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 1．一辆质量为3.5×103kg的汽车不慎陷入泥泞地面，汽车司机组织人们用如图所示的滑轮组将汽车拖出。已知整个过程中，水平拉力F=2×103N，汽车沿水平方向匀速移动了6m，滑轮组的机械效率是90%。求： （1）拉力F做的总功； （2）汽车受到的阻力大小。 2．如图，一辆货车匀速从山底A开到山顶B。货车重为5.0×104N，发动机的功率50kW保持不变，山坡AB长2000m，高h为300m，牵引力保持2.5×104N不变，不计空气阻力。求： （1）汽车从山底开到山顶所做的有用功； （2）山坡的机械效率； （3）汽车在山坡上行驶时的摩擦力。 3．如图所示，甲工人用水平推力F甲推动重为600N的货物，在水平路面上匀速直线运动1m至仓库门口A处，用时3s，此过程中甲工人做功的功率P甲=30W；乙工人接着使用滑轮组拉动该货物在同样的路面上匀速直线运动10m到达指定位置B处。此过程滑轮组的机械效率为75%。求： （1）甲工人做的功； （2）地面对货物的摩擦力； （3）乙工人做的功； （4）乙工人在绳子自由端的拉力F乙的大小。 4．如图甲是工人使用升降平台进行高空玻璃幕墙清洗的场景，该平台结构简图如图乙所示，吊篮和动滑轮质量为20kg，吊篮由电动机控制升降，电动机输出功率恒为600W，在某次吊升过程中，两名工人及所带工具总质量200kg，30s内吊篮匀速上升6m，g=10N/kg，求 （1）该过程中的有用功； （2）平台的机械效率； （3）判断该平台中绕绳的重力及各处摩擦能否忽略，在平台各器材不可替换的情况下，欲提高该平台使用时的机械效率，可采用什么方法？（说出一种） 5．如图所示，某快递公司工作人员利用滑轮组往货车上提升重物时，在竖直向上的50N的拉力F作用下，将重为120N的物体匀速提起，在5s时间内重物上升的高度。不计绳重和摩擦，求： （1）动滑轮的重力是多少？ （2）拉力做功的功率是多少？ （3）滑轮组提升该重物时的机械效率是多少？ 6．某工人用如图所示的滑轮组提升建筑材料。工人将重力为600 N的建筑材料在10 s内匀速提升4 m，他对绳的拉力为375 N。在此过程中，试求： （1）建筑材料上升速度是多少？ （2）滑轮组做的有用功是多少？ （3）该滑轮组的机械效率是多少？ 7．如图甲是一底面积为1m²的货物静止在地面上，其重力 为1200N； 图乙是小明用拉力F将货物竖直向上匀速提升2m， 动滑轮的机械效率为80%， g 取10N/kg。 （1）求货物静止时对地面的压强； （2）求绳端的拉力F做的总功； （3）若动滑轮的质量为10kg， 求克服摩擦和钢绳重所做的功。 8．如图所示，斜面长s＝2m，高h＝0.8m，建筑工人将重G＝500N的货物箱，用绳子从地面匀速拉到顶端时，沿斜面向上的拉力F＝250N，不计绳重力。求： （1）该过程拉力F做的总功是多少？ （2）该过程拉力F做的额外功是多少？ （3）货物箱在斜面上受的摩擦力大小是多少？ 9．如图所示，工人师傅用动滑轮把一重物匀速提升到一定高度，不计绳重和摩擦。如果动滑轮的自重为5N，该装置的机械效率为75%，工人所做的总功为60J，求： （1）工人所做的额外功。 （2）动滑轮上升的高度。    10．如图所示，工人站在水平地面上，用滑轮组提升重为600N的物体A，工人对绳子的自由端施加竖直向下的拉力F，物体A被竖直匀速提升1m，用时5s，此时，地面对工人的支持力为100N。已知：工人重为500N。不计绳重和轴摩擦。求： （1）工人对绳端的拉力大小； （2）绳端拉力的功率： （3）滑轮组的机械效率。 11．2022年4月，一头质量为180kg的海豚在昌江棋子湾受伤搁浅，被救援人员送至科研基地治疗。救援过程中，利用如图所示的滑轮组，在40s时间内，救援人员用500N的拉力拉动绳端，把轻质布兜内的海豚沿竖直方向匀速提升2m。g取10N/kg，问，此过程中： （1）滑轮组对海豚做的有用功有多大？ （2）拉力做功的功率有多大？ （3）滑轮组的机械效率有多大？ 12．