2025年中考物理二轮复习提升训练：机械效率的计算

2025年中考物理二轮复习提升训练：机械效率的计算 一、计算题 1．早在3000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳，通常用于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘轳，由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着质量为10kg的水缓慢上升了4m，水桶的质量为1kg，在这一过程中，人做的总功为500J。g取10N/kg。求此次取水的过程中： （1）人做的有用功为多少？ （2）辘轳的机械效率多大？ 2．如图所示，一建筑工人用80N拉绳子的力通过滑轮组将210N的重物匀速提高2m，不计摩擦及绳重。求： （1）工人使用滑轮组时做的有用功为多少？ （2）绳子自由端移动的距离； （3）拉力做的总功； （4）滑轮组的机械效率为多少？ （5）动滑轮的重力是多少？ 3．小明想用平行于斜面的力把一个重400N的物体从斜面底部匀速推到顶端（不考虑物体的大小）。 （1）现有AB、AC两个等高的斜面，若两斜面光滑没有摩擦，为了更省力，小明应选择哪一个斜面并说明理由； （2）他用平行于斜面的推力沿斜面AC将物体从斜面底端匀速推到顶端，已知斜面高2m、长4m。求此时物体受到的摩擦力。 4．如图甲所示，通过滑轮组用拉力F将边长为20cm的正方体物块从液体中匀速拉出至液面上方一定高度处，从图示位置开始，共用时5s，拉力F随时间t变化的关系图像如图乙所示。动滑轮的重力为4N，不计摩擦及水和空气对物块的阻力，不考虑液面变化，g取10N/kg，求： （1）物块运动的速度。 （2）物块离开液面后拉力所做的功。 （3）物块离开液面后滑轮组的机械效率（百分号前保留一位小数）。 5．一头质量为180kg的海豚受伤搁浅，被救援人员送至科研基地治疗。救援人员利用滑轮组，用1000N的拉力拉动绳端，把轻质布兜内的海豚（如图所示）沿竖直方向匀速提升2m（g=10N/kg）。求： （1）滑轮组对海豚做的有用功； （2）滑轮组的机械效率。    6．某工地用图所示的滑轮组匀速提升质量为500kg的物体，在重物上升0.8m的过程中，拉力F的功率为2500W，此时滑轮组的机械效率为80%，求： （1）滑轮组做的有用功（g取10N/kg）； （2）重物上升的速度。    7．图甲是某落锤式打桩机实物图，打桩机是利用冲击力将桩打入地层的桩工机械。其原理示意图如图乙所示。桩锤由卷扬机用吊钩提升，释放后自由下落而打桩。已知桩锤的质量为400kg，桩锤的底面积为0.1m2，桩顶的面积为0.04m2。求（g取10N/kg）： （1）若桩锤下落打在桩上的压力为4×105 N，此时桩锤对桩的压强； （2）若卷扬机把桩锤匀速提升2m，所用时间为2s，在此提升过程中打桩机的功率为8×103 W。 ①此过程中的有用功。 ②此过程中打桩机的机械效率。    8．如图所示，动滑轮重100N，绳所能承受的最大拉力为500N，绳重及摩擦不计，若拉力F在5s内将重400N的物体匀速提升0.4m。求： （1）绳自由端移动的距离； （2）在这个过程中拉力的功率； （3）该滑轮组的最大机械效率。    9．如图所示，通过滑轮组用200N的拉力将重为480N的物体匀速提高2m（不计绳重和摩擦），求该装置： （1）有用功是多少？ （2）额外功是多少？ （3）机械效率是多少？    10．如图所示，一辆汽车水平匀速行驶，通过滑轮组将深井中的物体从井底拉至井口， 该过程中，轻绳均始终拉直。已知井深 10 m，物体重，汽车对轻绳的拉力 。物体体积及汽车所受阻力均忽略不计， 求： （1） 将物体从井底刚好拉到井口过程中，汽车通过的路程； （2）滑轮组的机械效率； （3）若物体以1m/s 的速度匀速竖直上升，汽车牵引力的功率。 11．如图甲所示，AB是一根质地均匀的木棒，重为10N，长为20cm，将A端固定，在B点施加竖直向上的力F，使其水平静止。则： （1）画出F的力臂； （2）求F的大小； （3）若在AB的重心所在点O处挂一个重为20N的重物G，拉力大小变为F木棒仍然水平静止（如图乙所示）。求F的大小； （4）小明想到杠杆也是一种简单机械，可用乙丙两种方式提升重物G。若乙丙两种方式提升同一重物，机械效率分别为η1和η2，不计摩擦，请从功的角度分析η1和η2的大小关系。 12．如图所示，重500N的工人用滑轮组以200N的拉力将物体匀速提高2m。