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．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？ 2．如图甲所示，用水平拉力 F1=20N 拉着重为 500N 的物体在水平路面上匀速移动 1m 的距离， 如图乙所示，用水平拉力 F2=12.5N 拉着同一物体在同一路面上也匀速移动 1m 的距离，求图乙中使用动滑轮时的： （1）有用功； （2）总功； （3）机械效率。 3．建筑工地的工人用如图所示的滑轮组来提升重物。已知重物G=900N，不计绳重和摩擦，当绳子自由端的拉力F=400N时，可将重物匀速提升2m。在此过程中，试求： （1）拉力F做了多少功? （2）滑轮组的机械效率是多少? （3）若将该滑轮组的机械效率提高5%，需要用此滑轮组提升多重的重物? 4．如图是用动滑轮提升货物A的示意图。在竖直向上的拉力F的作用下，使重为450N的货物A在50s的时间里，匀速竖直上升了10m。在这个过程中，拉力F做的功为5000J。求： （1）有用功W有； （2）拉力F的功率。 5．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。 6．如图所示的滑轮组，重物G＝100N，滑轮A和B受到的重力为10N，C受到的重力为20N，如果要使重物匀速上升，那么拉力F和这个滑轮组的机械效率各为多少？（不计绳重和摩擦，结果精确到0.1%） 7．小明家装修房屋，一箱质量为的建筑材料放在水平地面上，它与水平地面的接触面积是。装修工人用的拉力通过如图所示的滑轮组将建筑材料匀速提升，用时。（）求： （1）建筑材料放在水平地面上时对地面的压强； （2）拉力的功率； （3）滑轮组的机械效率。 8．如图所示，工人师傅用一个滑轮组在5s内将重450N的木箱从地面匀速吊上1m高，所用的拉力为200N，不计绳重和摩擦。g取10N/㎏。求： （1）工人师傅做的有用功； （2）滑轮组的机械效率； （3）当工人师傅提起750牛的重物时，所用的拉力为多少？ 9．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。 10．如图所示，是建筑工地上常用的塔式起重机示意图。某次起重机将质量为0.8t的货物匀速提升9m，用时60s。求：（g取10N/kg） （1）起重机提升货物过程中，起重机对货物所做了多少功？ （2）起重机提升货物过程中，对货物做功的功率是多少？ （3）若起重机的机械效率为80%，则起重机提升货物过程中做的额外功是多少？ 11．习近平总书记强调，要把老百姓对幸福生活的向往作为政府工作的头等大事。因此，某北方城市开展了暖房子工程，以改善老旧住宅楼的保温效果，图为施工现场使用的提升装置。已知被提升的建筑材料的质量为200kg，动滑轮重力为500N，拉力F在10s内将重物匀速提升了10m，不计绳重及摩擦。（）求： （1）提升装置所做的有用功； （2）拉力F的功率； （3）该装置的机械效率。 12．如图所示是一种装有两条履带的起重机，质量为7000kg。起重机能够在土质松软的工地上施工，在疫情防控期间快速建造临时医院发挥了积极作用。求： （1）若某次起吊时，将质量为600kg的货物以1m/s的速度匀速拉起，发动机输出功率为20kW，则本次起吊的机械效率为多少？ （2）如果起重机的重心在履带的正中，在如图所示状态下起吊保证不倾倒的情况下可以起吊货物的最大质量为多少？ 13．2018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？ 14．如图甲所示，用卷扬机（其内部有电动机提供动力）通过动滑轮提升重力为的物体并使其匀速上升时，卷扬机对动滑轮绳子端的拉力为F，平台对卷扬机的支持力为，拉力F的功率为P，动滑轮的机械效率为％；已知被提升物体移动的距离随时间变化的图像如图乙所示，卷扬机的重力为，吸盘和绳子的质量及滑轮与轴的摩擦均可忽略不计，g取。求： （1）拉力F的大小； （2）平台对卷扬机的支持力； （3）拉力F的功率P； （4）若卷扬机通过动滑轮提升物体的最大重力是，此时动滑轮提升重物的机械效率是多少？ 15．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。 16．一物块重2.4N，在拉力F的作用下从底部沿斜面匀速运动到如图1所示的位置，用时6s。此过程F做的功W和时间t的关系图像如图2所示，物块运动的速度和时间的关系图像如图3所示。求： （1）F所做的功的功率是多少？ （2）F的大小是多少？ （3）斜面的机械效率是多少？ 17．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。    18．2022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？ 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）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%。 2．（1）20J；（2）25J；（3）80% 【详解】解：（1）由图甲：用水平拉力 F1=20N 拉着重为 500N 的物体在水平路面上匀速运动，可知物体在水平面上受到的摩擦力为 对滑轮组分析，可知绳子的股数为，物体水平方向移动的距离为 故有用功为 （2）总功为 （3）根据机械效率公式可得滑轮组的机械效率为 答：（1）有用功为20J； （2）总功为25J； （3）机械效率为80%。 3．（1）2400J；（2）75%；（3）1200N 【详解】解：（1）由图可知，滑轮组绳子的有效股数n=3，则绳子自由端移动的距离 拉力F做功 （2）拉力做的有用功 滑轮组的机械效率 （3）不计绳重和摩擦，由 可得，动滑轮的重力 将该滑轮组的机械效率提高5%时，其机械效率为，设提升重物的重力为G′，因克服重物重力所做功为有用功，克服重物重力和动滑轮重力做的功为总功，所以，滑轮组的机械效率 解得 答：（1）拉力F做功2400J； （2）滑轮组的机械效率是75%； （3）若将该滑轮组的机械效率提高5%，需要用此滑轮组提升1200N的重物。 