2025年中考物理压轴题训练——机械效率的综合计算

2025年中考物理压轴题训练——机械效率的综合计算 1．如图所示，当水平拉力F=50N时，恰好可以使物体A沿水平地面向右做匀速直线运动。已知物体重为200N，所受地面的摩擦力约为80N，假如在5s时间内，物体水平移动了0.6m，不计绳和滑轮的自重，则在此过程中： （1）拉力F做功的功率； （2）该装置的机械效率。    2．如图所示，是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图。已知井深12m，物体重G＝6×103N，汽车重G车＝3×104N，汽车匀速拉绳子时的拉力F＝2.2×103N，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)若汽车运动的速度为3m/s，则将物体由井底拉至井口需要多长时间？ (4)牵引力的功率为多少？ 3．工人用如图甲所示的滑轮组提升货物上楼，所用滑轮组的机械效率随被提升货物的重力变化的图像如图乙所示，不计绳重和摩擦。 （1）若工人用300N的拉力将货物以0.3m/s的速度匀速提升了6m，求拉力做功的功率。 （2）当被提升的物体重为400N时，工人所用的拉力。 （3）当滑轮组的机械效率为90%时，所提升的货物的重力。    4．重为2.5t的越野车户外游玩时，陷入泥沼中。车上自备牵引设备。如图所示为施救简图。施救过程中，自备牵引设备显示，钢丝绳的拉力F为2000 N，机械效率60 %。设系统的额外阻力不变。求： （1）该越野车的重力。 （2）汽车受到的阻力。 （3）若牵引设备显示的机械效率为80 %时，牵引力是多少？ 5．如图甲是某建筑工地用升降机提起重物，升降机的货箱重力为 300N， 当它把质量为 450kg 的货物匀速提起时，货物上升的 s－t 图像如图乙所示，钢丝绳能承受的最大拉力是 2000N。g 取 10N/kg，不计滑轮和钢丝绳的重力及摩擦。求： (1)该升降机一次最多能匀速提起货物的重力； (2)货物匀速上升 6s 后，拉力 F 做的功； (3)货物匀速上升 6s 后，升降机的机械效率。 6．用如图甲所示的滑轮组从水中提升体积为3×10-3m3、质量为76kg的物体M，在物体M未露出水面的过程中，绳子自由端的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升了10m的高度，此过程中，拉力F做的功W随时间t的变化图像如图乙所示，不计绳重和摩擦力大小，g取10N/kg。求： （1）物体M受到水的浮力； （2）拉力做功的功率； （3）滑轮组提升重物所做的有用功； （4）滑轮组提升重物的机械效率。 7．如图，利用滑轮组把重为100N的物体在4s内提高2m，动滑轮重20N。不计绳重和摩擦，求： （1）拉力F的大小； （2）物体的速度； （3）滑轮组的机械效率。    8．如图是被列人吉尼斯世界纪录的云台山叠彩洞盘山斑隧道公路，公路周边奇石林立，林木茂密，洞之网间隙，可远观平川，近观悬崖，上观奇石，下观沟谷。听鸟语泉声如琴鸣，闻花香岚气沁肺腑，瑰丽的景色与惊险的氛围共存。公路全长大约4.8km。公路的海拔落差高度约1000m。景区购置了一批满载20000N的新能源纯电动客车。若该车以80kW的恒定功率。沿盘山公路及山底匀速行驶至山顶用时12min。（行驶过程中客车所受重力和阻力大小恒定不变）请完成下列问题： （1）该公路相当于简单机械中的 ，该机械的优点是 。 （2）整个过程中新能源汽车的效率为多少？ （3）整个过程中，电动机的牵引力为多少？    9．小东利用图所示的滑轮组把物体A匀速提升至高处。他用竖直向下的力F拉绳时，滑轮组的机械效率为η。已知：F＝100N，η＝80%，物体A匀速上升的速度为0.05m/s。