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，塔式起重机上的滑轮组将重为1.6×104N的重物匀速吊起2m时，用时20s，滑轮组的机械效率为80%。 （1）求提升重物做的有用功； （2）求绳端拉力的功率； （3）若克服摩擦和钢丝绳重所做的功是7000J，求动滑轮的重。 2．同学用滑轮组提升一边长为0.2m的正方体物块，物块质量为20kg，如图所示： （1）人未拉动细绳时，物块静止在水平面地面上，求对地面的压强？（g=10N/kg） （2）当人用125N的力拉动细绳使物体升高1m，求此时的机械效率？ 3．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，不计绳重和摩擦，工人的重力为640N，与地面接触的总面积为，提升时间为20s，重物上升高度为2m．求： 提升时绳自由端的速度为多少； 若拉力F的大小为150N，则拉力的功率为多少； 若上述过程中所提货物重为360N，则滑轮组的机械效率为多少； 若仍用该滑轮组提升另一货物，当提升过程中该工人对高台的压强为，则所提升货物的重力为多少． 4．如图所示，斜面长s=10m，高h=4m。用沿斜面方向的推力F，将一个重 为100N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B，运动过程中物体克服摩擦力做了100J的功。 求： (1)运动过程中克服物体的重力做的功； (2)斜面的机械效率； (3)推力F的大小。 5．用图所示装置提升重为900牛的物体A，加在绳自由端的拉力大小为400牛时恰好可以使物体匀速上升．求： （1）求此时滑轮组的机械效率 ； （2）若不计绳重和摩擦，求动滑轮的重 ； （3）若提升的重物改为1200牛，此时滑轮组的机械效率又为多少 ？ （4）在（3）问中需要在绳自由端加多大的拉力才能将物体匀速拉起 ？ 6．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。 7．如图所示，某施工队利用滑轮组从水中提取物体，上升过程中物体始终不接触水底，已知物体质量为4t，体积为1m3。求： （1）物体完全浸没在水中时，求物体所受浮力的大小； （2）物体下表面与水面距离为3m时，求物体下表面所受水的压强； （3）若不计动滑轮的自重、绳重和摩擦，当浸没在水中的物体被匀速提升时，求电动机对绳子的拉力； （4）物体离开水面后，在电动机作用下匀速上升，若电动机功率为9kW、对绳子的拉力为1.5×104N，求物体上升的速度和滑轮组的机械效率（机械效率精确到0.1%）。 8．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。 9．如右图所示，斜面长s=10m，高h=4m。沿斜面方向50N的推力F，在10s内将一个重为100N的物体由斜面底端匀速推到顶端。求： （1）推力的功率； （2）运动过程中物体克服摩擦力所做的功； （3）斜面的机械效率。 10．南昌市海昏侯博物馆已对外开放，其在建设中采用了如图所示的装置，工人师傅用1200N的拉力F向下拉绳，10s内使重2000N的物体匀速上升7m，不计绳重和摩擦，g取10N/kg。求： （1）拉力F的有用功； （2）拉力F的功率； （3）该滑轮组的机械效率。 11．如图所示，斜面长s=5m，高h=3m。用平行于斜面，F=80N的拉力，将重力为G=100N的物体，由斜面的底端匀速拉到顶端，用时t=10s。求： （1）拉力做功的功率P； （2）物体受到的摩擦力f； （3）该斜面的机械效率。 12．如图所示，某矿产工人用200N的水平拉力，抓紧绳子的一端，沿水平方向向右运动，在10s内将矿井里质量为32kg的物体提升4m。若不计一切摩擦，求： （1）矿工在10s内所做的功和他做功的功率； （2）动滑轮受到的重力； （3）滑轮组的机械效率。(取g=10N/kg) 13．某型号挖掘机的实物图（甲）和作业范围图（乙）以及部分相关数据表，如图所示．挖掘机在4S内将装满铲斗的泥土从最大挖掘深度处送到位于最大卸料高度的装载车上． 求 （1）移送泥土过程中，挖掘机对泥土做的功．     （2）移送泥土过程中，挖掘机的总功率为20KM，此过程中挖掘机的效率．     （3）挖掘机所做的额外功可将500N的物体抬高几米． 14．一位工人利用如图所示的滑轮组提升建材他某次以v=0.7m/s的速度匀速提升箱重G=960N的建材，所用拉力的大小F=600N，不计绳重和摩擦，取g=10N/kg，求： （1）拉力的功率P； （2）动滑轮的重力G′； （3）滑轮组的机械效率。 15．