11.5 机械效率计算专项训练（提高题） -2025-2026学年苏科版物理九年级上册

机械效率计算专项训练（提高题） 分类一：求动滑轮重力 1．将重为24N的重物用图示滑轮组匀速提升3m，所用拉力F＝10N。不计轮与轴间的摩擦及绳重。求： （1）该过程中的有用功； （2）滑轮组的机械效率； （3）动滑轮的重力。 2．在九年级物理拓展课上，某同学模拟某建筑工地上塔吊的工作情景，设置了如图所示的滑轮组来提升装修材料，若他用300N的拉力将500N的材料以0.3m/s匀速提升了20s。 （1）求滑轮组对材料做的功； （2）求拉力做功的功率； （3）若克服摩擦、绳重所做的功占总功的10%，求动滑轮的重力。 3.如图所示是一种塔式起重机上的滑轮组．已知在匀速起吊600N的物体上升2m的过程中，滑轮组的机械效率为80%．（不计绳重及摩擦） （1）滑轮组做的有用功是多少？ （2）绳端的拉力F是多大？ （3）动滑轮重是多少？ 4.如图所示，塔式起重机上的滑轮组将重为9.0×103N的重物匀速吊起10m，作用在绳端的拉力为4.0×103N． （1）求提升重物做的有用功． （2）求滑轮组的机械效率． （3）若克服摩擦和钢丝绳重所做的功为有用功的0.3倍，求动滑轮的重 分类二：求物体重力 5.工人用如图所示的装置在10s内将质量为45kg的货物匀速提升2m，此过程中拉力的功率为120W。 （1）求有用功； （2）求滑轮组的机械效率； （3）若工人用此装置匀速提升其他货物，测得拉力大小为300N，额外功占总功的20%，试计算工人提升货物的重力。 6．体重600N的李师傅在装修施工时，利用如图所示的滑轮组来提升装修材料。他用250N的拉力在20s内将450N的材料提升了10m，不计绳重及摩擦。求： （1）绳子自由端移动的速度； （2）滑轮组的机械效率； （3）他最多可以提起多重的物体。 7．小李家新买的房子位于12m高的5楼上，装修时利用如图15所示的滑轮组提升装修材料．小李站在地面上把一件重为400N的材料匀速提升到楼上，此过程中滑轮组的机械效率为80%．若小李质量为65kg．（不计绳重及摩擦，g取10N/kg） 求：（1）在此过程中小李所做的总功是多少？ （2）若物体上升速度为1m/s，则拉力功率为多大？ （3）小李利用此滑轮组提升其他装修材料时，一次能提起重物的重力不能超过多少N？ ( 图 3 ) 8.如图甲，吊车正在对一辆交通事故车实施救援作业。该事故车总重为1.2×104N，吊车以0.5m/s的速度先将该车向上吊起3m，再水平向右移动6m后放到道路事故救援车上运回交警队。（g取10N/kg） （1）吊车施救过程中对该车做了多少功？ （2）起重臂下滑轮组的结构如图乙所示，若钢丝绳上的拉力F为5000N，将该车向上吊起3m的过程中，拉力F的功率是多少？ （3）若不考虑钢丝绳重和摩擦，钢丝绳能承受的最大拉力是3×104N，该滑轮组能否吊起重为8.8×104N的物体？ 分类二：求最大机械效率 9．如图所示，科技馆有一种装置，借助该装置，重500N的小明，仅用160N的拉力就提起了重为600N的电动车，不计绳重和摩擦。 （1）若电动车匀速上升2m，求该过程的有用功多大？该装置的机械效率是多少？ （2）求小明使用该装置时的最大机械效率是多少？ 10.质量为60kg的装卸工人用如图所示的滑轮组匀速提升重力为900N的货物，所用的拉力F为500N，物体在10s内被提升1m，在此过程中（不计绳重及摩擦，g＝10N/kg） 求：（1）动滑轮的重； （2）拉力F做的功及功率； （3）他利用此滑轮组工作时的最大机械效率。 1．将重为24N的重物用图示滑轮组匀速提升3m，所用拉力F＝10N。不计轮与轴间的摩擦及绳重。求： （1）该过程中的有用功。 （2）滑轮组的机械效率。 （3）动滑轮的重力。 【解答】解：（1）拉力做的有用功： W有＝Gh＝24N×3m＝72J； （2）由图可知n＝3，滑轮组的机械效率： η＝＝＝＝＝×100%＝80%； （3）因为不计绳重和摩擦时F＝（G+G动），所以动滑轮的重力： G动＝nF﹣G＝3×10N﹣24N＝6N。 