1、重难点4机械效率计算强化训练题一、单选题（共8题）1.如图所示，斜面长10 m，高4 m，用沿斜面方向的推力F，将一个质量为50 kg的货物由斜面底端匀速推到顶端，运动过程中克服摩擦力做功500 J（g取10 N/kg），下列说法正确的是（ ）A.机械效率为80%B.F=300 NC.摩擦力为100 ND.条件不足无法计算2.如图所示，把重为G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至B点，过程绳的拉力对甲做的功为WAB:用平行于斜面的拉力把重也为G的物体乙沿面从C点匀速拉至B等高的D点，在此过程中的拉力对乙做的功为WCD,斜面的机械效率为（ ）A.B.C.D.3.分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组，在 .
2、 内将重为 的物体 匀速提升 ，每个滑轮的重均为 不计绳重及摩擦，此过程中（ ） A.甲的机械效率小于乙的机械效率B.甲的拉力小于乙的拉力C.甲做得功大于乙做的D.做功的功率等于 做功的功率4.如图所示的滑轮组，每个滑轮重20N，拉动绳子自由端，用这个滑轮组把重为380N的物体匀速提升3m，不计绳重和摩擦，g取10N/kg下列选项正确的是（ ） A.作用在绳自由端的拉力大小为400NB.该过程做的有用功为1200JC.该过程的机械效率为95%D.动滑轮越重，该滑轮组机械效率越大5.用如图所示滑轮组提起重300N的货物，人所用的拉力为200N，绳子的自由端被拉下1m，在此过程中，下面说法不正确的
3、是（）A.人用的拉力所做的总功为200 JB.滑轮组提升货物所做的有用功为100 JC.额外功为50 J D.滑轮组的机械效率为75%6.利用如图所示装置将重为l00N的物体匀速从斜面的底端拉到顶端。已知斜面的长是5m，高是2m，拉力为F=30N，不计动滑轮重和绳重，以及滑轮与轴之间的摩擦，则该装置的机械效率和物体所受的摩擦力分别为（ ）A.66.7 60NB.40 20NC.66.7 20ND.40 60N7.如图所示的滑轮组，用F=30N的拉力，拉动水平地面上重为300N的物体，使物体匀速前进了2m.物体和地面之间的摩擦力为45N，在此过程中，下列说法正确的是（ ） 拉力做的功是120J
4、绳子自由端移动的距离是2m滑轮组的机械效率是75%A点受到的拉力为300NA.B.C.D.8.为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度，设置了图所示的滑轮组装置.当用图甲所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图乙和丙所示.（不计绳重和绳与轮之间的摩擦）下列计算结果正确的是（ ）A.0s1s内，地面对物体的支持力是10NB.1s2s内，拉力F做的功是187.5JC.2s3s内，拉力F的功率是100WD.2s3s内，滑轮组的机械效率是62.5%二、填空题（共4题）9.如图所示，小刚欲将一袋粮食从地面抬到楼顶，在不计绳重和摩擦的情况下
5、，小刚用动滑轮把重40N的一袋粮食匀速提髙10m，他所用拉力为25N，则整个过程中，小刚所做的有用功是_J，总功是_J，动滑轮的机械效率是_；如果用该动滑轮把重l00N的一袋粮食匀速提升相同高度，则这个动滑轮的机械效率将_（选填“变大”、“变小”或“不变”）10.如图所示，用一动滑轮拉物体A以1m/s的速度在水平面上作匀速直线运动，物体A重为40N，受到的摩擦力是物重的0.2倍，动滑轮的机械效率是80%，则拉力F为_N，拉力的功率为_W。11.如图所示的简单机械是由固定的斜面和滑轮组成的若斜面的长L与斜面高h的比值为2，整个机械的效率为80%，则使用该机械将重物沿斜面缓慢拉上的过程中，作用力F
