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 1．2018年3月14日泰诚十里水街双龙河道整治工程基本完成，届时为达州人民又将增加一道美丽的风景。如图所示，是商业街内某工地工人用汽车通过滑轮组将深井中的重物A拉至井口的装置图。已知井深20m，汽车重，车轮与地面的总接触面积为120cm2，汽车受到地面对它的阻力是车重的0.1倍，重物A重。现在汽车向右匀速运动使重物A以0.5m/s的速度匀速上升，汽车拉绳子的力为F，此时滑轮组的机械效率为80%。求： （1）将重物A从井底拉至井口需要多长时间？ （2）汽车对水平地面的压强是多少？ （3）此时汽车拉绳子的力F是多少？ （4）使汽车前进的牵引力做功的功率是多少？ 2．如图所示，用的拉力，将重的木箱匀速提升，不计绳重和摩擦。求： （1）动滑轮重； （2）滑轮组所做的有用功； （3）滑轮组的机械效率。 3．如图为河里打捞沉船里一货箱的模拟图片，问： （1）用声呐探测到沉船的回声时间是0.03s，沉船在水下的深度为多少？（设v声水=1400m/s） （2）河水对沉船的压强为多少？（不计沉船的高） （3）已知动滑轮及附属部件的总重为2000N，将一重为4000N的货箱匀速打捞出水面时，每根钢绳的拉力F为多大？ （4）若每只货箱重力相同且不可分割，钢绳的最大拉力为5000N，则在货箱离开水面被匀速拉起的过程中，该滑轮组的机械效率最大可达多少（不计摩擦和绳重，保留一位小数）？ 4．如图，用滑轮组提升重物时，重400N的重物在10s内匀速上升了1m。已知拉绳子的力F为250N，不计绳重和摩擦，则提升重物的过程中： （1）绳子自由端下降速度为多少m/s； （2）滑轮组的机械效率为多少； （3）拉力F的功率是多少。    5．修建房屋时，人们往往会利用起重机如图甲所示来搬运质量较大的建筑材料。图乙为起重机内部滑轮组的简易图。现用该起重机将质量为400kg的建筑材料在20s内拉起5m，绳子自由端的拉力F=1500N，不计绳重和摩擦，g取10N/kg。求： （1）起重机对建筑材料做的有用功及功率分别是多少？ （2）该起重机滑轮组的机械效率；（结果保留到0.1%） （3）动滑轮的重力。 6．中国目前已成为世界基建强国，如图1所示的塔吊是基建的常用设备，其结构可简化为如图2所示的滑轮组模型。已知物体质量为120kg，动滑轮的重为300N，在绳子自由端施加拉力F后物体在10s内匀速上升5m。不计绳重和一切阻力，g取10N/kg。求： （1）物体上升的速度； （2）10s内拉力F的功率； （3）滑轮组的机械效率η。 7．如图，用滑轮组提升重物时，重400N的重物在10s内匀速上升了1m。已知拉绳子的力F为250N，不计绳重和摩擦，则提升重物的过程中； （1）绳子自由端下降速度为多少m/s； （2）滑轮组的机械效率为多少； （3）拉力F的功率是多少W，如果重物为900N，则滑轮组的机械效率又为多少。 8．搬运工人站在水平高台上用如图所示的滑轮组匀速竖直向上提升重物，某次工人提升重物时，拉力F的大小为150N，将重为360N的货物20s匀速提升2m。若工人的重力为640N，与地面接触的总面积4.0×10﹣2m2，已知动滑轮重90N且不计绳重和摩擦，求： （1）拉力的功率； （2）滑轮组的机械效率； （3）若仍用该滑轮组提升另一货物，当提升过程中该工人对水平高台的压强为2.0×104Pa，求所提升货物的重力。 9．小科同学家装修新房，看到工人师傅使用如图所示的一种自制简易起重装置向楼上吊装笨重的装修材料，该装置简单易制、方便快捷，大大减少了工人搬运材料的劳动强度。如果电动机拉绳子的功率为800W，将重力为960N的物体匀速提升到10m高的位置用时15s。问： （1）此次吊装过程中绳子自由端移动的速度是多大？ （2）电动机对绳子的拉力是多大？ （3）该滑轮组的机械效率是多大？ 10．如图甲所示，用滑轮组提升一边长为0.2m、质量为20kg的实心均匀正方体物块甲，人用75N的拉力时，物块甲对水平地面的压强为2.5×103Pa。滑轮组轴处摩擦、绳重均忽略不计，g取10N/kg。 （1）人拉力为75N时，地面对甲的支持力为多大； （2）如图甲，若物块甲在5s内匀速上升了6m，人拉绳子的功率为多少； （3）若将原来物块甲和另一个实心均匀正方体乙分别放在水平地面上，若将乙叠加到甲上，甲对地面的压强与甲单独放在水平地面的压强之比为13∶4，求原滑轮组匀速提升乙时的机械效率。    11．如图所示装置，小明站立在水平地面提升总重力为56N的三件衣服，他以大小为15N的拉力竖直向下匀速将绳端下拉了1m，若衣服上升的速度为0.25m/s，求： （1）小明所做的总功； （2）滑轮组的机械效率； （3）小明拉力的功率。    12．如图，塔式起重机上的滑轮组10s内将重为1.2×104N 的重物匀速吊起2m，滑轮组的机械效率为 80%。求： （1）提升重物做的有用功； （2）绳端的拉力及其功率； 13．如图所示，体重为60kg 的工人利用滑轮组提升重为800N 的物体A，所用拉力为F，物体A以0.2m/s 的速度匀速上升了10s， 此时滑轮组的机械效率为80%（不计绳重与摩擦， g=10N/kg）， （1）滑轮组所做的有用功； （2）拉力F的功率； （3）工人用此滑轮组所能提升的最大物重。    14．为了优化东营市区位，构建大交通格局，市里组织编制了全市综合交通网中长期发展规划，其中东营高铁的建设对于优化区域路网布局，山东半岛城市群一体化发展和城镇化发展具有重大意义。图甲为高铁建设的施工现场，其中机械部分可以简化为图乙的简易滑轮组。起重机利用滑轮组将重5000N的混凝土一次性匀速提升到离地面4m处，起重机所用拉力为2000N，时间为20s，请计算这次提升混凝土过程中： （1）提升混凝土的有用功； （2）起重机做功的功率； （3）滑轮组的机械效率； （4）不计绳重及摩擦，使用该滑轮组匀速提升重8000N的混凝土时所用的拉力。 15．为了将放置在水平地面上重G=100N的重物提升到高处。小明同学设计了图（甲）所示的滑轮组装置。当小明用图（乙）所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，物体上升速度v随时间变化关系图像为图（丙），物体上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图（丁）所示。若重物与地面的接触面积S=5×10-2m2，不计摩擦和绳重，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。求： （1）匀速提升物体时，拉力F的功率为多少W?滑轮组的机械效率η为多少? （2）在1~2s内，拉力F做的功W为多少J? 16．如图甲所示，重力为500N的工人用滑轮组提升货物，不计摩擦和绳重，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙，求： （1）若工人用250N的拉力在1min内将货物匀速向上提高了12m，拉力做的功和功率大小； （2）动滑轮重力大小； （3）该工人竖直向下匀速拉绳子自由端运送货物时，若要工人不被拉离地面，此滑轮组一次能提升货物的最大重力。 17．如图，一辆货车匀速从山底A开到山顶B。货车重5.0×104N，发动机的功率50kW保持不变，山坡AB长2000m，高度h为300m，牵引力保持2.5×104N不变，不计空气阻力。求： （1）从A行驶到B过程中，斜面的机械效率。 （2）货车在山坡上行驶时受到的摩擦力。 18．如图所示，在40N的水平拉力F作用下，重200N的物体沿水平地面向左匀速直线运动了2m，物体与地面的滑动摩擦力为90N。求： （1）拉力所做的有用功； （2）滑轮组的机械效率。 19．《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代农业机械。其中这样写道：“凡河滨有制筒车者，堰陂障流绕于车下，激轮使转，挽水入筒，——顷于枧内，流入亩中，昼夜不息，百亩无忧。”该段文字描述了筒车这样一种以水流作动力，用来取水的机械，如图所示。