（課標通用）安徽省2019年中考物理總復(fù)習(xí) 素養(yǎng)全練13 機械效率試題

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1、素養(yǎng)全練13　機械效率 基礎(chǔ)夯實 1. (2017·安徽銅陵期末)用如圖所示的滑輪組,將重為16 N的物體以0.2 m/s的速度勻速提升,滑輪組的機械效率為80%,已知每個滑輪重2 N,則拉力F為　　　 N,拉力的功率為　　　 W。? 答案:10　4 解析:由題圖知承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=2,則拉力端移動的距離s=2h,由η=W有用W總=GhFs=GhF×2h=G2F可得拉力大小:F=G2×η=16N2×80%=10N;繩子自由端的速度:v=nv物=2×0.2m/s=0.4m/s,拉力的功率:P=Wt=Fst=Fv=10N×0.4m/s=4W。 2.(2018·安徽池州貴池區(qū)二模

2、)小明同學(xué)用如圖裝置拉動物體A,使重力為200 N的物體在3 s內(nèi)沿水平面勻速移動了4 m,若A受到地面的摩擦力為50 N,小明作用在繩子上的拉力F為30 N,則拉力F的功率為　　　　　 W,該裝置的機械效率為　　　　　。? 答案:80　83.3% 解析:繩子自由端移動的距離:s'=2s=2×4m=8m。 拉力F做的功:W=Fs'=30N×8m=240J, 拉力的功率:P=Wt=240J3s=80W。 拉物體做的功是有用功,W有用=Ffs=50N×4m=200J。 裝置的機械效率:η=W有用W總=200J240J=83.3%。 3.(2018·安徽模擬)如圖,用滑輪組將物塊從

3、位置A勻速拉到位置B,請在圖中畫出最省力的繞線方法;物塊移動的距離為　　　　 cm;若此時繩自由端所用拉力為10 N,物塊受到的摩擦力為18 N,滑輪組的機械效率為　　　　。? 答案:繞線如解析圖　3.10　60% 解析:要最省力,需從動滑輪繞起,依次通過定滑輪、動滑輪。如圖所示。 刻度尺的分度值為1mm,以物塊右邊的邊為準,開始在45.00cm處,最后在41.90cm處,所以物體運動的距離為45.00cm-41.90cm=3.10cm; 由于滑輪組由3段繩子承擔(dān),所以s=3h。 則η=W有用W總×100%=FfhFs×100%=18N×h10N×3h×100%=60%。

4、4.(2018·安徽全椒一模)用一個動滑輪將重為8 N的物體勻速提升,所用豎直向上的拉力為5 N,則用此動滑輪勻速提升重為18 N的物體時,不計繩重和摩擦,其機械效率為　　　　(用百分數(shù)表示)。? 答案:90% 解析:使用動滑輪時,承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=2,不計繩重和摩擦,拉力F=12(G+G輪),則動滑輪重力:G輪=2F-G=2×5N-8N=2N;用此動滑輪勻速提升重為18N的物體時,此時的拉力F'=12(G'+G輪)=12(18N+2N)=10N,拉力端移動的距離s=2h,此時動滑輪的機械效率:η=W有用W總=G'hF's=G'hF'×2h=G'2F'=18N2×10N×100%=90

5、%。 5. (2018·安徽模擬)小明在探究杠桿機械效率的實驗中,將重為G的物體懸掛在一粗細相同、質(zhì)量均勻的長硬棒的中點,在棒的另一端用豎直向上的拉力F將物體緩慢勻速提升時效率為η,若不計摩擦,杠桿自重為　　　　　(用題中給的字母表示),若拉力的作用點向支點移動一些,杠桿提升重物的機械效率將　　　　(選填“增大”“減小”或“不變”)。? 答案:Gη-G　不變 解析:(1)小明所做的有用功:W有用=Gh,根據(jù)η=W有用W總知,小明所做的總功:W總=W有用η=Ghη 因為W總=W有用+W額外,小明所做的額外功:W額外=W總-W有用=Ghη-Gh; 因為W額外=G桿h,所以杠桿的重力