一个工人用绳按照如图所示装置，将一个500N重的木箱M匀速拉到5m高的平台上，固定斜面长10m，用的力拉绳，木箱由底端上升到顶端用时50s，不计绳重及绳子与滑轮间的摩擦，拉木箱的绳子始终与斜面平行，求： （1）做有用功的功率； （2）整个装置的机械效率（保留一位小数）。 13．建筑工地工人用如图的滑轮组搬运沙袋，已知一袋沙袋重200N，工人一次性用该滑轮组搬运4袋沙袋，沙袋移动的速度为0.2m/s，该滑轮组的机械效率为80％，（不计绳重、摩擦）； 求：（1）10s内工人对沙袋做功； （2）工人的拉力做功的功率。 14．图1所示为工人师傅乘坐吊篮在高空粉刷楼体外墙的情景，吊篮可在电动机的作用下实现升降，其简化结构原理如图2所示。吊篮的质量为60kg，两名工人及工具的总质量为240kg，某次吊升过程中，吊篮在30s内匀速上升了6m。不计滑轮重、绳重和摩擦， （1）电动机对绳子的拉力？ （2）电动机对吊篮（包括人及工具）做的功和功率？ （3）对吊篮做的功为额外功，对人和工具做的功为有用功，则机械效率是多少？    15．如图所示已知斜面长为8m，斜面高为4m。小南同学用绳子沿斜面将重为800N的木箱由斜面底端匀速拉到顶端。拉力大小为600N，绳重不计。斜面的机械效率为 %，斜面对物体施加的摩擦力为 N。    16．用如图所示的滑轮组提升物体A，在匀速竖直提升物体A的过程中，卷扬机加在绳子自由端竖直向下的拉力F为500N，物体A在10s内上升的高度h为10m，物体A所受的重力GA为900N，不计绳重和滑轮与轴的摩擦。 求：（1）动滑轮所受的重力G动； （2）滑轮组的机械效率η； （3）拉力F做功的功率P。 17．为了建设精致城市，每到春天园林工人要在过街天桥上放置花草，为城市增添一抹绿色。如图所示，工人用长木棒、滑轮、轻绳组装提升装置。木棒放置在天桥栏杆上始终保持水平，与栏杆M接触点为O；用沙袋将木棒B端压在栏杆N上，在木棒A端吊装滑轮组。，每个沙袋重，每个滑轮重。（木棒和绳的重力、滑轮与轴的摩擦均忽略不计） （1）若A点受到竖直向下的拉力为，为了保持木棒水平平衡，在B端至少需要放置几个沙袋？ （2）若某次工人利用滑轮组竖直向下拉绳子，将重为的花架匀速提升。求： ①滑轮组的机械效率。 ②滑轮组对绳的拉力。 18．为了改善农村面貌和环境卫生，政府对道路、公厕等公共设施进行了改造。如图所示，在新农村改造时，质量为70kg的工人用滑轮组吊起质量为40kg的建筑材料，将建筑材料提升2m（不计绳重和摩擦），所用拉力为250N。（g取10N/kg） （1）物体重为多少? （2）使用该滑轮组时的机械效率是多少? （3）通过计算说明，该工人用此装置能否拉起重为1400N的物体? 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）3.6×104J；（2）5.4×103N 【详解】解：（1）由图像可知滑轮组动滑轮上绳子的段数为3，拉力F移动的距离 s=3×6m=18m 拉力做的总功为 W总=Fs=2×103N×18m=3.6×104J （2）若汽车受到的阻力为f，汽车移动的距离s0，整个过程的机械效率有      整理得 f=3Fη=3×2×103N×90%=5.4×103N 答：（1）拉力F做的总功为3.6×104J； （2）汽车受到的阻力大小为5.4×103N。 2．（1）1.5×107J；（2）30%；（3）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 （2）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 （3）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）汽车从山底开到山顶所做的有用功为1.5×107J； （2）山坡的机械效率为30%； （3）汽车在山坡上行驶时的摩擦力为1.75×104N。 3．（1）90J；（2）90N；（3）1200J；（4）40N 【详解】解：（1）由可得甲工人做的功 （2）由可得甲工人的推力 因为货物在推力作用下做匀速直线运动，所以货物受到的推力、摩擦力是一对平衡力，则地面对货物的摩擦力 （3）乙工人接着使用滑轮组拉动该货物在同样的路面上匀速移动10m到达指定位置B， 所做的有用功 滑轮组的机械效率为75%，由可得乙工人做的总功 （4）由图可知，有三段绳子拉着动滑轮，则绳子自由端移动的距离 由可得 答：（1）甲工人做的功为90J； （2）地面对货物的摩擦力为90N； （3）乙工人做的功为1200J； （4）乙工人在绳子自由端的拉力F乙的大小为40N。 