若接水槽离取水处高4m，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水4kg，筒车旋转一周所用时间为60s。（接水槽离倒水处的高度忽略不计，g取10N/kg） （1）请从能量转化的角度，简要分析筒车的工作原理； （2）求该筒车旋转一周对进入接水槽的水所做的功； （3）若水流冲击筒车的功率为40W，求筒车旋转一周取水的机械效率。 20．如图甲所示，重为16N的物体A在拉力F的作用下，5s内匀速运动了0.5m，拉力做的功随时间变化的图像如图乙所示，物体A在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力为物重G的0.25倍；求 （1）拉力F的功率； （2）拉力F的大小； （3）此滑轮组的机械效率。 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年中考物理二轮复习提升训练：机械效率的计算》参考答案 1．（1）40s；（2）；（3）；（4） 【详解】解：（1）已知重物A上升的速度为0.5m/s，将重物A从井底拉至井口需要的时间 （2）汽车对地面的压力等于汽车的重力 汽车对水平地面的压强是 （3）汽车拉力做的有用功为 拉力做的总功 由图可知，绳子承重段数n为3，绳子自由端移动的距离为 此时汽车拉绳子的力F是 （4）汽车匀速前进时，车受到的阻力为 汽车匀速前进时，牵引力等于绳子自由端的拉力与阻力之和 使汽车前进的牵引力做功的功率是 答：（1）将重物A从井底拉至井口需要40s； （2）汽车对水平地面的压强是； （3）此时汽车拉绳子的力F是； （4）使汽车前进的牵引力做功的功率是； 2．（1）300N；（2）2400J；（3）80% 【详解】（1）由图知n=3，不计摩擦和绳重，由 可得动滑轮重 G动=nF−G物=3×500N−1200N=300N （2）做的有用功 W有=G物h=1200N×2m=2400J （3）拉力移动的距离 s=nh=3×2m=6m 滑轮组做的总功 W总=Fs=500N×6m=3000J (4)滑轮组的机械效率 答：（1）动滑轮重为300N； （2）拉力所做的有用功为2400J； （3）滑轮组的机械效率是80%。 3．（1）21m；（2）2.1×105Pa；（3）1500N；（4）88.9% 【详解】解：（1）根据公式可得，沉船在水下的深度为 （2）根据液体压强公式可得，河水对沉船的压强为 （3）由图可知，动滑轮上承受重物的绳子段数为 根据滑轮组拉力的计算公式可得绳子末端的拉力为 （4）若钢绳的最大拉力F1为5000N时，此装置的机构效率可达最高，设此时提起货箱的个数为n个，对动滑轮及附属部件和货箱进行受力分析可得 即 解得 因货箱不可分割，所以应取 即当一次提起4个货箱时，此装置的机械效率可达最高，此时滑轮组提起货箱的总重力 有用功 不计摩擦和绳重，货箱和动滑轮的总重 总功为 此装置的机械效率 答：（1）沉船在水下的深度为21m； （2）海水对沉船的压强为2.1×105Pa； （3）每根钢绳的拉力F为1500N； （4）该滑轮组的机械效率最大可达88.9%。 4．（1）0.2；（2）80%；（3）50W 【详解】解：（1）由图知，承担物重绳子的股数为 绳子自由端被拉下的距离 绳子自由端下降的速度 （2）拉力做的有用功 拉力做的总功 滑轮组的机械效率 （3）拉力F的功率是 答：（1）绳子自由端下降速度为0.2m/s； （2）滑轮组的机械效率为80%； （3）拉力F的功率是50W。 5．（1）；；（2）；（3） 【详解】解：（1）建筑材料的重力为 起重机对建筑材料做的有用功为 则有用功的功率为 （2）由图可知，滑轮组上承担重量的绳子股数为n=3，则绳子自由端移动的距离为 拉力做的总功为 该起重机滑轮组的机械效率为 （3）不计绳重和摩擦，由可得，动滑轮的重力为 答：（1）起重机对建筑材料做的有用功为，功率为； （2）该起重机滑轮组的机械效率为； （3）动滑轮的重力为。 6．