4．（1）4500J；（2）100W 【详解】解：（1）有用功 W有＝Gh＝450N×10m＝4500J （2）已知拉力F做的功为5000J，即W总＝5000J，拉力F的功率 答：（1）有用功W有为4500J； （2）拉力F的功率P为100W。 5．（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。 6．27.5N，90.9% 【详解】解：由图可知A为定滑轮，B、C为动滑轮，滑轮上各段绳子所受的拉力如图所示。不计绳重和摩擦，以动滑轮B为研究对象，B受力平衡，则 以动滑轮C为研究对象，因C随重物匀速上升，受力平衡，所以 即 即 B、C均为动滑轮，由图可知，重物的重力G由4段绳子承担，这个滑轮组的机械效率 答：要使重物匀速上升，拉力大小为27.5N，这个滑轮组的机械效率为90.9%。 7．（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）建筑材料的重力 建筑材料放在水平地面上时对地面的压强 （2）滑轮组的动滑轮绕2段绳，绳子自由端移动的距离 拉力做的总功 拉力的功率 （3）有用功为 滑轮组的机械效率 答：（1）建筑材料放在水平地面上时对地面的压强是； （2）拉力的功率是； （3）滑轮组的机械效率是。 8．（1）450J；（2）75%；（3）300N 【详解】解：（1）工人师傅做的有用功 W有=Gh=450N×1m=450J （2）滑轮组的动滑轮绕3段绳，拉力移动的距离 s=3h=3×1m=3m 总功 W总=Fs=200N×3m=600J 滑轮组的机械效率 （3）不计绳重和摩擦，动滑轮的重力 G动=3F-G=3×200N-450N=150N 当工人师傅提起750牛的重物时，所用的拉力为 答：（1）工人师傅做的有用功是450J； （2）滑轮组的机械效率是75%； （3）当工人师傅提起750牛的重物时，所用的拉力为300N。 9．（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%。 10．（1）7.2×104J；（2）1200W；（3）1.8×104J 【详解】解：（1）货物的质量为 货物的重力为 起重机对货物做的功 （2）起重机对货物做功的功率 （3）由得，起重机做的总功 则额外功为 答：（1）起重机对货物做的功是7.2×104J； （2）起重机对货物做功的功率是1200W； （3）起重机提升货物过程中做的额外功是1.8×104J。 11．（1）2×104J；（2）2500W；（3） 【详解】解：（1）建筑材料的重力 所做的有用功 （2）由图知道，，不计绳重及摩擦，绳端的拉力 拉力端移动距离 ， 拉力做的总功 拉力做功的功率 （3）该装置的机械效率 答：（1）提升装置所做的有用功为2×104J； （2）拉力F的功率为2500W； （3）该装置的机械效率为。 【点睛】（ 12．（1）30%；（2）7000kg 【详解】解：（1）将货物匀速拉起，拉力等于货物的重力，拉起货物的功率 P有=Fv=Gv=mgv=600kg×10N/kg×1m/s=6000W 本次起吊的机械效率 （2）由图示知，吊起货物时，起重机相当于杠杆，阻力臂 l2=×6m=3m 据杠杆平衡条件得 m货gl1=m机gl2 即 m货×3m=7000kg×3m 解得起重机可以起吊货物的最大质量 m2=7000kg 答：（1）本次起吊的机械效率为30%； （2）保证不倾倒的情况下可以起吊货物的最大质量7000kg。 13．（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； 14．（1）240N；（2）840N；（3）960W；（4）85％ 【详解】解：（1）由图甲可知，绳子的段数为2段，则s=2h，所以 由于动滑轮的机械效率为η=75％，物体的重力为G=360N，则 解得：拉力F=240N。 （2）卷扬机受到重力、绳子的拉力和平台对它的支持力，且卷扬机处于静止状态，则平台对卷扬机的支持力 F支=G机+F=600N+240N=840N （3）2s内运动的高度为4m，则2s内绳子移动的距离为 s=2×4m=8m 2s内拉力做功为 拉力F的功率为 （4）吸盘和绳的质量及滑轮与轴的摩擦均可忽略不计，这种情况下，则 ，由于n=2，则 若卷扬机通过动滑轮提升物体的最大重力是Gm=680N，此时动滑轮提升重物的机械效率是 答：（1）拉力F的大小为240N； （2）平台对卷扬机的支持力为840N； （3）拉力F的功率为960W； （4）若卷扬机通过动滑轮提升物体的最大重力是，此时动滑轮提升重物的机械效率是85％。 15．（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。 16．（1）0.6W；（2）2N；（3）66.7% 【详解】解：（1）由图2知，6s内拉力做的功为W总=3.6J，F所做的功的功率为 （2）由图3知，物体做匀速直线运动，且v=0.3m/s，由P=Fv可得 （3）物体沿斜面移动距离为 s=vt=0.3m/s×6s=1.8m 由图1知，物体上升的高度h=1.0m，对物体做的有用功为 W有=Gh=2.4N×1.0m=2.4J 斜面的机械效率为 答：（1）F所做的功的功率是0.6W； （2）F的大小是2N； （3）斜面的机械效率是66.7%。 17．（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。 18．（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%。 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 $$