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，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？ 2．一名工人用如图甲所示的滑轮组，10s内将480N的重物匀速提起5m，所用拉力是300N.(不计摩擦及绳重)求: (1)拉力做的有用功; (2)滑轮组的机械效率; (3)请在乙图上画出用该滑轮组更省力提起重物的绳子绕法; (4)若用该滑轮组以更省力的方式匀速提起330N的重物，需要多大的拉力. 3．用滑轮组将重800N的物体提高100cm的过程中机械效率为80％，则在此过程中拉力做总功为 J，若不计滑轮的摩擦及绳重的影响，动滑轮的重力为 N，当提升重物为1000N时，滑轮组的机械效率为 ． 4．如图所示，一建筑工人用滑轮组提升重为210N的重物，动滑轮重为30N，不计摩擦及绳重，若工人在5s内将重物匀速提高2m。求： （1）工人使用滑轮组时做的有用功为多少？ （2）工人拉绳子的力为多大？拉力的功率为多少？ （3）滑轮组的机械效率为多少？ 5．建筑工人利用如图所示装置，将重为900N的沙袋从地面匀速提到3m高的一楼楼顶，用时30s。已知动滑轮的重为100N，不计绳子重力和动滑轮轴的摩擦。 求：(1)动滑轮的机械效率； (2)这段时间内人拉绳子做功的功率。 6．小明利用如图所示的滑轮组，匀速提起重为400N的货物，使其匀速上升2m。不计绳重和摩擦，此时滑轮组的机械效率为80%。求： （1）有用功是多少？ （2）此时绳子的拉力是多大？ （3）若绳子最大能承受200N的拉力，此滑轮组的机械效率最高是多少？ 7．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。 8．如图所示，在卷扬机的作用下，使重为800N的建筑材料A在50s匀速竖直上升了10m。在这个过程中，卷扬机对绳子的拉力F做功的功率为200W，不计绳重。求： (1)动滑轮提升建筑材料A所做的有用功W有； (2)动滑轮匀速提升建筑材料A的机械效率η。 9．“奋斗者”号是中国研发的万米载人潜水器，截至目前，共计搭载我国科研人员进行了21次万米深潜，为我国开展不同深渊海底环境、地质与生命等多学科研究提供了宝贵的资料。如图甲所示，是“奋斗者”号完成任务出水后，用起重机将重的潜水器吊起，回收到母船上的情形，我们将起吊装置简化为图乙所示的滑轮组。若“奋斗者”号的体积约为，离开水面后吊起时，电动机对钢绳自由端的拉力F为，用时200秒，“奋斗者”号匀速上升了10m。不计绳重及摩擦，，，求此次回收“奋斗者”号的过程中： （1）滑轮组吊起“奋斗者”号所做的有用功是多少J？ （2）滑轮组的机械效率为多少？ （3）动滑轮的重力为多少N？ （4）若“奋斗者”号离开水面前后速度不变，则绳端拉力所做的功率的变化量是多少W？ 10．云端秋千是云阳龙缸“云端飞悦”的项目之一，位于龙缸景区海拔1100多米的猴子垭口，建在距离石笋河河面将近700米高的悬崖边缘。大秋千主要由拱形塔和发射架组成。其中发射架总高108米，拱形塔总高100米，最大速度130千米/小时.提升高度为88米，最大摆弧可达90度，荡离悬崖延展距离为70米，是世界上最高的一个大秋千。如图所示，在发射架上有一滑轮组，若重500N的小明去尝试，花2min时间匀速把小明提升到88m高处开始发射.提升过程整个机械所做的总功为55000J。问： （1）把小明提升到88m处克服小明重力做功多少？ （2）滑轮组在提升小明时的机械效率是多大？ （3）滑轮组在提升小明时动滑轮上钢绳自由端拉力的功率是多大？ 11．小强用如图所示装置在20s内将重为500N的货物匀速提升2m，此过程中拉力F的功率为60W。求： (1)提升装置所做的有用功； (2)拉力F做的功； (3)该滑轮组的机械效率。 12．水平地面上放着重为100N的正方体物块，现用斜面将其由底端匀速拉到顶端，如图所示，已知平行于斜面的拉力为60N，物体移动的距离为2m，升高1m，求： （1）斜面的机械效率； （2）物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小。 13．小明利用如图所示的滑轮组，将质量108kg的物体在1min内匀速提升5m，竖直向上的拉力为400N，不计绳子重和轴间摩擦，g取10N/kg。求： （1）动滑轮的重力； （2）小明拉力做功的功率； （3）该滑轮组的机械效率。    14．如图所示，工人师傅用滑轮组将重为480N的物体在10s内匀速提高2m。已知此时拉力F=300N，不计绳重及摩擦。求： (1)滑轮组做的有用功； (2)拉力F做的功及其功率； (3)滑轮组的机械效率； 15．