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．如图所示，工人用滑轮组将重为400N的重物从井底匀速吊起2m用时为8s，工人所用拉力F为250N，求： （1）滑轮组的机械效率； （2）拉力F的功率。 2．质量为60kg的装卸工人用如图所示的滑轮组匀速提升重力为900N的货物，所用的拉力F为500N，物体在10s内被提升1m，在此过程中（不计绳重及摩擦，g＝10N/kg） 求：（1）动滑轮的重； （2）拉力F做的功及功率； （3）他利用此滑轮组工作时的最大机械效率。 3．用动滑轮提起货物如图所示，不计滑轮和绳的重力及其他摩擦，货物重350牛，被匀速提升5米，求：(1)拉力F的大小；(2)绳子自由端移动的距离；(3)拉力F做的功；(4)货物以0.4米/秒匀速上升2秒时，拉力F的功率。 4．欢欢家在建房子，他设计了如图所示的滑轮组来提升装修材料。爸爸用50s时间把400N的水泥匀速拉到了10m的楼上，此过程中所做的额外功为1000J，不计绳重与摩擦，g取10N/kg。求： （1）爸爸做的有用功； （2）滑轮组的机械效率； （3）动滑轮重力； （4）欢欢在相同的时间内，用同一滑轮组，将另一袋重500N的水泥匀速拉到了10m的楼上，则欢欢的拉力做功的功率有多大？ 5．湖北省第十四届运动会将于2014年10月8日在荆州市举行，目前各比赛场馆正在紧张的建设中．某场馆建设工地上，工人用如图所示的滑轮组将重2000N的物体A以0.4m/s的速度沿水平方向匀速向前拉动2m，拉力F大小为250N，物体A与地面间的滑动摩擦力大小是物体A重力的0.2倍，求： （1）物体A与地面间的滑动摩擦力大小是多少？ （2）该滑轮组的机械效率是多少？ （3）拉力F做功的功率是多少？ 6．如图所示，质量为114kg的物体，它与水平地面的接触面积为0.15m2。工人师傅用600N的力在5s内将物体匀速提升1m。（不计摩擦及绳重，取g=10N/kg）求： （1）物体单独放置在水平地面上时，对水平地面的压强； （2）工人师傅拉绳的功率； （3）滑轮组的机械效率。    7．小林用如图所示的滑轮组在20s的时间内把重为120N的重物匀速提升了6m，拉力所做的功为900J。求： （1）小林所做的有用功率； （2）滑轮组的机械效率； （3）拉力的大小。 8．用如图所示的滑轮组在10秒内将货物向上匀速提升3m，已知动滑轮重40N，货物重360N，拉力F为200N（不计绳重），求： （1）此过程的有用功是多少？ （2）拉力做功的功率多少？ （3）滑轮组的机械效率为多少？ 9．某起重机的滑轮组结构示意如图所示，其最大载重为5t。起重机将3600kg的钢板匀速提升到10m的高处，滑轮组的机械效率为80%。不计钢丝绳的重力和摩擦，g取10N/kg。求： (1)克服钢板重力做的功； (2)动滑轮总重； (3)滑轮组满载时的机械效率（保留一位小数）。 10．某型号的垃圾收集车进入某小区收集垃圾。如甲图所示，在金属杆拉力作用下，垃圾桶先是被竖直提升至车厢顶部，再绕着桶口处的一根轴线OO′转动起来（轴线OO′图中未画出），当转动到桶口朝下时，桶内垃圾便自动滑落到车厢内。乙图是人面向车头看到的配套使用垃圾桶的侧面示意图，它可以看成一个长方体，其高度为a=100cm、底部是边长为b=60cm的正方形。丙图是垃圾桶转动到水平位置时的示意图，此时O点到金属杆的距离为20cm。在该小区收集某次垃圾时，收集到的垃圾刚好装满了垃圾桶，且垃圾质量分布均匀，垃圾桶和垃圾的总质量为90kg。丁图是全部垃圾刚好能滑落到车厢时，垃圾桶所处位置的示意图。若金属杆与其他附属结构的质量忽略不计，试分析回答：（g=10N/kg） (1)若垃圾桶在丙图的位置静止时，则金属杆对垃圾桶的拉力是多少？ (2)当垃圾桶从乙图位置转动到丙图位置的过程中，金属杆拉力做功的功率为240W，则完成这个过程至少需要多少时间？ (3)若实际操作时，需要4秒钟才能把垃圾桶从乙图位置转动到丙图位置，则此过程中该机械的机械效率是多少？ 