑工地上需要将6块相同的砖从地面运送到楼顶，工人师傅利用如图所示的装置分三次运送，第一次运1块，第二次运2块，第三次运3块，每次运送时，砖都匀速上升，绳重及摩擦均忽略不计；这三次拉力依次为1F 、F 2、F 3，效率为1η、2η、3η，则

A ．123F F F +=

B ．123F F F +>

C ．123ηηη+=

D ．123ηηη<<

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】 如图有两段绳子承担物重，当绳重及摩擦均忽略不计，设一块砖收到的重力为G ，人对绳子的拉力是

2

G G F +=动

123246262222

G G G G G G G G F F F +++++=+=>=动动动动 所以123F F F +>，由于三次提起重物时动滑轮受到重力不变，所以 1G Gh G Gh G W G W h G G G η==+==-++有总动动动动

提起物体重力越大，机械效率越高，故123ηηη<<。

故选BD 。

12．如图所示，物体重G =200N ，滑轮重G′=100 N ，若用力F 竖直向上匀速拉动滑轮，则此时该滑轮的机械效率为____（不计绳重和滑轮转轴处的摩擦）。

【答案】80%

【解析】

【分析】

【详解】

不计绳重和滑轮转轴处的摩擦，竖直向上匀速拉动滑轮，由力的平衡条件可得拉力

F =2

G ＋G′=2×200N ＋100N=500N

由图知，动力作用在动滑轮的轴上，此时动滑轮费力、但省一半的距离，即

12

s h = 所以物体上升的高度

h ＝2s

该滑轮的机械效率

22200N 100%100%100%0%500N

W Gh G W Fs F η⨯=

⨯=⨯=⨯=⨯有用总100%＝8 13．用如图所示的滑轮组将重85N 的物体匀速提升2m ，用时10s ，已知动滑轮重为10N ，机械效率为85%。此过程中有用功为_____J ，额外功为_____J ，拉力F 的大小为_____N 。拉力F 做功的功率为_____W 。当该滑轮组的机械效率低于_____时，使用它将不再省力。

【答案】170 30 50 20 50%

【解析】

【详解】

[1]拉力做的有用功

W 有用＝Gh ＝85N×2m ＝170J

[2]由100%=85%W W η=⨯有用总

得拉力做的总功 170J =200J 85%

W W η==有用总 则额外功为

W 额外＝W 总−W 有用＝200J−170J ＝30J

[3]由图知，n ＝2，拉力端移动距离

s ＝2h ＝2×2m ＝4m

由W 总＝Fs 得拉力大小

200J 50N 4m

W F s =

==总 [4]拉力做功的功率 200J 20W 10s W P t =

==总 [5]不省力，说明拉力至少等于物重，当F ＝G ＝85N 时，此时的机械效率

85N 100%=100%=100%=100%=100%=50%22285N

W Gh Gh G W Fs F h F η=⨯⨯⨯⨯⨯⨯有用总 当该滑轮组的机械效率低于50%时，使用它将不再省力。

14．如图是工人将重160 N 的物体匀速放下的过程，已知物体下降的距离为3 m ，用时3 s ，工人的拉力为50 N ，工人质量为50kg （物体未浸入水中，且不计绳重及摩擦）设此时工人放绳的速度为v 1， 滑轮组的效率η1 ；如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为

η2，已知124

3ηη=∶∶（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 取10 N/kg ） 设当物体完全浸没在水中后物体所受的浮力为F 浮，工人对地面的压力为F 2.则（ ）

