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 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、计算题 1．如图，塔式起重机上的滑轮组匀速吊起重物时，所用动滑轮重200N，所用的拉力为1×103N，使重物在0.5min内升高3m，此过程中滑轮组的机械效率为80%，求： （1）拉力做功的功率； （2）重物所受的重力； （3）克服摩擦和钢绳重所做的功。 2．如图所示，甲工人用F甲=80N的水平推力推动重为600N的货物，从A处水平路面上匀速移动5m至仓库门口B处，用时20s；乙工人接着使用滑轮组拉动该货物在竖直方向上匀速移动3m到达指定位置C，滑轮组的机械效率为80%。求： （1）甲工人做的功多少J？ （2）甲工人做功的功率是多少W？ （3）利用滑轮组提升货物所用的拉力F乙是多少N？ 3．如图所示，用滑轮组匀速提升物体到一定高度，已知该物体的重力是100N，拉力F为60N，物体被向上提升的高度是5m。若不计绳重和摩擦，求： （1）绳头移动的距离； （2）拉力所做的有用功； （3）拉力所做的总功； （4）该滑轮组的机械效率。 4．一辆小汽车出现了故障停在路中间，司机取来一套滑轮组将汽车拉向墙边，如图所示。若小汽车重为，运动时所受阻力为车重的，司机用800N的水平拉力经过30s拉着滑轮组自由端匀速前进了6m。求：（不计空气阻力） （1）司机做功的功率； （2）司机拉动该滑轮组所做的有用功及克服汽车重力所做的功； （3）该滑轮组的机械效率。 5．如图所示，工人师傅正在使用一种自制的简易起重装置向楼上吊装笨重的装修材料，电动机的输出功率始终保持800W，质量为100kg的水泥匀速提升10m高的位置用时15s。求：（g取10N/kg） （1）吊装过程中电动机拉绳的速度是多大？ （2）电动机对绳子的拉力多大？ （3）该滑轮组的机械效率多大？ 6．如图甲所示，电动卷扬机通过滑轮组提升重物，卷扬机有两个挡位可以调节对绳子自由端施加的拉力F的大小；在某一次提升重物过程中其拉力F随时间变化的关系如图乙所示，重物上升高度随时间变化的关系如图丙所示，不计钢丝绳重和摩擦力大小；求： (1)0～2s拉力F所做的功是多少？ (2)2～4s，提升重物过程中，卷扬机对绳子自由端施加的拉力F的功率是多少？ (3)2～4s，提升重物过程中，滑轮组机械效率为80%，则动滑轮的重力是多少？ 7．工人利用如图所示的滑轮组，在拉力F的作用下，10s内将重800N的物体竖直向上匀速提升20cm，忽略绳子重与滑轮间的摩擦，拉力的功率为20W，求：    （1）工人做的有用功； （2）滑轮组的机械效率； （3）如果被提升物体重力为1000N，则该滑轮组的机械效率为多少？ 8．如图所示，塔式起重机上的滑轮组将质量为600kg的物体提升2m，滑轮组的机械效率80%，g取10N/kg。在物体上升过程中，求： （1）物体的重力； （2）使物体上升2m所做的有用功； （3）若克服摩擦和钢丝绳重所做的功为1000J，求动滑轮的重力。 9．如图甲，长2m的平板车静止在光滑水平面上，平板车的最左端放着一小物块，固定在墙壁上的力传感器通过细绳拉住小物块。启动后电动机以恒定功率拉动平板车加速前进，速度达到最大时关闭电动机，平板车做减速运动，t＝6s时停止运动，此时小物块刚好处于平板车的最右端，传感器记录的力与时间的图象如图乙所示。全过程电动机共消耗电能10J，求： （1）t＝0.5s时小物块受到的摩擦力； （2）平板车速度达到最大时受到的拉力； （3）全过程电动机的工作效率。    10．如图甲所示，支架OB固定于竖直墙面O点，且可绕O点在竖直面内转动，细绳BC与支架连接于B点，另一端固定在墙上C点，此时支架水平，细绳与支架夹角为30°。滑轮组悬挂于支架A处，OA∶OB=3∶5，细绳BC能承受的最大拉力为2000N。重600N的工人用完全相同的两个滑轮绕成的滑轮组提升货物，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙所示。（不计支架和细绳的重力，不计滑轮组的摩擦和绳重，g=10N/kg） 求：（1）动滑轮的重力； （2）当工人用400N的力在5s内匀速提升货物，货物升高了2m，工人的功率多大？ （3）通过计算说明，此工人用上面的装置能否提起1000N的货物？ 11．图为某种型号的剪叉式高空作业平台车。这台机器利用起升电机升降作业平台，方便工人高空作业。