2025年中考物理二轮复习专题计算题：机械效率

2025年中考物理二轮复习专题计算题：机械效率 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、计算题 1．如图所示，起重机将质量为5400kg的大石头沿竖直方向匀速提升了3m，它的电动机所做的功是4.05×105J。求： （1）大石头所受的重力； （2）起重机提升重物所做的有用功； （3）起重机的机械效率。    2．建筑工地上，工人用图甲所示的滑轮组利用箱子送建材上楼，每次运送量不定。滑轮组的机械效率随重力不同的建材变化的图像如图乙所示，滑轮与钢绳间的摩擦力及箱子和绳重忽略不计。求： （1）若工人用200N的拉力将建材匀速竖直向上提升了6m，拉力所做的总功； （2）动滑轮重为多少； （3）当滑轮组的机械效率为80%时，所运送建材的重力。 3．打桩机是利用冲击力将桩打入地下的机械，其原理如图所示，卷扬机拉动钢丝绳将桩锤提升后释放，桩锤下落打桩。某一过程中，卷扬机对钢丝绳的拉力F为5×104N，将桩锤匀速提升了2m，用时2s。求这一过程中： （1）卷扬机对钢丝绳拉力的功率； （2）若卷扬机的功率恒为6×104W，卷扬机的机械效率。 4．在某建筑工地上，为了搬运建筑材料，常常采用如图所示的简单机械。示意图中滑轮A与滑车连接，滑轮D固定在地面塔架上，钢丝绳拉力F由电动机提供。此滑轮组在1min内将质量为0.45t的建筑材料匀速提升12m，拉力F做的功为7.2×104J。（钢丝绳重和摩擦不计，g=10N/kg）求： （1）滑轮组做的有用功。 （2）滑轮组的机械效率。 （3）钢丝绳拉动的速度。 5．工人用如图所示的装置提升货物。已知货物重G物=720N，在t=5s内货物被匀速竖直提升了h=1m，工人对绳子自由端的拉力F=400N且竖直向下，工人的质量m=60kg，g=10N/kg。求在此过程中： （1）地面对工人的支持力大小； （2）装置对货物做的有用功； （3）拉力F的功率； （4）该装置的机械效率。 6．工人用如图所示的滑轮组来提升重为800N的物体时，物体在10s内被匀速提升了1.8m，工人竖直向下拉绳子的拉力为500N，工人对地面的压力为250N。绳子能承受的最大拉力为5000N。不计绳重和摩擦。求： （1）动滑轮的重力； （2）工人做功的功率； （3）该滑轮组能达到的最大机械效率。 7．小明用如图（甲）所示的滑轮组提升物体A，若将A匀速提高2m做的有用功为2160J，小明的体重为640N，（g＝10N/kg）（不计绳重和摩擦）求： （1）物体A所受重力是多少？ （2）已知此时滑轮组机械效率为90%，小明与地面接触面积为4×10-2m2，则此时小明对地面的压强是多少？ （3）如图（乙）所示，若利用此滑轮组从水下缓慢匀速提起（不计水的阻力，物体A没有露出水面）物体A，物体A（正方体）的边长为0.2m；求此时的机械效率？（ρ水＝1.0×103kg/m3）（保留整数） 8．小明家在建房子时，需要用滑轮组将建材提升至二楼。由于停电，装修工人用如图所示的滑轮组提升建筑材料，在10s内将重G=600N的装修材料提升了4m，在提升装修材料的过程中所做的额外功为600J。求： （1）工人做的有用功； （2）滑轮组的机械效率； （3）工人提升装修材料的过程中（不考虑绳重和摩擦），若绳子的拉力为700N，求被提升的物体多重。 9．建筑工地的工人用如图所示的滑轮组来提升重物。已知重物G=900N，不计绳重和摩擦，当绳子自由端的拉力F=400N时，可将重物匀速提升2m。在此过程中，试求： （1）拉力F做了多少功? （2）滑轮组的机械效率是多少? （3）若将该滑轮组的机械效率提高5%，需要用此滑轮组提升多重的重物? 10．某科研小组设计的高空作业装置如图所示，该装置固定于15m高的楼顶，主要由悬挂装置和提升装置两部分组成。悬挂装置由支架AD和杠杆BC构成，CO∶OB=2∶3。配重E通过绳子竖直拉着杠杆B端，其质量为100kg，底面积为200cm2。安装在杠杆C端的提升装置由定滑轮、动滑轮、吊篮及与之固定在一起的电动机Q构成。电动机Q和吊篮的总质量为10kg，定滑轮和动滑轮的质量相等。