考点2 机械效率的理解和计算-沪粤版九年级上册期中专项（初中物理）

原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 专项 2 机械效率的理解和计算 1．如图所示，用手沿竖直方向匀速拉一个动滑轮，使挂在下面重为G 的物体缓缓上升，不计 绳重和摩擦。现改变物体的重力G ，则动滑轮的机械效率与物体重力G 的关系可能符合下列 图中的（　　） A. B. C. D. 2．如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物并升高相同高度，绳重和所有摩擦力 忽略不计，在物体匀速上升的过程中（　　） A．甲图更省力，做功更少，机械效率甲图大 B．甲图更省力，做功一样多，机械效率一样大 C．乙图更省力，做功更多，机械效率乙图大 D．甲图更省力，做功更多，机械效率一样大 3．如图，用滑轮组提升重物时，重 800N的物体在 10s内匀速上升了 1m，已知拉绳子的力 F 为 500N，则提升重物的过程中（ ） A．绳子自由端被拉下 3m B．做的有用功是 1000J C．拉力 F的功率是 80W D．滑轮组的机械效率是 80% 4．如图所示，用动滑轮提起一重为80N 的物体，在10s内将物体匀速提高5m，已知动滑轮重 20N （不计绳重和摩擦），则（　　） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 2 A．手对绳子的拉力为 40N B．拉力做功的功率为50W C．手拉绳子移动的速度为0.5m/s D．该装置的机械效率为60% 5．如图所示，用滑轮组拉动重为 40N的物体 A，使物体 A在水平方向上以 2.5m/s的速度移动 一段距离，用时 2s，所用拉力 F为 20N，地面对物体 A的摩擦力为 30N，则滑轮组所做的有用 功为 J，拉力 F的功率为 W，滑轮组的机械效率为 。 6．斜面长1m，高0.4m，用大小为10N沿斜面向上的拉力 F，将重力为 20N的铁块匀速拉到斜面 顶端，此过程中有用功为 J。斜面的机械效率为 铁块受到的摩擦力为 N。 7．如图所示，某工人利用滑轮组将一个重为 300N的货箱在 6s内匀速提升 4m。此过程中，绳 子自由端所受的拉力为 F，工人做功的功率恒定为 0.25kW，动滑轮自重为 60N，求： （1）工人所做的功是多少？ （2）滑轮组机械效率是多少？ （3）拉力 F是多少？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 3 8．如图所示，叉车在10s内将质量为 2t的某块大理石沿竖直方向匀速提升了1m，发动机所做 的总功是 45 10 J ，取 10N / kgg  。求： （1）叉车支持力对大理石做的功是多少？ （2）叉车支持力对大理石做的功的功率是多少？ （3）叉车提升大理石的机械效率是多少？ 9．今年国庆期间，小明和爸爸自驾到海边游玩，小轿车不慎陷入水平沙滩无法行驶，请来救 援车帮忙，如题图甲所示，救援车固定不动，利用绞盘、绳子、轻质滑轮将车拉出沙滩。若小 轿车的质量为 1.4t，轮胎底部与沙滩接触的总面积为 0.2m2，整个拉动过程中小轿车移动的速 度随时间变化的图像如图乙所示，其中小轿车被匀速拉动时绞盘的拉力F 恒为 32 10 N 。求： （1）小轿车静止时对沙滩的压强； （2）小轿车被匀速拉动通过的路程； （3）若在此过程中滑轮的机械效率为 90%，拉力做的有用功为多少？（滑轮轮轴处摩擦不可 忽略） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 专项 2 机械效率的理解和计算 1．B 【解析】动滑轮的重力不可忽略，若不计绳重和摩擦，则克服动滑轮重力所做的功为额外 功；物重增大，有用功逐渐增大，有用功在总功中所占的比例增大，则机械效率逐渐增大， 但机械效率不可能增大到 100%，只能接近 100%，所以机械效率增大得越来越缓慢，机械效 率 1 1 W W Gh G GW W W G h Gh G G G           有 有 动总 额 有 动 动 与物体重力 G的关系并不成正比，故 B符合题 意， ACD不符合题意。 故选 B。 2．B 【解析】图甲中滑轮组的动滑轮绕 3段绳，乙图中滑轮组的动滑轮绕 2段绳，绳重和所有 摩擦力忽略不计，物体的重力相同，由 1 ( )F G G n   动 可知甲图中拉力较小，甲图更省力；升 高相同的高度，由 W 有=Gh可知有用功相等，克服滑轮组做的功为额外功，相同的滑轮，升 高相同的高度，由 W 额=G 动h可知额外功相等，总功等于有用功和额外功之和，所以总功相 等，由 W W   有 总 可知滑轮组的机械效率相等。 故选 B。 3．D 【解析】A．由图可知，滑轮组由 2段绳子承担，则绳子自由端被拉下 s=2h=2×1m=2m 故 A错误； B．做的有用功 W 有用=Gh=800N×1m=800J 故 B错误； C．总功 W 总=Fs=500N×2m=1000J 拉力 F的功率 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 2 P= W t 总 = 1000J 10s =100W 故 C错误； D．