2025年中考物理二轮复习专项训练- 机械效率-相关计算题

机械效率-相关计算题专项训练-2025年中考物理复习 1．某建筑工地用如图所示的简易滑轮组将重4000N的砖块运到离地4m高的砌墙处，已知每个滑轮重100N，滑轮摩擦和绳重以及动滑轮下的挂网重忽略不计。若提升砖块的工人作用于绳的拉力最大为500N，求： （1）提升一次砖的最大重力； （2）提升一次砖时滑轮组的最大机械效率； （3）若全部完成提砖任务，工人利用此滑轮组至少做多少额外功。 2．工人用如图所示装置把重的物体，从斜面底部匀速拉到高的平台上（斜面与水平地面的夹角为），用时。工人对绳子的拉力为，动滑轮重，不考虑绳重和滑轮转轴的摩擦，求： (1)绳子对物体做的功； (2)物体克服摩擦力所做的功； (3)整个装置的机械效率。 3．将重物从长4m、高1m的斜面底部匀速推上斜面顶端。已知沿斜面所用的推力是300N，斜面的机械效率是75％，则： (1)推力做的总功是多少？ (2)物体受到斜面的摩擦力是多少？ 4．水平地面上有一个重为5000N的箱子，现用起重机把箱子吊到3m高的位置，所用的时间为10s，起重臂下的钢丝绳是绕在一个动滑轮上的，如图所示，钢丝绳上的拉力为3000 N． (1)起重机起吊该箱子的机械效率是多少？ (2)钢丝绳上拉力的功率是多少？ 5．如图所示为一吊运设备的简化模型图,图中虚线框里是滑轮组(未画出)．滑轮组绳子自由端由电动机拉动,现用该设备先后搬运水平地面上的物体A和B,已知物体重力GA=1.75GB，当对A以竖直向上的拉力TA=1500N时,物体A静止,受到地面持力是NA,当对B以竖直向上的拉力TB=1000N时,物体B也静止,受到地面支持力是NB；且NA=2NB求: (1)物体A的重力GA,和地面支持力NA大小； (2)当电动机对滑轮组绳子的自由端施以F=625N的拉力时,物体B恰以速度v被匀速提升,已知此时拉力F功率为500W,滑轮组机械效率为80%,不计各种摩擦和绳子质量,物体B的速度v为多少． 6．如图甲所示，柳叶湖大桥让常德市区交通变得便捷的同时也成为了一道亮丽的风景。小洋暑假里在常德欢乐水世界游玩后乘小汽车返回市区，需要从平直的道路驶上柳叶湖大桥。已知小汽车（含乘客）总质量为2.5×103kg，以18 m/s的速度在大桥的引桥上匀速行驶，如图乙所示，此过程中小汽车的功率为36 kW，可以将引桥近似看成一个倾角较小的斜面，此斜面的长度为400 m，高度为12 m。 (1)如果小汽车与地面的总接触面积为0.05 m2，它静止在水平路面上对地面的压强为多大？ (2)大桥引桥的机械效率为多大？ (3)小汽车在引桥上行驶时所受路面的摩擦力（空气阻力忽略不计）为多大？ 7．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？ （4）该装置的机械效率是多少？ 8．如图所示，搬运工人在10s内将重为450N的重物匀速提升2m，不计绳重和摩擦，所用拉力为250N。求： （1）拉力F所做有用功的大小。 （2）此过程中动滑轮的机械效率。      9．如图，质量为60kg的工人用滑轮组提升重物，每个滑轮的重力均为50N， （1）用滑轮组让重力为250N的物体匀速上升2m的过程中，人做的有用功为多少？ （2）若绳子能够承受的最大拉力为400N，重力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． 10．施工中，一工人利用如图所示的定滑轮将一桶沙匀速拉到10m高处，沙重90N，所用的拉力是100N．求： （1）有用功是多少？ （2）总功是多少？ 11．如图所示，质量为50kg的小龙站在水平高台上，通过滑轮组竖直向上匀速提升重为600N的物体。