1、机械效率经典题一、单项选择题（共16题，每小题3分，共计163=48分。）1.重200N的木箱，在40N水平拉力的作用下，恰能沿水平地面做匀速直线运动。当木箱在50N的水平拉力的作用下，沿同一水平地面前进10m的过程中，错误的是（ ）A.拉力做功500J B.重力做功2000JC.木箱受到的摩擦力为40N D.木箱受到的重力和支持力的合力为零F图22.图2中定滑轮重2N，动滑轮重1N。物体A在拉力F4N的作用下，1s内沿竖直方向 匀速升高了0.2m。不计绳重和轴摩擦，则以下计算结果正确的是（ ） A绳子自由端移动速度为0.1m/sB滑轮组的机械效率为87.5%C天花板对滑轮组的拉力为10ND滑
2、轮组对物体A做功的功率为1.6W3.重为40N的物体A放在水平桌面上，利用图9所示的装置使物体A以2m/s 的速度做匀速直线运动，拉力F的大小是2N并保持水平，绳子的伸长及滑 轮的摩擦不计。则 （ ） A拉力F移动的速度是4m/sBA受到桌面的滑动摩擦力是40NC1s内拉力F做的功是4JD拉力做功的功率是4W4.用滑轮组将密度为 2.8103kg/m3,质量为56kg金属块完全在水中匀速提升0.5m，加在 绳子自由端的拉力是F,动滑轮中120N,如图所示。不计绳重及摩擦，g取10N/kg，则下 第4题图列说法正确的是（ ） FA.金属块受到的重力与浮力是平衡力B.拉力F的有用功是280JC.金
3、属块受到的浮力是100ND.滑轮组的机械效率是75%5.小明用方向为水平、大小为20N的力，拉着一个重50N的小车在水平地面上匀速运动。在5s的时间内，向前运动了5m。下列中说法中正确的是（ ） A.小车受到的摩擦力大小是50N B. 重力做功250JC. 小明的拉力做功100J D. 小明做功的功率是100W6.利用如图所示的甲、乙两滑轮组，在相同的时间内用大小相同的力F1和F2分别把质量相等的重物提升到相同的高度，则（ ） A力F2做功的功率大 B甲滑轮组做的有用功较大 C甲和乙滑轮组的机械效率相同 D甲滑轮组做的总功较大乙F2G甲F1G7.如图9所示，分别用甲、乙两个滑轮组提起重力相同的
4、重物至相同的高度，若所用拉力F1=F2，已知甲的机械效率是50，则错误的说法是（不计绳重及摩擦）（ ） A乙的机械效率是75 B. 乙的机械效率是80C拉力F1做的功与拉力F2做的功之比是3:2 D甲、乙两个滑轮组中的动滑轮重力之比是3:18.（朝阳二模）如图（甲）所示，重为80N的物体在大小为10N方向向左的拉力F1的作用下，在水平面上以0.3m/s的速度做匀速直线运动,滑轮与绳子质量及摩擦均不计。当撤去拉力F1物体静止后，改用拉力为水平向右大小为30N的拉力F2使物体在相同的水平面上向右运动10m，如图15乙所示，则下列说法不正确的是（ ） A拉力F2做的功是300J B物体与地面之间的摩
5、擦力为30NC在拉力F2作用下物体运动时，其受到的合力大小为10N D拉力F1的功率为6W甲F1乙F29.（崇文一模）如图所示的装置，O为杠杆的支点，在杠杆上挂有重为60N的重物B，杠杆的左端通过细绳（绳的中间串一个弹簧测力计）跨过定滑轮悬挂着重物A处于静止状态，此时弹簧测力计的示数为40N，杠杆处于水平位置平衡。保持点位置不动，向容器C中缓慢注水至A完全浸没在水中，测力计示数变为20N。托起容器，使A接触容器的底部，弹簧测力计的示数逐渐减为10N，同时移动物体B的悬挂点，使杠杆仍在水平位置平衡。若已知容器的底面积为200cm2，杠杆、弹簧测力计、细绳和滑轮的质量以及一切摩擦均可忽略不计，水的
6、密度=1.0103kg/m3，取g=10N/kg。则根据以上数据可知错误的是（ ） A物体A的体积为210cm3 B物体A的密度为210kg/m3C物体B的悬挂点应向左移动的距离为杠杆长度的D若将物体A从容器中取出，取出前后容器底部 受水的压强的变化量为100Pa10.（崇文二模）如图所示，用滑轮组将重为G=1200N的金属块打捞出水面，不计绳重、摩擦和水对金属块的阻力，作用在绳自由端拉力F的功率始终保持1500W，金属块浸没在水中时匀速提起的速度为，金属块的密度为kg/m3，取g=10N/kg。（ ） A金属块露出水面之前，绳子自由端移动的速度为 B金属块露出水面之前滑轮组的机械效率C滑轮组