6、与重物所受重力G的之比为_12.建筑工人只用如图所示的装置将重80N 的物体匀速提升5m，拉力是50N，此过程中滑轮组的机械效率是_；若用该装置提升100N 的重物，其机械效率的大小将_（选填“变小”、“变大”或“不变”） 三、计算题（共6题）13.如图所示，斜面长s=8m，高h=3m。用平行于斜面F=50N的拉力，将重力为G=100N的物体，由斜面的底端匀速拉到顶端，用时t=10s。求： （1）有用功W有； （2）拉力做功的功率 P ； （3）物体受到的摩擦力 f ； （4）该斜面的机械效率h 。 14.小强用如图所示装置在10s内将重为450N的货物匀速提升2m，此过程中拉力F的功率为12
7、0W。求： （1）提升装置所做的有用功； （2）拉力F做的功； （3）该滑轮组的机械效率。 15.在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化为如图所示的滑轮组。为了尽快疏通道路，交警指挥拖车只用了30s时间，将水平路面上质量是1.5t的故障车匀速拖离了现场。若故障车被拖离的速度是5m/s，绳子自由端的拉力F是500N，地面对故障车的摩擦力为车重力的0.08倍。求： （1）拉力F在30s内所做的功； （2）整个装置的机械效率。 16.利用如图所示的滑轮组，将一边长为0.2m，密度为2.5103kg/m3的正方体石块，匀速从水中提起，已知动滑轮重力为40N，（不计纯重、摩擦和水的阻力）。求：（1）
8、物体浸没在水中时所受到的浮力大小； （2）物体浸没在水中匀速上升时，动滑轮下端挂钩处绳对物体的拉力F0的大小； （3）物体完全离开水面后，继续匀速向上提升，此时滑轮组的机械效率大小。（计算结果保留一位小数） 17.如图所示，图甲是使用滑轮组从水中打捞一正方体物体的简化示意图，在打捞过程中物体始终以0.1m/s的速度匀速竖直上升，物体未露出水面前滑轮组的机械效率为75%，图乙是打捞过程中拉力F随时间t变化的图象。（不计绳重，忽略摩擦和水的阻力，g取10Nkg）求： （1）物体的边长； （2）物体浸没在水中时受到的浮力； （3）物体的重力。 18.图甲是某起重船的示意图,A处为卷扬机,吊臂前端滑轮
9、组如图乙所示。在一次吊装施工中,当起重船从运输船上吊起重物时,起重船浸入海水中的体积增加了18m3,重物在空中匀速竖直上升了3m,所用时间为30s。已知动滑轮总重为2104N,不计钢丝绳重及摩擦。(海水=1.0103kg/m3) （1）求该重物的重力是多少? （2）求钢丝绳拉力F做功的功率是多少? （3）求该重物在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率。 答案解析部分一、单选题1.【答案】 A 【考点】机械效率的计算，功，功的计算及应用 【解析】【解答】A、拉力F做的有用功为W有用=Gh=mgh=50kg10N/kg4m=2000J，W总=W额外+W有用=2000J+500J=2500J，斜面的机
10、械效率=W有用/W总=2000J/2500J=80%，A符合题意；B、由W总=Fs可得：F=W总/s=2500J/10m=250N，B符合题意；C、摩擦力f=W额外/s=500J/10m=50N，C符合题意；D、因为A正确，D不符合题意。故答案为：A.【分析】A、根据W=Fs求出W有用 ， 根据功的原理求出总功，再根据机械效率的公式求出；B、根据W=Fs的变形式求出F；C、克服摩擦力做的功就是W额外，根据W=fs求出f；D、由A是正确的判断D是错误的。2.【答案】 A 【考点】斜面的机械效率 【解析】【解答】因为甲的重力和乙的重力相等，所以提升甲的重力做的功和提升乙的重力做的功相等，即有用功W
