11.5 机械效率 计算提高题-2025-2026学年苏科版物理九年级上学期

《机械效率》计算分类（滑轮组）(二) 1.如图，塔式起重机上的滑轮组将重为1.2×104N的重物匀速吊起2m时，滑轮组的机械效率为80%，g取10N/kg。求： （1）提升重物做的有用功； （2）此过程中的额外功； （3）绳端的拉力F。 2．一名体重为500N、双脚与地面接触面积为0.04m2的学生站在水平地面上，要用滑轮组在20s内将600N的重物匀速提升1m． （1）他站在地面上时对地面的压强多大？ （2）画出滑轮组的绕线方式； （3）若匀速提升过程中滑轮组的机械效率是75%，拉力F多大？拉力的功率多大？ 答案：（1）12500Pa （2）滑轮组绕线如图所示（3）40W 3.建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为200Ｎ 的建材从地面匀速送到6ｍ 高处，所用拉力为120Ｎ，时间为20ｓ．求： （１）工人做的有用功； （２）工人做的总功； （３）此过程中该装置的机械效率； （４）工人做功的功率． 4.如图，塔式起重机上的滑轮组将重为1.2×104N的重物匀速吊起2m时，滑轮组的机械效率为80%，g取10N/kg． （1）求提升重物做的有用功； （2）求绳端的拉力； （3）若动滑轮的质量为40kg，求克服摩擦和钢丝绳重所做的功． 5．小明家的汽车发动机在维修时，工人师傅要用一个滑轮组（如图所示）把车里的发动机提起来。已知发动机的质量为150kg，工人的拉力为500N，在20s内发动机被提升了2m，g取10N/kg。求： （1）工人所做的有用功； （2）滑轮组的机械效率； （3）工人师傅做功的功率。 6.如图所示每个滑轮均重50N，拉着重450N的物体以0.1m/s的速度上升，绳子拉力端移动了12m，拉力F的功率是60W（不计绳重），求： （1）滑轮组的机械效率和拉力做的功； （2）整个过程中，克服摩擦力做的功。 7.小明家新买的房子准备装修，为了将水泥从地面送上楼，他在楼上安装了一个滑轮组，所用的滑轮每只2kg，每次将一袋50kg的水泥提升5m。（不计绳重和摩擦，g取10N/kg）求： （1）每袋水泥受到的重力大小； （2）每次做的有用功； （3）滑轮组的机械效率。 8.如图所示，用滑轮组将重100N的沙子匀速提升6m，已知桶重20N动滑轮重10N，若不计绳重和摩擦，求此过程中： （1）有用功是多少？ （2）额外功是多少？ （3）滑轮组的机械效率为多少？ （4）为提高该装置的机械效率，请你提出一种有效的方法。 9.用如图所示的滑轮组提升货物，已知动滑轮重30N,货物重360N、上升速度是0.3m/s，拉力F的功率是180W（不计绳重）。求： ⑴滑轮组的机械效率η ⑵货物上升3m过程中，克服摩擦力做的功 1．如图，塔式起重机上的滑轮组将重为1.2×104N的重物匀速吊起2m时，滑轮组的机械效率为80%，g取10N/kg。求： （1）提升重物做的有用功； （2）此过程中的额外功； （3）绳端的拉力F。 【分析】（1）知道重物的重力和提升的高度，根据W＝Gh求出提升重物做的有用功； （2）知道提升重物做的有用功，根据η＝×100%求出拉力做的总功，利用W总＝W有+W额求出此过程中的额外功； （3）根据滑轮组可知绳子的有效股数，根据s＝nh求出绳端移动的距离，利用W＝Fs求出绳端的拉力。 【解答】解：（1）提升重物做的有用功： W有＝Gh＝1.2×104N×2m＝2.4×104J； （2）由η＝×100%可得，拉力做的总功： W总＝＝＝3×104J， 由W总＝W有+W额可得，此过程中的额外功： W额＝W总﹣W有＝3×104J﹣2.4×104J＝6×103J； （3）由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝3，则绳端移动的距离： s＝nh＝3×2m＝6m， 由W＝Fs可得，绳端的拉力： F＝＝＝5×103N。 