利用遥控装置可控制电动机拉动绳子H端，通过滑轮组使吊篮升降，电动机提供的功率恒为P。 当提升装置空载悬空静止时，配重E对楼顶的压强。科研人员将质量为m1的物体装入吊篮，启动电动机，当吊篮匀速上升时，绳子H端的拉力为F1，配重E对楼顶的压强为p1，滑轮组的机械效率为η1。物体被运送到楼顶卸下后，科研人员又将质量为m2的物体装到吊篮里运回地面。吊篮匀速下降时，绳子H端的拉力为F2，配重E对楼顶的压强为p2，吊篮经过30s从楼顶到达地面。已知p1∶p2=1∶2，F1∶F2=5∶3，不计杠杆重、绳重及摩擦。求： （1）动滑轮重力； （2）m2； （3）滑轮组的机械效率η1； （4）电动机的功率P。 11．如图所示的电动升降台的机械效率是50%，升降台用60s把300kg的重物匀速提升10m．求这过程中： （1）电动升降台对重物做的功． （2）电动升降台电动机做的总功． （3）电动升降台做功的功率． 12．家住农村的小李同学想测家中一头肥猪的重．家里只有一个量程较小的弹簧测力计，他利用杠杆平衡的原理，称出了猪所受的重力．小李将猪用绳绑住挂在木棒上的B点，将棒的一端（O点）放在石坎上．人用力通过挂在A端的测力计拉起木棒的另一端使木棒刚好达到水平位置，如图所示．图中弹簧测力计读数F=320N， OB =0.4m，AB =1.2m．求： （1）根据杠杆平衡条件，小李同学测出的猪重G是多少？ （2）如果猪的实际重力为1200N，猪被拉离地面升高了0.1m，小李做的有用功W有用是多少？ （3）小李同学测猪重使用的杠杆装置的机械效率η是多少？（保留整数） 13．在探究动滑轮的活动中，已知动滑轮的重力是1N，当用弹簧测力计拉着重为3.6N的物体匀速上升1m时，弹簧测力计的读数如图所示，则： （1）该动滑轮的机械效率是多少？ （2）克服绳重和摩擦力所做的额外功是多少？    14．如图是建筑工人用滑轮组提升建筑材料的场景，在20s的时间内，工人师傅用竖直向上的拉力将建筑材料匀速提升了2m，已知拉力F为400N，建筑材料的重力G为900N，求这个过程中： (1)绳子自由端移动的距离； (2)此滑轮组的机械效率； (3)拉力F的功率。 15．用如图所示滑轮组在15s内将重1000N的物体匀速上升了3m，人用拉力的F为400N，不计绳重和摩擦力．求： （1）动滑轮的重； （2）绳子自由端拉力F的功率； （3）滑轮组的机械效率； （4）若将重物的重力增加200N后，用这滑轮组将重物匀速提高相同的高度，该滑轮组的机械效率是多少？（结果百分数保留一位小数） 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专题计算题：机械效率》参考答案 1．（1）；（2）；（3）40% 【详解】解：（1）大石头所受的重力 （2）起重机提升重物所做的有用功 （3）起重机的机械效率 答：（1）大石头所受的重力为； （2）起重机提升重物所做的有用功为； （3）起重机的机械效率为40%。 2．（1）2400J；（2）400N；（3）1600N 【详解】解：（1）由图知，n＝2，拉力端移动距离 s＝2h＝2×6m＝12m拉力所做的总功 W总＝Fs＝200N×12m＝2400J（2）由图像可知，当建材重为G1＝400N时，滑轮组的机械效率η1＝50%，由于滑轮与钢绳间的摩擦力及箱子和绳重忽略不计，滑轮组的机械效率 η＝＝50%解得动滑轮的重力 G动＝400N（3）因为滑轮与钢绳间的摩擦力及箱子和绳重忽略不计时，滑轮组的机械效率 η＝所以当滑轮组的机械效率为80%时 η′＝＝80%解得此时提升建材的重力 G′＝1600N答：（1）若工人用200N的拉力将建材匀速竖直向上提升了6m，拉力所做的总功为2400J； （2）动滑轮重力为400N； （3）当滑轮组的机械效率为80%时，所运送建材的重力为1600N。 3．（1）；（2）83.33% 【详解】解：（1）拉力做的功为 根据可得，卷扬机对钢丝绳拉力的功率为 （2）卷扬机做的有用功为 卷扬机做的总功为 卷扬机的机械效率为 答：（1）卷扬机对钢丝绳拉力的功率为； （2）若卷扬机的功率恒为6×104W，卷扬机的机械效率为83.33%。 4．