该机器的部分数据如下表所示。求： 整车质量空载 3000 安全工作载荷 200 轮胎接地总面积 起升电机额定电压 24 起升电机额定功率 （1）平台车空载且静止在水平地面时，受到的重力是多少？ （2）在不超过安全工作载荷的前提下，平台车静止时，对水平地面的最大压强是多少？ （3）起升电机以额定功率工作时，在40s内将总重为1000N的人和作业工具举高8m，该机器做功的机械效率为多少？      12．现有一质量为的包装箱，工人师傅想把它搬到高的车厢上，他们用木板在车厢与地面之间搭成一个长度约为的简易斜面，如图所示，工人师傅站在地上用的推力沿斜面把包装箱匀速推上车。g取，求： （1）包装箱受到的重力？ （2）该斜面的机械效率是多少？ （3）包装箱在斜面上运动时所受摩擦力多大？ 13．如图所示，工人用滑轮组从地面提升重物，已知重物所受重力为1000N，底面积为0.25m2，工人用大小为400N的拉力F使重物在10s内匀速上升了6m。不计绳重和摩擦。求： (1)工人未提起重物时，重物对地面的压强； (2)滑轮组的机械效率（结果精确到0.1%）； (3)工人对重物做功的功率； 14．课外活动小组设计一个打捞沉船的模拟装置，用物体代替沉船。如图所示，使物体从M位置匀速直线上升到N位置，MN的高度h=10m，物体受到的重力G=3100N，体积是V=0.1m3，作用在绳子a的拉力为F1，作用在绳子b的拉力，（整个过程不考虑风浪、水流等因素的影响），（g=10N/kg，ρ水=1×103kg/m3），求： （1）F1的大小； （2）使物体从M位置匀速直线上升到N位置过程中滑轮组所做的有用功； （3）使物体从M位置匀速直线上升到N位置滑轮组的机械效率。 15．小明利用如图所示的滑轮组提升重为600N的重物，重物匀速上升了2m历时20s，小明拉绳的拉力为400N （1）滑轮组做的有用功； （2）拉力做功的功率； （3）滑轮组的机械效率。 16．用如图所示的滑轮组将重为440N的货物在5s内提升3m，已知滑轮组绳子自由端的拉力250N，（不计绳重和摩擦），求： （1）滑轮组提升货物过程中，做的有用功； （2）滑轮组绳子自由端的拉力做的总功； （3）滑轮组绳子自由端的拉力在5s内做功的功率； （4）提升过程中滑轮组的机械效率。 17．小明用如图所示的滑轮组提升物体，已知动滑轮重120N，小明重600N，他的最大臂力为800N。 (1)若他用500N的拉力将重为830N的物体匀速提升2m，所用时间2s，求此过程中： ①他做的额外功是多少? ②拉力做功的功率是多少? (2)假设克服绳重和摩擦对应的额外功占总功的比值5%近似保持不变，则小明使用此滑轮组提升重物的机械效率最高为多少? 18．工人用图示装置在10s内将质量为45kg的货物匀速提升2m，此过程中拉力的功率为150W。（g取10N/kg）求： （1）滑轮组的机械效率； （2）若工人用此装置匀速提升其他货物，测得拉力大小为500N，额外功占总功的10%，求工人提升货物的质量。 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）；（2）；（3） 【详解】解：（1）由图知，由3段绳子吊着动滑轮，绳子自由端移动的距离为 拉力做的功为 拉力做功的功率为 （2）拉力做的有用功为 重物所受的重力为 （3）克服动滑轮重力做的额外功为 克服摩擦和钢绳重所做的功为 答：（1）拉力做功的功率为； （2）重物所受的重力为； （3）克服摩擦和钢绳重所做的功为。 2．（1）400；（2） 20；（3）250 【详解】解：（1）根据W=Fs可知，甲工人做的功为 （2）根据，甲工人做功的功率为 （3）根据W=Gh可得，提升货物时，所做的有用功为 提升货物时，所做的总功由得 提升货物所用的拉力F乙由得 答：（1）甲工人做的功是400J； （2）甲工人做功的功率是20W； （3）利用滑轮组提升货物所用的拉力F乙是250N。 3．（1）；（2）；（3）；（4） 【详解】解：（1）由图可知，由两段绳子吊着动滑轮，绳头移动的距离为 （2）拉力所做的有用功为 （3）拉力所做的总功为 （4）该滑轮组的机械效率为 答：（1）绳头移动的距离为； （2）拉力所做的有用功为； （3）拉力所做的总功为； （4）该滑轮组的机械效率为。 4．（1）160W；（2）3.6×103J，0；（3）75% 【详解】解：（1）由可得，拉力做的总功为 拉力的功率为 （2）由题意可知，小汽车所受的阻力为车重的，被拉动时所受阻力为 由图可知，通过动滑轮绳子的段数。