11．林老师质量是70kg，从一楼乘坐电梯到三楼，每层楼高3m，用时5s，电梯的铭牌如下表所示，求： XX电梯 额定功率（总功率） 5000W 最大载重 500kg 出厂日期 2024.1 （1）匀速直线运动时林老师受到的电梯的支持力； （2）只搭乘林老师一人时电梯的机械效率。 12．用如图甲所示的滑轮组从水底匀速提升﹣个重2400N体积为0.2m3的物体．若物体在露出水面前此装置的机械效率为80%．（不考虑绳重、摩擦和水的阻力，g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m）求： （1）物体的密度； （2）物体在露出水面之前，人的水平拉力F； （3）物体逐渐露出水面的过程中，人拉力的功率随时间变化的图象如图乙所示，已知P1 ＝0.5P2，求物体露出水面过程中的t1时刻，物体所受浮力的大小． 13．某同学在探究滑轮组的机械效率与被提升物体重力的关系时，采用了如图甲所示的滑轮组，每个滑轮等重。不计绳重和摩擦，物体重G1从200N开始逐渐增加，直到绳子被拉断。每次均匀速拉动绳子将物体提升同样的高度。图乙记录了在此过程中滑轮组的机械效率随物体重力的增加而变化的图象。请根据图象回答： (1)动滑轮重多少N？ (2)当物重多少N时，滑轮组的机械效率可达75%。 (3)当物体的重力为2000N时，小熊竖直向上用500N拉绳，还能用此滑轮组拉动物体么？用计算结果说明。 14．用如图所示的滑轮组10s内将物体匀速提升2m，拉力F大小为200N，滑轮组机械效率为80%，不计绳重及摩擦。求： (1)拉力所做的功； (2)物体的重力； (3)动滑轮的重力。 15．2017年12月24日，我国自主研发的全球最大水陆两栖飞机AG600首飞成功（如图所示），为“海上丝绸之路”航行安全提供最快速有效的支援与安全保障。它的最大飞行速度为540km/h，最大航程为4500km，巡航速度（经济、节油的飞行速度）为500km/h。某次起飞前，飞机静止在水平跑道上，总质量为52t，轮胎与跑道的总接触面积为（）。求： (1)飞机静止在跑道上时对跑道的压强是多少？ (2)AG600飞机有颗“中国心”，该飞机配装4台国产涡－6（WJ－6）型航空发动机，当它以最大飞行速度飞行时，发动机的总功率为9000kW，则此时飞机受到的空气阻力为多大？ (3)某次飞行时，该飞机以最大飞行速度飞行了1000km，耗油2400kg，则该过程中的燃油利用率是多大？（航空燃油的热值为） 16．工人师傅要将质量80kg的木箱搬到1.5m高的车厢里，他将一块5m长的长板搁在地面与车厢之间构成斜面，然后站在车上用300N的拉力在20s内将物体从斜面底端匀速拉到车厢里，如图所示，求： （1）工人做功的功率； （2）斜面的机械效率； （3）物体和斜面之间的摩擦力。 17．如图所示，固定有滑轮和微型电动机的物体A放置在水平地面上，总重为20N，底面积为0.01m2。电动机通过滑轮组水平匀速拉动物体A，绳子拉力的功率为1.2W，并使物体A在2s内移动了0.2m，物体A受到地面的摩擦力为10.8N，求： （1）物体A对地面的压强； （2）绳子拉力大小； （3）滑轮组的机械效率。 18．图甲所示为工人师傅乘坐吊篮在高空粉刷楼体外墙的情景，吊篮可在电动机的作用下实现升降，其简化结构原理如图乙所示。某次吊升过程中，工人及工具的总重为2400N，电动机对绳子的拉力为750N，吊篮在30s内匀速上升了6m。若不计滑轮重、绳重和摩擦，求：此次吊升过程中 （1）电动机对吊篮、人及工具所做的功； （2）电动机对吊篮、人及工具做功的功率； （3）电动机对吊篮做的功为额外功，对人和工具做的功为有用功，则机械效率是多少？    19．如图所示，实心物体A漂浮在水面上，现利用电动机通过滑轮组拉动A，使A向下运动。已知A的体积为，密度为动滑轮重为600N，电动机工作时拉绳子的功率为且保持不变，不计绳重、摩擦和水的阻力。求： （1）的重力。 （2）浸没在水中受到的浮力。 （3）向下运动的最小速度。 （4）向下运动过程中，滑轮组机械效率的最大值。[注：（3）（4）问结果保留一位小数]    20．图甲是《墨经》中记载的我国古代提升重物的工具——“车梯”，图乙是其等效图。若利用此“车梯”使100kg的重物在10s内沿直线匀速竖直上升2m，所用的拉力为400N，g取。求： （1）使用“车梯”时做的有用功； （2）使用“车梯”时人做功的功率； （3）使用“车梯”时做的额外功； （4）“车梯”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 《2025年中考物理压轴题训练——机械效率的综合计算》参考答案 1．（1）80%；（2）125W 【详解】解：（1）由图可知，滑轮组的有效绳子段数为n=2，则滑轮组的机械效率为 η=80% （2）绳子自由端移动的距离为 s=nh=2×2m=4m 拉力F做的功为 W=Fs=250N×4m=1000J 则拉力F的功率为 P=125W 答：（1）滑轮组的机械效率为80%； （2）拉力F的功率为125W。 2．（1）100N；（2）1000J，100W；（3）91.7% 【详解】解：（1）由图知 不计绳重及摩擦，拉力 则动滑轮的重力 （2）绳子自由端移动的距离 拉力F做的功 拉力的功率 （3）工人的重力 工人能提供的最大拉力 在其他条件相同时，提升的物体重力越大，滑轮组的机械效率越大，当人施加最大拉力时，提升的物重最大，滑轮组的机械效率最高，由拉力得，此时的最大物重 因为 所以滑轮组的最大机械效率 答：（1）动滑轮的重力为100N； （2）拉力F做的功及功率分别为1000J、100W； （3）他利用此滑轮组工作时的最大机械效率为91.7%； 3．(1)175N；(2)10m；(3)1750J；(4)140W 【详解】解：(1)不计滑轮和绳的重力及其他摩擦，货物重350牛，则拉力F的大小为 (2)物体上升了5m，则绳子自由端移动的距离 (3)拉力F做的功 (4)货物以0.4米/秒匀速上升2秒时，则绳子自由端移动的距离 拉力F的功率 答：(1)拉力F的大小是175N； (2)绳子自由端移动的距离是10m； (3)拉力F做的功是1750J； (4)货物以0.4米/秒匀速上升2秒时，拉力F的功率是140W。 4．（1）4000J；（2）80%；（3）100N；（4）120W 【详解】（1）爸爸做的有用功为 （2）滑轮组的机械效率为 （3）因为不计绳重和摩擦，所以动滑轮重力为 （4）用同一滑轮组，拉动重500N的水泥时所用的拉力大小为 此时拉力做的总功为 欢欢的拉力做功的功率为 答：（1）爸爸做的有用功为4000J； （2）滑轮组的机械效率为80%； （3）动滑轮重力为100N； （4）欢欢的拉力做功的功率为120W。 5．（1）400N；（2）80%；（3）200W 【详解】解：（1）物体A与地面间的滑动摩擦力 （2）因为是用滑轮组水平方向拉动物体，所以克服物体与地面之间的摩擦力所做的功是有用功，有用功 滑轮组有两段绳子拉着物体，绳子移动的距离 拉力F做的总功 滑轮组的机械效率 (3)方法一：滑轮组有两段绳子拉着物体，绳子移动的速度 F的功率 方法二：物体运动时间 拉力的功率 （1）物体A与地面间的滑动摩擦力大小是400N； （2）该滑轮组的机械效率是80%； （3）拉力F做功的功率是200W。 6．（1）7.6×103Pa；（2）240W；（3）95% 【详解】解：（1）物体单独放置在水平地面上时，对水平地面的压力为 根据可得，其对水平地面的压强为 （2）该滑轮组绳子承重股数为n=2，物体移动的速度为 绳子自由端移动的速度为 根据 可得，工人师傅拉绳的拉力为F=600N，则功率为 （3）滑轮组的机械效率为 答：（1）物体单独放置在水平地面上时，对水平地面的压强7.6×103Pa； （2）工人师傅拉绳的功率为240W； （3）滑轮组的机械效率为95%。 7．