11、有=WAB；沿斜面的拉力对乙做的功为总功，即W总=WCD；那么斜面的机械效率为：， 故A正确，而B、C、D错误。 故选A。 【分析】（1）使用斜面提升重物时，克服物体重力做有用功，沿斜面的拉力做总功； （2）斜面的机械效率根据公式计算。3.【答案】D 【考点】功率的计算，机械效率的计算，功的计算及应用 【解析】【解答】A、因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额G轮h，W有用G物h，所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，因为 ，所以滑轮组的机械效率相同，即甲乙 A不符合题意；B、不计绳重及摩擦，拉力F （G物 G轮），n甲2，n乙3，又因为物重均为100N，动滑轮重均为10
12、N，所以绳子受的拉力：F甲F乙 ， B不符合题意；C、不计绳重及摩擦，拉力做的功：W甲F甲s甲 （G物 G轮）2h（G物 G轮）h（100N 10N）2m220J，W乙F乙s乙 （G物 G轮）3h（G物 G轮）h（100N 10N）2m220J所以W甲W乙 C不符合题意；D、因为两次所做的功W甲W乙220J，由功率公式得：P甲 44W，P乙 44W，则P甲P乙 ， D符合题意故答案为：D【分析】根据物体的重力和距离计算功，功和时间的比计算功率的大小，对滑轮做的功是额外功.4.【答案】C 【考点】机械效率的计算，滑轮（组）的机械效率，滑轮组绳子拉力的计算 【解析】【解答】解：根据图示可知，n=2
13、，拉力端移动的距离：s=2h=23m=6m； A、不计绳重和摩擦，作用在绳子自由端的拉力：F= （G+G动）= （380N+20N）=200N，故A错误；B、拉力做的有用功：W有用=Gh=380N3m=1140J，故B错误；C、总功：W总=Fs=200N6m=1200J，滑轮组的机械效率：= = 100%=95%；故C正确；D、不计绳重和摩擦，提升相同的物体，做相同有用功的情况下，动滑轮越重，额外功越大、总功越大，所以机械效率越低，故D错误故选C【分析】根据图象可知，n=2，并且s=2h；（1）先根据G=mg求出物体的重力，然后根据F= （G+G动）求出拉力的大小；（2）根据W有=Gh即可求出
14、有用功；（3）求出总功，利用= 求出滑轮组的机械效率；（4）提高滑轮组机械效率的方法：一是增大提升的物重，二是减小滑轮重5.【答案】 B 【考点】机械效率的计算 【解析】【解答】解：由图知，n=2，则绳的自由端移动的距离s=nh，物体上升高度：h=s=1m=0.5m，提起货物所做的有用功：W有用=Gh=300N0.5m=150J，故B错；提起货物所做的总功：W总=Fs=200N1m=200J，故A正确；提起货物所做的额外功：W额=W总W有用=200J150J=50J，故C正确；滑轮组的机械效率：=100%=100%=75%，故D正确故选B【分析】首先根据滑轮组装形式，确定承担物重的绳子股数n=
15、2，求出物体上升高度h，然后利用公式W总=Fs计算总功、W有用=Gh计算有用功，W总=W额+W有用 ， 据此求额外功，最后用有用功除以总功得出滑轮组的机械效率6.【答案】C 【考点】机械效率的计算，功的计算及应用 【解析】【解答】G100N，h2m，做的有用功为：W有用Gh100N2m200J；而斜面上装一个动滑轮，斜面的长是5m，绳子末端移动的距离为：S25m10m，F50N，做的总功为：W总FS30N10m300J；则机械效率为： 66.7%,W额300J-200J100J由W额fs 得f 20N，C符合题意，ABD不符合题意。故答案为：C.【分析】利用物体的力和距离的乘积计算功，利用有用