答：（1）提升重物做的有用功为2.4×104J； （2）此过程中的额外功为6×103J； （3）绳端的拉力5×103N。 2．一名体重为500N、双脚与地面接触面积为0.04m2的学生站在水平地面上，要用滑轮组在20s内将600N的重物匀速提升1m。 （1）他站在地面上时对地面的压强多大？ （2）画出滑轮组的绕线方式； （3）若匀速提升过程中滑轮组的机械效率是75%，拉力F多大？拉力的功率多大？ 【分析】（1）他站在地面上时对地面的压力和自己的体重相等，又知道双脚与地面接触面积，根据p＝求出对地面的压强； （2）在使用滑轮组提升重物时，既要考虑到它的省力情况，还应注意动力的施力方向； （3）由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据s＝nh求出绳端移动的距离，根据W＝Gh求出有用功，利用η＝×100%求出总功，利用W＝Fs求出拉力的大小，利用P＝求出拉力的功率。 【解答】解：（1）他站在地面上时对地面的压力： F＝G＝500N， 对地面的压强： p＝＝＝1.25×104Pa； （2）因为滑轮组要求站在地面上提升重物， 所以，最终的绳子自由端方向向下，则绳子的起始端应在动滑轮上，如图所示： （3）由图可知，n＝2，则绳端移动的距离： s＝nh＝2×1m＝2m， 拉力做的有用功： W有＝Gh＝600N×1m＝600J， 由η＝×100%可得，拉力做的总功： W总＝＝＝800J， 由W＝Fs可得，拉力的大小： F＝＝＝400N， 拉力的功率： P＝＝＝40W。 答：（1）他站在地面上时对地面的压强为1.25×104Pa； （2）滑轮组的绕线方式如上图所示； （3）拉力F为400N，拉力的功率为40W。 3．建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为200N的建材从地面匀速送到6m高处，所拉力为120N，时间为20s。求： （1）工人做的有用功； （2）工人做的总功； （3）此过程中该装置的机械效率； （4）工人做功的功率。 【分析】（1）已知物体重和上升的高度，根据W＝Gh求出工人做的有用功； （2）由图可知绳子的有效股数为2，根据s＝nh求出自由度移动的距离，根据W＝Fs求出工人做的总功； （3）利用效率公式η＝×100%求出此过程中该装置的机械效率； （4）根据P＝求出工人做功的功率。 【解答】解：（1）工人做的有用功： W有＝Gh＝200N×6m＝1200J； （2）工人做的总功： W总＝Fs＝Fnh＝120N×2×6m＝1440J； （3）此过程中该装置的机械效率： η＝×100%＝×100%≈83.3%； （4）工人做功的功率： P＝＝＝72W。 答：（1）工人做的有用功为1200J； （2）工人做的总功为1440J； （3）此过程中该装置的机械效率为83.3%； （4）工人做功的功率为72W。 4．如图，塔式起重机上的滑轮组将重为1.2×104N的重物匀速吊起2m时，滑轮组的机械效率为80%，g取10N/kg。 （1）求提升重物做的有用功； （2）求绳端的拉力； （3）若动滑轮的质量为40kg，求克服摩擦和钢丝绳重所做的功。 【分析】（1）利用W有＝Gh求有用功； （2）由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离s＝nh，利用η＝×100%求拉力做的总功，再利用W总＝Fs求拉力； （3）利用W额＝W总﹣W有求总的额外功，利用G动＝m动g求动滑轮的重力，利用W动＝G动h求克服动滑轮重做的额外功，由题意可知，此时额外功由克服动滑轮重和克服摩擦和钢丝绳重所做的功两部分组成，据此求出克服摩擦和钢丝绳重所做的功。 