湛江港一装卸工人用如图l所示的滑轮组匀速提升质量为80 kg的货物，所用的拉力F为500N，绳子自由端在50s内被匀速拉下4m，求：(g取10N／kg) (1)提升前货物静止在地面上，与地面的接触面积为0．04m2，求货物对地面的压强． (2)提升时绳子自由端的速度． (3)拉力F的功率． (4)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年中考物理压轴题训练——机械效率的综合计算》参考答案 1．（1）3.2×104J；（2）2×103W；（3）500N 【详解】解：（1）提升重物做的有用功 W有＝Gh＝1.6×104N×2m＝3.2×104J （2）由可知，拉力做的总功 绳端拉力的功率 （3）总的额外功 W额＝W总﹣W有＝4×104J﹣3.2×104J＝8000J 则克服动滑轮重力做的功 W动＝W额﹣Wf＝8000J﹣7000J＝1000J 由W动＝G动h可知，动滑轮的重力 答：（1）提升重物做的有用功为3.2×104J； （2）绳端拉力的功率为2×103W； （3）动滑轮的重力为500N。 2．（1）5×103Pa（2）80% 【分析】（1）已知物块的质量，可求得其重力，已知物块的边长可求得其面积，物块静止在水平面地面上，对地面的压力等于其重力，再利用压强公式求解；（2）根据求得的物块的重力和上升的高度，利用W＝Gh可求得有用功，由图可知，物块由2段绳子承担，已知拉力，利用W＝Fs可求得总功，再利用η＝η＝可求得此时的机械效率． 【详解】（1）物块的重力G＝mg＝20kg×10N/kg＝200N，S＝0.2m×0.2m＝0.04m2，物块静止在水平面地面上，对地面的压力等于其重力，即F＝G＝200N，对地面的压强p＝＝5×103Pa； （2）W有用＝Gh＝200N×1m＝200J，s＝2h＝2×1m＝2m，W总＝Fs＝125N×2m＝250J， 此时的机械效率η＝＝80% 3．， 45W；； 390N． 【详解】（1）由图可知，由三段绳子拉着重物，即n=3， 则提升时绳自由端的速度： ； （2）若拉力F的大小为150N，根据得拉力的功率为： ； （3）若货物重为360N，则滑轮组的机械效率为： ； （4）不计绳重和摩擦时，拉力为：， 解得动滑轮的重力：； 当工人对高台的压强为时，压力为： ， 压力等于人的重加上绳子对人的拉力，即， 绳子对人的拉力等于人拉绳子的力，所以人对绳子的拉力为： ， 由得，此时所提升货物的重力： ． 点睛：解题的关键点，一，会判断有几段绳子承担物体的重（拉着动滑轮），方法是只要数出直接与动滑轮连接的绳子段数即可；二，最后一问求提升物体的重时，根据第一次的条件求出动滑轮的重是关键． 4．（1）400J；（2）80%；（3）50N。 【分析】（1）根据重为100N的物体和高h=4m的斜面，利用W=Gh即可求出运动过程中克服物体的重力做的功； （2）由运动过程中物体克服摩擦力做了100J的功可知，运动过程中的总功为克服物体的重力做的功加上100J，然后利用η=×100%，即可求出斜面的机械效率； （3）由W=500J，斜面长s=10m，利用W=Fs，即可求出F。 【详解】(1) 运动过程中克服物体的重力做的功 (2) 斜面的机械效率 (3)由W=Fs得推力F的大小 答：(1)运动过程中克服物体的重力做的功为400J。 (2)斜面的机械效率为80%。 (3)推力F的大小为50N。 5． 75% 30N 80% 500 【详解】（1）如图有三段绳子拉着动滑轮，此时滑轮组的机械效率为： （2）不计摩擦时，拉力为总重的三分之一，即 则动滑轮的重为： （3）提升的重物改为1200牛时，不计摩擦时，滑轮组的机械效率为： （4）提升的重物改为1200牛时，不计摩擦时，拉力为： 点睛：关键要理解不计摩擦时，物体加动滑轮的重升高的高度做的功为总功，所以机械效率为物重与物重加滑轮重的和之比． 6．（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。 7．（1）1×104N；（2）3×104Pa；（3）1×104N；（4）0.2m/s ，88.9% 【详解】解：（1）物体完全浸没在水中，V排＝V物，物体受到的浮力 F浮＝G排＝ρ水V排g＝1.0×103kg/m3×1m3×10N/kg＝1×104N （2）物体下表面所受的压强 p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×3m＝3×104Pa （3）物体的质量 m＝4t＝4×103kg 物体的重力 G＝mg＝4×103kg×10N/kg＝4×104N 物体被匀速提升时，受力平衡，动滑轮对物体的拉力 F1＝G﹣F浮＝4×104N﹣1×104N＝3×104N 由图可知n＝3，则电动机对绳子的拉力 F2＝＝1×104N （4）由 P＝＝Fv 得，电动机拉动绳子的速度为 vM＝＝0.6m/s 物体上升的速度为 v＝vM＝×0.6m/s＝0.2m/s 滑轮组的机械效率为 η＝×100%88.9% 答：（1）物体完全浸没在水中时，求物体所受浮力为1×104N； （2）物体下表面与水面距离为3m时，求物体下表面所受水的压强为3×104Pa； （3）若不计动滑轮的自重、绳重和摩擦，当浸没在水中的物体被匀速提升时，求电动机对绳子的拉力为1×104N； （4）物体上升的速度是0.2m/s，滑轮组的机械效率为88.9%。 