若不计绳重和轴摩擦，求： （1）拉力F做有用功的功率； （2）动滑轮受到的重力。    10．如图所示，工人师傅在30s的时间内将重为900N的物体匀速提升了5m，拉力大小为400N（不计绳重及摩擦，g取10N/kg）。在此过程中，求： (1)工人师傅对物体所做的有用功； (2)工人师傅做功的功率； (3)该滑轮组的机械效率。 11．建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为500N的建材从地面匀速送到12m高处，所用拉力为300N，时间为24s．不计摩擦和绳重，(g取10N/kg)求： （1）工人做的有用功； （2）工人做功的功率； （3）此过程中该装置的机械效率； （4）如果用这个滑轮组匀速提起400N的重物，需要用多大的拉力？ 12．某建筑工地为了搬运建材，采用的滑轮组示意图如图所示。钢丝绳的拉力F由电动机提供。此滑轮组在内将质量为的建材匀速提升了，拉力F所做的功为，不计绳重和轴摩擦。试求： （1）钢丝绳移动的速度； （2）拉力F的大小； （3）滑轮组的机械效率。    13．某盘山公路全长10km，公路的海拔落差高度1000m，如图所示。现有一辆满载的新能源客车，以5m/s的速度沿盘山公路从山底匀速行驶至山顶，客车受到的牵引力恒为20000N，客车满载时总质量为6000kg。g取10N/kg，请完成下列问题： （1）整个过程中，发动机对满载客车所做的有用功是多少？ （2）盘山公路的机械效率是多少？ （3）整个过程中，牵引力做功的功率是多少？    14．如图所示为“测量滑轮组的机械效率”的实验装置，钩码总重6 N，竖直向上匀速拉动细绳时弹簧测力计的示数如图所示。（摩擦不计） (1)如果钩码6s内上升0.2m，则弹簧测力计的拉力对滑轮组做功的功率为多大？ (2)该滑轮组的机械效率为多大？ (3)若仅增加钩码的个数，该滑轮组的机械效率将如何变化？ 15．挖掘机主要特点是力气大，效率高，能完成人力所不能完成的工程，提高工作效率。下表是“斗山中国”制造的挖掘机的一些参数（“标准斗容”是指铲斗铲满泥土的体积；质斗比是指挖掘机的整机质量与标准斗容之比）：请根据参数计算（） 制造商 型号 整机质量／kg 标准斗容／ 质斗比／ 额定功率／kw 履带着地总面积／ 斗山中国 DH80-7 7830 0.28 27964 58 2.2 斗山中国 DH55-5 5250 0.18 29167 52 2 （1）型号DH80-7挖掘机对水平地面的压强？ （2）型号DH80-7挖掘机将铲满密度为的泥土举高2m，克服泥土重力做功？ （3）型号DH80-7挖掘机正常工作1h消耗的能量？ （4）“质斗比”的单位是 ；从机械效率角度考虑，“质斗比”越 越好（填“大”或“小”）。 16．如图甲所示，用滑轮组提升600N的重物，物体在拉力F的作用下20s匀速上升了8m。此过程中，拉力F做的功W随时间t的变化图像如图乙所示。 （1）求拉力F的功率； （2）在图甲中作出重物所受重力的示意图（“O”点为重物的重心）； （3）求滑轮组的机械效率； （4）若克服动滑轮重力所做的额外功占总额外功的三分之二，求动滑轮的重力。 17．小熊在课外实践活动中，用如图甲所示的滑轮组匀速拉动放在树下一水平面上的不同物体，物体受到的摩擦力从100N开始逐渐增加，如图乙所示。若不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，求： （1）由图乙可知，当物体受到的摩擦力为100N时，求：动滑轮的重力？ （2）当滑轮组的机械效率为75%，物体以0.1m/s的速度匀速运动时，该滑轮组的有用功率是多大？ （3）当物体与地面的摩擦力为1500N时，体重为500N的小熊竖直向下拉绳，还能用此滑轮组拉动物体吗？（用计算结果说明） 18．建筑工地上，起重机吊臂上的滑轮组如图所示．