6、:G桿=W額h=Ghη-Ghh=Gη-G; (2)若拉力的作用點向支點移動一些,則將物體提升相同的高度時,有用功不變;杠桿上升的高度不變,因此額外功不變,即總功不變,由η=W有用W總可得,杠桿的機械效率不變。 6.(2018·安徽安慶二模)如圖甲所示,滑輪組在豎直向上的拉力F作用下,將重為100 N的物體勻速提起,在5 s時間內(nèi)繩子自由端移動的距離為s=3 m。圖乙是滑輪組工作時的拉力F與繩自由端移動距離s的關(guān)系圖。圖乙中陰影部分的面積表示的物理量的大小是　　　　,計算滑輪組提升該重物時的機械效率為　　　　　　。? 答案:120 J　83.3% 解析:(1)由題圖乙可知,縱坐標表示

7、拉力的大小為40N不變,橫坐標表示繩自由端移動距離為3m,所以,陰影部分表示拉力所做的總功,則:W=Fs=40N×3m=120J; (2)由題圖甲可知,n=3,則滑輪組的機械效率:η=W有W總×100%=GhFs×100%=GhFnh×100%=GnF×100%=100N3×40N×100%≈83.3%。 7.(2018·四川眉山中考)如圖所示,一同學(xué)在用滑輪組勻速提升不同重物時,記錄下了繩子自由端拉力F與對應(yīng)所提升的物體的重力G,如下表: G/N 1 2 3 4 5 6 F/N 0.8 1.3 1.8 2.3 2.8 3.3 　 根據(jù)上表數(shù)據(jù)分析可知,

8、繩子自由端拉力F與物體重力G的關(guān)系式為F=　　　　　;當(dāng)物體重力G=10 N時,此滑輪組的機械效率η=　　　　　。? 答案:0.5G+0.3 N　94.3% 解析:由表格數(shù)據(jù)可知,重力G每增大1N,繩子自由端的拉力F增大0.5N,所以F與G成一次函數(shù)關(guān)系,設(shè)F與G關(guān)系的表達式為F=kG+b,由表格第一組數(shù)據(jù),當(dāng)G=1N,F=0.8N,則:0.8N=k×1N+b① 由表格第二組數(shù)據(jù),當(dāng)G=2N,F=1.3N,則 1.3N=k×2N+b② ②-①可得k=0.5,將k=0.5代入①解得b=0.3N,所以拉力F與物體所受重力G的關(guān)系式:F=0.5G+0.3N; 當(dāng)物體重力G=10N時,此時

9、的拉力:F=0.5×10N+0.3N=5.3N; 由圖可知,有兩段繩子拉著動滑輪, 滑輪組的機械效率為:η=W有W總=GhFs=GhF×2h=G2F=10N2×5.3N≈94.3%。 8. (2018·山東棗莊中考)如圖所示,用相同的滑輪安裝成甲、乙兩種裝置,分別用FA、FB勻速提升重力為GA、GB的A、B兩物體,不計繩重和摩擦。若GA>GB,則η甲　　　η乙;若FA=FB,則GA　　　GB。(選填“>”“<”或“=”)? 答案:>　< 解析:(1)不計繩重和摩擦,克服物體重力做的功為有用功,克服物體重力和動滑輪重力做的功為總功,則滑輪組的機械效率:η=W有W總×100%=Gh

10、(G+G動)h×100%=GG+G動×100%=11+G動G×100%,因物體的重力G越大,1+G動G越小,11+G動G越大,且動滑輪的重力相等。所以,GA>GB時,η甲>η乙; (2)由題圖可知,n甲=2,n乙=3,由F=1n(G+G動)可得,提升物體的重力:G=nF-G動。則FA=FB時,提升物體的重力關(guān)系為GA