（1）0.5m/s；（2）750W；（3）80% 【详解】解：（1）物体上升的速度为 （2）物体的重力为 由图知，通过动滑轮绳子的段数 不计绳重和一切阻力，绳子自由端拉力 绳子自由端移动的距离 拉力所做的功 拉力的功率 （3）有用功为 滑轮组的机械效率 答：（1）物体上升的速度为； （2）内拉力的功率为； （3）滑轮组的机械效率为。 7．（1）0.2m/s；（2）80%；（3）50W，90% 【详解】解：（1）由图知 绳子自由端被拉下的距离 绳子自由端下降的速度 （2）拉力做的有用功 拉力做的总功 滑轮组的机械效率 （3）拉力F的功率是 不计绳重和摩擦，根据公式可知，动滑轮的重力 如果重物为900N，根据公式可知，滑轮组的机械效率是 答：（1）绳子自由端下降速度为0.2m/s； （2）滑轮组的机械效率为80%； （3）拉力F的功率是50W，如果重物为900N，则滑轮组的机械效率为90%。 8．（1）45W；（2）80%；（3）390N 【详解】解：（1）由图知绳子承重段数n＝3，提升货物时拉力端移动的距离 s＝nh＝3×2m＝6m 拉力做的总功 W总＝Fs＝150N×6m＝900J 拉力做功功率 （2）拉力做的有用功 W有用＝Gh＝360N×2m＝720J 滑轮组的机械效率 （3）不计绳重和摩擦，拉力 动滑轮的重力 G动＝nF﹣G＝3×150N﹣360N＝90N 当提升另一货物时，工人对高台的压力 F压＝pS＝2.0×104Pa×4×10﹣2m2＝800N 而 F压＝G人+F拉 则人对绳子末端的拉力 F′＝F拉＝F压﹣G人＝800N﹣640N＝160N 因为不计绳重和摩擦 所以所提升货物的重力 G′＝3F′﹣G动＝3×160N﹣90N＝390N 答：（1）拉力的功率为45W； （2）滑轮组的机械效率为80%； （3）所提升货物的重力为390N。 9．（1）2m/s；（2）400N；（3）80% 【详解】解：（1）由图可知，滑轮组绳子的有效股数，则绳子自由端移动的距离 此次吊装过程中绳子自由端移动的速度 （2）由可得，电动机对绳子的拉力 （3）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是400N； （3）该滑轮组的机械效率是80%。 10．（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1） 正方体物块甲的底面积为 地面对甲的支持力为 （2） 正方体物块甲的重力 则 即 解得，当物体匀速上升时，绳子上的拉力为 物体甲上升的速度为 则绳子自由端移动的速度为 人拉绳子的功率为 （3）乙叠加到甲上时对地面的压强 则 解得，则滑轮组匀速提升乙时，，绳子的拉力为 设物体乙上升的高度为，则绳子移动的距离为 做的有用功为 拉力F3做的总功为 滑轮组匀速提升乙时的机械效率 答：（1）地面对甲的支持力为； （2）人拉绳子的功率为； （3）滑轮组匀速提升乙时的机械效率。 11．（1）15J；（2）93.3%；（3）15W 【详解】解：（1）人做的总功 （2）根据图示可知，有两个动滑轮提升物体，即4条绳子提升物体，衣服上升的距离 有用功为 滑轮组的机械效率 （3）绳子移动的速度为 小明拉力的功率为 答：（1）小明所做的总功为15J； （2）滑轮组的机械效率约为93.3%； （3）小明拉力的功率为15W。 12．（1）2.4×104J；（2）5×103N，3000W 【详解】解：（1）提升重物做的有用功 W有=Gh=1.2×104N×2m=2.4×104J （2）由知道，拉力做的总功 由图可知，滑轮组绳子的有效股数n=3，则绳端移动的距离 s=nh=3×2m=6m 由W=Fs知道，绳端的拉力 拉力的功率 答：（1）提升重物做的有用功是2.4×104J； （2）绳端的拉力是5×103N，其功率是3000W。 13．（1）1600J；（2）200W；（3）1600N 【详解】解：（1）由得，物体上升的距离为 滑轮组所做的有用功 （2）由得，拉力F的做的功 功率 （3）不计绳重与摩擦时，物体上升过程中，工人对动滑轮做功 动滑轮的重力 当工人对地面的压力为0时，绳子末端的拉力最大，为 滑轮组承担物重绳子的股数 由滑轮组省力特点得，用此滑轮组所能提升的最大物重 答：（1）滑轮组所做的有用功1600J； （2）拉力F的功率200W； （3）工人用此滑轮组所能提升的最大物重1600N。 