答：（1）该过程中的有用功为72J； （2）滑轮组的机械效率为80%； （3）动滑轮的重力为6N。 2．在九年级物理拓展课上，某同学模拟某建筑工地上塔吊的工作情景，设置了如图所示的滑轮组来提升装修材料，若他用300N的拉力将500N的材料以0.3m/s匀速提升了20s。 （1）求滑轮组对材料做的功； （2）求拉力做功的功率； （3）若克服摩擦、绳重所做的功占总功的10%，求动滑轮的重力。 【解答】解：（1）材料上升的高度h＝vt＝0.3m/s×20s＝6m 滑轮组对材料做的功W有＝Gh＝500N×6m＝3000J； （2）重物有两股绳子承担，所以v拉＝2v＝2×0.3m/s＝0.6m/s， 拉力做功功率P＝FV拉＝300N×0.6m/s＝180W； （3）W总＝2Fh＝2×300N×6m＝3600J， 滑轮组的机械效率η＝＝＝ 额外功占总功的η1＝1﹣η＝1﹣＝ 克服动滑轮做的功W1＝（η1﹣η2）W总＝（×300N×0.6m/s×20s＝600J﹣360J＝240J 动滑轮的重力G轮＝＝＝40N； 答：（1）滑轮组对材料做的功3000J； （2）拉力做功功率为180W； （3）动滑轮的重力为40N。 3．如图所示是一种塔式起重机上的滑轮组。已知在匀速起吊600N的物体上升2m的过程中，滑轮组的机械效率为80%．（不计绳重及摩擦） （1）滑轮组做的有用功是多少？ （2）绳端的拉力F是多大？ （3）动滑轮重是多少？ 【解答】解： （1）使物体上升h＝2m，滑轮组做的有用功： W有用＝Gh＝600N×2m＝1200J； （2）由η＝得拉力做的总功： W总＝＝＝1500J， 由图知，n＝3，拉力端移动距离s＝3h＝3×2m＝6m， 由W总＝Fs得绳端拉力： F＝＝＝250N； （3）W额＝W总﹣W有用＝1500J﹣1200J＝300J， 不计绳重和摩擦，W额＝G轮h， 动滑轮重： G轮＝＝＝150N。 答：（1）滑轮组做的有用功是1200J； （2）绳端的拉力F是250N； （3）动滑轮重是150N。 4．如图所示，塔式起重机上的滑轮组将重为9.0×103N的重物匀速吊起10m、作用在绳端的拉力为4.0×103N。 （1）求提升重物做的有用功。 （2）求滑轮组的机械效率。 （3）若克服摩擦和钢丝绳重所做的功为有用功的0.3倍，求动滑轮的重。 【解答】解：（1）提升重物做的有用功：W有＝Gh＝9.0×103N×10m＝9.0×104J。 （2）滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝75%； （3）W总＝＝＝1.2×105J， 克服动滑轮做的功：W动＝W总﹣W有﹣0.3W有＝1.2×105J﹣9.0×104J﹣0.3×9.0×104J＝3×103J； 由W动＝G动h可得，G动＝＝＝300N。 答：（1）提升重物做的有用功为9.0×104J。 （2）滑轮组的机械效率为75%。 （3）动滑轮的重为300N。 5．工人用如图所示的装置在10s内将质量为45kg的货物匀速提升2m，此过程中拉力的功率为120W。 （1）求有用功； （2）求滑轮组的机械效率； （3）若工人用此装置匀速提升其他货物，测得拉力大小为300N，额外功占总功的20%，试计算工人提升货物的重力。 【解答】解： （1）货物的重力：G＝mg＝45kg×10N/kg＝450N； 有用功：W有用＝Gh＝450N×2m＝900J； （2）拉力做的总功：W总＝Pt＝120W×10s＝1200J； 滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝75%； （3）由图可知n＝3， 已知额外功占总功的20%，则此时的机械效率η′＝1﹣20%＝80%； 此时的机械效率：η′＝＝＝＝， 所以提升物体的重力：G＝η′nF＝80%×3×300N＝720N。 答：（1）有用功为900J； （2）滑轮组的机械效率为75%； （3）工人提升货物的重力为720N。 