11、有用=Gh=100N×2m=200J; 根據(jù)η=W有W總可知,總功為:W總=W有η=200J80%=250J; 額外功為:W額=W總-W有用=250J-200J=50J。 小明做功的功率:P=W總t=250J5s=50W。 10.(2018·安徽合肥模擬)有一斜面長10 m,高4 m,機械效率為80%。將一重為500 N的物體沿斜面底端勻速拉到頂端,則物體與斜面之間的摩擦力為(　　) 　　　　　　　　　　　　　 A.180 N B.150 N C.100 N D.50 N 答案:D 解析:有用功:W有=Gh=500N×4m=2000J; 由η=W有用W總=80%可得總功:

12、 W總=W有用80%=2000J80%=2500J; 由W總=W有+W額可得額外功:W額=W總-W有=2500J-2000J=500J; 由W額=Ffs可得摩擦力: Ff=W額s=500J10m=50N。 11.(2018·安徽繁昌期末)甲、乙兩種機械的效率分別是70%和50%,則下列說法中正確的是(　　) A.使用甲機械省力 B.使用甲機械做功快 C.在相同的時間內(nèi),使用甲機械完成的功多 D.乙機械的額外功在總功中占的比例大 答案:D 解析:機械效率高是指做的功中有用功占的比例高,與是否省力無關(guān),故A錯誤;功率是表示做功的快慢,而功率與機械效率沒有必然的聯(lián)系,故B錯誤;機

13、械效率高是指做的功中有用功占的比例高,與做功的多少無關(guān),故C錯誤;乙的機械效率較低,說明有用功占總功的比例小,相應(yīng)的,額外功占總功的比例就比較大,故D正確。 12. (2018·安徽模擬)用相同的定滑輪和動滑輪組成甲、乙兩個滑輪組,如圖所示,用它們來提升同一重為100 N的物體G,動滑輪G動=10 N,甲滑輪組將重物提高1 m,乙滑輪組將重物提高2 m,在不計繩重和摩擦的條件下,下列說法正確的是(　　) A.甲滑輪組拉力大,機械效率低 B.乙滑輪組省力所以它的機械效率高 C.拉力F1所做的功為110 J D.拉力F2大小為50 N 答案:C 解析:由題圖知,甲圖是有兩段繩子

14、在拉重物,不計繩重和摩擦,則F1=12(G+G動);乙圖有三段繩子在拉重物,不計繩重和摩擦,則F2=13(G+G動);提升的重物相同,動滑輪重力相同,所以F2

15、力F2=13(G+G動)=13×(100N+10N)≈36.7N,故D錯誤。 13. (2018·安徽合肥瑤海區(qū)三模)利用如圖所示的甲、乙兩滑輪組,在相同的時間內(nèi)用大小相同的力F1和F2分別把質(zhì)量相等的重物G1和G2提升到相同的高度,則(　　) A.乙滑輪組做的有用功多 B.乙滑輪組繩子末端移動的距離較多 C.F1做功的功率大 D.甲滑輪組的機械效率高 答案:C 解析:已知滑輪組把質(zhì)量相等的重物提升到相同的高度,由公式W有用=Gh=mgh知,兩個滑輪組做的有用功相同,故A錯誤;甲滑輪組由3段繩子承擔(dān)物重,所以s1=3h,乙滑輪組由2段繩子承擔(dān)物重,所以s2=2h,比較可知,

16、甲滑輪組繩子末端移動的距離較多,故B錯誤;甲滑輪組的機械效率為η1=GhF1s1=Gh3Fh=G3F,乙滑輪組的機械效率為η2=Gh2Fh=G2F。所以乙滑輪組的效率高。故D錯誤;因為甲的機械效率η1低于乙的機械效率η2,由W總=W有η知,甲的總功W總1大于乙的總功W總2,由P=W總t知,F1的功率大,故C正確。 14.(2018·安徽淮南潘集區(qū)模擬)如圖所示,利用輕質(zhì)滑輪組勻速拉動水平地面上重為300 N的物體,拉力F的大小為30 N,若物體和地面之間的摩擦力大小為45 N,則A處的拉力大小和滑輪組的機械效率分別為(　　) A.45 N、50% B.45 N、75% C.60 N、