已知小龙对绳的拉力F为250N，物体在10秒内上升了1m，假设整个拉动过程中拉力方向始终竖直向上，不计绳重和摩擦，求： （1）物体克服重力做功多少J？ （2）此时滑轮组的机械效率为多少？ （3）若小龙用该滑轮组提升重物的最大机械效率为90%，求滑轮组机械效率最大时，小龙对水平台的压力？ 12．如图所示的两个滑轮组，已知图甲中的物重G1与动滑轮G2之比为G1∶G2=5∶1；图乙中的物重G3与动滑轮重G4之比为G3∶G4=6∶1．两个物体重力之比G1∶G3=3∶2．若不计摩擦，求： （1）甲、乙两图中的滑轮组效率之比； （2）将物体匀速拉起时，绳子的拉力F1、F2之比。 13．在“测滑轮组的机械效率”实验中，定滑轮和动滑轮如图所示，被拉起的钩码重1.96 N,作用在绳子自由端的实际拉力为0.82 N，绳子移动的距离为0.3 m ,钩码升高的距离为0.1 m. （1）据测量数据，对滑轮组做的总功是 J； （2）滑轮组做的有用功是 J； （3）该滑轮组的机械效率是 ； （4）在图中画出实验时滑轮组上绳的绕法，并用箭头标出拉力F的方向 . 14．江南科技馆有一种神奇的装置，如图所示，借助该装置，小明仅用150N的拉力就提起了重量为600N的摩托车，问：此过程中该装置的机械效率为多少？ 15．如图所示，工人用250N的力F为400N的物体在10s内匀速提升2m，求： （1）重物受到的拉力大小； （2）拉力F的功率； （3）动滑轮的机械效率。 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 参考答案 1．（1）900N；（2）90%；（3）2000J 【详解】解：（1）提升砖块的工人作用于绳的拉力最大为500N，根据可得提升一次砖的最大重力 G砖=2F-G动=2×500N-100N=900N （2）由图可知，绳子承担重物段数n为2，由 可得提升一次砖时滑轮组的最大机械效率 （3）已知提升一次砖的最大重力为900N，则将重4000N的砖块提升完成需要的次数 由于需要完整提完所有的砖，所以总共需要5次。滑轮摩擦和绳重以及动滑轮下的挂网重忽略不计。则全部完成提砖任务，工人利用此滑轮组至少需要额外功 W额=nG动h=5×100N×4m=2000J 答：（1）提升一次砖的最大重力是900N； （2）提升一次砖时滑轮组的最大机械效率是90%； （3）若全部完成提砖任务，工人利用此滑轮组至少做2000J额外功。 2．(1)3120J (2)1120J (3)62.5% 【详解】（1）从图中可知绳子的股数，工人对绳子的拉力，不考虑绳重和滑轮转轴的摩擦，根据可知，绳子对物体的拉力 斜面与水平地面的夹角为，平台高，根据数学知识可知斜面的长 则绳子对物体做的功 （2）重物沿斜面移动到高台上拉力的有用功 物体克服摩擦力做的功 （3）工人对绳子的拉力做的总功 整个装置的机械效率 3．(1)1200J；(2)75N 【详解】解：(1)推力做的总功为 (2)根据公式可得，克服物体重力做的有用功为 克服摩擦所做的额外功为 根据可得，物体所受摩擦力 答：(1)推力做的总功是1200J； (2)物体受到斜面的摩擦力是75N。 4．(1)83.3%   (2)1 800 W 【详解】解：（2）有用功： W有=Gh=5000N×3m=15000J， 总功： W总=FS=F•2h=3000N×2×3m=18000J， 起重机起吊该箱子的机械效率： η=×100%=×100%≈83.3%． （2）钢丝绳上拉力的功率： P===1800W． 5．