A ．v 1=1 m/s

B ．η1=62.5%。

C ．F 2 =525 N

D ．F 浮=120 N

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

A ．物体下降速度为 3m =1m/s 3s

h v t == 因为有4段绳子，所以工人放绳的速度为

441m/s 4m/s v v ==⨯=1物

故A 不符合题意；

B ．已知物体下降的距离为3 m ，因为有4段绳子，所以绳子运动距离

443m 12m s h ==⨯=

放绳子的做的有用功

160N 3m 480J W Gh ==⨯=有用

放绳子的做的总功

50N 12m 600J W Fs ==⨯=总

滑轮组的效率

1480J 100%100%80%600J

W W η=

⨯=⨯=有用总 故B 不符合题意； CD ．物体未浸入水中时，不计绳重及摩擦，动滑轮受到重物对它的拉力、本身的重力、绳子的拉力，由(1)F G G n =+动

可得，动滑轮重力 4450N 160N 40N G F G =-=⨯-=动

已知η1：η2=4：3，则物体完全浸没水中后滑轮组的机械效率为

213380%60%44

ηη==⨯=

物体完全浸没水中后，滑轮组对物体的拉力做的功为有用功，不计绳重及摩擦，克服动滑轮重力做的功为额外功，则此时滑轮组的机械效率 260%40N

W F h F W F h G h F η'===='++有用拉物拉物总拉物动拉物

解得F 拉物=60N ；物体的重力为160N ，根据公式可得

==160N-60N=100N F G F -浮拉物

故D 不符合题意；

完全入水后，动滑轮受到重物对它向下的拉力、本身向下的重力、4段绳子向上的拉力，由力的平衡条件可得

4F F G =+绳拉物动

则人对绳子的拉力 1160N 40N)25N 44

()(F F G =+=+=绳拉物动 因为物体间力的作用是相互的，所以绳子对人的拉力也为25N ；人的重力为

50kg 10N/kg 500N G m g ==⨯=人人

对人进行受力分析可知，人受竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖直向上的支持力，则人受到竖直向上的支持力

500N+25N=525N F G F =+=人绳支

因为物体间力的作用是相互的，则人对地面的压力为525N ，故C 符合题意。 故选C 。

15．某工人使用如图甲所示的滑轮组匀速提升浸没在水中的实心物体A ，拉力的功率随时间变化的图象如图乙，已知动滑轮的重力是60N ，物体上升的速度始终是1m/s ，不计绳重、摩擦及阻力，33

110kg/m ρ=⨯水 ，g = 10N/kg ，下列说法中正确的是（ ）

①物体的重力是420N ；

②物体浸没在水中时受到的浮力100N ；

③物体的密度是3× 10 3kg/m 3；

④物体浸没在水中时滑轮组的机械效率80%。

A ．①④

B ．②③

C ．①②

D ．③④ 【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

由图乙知，当物体A 离开水面后，滑轮组绳子端的功率P =420W ，而绳子端的速度

v 1=2v =2×1m/s=2m/s

据P =Fv 得，此时绳子端的拉力

1420W 210N 2m/s P F v =

== 不计绳重及摩擦，由1(+)F G G n =物动

得，物体A 的重力 =2=2210N 60N 360N G F G -⨯-=物动

物体A 浸没在水中时，滑轮组绳子端的拉力

111300W 150N 2m/s

P F v =

== 那么物体A 对动滑轮的拉力 1=2=2150N 60N 240N F F G -⨯-=拉动

此时物体受到竖直向下的重力和竖直向上的拉力、浮力的作用，而匀速向上运动，那么物体A 所受的浮力

F 浮=

G 物-F 拉=360N-240N=120N

物体A 浸没时，据阿基米德原理得

2333120N 1.210m 1.010kg/m 10N/kg

F V V g ρ-==

==⨯⨯⨯浮物排水 物体A 的质量 360N 36kg 10N/kg G m g =

==物 物体A 的密度

332336kg 310kg/m 1.210m

m V ρ-===⨯⨯物 物体A 浸没在水中时，滑轮组所做的有用功和总功分别为

W 有=F 拉h ，W 总=F 1s =F 1⋅2h 机械效率

1240N =80%2150N 2

W F h W F h η=

==⋅⨯有拉总 故ABC 错误，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A B G G ＞，滑轮组的机械效率ηη甲乙＜。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