此过程中，滑轮组的机械效率为80%。不计绳重与摩擦，g=10N/kg。求： （1）滑轮组对物体所做的有用功； （2）所提物体的重力。    13．如图所示，搬运工人用滑轮组提升重540N的物体，所用的拉力F为200N，物体用10s的时间匀速上升了2m。求：（不计绳重、绳与滑轮的摩擦） （1）搬运工人所做功的功率； （2）若物重只有240N，滑轮组的机械效率。 14．工人用如图所示的滑轮组将重为500N的物体，在20s内匀速提升6m，已知动滑轮重100N，不计绳重及摩擦。求： （1）工人做的有用功； （2）工人做的总功； （3）滑轮组的机械效率。    15．用如图示的滑轮组把建筑材料提起来。卷扬机拉动钢丝绳把1200N的建筑材料竖直匀速提升1m，此过程中，滑轮组的机械效率为80%，已知卷扬机的功率是300W。 求：（1）有用功W有； （2）物体上升的速度v物。 16．正在建设的大连地铁4号线，西起营城子，东至龙头石，计划一期工程将于2027年完工，建成后将有利于缓解沿线居民出行压力，改善周边居民出行条件。如图所示是4号线某处地铁施工时的起重机及其滑轮组的示意图。钢丝绳拉力F大小为2500N，利用该滑轮组将质量为300kg的沙土匀速吊出15m深的竖井。g取10N/kg。试求： （1）沙土的重力是多少？ （2）该滑轮组吊出这些沙土做的有用功是多少？ （3）该滑轮组的机械效率是多少？    17．如图是用滑轮组提升物体A的示意图，物体A受到的重力大小为GA＝100N。在匀速竖直提升物体A的过程中，物体A上升的速度大小为vA＝0.4m/s，滑轮组的机械效率为η＝80%。绳重、轮与轴的摩擦均可忽略不计。求： （1）绳子自由端的拉力大小F； （2）拉力F做功的功率P； （3）若该滑轮组的机械效率为75%时，则所提物体的重为多少牛？    18．用如图所示的塔式起重机匀速吊起780kg的物体，20s内提升5m，滑轮组的机械效率是80%，求： （1）有用功W有用； （2）绳端的拉力F。    19．小雨用如图所示滑轮组提升物块A，提升时做的有用功是960J，机械效率为，小雨的体重为，他双脚与地面的接触面积为。（不计绳重和摩擦） （1）求物体A的重力。 （2）求匀速提起重物时小雨对地面的压强。 （3）若用如图所示的滑轮组吊起另一280N的物体B，求此时滑轮组的机械效率。 20．在房屋建筑的施工工地，工人常常使用一种电动卷扬机将建筑材料和工具提升送到各个楼层。如图所示是某建筑工地所使用的卷扬机的整个传动装置示意图，卷扬机通过滑轮将载有运料车的升降机提升到高处。若升降机匀速上升，将3辆运料车由地面运送到6m高的3层楼上，钢索拉力大小为F1，卷扬机的机械效率为η1；卸出2辆车接着将最后一辆车匀速运送到12m高的5层楼上，钢索拉力大小为F2，卷扬机的机械效率为η2。已知每辆运料车的质量m=100kg，F1∶F2=5∶3，滑轮的摩擦和钢索的重力可忽略不计，取g=10N/kg。求： （1）η1与η2的比值； （2）在整个上升过程中钢索的拉力做了多少功； （3）若每次升降机提升3辆运料车，卷扬机所使用的电动机的机械输出功率为8kW，电动机输出的机械功率有75%转化为钢索拉力做功的功率，则卷扬机带动升降机上升的最大速度为多少。    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年中考物理二轮复习提升训练：机械效率的计算》参考答案 1．（1）400J；（2）80% 【详解】解：（1）拉着质量为10kg的水缓慢上升了4m，水的重力 G水=m水g=10kg×10N/kg=100N 做的有用功 W有用=G水h水=100N×4m=400J （2）辘轳的机械效率 答：（1）人做的有用功为400J； （2）辘轳的机械效率是80%。 2．（1）420J；（2）6m；（3）480J；（4）87.5%；（5）30N 【详解】解：（1）工人做的有用功 （2）滑轮组中由3根绳子承担物重，则则绳端移动的距离 s=nh=3×2m=6m （3）拉力做的总功 （4）滑轮组的机械效率 （5）动滑轮的重力 G动=3F-G物=3×80N-210N=240N-210N=30N 答：（1）工人使用滑轮组时做的有用功为420J； （2）绳子自由端移动的距离是6m； （3）拉力做的总功480J； （4）滑轮组的机械效率为87.5%； （5）动滑轮的重力是30N。 3．