2025年中考物理专题训练——简单机械及机械效率的综合计算

2025年中考物理专题训练——简单机械及机械效率的综合计算 一、计算题 1．如图所示的轻质杠杆，OB长为0.5米，OA长为1.5米，物体G重为30牛。当杠杆在水平位置平衡时，求竖直向上的拉力F的大小。 2．装卸工人用如图所示的滑轮组匀速提升重1000N的货物，所用的拉力F为750N，重物在50s内被提升2m，在此过程中求： (1)人所做的有用功； (2)人做功的功率； (3)滑轮组的机械效率（结果保留一位小数）。 3．如图所示滑轮组，绳重和摩擦均不计，物体重20N，绳端拉力为8N。在拉力的作用下物体以10cm/s的速度匀速上升20s。求： （1）动滑轮重； （2）拉力做的功； （3）该滑轮组的机械效率。    4．如图所示，用质量分布均匀的刚性板AB做成杠杆，O为支点，OA=OB=2m，地面上一质量为2kg，边长为10cm的实心正方体铁块M用一不可伸长的轻质细线系于OB的中点C处，此时AB恰好静止于水平位置，且细线恰好被拉直，细线能承受的最大拉力为14N。现将小滑块P（小滑块的大小不计）放在O点的正上方的板上，对P施加F=2N的水平向左的推力，使P沿OA向左做匀速直线运动，测得小滑块P向左移动0.4m时，绳子对C点的拉力为8N。（g=10N/kg）求： (1)小滑块P的质量。 (2)小滑块P向左移动过程中推力最多做多少功？ 5．如图所示，工人用250N的拉力将重400N的装修材料匀速提升6m，所用时间为1min。求： (1)有用功； (2)拉力的功率； (3)滑轮组的机械效率。 6．用如图所示的滑轮组，把一个重为360N的物体沿竖直方向在10s内匀速提升1m，所用拉力为200N，求： （1）物体上升的速度为多少m/s？ （2）拉力做功的功率是多少W？ （3）滑轮组的机械效率? 7．手的握力反映了一个学生的肌肉力量。握力考查通过握力体重指数来反映，握力体重指数=(握力÷体重）×100，某研究小组设计了一款握力计，握力计的原理如图甲，它主要由手压板、杠杆OAB，压力传感器R（电阻值会随所受压力的大小发生变化）的变阻器和显示压力大小的仪器A（实质是电流表）构成，其中OA∶OB=1∶2，且已知压力传感器R的电阻与它所受的压力F的关系如图乙所示。接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8V。手压板和杠杆的质量不计，g取10N/kg。 （1）若某同学对手压板的压力为400N时，压力传感器上受的压力； （2）中学生的握力体重指数大于70为合格，某同学的质量为60kg，利用该握力计测量时，电流表的示数为0.032A，通过计算判断他的握力体重指数是否合格； （3）把电流表的电流值改为对应手压板压力值，刻度盘从左到右压力值如何变化并说明判断方法。    8．如图所示，物体所受重力是80牛，不计摩擦及滑轮的重，若物体在10秒内被匀速提高2米，求此过程中拉力F做的功W和功率P。 9．俯卧撑是一项常见的健身项目，采用不同的方式做俯卧撑，健身效果通常不同。如图甲所示，是小明在水平地面上做俯卧撑保持静止时的情境，他的身体与地面平行，可抽象成如图乙所示的杠杆模型，地面对脚的力作用在O点，对手的力作用在B点，小明的重心在A点。已知小明的体重为600N，OA长为1m，AB长为0.2m。 （1）图甲中，地面对手的力与身体垂直，试求的大小？ （2）如图丙所示，是小明手扶支架做俯卧撑保持静止时的情境，此时他的身体姿态与图甲相同，只是身体与水平地面成一定角度，支架对手的力与他的身体垂直，且仍作用在B点。试分析说明与的大小关系？ 10．活动课上，小红同学模拟某建筑工地上拉动工件的情景，设置了如图所示的滑轮组。他用该滑轮组在10s内将一个质量为40kg的立方体形物体，沿着水平地面匀速拉动了2m，立方体的底面积为100cm2。人的拉力为50N，物体移动时受到地面的摩擦力为物重的0.2倍，不计绳重及机械的摩擦。(g=10N/kg)求： (1)未拉动物体时，物体对水平地面的压强； (2)拉力做功的功率； (3)该滑轮组的机械效率。 11．科技馆里两位老人正饶有兴致地体验升降座椅装置，小明观察后画出简图（如图）进行研究。若爷爷质量，奶奶用的拉力将爷爷匀速拉升到顶端，该过程中奶奶手握住绳子向下拉动的总长度。不计绳重和摩擦，取。求：   (1)奶奶所做的功； (2)动滑轮（含座椅）的质量； (3)该升降座椅装置的机械效率（保留一位小数）。 12．图是挖井时从井中提升沙土的杠杆的示意图。杠杆AB可以在竖直平面内绕固定点O转动，已知OA∶OB=3∶2，悬挂在A端的桶与沙土所受的重力GA为400N，悬挂在B端的配重所受的重力GB为200N。