在匀速吊起重为的物体时，物体内上升了，在此过程中，拉力F为。求： (1)滑轮组的机械效率； (2)拉力F的功率。 19．如图所示，斜面长3.6m，高为1.2m，装卸师傅用沿斜面向上500N的推力，将重为1200N的货物从斜面底端匀速推到斜面顶端，用了25s的时间，在这个过程中。求： (1)克服货物重力所做的功是多少？ (2)斜面的机械效率是多少？ (3)装卸师傅做功的功率是多少？ 20．用如图所示的滑轮组将底面积为，重为600N的物体匀速提升3m，此时滑轮组的机械效率为，不计绳重和摩擦（g取）。求： （1）若将物体放在水平地面上，则物体对地面的压强； （2）拉力F所做的功； （3）滑轮组中动滑轮的重。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．（1）1.2W；（2）80% 【详解】解：（1）由图可知，该滑轮为动滑轮，绳子的有效股数n=2，则绳子自由端移动的距离为 s=2h=2×0.6m=1.2m 绳子自由端移动的速度为 拉力F做功的功率为 （2）根据题意可知，该装置的机械效率为 答：（1）拉力F做功的功率为1.2W； （2）该装置的机械效率为80%。 2．(1)7.92×104J；(2)90.9%；(3)12s；(4)1.56×104W 【详解】解：(1)由图知，n＝3，拉力端移动距离 汽车拉绳子的拉力对滑轮组做的功 J (2)滑轮组对物体做的有用功 滑轮组的机械效率 (3)汽车运动的速度，物体上升的速度 将物体由井底拉至井口需要的时间 (4)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 答：(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J功； (2)滑轮组的机械效率为； (3)若汽车运动的速度为3m/s，则将物体由井底拉至井口需要12s； (4)牵引力的功率为。 3．（1）180W；（2）250N；（3）900N 【详解】解：（1）由图可知承担物重的绳子段数为，则绳子自由端移动的速度为 拉力做功的功率为 （2）由图乙可知，当物重时，滑轮组的机械效率，根据 可知，工人所用的拉力为 （3）不计绳重和摩擦，根据可知，动滑轮的重力为 不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率 则当滑轮组的机械效率为时，所提升货物的重力为 答：（1）若工人用的拉力将货物以的速度匀速提升了，拉力做功的功率为； （2）当被提升的物体重为时，工人所用的拉力为； （3）当滑轮组的机械效率为时，所提升的货物的重力为。 4．（1）25000N；（2）2400N；（3）1500 N 【详解】解：（1）根据题意可知，越野车的质量为 m=2.5t=2500kg 该越野车的重力为 G=mg=2500kg×10N/kg=25000N （2）根据题图可知，动滑轮上绳子段数n=2，由于 可得汽车受到的阻力为 f=2Fη=2×2000N×60%=2400N （3）根据 可得，当牵引设备显示的机械效率为80%时，牵引力为 答：（1）该越野车的重力为25000N。 （2）汽车受到的阻力为2400N。 （3）若牵引设备显示的机械效率为80 %时，牵引力是1500N。 5．(1)5700N；(2)76800J；(3)93.75%。 【详解】(1)由图甲可知，有三段绳子与动滑轮相连，则货箱与货物的总重力为拉力的三倍，当拉力最大时，货箱与货物的总重力为 解得。 (2)此时拉力大小为 由图乙可知，6s时间内，货物上升的高度为h=16m，则绳端移动的距离为 拉力做的功为 (3)机械效率为 答：(1)升降机一次最多能匀速提起货物的重力5700N；(2)货物匀速上升 6s 后，拉力 F 做的功为76800J；(3)升降机的机械效率93.75%。 6．