【解答】解：（1）提升重物做的有用功： W有＝Gh＝1.2×104N×2m＝2.4×104J； （2）由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离： s＝nh＝3×2m＝6m， 因为η＝×100%，所以拉力做的总功： W总＝＝＝3×104J， 则绳端的拉力： F＝＝＝5×103N； （3）总的额外功： W额＝W总﹣W有＝3×104J﹣2.4×104J＝6000J， 动滑轮的重力： G动＝m动g＝40kg×10N/kg＝400N， 克服动滑轮重做的额外功： W动＝G动h＝400N×2m＝800J， 由题意可知，此时额外功由克服动滑轮重和克服摩擦和钢丝绳重所做的功两部分组成， 所以克服摩擦和钢丝绳重所做的功： Wf＝W额﹣W动＝6000J﹣800J＝5200J。 答：（1）提升重物做的有用功为2.4×104J； （2）绳端的拉力为5×103N； （3）克服摩擦和钢丝绳重所做的功为5200J。 5．小明家的汽车发动机在维修时，工人师傅要用一个滑轮组（如图所示）把车里的发动机提起来。已知发动机的质量为150kg，工人的拉力为500N，在20s内发动机被提升了2m，g取10N/kg。求： （1）工人所做的有用功； （2）滑轮组的机械效率； （3）工人师傅做功的功率。 【分析】（1）知道发动机质量，利用重力公式求其重，利用W＝Gh求有用功； （2）由图知，承担物重的绳子股数n＝4，则拉力移动的距离s＝nh，知道拉力大小，利用W＝Fs求总功，再利用效率公式求滑轮组的机械效率； （3）知道拉力做功和做功时间，利用功率公式求工人师傅做功的功率。 【解答】解：（1）发动机的重力：G＝mg＝150kg×10N/kg＝1500N， 则工人所做的有用功：W有用＝Gh＝1500N×2m＝3000J； （2）由图知，承担物重的绳子股数n＝4， 拉力移动的距离：s＝nh＝4×2m＝8m， 则工人做的总功：W总＝Fs＝500N×8m＝4000J， 滑轮组的机械效率：η＝＝＝75%； （3）工人师傅做功的功率P＝＝＝200W。 答：（1）工人所做的有用功为3000J； （2）滑轮组的机械效率是75%； （3）工人师傅做功的功率是200W。 6．如图所示每个滑轮均重50N，拉着重450N的物体以0.1m/s的速度上升，绳子拉力端移动了12m，拉力F的功率是60W（不计绳重），求： （1）滑轮组的机械效率和拉力做的功； （2）整个过程中，克服摩擦力做的功。 【分析】（1）由图可知，n＝3，已知物体以0.1m/s的速度上升，则绳子移动的速度v绳＝3v，由P＝＝＝Fv可求得拉力F，由W＝Fs可得拉力做的功； 不计绳重，克服动滑轮重力及机械内部摩擦，所做的功为额外功，利用η＝＝＝×100%求出滑轮组的机械效率。 （2）由W有用＝Gh可求得有用功，总功减去有用功，再减去动滑轮做功，即为克服摩擦力做的功。 【解答】解：（1）由图可知，n＝3，则绳子移动的速度v绳＝3v＝3×0.1m/s＝0.3m/s， 由P＝＝＝Fv可得，拉力F＝＝＝200N， 拉力做功：W总＝Fs＝200N×12m＝2400J； 滑轮组的机械效率： η＝＝＝＝×100%＝75%； （2）拉力做的有用功： W有用＝Gh＝450N×4m＝1800J， 提升动滑轮做功： W动＝G动h＝50N×4m＝200J， 克服摩擦力做的功： W摩擦＝W﹣W有用﹣W动＝2400J﹣1800J﹣200J＝400J。 答：（1）滑轮组的机械效率为75%；拉力做的功为2400J； （2）克服摩擦力做的功为400J。 7．小明家新买的房子准备装修，为了将水泥从地面送上楼，他在楼上安装了一个滑轮组，所用的滑轮每只2kg，每次将一袋50kg的水泥提升5m。（不计绳重和摩擦，g取10N/kg）求： （1）每袋水泥受到的重力大小； （2）每次做的有用功； （3）滑轮组的机械效率。 【分析】（1）知道每袋水泥的质量，可利用公式G＝mg计算出其重力的大小。 （2）知道每袋水泥的重力和上升的高度，可利用公式W有用＝Gh计算出做的有用功。 （3）在不计绳重和摩擦的情况下，对动滑轮做的功为额外功，知道动滑轮的质量，可利用公式W额外＝Gh＝mgh计算出滑轮组所做的额外功，再利用公式W总＝W有用+W额外计算出总功，最后再利用公式η＝计算出滑轮组的机械效率。 