7、中动滑轮的重力为 D金属块全部出水面后作用在绳子自由端的拉力F，比F大100N11（大兴二模）如图所示，用力F拉着滑轮，使重200N的物体A以0.2m/s的速度，在水平地面上匀速运动。弹簧测力计的示数为5N。不计轮重、弹簧测力计重、绳重和轴摩擦，则下列叙述不正确的是（ ） A水平拉力F的功率是1W B以滑轮为参照物，物体A是运动的C物体A前进1m，重力做功200J D物体A受到的摩擦力为5NA12（丰台二模）如图所示，体重为510N的人，用滑轮组拉重500N的物体A 沿水平方向以0.01m/s的速度匀速运动。此时滑轮组的机械效率为75，运动 中物体A受到地面的摩擦阻力为物体重力的0.3倍。不计
8、绳重、滑轮摩擦，地面上的定滑轮与物体A相连的绳子沿水平方向，地面上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向，人对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上。则下列计算结果不正确的是（ ） A绳子自由端受到拉力的功率是2W B人所受到的合力为零C绳子自由端运动的速度是0.01m/s D人对地面的压力是410N13（密云一模）如图所示，当在绳子的自由端挂上70N的物体B静止时，物体A浸没在容器内的水中。当在B下面再挂上20N的物体静止时，物体A有二分之一的体积浸在容器内的水中。已知物体A的质量为20kg，g取10N/kg。不计绳重和摩擦，则下列计算结果不正确的是（ ） ABA.物体A的体积是8
9、10-3m3 B.物体A的密度是2.5103kg/m3C.物体A浸没在水中时受到的浮力是80N D.动滑轮的质量是4kg14（平谷一模）如图所示，体重为510N的人，用滑轮组拉重500N的物体A沿水平方向以0.02m/s的速度匀速运动。运动中物体A受到地面的摩擦阻力为 200N。动滑轮重为20N（不计绳重和摩擦，地面上的定滑轮与物体A相连的绳子沿水平方向，地面上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向，人对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上，）。则下列计算结果中，正确的是（ ） AA绳子自由端受到的拉力大小是100N B人对地面的压力为400NC人对地面的压力为250N D绳子自由
10、端运动速度是0.01m/s15（西城一模）如图10所示，用24N的水平拉力F拉滑轮，可以使重20N的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动。物体B重10N，弹簧测力计的示数为5N且不变。若不计轮重、弹簧测力计重、绳重和轴摩擦，则下列说法中正确的是（ ） A地面受到的摩擦力为10N B滑轮移动的速度为0.4m/s C水平拉力F的功率为4.8W D在2s内绳子对物体A所做的功为4.8J16（朝阳一模） 如图9所示，是建筑工人利用滑轮组从竖直深井中提取泥土的情形。某次操作中，工人用400N的拉力F在1min内将总重为900N的泥土匀速提升5m。在这段时间内（ ）A拉力F做的有用功4500J
11、B拉力F做功的功率约33WC动滑轮重300N D滑轮组的机械效率70%二、计算题（共75分）17（12分，每问3分）如图所示，工人们用滑轮组匀速提起水池中体积为0.1m3、密度为2.7103kg/m3的实心金属块，在10s内竖直上升了0.5m（金属块始终浸没在水中），水面到池底的深度为12m。（水1.0103kg/m3，g10N/kg）求：（1）水池底部受到水的压强； （2）金属块受到的浮力大小；（3）若不计摩擦、绳子和动滑轮的重力，则作用于绳子末端的力为多大？（4）若实际所用拉力为1000N，则这个滑轮组的机械效率为多大？18（6分，每问3分）如图所示，倾角为的直角斜面上有一重为G的物体，在
12、拉力F作用下从斜面底部被匀速拉到顶端。设物体受到斜面的摩擦力为f。（1）试利用W总W有+W额外推导fFG；（2）已知BCAB，F4N，G6.4N，求该斜面的机械效率。19（9分，每问3分）如图所示，一个质量为60kg的物体，通过滑轮组在25N拉力作用下以0.2m/s做匀速直线运动，已知物体受到的滑动摩擦力为物重的0.1倍（g10N/kg）求：（1）物体所受的重力是多少？（2）10s绳自由端移动的距离是多少米？（3）该滑轮组的机械效率是多少？20（9分，每问3分）如图所示，在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G9104N的货物A沿斜面向上匀速运动。货物A的速度为v2m/s，经过t10s，货物A