（1）5.4×104J；（2）75％；（2）0.6m/s 【详解】（1）根据题意知货物质量为 货物被提升的高度为 提升建材时所做的有用功为 （2） 由题意知拉力F做的功为7.2×104J，故总功为 机械效率为 （2）钢丝绳拉动的距离 钢丝绳拉动的速度 答：（1）滑轮组做的有用功为。 （2）滑轮组的机械效率为75%。 （3）钢丝绳拉动的速度为。 5．(1)200N；(2)720J；(3)160W；(4)90% 【详解】(1)站在地面上的人受到竖直向下的重力、竖直向上的支持力和拉力的共同作用，处于静止状态，受力平衡，则地面对工人的支持力大小 F'=mg-F=60kg×10N/kg-400N=200N (2)装置对货物做的有用功为 W有=G物h=720N×1m=720J (3)滑轮组的动滑轮绕2段绳，拉力移动的距离 s=2h=2×1m=2m 拉力所做的总功为 W总=Fs=400N×2m=800J 拉力F的功率为 P==160W (4)该装置的机械效率为 η==90% 答：(1)地面对工人的支持力大小为200N； (2)装置对货物做的有用功为720J； (3)拉力F的功率为160W； (4)该装置的机械效率为90%。 6．（1）200N；（2）180W；（3）86.7% 【详解】解：（1）由图可知绳子的有效段数n=2，因为不计绳重和摩擦时 所以动滑轮的重力 G动=nF﹣G=2×500N﹣800N=200N （2）绳子自由端移动的距离 s=nh=2×1.8m=3.6m 工人做的总功 W总=Fs=500N×3.6m=1800J 工人做功的功率 （3）由力的作用是相互的可知，地面对工人的支持力 F支=F压=250N 由力的平衡条件可知，工人的重力 G人=F支+F=250N+500N=750N＜5000N 则工人向下拉绳子时的最大拉力 F最大=G人=750N 因为不计绳重和摩擦时 所以工人所能提升物体的最大重力 G最大=nF最大﹣G动=2×750N﹣200N=1300N 则 答：（1）动滑轮的重力为200N； （2）工人做功的功率为180W； （3）该滑轮组能达到的最大机械效率为86.7%。 7．（1）1080N；（2）6000Pa；（3）89% 【详解】解：（1）将A匀速提高2m做的有用功为2160J，物体A的重力 GA＝＝1080N （2）小明拉力F做的总功 W总＝＝2400J 由图知，n＝3，绳子自由端移动距离 s＝3h＝3×2m＝6m 由W总＝Fs可得拉力 F＝＝400N 因为物体间力的作用是相互的，故小明受到绳子向上的拉力为 F′＝F＝400N 小明对地面的压力为 F压＝G人﹣F′＝640N﹣400N＝240N 小明对地面的压强为 p＝＝6000Pa （3）如图甲，不计绳重和摩擦，动滑轮重力 G动＝3F﹣GA＝3×400N﹣1080N＝120N 物体A的体积为 V＝0.2m×0.2m×0.2m＝0.008m3 在水下物体A受到的浮力 F浮＝ρ水V排g＝ρ水Vg＝1.0×103kg/m3×0.008m3×10N/kg＝80N 此时的机械效率 η＝×100%≈89% 答：（1）物体A所受重力是1080N； （2）此时小明对地面的压强是6000Pa； （3）此时的机械效率为89%。 8．（1） 2400J；（2）80%；（3） 1250N 【详解】解：（1）工人做的有用功为 （2）工人做的总功为 滑轮组的机械效率为 不考虑绳重和摩擦，拉力做的额外功为 则动滑轮重力为 由图知绳子承重段数，不考虑绳重和摩擦，根据 提升的物体的重为 答：（1）工人做的有用功是2400J； （2）滑轮组的机械效率是； （3）被提升的物体重1250N。 9．（1）2400J；（2）75%；（3）1200N 【详解】解：（1）由图可知，滑轮组绳子的有效股数n=3，则绳子自由端移动的距离 拉力F做功 （2）拉力做的有用功 滑轮组的机械效率 （3）不计绳重和摩擦，由 可得，动滑轮的重力 将该滑轮组的机械效率提高5%时，其机械效率为，设提升重物的重力为G′，因克服重物重力所做功为有用功，克服重物重力和动滑轮重力做的功为总功，所以，滑轮组的机械效率 解得 答：（1）拉力F做功2400J； （2）滑轮组的机械效率是75%； （3）若将该滑轮组的机械效率提高5%，需要用此滑轮组提升1200N的重物。 10．