不计杆重和绳重。求：当杠杆AB在水平位置平衡时，加在配重下面绳端的竖直向下的拉力F的大小。 13．如图所示，用滑轮组提升重力为800N的物体A，在滑轮组绳子自由端用力F竖直向上匀速提升10s，10s内物体A被竖直匀速提升了1m，滑轮组的额外功是200J。求： （1）滑轮组绳子自由端移动的距离； （2）滑轮组的机械效率； （3）绳子自由端的拉力F的功率。 14．如图所示，质量为60kg的工人用滑轮组提升重物，每个滑轮重均为50N，工人对绳子拉力的功率为120W，使重物以0.2m/s的速度匀速上升。（g＝10N/kg）求： （1）工人施加在绳端的拉力； （2）若绳子能够承受的最大拉力为400N，重物提升过程中绳子重和摩擦对应的额外功始终占总功的10%，求滑轮组的最大机械效率。    15．如图甲是一种新型吊运设备的简化模型示意图，虚线框里是滑轮组（绕绳未画出），OC是一根以O点为支点的水平杠杆，AB表示对杠杆起固定作用且不可伸缩的缆绳。滑轮组绳子的自由端由额定电压为的电动机拉动，定滑轮的轴和电动机均固定在B点。在一次作业中，吊运设备匀速竖直提升重的物体时，绳子自由端的拉力为，被提升的物体匀速上升的速度为，电动机做的功与时间的变化关系如图乙所示。求： （1）物体匀速上升时，以电动机为参照物，物体是 （选填“静止”或“运动”）的； （2）电动机的转换效率是指电动机做的功与电源提供的电能之比。已知此次作业中，电动机的输入电流为，则电动机的转换效率是多少？ （计算结果精确至0.1%） （3）此次作业中，电动机做功的功率是多少？ （4）请通过计算在图甲中画出滑轮组绳子的绕法 。若用该滑轮组提升重的物体时，滑轮组的机械效率会 （选填“减小”“不变”或“增大”）。 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年中考物理专题训练——简单机械及机械效率的综合计算》参考答案 1．10N 【详解】由杠杆的平衡原理可得，竖直向上的拉力F的大小 答：竖直向上的拉力F的大小是10N。 2．(1)2000J；(2)60W；(3)66.7% 【详解】（1）人做的有用功为 W有用=Gh=1000N×2m=2000J （2）绳子拉下的长度为 S=2h=2×2m=4m 拉力做的功为 W总=FS=750N×4m=3000J 人做功的功率为 P===60W （3）滑轮组的机械效率为 η===66.7% 答：（1）人做的有用功为2000J；（2）人做功的功率为60W；（3）滑轮组的机械效率为66.7%。 3．（1）4N；（2）48J；（3）83.3% 【详解】解：（1）滑轮组有三段绳子承担总重 动滑轮重 （2）物体上升的高度 绳子自由端移动的距离 拉力做的总功 （3）滑轮组有三段绳子承担总重，所以，滑轮组的机械效率 答：（1）动滑轮重4N； （2）拉力做的功为48J； （3）该滑轮组的机械效率为83.3%。 4．(1)2kg；(2)1.4J 【详解】(1)小滑块P向左移动0.4m时，杠杆水平方向平衡，由杠杆的平衡可得，小滑块P的重力 由可得，小滑块P的质量 (2)因GP=20N>14N，所以C点受到的最大拉力FC大=14N，由杠杆的平衡条件可得，铁块运动的最大距离 因铁块M匀速直线运动时处于平衡状态，受到的摩擦力和F是一对平衡力，所以铁块受到的摩擦力 则滑块P向左移动过程中最多要克服摩擦力做的功 答：(1)小滑块P的质量是2kg； (2)小滑块P向左移动过程中推力最多做功是1.4J。 5．(1)2400J；(2)50W；(3)80% 【详解】(1)有用功 (2)由图可知，通过动滑轮的绳子段数n＝2，则拉力端通过距离 拉力做的总功 拉力的功率 (3)滑轮组的机械效率 答：(1)有用功为； (2)拉力的功率为； (3)滑轮组的机械效率为。 6．（1）0.1m/s；（2）60W；（3）60% 【详解】解：（1）时间t=10s，物体上升的距离h=1m，物体上升的速度为 （2）拉力的大小F=200N，由图可知绳子段数为3，绳子自由端移动的距离为 s=3h=31m=3m 则拉力做功的功率为 （3）滑轮组的有用功为 W有=Gh=360N1m=360J 拉力做的总功为 W总=Fs=200N3m=600J 滑轮组的机械效率为 答：（1）物体上升的速度为0.1m/s； （2）拉力做功的功率是60W； （3）滑轮组的机械效率为60%。 7．（1）800N；（2）合格；（3）见解析 【详解】解：（1）根据杠杆平衡条件得FA×OA=FB×OB，因为压力传感器受的压力 （2）当电流表的示数为0.032A时，传感器R的电阻 由图像可知传感器受的压力FA′=1000N，根据杠杆平衡条件，该同学的握力 该同学的体重 则 83.3>70 所以他的握力体重指数合格。 （3）从左到右压力值逐渐变大，因为刻度盘从左到右电流值逐渐增大，对应传感器R的电阻在逐渐减小，由图像知压力传感器所受的压力在逐渐增大，手压板压力也在逐渐增大，因此刻度盘从左到右压力值逐渐增大。 答：（1）压力传感器上受的压力是800N； （2）他的握力体重指数合格； （3）见解析。 8．160J，16W 【详解】解：由图可知为定滑轮，因为匀速提升，所以 F=G=80N 此过程中拉力F做的功为 W=Fs=80N×2m=160J 此过程中拉力F做功的功率为 答：此过程中拉力F做的功为160J；拉力做功的功率为16W。 9．（1）；（2），理由见解析 【详解】解：（1）做俯卧撑运动时，可以将人看成是一个杠杆，支点为O，地面对手的支持力为动力，人的重力G为阻力，由图可知，动力臂 阻力臂 如图1所示，则由杠杠的平衡条件可得 （2）小明手扶支架做俯卧撑保持静止时，可抽象成杠杆模型如图2所示，O为支点，重力的力臂为 ，的力臂为，由杠杠平衡条件可得 由图可知 所以 答：（1）的大小； （2），理由见解析。 10．(1)4×104Pa；(2)20W；(3)80% 【详解】(1)物体所受的重力为 因为水平放置，所以物体对水平地面的接触面积为 物体对水平地面的压强为 (2)由图可知，n=2，则绳端移动的距离为 人的拉力所做的功为 拉力F做功的功率为 (3)因为物体移动时受到地面的摩擦力为物重的0.2倍，所以物体受到的摩擦力为 因物体匀速移动时处于平衡状态，物体受到的拉力F拉和摩擦力是一对平衡力，所以，滑轮组对物体的拉力为 滑轮组的效率为 答：(1)未拉动物体时，物体对水平地面的压强为4×104Pa； (2)拉力做功的功率为20W； (3)该滑轮组的机械效率80%。 11．(1)1440J；(2)12kg；(3)83.3% 【详解】(1)奶奶所做的功为 (2)爷爷的重力为 由图可知，滑轮组的，不计绳重和摩擦，由 可得动滑轮（含座椅）的重力为 收动滑轮（含座椅）的质量为 (3)不计绳重和摩擦，该升降座椅装置的机械效率为 答：(1)奶奶所做的功是1440J； (2)动滑轮（含座椅）的质量是12kg； (3)该升降座椅装置的机械效率是83.3%。 12．400N 【详解】解：由杠杆平衡条件可得 GA×AO=(GB+F)×OB 即 400N×3=(200N+F)×2 解得F=400N。 答：加在配重下面绳端的竖直向下的拉力F的大小为400N。 13．（1）3m；（2）80%；（3）100W 【详解】解：（1）已知，滑轮组绳子自由端移动的距离 （2）有用功 总功 滑轮组的机械效率 （3）绳子自由端的拉力F的功率 答：（1）滑轮组绳子自由端移动的距离为3m； （2）滑轮组的机械效率为80%； （3）绳子自由端的拉力F的功率为100W。 14．（1）300N；（2）83.75% 【详解】解：（1）由图知，动滑轮上绳子的段数n＝2，由v＝nv物和 可得 （2）绳端拉力最大时，提起的物重最大，设物体被提升的高度为h，则绳端移动的距离s＝2h，绳子拉力最大为400N时，拉力做的总功 W总＝Fs＝400N×2h＝800N×h 克服动滑轮重力做的额外功 W额＝G动h＝50N×h 由题意可得，克服绳重和摩擦做的额外功 W额′＝10%W总＝10%×800N×h＝80N×h 则有用功 W有＝W总﹣W额﹣W额′＝800N×h﹣50N×h﹣80N×h＝670N×h 滑轮组的最大机械效率 答：（1）工人施加在绳端的拉力为300N； （2）滑轮组的最大机械效率为83.75%。 15． 运动 90.9％ 300W 增大 【详解】解：（1）[1]物体匀速上升时，物体相对于电动机的位置发生改变，说明以电动机为参照物，物体是运动的。 （2）[2]由图乙可知，当时间为3s时，电动机做的功为900J，电动机消耗的电能为 则电动机的转换效率是 （3）[3]图乙中电动机所做的功与之间成正比，可以在图像中任选一点求得电功率，则电动机的电功率为 （4）[4]已知电动机的功率为300W，绳末端的拉力为312.5N，则绳末端移动的速度为 被提升的物体匀速上升的速度为0.32m/s，则连接动滑轮绳子的股数为 滑轮组的绕绳方法是 根据效率公式 可知，当滑轮组提升重1000N的物体时，即有用功增加，则机械效率会变大。 答：（1）物体匀速上升时，以电动机为参照物，物体是运动的； （2）电动机的转换效率是90.9％； （3）电动机做功的功率是300W； （4）见解析。 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 $$