2025年中考物理一轮复习提升训练：简单机械及机械效率的计算

2025年中考物理一轮复习提升训练： 简单机械及机械效率的计算 第一板块：基础达标 1．如图所示，滑轮组悬挂在水平支架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A以0.2m/s的速度匀速上升，提升过程中绳子自由端拉力的功率为120W。已知物体A重540N，该工人重500N，不计滑轮组的绳重和摩擦。求： （1）提升过程中，滑轮组的机械效率为多少？ （2）该地面对人的支持力为多少？ 2．如图所示是列车上卖食品的手推车．当前轮遇到障碍物时，售货员就会竖直向下压扶手，如图甲所示，此时的支点在后轮C点；当后轮遇到障碍物时，售货员就会竖直向上提扶手，如图乙所示． （1）请分别在图甲和图乙上画出F1、F2对支点的力臂． （2）试说明哪种情况更省力，为什么？ 3．利用图所示的滑轮组，在5s内将重为360N的物体匀速向上提起2m，作用在绳端竖直向上的拉力F为150N，求： （1）该滑轮组的机械效率； （2）拉力F的功率． 4．某校科技小组，设计了如图所示的一套从水中打捞物体的简单滑轮组装置，动滑轮的重力为50N，物体A的密度为，体积为；通过滑轮组把A从水中匀速提升（A始终未露出水面），不计绳重、摩擦及水的阻力，，。求： （1）物体A的下表面距水面2m时，水对A的下表面的压强； （2）物体A的重力； （3）A浸没在水中所受浮力； （4）A露出水面前，滑轮组的机械效率。 5．如图所示，通过滑轮组用200N的拉力在20s内将质量为48kg的物体匀速提高2m，不计绳重和摩擦，（g=10N/kg）求： （1）动滑轮重； （2）绳子自由端移动的速度； （3）此时滑轮组机械效率； （4）若重物再增加150N，要使重物匀速上升，作用在绳子自由端的拉力至少多大。 6．用如图所示的滑轮组将质量为的物体以的速度匀速向上提升。取 （1）求该物体所受到的重力； （2）实际中动滑轮重为，人的拉力做功，求克服绳重和摩擦所做的额外功。 7．如图所示，重力不计的一木板可绕点无摩擦转动，木板可以视为杠杆，在杠杆的左侧点挂有一个边长为的立方体，在的下方放置一个同种材料制成的边长为的立方体，物体放置在水平面上，一个人从杠杆的支点开始以的速度匀速向右侧移动，经过后，到达点静止，此时杠杆处于平衡状态，物体对的压强为，已知的长度为．如果人从点继续以相同的速度向右侧又经过后，则物体对地面的压强为，求：（取） (1). 物体的密度． (2). 人继续以相同的速度再向右移动多少米时，物体对地面的压强变为． 8．如图所示，用滑轮组提升一木箱，已知动滑轮重4N，木箱重150N，现将木箱匀速提升10m （不计绳重和摩擦）．求： （1）提升过程中的有用功； （2）拉力做的总功； （3）滑轮组的机械效率． 9．如图甲所示，用质量为2000kg，车轮与水平面的接触总面积为的汽车通过滑轮组提升矿井内的物体M，在4s内物体上升了10m高度．在此过程中，汽车受到的摩擦力为车重的0.05倍，汽车牵引力F所做的功W随汽车运动的距离s的变化关系如图所示，已知提升重物时滑轮组的机械效率为95%（不计绳重和摩擦）．则 （1）汽车静止时对水平地面的压强为多少帕？ （2）汽车水平匀速运动的速度为多少？ （3）汽车匀速提升物体时，牵引力F为多少牛？ （4）物体M的重为多少牛？ 10．如图所示，起重机在15s内把质量为6t的大石头匀速提升了1m，它的总功率是10kW，g取。求： （1）石头的重力。 （2）起重机提升石头所做的有用功。 （3）起重机的机械效率。    第二板块：能力提升 11．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。    12．如图所示，工人用300N 的拉力，把一重为500N的货物 G用滑轮组提升了 3m。若忽略摩擦及绳重，求： (1)克服物体重力所做的有用功是多少？ (2)动滑轮重力是多少？ (3)该滑轮组的机械效率是多少？ 