（1）30N；（2）400W；（3）7300J；（4）91.25% 【详解】解：（1）在物体M未露出水面，排开水的体积 物体M受到的浮力 （2）将物体M匀速提升10m所用的时间 由乙图像知，当做功的时间20s时，拉力做的功为8000J，拉力做功的功率 （3）物体被匀速提升，受到的滑轮组对物体拉力、浮力与物体的重力平衡，滑轮组对对物体拉力 滑轮组对物体拉力做的功是有用功，所以有用功 （4）滑轮组提升重物的机械效率 答：（1）物体M受到水的浮力为30N； （2）拉力做功的功率为400W； （3）滑轮组提升重物所做的有用功为7300J； （4）滑轮组提升重物的机械效率为91.25%。 7．（1）40N；（2）0.5m/s；（3）83.3% 【详解】解：（1）由图知，承担物重的绳子有效股数为3，不计绳重和摩擦，则绳端的拉力 （2）物体的速度 （3）绳子自由端移动的距离 拉力做的总功 有用功 滑轮组的机械效率 答：（1）拉力为40N； （2）物体速度为0.5m/s； （3）滑轮组机械效率为83.3%。 8． 斜面 省力 34.7% 12N 【详解】解：（1）盘山公路属于斜面的一种，是一种省力机械。 （2）电动客车所做的有用功 由可得，电动机做的总功 电动机的效率 （3）由可得，整个过程中，电动机的牵引力 答：（1）该公路相当于简单机械中的斜面，该机械的优点是省力； （2）整个过程中新能源汽车的效率为34.7%； （3）整个过程中，电动机的牵引力为12N。 9．（1）12W；（2）60N 【详解】解：（1）由图可知 不计绳重和轴摩擦，根据 可知，物体A的重力为 拉力F做有用功的功率为 （2）不计绳重和轴摩擦，根据可知，动滑轮受到的重力为 答：（1）拉力F做有用功的功率为12W； （2）动滑轮受到的重力为60N。 10．(1)4500J (2)200W (3)75% 【详解】（1）工人师傅对物体所做的有用功 （2）由图可知滑轮组的动滑轮绕绳子的段数n=3，绳端移动的距离 工人师傅做的功 工人师傅做功的功率 （3）该滑轮组的机械效率 11．（1）6000；（2）300；（3）83.3﹪；（4）250 【详解】（1）．工人做的有用功： W有=Gh=500N×12m=6000J； （2）．工人做的总功： W总=Fs=Fnh=300N×2×12m=7200J； 工人做功的功率： P===300W； （3）．此过程中，该装置的机械效率： η=×100%=×100%≈83.33%； （4）．∵绳子的拉力F=， ∴G动滑轮=nF-G物体=2×300N-500N=100N， 绳子拉力： F′===250N； 答：（1）．工人做的有用功是3000J； （2）．工人做功的功率300W； （3）．此过程中该装置的机械效率83.33%； （4）．如果用这个滑轮组匀速提起400N的重物，需要用250N的拉力． 12．（1）0.6m/s；（2）2000N；（3）75% 【详解】解：（1）此滑轮组在内将质量为的建材匀速提升了，则物体上升的速度为 由图可知，承担物重绳子的股数是，故钢丝绳移动的速度为 （2）钢丝绳移动的距离为 所以拉力为 （3）建材重力为 则有用功为 故滑轮组的机械效率为 答：（1）钢丝绳移动的速度为； （2）拉力F的大小为； （3）滑轮组的机械效率为。 13．（1）6×107 J；（2）30%；（3）1×105 W 【详解】（1）客车满载时总重力 发动机对满载客车所做的有用功 （2）牵引力做的总功 盘山公路的机械效率 （3）由可得，整个过程所用时间 则牵引力的功率 答：（1）整个过程中，发动机对满载客车所做的有用功是； （2）盘山公路的机械效率是； （3）整个过程中，牵引力做功的功率是。 14．