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 一、计算题 1．建过工人用如图所示的滑轮组沿竖直方向提升重为960N的货物A。工人对绳子的拉力F为400N，当货物以0.1m/s的速度匀速上升3m时，若不计绳重及摩擦，求： （1）拉力F做功的功率； （2）滑轮组的机械效率； （3）动滑轮的重力； （4）在实际应用中，提高该滑轮组的机械效率的方法有哪些？    2．张强同学利用如图甲所示的滑轮组将货物运送到楼上，图中每个滑轮等重，不计绳子重和摩擦，如果所送货物重G从200N开始逐渐增加，直到绳子被拉断，每次都匀速拉动绳子，且提升同样的高度，图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力的增加而变化的图像，请根据有关信息完成以下问题： （1）每个滑轮的重是多少？ （2）绳子能承受的最大拉力是多少？ （3）当绳子的拉力最大时，滑轮组的机械效率是多少？ 3．工人用如图所示的滑轮组将重2000N的物体匀速提起2m，所用拉力为800N，时间为50s，不计摩擦和绳重，求： （1）滑轮组的机械效率； （2）拉力做功的功率． 4．如图是为了上山方便而修建的盘山公路；为什么盘山公路要修成S形呢？因为盘山公路相当于斜面；若从山底到山顶的盘山公路长200m，山高30m，一辆5t的小型货车从山底开上山顶牵引力保持2.5×104N不变，求 （1）车行驶过程中牵引力所做的功， （2）该盘山公路的机械效率； （3）小货车在行驶过程中所受的阻力。 5．小明和小华在科技馆里体验升降座椅装置，如图所示。若小明质量，小华用的拉力将小明匀速拉升到顶端，该过程中小华手握住绳子向下拉动的总长度。不计绳重和摩擦，取。求： （1）小华所做的功； （2）动滑轮（含座椅）的质量； （3）该升降座椅装置的机械效率（保留一位小数）。 6．竖直提升重物：例如建筑工人用图示滑轮组将物体匀速提升3m高，已知物体重500N，动滑轮重40N，不计绳重和滑轮轴摩擦，求： （1）此滑轮组的机械效率多大？ （2）就此滑轮组而言，提高机械效率的做法是什么？      7．某人用如图所示的滑轮组将重480N的物体在10s内匀速提高2m，（不计绳重和摩擦）所用的拉力F为200N，求： (1)拉力F的功率是多少？ (2)滑轮组的机械效率是多少？ (3)如果用此滑轮组提起600N的物体，需要多大的拉力？ 8．工人师傅用如图所示的滑轮组将重为400N的物体用图示装置匀速提升2m，拉力F=250N，不计轮轴间摩擦及绳重，求： （1）动滑轮所受重力的大小； （2）该过程中的有用功W有用； （3）该装置的机械效率． 9．如图9所示装置，绳重和摩擦不计． （1）请利用图示的3个滑轮，补画出滑轮组完整的绕线 ． （2）若物重为50N时，绳端需用20N的拉力才能把物体匀速提升，则将重为90N的物体匀速提升，绳端需要多大的拉力 ？当90N的重物升高1m时，此时的机械效率为多少 ？ （3）如果绳子能承受的最大拉力为60N，那么该滑轮组最大可以吊起多重的物体 ？此时的机械效率又为多大 ？ （4）当动滑轮重为多少时，使用该滑轮组提起20N重的钩码刚好不省力 ？ 10．某工人利用如图所示的滑轮组提升重的物体，作用在绳子自由端的拉力为，物体匀速上升了，不计绳重和摩擦。求： (1)该滑轮组的机械效率； (2)动滑轮的重。 11．小超与同学到某工地参观，看到工人操作电动机通过如图所示滑轮组将正方体石料从水池底竖直匀速吊起。他们通过调查得知：石料的边长为0.2m，密度为，石料上升时速度恒为0.4m/s，圆柱形水池的底面积为，动滑轮重为30N。请根据他们的调查数据求：（不计绳重和摩擦，，g取10N/kg）： （1）石料露出水面前受到的浮力； （2）石料的重力； （3）石料露出水面前滑轮组的机械效率； （4）石料从刚露出水面到完全露出水面所用的时间；并推导出该过程中电动机的输出功率P（单位：W）与时间t（单位：s）的函数关系式。 12．