13、竖直升高h10m。已知汽车对绳的拉力F的功率P120kW，不计绳、滑轮的质量和摩擦，求：（1）t时间内汽车对绳的拉力所做的功；（2）汽车对绳的拉力大小；（3）斜面的机械效率。21.（12分，每问3分）北海、防城港、钦州是广西与东盟经济交流的重要港口城 市，滑轮组在港口机械设备中有广泛的应用，机械设备在设计制造过程中需要进 行静态模拟实验，某科研室用实心圆柱体A进行静态模拟实验，如图22所示，已知A的体积为1.2103m3，质量为2.1kg。整个打捞过程A被匀速提升，A完全浸没在水中时，滑轮组的机械效率为60%忽略绳重及滑轮摩擦，不考虑水的阻力，求：（水1.0103kg/m3）（1）A受到的重力
14、；（2）A完全浸没在水中时受到的浮力；（3）A完全离开水面后，绳子自由端的拉力F；（4）A完全离开水面后，滑轮组的机械效率。（保留1位小数）22、（9分，每问3分）用滑轮组与电动机结合使用可节省人力，提高工作效率。如图所示，是一业余打捞队打捞某密封箱子的示意图，已知：电动机工作时拉绳子的功率恒为1100W，箱子质量为300kg、体积为0.1m3，每个滑轮重200N，水深6m，水面离地面4m，将箱子从水底提到地面时，用时间24s。求：（不计绳重、摩擦和水的阻力，取g10N/kg，水的密度：1.0103kg/m3）（1）箱子在水中时受到浮力最大是多少？ （2）电动机把箱子提升到地面做的总功？（3）
15、整个打捞过程中，滑轮组机械效率的最大值？23.（9分，每问3分）如图甲所示是液压汽车起重机从水中打捞重物的示意图。A是动滑轮，B是定滑轮，C是卷扬机，D是油缸，E是柱塞，OB5OF通过卷扬机转动使钢丝绳带动A上升，被打捞重物的体积是V0.6m3，密度为4.0103kg/m3，重物出水前滑轮组的效率为60%，重物出水前卷扬机牵引力做的功随时间变化图象如图乙所示，求：（1）被打捞物体的重力？（2）重物出水前匀速上升的速度？（3）假设起重时E始终是沿竖直方向向上的力，忽略吊臂、滑轮及钢丝绳的重力和各种摩擦，物体离开水面后E对OB至少要施加多大的力才能吊起被打捞重物？24.（9分，每问3分）如图所示，
16、一根均匀的细木棒OC，OAOC，B为OC的中点。小明在C点施加始终竖直向上的拉力F将挂在A点的重为180N的物体匀速提升0.2m，木棒的机械效率为90%，不计摩擦和绳子重。请你求解下列问题：（1）提升该物体做的有用功。（2）拉力F所做的功。（3）木棒重。答案解析一、选择题BBADC DBBDC CCDBD A二、计算题17、【解答】解：（1）水池底部受到水的压强：p水gh1.0103kg/m310N/kg12m1.2105Pa；（2）因为金属块浸没在水中，所以排开水的体积：V排V0.1m3，金属块受到的浮力：F浮水gV排1103kg/m310N/kg0.1m31000N；（3）由得金属块的质量
17、：m铝V2.7103kg/m30.1m3270kg，金属块的重力：Gmg270kg10N/kg2700N；由图可知，n2，不计摩擦、绳子和动滑轮的重力，拉力：F（GF浮）（2700N1000N）850N；（4）由图知，n2，绳端移动距离s2h20.5m1m，若实际所用拉力为1000N，则总功为：W总Fs1000N1m1000J，使用滑轮组所做的有用功：W有用（GF浮）h（2700N1000N）0.5m850J，此时该滑轮组的机械效率：100%85%。答：（1）水池底部受到水的压强为1.2105Pa；（2）金属块受到的浮力大小为1000N；（3）若不计摩擦、绳子和动滑轮的重力，则作用于绳子末端的
18、力为850N；（4）若实际所用拉力为1000N，则这个滑轮组的机械效率为85%。18、【解答】解：（1）使用斜面拉力做的总功W总FsFAB，有用功W有用GhGBC，克服摩擦做的额外功：W额W总W有用FABGBC，由W额fsfAB可得摩擦力：fFG；（2）由题知，BCAB，F4N，G6.4N，该斜面的机械效率：100%80%。答：（1）推导过程见解答；（2）该斜面的机械效率为80%。19、【解答】解：（1）由题知，m60kg，则物体所受的重力：Gmg60kg10N/kg600N；（2）由图知，n3，拉力端移动速度：v3v物30.2m/s0.6m/s，10s绳自由端移动的距离：svt0.6m/s1
