寒假复习专题分层强练：机械效率计算题 ---2024-2025学年苏科版物理九年级上学期

2024-2025学年苏科版九年级上册物理寒假复习季分层强练 机械效率计算题 学校:___________姓名：___________班级：___________ 第一板块：夯实基础 1．一建筑工人，使用了如图所示的装置将建筑材料拉到高处，已知建筑材料的质量为80kg，人对绳的拉力为500N，重物在拉力的作用下60s匀速上升了5m，绳重和摩擦不计，g取，求： (1)人在60s内做的有用功； (2)滑轮组的机械效率。 2．如图所示，工人用动滑轮将重为80N的物体匀速提升2m，拉力为50N，求此过程中： (1)有用功； (2)机械效率。 3．如图所示，斜面长s=10m，高h=4m。用平行于斜面F=120N的拉力，将重力为G=200N的物体，由斜面的底端匀速拉到顶端，用时t=10s。求： (1)拉力做功的功率P； (2)该斜面的机械效率η；（百分号前结果保留一位小数） (3)物体受到的摩擦力f。 4．建筑工地上，起重机吊臂上的滑轮组如图所示在匀速起吊重的物体时，物体5s内上升了6m，作用在自由端拉力的功率为6.3kW（g取）。问： (1)此过程中所做的有用功为多少J？ (2)滑轮组机械效率是多大？ 5．在日常生活中经常会使用斜面装运货物。如图所示，工人在车尾斜搭一块木板，用平行于斜面的推力，将100kg的货物沿木板由斜面底端匀速推到顶端。已知斜面长，高，g取10N/kg，求： (1)推力所做的总功； (2)该斜面的机械效率； (3)物体受到的摩擦力大小。 6．利用如图的滑轮组去拉物体，使重为2000N的物体A在3s内沿水平方向匀速移动了6m，若A所受地面的摩擦力f=600N，小强所用拉力F=250N，求： (1)拉力F的功率； (2)该装置的机械效率。 7．工人师傅要将质量的木箱搬到高的车厢里，他将一块长的长板搁在地面与车厢之间构成斜面，然后站在车上用的拉力在内将物体从斜面底端匀速拉到车厢里，如图所示，求： (1)工人所做的功； (2)工人做功的功率； (3)斜面的机械效率。 第二板块：能力提升 8．小宇想把一个重1000N的物体搬到高2m的车厢里，为了省力，他找了一块长5m的硬木板，搭在车厢上（衔接处的长度忽略不计），如图甲所示。小宇用力把物体拉至车厢上，物体沿木板移动距离s与拉物体所用时间t的图像如图乙所示，则： (1)30s内做的有用功是多少？ (2)若物体与木板间的摩擦力为200N，斜面的机械效率是多少？（计算结果保留至0.1%） (3)30s内拉力的功率是多少？ 9．小雨通过如图甲所示滑轮组将水中的物体匀速提升至空中，绳子自由端的拉力F与绳子自由端移动的距离的关系图象如图乙所示，其物体在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为，不计绳重、摩擦和水的阻力。（，g取）求： (1)物体在空中上升2m，小雨做的功； (2)动滑轮的重力； (3)物体的密度。 10．某起重机滑轮组的结构示意如图所示，其动滑轮组的质量为500kg、最大载重为5t。现用该起重机将3500kg的钢板匀速提升到10m高的桥墩上。不计钢丝绳的重力和摩擦，g取10N/kg。求在该过程中： (1)钢板所受的重力； (2)克服钢板重力做的功； (3)钢丝绳的拉力F； (4)起重机的机械效率。 11．生活中有些低层建筑没有电梯，房屋装修时工人师傅常用滑轮组提升重物。某工人用如图甲所示的滑轮组将400N的重物匀速提升7m，拉力F=250N，重物上升的高度h与所用时间t的关系图像如图乙所示。已知工人的质量为50kg，不计绳重和摩擦，g取10N/kg。 试求： (1)绳子自由端移动的距离； (2)在匀速提升重物的过程中，工人拉绳子的功率； (3)设绳子的承重足够大，该工人使用此滑轮组提升重物时的最大机械效率。 12．如图小明拉着质量为30kg行李箱匀速经过一段长度s=3m、高度h=1m的斜坡路面，用时10s，若此过程拉力方向沿斜面向上，大小为125N。（（g=10N/kg），求： (1)小明对行李箱做的有用功； (2)斜面的机械效率； (3)拉力F做功的功率。 13．为了省力，装修工人用如图所示的斜面装置向二楼运送装饰材料。已知该斜面长为8m，高为4m，且固定不动。