【点睛】（1）V排＝V物，物体受到的浮力：F浮＝G排＝ρ水V排g；（2）物体下表面所受的压强：p＝ρ水gh；（3）物体被匀速提升时，受力平衡，动滑轮对物体的拉力：F1＝G﹣F浮，电动机对绳子的拉力：F2＝；（4）由P＝Fv求电动机拉动绳子的速度，物体上升的速度为：v＝vM，据η＝求滑轮组的机械效率。 8．（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。 9．（1）50W；（2）100J；（3）80% 【详解】解：（1）推力做的功为 W总=Fs=50N×10m=500J 推力的功率为 （2）有用功为 W有用=Gh=100N×4m=400J 克服摩擦力所做的功 W额外=W总-W有用=500J-400J=100J （3）斜面的机械效率 答：（1）推力的功率为50W； （2）运动过程中物体克服摩擦力所做的功为100J； （3）斜面的机械效率是80%。 10．(1)1.4×104J；(2)1680W；(3)83.3% 【详解】解：(1)拉力做有用功 W有用=Gh=2000N×7m=1.4×104J (2)由图知道，滑轮组绳子的有效股数n=2，拉力端移动距离 s=nh=2×7m=14m 拉力F做功 W总=Fs=1200N×14m=1.68×104J 由得，拉力F的功率 (3)由得，该滑轮组的机械效率 答：(1)拉力F的有用功是1.4×104J；； (2)拉力F的功率是1680W； (3)该滑轮组的机械效率是83.3%。 11．（1）40W；（2）20N；（3）75% 【详解】解：（1）拉力做的总功 W总=Fs=80N×5m=400J 拉力做功的功率 （2）拉力做的有用功 W有=Gh=100N×3m=300J 物体克服摩擦力做的额外功 W额=W总-W有=400J-300J=100J 由W额=fs得，物体受到的摩擦力 （3）该斜面的机械效率 答：（1）拉力做功的功率是40W； （2）物体受到的摩擦力是20N； （3）该斜面的机械效率是75%。 12．（1）1600J；160W；（2）80N；（3）80% 【详解】解：（1）因为承重绳子的段数n=2，所以自由端移动的距离为 s=2h=4m×2=8m 所以拉力做的功为 W总=Fs=200N×8m=1600J 他做功的功率为 （2）物体的重力为 G=mg=32kg×10N/kg=320N 又因为该滑轮组有两段绳子承担物体和动滑轮，不计一切摩擦，所以拉力为 动滑轮受到的重力为 G滑=2F-G物=200N×2－320N=80N （3）对物体做的有用功为 W有用=G物h=320N×4m=1280J 滑轮组的机械效率为 答：（1）矿工在10s内所做的功为1600J和他做功的功率为160W； （2）动滑轮受到的重力80N； （3）滑轮组的机械效率80%。 13． 47040J 58.8% 65.92 【详解】解：（1）满斗泥土所受的重力 G=mg=600kg×9.8N/kg=5880N， 对泥土做功W有用=G泥h=5880N×8m=4.704×104J； （2）由可得，挖掘机的发动机4s内做的总功 W总=Pt=2×104W×4s=8×104J， 所以挖掘机的机械效率 （3）挖掘机所做的额外功 W额=W总-W有用=8×104J-4.704×104J=3.296×104J， 由W=Gh可得，可将500N的物体抬高高度 答：（1）移送泥土过程中，挖掘机对泥土做的功是4.704×104J；（2）挖掘机的效率为58.8%；（3）挖掘机所做的额外功可将的物体抬高65.92m； 14．（1）840W；（2）240N；（3）80% 【详解】解：（1）如图有二段绳子，物体速度0.7m/s，绳子速度 拉力的功率 （2）动滑轮的受力情况 可求得动滑轮的重力 （3）滑轮组的机械效率 答：（1）拉力的功率为； （2）动滑轮的重力为； （3）滑轮组的机械效率为80%。 15．(1) 2×104Pa．(2) 0.08m/s．(3) 40W；(4) 80% 【详解】(1)货物对地面的压强P= (2)提升时绳子自由端的速度 (3)拉力F的功率P=Fv=500N×0.08m/s=40W (4)此滑轮组的机械效率 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 $$