（1）36W；（2）80% ；（3）75N 【详解】解：（1）克服重物重力做的有用功 有用功率 （2）滑轮组的机械效率 （3）动滑轮上绳子有2段，则绳子自由端移动的距离是重物上升高度的2倍，即 拉力做功900J，即 解得F=75N。 答：（1）小林所做的有用功率为36W； （2）滑轮组的机械效率为80% ； （3）拉力的大小为75N。 8．（1）1080J；（2）180W；（3）60％ 【详解】解：（1）此过程的有用功是 （2）由图得，滑轮组的 拉力移动距离 拉力做功 拉力功率 （3）滑轮组的机械效率为 答：（1）此过程的有用功是1080J； （2）拉力做功的功率180W； （3）滑轮组的机械效率为60％。 9．(1) (2) (3) 【详解】（1）钢板的重力为 克服钢板重力做的功 （2）滑轮组的机械效率为80%，则滑轮组所做的总功为 滑轮组所做的额外功为 动滑轮总重 （3）滑轮组满载时，货物的重力为 滑轮组满载时的机械效率 10．(1)2250N (2)3s (3)75% 【详解】（1）垃圾桶的重力为 G=mg=90kg×10N/kg=900N 桶高a为100cm，在乙位置时，阻力臂为桶高的一半，即 l桶=50cm=0.5m 根据杠杆平衡原理可知 Fl杆=G桶l桶 F×0.2m=900N×0.5m 解得F=2250N。 （2）图乙中的a为100cm，则重心的位置在物体的中心上，则重心的高度为 图丙中的b为60cm，则重心的位置在物体的中心上，则重心的高度为 重心上升的高度为 h0=h+h'=50cm+30cm=80cm=0.8m 克服重力所做的功为 W=Gh0=900N×0.8m=720J 所需的时间为 （3）若实际操作时，需要4s钟才能把垃圾桶从乙图位置转动到丙图位置，此时机械做的总功为 W总=Pt'=240W×4s=960J 该机械的机械效率为 11．（1）700N；（2） 【详解】解：（1）匀速直线运动时林老师受力平衡，则受到的电梯的支持力为 （2）有用功为 总功为 则只搭乘林老师一人时电梯的机械效率为 答：（1）匀速直线运动时林老师受到的电梯的支持力为700N； （2）只搭乘林老师一人时电梯的机械效率为。 12．（1）1.2×103kg/m3； （2）250N；（3）1250N． 【详解】(1)已知物体的重力和体积，由 和 可得，物体的密度：； （2）物体露出水面前受到的浮力为： ； 物体被匀速提升，受到平衡力作用，所以出水前滑轮组对物体的拉力为： ， 由图知，通过动滑轮绳子的段数n＝2， 由 可得，作用在绳子末端的拉力为：； （3）由题知，不考虑绳重、摩擦和水的阻力，所以动滑轮重力： ， 物体部分露出水面时的拉力： ， 物体全部露出水面后的拉力：， 由于物体匀速上升，速度不变， 由，且P1 ＝0.5P2， 所以： ，即 ，所以：， 则， 所以． 13．(1) 200N；(2) 600N；(3)小熊不能用此滑轮组拉动物体。 【详解】(1)由图乙可知，当物体重为200N时，滑轮组的机械效率为50%，不计绳重和摩擦时，则滑轮组的机械效率 η= 50%= G动=200N 即动滑轮总重为200N。 (2)滑轮组的机械效率达到75%时，把η′=75%、G动=200N代入公式 η= 75%= G′=600N (3)由图可知绳子的有效股数n=4，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，当物重为2000N时，则作用在绳端的拉力为 F=(G2+G动)=×(2000N+200N)=550N 因为 F小熊=500N＜F=550N 所以小熊不能用此滑轮组拉动物体。 答：(1)动滑轮总重为200N； (2)当物重为600N时，滑轮组的机械效率可达到75%； (3)小熊不能用此滑轮组拉动物体。 14．(1)拉力所做的功为1200J；(2)物体的重力为480N；(3)动滑轮的重力为120N 【详解】解：(1)由滑轮组的结构可以看出，承担物重的绳子股数n＝3，绳子自由端移动距离 拉力做的功 (2)根据 可知，有用功为 根据 可知，物体的重力 (3)不计绳重和摩擦，根据 可得动滑轮的重力 答：(1)拉力所做的功为1200J； (2)物体的重力为480N； (3)动滑轮的重力为120N。 