14．（1）2×104J；（2）1200W；（3）83.3%；（4）3000N 【详解】解：（1）提升混凝土的有用功为 （2）拉力所做的功，即为起重机所做的总功为 起重机做功的功率为 （3）滑轮组的机械效率为 （4）动滑轮的重力为 使用该滑轮组匀速提升重8000N的混凝土时所用的拉力为 答：（1）提升混凝土的有用功为2×104J； （2）起重机做功的功率为1200W； （3）滑轮组的机械效率为83.3%； （4）用该滑轮组匀速提升重8000N的混凝土时所用的拉力为3000N。 15．（1）300W，83.3%；（2）187.5J 【详解】解：（1）在2~3s内，重物做匀速运动，其速度 拉力 因为连接动滑轮的绳子有三根，所以拉力F的作用点下降的速度是重物上升速度 v3的三倍，则拉力F的功率 滑轮组的机械效率 （2）在1~2s内，拉力 重物上升高度 拉力 F做的功 答：（1）在2~3s内，拉力F的功率为300W，滑轮组的机械效率为83.33%； （2）在1~2s内，拉力F做的功为187.5J。 16．（1）6000J，100W；（2）100N；（3）900N 【详解】解：（1）从图甲中可知n=2，绳子自由端移动的距离 s=nh=2×12m=24m 拉力做的功 W总=Fs=250N×24m=6000J 功率 （2）从图乙中可知，当G物=300N时，机械效率η=75%，因为不计摩擦和绳重，根据 可知 解得 G动=100N （3）工人所施加的最大拉力 F′=G人=500N 该工人竖直向下匀速拉绳子自由端运送货物时，若要工人不被拉离地面，根据可知，此滑轮组一次能提升货物的最大重力 G物′=nF′-G动=2×500N-100N=900N 答：（1）若工人用250N的拉力在1min内将货物匀速向上提高了12m，拉力做的功为6000J，功率为100W； （2）动滑轮重力大小为100N； （3）该工人竖直向下匀速拉绳子自由端运送货物时，若要工人不被拉离地面，此滑轮组一次能提升货物的最大重力为900N。 17．（1）30%；（2）1.75×104N 【详解】解：（1）由题意可知，车从山底开到山顶所做的有用功 由可知，汽车从山底开到山顶所做的总功 由可知，山坡的机械效率 （2）由题意可知，额外功 由可知，汽车在山坡上行驶时的摩擦力 答：（1）山坡的机械效率为30%； （2）汽车在山坡上行驶时的摩擦力为1.75×104N。 18．（1）180J；（2）75% 【详解】解：（1）拉力所做的有用功 W有=fs物=90N×2m=180J （2）由图可知n=3，滑轮组的机械效率 答：（1）拉力所做的有用功为180J； （2）滑轮组的机械效率为75%。 19．（1）见解析；（2）1920J；（3）80% 【详解】解：（1）水流冲击的机械能转化为筒车转动的机械能和提水的重力势能。 （2）接水槽离取水处高4m，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水4kg，则筒车旋转一周对进入接水槽的水所做的功 （3）筒车旋转一周所用时间为60s，水流冲击筒车的功率为40W，则筒车旋转一周取水的机械效率 答：（1）水流冲击的机械能转化为筒车转动的机械能和提水的重力势能。 （2）该筒车旋转一周对进入接水槽的水所做的功为1920J； （3）若水流冲击筒车的功率为40W，筒车旋转一周取水的机械效率为80%。 20．（1）0.5W；（2）2.5N；（3）80% 【详解】解：（1）由图乙所示图像可知，在t=5s内拉力做的功W=2.5J，则拉力的功率 （2）物体的速度 由图示可知，滑轮组承重绳子的股数n=2，绳子自由端拉力移动的速度 根据 得，拉力为 （3）物体受到的摩擦力 物体匀速运动，5s内做的有用功 滑轮组的效率 答：（1）拉力F的功率为0.5W； （2）拉力F的大小为2.5N； （3）此滑轮组的机械效率为80%。 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 $$