17、50% D.60 N、75% 答案:B 解析:物體在水平地面上做勻速運動,則此時A處繩子的拉力與物體與地面之間的摩擦力是一對平衡力。因物體和地面之間摩擦力為Ff=45N,所以A處的拉力大小為FA=Ff=45N。 從題圖可知,2段繩子與動滑輪相連,則s=2s物。因F=30N,Ff=45N,所以滑輪組的機械效率為:η=W有用W總=Ffs物Fs=Ffs物F×2×s物=Ff2F=45N2×30N=75%。 15. (2018·安徽合肥濱湖區(qū)期中)某實驗小組利用圖示裝置研究杠桿的機械效率。保持O點位置不變,豎直向上拉動彈簧測力計使重為G的鉤碼緩慢勻速上升,在此過程中彈簧測力計的讀數(shù)為F,利

18、用刻度尺分別測出C、B兩點上升的高度為h1、h2。則下列說法正確的是(　　) A.杠桿機械效率的表達式為Fh2Gh1×100% B.杠桿機械效率的表達式為Gh1Fh2×100% C.在如圖水平位置拉升時F×OB=G×OA D.若彈簧測力計始終豎直向上拉,則測力計示數(shù)不斷變化 答案:B 解析:有用功為W有=Gh1,總功W總=Fh2,則機械效率的表達式η=W有用W總×100%=Gh1Fh2×100%,故A錯誤,B正確;由圖示根據(jù)杠桿平衡條件可知,在水平位置拉升時:F×OB=G×OC,故C錯誤;若彈簧測力計始終豎直向上拉,動力臂與阻力臂的比值不變,阻力不變,由杠桿平衡條件可知,測力計示數(shù)

19、不變,故D錯誤。 16.(2017·安徽淮南期末)在用滑輪組提升重物時,采取下列措施,不能提高機械效率的是(　　) A.減小機械中的摩擦 B.減小動滑輪的重力 C.增加被提貨物的重力 D.加快提升物體的速度 答案:D 解析:減小機械中的摩擦,需要做的額外功減少,在有用功一定的前提下可以提高機械效率。故A不符合題意;減小動滑輪的重,可以減少額外功,在有用功一定的前提下可以提高滑輪組的機械效率。故B不符合題意;增加被提升物體的重力,可以增大有用功,在額外功不變的前提下,有用功在總功中所占的比例增大,所以增加提升重物重力可以提高滑輪組的機械效率。故C不符合題意;機械效率是有用功與總功之

20、比,與提升物體的速度無關(guān),所以加快提升物體的速度,不能提高機械效率。故D符合題意。 能力提升 17.(2018·山東泰安中考)圖甲是某學(xué)習(xí)小組“測量滑輪組的機械效率”的示意圖。用彈簧測力計豎直向上勻速緩慢拉動繩子自由端,將重為4.5 N的物體從A位置提升到A'位置,同時彈簧測力計從圖中的B位置上升到B'位置,在這個過程中,彈簧測力計的示數(shù)如圖乙所示。請你根據(jù)他們做的實驗完成下列問題: (1)物體提升的高度是　　　 cm,拉力是　　　 N,該滑輪組的機械效率η=　　　　;? (2)若在圖甲裝置的基礎(chǔ)上,增加一個動滑輪,改為圖丙所示的裝置,提升同一物體,則滑輪組的機械效率　　　　(選填