利用如图所示的滑轮组，将重为240N的物体匀速向上提起0.2m，竖直向上的拉力F为100N，求： （1）滑轮组的有用功； （2）滑轮组的机械效率。 16．巽寮湾海滩游乐场有一种四轮沙滩卡丁车，其满载时总重为3600N，每个车轮与沙滩接触的面积为0.05m2，阻力为总重力的0.25倍；卡丁车满载时在水平沙滩上以10m/s的速度做匀速直线运动，卡丁车发动机输出功率为3×104W。 （1）当卡丁车满载并静止在水平沙滩上时，它对沙滩的压强为多少帕？ （2）此次行驶中卡丁车的牵引力为多少牛？ （3）求此卡丁车发动机的机械效率为多少？ 17．工人使用如图所示的滑轮组，在5s内将重400N的物体A匀速提升3m，已知拉力F为250N，在此过程中，不计绳重和轮与轴间的摩擦，求： （1）该滑轮组的机械效率； （2）工人做功的功率。 18．如图，一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口。已知井深为10m，物体重G＝5.4×103N，汽车重G＝3×104N，汽车匀速直线行驶拉绳子的力F＝2×103N。 （1）将物体从井底匀速拉至井口的过程中，汽车的拉力做了多少功？ （2）滑轮组的机械效率是多大？    19．小叶用如图所示装置将重为500N的货物匀速提升2m，用时20s，此过程中该装置的机械效率为80%，其中克服摩擦做功100J（不计绳重），求： (1)拉力所做的有用功。 (2)拉力F做功的功率。 (3)求动滑轮的重。 20．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 ？ 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）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。 2． 2400J 80 150N 【详解】（1）由题知，物重480N，物体移动的距离是5m，所以拉力做的有用功：480N（2）不计摩擦及绳重，绳子的股数n,拉力做的总功：300N. 滑轮组的机械效率100．（3）如图所示： （4）用甲滑轮提升重物时，动滑轮重： 三股绳承担重物最省力，所以提起重330N的物体所用的力：F（），即F（330N120N），得F150N． 【点睛】（1）不计摩擦和绳重根据F）求出动滑轮重；（2）根据F（）求出更省的力． 3． 1000 200 83.3% 【详解】(1)此过程中有用功：＝Gh＝800N×1m＝800J，根据η＝×100%可得，总功：＝1000J，额外功：−＝1000J−800J＝200J；(2)不计滑轮摩擦及拉线的质量，根据W＝Gh可得，动滑轮重：＝200N，当提升重物为1000N时，滑轮组的机械效率：η′＝×100%＝×100%≈83.3% 【点睛】（1）根据W＝Gh求出此过程中有用功，根据η＝×100%求出总功，总功减去有用功等于额外功；（2）不计滑轮摩擦及拉线的质量，根据W＝Gh求出动滑轮重，再根据η＝×100%＝×100%＝×100%求出当提升重物为1000N时滑轮组的机械效率． 4．（1）；（2）80N；96W；（3）87.5% 【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，则工人拉绳子的力 拉力的功率 （3）拉力做的总功 滑轮组的机械效率 答：（1）工人使用滑轮组时做的有用功为； （2）工人拉绳子的力为80N；拉力的功率为96W； （3）滑轮组的机械效率为87.5%。 5．(1)90%；(2)100W 【详解】(1)动滑轮组中n=2，绳端拉力为 其机械效率为 (2)物体上升速度为 绳端速度为 则这段时间内人拉绳子做功的功率为 答：(1)动滑轮的机械效率为90%； (2)这段时间内人拉绳子做功的功率为100W。 6．（1）800J；（2）125N；（3）87.5% 【详解】解：（1）有用功 （2）由图可知，n=4，绳子的拉力 解得 （3）动滑轮的重力为 当拉力为200N时，物体的重力为 解得 机械效率 答：（1）有用功是800J； （2）此时绳子的拉力是125N； （3）若绳子最大能承受200N的拉力，此滑轮组的机械效率最高是87.5%。 7．（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。 8．(1)8000J；(2)80%。 【详解】(1)根据公式=G×h得 =G×h=800N×10m=8000J (2)根据公式得 答：(1)动滑轮提升建筑材料A所做的有用功W有=8000J； (2)动滑轮匀速提升建筑材料A的机械效率η=80%。 9．