（1）AC；（2）40N 【详解】解：（1）若斜面光滑没有摩擦，动力对机械；机械克服阻力，则有，即，则有，当斜面高度h一定，斜面L越长，则的值变小，G不变，所以F变小，所以AC面更省力； （2）此过程所做有用功为 总功 此过程所做额外功为 由得，摩擦力为 答：（1）若斜面光滑没有摩擦，动力对机械；机械克服阻力，则有，即，则有，当斜面高度h一定，斜面L越长，则的值变小，G不变，所以F变小，所以AC面更省力； （2）此时物体受到的摩擦力为40N。 4．（1）0.1m/s；（2）29.2J；（3）97.3% 【详解】解：（1）由乙图图像可知，1~3s拉力不断增大，说明该过程是物块从刚刚开始露出液面到完全露出液面的过程，运动的距离 所用的时间 物块运动的速度 （2）由乙图图像可知，3~5s是物块离开液面后运动的过程，拉力F3=73N，所用的时间 物块离开液面后上升的高度 由题意知承重绳的段数为，，绳子自由端移动的距离 拉力F做的功 （3）因为不计绳重和摩擦时 所以物块的重力 结合机械效率公式可得 答：（1）物块运动的速度为0.1m/s； （2）物块离开液面后拉力所做的功为29.2J； （3）物块离开液面后滑轮组的机械效率为97.3%。 5．（1）3600J；（2）90% 【详解】解：（1）由可知，海豚的重力 由可知，滑轮组对海豚做的有用功 （2）由图可知，承担海豚重的绳子段数n为2，则绳端移动的距离s为4m，滑轮组的总功 故滑轮组的机械效率 答：（1）滑轮组对海豚做的有用功为3600J； （2）滑轮组的机械效率为90%。 6．（1）4000J；（2）0.4m/s 【详解】解：（1）物体的重力为 G=mg=500kg×10N/kg=5000N 则有用功为 W有=Gh=5000N×0.8m=4000J （2）根据可得，滑轮组做的总功为 根据可得，所用时间为 则重物上升的速度为 答：（1）滑轮组做的有用功为4000J； （2）重物上升的速度为0.4m/s． 7．（1）1×107 Pa；（2）①8×103 J；②50% 【详解】解：（1）桩锤对桩的压强是 （2）①卷扬机克服重力做的有用功是 ②卷扬机做的总功是 卷扬机的效率是 答：（1）桩锤对桩的压强是1×107 Pa； （2）①此过程中的有用功为8×103 J； ②此过程中打桩机的机械效率为50%。 8．（1）0.8m；（2）40W；（3）90% 【详解】解：（1）由图可知，绳子自由端移动的距离 （2）因为不计绳重和摩擦，所以绳子自由端的拉力 拉力做的总功 拉力做功的功率 （3）因为不计绳重和摩擦时，所以滑轮组能提升的最大物重 滑轮组的最大机械效率 答：（1）绳自由端移动的距离为； （2）在这个过程中拉力的功率为40W； （3）该滑轮组的最大机械效率为。 9．（1）960J；（2）240J；（3）80% 【详解】解：（1）克服物体重力做的有用功 W有=Gh=480N×2m=960J （2）由图知，承担重物绳子的段数n=3，拉力做的总功 W总=Fs=Fnh=200N×3×2m=1200J 由W总=W有+W额可得额外功 W额=W总-W有=1200J-960J=240J （3）机械效率 答：（1）有用功是960J； （2）额外功是240J； （3）机械效率是80%。 10．（1）30m；（2）；（3） 【详解】解：（1）由题知，汽车通过的路程 （2）从井底到井口过程中，汽车牵引力做功 滑轮组对物体所做的有用功 滑轮组的机械效率 （3）汽车在单位时间t＝1s内行驶的路程为 汽车牵引力的功率 答：（1）汽车通过的路程为30m； （2）滑轮组的机械效率为； （3）汽车牵引力的功率为。 11．（1）；（2）5N；（3）15N；（4）η1小于η2 【详解】解：（1）从支点A向力F作用线画垂线，垂线段所表示的就是它的力臂，如图所示： （2）阻力是杠杆的重力，作用点在AB的中点，动力臂是阻力臂的2倍，根据杠杆平衡条件得到 Fl1=Gl2 （3）阻力为 F2=G+G物=10N+20N=30N 作用点在AB的中点，动力臂是阻力臂的2倍，根据杠杆平衡条件得到 F1l1=F2l2 （4）两种方式做的有用功相同，乙方式中提升杠杆自重做的功为额外功，丙方式中不用克服杠杆的重力做额外功，总功小，所以η1小于η2。 答：（1） （2）F的大小是5N； （3）F的大小是15N； （4）η1小于η2。 12．（1）640J；（2）320N 【详解】解：（1）已知承担重物的绳子股数n=2 ，所以绳子自由端移动的距离 s=2h=2×2m=4m 所以拉力F所做的总功 W总=Fs=200N×4m=800J 因此，滑轮组对物体所做的有用功 W有用=ηW总=80%×800J=640J （2）根据W有=Gh可得，物体重力 答：（1）滑轮组对物体所做的功为640 J； （2）所提物体的重力为320N。 