4．（1）1.2×104J；（2）66.7%；（3）不可以忽略，可涂抹润滑油 【详解】解：（1）两名工人及所带工具的总重力 G人总=m人总g=200kg×10N/kg=2000N 则该过程中的有用功 W有=G人总h=2000N×6m=1.2×104J （2）平台做的总功 W总=Pt=600W×30s=1.8×104J 滑轮组的机械效率 （3）吊篮和动滑轮的总重力 G动总=m动总g=20kg×10N/kg=200N 克服吊篮和动滑轮的总重力做的额外功 W动总=G动总h=200N×6m=1200J 总的额外功 W额=W总-W有=1.8×104J-1.2×104J=6000J>1200J 因此该平台中绕绳的重力及各处摩擦不能忽略，由于平台各器材不可替换，因此可以加润滑油来提高该平台使用时的机械效率。 答：（1）该过程中的有用功为1.2×104J； （2）平台的机械效率为66.7%； （3）该平台中绕绳的重力及各处摩擦不能忽略；可以加润滑油来提高该平台使用时的机械效率。 5．（1）30N；（2）60W；（3）80% 【详解】解：（1）由可得，动滑轮的重力是 （2）拉力做功的功率是 （3）滑轮组提升该重物时的机械效率是 答：（1）动滑轮的重力是30N； （2）拉力做功的功率是60W； （3）滑轮组提升该重物时的机械效率是80%。 6．（1）0.4m/s；（2）2400J；（3）80%。 【详解】解：（1）建筑材料上升速度为 （2）滑轮组做的有用功为 （3）绳子自由端移动的距离为 拉力做的总功为 该滑轮组的机械效率为 答：（1）建筑材料上升速度是0.4m/s； （2）滑轮组做的有用功是2400J； （3）该滑轮组的机械效率是80%。 7．（1）1200Pa；（2）3000J；（3）400J 【详解】解：（1）货物静止时对地面的压强为       （2）提升重物所做的有用功 W有=Gh=1200N×2m=2400J                             绳端的拉力F做总功          （3）克服动滑轮重力所做的功 W动=G动h=mgh=10kg×10N/kg×2m=200J   额外功 W额=W总-W有=3000J-2400J=600J     克服摩擦和钢绳重所做的功 W=W额- W动=600J-200J=400J 答：（1）货物静止时对地面的压强是1200Pa； （2）绳端的拉力F做的总功是3000J； （3）克服摩擦和钢绳重所做的功是400J。 8．（1）500J；（2）100J；（3）50N 【详解】解：（1）所做总功为 W总＝Fs＝250N×2m＝500J （2）所做有用功为 W有＝Gh＝500N×0.8m＝400J 额外功为 W额＝W总﹣W有＝500J﹣400J＝100J （3）由W额＝fs得摩擦力为 答：（1）该过程拉力F做的总功是500J； （2）该过程拉力F做的额外功是100J； （3）货物箱在斜面上受的摩擦力大小是50N。 9．（1）15J；（2）3m 【详解】解：（1）由可知，工人所做的有用功 则工人所做的额外功 （2）不计绳重和摩擦时，克服动滑轮重力做的功为额外功，由可知，动滑轮上升的高度 答：（1）工人所做的额外功为15J； （2）动滑轮上升的高度为3m。 10．（1）400N；（2）160W；（3）75% 【详解】解：（1）工人处于平衡状态，所以工人对绳端的拉力为 （2）物体上升，绳端移动，拉力做功 拉力的功率 （3）机械效率 答：（1）工人对绳端的拉力为400N； （2）绳端拉力的功率为160W； （3）滑轮组的机械效率为75%。 11．（1）3.6×103J；（2）100W；（3）90% 【详解】解：（1）质量为180kg的海豚，被匀速提升2m，所以滑轮组对海豚做的有用功 （2）由滑轮组可知，动滑轮上绳子根数n=4，绳子拉的距离 s=4×2m=8m 拉力做功 拉力做功的功率 （3）滑轮组的机械效率 答：（1）滑轮组对海豚做的有用功为3.6×103J； （2）拉力做功的功率为100W； （3）滑轮组的机械效率为90%。 