如图所示，工人用滑轮组匀速提升重500N的货物，所用的拉力F为300N，货物在10s内匀速上升1m。不计绳重和摩擦，求： （1）动滑轮的重； （2）拉力做功的功率； （3）滑轮组的机械效率。 13．一名建筑工人用如图26所示的滑轮组，将重为450N，底面积为100cm²的物体匀速提高4m，建筑工人所用拉力为300N。忽略绳重和摩擦，求： （1）物体挂上动滑轮的挂钩前，静止在水平地面上时对地面的压强？ （2）动滑轮的重力？ （3）该滑轮组的机械效率？ 14．东莞香市动物园新进了一头质量为的泰国小象，四只脚掌着地总面积为，运输过程中，工作人员利用电动起重机在内把小象匀速拉到高处的卡车上。求： （1）起重机拉起小象的速度为多少？ （2）小象四脚站立在水平地面时，对地面的压强是多少？ （3）若电动机的功率是，则这台起重机的机械效率是多少？ 15．如图所示，在一次野外救援行动中，救援队通过滑轮组将掉落在深井中的物体拉至井口。已知井深10m，物体重为6×103N，汽车重2×104N，汽车匀速拉绳子时的拉力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；（结果保留一位小数） （3）若汽车运动的速度3m/s，则将物体由井底拉至井口需要多长时间？ 16．如图所示，工人师傅用150N的拉力，使重为1000N的物体以0.2m/s的速度在地面上沿水平方向做匀速直线运动，已知物体在运动时受到地面的摩擦力为物重的0.2倍。不计绳重及绳与滑轮、滑轮与轴之间的摩擦。求： （1）工人师傅拉力的功率； （2）动滑轮的重； （3）若物重增大到2000N，则滑轮组的机械效率是多少？ 17．建筑工地上，工人用如图所示的滑轮组将重为600N的建材从地面匀速送到6m高处，用时6s，所用拉力恒为400N。求： （1）工人所做的有用功； （2）工人做功的功率； （3）此过程中该滑轮组的机械效率。 18．一名工人用如图所示的滑轮组提起450N的重物，绳自由端的拉力F为200N，重物在5s内匀速上升了1m，不计绳子与滑轮间摩擦，则 （1）滑轮组所做的有用功是多少？ （2）拉力做功的大小？ （3）计算该滑轮组的机械效率． 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）120W；（2）80%；（3）240N；（4）见解析 【详解】解：（1）由图可知承担物重的绳子段数为n＝3，拉力F的功率为 （2）承担物重的绳子段数为n＝3，所以滑轮组的机械效率为 （3）若不计绳重及摩擦，根据 得动滑轮的重力为 G动＝3F﹣G物＝3×400N﹣960N＝240N （4）由 知，增加所提升的物体重力、选用质量更小的动滑轮、给滑轮轴抹润滑油都可以提高滑轮组的机械效率。 答：（1）拉力F做功的功率为120W； （2）滑轮组的机械效率为80%； （3）动滑轮的重力为240N （4）增加所提升的物体重力、选用质量更小的动滑轮、给滑轮轴抹润滑油。 2．（1）100N；（2）500N；（3）90% 【详解】解：（1）图乙得，物重200N时，机械效率为50%，滑轮组的机械效率 解得。 （2）图甲可知，由4段绳子承担物重，图乙可知，物重1800N时，绳子刚好拉断，则最大拉力为 （3）拉力最大时，机械效率为 答：（1）每个滑轮的重是100N； （2）绳子能承受的最大拉力是500N； （3）当绳子的拉力最大时，滑轮组的机械效率是90%。 3．（1）83.3%  （2）96W 【详解】试题分析：（1）滑轮组的机械效率：η=W有用/W总=Gh/Fs=Gh/F×3h=G/3F=2000N/3×800N≈83．3%； （2）s=3h=3×2m=6m，W总=Fs=800N×6m=4800J， 拉力的功率：P=W总/t=4800J/50s=96W 考点：滑轮（组）的机械效率；功的计算；功率的计算 4．