(1)；(2)；(3)将增大 【详解】(1)由图知，拉力F=2.4 N，绳子自由端移动的距离 s=3h=3×0.2 m=0.6 m， 拉力做的总功 W总=Fs=2.4 N×0.6 m=1.44 J 则拉力的功率 (2)拉力做的有用功 W有用=Gh=6 N×0.2 m=1.2J 则该滑轮组机械效率 (3)因为不计摩擦，所以该滑轮组的机械效率 则由 可知，仅增加钩码的个数，该滑轮组的机械效率将增大。 答：(1)如果钩码6s内上升0.2m，则弹簧测力计的拉力对滑轮组做功的功率为； (2)该滑轮组的机械效率为； (3)若仅增加钩码的个数，该滑轮组的机械效率将增大。 15． kg/m3 小 【详解】解：（1）因为在水平地面上，所以型号DH80-7挖掘机对水平的压力为 型号DH80-7挖掘机对水平地面的压强 （2）型号DH80-7挖掘机将铲满密度为的泥土质量为 型号DH80-7挖掘机将铲满密度为的泥土重力为 型号DH80-7挖掘机将铲满密度为的泥土举高2m，克服泥土重力做功 （3）型号DH80-7挖掘机正常工作1h消耗的能量 （4）由题可知，质斗比是质量和斗容的比值，由表可知，质斗比单位为 ， 从机械效率角度考虑，机械效率公式 可知，标准斗容越大，所装的货物越重，整机质量越小，机械效率越大，即“质斗比”越小，越好。 答：（1）型号DH80-7挖掘机对水平地面的压强； （2）型号DH80-7挖掘机将铲满密度为的泥土举高2m，克服泥土重力做功； （3）型号DH80-7挖掘机正常工作1h消耗的能量； （4）“质斗比”的单位是kg/m3；从机械效率角度考虑，“质斗比”越小越好。 16．（1）300W；（2）；（3）80%；（4）100N 【详解】：（1）由图乙知，20s拉力做的总功，所以拉力F的功率 （2）重力的方向竖直向下，所用在物体的重心上，如图所示 （3）该滑轮组做的有用功 滑轮组的机械效率 （4）总的额外功 由题知，克服动滑轮重力所做的额外功占总额外功的三分之二，所以克服动滑轮所做的功为 由可得，动滑轮的重力 答：（1）拉力F的功率为300W； （2）重物所受重力的示意图； （3）滑轮组的机械效率为80%； （4）动滑轮的重力为100N。 17．（1）100N；（2）30W；（3）不能，见解析 【详解】解：（1）由图甲可知，动滑轮由3段绳子承担，即n=3，由图乙可知，当物体受到的摩擦力f1=100N时，滑轮组机械效率η1=50%，则 解得动滑轮重 G动=100N （2）当η2=75%时，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，则 解得此时的摩擦力 f2=300N 则滑轮组的有用功率 （3）由图可知，动滑轮由3段绳子承担，即n=3，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，当f3=1500N时，拉动物体需要的拉力 小熊的重力为500N，根据力的作用是相互的，小于533N，故小熊不能用此滑轮组拉动物体。 答：（1）动滑轮的重力为100N； （2）该滑轮组的有用功率是30W； （3）小熊不能用此滑轮组拉动物体。 18．(1)80% (2) 【详解】（1）由题知，绳子的段数，则拉力端移动的距离为 滑轮组的总功为 滑轮组的有用功为 滑轮组的机械效率为 ％% （2）拉力F的功率为 19．(1) (2)80% (3)72W 【详解】（1）克服货物重力所做的功 （2）拉力做的总功 斜面的机械效率 （3）装卸师傅做功的功率 20．（1）6000Pa；（2）2400J；（3）200N 【详解】解：（1）若将物体放在水平地面上，对水平地面的压力 已知，物体对地面的压强 （2）有用功 由可得拉力F所做的功 （3）由效率的计算公式 解得 答：（1）物体对地面的压强为6000Pa； （2）拉力F所做的功为2400J； （3）滑轮组中动滑轮的重为200N。 答案第1页，共2页 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