如果物重增大，该滑轮组的机械效率如何变化？ 13．如图所示是一个水位监测仪的简化模型。杠杆质量不计，A端悬挂着物体M，端悬挂着物体N，支点为，。物体M下面是一个压力传感器，物体N是一个质量分布均匀的实心圆柱体，放在水槽中，当水槽中无水时，物体N下端与水槽的底部恰好接触且压力为零，此时压力传感器的示数也为零。已知物体N的质量，高度，横截面积（取，）。求： （1）物体N的密度； （2）物体M的质量； （3）当压力传感器的示数时，求水槽内水的深度。 14．如图所示，AB是一根长为1.6m的不计质量的杠杆，可以绕O点转动，在距O点0.4m的B端悬挂一质量为90kg，边长为30cm的匀质正方体合金块M，杠杆恰好在水平位置平衡。求： （1）合金块M的密度为多少； （2）A端施加的竖直向下拉力的大小。 15．身高相同的兄弟二人用一根重力不计的均匀扁担抬起一个900N的重物。已知扁担长1.8m，重物悬挂点与哥哥的肩之间的距离OA＝0.8m，如图所示。 （1）若以哥哥的肩A为支点，则弟弟的肩膀对扁担的支持力FB是多少； （2）弟弟想为哥哥减轻负担，抬重物时偷偷将重物往自己肩膀处挪了挪，请分析在此过程中哥哥肩膀对扁担支持力FA的大小变化情况。 16．小明用如图所示的滑轮组将重为18kg的物体在2s内匀速吊起1m，小明所用拉力F为100N，若不计绳重和摩擦，求：（g取10N/kg） （1）物体的重力； （2）滑轮组的机械效率； （3）拉力F做功的功率。    17．小彤家的阳台上安装了如图甲所示的可升降晾衣装置，一次洗衣后，小彤帮妈妈晾衣服，若衣服的总质量为8kg，他以拉力F竖直向下匀速拉动绳的自由端，在2s内，将绳自由端拉下1m。若提升衣服过程中晾衣装置的机械效率为80%，求： （1）在图乙中画出人拉绳子时的受力示意图； （2）小彤做的有用功及晾衣装置的总重； （3）小彤以不变的速度把衣服提升2m，他做功的功率。（不计绳重和摩擦，g取10N/kg） 18．淄博城区东部快速路建设正在进行，施工现场一台起重机将质量为1800kg的重物以0.1m/s的速度竖直匀速提升一定高度，用时60s，所做的额外功是7.2×104J。g取10N/kg）求： （1）起重机做功的功率； （2）起重机的机械效率。 19．如图所示，小芳在研究动滑轮时，她用手沿竖直方向匀速向上拉动绳端使钩码上升，测得的实验数据如下：、，求： （1）（如不计滑轮及绳重和摩擦）手的拉力； （2）（又假如滑轮重，不计绳重和摩擦）手的拉力。    20．如图所示，是某工作队用滑轮组从水中打捞正方体物体M的情景。物体M的棱长为1m，密度为3.0×103kg/m3，用1×104N的拉力F将物体M以0.2m/s的速度匀速提升2m。忽略绳重、绳与滑轮的摩擦和滑轮与轴的摩擦。（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求： （1）物体M上升后，浸没在水中时所受的浮力大小F浮； （2）物M上表面在水面下0.1m时，它的下表面受到水的压力； （3）物体M上升后，在未露出水面前，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年中考物理一轮复习提升训练：简单机械及机械效率的计算》参考答案 1．（1）90%；（2）230N 【详解】解：设工人拉绳子所用的时间为t。 （1）物体被提升的高度为 滑轮组做的有用功为 滑轮组做的总功为 提升过程中，滑轮组的机械效率为 （2）从图中可以看出，该滑轮组 不计滑轮组的绳重和摩擦，绳子末端拉力的大小为 因此工人受到绳子竖直向上的拉力大小为270N，工人静止在水平地面上，该地面对人的支持力为 答：（1）提升过程中，滑轮组的机械效率为90%； （2）该地面对人的支持力为230N。 2．（1）如图所示： （2）当后轮遇到障碍物A时，顾客向上提把，这时支点是B点，显然动力臂大于阻力臂，此时手推车可看成是省力杠杆，此时与前轮遇到障碍物时相比较省力． 