16、功和总功的比值计算机械效率.7.【答案】 C 【考点】滑轮（组）的机械效率，滑轮组绳子拉力的计算 【解析】【解答】拉力克服摩擦力做功为， 正确，由于动滑轮处有两股绳，绳子拉长的长度是物体移动距离的2倍，为4m，不正确， 根据摩擦力和拉力计算机械效率为n=F=30N=75%，符合题意，物体匀速运动，受到的拉力和摩擦力是平衡力，大小相等，不符合题意，C符合题意。 故答案为：C。 【分析】根据拉力和绳子移动距离的乘积计算拉力做的功，利用摩擦力和总拉力的比值计算机械效率，匀速运动的物体受到平衡力的作用。8.【答案】 B 【考点】功率的计算，机械效率的计算，滑轮（组）的机械效率 【解析】【解答】由图甲可
17、知，在0s1s内，拉力F等于30N，滑轮组由3段绳子吊着物体，所以承担的总重力为90N，由于动滑轮本身在重力，所以滑轮组对重物的拉力小于90N，故可知地面对物体的支持力大于10N，故A错；1s2s内，拉力的大小为50N，拉力通过的距离为s=3.75m/s，所以拉力F做的功为W=Fs=187.5J，故B正确； 2s3s内，拉力的大小为40N，拉力的速度为7.50m/s，所以拉力的功率P=Fv=300W，故C错；2s3s内，拉力做功为W总=Fs=40N7.5m=300J，对物体所做的功为W有=Gh=100N2.5m=250J，所以机械效率为W有/W总=83.3%，故D错；应选B.【分析】由滑轮组的
18、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（1）由v-t图象得出物体在0s1s内的运动状态；（2）由F-t图象得出在23s内的拉力F，由v-t图象得出重物上升的速度，求出拉力F的作用点下降的速度，利用P=Fv求拉力做功功率；（3）由图乙可知，在12s内的拉力，由图丁得出重物上升高度，利用s=nh求拉力端移动的距离，利用W=Fs求拉力做的功；（4）利用求在23s内滑轮组的机械效率二、填空题9.【答案】 400；500；80%；变大【考点】机械效率的计算，滑轮（组）的机械效率，有用功和额外功 【解析】【解答】解：（1）小刚做的有用功：W有用=Gh=40N10m=400J；（
19、2）由图知，n=2，拉力端移动距离：s=2h=210m=20m，拉力做的总功：W总=Fs=25N20m=500J，（3）动滑轮的机械效率：= = 100%=80%；（4）此题所用动滑轮没有发生变化，所以在此过程中所做的额外功不变，由于物体的重力增加，所以有用功增大，由公式= = 可知，有用功在总功中所占的比例将增大，所以机械效率变大故答案为：400；500；80%；变大【分析】（1）知道物重和升高的高度，利用W=Gh求小刚做的有用功；（2）由图知，n=2，拉力端移动距离s=2h，利用W=Fs求拉力做的总功；（3）利用= 求动滑轮的机械效率：（4）使用动轮轮时，不计摩擦和绳重，做的额外功不变，增
20、加钩码的重，增大了有用功，因此机械效率会增大本题考查了使用动滑轮有用功、总功、机械效率的计算，注意提高机械效率的方法：一是增大提升物重，二是减小动滑轮重、减小摩擦10.【答案】 5；10【考点】功率的计算，机械效率的计算 【解析】【解答】（1）物体A重为40N，受到的摩擦力是物重的0.2倍，则摩擦力f=0.2G=0.240N=8N，拉力F作用在动滑轮的轮上，所以 ，拉力F大小为 。（2）拉力的功率P=Fv绳=5N1m/s2=10W.故答案为：5；10.【分析】当滑轮组水平使用时，克服的就不是物体的重力，而是物体受到的摩擦力从图中可以看出，有两段绳子在拉重物，即绳端移动距离为物体移动距离的二倍（
21、1）可利用机械效率的推导公式求出拉力大小（2）可利用功率的推导公式来求拉力的功率.11.【答案】5：16 【考点】机械效率的计算，有用功和额外功 【解析】【解答】解：由题知，使用的是动滑轮，将重物拉到斜面顶端，拉力移动的距离：s=2L，L=2h，s=4h，使用该装置做的有用功：W有用=Gh，使用该装置做的总功：W总=Fs=4Fh，F：G=5：16故答案为：5：16【分析】利用图示装置，将重物提升做的功为有用功，拉力F做的功为总功；将重物拉到斜面顶端拉力移动的距离为斜面长的2倍，斜面长是斜面高的2倍，据此求出拉力移动的距离和斜面高的关系；求出有用功、总功的关系式，知道该装置的机械效率，可求拉力F