19、0s6m；（3）物体受到的滑动摩擦力：f0.1G0.1600N60N，拉力端移动距离s3s物，滑轮组的机械效率：100%80%。答：（1）物体所受的重力是600N；（2）10s绳自由端移动的距离是6m；（3）该滑轮组的机械效率是80%。20、【解答】解：（1）由P可得t时间内汽车对绳的拉力所做的功：WPt1.2105W10s1.2106J；（2）10s内货物移动的距离：s物vt2m/s10s20m，由图知，n3，拉力端移动距离：s3s物320m60m，由WFs可得汽车对绳的拉力大小：F20000N；（3）不计绳、滑轮的质量和摩擦，滑轮组对重物的拉力：F拉3F320000N60000N，斜面的机
20、械效率：100%75%。答：（1）t时间内汽车对绳的拉力所做的功为1.2106J；（2）汽车对绳的拉力大小为20000N；（3）斜面的机械效率为75%。21、【解答】解：（1）物体A所受重力：GAmg2.1kg10N/kg21N；（2）A完全浸没在水中时：F浮水gV排1.0103kg/m310N/kg1.2103 m312N；（3）A完全浸没在水中时，60%，则：W有（GAF浮）h W总（GAF浮）h+G动h由得，60%，即60% 解得：G动6N，由图知，滑轮组由3段绳子承担物重，A完全出水后，钢绳拉力：F（GA+G动）（21N+6N）9N；（4）由得，A完全离开水面后，滑轮组的机械效率：10
21、0%100%77.8%。答：（1）A受到的重力为21N；（2）A完全浸没在水中时受到的浮力是12N；（3）A完全离开水面后，绳子自由端的拉力为9N；（4）A完全离开水面后，滑轮组的机械效率为77.8%。22、【解答】解：（1）箱子浸没在水中时V排V0.1m3，此时排开水的体积最大，所受到浮力最大，所以最大浮力：F浮水gV排1.0103kg/m310N/kg0.1m31103N；（2）电动机工作时拉绳子的功率为1100W保持不变，将箱子从水底提到地面用时t24s，由P得，电动机所做的总功：W总Pt1100W24s2.64104J；（3）在提升箱子过程中，不计绳重、摩擦和水的阻力，有用功是动滑轮对
22、箱子的拉力所做的功，额外功是克服动滑轮重所做的功；由可知，动滑轮对箱子的拉力越大，滑轮组的机械效率越大，即出水后滑轮组的机械效率最大。箱子的重力：Gmg300kg10N/kg3000N；出水后，滑轮组的最大机械效率：最大100%100%93.75%。答：（1）箱子在水中时受到浮力最大是1103N；（2）电动机把箱子提升到地面做的总功为2.64104J；（3）整个打捞过程中，滑轮组机械效率的最大值是93.75%。23、【解答】解：（1）由可得物体的质量：mV4.0103kg/m30.6m32400kg，被打捞的重力：Gmg2400kg10N/kg2.4104N；（2）物体出水前受到的浮力：F浮水
23、gV排水gV1.0103kg/m310N/kg0.6m36103N，滑轮组对物体的拉力：F拉G物F浮2.4104N6103N1.8104N，由图知，n3，拉力端移动距离s3h，滑轮组对物体的拉力做功为有用功，由60%得牵引力：F1104N，由图乙可知，40s牵引力做功W4.8105J，牵引力做功的功率：P12000W，由PFv得拉力端移动的速度：v1.2m/s，由v3v物可得，重物出水前匀速上升的速度：v物v1.2m/s0.4m/s；（3）如图，吊臂支点为O，柱塞E竖直向上的力为动力，则动力臂为OP；出水后滑轮组对B端的拉力为阻力，则阻力臂为OQ，忽略吊臂、滑轮及钢丝绳的重力和各种摩擦，则物体
24、出水后，滑轮组对吊臂B端的作用力FBG2.4104N；由于OPFOQB，所以，5，根据杠杆平衡条件的可知：FEOPFBOQ，所以E对OB至少施加的力：FEFB52.4104N1.2105N；答：（1）被打捞物体的重力为2.4104N；（2）重物出水前匀速上升的速度为0.4m/s；（3） 物体离开水面后E对OB至少要施加1.2105N的力才能吊起被打捞重物。24、【解答】解：（1）提升该物体做的有用功：W有用Gh180N0.2m36J；（2）由可得，拉力F所做的功：W总40J；（3）因为W总W有用+W额，所以，克服木棒重力做的额外功：W额W总W有用40J36J4J，因为OAOC，B为OC的中点，所以OB2OA；所以，由相似三角形的知识可知，当物体上升0.2m时，B点（重心）将上升h0.4m；不计摩擦和绳子重，由W额G木h可得木棒重力：G木10N。答：（1）提升该物体做的有用功36J；（2）拉力F所做的功40J；（3）木棒重10N。