B ．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

D ．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A B G G ＞，所以甲滑轮组的有用功比乙的多，即

W W >有甲有乙

而ηη甲乙＜，由W W η=有用

总可知

W W >总甲总乙

又因为时间相同

所以

P P >总甲总乙

忽略绳子和摩擦，滑轮组机械效率为

==++W G h G W G h G h G G η=

有用物物总物动物动

则 =G G G G G η动物动物物

＋１＝1＋ 又因为ηη甲乙＜，则

G G G G 动甲动乙ＡＢ

＞ 又因为A B G G ＞所以

G G 动甲动乙＞

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．如图所示，小型牵引车通过滑轮组匀速打捞起深井中的均质物体，物体上升的速度保持 1m/s 不变，已知物体重 1.2×310N ，密度为1.6×310kg/3m 。测得物体在出水面前、后牵引车作用在绳子上的拉力之比为 l ∶2，若不计摩擦、绳重及水的阻力，g 取10N/kg ，下列结果错误的是（ ）

A ．物体出水前牵引车拉力的功率为500W

B ．物体浸没在水中受到的浮力为750N

C ．物体在出水面前，牵引车的拉力为250N

D ．物体在出水面前，滑轮组的效率是60%

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】

物体的质量为

31.210N 120kg 10N kg

G m g ⨯=== 物体的体积

333

120kg ==0.075m 1.610kg m m

V ρ=⨯ 物体浸没水中时，排开液体体积等于物体体积，所受的浮力为

3331.010kg m 10N kg 0.075m 750N F gV ρ==⨯⨯⨯=浮排

在出水面前、后牵引车作用于绳子上的拉力之比为l ∶2，即

1=2F F '牵牵

则

()()113=123

G G F G G +-+物动浮物动 可得

=2=2750N 1200N=300N G F G -⨯-动浮物

物体在出水面的拉力为 ()()11=

=1200N 300N 750N 250N 33F G G F +-+-=物动浮牵 物体上升的速度保持1m/s 不变，则牵引车的速度为3m/s ，故物体出水前牵引车拉力的功

率为 =250N 3m s =750W P Fv =⨯

物体出水前滑轮组的效率是

()()1200N 750N 100%100%100%60%3250N G F W W nF η--=⨯⨯=⨯=⨯物浮有用

总牵＝

A ．物体出水前牵引车拉力的功率为750W ，A 错误，故A 项符合题意；

B ．物体浸没在水中受到的浮力为750N ，B 正确，故B 项不符合题意；

C ．物体在出水面前，牵引车的拉力为250N ，C 正确，故C 项不符合题意；

D ．物体在出水面前，滑轮组的效率是60%，D 正确，故D 项不符合题意。

故选A 。

18．如图所示，竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组，已知每个滑轮重均为30N ，滑轮组下端挂有质量为30kg 的物体B ，滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体A 相连，物体A 在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动；用水平向左的力F 拉动物体A ，可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6cm/s 。若不计绳重及绳与滑轮的摩擦，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100N

B ．F 的大小为220N

C ．F 做功的功率为42W

D ．提升物体B 时滑轮组的机械效率约为90. 9%

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】

A ．物体

B 的重力

B B 30kg 10N/kg=300N G m g ==⨯

由图可知，3n =，不计绳重及滑轮的摩擦，A 右侧绳子对滑轮组的拉力

()B 11300N+30N =110N 33

()F G G =+=拉动 因A 物体向右做匀速直线运动，则由二力平衡条件可得A 物体所受滑动摩擦力

110N f F ==拉

故A 错误；

B ．用水平向左的力F 拉动A 可使其沿水平桌面向左做匀速直线运动，因A 对桌面的压力不变、接触面的粗糙程度不变，则A 受到的摩擦力大小不变，又因为A 右侧绳子对A 的拉力和对滑轮组的拉力由同一根绳子承担，所以两个拉力大小相等，由力的平衡条件可得，此时水平向左的拉力