22、与G的关系12.【答案】 80%；变大 【考点】机械效率的大小比较，机械效率的计算 【解析】【解答】解：（1）W有用=Gh=80N5m=400J； 由题使用动滑轮时通过动滑轮的绳子股数n=2，绳子自由端移动距离s=2h=25m=10m，拉力做的总功：W总=Fs=50N10m=500J，滑轮组的机械效率：= 100%= 100%=80%；（2）当提升重物的重力增加为100N时，做的有用功变大，而额外功几乎不变，故机械效率变大故答案为：80%；变大【分析】（1）由题使用动滑轮时通过动滑轮的绳子股数n=2，则拉力F移动的距离s=2h；有用功是指把重物提升所做的功，即W有用=Gh；总功是人的拉力所做的
23、功，即W总=Fs；利用机械效率公式计算其机械效率（2）不计绳重及摩擦，根据有用功和额外功的变化情况分析机械效率大小三、计算题13.【答案】 （1）有用功为W有=Gh=100N3m=300J 答：有用功为 300J；（2）解：拉力所做的功为W总=Fs=50N8m=400J 拉力的功率为 答：拉力的功率为 40W；（3）解：额外功为W额=W总W有=400J300J=100J 由W额=fs得：物体受到的摩擦力 答：物体受到的摩擦力 12.5N；（4）解：斜面的机械效率为 答：斜面的机械效率为 75%【考点】机械效率的计算，功的计算及应用 【解析】【分析】（1）使用斜面提升重物，克服物体重力做有用功，
24、即 W 有 =Gh ； （2）拉力做总功，即 W总=Fs，然后根据 计算拉力的功率； （3）使用斜面时，克服摩擦做额外功；首先根据 W额=W总W有 计算出额外功，然后根据 W额=fs 计算物体受到的摩擦力。 （4）已知有用功和总功根据公式 计算机械效率。14.【答案】 （1）解：提升装置所做的有用功：W有用Gh450N2m900J。（2）解：根据P 可得拉力F做的功：W总Pt120W10s1200J。（3）解：滑轮组的机械效率： 100%75%。 【考点】功率计算公式的应用，滑轮组及其工作特点，滑轮（组）的机械效率，功的计算及应用 【解析】【分析】（1）利用 W有用Gh求得 提升装置所做的有用
25、功 . （2） 根据P可得拉力F做的功 . （3）利用 求得 滑轮组的机械效率 .15.【答案】 （1）解：由v= 可得故障车在30s内通过的路程： s车=v车t=5m/s30s=150m，由图知，n=3，拉力端移动距离：s=3s车=3150m=450m，拉力F在30s内所做的功：W总=Fs=500N450m=2.25105J答：拉力F在30s内所做的功为2.25105J。（2）解：地面对故障车的摩擦力： f=0.08G=0.08mg=0.081500kg10N/kg=1200N；滑轮组克服故障车摩擦力做的有用功：W有用=fs车=1200N150m=1.8105J，整个装置的机械效率：= =
26、100%=80%答：整个装置的机械效率为80%。【考点】滑轮组及其工作特点，滑轮（组）的机械效率，滑轮组绳子拉力的计算 【解析】【分析】（1） 由v= 可得故障车在30s内通过的路程，利用s=nh求得 拉力端移动距离 ，再利用 W总=Fs 求得 拉力F在30s内所做的功 . （2）利用 W有用=fs车 求得 滑轮组克服故障车摩擦力做的有用功 ，再利用 = 求得 整个装置的机械效率 .16.【答案】 （1）解：正方体物体的体积：V0.2m0.2m0.2m0.008m3 ， 物体浸没在水中时所受到的浮力：F浮水gV排水gV1.0103kg/m310N/kg0.008m380N答：物体浸没在水中时所
