（課標(biāo)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

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:104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=W有用W總=GhFs=GhF×2h=G2F可得拉力大小:F=G2×=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)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:8083.3%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:=W有用W總=200J240J=83.3%。3.(2018·安徽模擬)如圖,用滑輪組將物塊從位置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3.1060%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?？潭瘸叩姆侄戎禐?mm,以物塊右邊的邊為準(zhǔn),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=W有用W總×100%=FfhFs×100%=18N×h10N×3h×100%=60%。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?jǐn)?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:=W有用W總=G'hF's=G'hF'×2h=G'2F'=18N2×10N×100%=90%。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(xì)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,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:G-G不變解析:(1)小明所做的有用功:W有用=Gh,根據(jù)=W有用W總知,小明所做的總功:W總=W有用=Gh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=Gh-Gh;因為W額外=G桿h,所以杠桿的重力:G桿=W額h=Gh-Ghh=G-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=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 J83.3%解析:(1)由題圖乙可知,縱坐標(biāo)表示拉力的大小為40N不變,橫坐標(biāo)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:=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/N123456F/N0.81.31.82.32.83.3根據(jù)上表數(shù)據(jù)分析可知,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=。 答案:0.5G+0.3 N94.3%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(dá)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+b由表格第二組數(shù)據(jù),當(dāng)G=2N,F=1.3N,則1.3N=k×2N+b-可得k=0.5,將k=0.5代入解得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:=W有W總=GhFs=GhF×2h=G2F=10N2×5.3N94.3%。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,則甲乙;若FA=FB,則GAGB。(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:=W有W總×100%=Gh(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,甲>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<GB。9.(2018·江蘇鎮(zhèn)江中考)小明通過機械將重100 N的重物在5 s內(nèi)豎直向上勻速提升了2 m,機械效率為80%。則此過程中有用功W有= J,額外功W額= J,小明做功的功率P= W。 答案:2005050解析:此過程中有用功:W有用=Gh=100N×2m=200J;根據(jù)=W有W總可知,總功為:W總=W有=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 NB.150 NC.100 ND.50 N答案:D解析:有用功:W有=Gh=500N×4m=2000J;由=W有用W總=80%可得總功: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 JD.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<F1,即乙圖更省力;在不計繩重和摩擦的條件下,提升物體做的額外功:W額=G動h,提升重物做的有用功:W有=Gh。由=W有W總=W有W有+W額=GhGh+G動h=GG+G動可知,提升的重物G相同,動滑輪重相同,兩滑輪組的機械效率相同,故A、B錯誤;拉力F1=12(G+G動)=12×(100N+10N)=55N,繩子自由端移動距離:s1=nh1=2×1m=2m,拉力F1所做的功:W1=F1s1=55N×2m=110J,故C正確;拉力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,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1=GhF1s1=Gh3Fh=G3F,乙滑輪組的機械效率為2=Gh2Fh=G2F。所以乙滑輪組的效率高。故D錯誤;因為甲的機械效率1低于乙的機械效率2,由W總=W有知,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、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:=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(dá)式為Fh2Gh1×100%B.杠桿機械效率的表達(dá)式為Gh1Fh2×100%C.在如圖水平位置拉升時F×OB=G×OAD.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(dá)式=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)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=; (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“變大”“變小”或“不變”)。 答案:(1)5.0275%(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:=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(yuǎn)/m拉力F/N斜面長L/m有用功W有/J總功W/J機械效率較緩100.1311333%較陡100.241 4 最陡100.4614667%(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=。 (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,斜面越陡,機械效率越。導(dǎo)學(xué)號97404029 答案:(1)250%(2)省力(3)高解析:(1)有用功為:W有=Gh=10N×0.2m=2J;機械效率為:=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(dá)式為=(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(jìn)一步的分析得出:在其他條件都相同時,杠桿自身重力變大,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(dá)式:=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=W有用W總可知,機械效率變小。20.(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,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 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:=W有用W總=GhFs=G×ABF×AC=700N×1m500N×2m×100%=70%;(2)將物塊提到h處做的有用功:W有=Gh=G×AC×sin,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×sin,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-Gsin×ACAC=F-Gsin。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 N61%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=W有W總得:W有=W總=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:=W有W總=G'hF's=G'hF'×3h=G'3F'=1500N3×820N=61%。導(dǎo)學(xué)號9740403022.(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?機械效率是多大?答案:(1)10 N(2)2 J80%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,=W有用W總×100%=2J2.5J×100%=80%。12