12．（1）50W；（2）83.3% 【详解】解：（1）机械做的有用功为 有用功功率为 （2）由题意可知，装置中定滑轮，只改变力的方向，不改变力的大小，机械做的总功为 所以整个装置的机械效率为 答：（1）做有用功的功率为50W； （2）整个装置的机械效率为。 13．（1）；（2） 【详解】解：（1）10s内沙袋上升高度为 则10s内工人对沙袋做功为 （2）工人的拉力做功为 则工人的拉力做功的功率为 答：（1）10s内工人对沙袋做功为； （2）工人的拉力做功的功率为。 14．（1）750N；（2）18000J，600W；（3）80% 【详解】解：（1）由题图可知，绳子承重股数为n=4，不计滑轮重、绳重和摩擦，电动机对绳子的拉力为 （2）绳子自由端移动的距离为 电动机对吊篮（包括人及工具）做的功，即总功，为 根据可得，电动机对吊篮（包括人及工具）做功的功率为 （3）有用功为 机械效率为 答：（1）电动机对绳子的拉力为750N； （2）电动机对吊篮（包括人及工具）做的功为18000J，功率为600W； （3）对吊篮做的功为额外功，对人和工具做的功为有用功，则机械效率是80%。 15． 66.7 200 【详解】[1]拉力所做有用功为 总功为 机械效率为 [2]额外功为 由W额＝fs得，摩擦力为 16．（1）100N；（2）90%；（3）1000W 【详解】解：（1）由题意可知，不计绳重和滑轮与轴的摩擦，把动滑轮和物体A看成一个整体进行受力分析可知，动滑轮和物体A受到竖直向下的重力G，即动滑轮和重物重力之和 同时受缠绕绳施加的向上的拉力。绕过动滑轮且对其施加拉力的绳子股数n=2，因每股绳子施加的拉力F相等，缠绕绳施加的拉力之和为nF。根据题意可知，滑轮组将物体A匀速提升，因此滑轮组和重物处于平衡状态，动滑轮和重物整体受竖直向下的重力和受缠绕绳施加的向上的拉力平衡，则有 即 物体A重物为GA=900N，绳端拉力为F=500N，推出动滑轮所受的重力为 （2）根据题意可知，拉力提升重物做的有用功为 绕过动滑轮且对其施加拉力的绳子股数n=2，绳端移动的距离为 拉力做的总功为 滑轮组的机械效率为 （3）根据题意，提升物体A用时为t=10s，拉力F做功的功率为 17．（1）2个；（2）①94%；②624N 【详解】解：（1）木棒始终水平平衡且不计木棒重力，由公式FAl1=FBl2可知，木棒B端受到的压力为 沙袋个数 所以至少需要2个沙袋。 ①竖直匀速提升物体，绳的重力及滑轮与轴的摩擦均忽略不计，有用功为 W有=G物h=376N×5m=1880J 额外功为 W额=G动h=24N×5m=120J 总功为 W总=W有+W额=1880J+120J=2000J 滑轮组的机械效率为 ②因为竖直匀速提升，所以受力平衡，绳的重力及滑轮与轴的摩擦均忽略不计，人的拉力为 滑轮组对绳AC的拉力 FA=3F拉+G定=3×200N+24N=624N 答：（1）若A点受到竖直向下的拉力为1000N，为了保持木棒水平平衡，在B端至少需要放置2个沙袋； （2）①滑轮组的机械效率为94%； ②滑轮组对绳AC的拉力为624N。 18．（1）400N；（2）80%；（3）不能 【详解】解：（1）建筑材料的重力为 G=mg=40kg×10N/kg=400N （2）由图可知滑轮组的动滑轮绕绳子的段数n=2，忽略绳重、摩擦，使用该滑轮组时的机械效率为 （3）动滑轮的重力为 G动=nF-G=2×250N-400N=100N 工人的质量为70kg，故工人的重力为 G人=m人g=70kg×10N/kg=700N 绳子自由端受到最大拉力为人的重力，即 F'=G人=700N 工人能拉起的最大物重为 G'=nF'-G动=2×700N-100N=1300N<1400N 故该工人用此装置不能拉起重为1400N的物体。 答：（1）物体的重力为400N； （2）使用该滑轮组时的机械效率为80%； （3）该工人用此装置不能拉起重为1400N的物体。 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 $$