（1）3500N； 2000N；（2）0.2m/s 【详解】（1）FA＝1500N，受到地面支持力是NA；物体A静止，受力平衡，由力的平衡条件可得：FANA＝GA，即：1500NNA＝GA ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①,已知两物体重GA＝1.75GB，且NA＝2NB，即：1500N2NB＝1.75GB﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②, FB＝1000N时，受到地面支持力是NB；物体B静止，受力平衡，由力的平衡条件可得：FBNB＝GB，即：1000NNB＝GB﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③,②﹣③得，500NNB＝0.75GB﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④,③﹣④得，500N＝0.25GB，解得GB＝2000N，代入解得：NB＝1000N，GA＝3500N；NA＝2000N；（2）已知绳子自由端的拉力F＝625N，η＝80%，物体B重为2000N，设承担物重的绳子段数为n，则η＝＝80%，解得：n＝4．又因为拉力F做功的功率P＝500W，由P＝Fv得，绳子自由端运动的速度为：v绳＝＝0.8m/s，则物体B匀速上升的速度为：v＝v绳＝×0.8m/s＝0.2m/s． 【点评】（1）对A、B进行受力分析，FANA＝GA，FBNB＝GB，已知两物体重GA＝1.75GB，且NA＝2NB，列式可解；（2）知道提升重物B时滑轮组的机械效率和绳子自由端的拉力，可利用公式η＝计算出吊着物体的绳子的段数．知道拉力F的大小和拉力F做功的功率，可利用公式P＝Fv计算出绳子自由端运动的速度，从而可以计算出物体B匀速上升的速度v． 6．(1)5×105Pa；(2) 37.5%；(3)1.25×103N 【详解】(1)小汽车在水平面上对地面压力等于重力 汽车静止在水平路面上对地面的压强是 汽车静止在水平路面上对地面的压强是。 (2)有用功是 根据可得，汽车的牵引力是 总功是 大桥引桥的机械效率是 大桥引桥的机械效率是。 (3)额外功是 可知摩擦力是 小汽车在引桥上行驶时所受路面的摩擦力是。 答：(1)如果小汽车与地面的接触面积为0.05m2，它静止在水平路面上对地面的压强是； (2)大桥引桥的机械效率是； (3)小汽车在引桥上行驶时所受路面的摩擦力是。 7．（1）500J；（2）100J；（3）50N；（4）80% 【详解】解：（1）该过程拉力F做的总功 （2）该过程拉力F做的有用功即为货物箱克服重力做的功 由可得 （3）物箱在斜面上摩擦力所做的功即为额外功 由可得 （4）由可得，该装置的机械效率为 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； （4）该装置的机械效率是80%。 8．（1）900J；（2）90% 【详解】解：（1）拉力做的有用功 W有用=Gh=450N×2m=900J （2）由图可知，使用的是动滑轮，n=2，拉力端移动的距离 s=2h=2×2m=4m 拉力做的功 W总=Fs=250N×4m=1000J 动滑轮的机械效率 答：（1）拉力F所做有用功的大小为900J； （2）动滑轮的机械效率为90%。 9．（1）500J；（2）83.75% 【详解】解：（1）人做的有用功为 （2）当以绳子能够承受的最大拉力提升物体时，滑轮组的机械效率最大，由图可知n=2，则绳子自由端移动的距离为 s=nh=2h 拉力做的总功 W总= Fs= 2Fh 克服动滑轮重力做的额外功：W动= G动h，重力提升过程中绳子重和摩擦对应的额外功 W绳摩= 10%W总= 10%×2Fh=0.2Fh 滑轮组做的有用功 W有用=W总- W动-W绳摩=2Fh- G动h-0.2Fh=1.8Fh-G动h 滑轮组的最大机械效率 答：（1）用滑轮组让重力为250N的物体匀速上升2m的过程中，人做的有用功为500J； （2）若绳子能够承受的最大拉力为400N，重力提升过程中绳子重和摩擦对应的额外功始终占总功的10%，滑轮组的最大机械效率为83.75%。 