21、“變大”“變小”或“不變”)。? 答案:(1)5.0　2　75%　(2)變小 解析:實驗中應(yīng)用彈簧測力計豎直向上勻速緩慢拉動繩子自由端。 (1)測力計B位置勻速提升到B'位置,測力計上升的高度為:s=15.0cm;由圖可知,3段繩子拉著動滑輪,則物體上升的高度為:h=13s=13×15.0cm=5.0cm; 由圖可知,測力計的示數(shù)為2N; 該動滑輪的機械效率:η=W有W總=GhFs=4.5N×0.05m2N×0.15m=75%; (3)若在圖甲裝置的基礎(chǔ)上,增加一個動滑輪,此時有用功不變,克服動滑輪重力所做的額外功變大,故機械效率變小。 18.(2018·海南模擬)小剛利用如圖裝

22、置探究“斜面的機械效率”,實驗時沿著斜面勻速直線拉動木塊,記錄的數(shù)據(jù)如下。 斜面傾斜程度 小車重G/N 斜面高h/m 拉力F/N 斜面長L/m 有用功W有/J 總功W/J 機械效率η 較緩 10 0.1 3 1 1 3 33% 較陡 10 0.2 4 1 　　? 4 　　? 最陡 10 0.4 6 1 4 6 67% (1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù),求出斜面較陡時:有用功是W=　　　 J;機械效率是η=　　　　。? (2)分析表中的數(shù)據(jù),可以得出:斜面是一種　　　　(選填“省力”或“費力”)的機械。? (3)其他因素相同時

23、,斜面越陡,機械效率越　　　　。?導(dǎo)學(xué)號97404029?? 答案:(1)2　50%　(2)省力　(3)高 解析:(1)有用功為:W有=Gh=10N×0.2m=2J; 機械效率為:η=W有W總=2J4J×100%=50%; (2)由表格中數(shù)據(jù)知,拉力F小于物體的重力G,可知斜面是一種省力機械; (3)由表格中數(shù)據(jù)知,在其他條件相同時,斜面越陡,斜面的機械效率越高,可知其他因素相同時,斜面的傾斜程度越大,機械效率越高。 19. (2018·安徽宿州埇橋區(qū)二模)為了測量杠桿的機械效率,并研究杠桿的機械效率的大小與哪些因素有關(guān),聰聰和明明設(shè)計了如圖所示的實驗裝置。 (1)聰聰把兩

24、個鉤碼掛在如圖所示的B點,用彈簧測力計在A點豎直向上勻速拉動彈簧測力計,測得彈簧測力計示數(shù)為F,并測得A、B兩點上升的高度分別為h1和h2,已知每個鉤碼質(zhì)量為m,則上述過程中木質(zhì)杠桿的機械效率的表達式為η=　　　　　(用已知或測量物理量的符號表示);? (2)明明在聰聰實驗后,用一根大小外形完全相同的鐵質(zhì)杠桿代替原來的木質(zhì)杠桿,然后仍然把兩個質(zhì)量為m的鉤碼掛在B點,用彈簧測力計在A點豎直向上勻速拉動彈簧測力計,使得A、B兩點上升的高度分別為h1和h2,他發(fā)現(xiàn)前后兩次實驗中,拉力所做的　　　　　(選填“有用功”“額外功”或“總功”)是相同的;然后他們經(jīng)過進一步的分析得出:在其他條件都相同時,杠

25、桿自身重力變大,杠桿的機械效率將　　　　(選填“變大”“變小”或“不變”)。? 答案:(1)2mgh2F1h1×100%　(2)有用功　變小 解析:(1)有用功為W有=Gh2=2mgh2,總功W總=F1h1, 則機械效率的表達式:η=W有用W總×100%=Gh2F1h1×100%=2mgh2F1h1×100%; (2)提升物體所做的功是有用功,把相同的物體提升相同的高度,故有用功是相同的;用一根大小外形完全相同的鐵質(zhì)杠桿代替原來的木質(zhì)杠桿,則鐵質(zhì)杠桿的重力變大,還把杠桿提升相同的高度,根據(jù)W=Gh可知,額外功變大,故總功變大,根據(jù)機械效率公式η=W有用W總可知,機械效率變小。 20.