运送材料时，工人用100N的力拉绳子，将装饰材料在20s内沿斜面由底端拉到顶端。求： (1)工人拉力做的功； (2)若该装置的机械效率为80%，则装饰材料的重力。 14．如图1，轻质杠杆在水平位置平衡。现利用该杠杆提升货物（如图2），货物P重120N，在竖直向下大小为100N的拉力F作用下，该杠杆从图中水平位置缓慢匀速转至虚线位置，此过程中重物P上升的高度为0.8m，拉力F下降的高度为1m。求 (1)提升货物做的有用功。 (2)拉力F做的额外功。 (3)该杠杆的机械效率。 第三板块：竞赛通关 15．如图甲是工人利用滑轮组从竖直深井中提取泥土的情形，所用动滑轮和筐受到的总重力为35N。某次操作中，将重360N的泥土以0.4m/s的速度匀速提起，在此过程中工人的拉力F所做的功随时间变化的图像如图乙所示。（细绳的质量忽略不计，取g=10N/kg）求： (1)拉力F做功的功率； (2)利用该装置此次提升泥土的机械效率； (3)在提升泥土上升3m的过程中，拉力F克服摩擦力做的功。 16．如图所示，工人站在水平地面上，用滑轮组提升重为800N的物体A，工人对绳子的自由端施加竖直向下的拉力F，物体A被竖直匀速提升0.5m，用时5s，此时，工人对水平地面的压力为100N。已知：工人重为600N，工人与地面的接触总面积约为。不计绳重和轴摩擦。 (1)求此时工人对水平地面的压强； (2)求绳端拉力的功率； (3)求该滑轮组的机械效率。 17．小雨用滑轮组提升重物。每个滑轮等重，不计绳重、摩擦和液体的阻力。（） (1)物体A的质量为50kg，求物体A的重力是多少？ (2)如图甲所示，小雨对绳子自由端的拉力为150N时，地面对物体A的支持力是100N。为了提起物体A，他增加了滑轮个数，组装了如图乙所示的滑轮组，并利用它将物体A在空气中匀速提升了2m，求小雨做的功是多少？ (3)小雨用图乙所示的滑轮组，将另一密度为的物体B从某液体中匀速向上拉至空气中，拉力F随时间t变化的图像如图丙所示。已知与之差为50N，在空气中提升B时滑轮组的机械效率为75%。求液体密度是多少？ 18．工人用如图所示装置把重的物体，从斜面底部匀速拉到高的平台上（斜面与水平地面的夹角为30°），用时。工人对绳子的拉力为，动滑轮重，不考虑绳重和滑轮转轴的摩擦，求： (1)绳子对物体做的功W； (2)物体在斜面上受到的摩擦力f； (3)整个装置的机械效率。 19．如图所示，有一底面积为、高为的圆柱形盛水容器中竖直放置一底面积为、高为的圆柱形物块A。已知该物块的密度为，容器中水深。开始时，物块下表面与容器底面之间不密合，现在小明用如图所示的滑轮组拉着该物块以的速度匀速上升，已知小明重力为600N，小明单脚与地面的接触面积为，每个滑轮重50N，每根子能承受的最大拉力都为750N。不计水的阻力、重和摩擦，定滑轮上方固定，，g取10N/kg。 （1）物块A露出水面前，小明对地面的压强为多少？ （2）提升物块A的过程中，滑轮组的最大机械效率为多少？ （3）经过多长时间绳子会被拉断？ 20．小明用如图甲所示的滑轮组提升物体，物体的重力为500N，所用动滑轮的重力为40N，不计绳重和摩擦，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图乙中a所示，物体上升的高度随时间变化的关系如图乙中b所示。 （1）求0-30s内物体上升的速度； （2）求0-20s内拉力做功的功率； （3）求滑轮组提升物体的机械效率。 21．如图所示的滑轮组，重物G＝100N，滑轮A和B受到的重力为10N，C受到的重力为20N，如果要使重物匀速上升，那么拉力F和这个滑轮组的机械效率各为多少？（不计绳重和摩擦，结果精确到0.1%） 学科网（北京）股份有限公司 答案 1．(1)4000J (2)80% 解：（1）建筑材料所受重力 G＝mg＝80kg×10N/kg＝800N 人在60s内做的有用功 W有用＝Gh＝800N×5m＝4000J （2）由图知，承重绳子股数n=2，绳子自由端移动距离为 s＝nh＝2×5m＝10m 拉力所做的总功为 W总＝Fs＝500N×10m＝5000J 滑轮组的机械效率为 2．(1)160J (2)80% 解：（1）有用功为克服重力做功 （2）该过程中，绳子移动距离为 总功为拉力做功 动滑轮的机械效率为 3．