10．（1）900J　（2）1000J 【详解】拉力F所做的有用功：W有＝Gh＝90N×10m＝900J，拉力F的作用点移动的距离：s＝h＝10m，拉力F所做的总功：W总＝Fs＝100N×10m＝1000J． 11．（1）600J；（2）80%；（3）1000N 【详解】解：（1）物体的重力为600N，物体上升的高度为1m，所以物体克服重力做功为 W=Gh=600N×1m=600J （2）由图可知，n=3，所以绳端移动的距离为 s=nh=3×1m=3m 拉力做的总功为 W总=Fs=250N×3m=750J 此时滑轮组的机械效率为 （3）不计绳重和摩擦，动滑轮是重力为 G动=3F-G=3×250N-600N=150N 由可知，若小龙用该滑轮组提升重物的最大机械效率为90%，则提升物体的最大重力为 绳端的拉力为 滑轮组机械效率最大时，小龙对水平台的压力为 F压=G人+F′=50kg×10N/kg+500N=1000N 答：（1）物体克服重力做功600J； （2）此时滑轮组的机械效率为80%； （3）滑轮组机械效率最大时，小龙对水平台的压力为1000N。 12．（1）35∶36；（2）36∶35 【详解】解：（1）不考虑摩擦时，对于甲滑轮组来说。有用功为 W有=G1h 总功为将物体和动滑轮一起升高所做的功，即 机械效率为 图甲中的物重G1与动滑轮G2之比为 G1∶G2=5∶1 代入上式得 对于乙滑轮组，同理可得 将 G3∶G4=6∶1 代入得 所以两个滑轮组的机械效率之比为 （2）如图甲，有三段绳子承重，所以 图乙，有两段绳子承重，所以 将 G1∶G2=5∶1，G3∶G4=6∶1 代入上面两式得 再结合 G1∶G3=3∶2 可得两次拉力之比为 答：（1）甲、乙两图中的滑轮组效率之比 η甲∶η乙是 35∶36； （2）将物体匀速拉起时，绳子的拉力F1、F2之比是36∶35。 13． 0.246 0.196 80% 【详解】(1)作用在绳子自由端的实际拉力：F＝0.82N，绳子自由端移动的距离：s＝0.3m， 对滑轮组做的总功：W总＝Fs＝0.82N×0.3m＝0.246J；(2)被拉起的钩码重：G＝1.96N，钩码升高的高度：h＝0.1m，有用功：W有用＝Gh＝1.96N×0.1m＝0.196J；(3)滑轮组的机械效率： η＝＝80% (4)绳子自由端移动的距离为0.3m，钩码升高的距离为0.1m，与动滑轮相连的绳子段数为：n＝sh＝0.3m0.1m＝3，3为奇数，所以绳子起始端要系在动滑轮的挂钩上，然后依次绕过定滑轮、动滑轮，如下图所示： ． 点睛： 物体被提高的高度为h，绳子末端移动的距离为S，则S＝nh，求出绳子段数n后，按“奇动偶定”的原则绕线． 14．80% 【详解】解：从图上可以看出，承担物重的绳子股数n=5，则s=5h，该装置的机械效率： 答：该装置的机械效率为80%。 15．（1）400N；（2）100W；（3）80％ 【详解】解：（1）因为重物被匀速提起，所以重物受到的拉力等于重物重力为400N； （2）由图知n=2，拉力F移动的距离 s=2h=2×2m=4m 拉力F所做的总功 W总=Fs=250N×4m=1000J 拉力做功的功率 （3）有用功 W有=Gh=400N×2m=800J 动滑轮的机械效率 答：（1）重物受到的拉力大小为400N； （2）拉力F的功率为100W； （3）动滑轮的机械效率为80%。 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 $$