15．(1)；(2)；(3) 【详解】(1)飞机静止在跑道上，对跑道的压力为 ； 则飞机对跑道的压强为 (2)最大速度为50km/h，合150m/s，则由P=Fv可求动力为 由于匀速直线运动，阻力等于动力 (3)克服阻力做功为 燃油燃烧放出热量为 则燃油利用率为 答：(1)飞机静止在跑道上时对跑道的压强是。 (2)飞机受到的空气阻力为。 (3)则该过程中的燃油利用率是50%。 16．（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）工人做的功为 W总=Fs=300N×5m=1500J 工人做功的功率为 （2）工人做的有用功为 W有用=Gh=mgh=80kg×10N/kg×1.5m=1200J 斜面的机械效率为 （3）克服摩擦力所做的额外功为 W额外=W总-W有用=1500J-1200J=300J 物体和斜面之间的摩擦力为 答：（1）工人做功的功率为； （2）斜面的机械效率为； （3）物体和斜面之间的摩擦力为。 17．（1）2000Pa；（2）4N；（3）90% 【详解】解：（1）物体A对地面的压力 F=G=20N 物体A对地面的压强 （2）由图可知，电动机和物体A整体受到3段绳子的拉力，即n=3，则绳子自由端移动的距离 s=nsA=3×0.2m=0.6m 绳子自由端移动的速度 根据 可知，绳子拉力大小 （3）有用功 W有用=fsA=10.8N×0.2m=2.16J 总功 W总=Pt=1.2W×2s=2.4J 则滑轮组的机械效率 答：（1）物体A对地面的压强为2000Pa； （2）绳子拉力大小为4N； （3）滑轮组的机械效率为90%。 18．（1）18000J；（2）600W；（3）80% 【详解】解：（1）由题图可知，绳子承重股数为n=4，则绳子移动的距离为 电动机对吊篮、人及工具所做的功是总功 （2）电动机对吊篮、人及工具所做功的功率为 （3）电动机对人及工具所做的有用功为 电动机的机械效率为 答：（1）电动机对吊篮、人及工具所做的功为18000J； （2）电动机对吊篮、人及工具做功的功率600W； （3）电动机对吊篮做的功为额外功，对人和工具做的功为有用功，则机械效率是80%。 19．（1）3000N；（2）6000N；（3）；（4）83.3% 【详解】解：（1）由可得，A的质量为 A的重力为 （2）A浸没在水中时排开水的体积为 A浸没在水中受到的浮力为 （3）由图可知，由 可知，当绳子对物体A拉力最大时，A向下运动的速度最小，当A完全浸没时绳子对物体A拉力最大，电动机对绳子的拉力为 由 可得，绳子端向上运动的最小速度为 则A向下运动的最小速度为 （4）由滑轮组机械效率的影响因素可知，当A完全浸没时绳子对物体A拉力最大，滑轮组的机械效率最大，因为不计绳重、摩擦和水的阻力，滑轮组机械效率的最大值为 答：（1）A的重力为3000N； （2）A浸没在水中受到的浮力为6000N； （3）A向下运动的最小速度为； （4）A向下运动过程中，滑轮组机械效率的最大值为。 20．（1）2000J；（2）320W；（3）1200J；（4）62.5% 【详解】解：（1）由可得，重物受到的重力为 由可得，使用“车梯”时，所做的有用功为 （2）由图乙知，滑轮组的动滑轮段数为n=4，绳子自由端移动的距离为 使用“车梯”时人做功拉力做的总功）为 由可知，该过程中人所做功的功率为 （3）由 可得，使用“车梯”时做的额外功为 （4）由 可得，“车梯”的机械效率为 答：（1）使用“车梯”时做的有用功为2000J； （2）使用“车梯”时人做功的功率为320W； （3）使用“车梯”时做的额外功为1200J； （4）“车梯”的机械效率为62.5%。 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 $$