（1）5×106J；（2）30%；（3）1.75×104N 【详解】解： （1）车行驶过程中牵引力所做的功 W总＝Fs＝2.5×104N×200m＝5×106J （2）货车重力 G＝mg＝5000kg×10N/kg＝5×104N 牵引力做的有用功 W有用＝Gh＝5×104N×30m＝1.5×106J 该盘山公路的机械效率 （3）额外功 W额＝W总﹣W有用＝5×106J-1.5×106J＝3.5×106J， 由W额＝fs可得阻力 答：（1）车行驶过程中牵引力所做的功为5×106J； （2）该盘山公路的机械效率为30%； （3）小货车在行驶过程中所受的阻力为1.75×104N。 5．（1）600J；（2）10kg；（3）83.3% 【详解】解：（1）小华所做的功 （2）由图可知，n=3，则 解得 故动滑轮（含座椅）的质量 （3）有用功 该升降座椅装置的机械效率 答：（1）小华所做的功为600J； （2）动滑轮（含座椅）的质量为10kg； （3）该升降座椅装置的机械效率为83.3%。 6．（1）92.6%；（2）增大提升的物重 【详解】解：（1）用滑轮组匀速提升物体，不计绳重和滑轮轴摩擦时，由图可知，绳子承重段数n为2，则绳子自由端拉力 则滑轮组的机械效率 （2）不计绳重和滑轮轴摩擦时，滑轮组的机械效率 可知增大提升的物重，或者减小滑轮中，可以此滑轮的提高机械效率。 答：（1）此滑轮组的机械效率92.6%； （2）就此滑轮组而言，提高机械效率的做法是增大提升的物重。 7．(1)120W；(2)80%；(3)240N 【详解】解：(1)力做的总功为 拉力的功率为 (2)由图知，滑轮组有三段绳子承担物重，则，滑轮组的机械效率为 (3)不计绳重和摩擦力，拉力 提升480N重物时 则当提升600N重物时，拉力 答：(1)拉力F的功率是120W； (2)滑轮组的机械效率是80%； (3)如果用此滑轮组提起600N的物体，需要240N的力。 8．100       800      80 【详解】（1）不考虑绳重和摩擦，绳子股数n＝2，物重G＝400N，拉力F＝250N，由F＝(G动)得，G动＝Nf-G＝2（2）使用滑轮组时所做有用功为：W有用＝Gh＝400N×2m＝800J；（3）该装置的机械效率：η＝＝80% 9． 30N 75% 210N 87.5% 60N 【详解】（1）动滑轮上有4段绳子，拉力方向向上；如图所示： （2）∵F＝（G轮+G物）∴G轮＝4F-G物＝4×20N50N＝30N；将重为90N的物体匀速提升，绳端需要的拉力：F′＝（G轮+）＝（30N+90N）＝30N；此时滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝75%．（3）∵F＝（G轮+G最大）∴G最大＝4FG轮＝4×60N30N＝210N；此时滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝87.5%．（4）由F＝（G轮′+G′）可得：20N＝（G轮′+20N）,G轮′＝60N，故当动滑轮重为60N时，使用该滑轮组提起20N重的钩码刚好不省力． 10．(1)92% (2)240N 【详解】（1）由图可知，承担物重的绳子股数n=3，该滑轮组的机械效率 （2）不计绳重和摩擦，动滑轮重力 11．（1）80N；（2）200N；（3）80%；（4），(0≤t≤0.4s) 【详解】解：（1）石料的体积 V=(0.2m)3=0.008m3 石料露出水面前受到的浮力 F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.008m3=80N （2）石料的重力 G=mg=ρgV=2.5×103kg/m3×10N/kg×0.008m3=200N （3）由图可知，绳子承重段数n=2，不计绳重和摩擦，绳子的拉力 石料露出水面前滑轮组的机械效率 （4）拉出水面后，水面下降的高度 石料上升的实际距离 石料从刚露出水面到完全露出水面的时间 石料经过t秒上升的高度 h1=vt=0.4t 石料的底面积 S石=0.2m×0.2m=0.04m2 水面下降的高度 露出水面的高度 h露=h1+h2=0.4t+0.1t=0.5t 此时排开水的体积 