26、 (2018·安徽蒙城一模)如圖,已知斜面傾角為30°,斜面的高度為1 m,一個重為700 N的物體在500 N的拉力作用下被勻速拉至頂端,試求: (1)此斜面的機械效率; (2)若斜面的高度用h表示,斜面長用s表示,斜面傾角為θ,試說明:當(dāng)用平行于斜面向上的拉力F將重為G的物塊勻速拉至頂端的過程中,物塊受到斜面摩擦力大小為多少? 答案:(1)70%　(2)F-Gsin θ 解析: (1)如圖,在直角三角形ABC中,斜面傾角∠ACB=30°,則斜面長AC=2AB=2×1m=2m。 斜面的機械效率為:η=W有用W總=GhFs=G×ABF×AC=700N×1m500N×2m×

27、100%=70%; (2)將物塊提到h處做的有用功:W有=Gh=G×AC×sinθ, 沿斜面將物塊拉上去,拉力做的總功:W總=F×AC, 根據(jù)有用功、額外功和總功的關(guān)系可得:W額=W總-W有=F×AC-G×AC×sinθ, 克服摩擦力做的額外功:W額=Ff×AC。 所以,物塊受到斜面的摩擦力:Ff=W額AC=F×AC-Gsinθ×ACAC=F-Gsinθ。 21. (2018·廣東中考)如圖所示,用800 N的力向下拉繩子的一端60 s,使重物勻速上升2 m,已知滑輪組的機械效率為60%,不計繩重及摩擦,求:(g取10 N/kg) (1)人做功的總功率; (2)被吊起的重

28、物的質(zhì)量; (3)當(dāng)?shù)跗鹞矬w重力為1 500 N時,繩端的拉力大小及此時滑輪組的機械效率。 答案:(1)80 W　(2)144 kg　(3)820 N　61% 解析:(1)滑輪組由3段繩子承擔(dān)物重;故繩子移動距離為:s=3h=3×2m=6m; 故人做的總功為:W總=Fs=800N×6m=4800J; 人做功的總功率為:P=W總t=4800J60s=80W; (2)由η=W有W總得: W有=W總η=4800J×60%=2880J; 由W有=Gh得:G=W有h=2880J2m=1440N; 則物體質(zhì)量為:m=Gg=1440N10N/kg=144kg; (3)不計繩重及摩擦,則拉

29、力F與物體和動滑輪總重力之間關(guān)系為:F=13(G+G動); 則動滑輪重力為:G動=3F-G=3×800N-1440N=960N; 當(dāng)物重為1500N時,繩端的拉力大小為: F'=13(G'+G動)=13(1500N+960N)=820N; 滑輪組的機械效率為: η=W有W總=G'hF's=G'hF'×3h=G'3F'=1500N3×820N=61%。?導(dǎo)學(xué)號97404030? 22. (2017·安徽亳州期末)小明在探究利用杠桿做功的實踐活動中,杠桿一端固定,中點處掛有一重力G為20 N的重物,現(xiàn)用手豎直提起杠桿的另一端,使物體緩慢勻速提升(摩擦忽略不計)。 (1)若不計杠桿自重,求拉力F的大小。 (2)若杠桿是一根自重為5 N、材料均勻的硬棒,將重物提升的高度h為0.10 m,小明使用杠桿所做的有用功W有用為多大?機械效率η是多大? 答案:(1)10 N　(2)2 J　80% 解析:(1)由杠桿原理可知:FL1=GL2,即FG=L2L1=12,F=12G=12×20N=10N。 (2)W有用=Gh=20N×0.1m=2J, W額外=G桿h=5N×0.1m=0.5J, W總=W有用+W額外=2J+0.5J=2.5J, η=W有用W總×100%=2J2.5J×100%=80%。 12