(1)120W (2)66.7% (3)40N 解：（1）拉力做功的功 拉力做功的功率 （2）有用功为 斜面的机械效率 （3）物体受到的摩擦力做功为额外功 物体受到的摩擦力 4．(1)2.52×104J (2)80% 解：（1）此过程中所做的有用功为 （2）拉力做的总功 W总=Pt=6300W×5s=3.15×104J 滑轮组的机械效率 5．(1)4000J (2)75% (3)125N 解：（1）推力做的功为 （2）货物的重力 有用功 该斜面的机械效率为 （3）额外功为 物体受到的摩擦力为 6．(1)1500W (2)80% 解：（1）由图可知，绳子的有效股数是n=3。拉力移动的距离s1是物体移动的距离s2的三倍，绳子自由端移动的距离是 拉力F的功率 （2）装置的机械效率 7．(1) (2) (3)82.5％ 解：（1）工人所做的功 （2）工人做功的功率 （3）工人做的有用功 斜面的机械效率 8．(1) (2) (3) 解：（1）使用斜面的目的是将物体抬高一定的高度，有用功为克服重力做的功，小宇30s已经将物体移到了车厢内，重1000N的物体被太高了2m，则有用功是 （2）额外功来自于木板与物体之间的摩擦力做的功，若物体与木板间的摩擦力为200N，物体在斜面上总共运动了5m，则额外功为 拉力对物体做的总功 斜面的机械效率是 （3）30s内拉力做的功，即为总功，则拉力做功的功率 9．(1)1800J (2)90N (3) 解：（1）由图甲知道，绳子承重段数，物体在空中上升2m，由图乙知道，在空中的绳子自由端的拉力 小雨做的功 （2）有用功 物体的重力 动滑轮的重力 （3）由图乙知道，物体浸没在水中时，拉力 物体所受浮力 物体的体积 物体的质量 物体的密度 10．(1) (2) (3) (4) 解：（1）钢板所受的重力为 （2）克服钢板重力做的功 （3）动滑轮组的重力为 由图可知，该滑轮组绳子的有效段数为4，钢丝绳的拉力F为 （4）钢丝绳的拉力做的功为 起重机的机械效率为 11．(1)14m (2)50W (3)90% 解：（1）由图可知，n=2，重物上升的高度为7m，则绳子自由端移动的距离为 （2）在匀速提升重物的过程中，工人拉绳子的功率 （3）机械效率 可知使用同一滑轮组，物体的重力越大，机械效率越高。物体重力为400N时，拉力为250N，不计绳重和摩擦，由可知，动滑轮的重力为 工人的质量为50kg，则工人能提供的最大拉力为 由可知，工人能提升的物体的最大重力为 最大机械效率为 12．(1)300J (2)80% (3)37.5W 解：（1）小明对行李箱做的有用功 W有=Gh=mgh=30kg×10N/kg×1m=300J （2）总功为 W总=Fs=125N×3m=375J 斜面的机械效率为 （3）拉力F做功的功率 13．(1) (2) 解：（1）图中连接动滑轮绳子的股数是2股，则绳末端移动的距离为 工人拉力做的功为 （2）该装置的机械效率为80%，做的有用功为 则装饰材料的重力为 14．(1)96J (2)4J (3)96% 解：（1）货物重120N,上升的高度为0.8m，提升货物做的有用功为 （2）拉力大小为100N,下降的高度为1m，拉力F做的额外功为 （3）该杠杆的机械效率为 15．(1)180W (2)80% (3)165J 解：（1）拉力F做功的功率 （2）某次操作中，将重360N的泥土以0.4m/s的速度匀速提起，设工作的时间为t，则该装置此时提升泥土的有用功为 则该装置拉力F做的功为 利用该装置此次提升泥土的机械效率 （3）在提升泥土上升3m的过程中，则泥土运动的时间为 拉力F做的总功为 提升泥土的有用功为 克服动滑轮和筐受到的总重力做的功为 拉力F克服摩擦力做的功 16．(1)2500Pa (2)100W (3)80% 解：（1）此时，工人对水平地面的压力为100N，工人与地面的接触总面积约为400cm2工人对水平地面的压强为 （2）工人站在水平地面上，处于静止状态，工人受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力和支持力，如下图所示： 求得工人对绳子拉力为 绳端拉力的功率为 （3）该滑轮组的机械效率为 答：（1）此时工人对水平地面的压强为； （2）绳端拉力的功率为100W； （3）该滑轮组的机械效率为80%。 