V′排=(L-h露)S石=(0.2-0.5t)×0.04m2=-0.02t+0.008 浮力 F′浮=ρ水gV′排=1×103×10×(0.008-0.02t)=-200t+80 自由端的拉力 自由端的速度 v绳=2v=2×0.4m/s=0.8m/s 电动机功率 综上 (0≤t≤0.4s) 答：（1）石料露出水面前受到的浮力是80N； （2）石料的重力是200N； （3）石料露出水面前滑轮组的机械效率是80%； （4）石料从刚露出水面到完全露出水面所用的时间是0.4s；该过程中电动机的输出功率P（单位：W）与时间t（单位：s）的函数关系式是(0≤t≤0.4s) 12．（1）100N；（2）60W；（3）83.3% 【详解】解：（1）由图可知，滑轮组的动滑轮绕绳子的段数，不计摩擦和绳重，拉力，则动滑轮重力 （2）绳子自由端移动距离 拉力做的总功 拉力做功的功率 （3）所做的有用功 滑轮组的机械效率 答：（1）动滑轮的重为； （2）拉力做功的功率为； （3）滑轮组的机械效率为。 13．（1）（2）150N（3）75% 【详解】解：（1）物体的底面积为 物体静止在水平地面上时对地面的压强为 （2）滑轮组忽略绳重和摩擦，则有 动滑轮的重力 （3）滑轮组的机械效率 答：（1）物体挂上动滑轮的挂钩前，静止在水平地面上时对地面的压强为； （2）动滑轮的重力为150N； （3）滑轮组的机械效率为75%。 14．（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）起重机拉起小象的速度 （2）小象受到的重力 小象四脚站立在地面时，对地面的压力 小象四脚站立对地面的压强 （3）电动机做的总功 电动起重机对小象做的功 起重机的效率 答：（1）起重机拉起小象的速度为； （2）小象四脚站立在水平地面时，对地面的压强是； （3）若电动机的功率是，则这台起重机的机械效率是。 15．（1）6.6×104J；（2）90.9%；（3）10s 【详解】解：（1）由图知，承重绳子股 拉力端移动距离 汽车拉绳子的拉力对滑轮组做的功 （2）滑轮组的机械效率 （3）已知汽车运动的速度为v=3m/s，则物体上升速度 由得，将物体由井底拉至井口需要的时间 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6.6×104J的功； （2）滑轮组的机械效率为90.9%； （3）将物体由井底拉至井口需要10s的时间。 16．（1）60W；（2）100N；（3）80％ 【详解】解：（1）该滑轮组动滑轮上有两段绳子承载，整个过程克服摩擦力做功。绳端移动的速度 拉力做功的功率 （2）根据F=，动滑轮重力为 G动=nF-f=nF-0.2G=2×150N-0.2×1000N=100N （3）若物重增大到2000N，则此时物体与地面之间的摩擦力 绳端拉力 滑轮组的机械效率 答：（1）工人师傅拉力的功率为60W； （2）动滑轮重力为100N； （3）滑轮组的机械效率为80％。 17．（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）工人所做的有用功为 （2）由图可知动滑轮上有两段绳子，则绳子端移动的距离为物体上升高度的两倍，所以工人做功的功率为 （3）该滑轮组的机械效率为 答：（1）工人所做的有用功； （2）工人做功的功率； （3）此过程中该滑轮组的机械效率。 18．（1）450J       （2）600J         （3）75% 【详解】（1）滑轮组所做的有用功：； （2）由图可知n=3，则绳子的自由端通过的距离：； 拉力做功：； （3）该滑轮组的机械效率： 答：（1）滑轮组所做的有用功是450J； （2）拉力做功为600J； （3）该滑轮组的机械效率为75%． 【点睛】此题主要考查的是学生对有用功、总功、机械效率的理解和掌握，基础性题目，其中计算公式关键． 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$