（1）；（2）；（3）；（4） 【详解】解：（1）滑轮组吊起“奋斗者”号所做的有用功为 （2）由图可知 则该滑轮组的机械效率为 （3）不计绳重及摩擦，动滑轮的重力为 （4）用时200秒，“奋斗者”号匀速上升了10m，则钢绳末端移动的速度为 “奋斗者”号浸没在水中受到的浮力为 “奋斗者”号浸没在水中时钢绳自由端的拉力为 “奋斗者”号离开水面前的功率为 “奋斗者”号离开水面后的功率为 则“奋斗者”号离开水面前后绳端拉力所做的功率的变化量为 答：（1）滑轮组吊起“奋斗者”号所做的有用功是； （2）滑轮组的机械效率为； （3）动滑轮的重力为； （4）若“奋斗者”号离开水面前后速度不变，则绳端拉力所做的功率的变化量是。 10．（1）44000J；（2）80%；（3）458.3W 【详解】解：（1）克服小明重力做的有用功 W有＝Gh＝500N×88m＝44000J （2）滑轮组的机械效率 （3）拉力做功的功率 答：（1）把小明提升到88m处克服小明重力做功为44000J； （2）滑轮组在提升小明时的机械效率是80%； （3）滑轮组在提升小明时动滑轮上钢绳自由端拉力的功率是458.3W。 11．(1)1000J；(2)1200J；(3) 【详解】解：(1)提升装置所做的有用功 (2)拉力F做的功 (3)该滑轮组的机械效率 答：(1)提升装置所做的有用功是1000J； (2)拉力F做的功是1200J； (3)该滑轮组的机械效率83.3%。 12．（1）83.3%；（2）10N 【详解】解：（1）拉力做的有用功 拉力做的总功 斜面的机械效率 （2）克服摩擦力所做的额外功 物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小 答：（1）斜面的机械效率为83.3%； （2）物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小为10N。 13．（1）120N；（2）100W；（3）90% 【详解】解：（1）由题图可知，滑轮组的绳子承重股数为n=3，因为不计绳重和摩擦时，绳子自由端的拉力为 所以动滑轮的重力为 （2）绳端移动的距离为 小明拉力做的功为 小明拉力做功的功率为 （3）克服物体重力做的功为 滑轮组的机械效率为 答：（1）动滑轮的重力为120N； （2）小明拉力做功的功率为100W； （3）滑轮组的机械效率为90%。 14．(1)960J (2)1200J，120W (3)80% 【详解】（1）将重为480N的物体在10s内匀速提高2m，滑轮组做的有用功 （2）拉力F=300N，动滑轮上有2股绳，物体在10s内匀速提高2m，则拉力F做的功 则拉力F做功的功率 （3）滑轮组的机械效率 15．(1)48J；(2)80％ 【详解】解：（1）滑轮组的有用功 （2）由图可知n=3，则滑轮组的总功 滑轮组的机械效率 答：（1）滑轮组的有用功是48J； （2）滑轮组的机械效率是80%。 16．（1）1.8×104Pa；（2）900牛；（3）30% 【详解】解：（1）卡丁车满载时对地面的压力为 已知受力面积为 由可得，卡丁车满载时对地面的压强 （2）卡丁车匀速直线运动时，水平方向受力平衡，则有 （3）由题意知，卡丁车的机械效率为 答：（1）当卡丁车满载并静止在水平沙滩上时，它对沙滩的压强为1.8×104Pa。 （2）此次行驶中卡丁的牵引力为900牛。 （3）此卡丁车发动机的机械效率为30%。 17．（1）80%；（2）300W 【详解】解：（1）由图知，绳子的股数为n=2，则绳端移动的距离 s=2h=2 有用功 总功 该滑轮组的机械效率 （2）工人做功的功率 答：（1）该滑轮组的机械效率80%； （2）工人做功的功率300W。 18．（1）6×104J；（2）90% 【详解】解：（1）由图可知，绳子的有效股数n＝3，汽车拉力做的总功为 W总＝Fs＝Fnh＝2×103N×3×10m＝6×104J （2）汽车拉力做的有用功为 W有＝Gh＝5.4×103N×10m＝5.4×104J 则滑轮组的机械效率为 答：（1）将物体从井底匀速拉至井口的过程中，汽车的拉力做了6×104J的功； （2）滑轮组的机械效率为90%。 19．(1)1000J；(2)62.5W；(3)75N 【详解】(1)拉力所做的有用功 W有用=Gh=500N×2m=1000J (2)拉力所做的总功 拉力所做功的功率 (3)该装置做的额外功 W额外=W总-W有用=1250J-1000J=250J 克服动滑轮的重做的功 W动=W额外-W摩擦=250J-100J=150J 动滑轮的重 答：(1)拉力所做的有用功1000J； (2)拉力F做功的功率62.5W； (3)动滑轮的重75N。 20． 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． 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 $$