克服阻力做的有用功为 由于此过程中，重力的方向与小汽车的运动方向垂直，所以重力做功为零。 （3）滑轮组的机械效率为 答：（1）司机做功的功率为160W； （2）司机拉动该滑轮组所做的有用功为3.6×103J，克服汽车重力所做的功为0； （3）该滑轮组的机械效率为75%。 5．（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）物体上升的速度 由图可知，水泥由3段绳子承担，则此次吊装过程中绳子自由端移动的速度 （2）由 可得电动机做功 由可得，电动机对绳子的拉力 （3）滑轮组做的有用功 该滑轮组的机械效率 。 答：（1）此次吊装过程中绳子自由端移动的速度是2m/s； （2）电动机对绳子的拉力为400N； （3）该滑轮组的机械效率为83.3%。 6．(1)2400J (2)2000W (3)100N 【详解】（1）由图乙知道，0～2s的拉力F1 为300N；由图丙知，0～2s物体升高的高度h1=4m；由图甲知道，n=2，拉力端移动距离 0～2s拉力F做的功 （2）由图乙知道，2～4s的拉力F′=250N；由图丙知道，2～4s物体升高的高度 拉力端移动距离 2～4s卷扬机所做的功为 拉力F的功率 （3）由知道，拉力做的有用功 拉力做的额外功 不计钢丝绳重和摩擦力大小，拉力做的额外功等于提升动滑轮的功，由W额=G动h知道。动滑轮的重力 7．（1）160J；（2）80％；（3）83.3％ 【详解】解：（1）工人做的有用功 W有用=Gh=800N×20cm=Gh=800N×0.2m=160J （2）由可得拉力做功（即总功） W总=Pt=20W×10s=200J 滑轮组的机械效率 （3）忽略绳子重与滑轮间的摩擦，则 W额=W总-W有用=G动h 所以动滑轮的重量    不计绳子重与滑轮间的摩擦，提升物体重力为1000N时，此时该滑轮组的机械效率为 答：（1）工人做的有用功是160J； （2）滑轮组的机械效率是80%； （3）如果被提升物体重力为1000N，则该滑轮组的机械效率为83.3%。 8．（1）6000N；（2）12000J；（3）1000N 【详解】解：（1）物体的重力为 G=mg=600kg×10N/kg=6000N （2）使物体上升2m所做的有用功为 W有=Gh=6000N×2m=12000J （3）由知道，拉力做的总功 总额外功 克服动滑轮做功 由W额1=G动h知道，动滑轮重 答：（1）物体的重力为6000N； （2）使物体上升2m所做的有用功为12000J； （3）若克服摩擦和钢丝绳重所做的功为1000J，动滑轮的重力为1000N。 9．（1）2N；（2）3N；（3）60% 【详解】解：（1）由乙图可知0~1s内物块受到的拉力与时间成正比，设F＝kt，当t＝1s时，F＝4N，则k＝4N/s，所以拉力与时间的函数关系为 F＝4t 则t＝0.5s时小物块受到的拉力 F＝4N/s×0.5s＝2N 物块受到的摩擦力的最大值为4N，拉力小于静摩擦力的最大值，所以此时物块处于静止状态，物块受到的滑动摩擦力等于拉力，即 （2）长2m的平板车静止在光滑水平面上，所以平板车运动时只需克服物块的摩擦力，物块受到的滑动摩擦力的值为3N，由功率公式 可知，功率不变，速度变大，平板车的拉力变小，当平板车受到的合力为零时速度达到最大，此时拉力为3N。 （3）由题意可知物块运动了2m，物块克服摩擦力所做的功 W＝Fs＝3N×2m＝6J 全过程电动机的工作效率 答：（1）t＝0.5s时小物块受到的摩擦力为2N； （2）平板车速度达到最大时受到的拉力3N； （3）全过程电动机的工作效率为60%。 10．（1）100N；（2）320W；（3）此工人用上面的装置不能提起1000N的货物，计算说明见解析 【详解】解：（1）由图甲可知，该滑轮组的绳子承重段数n=2，由图乙可知，当物重为400N时，滑轮组的机械效率为80%，若不计滑轮组的绳重与摩擦，根据公式 可得，动滑轮的重力为 （2）由题意可得，绳子自由端移动的距离为 s=nh=2×2m=4m 所以拉力做功为 W=Fs=400N×4m=1600J 所以工人的功率为 （3）由题意可知，当提升1000N的重物时，此时的拉力 将滑轮组与重物看作一个整体，所以此时A点受到的拉力为 FA=G+2G动+F拉=1000N+2×100N+550N=1750N 将OAB视为一个杠杆，作OD垂直于BC，则OD为BC对支架的拉力FB的力臂，因为细绳与支架夹角为30°，所以 又因为 OA∶OB=3∶5 所以FA的力臂，根据杠杆的平衡条件，可得出 即 可得 所以此工人用上面的装置不能提起1000N的货物。 