17．(1)500N (2)1200J (3)1×103kg/m3 解：（1）物体A的重力 G=mg=50kg×10N/kg=500N （2）如图甲，由题意可知，小雨没有把重物A提起来，对A进行受力分析如下图1，由力的平衡条件可得 G=F拉+F支 滑轮组对A的拉力 F拉=G-F支=500N-100N=400N 根据力的作用是相互的，A对滑轮组的拉力等于滑轮组对A的拉力，由图甲可知，n=3，对甲滑轮组的动滑轮进行受力分析，如图2所示，由力的平衡条件可得 3F=F拉+G动 所以动滑轮的重力 G动=3F-F拉=3×150N-400N=50N 为了提起物体A，他增加了滑轮个数，组装了如图乙所示的滑轮组，对乙图的动滑轮和A物体进行受力分析，如图3： 此时绳端的拉力 由图乙可知，n′=4，绳子移动的距离 s=4h=4×2m=8m 小雨做的功 W=F′s=150N×8m=1200J （3）不计绳重、摩擦，在空气中提升B时滑轮组的机械效率 代入数据可得 GB=300N B的体积 在空气中，绳端的拉力 已知 F2-F1=50N 则在水中绳端的拉力 F1=F2-50N=100N-50N=50N B物体浸没在水中时，以B物体和2个动滑轮为研究对象，其受力情况如图4，由力的平衡条件可得 4F1+F浮B=GB+2G动 则B在水中受到的浮力 F浮B=GB+2G动-4F1=300N+2×50N-4×50N=200N 液体的密度 18．(1)3120J (2)280N (3)62.5% 解：（1）不考虑绳重和滑轮转轴的摩擦，则有 则绳子对物体的拉力大小为 物体的重力为1000N，升高的高度为2m，斜面与水平地面的夹角为30°，根据勾股定理知识可知，物体在斜面上移动的距离为s物=4m，绳子拉物体的力为780N，则绳子对物体做的功为 （2）重物移动到高台上的有用功为 克服摩擦力做的额外功为 物体在斜面上受到的摩擦力为 （3）克服物体重力所做的功为有用功，大小为 W有=Gh=1000N×2m=2000J 拉力F所做的功为总功，大小为 W总=Fs=400N×2×4m=3200J 整个装置的机械效率为 19．（1）；（2）；（3） 解：解：（1）圆柱形物块A的体积 由和可得，圆柱形物块A的重力 因物体浸没时排开液体的体积等于自身的体积，所以，圆柱形物块A受到的浮力 由图可知，承担物重的绳子股数，则滑轮组绳端的拉力 物块A露出水面前，人对地面的压力 人对地面的压强 （2）若物块A完全露出水面，则此时拉物块A的绳子的拉力，所以在物块A没有完全露出水面时，绳子就会被拉断；当拉物块A的绳子的拉力时，滑轮组绳端的拉力达到最大，此时绳端的拉力 滑轮组的最大机械效率 （3）当拉物块A的绳子的拉力最大，即时，物块A受到的浮力 由可得，此时物块A排开水的体积 由可得，物块A下表面所处的深度 水面下降的高度 圆柱形物块A上升的高度 由可得，绳子会拉断需要的时间 答：（1）物块A露出水面前，小明对地面的压强为； （2）提升物块A的过程中，滑轮组的最大机械效率为； （3）经过多长时间绳子会被拉断。 20．（1）0.1m/s；（2）54W；（3）92.6% 解：解：（1）根据图像可知，物体上升的高度和绳子自由端竖直移动的距离的关系可知，当绳子自由端移动9m时，物体上升的高度是3m，说明承担物重绳子的股数为 根据题意可知，0~30s内，物体上升的高度s物=3m，物体上升的速度 （2）由题意可得，不计绳重和摩擦，0~20s内，物体匀速上升，绳子的拉力为 绳子自由端移动的速度为 根据 可得，拉力做功的功率为 P=Fv绳=180N×0.3m/s=54W （3）滑轮组提升物体的机械效率 答：（1）求0-30s内物体上升的速度0.1m/s； （2）求0-20s内拉力做功的功率54W； （3）求滑轮组提升物体的机械效率92.6%。 21．27.5N，90.9% 解：由图可知A为定滑轮，B、C为动滑轮，滑轮上各段绳子所受的拉力如图所示。不计绳重和摩擦，以动滑轮B为研究对象，B受力平衡，则 以动滑轮C为研究对象，因C随重物匀速上升，受力平衡，所以 即 即 B、C均为动滑轮，由图可知，重物的重力G由4段绳子承担，这个滑轮组的机械效率 答：要使重物匀速上升，拉力大小为27.5N，这个滑轮组的机械效率为90.9%。 学科网（北京）股份有限公司 $$