滑轮组的机械效率 η= W W 有 总 ×100%= 800J 1000J ×100%=80% 故 D正确。 故选 D。 4．B 【解析】A．手对绳子的拉力为 80N+20N =50N 2 G G F n   动 故 A不符合题意； B．拉力做的总功为 50N 2 5m=500JW Fs Fnh    总 拉力做功的功率为 500J =50W 10s W P t  总 故 B符合题意； C．由P Fv 可知，手拉绳子移动的速度为 50W =1m/s 50N Pv F   故 C不符合题意； D．有用功为 80N 5m=400JW Gh   有 机械效率为 400J100% 100%=80% 500J W W     有 总 故 D不符合题意。 故选 B。 5． 150 100 75% 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 3 【解析】[1]由速度公式 sv t  可知，物体 A移动的距离 2.5m/s 2s=5ms v t  物 物 则滑轮组所做的有用功为克服摩擦力所做的功即 30N 5m=150JW fs  物有 [2]由图可知 n=2，绳子自由端移动的速度 2 2.5m/s=5m/sv nv  物 拉力做功的功率 W20 5m/s=100W FsP NFv t t     [3]滑轮组的机械效率 30N 100% 75% 2 20N W fs fs f W Fs Fns nF          有用 物 物 总 物 6． 8J 80% 2 【解析】[1] 拉力做的有用功为 有用 20N 0. 4m=8JW Gh   [2]拉力做的有总功为 总 10N 1m=10JW Fs   斜面的机械效率为 有用 总 8J 100%= 100%=80% 10J W W     [3] 因为 额 2J =2N 1m W f s   所以额外功 额 总 有用 10J- 8J=2JW W W   由 得摩擦力为 额 2J =2N 1m W f s   7．（1）1.5×103J；（2）80%；（3）125N 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 4 【解析】解：（1）由题意可知，工人做功的功率恒定为 0.25kW，做功时间为 6s，由 WP t  可知，工人所做的总功为 W 总=Pt=0.25×103W×6s=1.5×103J （2）由题意可得，拉力做的有用功为 W 有=Gh=300N×4m=1.2×103J 则滑轮组的机械效率为 3 3 1.2 10 J100% 100% 80% 1.5 10 J W W        有 总 （3）由图可知，该滑轮组绳子的承重段数 n=3，根据 s 绳=nh 物可得，绳子自由端移动的距 离为 s 绳=nh 物=3×4m=12m 由 W 总=Fs可得，拉力为 31.5 10 J 125N 12m W F s     绳 总 答：（1）工人所做的功是 1.5×103J； （2）滑轮组机械效率是 80%； （3）拉力 F是 125N。 8．（1）2×104J；（2）2×103W；（3）40% 【解析】解：（1）大理石的质量 m=2 t=2×103 kg 大理石的重力 G=mg=2×103 kg×10 N/kg=2×104 N 因为叉车对大理石的支持力与大理石的重力是一对平衡力，所以叉车支持力 F=G=2×104 N 则叉车提升大理石做的功 W=Fs=2×104 N×1 m=2×104 J （2）叉车提升大理石的功率 4 32 10 J W 10s 2 10WP t     （3）叉车提升大理石的机械效率 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 5 4 4 2 10 J100%= 100% 40% 5 10 J W W       有 总 答：（1）叉车支持力对大理石做的功是 2×104J； （2）叉车支持力对大理石做的功的功率是 2×103W； （3）叉车提升大理石的机械效率是 40%。 9．（1） 47 10 Pa ；（2）5m；（3） 41.8 10 J 【解析】解：（1）小车的重力 3 41.4 10 kg 10N/kg 1.4 10 NG mg      小轿车静止时对沙滩的压强 4 4 2 1.4 10 N 7 10 Pa 0.2m F Gp S S       （2）由图乙可知，轿车被匀速拉动时的速度为 0.5m/s，匀速运动的时间为 t=12s-2s=10s 小轿车被匀速拉动通过的路程 0.5m/s 10s 5ms vt    （3）由图甲可知，与动滑轮相连的绳子股数 n=2，滑轮组自由端移动的距离为 2 5m 10ms ns   绳 车 拉力做的总功为 3 42 10 N 10m 2 10 JW Fs     总 由 W W   有用 总 可知，拉力做的有用功为 4 490% 2 10 J 1.8 10 JW W     总有用 答：（1）小轿车静止时对沙滩的压强为 47 10 Pa ； （2）小轿车被匀速拉动通过的路程为 5m；