2025年 中考物理复习 简单机械中机械效率的计算 专题练习2

专题训练 简单机械的机械效率（斜面、滑轮组、水中的滑轮组） 类型一、斜面 1．利用斜面将一个重600N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力，拉动的距离，，物体提升的高度。 (1)此过程中拉力做的功是多少？ (2)该斜面的机械效率？ (3)物体受到的摩擦力？ 2．如图所示，斜面长度为4m，高2m，小明沿斜面用推力F将重为200N的物体从斜面底端推到了顶端，机械效率为80%。求： （1）小明对物体所做的有用功； （2）推力所做的功； （3）通过计算说明推力F与物体在斜面上受到的摩擦力是否大小相等； （4）请说出一种增大斜面机械效率的具体措施。 3．某同学家新房装修时，工人在地面与窗台间放置一斜木板，将瓷砖沿木板从地面匀速拉上窗台，每次用时10s，如图所示。已知窗台高3m，木板长5m，瓷砖质量为50kg，沿斜面所用拉力为400N（）。 （1）拉力F的功率； （2）该斜面的机械效率； （3）瓷砖受到的摩擦力。 4．如图所示，小明利用斜面搬运物理仪器，他用200N沿斜面向上的力，将箱子沿斜面匀速推到2m高处。已知箱子的重力为300N，斜面的长度是4m。求： （1）小明在斜面上推箱子的过程中对箱子做的总功？ （2）小明利用该斜面搬运箱子的机械效率？ 5.某同学在帮爸爸搬运家具时，为了省力，他根据物理课上学习的简单机械，搭建一个长L=2m的斜面， 把质量为80kg的家具打包后， 匀速推到高度h=0.8m的车厢上，如图所示， 所用推力F=400N， g取10N/kg。 （1）求此过程推力做功； （2）求此斜面的机械效率； （3）若此过程用时20s，求推力做功的功率； （4）若将此家具推到水平车厢上后，与车厢的接触面积为0.25m2，求它对车厢的压强。 类型二、滑轮 6．小华利用如图所示动滑轮匀速提升货箱。他用120N的拉力，使绳子自由端竖直上升4m，此过程中动滑轮的机械效率为75%。若不计绳重和摩擦，求： (1)拉力做的总功W总； (2)货箱重G； (3)动滑轮重G动。 7．如图所示，定滑轮重10N，动滑轮重2N，物体A在拉力的作用下，5s内沿竖直方向匀速升高了1m。不计绳重和摩擦，求： (1)滑轮组的机械效率； (2)天花板对滑轮组的拉力； (3)拉力做功的功率。 8．如图所示，是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体以的速度拉至井口的装置图，已知井深12m，物体重，汽车重，汽车匀速拉绳子时的拉力，汽车受到的阻力为车重的0.1倍，求： (1)将物体从井底拉至井口的过程中，汽车拉绳子的拉力对滑轮组做了多少功？ (2)滑轮组的机械效率为多少？（保留一位小数） (3)汽车牵引力为多少，牵引力的功率为多少？ 9．如图所示，用滑轮组提升重物时，重400N的重物在10s内匀速上升了1m，已知拉绳子的力F为250N，不计绳重和摩擦，则提升重物的过程中： (1)有用功为多少？ (2)滑轮组的机械效率为多少？ (3)拉力F的功率是多少？ 10．如图所示，工人师傅用滑轮组将重为400N的物体在30s内匀速提升到6m高的楼上，机械效率为80%，不计绳重及摩擦。求： (1)拉力F； (2)拉力的功率； (3)若提起900N的重物，则此时的滑轮组的机械效率。 类型三、水中的滑轮组 11．如图所示，某人用滑轮组将重600N的金属块从水中匀速提起，金属块在水面下20秒上升了5m，金属块的体积为0.02m3，此时作用在绳子自由端的拉力F是120N，，不计绳重和滑轮组机械内部的摩擦及金属块在水中受到的阻力。求： (1)金属块在水中所受浮力的大小； (2)金属块未露出水面的过程中，拉力F做的功； (3)金属块出水前滑轮组的机械效率； 12．如图是某科技小组设计的打捞装置示意图，已知人的质量是70kg，被打捞的合金块密度为，体积为，每个滑轮重40N，绳重和摩擦均忽略不计，求： (1)求合金块下表面距离水面5m时，合金块下表面所受水的压强和合金块未露出水面时，合金块受到的浮力； (2)人的双脚与地面的总接触面积为，则合金块完全露出水面匀速打捞时人对地面的压强是多少？ (3)合金块未露出水面匀速打捞时合金块在5s内匀速上升了2m，滑轮组的机械效率（不计水的阻力，结果保留到0.1%）。 13．有一根绳子，用它组装成如图甲所示的滑轮组时，能够提起的最重物体为A；当物体比A再重时绳子将会断裂。不计绳重和摩擦，求： (1)若将A匀速提高2m所做的有用功为470J，则物体A所受的重力GA=? (2)若此时滑轮组的机械效率为94%，人的体重为600N，每只脚与地面接触的面积为2×10-2m2，则人对地面的压强p地=？ (3)若用这根绳子和这些滑轮，再组装成如图乙所示的滑轮组，利用它从水中缓慢匀速提起一个边长为0.3m的正方体B（不计水的阻力），当提起到物体B的下表面所受水的压强为2×103Pa时，绳子断裂。则正方体B的密度ρB=?（ρ水=1.0×103kg/m3，取g=10N/kg） 14.如图甲是利用滑轮组打捞水中物体的简化模型示意图，工人用一滑轮组从水中打捞物体，已知：物体的质量为90kg且以0.5m/s的恒定速度匀速上升，在工人把物体从水里到拉上岸的过程中拉力所做功的功率与时间的关系如图乙所示．设绳的质量、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均忽略不计，g取10N/kg，求： （1）当物体完全露出水面，工人所用的拉力； （2）当物体完全露出水面，滑轮组的机械效率； （3）物体浸没在水中时，物体受到的浮力。 15．如图所示，某施工队利用滑轮组从水中提取物体，上升过程中物体始终不接触水底。已知物体质量为4t，体积为。（g取） (1)求物体完全浸没在水中时，物体所受浮力的大小。 (2)求物体下表面与水面距离为3m时，物体下表面所受水的压强。 (3)物体离开水面后，在电动机作用下匀速上升，若电动机功率为9kW，对绳子的力为，求物体上升的速度和滑轮组的机械效率（机械效率精确到0.1%）。 试卷第6页，共6页 试卷第5页，共6页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．(1)1500J (2) (3)60N 【详解】（1）拉力做的功是 （2）有用功 该斜面的机械效率是 （3）额外功为 由得，物体受到的摩擦力为 2．（1）400J；（2）500J；（3）推力F大于物体在斜面上受到的摩擦力；（4）减小斜面的粗糙程度 【详解】解：（1）小明对物体所做的有用功为 （2）推力所做的功为总功，大小为 （3）推力所做的功为500J，则推力的大小为 由可知 故推力F大于物体在斜面上受到的摩擦力。 （4）在压力一定时，减小斜面的粗糙程度，可以减小物体在斜面上受到的摩擦力，从而减小额外功，有用功不变，总功减小，根据可知，机械效率增大。 答：（1）小明对物体所做的有用功为400J； （2）推力所做的功为500J； （3）推力F大于物体在斜面上受到的摩擦力； （4）减小斜面的粗糙程度。 3．（1）200W；（2）75%；（3）100N 【详解】解：（1）木板沿斜面向上运动的速度 拉力F的功率 （2）该斜面的机械效率 （3）额外功 由可知，瓷砖受到的摩擦力 答：（1）拉力F的功率为200W； （2）该斜面的机械效率为75%； （3）瓷砖受到的摩擦力为100N。 4．（1）；（2） 【详解】解：（1）小明在斜面上推箱子的过程中对箱子做的总功 （2）小明在斜面上推箱子的过程中对箱子做的有用功为 小明利用该斜面搬运箱子的机械效率为 答：（1）小明在斜面上推箱子的过程中对箱子做的总功为； （2）小明利用该斜面搬运箱子的机械效率为。 5．（1）800J ；（2）80%；（3）40W； （4）3200Pa 【详解】解：（1）推力做的功 W=FL=400N×2m=800J （2）做有用功 W有=Gh=80kg×10N/kg×0.8m=640J 斜面的机械效率 （3）推力做功的功率 （4）此家具对水平车厢的压强 答：（1）推力做功800J； （2）此斜面的机械效率为80%； （3）若此过程用时20s，推力做功的功率为40W； （4）此家具对车厢的压强为3200Pa。 6．