27、受到的浮力大小80N。（2）解：物体重力：GmggV2.5103kg/m310N/kg0.008m3200N， 物体静止在水中时，受到竖直向下的重力，竖直向上的拉力和浮力的作用，所以，GF浮+F0 ， 则动滑轮下端挂钩处绳对物体的拉力：F0GF浮200N80N120N答：物体浸没在水中匀速上升时，动滑轮下端挂钩处绳对物体的拉力F0的大小是120N。（3）解：物体完全离开水面后，设物体升高h，滑轮组的有用功为：W有Gh200Nh，由图中，n3，不计绳重、摩擦，则绳子自由端的拉力：F（G+G动）（200N+40N）80N，拉力F做得总功：W总Fs80N3h，所以滑轮组的机械效率： 83.3%。答：
28、物体完全离开水面后，继续匀速向上提升，此时滑轮组的机械效率是83.3%。【考点】二力平衡的条件及其应用，阿基米德原理，滑轮（组）的机械效率 【解析】【分析】（1）根据阿基米德原理 F浮水gV排水gV 求出浮力. （2）正方体静止在水中受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力和拉力，这三个力是平衡力，列出等式求出拉力. （3）当正方体离开水面时，设正方体升高h，求出正方体的重力，利用 W有Gh 求出有用功， W总Fs 求出总功，最后根据机械效率公式 求出机械效率.17.【答案】 （1）解：由图象可知正方体的边长： Lvt0.1m/s（110s100s）1m答：正方形边长L1m（2）解：物体浸没在水中时
29、受到的浮力为： F浮水gV排水gV1.0103kg/m310N/m（1m）3104N答：F浮104N（3）解：滑轮组的机械效率： 代入数据得：解得：G105N答：G105N【考点】阿基米德原理，滑轮组及其工作特点，滑轮（组）的机械效率 【解析】【分析】（1）物体始终匀速上升，但在物体离开水面上时，其浮力发生变化，要维持匀速，故其拉力F也会发生变化，从而确定物体离开水面过程中用的时间，进而算出物体边长. （2）根据浮力公式 F浮水gV排 即可求出. （3）由滑轮组特点结合图形可知物体升高h，绳子拉力的路程为nh，再结合机械效率的计算公式 即可求解.18.【答案】 （1）解：重物的重力 方法1：起
30、重船增大的浮力：F浮=海水gV排=1.0103kg/m310N/kg18m3=1.8105N重物的重力：G=F浮=1.8105N方法2：G=F浮=G物=m物g=海水V排g=1.0103kg/m318m310N/kg=1.8105N（2）解：钢丝绳 拉力F做功的功率 方法1重物在空中匀速上升过程中钢丝绳的拉力：F= （G+G动）= （1.8105N+2104N）=5104N拉力所做的功：W总=Fs=5104N43m=6105J拉力做功的功率：P= =2104W方法2重物上升的速度：v物= =0.1m/s钢丝绳拉力做功的功率：P=Fv=5x104N40.1n/s=2103W（3）解：滑轮组的机械效
31、率 方法1W有=Gh=1.8105N3m=5.4X105J= =90%方法2= =90%【考点】机械效率的计算，滑轮（组）机械效率的测量实验 【解析】【分析】（1）方法一：增大的浮力就等于重物的重力，首先根据 F浮=海水gV排 计算浮力，然后根据漂浮条件计算重力； 方法二：将（方法一）中的两步并做一步完成计算； （2）方法一：动滑轮上承担重力的绳子有4段，首先根据 F=（G+G动）计算钢丝绳上的拉力F，然后根据s=nh计算自由端移动的距离，最后根据 W总=Fs 计算拉力做的功，根据计算拉力的功率； 方法二：首先根据计算重物上升的速度，然后根据v=nv物计算自由端的速度，最后根据P=Fv计算拉力的功率； （3）方法一：首先根据 W有=Gh 计算出有用功，然后根据计算机械效率； 方法二：根据 。