（1）100N；（2）40kg（3）80%；（4）300W 【详解】 解：（1）当提升装置空载悬空静止时，配重E的受力分析如图1所示 则配重E的重力 配重E对楼顶的压力 绳子对杠杆B端的拉力 FB=GE-F0=1000N-800N=200N 当提升装置空载悬空静止时，杠杆B端和C端的受力分析如图2所示，则由杠杆平衡原理可得 所以绳子对杠杆C端的拉力 当提升装置空载悬空静止时，提升装置整体的受力分析如图3所示，则电动机Q和吊篮的总重力 由于 FC=G0+2GK=m0g+2mKg 解得mk=10kg，动滑轮重力 Gk=mkg=10kg×10N/kg=100N （2）吊篮匀速上升时，配重E、杠杆、提升装置的受力分析分别如图4、图5、图6所示，物体、动滑轮、电动机与吊篮整体的受力分析如图7所示 则受力大小关系为 TB1=FB1，TC1=FC1，，FC1=TC1=G0+2GK+G1 则 配重对楼顶的压力 N1'=GE-FB1 配重对楼顶的压强 ① ② 吊篮匀速下降时，配重E、杠杆、提升装置的受力分析分别如图8、图9、图10所示，物体、动滑轮、电动机与吊篮整体的受力分析如图11所示 则受力大小关系为 TB2=FB2，TC2=FC2，，FC2=TC2=G0+2GK+G2 则 配重对楼顶的压力 N2'=GE-FB2 配重对楼顶的压强 ③ ④ 已知p1∶p2=1∶2，由①③可得 解得 2m1-m2=120kg⑤ 已知F1∶F2=5∶3，由②④可得 解得 3m1-5m2=40kg⑥ 由⑤⑥解得 m1=80kg，m2=40kg （3）当吊篮匀速上升时，滑轮组提升重物的机械效率 （4）当吊篮匀速下降时，电动机Q提供的功率 答：（1）动滑轮重力为10kg； （2）m2为40kg； （3）滑轮组的机械效率η1为80%； （4）电动机的功率P为300W。 11．（1）3.0×104J．（2）6.0×104J．（3）1000W 【详解】（1）升降台对重物做的功： （2）根据可得升降台电动机做的总功： ； （3）电动升降台做功的功率即总功率，则升降台对重物做功的功率： ． 12．1280N@120J@94%． 【详解】（1）由图知，F×OA=G×OB， 即：320N×1.6m=G×0.4m， 解得：G=1280N， （2）W有用=G实际h=1200N×0.1m=120J； （3）杠杆的动力臂和阻力臂的关系为OA：OB=1.6m：0.4m=4：1； ∵猪被拉离地面升高了0.1m ∴弹簧测力计提高的高度S=nh=4×0.1m=0.4m， W总=Fs=320N×0.4m=128J， ∴η==×100%≈94%． 答：（1）小李同学测出的猪重是1280N； （2）小李做的有用功120J； （3）小李同学测猪重使用的杠杆装置的机械效率是94%． 13．（1）75%；（2）0.2J 【详解】解：（1）由图知，弹簧测力计的分度值为0.2N，则绳端的拉力为2.4N，拉力做的有用功为 使用动滑轮时，n＝2，所以绳子自由端移动距离为2m，拉力做的总功为 该动滑轮的机械效率为 （2）所做的额外功为 提升动滑轮做的额外功为 克服绳重和摩擦力所做的额外功为 答：（1）该动滑轮的机械效率是75%； （2）克服绳重和摩擦力所做的额外功是0.2J。 14．(1)6m；(2)75%；(3)120W 【详解】(1)绳子自由端移动的距离 s＝3h＝3×2m＝6m (2)滑轮组机械效率 (3)拉力的功率 答：(1)绳子自由端移动的距离是6m； (2)此滑轮组的机械效率是75%； (3)拉力F的功率是120W。 15． 200N 240W 83.3% 85.7% 【详解】(1)动滑轮的重：G动=nF−G=3×400N−1000N=200N； (2)绳子自由端移动的速度：v====0.6m/s，绳子自由端拉力F的功率： P=Fv=400N×0.6m/s=240W；(3)滑轮组的机械效率：η==≈83.3%； (4)将重物的重力增加200N后：G′=G+200N=1000N+200N=1200N， 绳子的拉力：F′=(G动+G′)=(200N+1200N)= 此时滑轮组的机械效率：η′==≈85.7%. 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 $$