(1)480J (2)180N (3)60N 【详解】（1）由题意可知，拉力做的总功 W总=Fs=120N×4m=480J （2）由题可知，动滑轮的机械效率为75%，则所做有用功为 W有=ηW总=75%×480J=360J 重物上升的高度为绳子自由端移动距离的一半，即h=2m，所以货箱的重为 （3）根据可知，动滑轮的重为 G动=nF-G=2×120N-180N=60N 7．(1) (2) (3) 【详解】（1）不计绳重和摩擦，额外功为 由图可知，有效绳子段数，则自由端移动距离为 则自由端拉力做功为 则滑轮组的机械效率为 （2）天花板对滑轮组的拉力为 （3）拉力做功的功率为 8．(1) (2) (3)， 【详解】（1）由图知道，承担物重绳子的股数是n=3，拉力端移动距离 汽车拉绳子的拉力对滑轮组做的功 （2）滑轮组对物体做的有用功 滑轮组的机械效率 （3）汽车受到的阻力 汽车做匀速直线运动，汽车的牵引力等于汽车受到的阻力加上对滑轮组的拉力 牵引力的功率 9．(1)400J (2)80% (3)50W 【详解】（1）有用功 （2）由图可知，绳子承重段数n=2，重物在10s内匀速上升了1m，则绳子自由端移动的距离为2m，总功为 机械效率 （3）拉力F的功率 10．(1) (2)100W (3)90% 【详解】（1）由题图可知，滑轮组的绳子承重股数为n=3，不计绳重及摩擦，根据 可得，拉力的大小为 （2）绳子自由端移动的距离为 绳子自由端移动的速度为 根据 可得，拉力的功率为 （3）用滑轮组将重为400N的物体在30s内匀速提升到6m高的楼上时，根据 可得，动滑轮的重力为 若提起900N的重物，根据 可得，不计绳重及摩擦，此时的滑轮组的机械效率为 11．(1) (2) (3) 【详解】（1）金属块在水面下移动，金属块排开水的体积就等于金属块的体积为0.02m3，则金属块在水中所受浮力的大小为 （2）如图，金属块在水面下上升了5m，动滑轮上绕了4条绳子，所以绳子自由端移动的距离为 则金属块未露出水面的过程中，拉力F做的功为 （3）金属块出水前受到竖直向下的重力，竖直向上的浮力和拉力，在被匀速提起的过程中，受到动滑轮下面的绳子对它拉力的大小为 则滑轮组做的有用功为 金属块出水前滑轮组的机械效率为 12．(1)，100N (2) (3)88.2% 【详解】（1）合金块下表面距离水面5m时，合金块下表面所受水的压强为 合金块未露出水面时，合金块受到的浮力为 （2）由图得滑轮组有效绳子段数，合金块的重力为 绳重和摩擦均忽略不计，合金块完全露出水面匀速打捞时，绳子末端的拉力为 人的重力为 此时人对地面的压力为 人的双脚与地面的总接触面积为，则人对地面的压强为 （3）合金块未露出水面匀速打捞时合金块受到的拉力为 则此时滑轮组的机械效率为 13．(1)235N (2)11875Pa (3)2.0×103kg/m3 【详解】（1）物体的重力为 （2）拉力做的总功 绳子拉力为 人对地面的压力为 则人对地面的压强为 （3）正方体浸入水中的深度 正方体排开水的体积 正方体受到的浮力 动滑轮的重力 正方体的重力 正方体B的密度为 14．（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）由图乙可知，完全露出水面时，拉力的功率，滑轮组的动滑轮绕3段绳，拉力的速度 v绳=3v=3×0.5m/s=1.5m/s 由 得到工人所用的拉力 （2）由 完全露出水面时滑轮组的机械效率 （3）物体的重力 动滑轮的重力 浸没水中时，拉力的功率，人的拉力 对物体的拉力 物体浸没在水中时，物体受到的浮力 答：（1）当物体完全露出水面，工人所用的拉力是； （2）当物体完全露出水面，滑轮组的机械效率是； （3）物体浸没在水中时，物体受到的浮力是。 15．(1)1×104N (2)3×104Pa (3)0.2m/s，88.9% 【详解】（1）物体完全浸没在水中时，排开水的体积等于物体的体积，则物体所受浮力为 （2）物体下表面与水面距离为3m时，物体下表面所受水的压强 （3）物体离开水面后，在电动机作用下匀速上升时，绳子上升的速度为 由图可知连在动滑轮上绳子n=3，则物体上升的速度为 滑轮组的机械效率为 答案第10页，共10页 答案第9页，共10页 学科网（北京）股份有限公司 $$