【详解】试题分析：（1）画力臂的一般步骤为：①根据杠杆的示意图确定支点；②确定力的作用点和方向，画出力的作用线；③从支点向力的作用线作垂线——力臂．如图所示．（2）当后轮遇到障碍物A时，顾客向上提把，这时支点是B点，由杠杆的平衡条件可知动力臂大于阻力臂，此时手推车可看成是省力杠杆，此时与前轮遇到障碍物时相比较省力． 考点：力臂，杠杆的平衡条件及应用 3．（1）80%；（2）180W； 【分析】根据题中“利用图所示的滑轮组，……求该滑轮组的机械效率和拉力F的功率”可知，本题考查机械效率和功率的计算．根据机械效率公式和功率公式P=Fv列式计算． 【详解】（1）由图可知，滑轮组承担重物和动滑轮重的绳子的股数n=3， 滑轮组的机械效率 ． （2）根据可得，拉力F的功率 ． 答：（1）该滑轮组的机械效率为80%；（2）拉力F的功率为180W． 4．（1）2×104Pa；（2）600N；（3）400N；（4）80% 【详解】解：（1）水对A的下表面的压强为 （2）物体A的重力为 （3）A浸没在水中时，排开水的体积为 A浸没在水中时所受浮力为 （4）A露出水面前，滑轮组的机械效率为 答：（1）物体A的下表面距水面2m时，水对A的下表面的压强为2×104Pa； （2）物体A的重力为600N； （3）A浸没在水中所受浮力为400N； （4）A露出水面前，滑轮组的机械效率为80%。 5．（1）120N；（2）0.3m/s；（3）80%；（4）250N 【详解】解：（1）物体的重力 由图可知 因为不计绳重和摩擦时 所以动滑轮的重力 （2）绳子自由端移动的距离 绳子自由端移动的速度 （3）滑轮组的机械效率 （4）重物再增加150N后总重力 因为不计绳重和摩擦，所以此时作用在绳子自由端的最小拉力 答：（1）动滑轮重为120N； （2）绳子自由端移动的速度为0.3m/s； （3）此时滑轮组机械效率为80%； （4）若重物再增加150N，要使重物匀速上升，作用在绳子自由端的拉力至少为250N。 6．（1）；（2） 【详解】解：（1）该物体所受到的重力 （2）物体以的速度匀速向上提升，上升的高度 滑轮组做的有用功 克服动滑轮做的额外功 克服绳重和摩擦所做的额外功 答：（1）该物体所受到的重力是； （2）克服绳重和摩擦所做的额外功是。 7．(1)2×103kg/m3；(2)0.2m 【分析】（1）AB物体的密度相等，根据密度公式和重力公式可知AB的重力关系，人到达N点静止时，杠杆平衡，利用杠杆的平衡条件求出A对杠杆的作用力和人重力之间的关系，A对B的压力等于A的重力减去绳对A的拉力，根据压强公式表示出它们之间的关系，绳对A的拉力和A对杠杆的拉力是一对相互作用力大小相等，B对地面的压力等于B的重力加上A的重力减去绳对A的拉力，利用压强公式表示出人从N点继续以相同的速度向右侧又经过2s后的平衡状态，联立以上等式即可求出人的重力、A和B物体的重力，利用密度公式和重力公式、体积公式求出物体A的密度；（2）根据压强公式求出物体B对地面的压强变为3000Pa时A对杠杆的拉力，利用杠杆的平衡条件求出此时人距离O点的长度，进一步求出继续以相同的速度再向右移动的距离． 【详解】(1)∵ρA=ρB，∴==，∴GA=8GB−−−−−−−−−−−−−① 人到达N点静止时，杠杆平衡时：∵FA对杠杆LOM=G人v人t人，即FA对杠杆×4m=G人×0.1m/s×6s， ∴FA对杠杆= ，A对B的压力：FA对B=GA−FA对杠杆=pA对BSB=7000Pa×(0.1m)2=70N， 即GA−=70N−−−−−−−−②;人从N点继续以相同的速度向右侧又经过2s后， F′A对杠杆LOM=G人v人(t人+2s)=G人×0.1m/s×(6s+2s) 即F′A对杠杆×4m=G人×0.8m，F′A对杠杆=0.2G人， B对地面的压力：FB对地面=GB+(GA−F′A对杠杆)=pB对地面SB=6000Pa×(0.1m)2=60N， 即GB+GA−0.2G人=60N−−−−③ 整理①②③式可得： GB=20N,G人=600N,GA=160N， 物体A的密度： ρA=ρB=== =2×103kg/m3 (2)B对地面的压力F′B对地面: GB+(GA−FA对杠杆″)=p′B对地面SB， 即20N+(160N−FA对杠杆″)=3000Pa×(0.1m)2=30N 解得：FA对杠杆″=150N， ∵FA对杠杆″LOM=G人s ∴150N×4m=600N×s， s=1m， 人继续以相同的速度再向右移动的距离： s′=1m−0.1m/s×(6s+2s)=0.2m. 8．