13．（1）120W；（2）80% 【详解】解：（1）由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离 拉力做的功为 拉力做功的功率为 （2）因为不计绳重和摩擦时为 所以动滑轮的重力为 因为不计绳重和摩擦，所以滑轮组的机械效率为 答：（1）搬运工人所做功的功率为120W； （2）若物重只有240N，滑轮组的机械效率为80%。 14．（1）3000J；（2）3600J；（3）83.3% 【详解】解：（1）工人将重为500N的物体，匀速提升6m，所做的有用功为 W有=Gh=500N×6m=3000J （2）如图所示，该滑轮组省力的线段数n为3，故拉力F的大小为 绳子自由端移动的距离为 s=nh=3×6m=18m 故工人所做的总功为 W总=Fs=200N×18m=3600J （3）该滑轮组的机械效率为 答：（1）工人做的有用功为3000J； （2）工人做的总功3600J； （3）滑轮组的机械效率约为83.3%。 15．（1）1200J；（2）0.2m/s 【详解】解：（1）由图可知，滑轮组绳子的有效股数n=3，有用功 W有=Gh=1200N×1m=1200J （2）总功 建筑材料被提升1m所用的时间 物体上升的速度 答：（1）有用功是1200J； （2）物体上升的速度是0.2m/s。 16．（1）3000N；（2）4.5×104J；（3）40% 【详解】解：（1）沙土的重力 G=mg=300kg×10N/kg=3000N （2）该滑轮组吊出这些沙土做的有用功 W有用=Gh=3000N×15m=4.5×104J （3）由图知，承担重物绳子的股数n=3，拉力端移动的距离 s=nh=3×15m=45m 拉力做的总功 W总=Fs=2500N×45m=1.125×105J 滑轮组的机械效率 答：（1）沙土的重力是3000N； （2）该滑轮组吊出这些沙土做的有用功是4.5×104J； （3）该滑轮组的机械效率是40%。 17．（1）62.5N；（2）50W；（3）75N 【详解】解：（1）因为不计绳重及摩擦时滑轮组机械效率 所以动滑轮重力 由图知道，承担物重绳子的股数是n＝2，不计绳重及摩擦时拉力 （2）绳子自由端移动的速度 v＝nv物＝2×0.4m/s＝0.8m/s 拉力做功的功率 （3）因为不计绳重及摩擦时 所以所提物体的重 答：（1）绳子自由端的拉力大小F为62.5N； （2）拉力F做功的功率为50W； （3）该滑轮组的机械效率为75%时，所提物体的重为75N。 18．（1）3.9×104J；（2）3250N 【详解】解：（1）物体的重力为 则滑轮组做的有用功为 （2）由题意可知，拉力做的总功为 由图可知n=3，绳子自由端移动的距离为15m，则绳端的拉力为 答：（1）有用功为3.9×104J； （2）绳端的拉力为3250N。 19．（1）；（2）9500Pa；（3） 【详解】解：（1）由可得物块的重力 （2）由可得拉力做的总功 由图知 拉力端移动距离 由得小雨对绳子的拉力 由于力的作用是相互的，则绳子对小雨的拉力 小雨受到绳子的拉力，重力，地面的支持力，小雨处于静止状态，则小雨受到的支持力 小雨对地面的压力为 小雨对地面的压强 （3）由于不计绳重和摩擦，则 动滑轮的重为 则用此滑轮组吊起另一280N的物体B，拉力 故此时滑轮组的机械效率 答：（1）物体A的重力为； （2）匀速提起重物时小雨对地面的压强为9500Pa； （3）若用如图所示的滑轮组吊起另一280N的物体B，此时滑轮组的机械效率为。 20．（1）9∶5；（2）4.8×104J；（3）1.2m/s 【详解】解：（1）由图可知，承担物重绳子的股数n=2，由可知，两次的机械效率分别为 因为F1∶F2=5∶3，则 （2）设升降机和动滑轮总重为G，所以 因为F1∶F2=5∶3，则 又因为m=100kg，由上式可得，G=2000N。所以 在整个过程中，钢索拉力做的功 W=W1+W2=2F1h1+2F2h2=2×2500N×6m+2×1500N×6m=4.8×104J （3）电动机对升降机做功的功率为 P=75%×P出=75%×8000W=6000W 由P=Fv可知，升降机上升的最大速度 答（1）η1与η2的比值是9∶5； （2）在整个上升过程中钢索的拉力做了4.8×104J的功； （3）卷扬机带动升降机上升的最大速度为1.2m/s。 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 $$