答：（1）动滑轮的重力为100N。 （2）工人的功率为320W。 （3）此工人用上面的装置不能提起1000N的货物。 11．（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）平台车空载且静止在水平地面时，受到的重力 （2）这台机器载荷最重时对地面压力最大，则对水平面的最大压力 对水平地面的压强 （3）该机器做的有用功 由可得，起升电机做的总功 机器的机械效率 答：（1）平台车空载且静止在水平地面时，受到的重力是； （2）在不超过安全工作载荷的前提下，平台车静止时，对水平地面的最大压强是； （3）起升电机以额定功率工作时，在40s内将总重为1000N的人和作业工具举高8m，该机器做功的机械效率为。 12．（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）包装箱受到的重力 （2）工人做的有用功 已知斜面长，拉力做的总功 斜面的机械效率 （3）工人做的额外功 13．(1)4000Pa (2)83.3% (3)720W 【详解】（1）由于重物静止在水平地面上对地面的压力为 重物对地面的压强为 （2）由图可知，绳子股数为，绳端移动的距离 拉力F做的有用功 拉力F做的总功 滑轮组的机械效率 （3）工人对重物做功的功率为 14．（1）2100；（2）21000；（3）50% 【详解】（1）由于物体从M位置匀速直线上升到N位置，则物体受到的浮力与绳子a的拉力为F1之和等于物体的重力，即 物体浸没水中，受到的浮力 F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.1m3=1000N 解得 F1=2100N （2）使物体从M位置匀速直线上升到N位置过程中滑轮组所做的有用功 （3）绳子b移动的距离为 则作用在绳子b的拉力做的功为 所以使物体从M位置匀速直线上升到N位置滑轮组的机械效率为 答：（1）F1的大小为2100N； （2）使物体从M位置匀速直线上升到N位置过程中滑轮组所做的有用功为21000J； （3）使物体从M位置匀速直线上升到N位置滑轮组的机械效率为50%。 15．（1）1200J；（2）80W；（3）75% 【详解】解：（1）滑轮组做的有用功为 （2）由图知道，承担物重绳子的股数是n＝2，拉力做功的功率 （3）该滑轮组的机械效率为 答：（1）滑轮组做的有用功为1200J； （2）拉力做功的功率为80W； （3）滑轮组的机械效率为75%。 16．（1）；（2）；（3）；（4） 【详解】解：（1）滑轮组提升货物过程中，做的有用功为 （2）如图，由2段绳子吊着动滑轮，绳子自由端移动的距离为 滑轮组绳子自由端的拉力做的总功为 （3）滑轮组绳子自由端的拉力在5s内做功的功率为 （4）提升过程中滑轮组的机械效率为 答：（1）滑轮组提升货物过程中，做的有用功为； （2）滑轮组绳子自由端的拉力做的总功为； （3）滑轮组绳子自由端的拉力在5s内做功的功率为； （4）提升过程中滑轮组的机械效率为。 17．(1)①340J；②1000 (2)85% 【详解】（1）①由图知道，n=2，则绳端移动的距离 有用功 总功 则他做的额外功 ②拉力做功的功率 （2）当作用在绳子上的拉力最大时，滑轮组的机械效率最大，小明体重为600N，则绳子受到的最大拉力 设物体上升的高度为h，则拉力做的总功 克服动滑轮重力做的额外功 由题知道，提升过程中绳子重和摩擦对应的额外功 滑轮组做的有用功 滑轮组的最大机械效率 18．（1）60%；（2）135kg 【详解】解：（1）货物的重力 G=mg=45kg×10N/kg=450N 工人做的有用功 W有用=Gh=450N×2m=900J 拉力做的总功 W总=Pt=150W×10s=1500J 滑轮组的机械效率 （2）若工人用此装置匀速提升其他货物，由题知，额外功占总功的10%，则有用功占总功的90%，即机械效率η′=90%，由图知，n=3，拉力端移动距离s=3h，因为      所以工人提升货物的重力 G′=3η′F′=3×90%×500N=1350N 其质量 答：（1）滑轮组的机械效率为60%； （2）工人提升货物的质量为135kg。 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 $$