（1）1500J（1）1540J（1）97.4% 【详解】（1）拉力做的有用功：W有=Gh=150N×10m=1500J； （2）拉力做的总功：W总=（G+G动）h=（150N+4N）×10m=1540J； （3）滑轮组的机械效率： 答：（1）提升过程中的有用功为1500J；（2）拉力做的总功为1540J；（3）滑轮组的机械效率为97.4%． 9．（1）2  (2)5m/s  (3)4000N  (4)5700N 【详解】（1）汽车静止在水平地面上时对水平地面的压力：F=G车=m车g=2000kg×10N/kg=20000N，则汽车静止在水平地面上时对水平地面的压强：p===2×105Pa； （2）物体的速度是V物=2.5m/s,物体有两段绳承担，故汽车移动的速度V汽车=2V物22.5m/s=5m/s. （3）汽车牵引力F所做的功W随汽车运动的距离s的变化关系如图所示，汽车移动20m.所做的功是80000J．根据公式W=FS可得，F=4000N. （4）汽车受到的摩擦力为车重的0.05倍，即f=0.05G汽0.0520000N=1000N． 对绳的拉力为：F=F牵f=4000N1000N=3000N. 滑轮组的机械效率为：=.即95,得5700N． 10．（1）6×104N ；（2）；（3） 【详解】解：（1）石头的所受重力 （2）起重机提升石头所做的有用功 （3）起重机提升石头所做的总功 起重机的机械效率 答：（1）石头的所受重力为。 （2）起重机提升石头所做的有用功 （3）起重机的机械效率。 11．（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。 12．(1)1500J (2)100N (3)83.3%；变大 【详解】（1）克服物体重力所做的有用功 W有=F有s有=Gh=500N×3m=1500J （2）由图可知，动滑轮上的绳子段数n=2，忽略摩擦及绳重，由可得，动滑轮重 G动=nF-G=2×300N-500N=100N （3）绳子自由端移动的距离 s=nh=2×3m=6m 绳子自由端拉力做的功 W总=Fs=300N×6m=1800J 滑轮组的机械效率 如果物重增大，滑轮组的机械效率将变大。 13．（1）2×103kg/m3；（2）16kg；（3）0.5m 【详解】解：（1）由题意知，物体N的体积 V2=SH=20×10-4m2×1m=2×10-3m3 密度 （2）将物体M、N分别挂在杠杆的A、B端时，M对压力传感器的压力为零，N对水槽底部的压力为零，则杠杆在水平位置平衡，据杠杆的平衡条件知 m1g⋅AO=m2g⋅BO 即 m1⋅AO=4kg⋅4AO 解得，物体M的质量 m1=16kg （3）当压力传感器的示数F=40N时，压力传感器对M的支持力为40N，则M对杠杆A端的拉力 F1=G1-F=m1g-F=16kg×10N/kg-40N=120N 设N对杠杆B端的拉力为F2，据杠杆平衡条件有 F1⋅OA=F2⋅4OA 即 此时N受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和竖直向上的拉力的作用，处于静止，所以浮力 F浮=m2g-F2=4kg×10N/kg-30N=10N 据阿基米德原理知，N排开水的体积 此时水未将N浸没，则水槽内水的深度 答：（1）物体N的密度ρ为2×103kg/m3； （2）物体M的质量m1为16kg； （3）水槽内水的深度h为0.5m。 14．（1）；（2）300N 【详解】解：（1）合金块M的体积为 合金块M的密度为 （2）根据杠杆的平衡条件可知 则A端施加的竖直向下拉力FA的大小为 答：（1）合金块M的密度为。 （2）A端施加的竖直向下拉力的大小为300N。 15．（1）400N；（2）变小 【详解】解：（1）以哥哥的肩A为支点，则动力和阻力的力臂分别为 由杠杆平衡的条件可得 弟弟的肩膀对扁担的支持力为 （2）以弟弟的肩膀B为支点，哥哥肩膀对扁担的支持力FA的力臂lA＝AB；重物对杠杆的拉力等于重物的重力，lG＝OB，根据杠杆的平衡条件可知： 因为G的大小和AB的长度不变，OB减小，所以FA变小。 答：（1）两人静止站立时，哥哥肩膀对扁担的支持力是400N； （2）哥哥肩膀对扁担支持力FA变小。 16．（1）180N；（2）90%；（3）100W 【详解】解：（1）已知物体的质量为18kg，g取10N/kg，根据重力公式可知，物体的重力为 物体的重力为180N。 （2）由（1）解析可知，物体的重力为180N，物体被吊起了1m，那么滑轮组所做的有用功，为克服物体重力所做的功，大小为 这过程拉力所做的功，为滑轮组的总功，拉力大小为100N，物体被吊起了1m，两条绳子托着动滑轮，那么拉力作用的绳端位置，移动的距离为2m，所做的总功为 根据机械效率的公式可知，滑轮组的机械效率为 滑轮组的机械效率为90%。 （3）由（2）解析可知，拉力所做的功，为滑轮组的总功，大小为200J，这过程使用的时间为2s，根据功率的公式可知，拉力F做功的功率为 拉力F做功的功率为100W。 答：（1）物体的重力为180N； （2）滑轮组的机械效率为90%； （3）拉力F做功的功率为100W。 17．（1）；（2）20J，20N；（3）12.5W 【详解】解：（1）人拉绳子时的受到绳子向上的拉力和自身重力，如图所示； （2）衣物重力 G1＝mg＝8kg×10N/kg＝80N 作用在动滑轮上的绳子的股数为4，因此物体上升的高度为 有用功 W有用＝G1h＝80N0.25m＝20J 晾衣架的总重为G2，由 得 解得G2＝N。 （3）由 解得W总＝25J，则功率 答：（1）见详解； （2）小彤做的有用功为20J，晾衣装置的总重为20N； （3）小彤以不变的速度把衣服提升2m，他做功的功率为12.5W。 18．（1）；（2） 【详解】解：（1）重物被提升的距离 h=vt=0.1m/s×60s=6m 起重机对重物做的功 起重机做功的功率 （2）起重机的机械效率 答：（1）起重机做功的功率3000W； （2）起重机的机械效率60%。 19．（1）50N；（2）55N 【详解】解：（1）不计滑轮及绳重和摩擦，手的拉力 （2）不计绳重和摩擦，考虑动滑轮重力，手的拉力 答：（1）不计滑轮及绳重和摩擦，手的拉力为50N； （2）假如滑轮重，不计绳重和摩擦，手的拉力为55N。 20．（1）1×104N；（2）1.1×104N；（3）66.7% 【详解】解：（1）物体还未露出水面时，排开液体体积等于物体的体积 V=(1m)3=1m3 还未露出水面时受到的浮力 F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×1m3×10N/kg=1×104N （2）物体M上表面在水面下0.1m时，它的下表面处水的深度 h=1m+0.1m=1.1m 它的下表面受到水的压强 p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.1m=1.1×104Pa 它的下表面受到水的压力 F=pS=1.1×104Pa×(1m)2=1.1×104N （3）物体M的重力 G= mg=ρVg=3.0×103kg/m3×1m3×10N/kg=3×104N 由图可知，承担物重绳子的股数是n=3，此滑轮组的机械效率 答：（1）浸没在水中时所受的浮力大小为1×104N； （2）它的下表面受到水的压力为1.1×104N； （3）此滑轮组的机械效率为66.7%。 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 $$