【解答】解： （1）m＝50kg，g＝10N/kg， ∴每袋水泥受重力的大小为：G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N。 （2）∵h＝5m， ∴做的有用功为：W有用＝Gh＝500N×5m＝2500J。 （3）在不计绳重和摩擦的情况下，对动滑轮做的功为额外功， ∵m动＝2kg， ∴对动滑轮做的功为额外功为：W额外＝G动′h＝m动gh＝2kg×10N/kg×5m＝100J， 则总功为：W总＝W有用+W额外＝2500J+100J＝2600J， 滑轮组的机械效率为：η＝×100%＝×100%≈96.2%。 答：（1）每袋水泥受到的重力大小为500N。 （2）每次做的有用功为2500J。 （3）滑轮组的机械效率为96.2%。 8．如图所示，用滑轮组将重100N的沙子匀速提升6m，已知桶重20N动滑轮重10N，若不计绳重和摩擦，求此过程中： （1）有用功是多少？ （2）额外功是多少？ （3）滑轮组的机械效率为多少？ （4）为提高该装置的机械效率，请你提出一种有效的方法。 【分析】由滑轮组的结构知道，承担物重的绳子股数n＝3， （1）利用W有用＝Gh求有用功； （2）不计绳重和摩擦，克服桶重、动滑轮重做的功是额外功，根据W额＝（G桶+G动）h可求额外功； （3）利用W总＝W有用+W额可求总功，再利用效率公式求滑轮组的机械效率； （4）根据机械效率的概念，要提高机械效率，需增大有用功，减小额外功。 【解答】解：（1）有用功： W有用＝Gh＝100N×6m＝600J； （2）不计绳重和摩擦，克服桶重、动滑轮重做的功是额外功， 额外功：W额＝（G桶+G动）h＝（20N+10N）×6m＝180J； （3）拉力做的总功： W总＝W有用+W额＝600J+180J＝780J， 滑轮组的机械效率： η＝＝×100%≈76.9%。 （4）要提高机械效率，可减小额外功，例如减小动滑轮的重力，加润滑油，减小摩擦力； 尽量增大有用功，提高被提升的物重。 答：（1）有用功是600J； （2）额外功是180J； （3）滑轮组的机械效率为76.9%， （4）为提高该装置的机械效率，尽量增大有用功，提高被提升的物重。 声明：试题解析著作权属所有，未经书面同意，不得复制发布日期：2025/9/7 16:08:16；用户：姜孙泉；邮箱：13625195879；学号：370684389．用如图所示的滑轮组提升货物，已知动滑轮重30N，货物重360N、上升速度是0.3m/s，拉力F的功率是180W（不计绳重）。求： （1）滑轮组的机械效率η （2）货物上升3m过程中，克服摩擦力做的功。 【分析】（1）由图知，承担物重的绳子段数是3段，已知物体上升的速度，可以得到手拉绳子的速度；已知拉力的功率和手拉绳子的速度，可以得到拉力的大小；已知物重、拉力和承担物重的绳子段数，利用公式η＝计算滑轮组的机械效率； （2）已知拉力和承担物重的绳子段数，可以得到绳子自由端被拉下的距离；已知拉力和自由端移动的距离，利用公式W＝Fs得到拉力做的总功；已知物重、动滑轮重和上升高度，利用W＝Gh可以得到克服物重、动滑轮重做的功；已知总功和克服物重、动滑轮重做的功，两者之差是克服摩擦力做的功。 【解答】已知：G＝360N G动＝30N v1＝0.3m/s P＝180W n＝3 h＝3m 求：（1）η＝？（2）Wf＝？ 解： （1）手拉绳子的速度为v2＝3v1＝3×0.3m/s＝0.9m/s， ∵P＝， ∴作用在绳子自由端的拉力为F＝＝＝200N， 滑轮组的机械效率为η＝＝＝＝＝×100%＝60%； （2）绳子自由端拉下的长度为s＝3h＝3×3m＝9m， 拉力做的总功为W总＝Fs＝200N×9m＝1800J， 滑轮组克服物重、动滑轮重做的功为WG＝Gh＝（360N+30N）×3m＝1170J， 滑轮组克服摩擦力做的功为Wf＝W总﹣WG＝1800J﹣1170J＝630J。 答：（1）滑轮组的机械效率η为60%； （2）货物上升3m过程中，克服摩擦力做的功为630J。 学科网（北京）股份有限公司 $