()B 11=110N+300N+30N =220N 3()3

F f F f

G G =+++=⨯拉动 故B 正确；

C ．拉力端移动速度

336cm/s=18cm/s=0.18m/s v v ==⨯物

拉力做功的功率

220N 0.18m/s=39.6W W Fs P Fv t t

=

===⨯ 故C 错误； D ．匀速提升物体B 时，A 对滑轮组的拉力

'220N-110N=110N F F f =-=拉

因为滑轮组的机械效率

33W Gh Gh G W Fs F h F

η=

===⨯有用总 所以此时滑轮组的机械效率 B '300N 100%90.9%33110N

G F η'=

=⨯≈⨯拉 故D 正确。

故选BD 。

19．一位建筑工人用如图所示的装置把建筑材料运送到楼上，已知吊篮的质量为m 1，建筑材料的质量为m 2，人对绳子的拉力为F ，吊篮在拉力的作用下匀速上升了h ，不计绳重及摩擦。下列说法正确的是（ ）

A ．绳子自由端移动的距离为3h

B ．工人做的有用功为m 2gh

C ．该滑轮组的机械效率为

22m g F D ．使用该装置一定省力

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】 A ．由图知：作用在动滑轮上的绳子有2段，绳子拉下的长度是

s =2h

故A 错误；

B ．有用功为

W 有用= G h = m 2g h

故B 正确；

C ．总功为

W 总= F s= F ×2h = 2Fh

机械效率为

2222=

==W m gh m g W Fh F

η有用总 故C 正确；

D ．如果拉力 ()()11=22

F G G G G G =

+>+动 则装置不省力，故D 错误。

故选BC 。

20．如图是某型号电动轮椅工作原理示意图。开关S 1和S 2由绝缘操纵杆控制，能同时接“1”或接“2”，向前推操纵杆时轮椅前进且能调速，向后拉操纵杆时轮椅以恒定速度后退。已知蓄电池的电压为24V 保持不变，R 2的阻值为10Ω，电动机的额定功率为100W ，额定电压为24V 。请解答下列问题：

（1）当开关S 1和S 2同时接_______时，电动轮椅前进；电动轮椅既能前进又能后退，是通过改变电动机线圈中的_________实现的；

（2）当电动轮椅后退时，电流表示数为1A ，此时电动机的实际功率是_____W ；

（3） 当电动机以额定功率工作时，电动轮椅在水平路面上匀速前进的速度为2m/s ，若此时电动机消耗的电能有80%转化为电动轮椅前进的机械能，此时电动轮椅受到的阻力是___N 。

【答案】1 电流方向 14 40

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]电动机前进且能调速，这说明电路中的电流可以变化，电阻大小可变，这样只有滑动变阻器R 1接入电路时才有这个功能，观察电路图，当开关S 1和S 2同时接1时，R 1、电动机、电流表才串联接入电路，这样符合条件，电动轮椅前进。

[2]磁场对通电导线的作用力方向跟电流方向有关，只改变电流方向时，受力方向也会变化；所以电动轮椅既能前进又能后退，是通过改变电动机线圈中的电流方向实现的。

(2)[3]由上述可知，当电动轮椅后退时，开关S 1和S 2同时接2，R 2、电动机、电流表串联接在电路中，电路中的总电阻

24V 24Ω1A

R =

=总 电动机的电阻 M 2-24Ω-10Ω14ΩR R R ===总

此时电动机的实际功率

()2

2M M M 1A 14Ω14W P I R ==⨯= 此时电动机的实际功率是14W 。

(3)[4]设此时电动轮椅受到的阻力是f ，电动轮椅在水平路面上匀速前进，牵引力F f =，由题意可知，电动轮椅的机械效率

2m/s 80%100W F t t

η⋅⋅==⋅ 解得40N F =，此时电动轮椅受到的阻力是40N 。