6．体重600N的李师傅在装修施工时，利用如图所示的滑轮组来提升装修材料。他用250N的拉力在20s内将450N的材料提升了10m，不计绳重及摩擦。求： （1）绳子自由端移动的速度； （2）滑轮组的机械效率； （3）他最多可以提起多重的物体。 【解答】解：（1）由图知，n＝2，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝2×10m＝20m， 绳子自由端移动的速度：v＝＝＝1m/s； （2）滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝＝90%； （3）不计绳重及摩擦，根据F＝（G+G动）可得，动滑轮的重力：G动＝nF﹣G＝2×250N﹣450N＝50N， 李师傅能提供的最大拉力：F′＝G人＝600N， 他最多可以提起物重：G′＝nF′﹣G动＝2×600N﹣50N＝1150N。 答：（1）绳子自由端移动的速度为1m/s； （2）滑轮组的机械效率是90%； （3）他最多可以提起1150N的物体。 7．小李家新买的房子位于12m高的5楼上，装修时利用如图所示的滑轮组提升装修材料。小李站在地面上把一件重为400N的材料匀速提升到楼上，此过程中滑轮组的机械效率为80%．若小李质量为65kg。（不计绳重及摩擦，g取10N/kg） 求：（1）在此过程中小李所做的总功是多少？ （2）若物体上升速度为1m/s，则拉力功率为多大？ （3）动滑轮自重多大？ （4）小李利用此滑轮组提升其他装修材料时，一次能提起重物的重力不能超过多少N？ 【解答】解： （1）小李所做的有用功： W有＝Gh＝400N×12m＝4800J， 由η＝×100%＝80%可得，在此过程中小李所做的总功： W总＝＝＝6000J； （2）由v＝可得，材料匀速提升的时间： t＝＝＝12s， 拉力的功率： P＝＝＝500W； （3）小李所做的额外功： W额＝W总﹣W有＝6000J﹣4800J＝1200J， 不计绳重及摩擦，克服动滑轮重力做的功为额外功， 所以，动滑轮的重力： G动＝＝＝100N； （4）小李的最大拉力： F大＝G人＝m人g＝65kg×10N/kg＝650N， 由图知，n＝2， 根据F＝（G+G动）可得一次提升物体的最大重力： G大＝2F大﹣G动＝2×650N﹣100N＝1200N。 答：（1）在此过程中小李所做的总功是6000J； （2）若物体上升速度为1m/s，则拉力功率为500W； （3）动滑轮的重力为100N； （4）小李利用此滑轮组提升其他装修材料时，一次能提起重物的重力不能超过1200N。 8．如图甲，吊车正在对一辆交通事故车实施救援作业。该事故车总重为1.2×104N，吊车以0.5m/s的速度先将该车向上吊起3m，再水平向右移动6m后放到道路事故救援车上运回交警队。（g取10N/kg） （1）吊车施救过程中对该车做了多少功？ （2）起重臂下滑轮组的结构如图乙所示，若钢丝绳上的拉力F为5000N，将该车向上吊起3m的过程中，拉力F的功率是多少？ （3）若不考虑钢丝绳重和摩擦，钢丝绳能承受的最大拉力是3×104N，该滑轮组能否吊起重为8.8×104N的物体？ 【解答】解：（1）吊车施救过程中对该车做的功：W＝Gh＝1.2×104N×3m＝3.6×104J； （2）由图乙可知，n＝3，自由端移动的速度为：v绳＝nv车＝3×0.5m/s＝1.5m/s， 拉力F的功率为： P＝＝＝Fv绳＝5000N×1.5m/s＝7500W； （3）若不考虑钢丝绳重和摩擦，根据F＝（G+G动）可知，动滑轮重为： G动＝nF﹣G＝3×5000N﹣1.2×104N＝3000N， 若不考虑钢丝绳重和摩擦，钢丝绳能承受的最大拉力是3×104N，则最大物重为： G'＝nF'﹣G动＝3×3×104N﹣3000N＝8.7×104N＜8.8×104N，故该滑轮组不能吊起重为8.8×104N的物体。 答：（1）吊车施救过程中对该车做的功为3.6×104J； （2）若钢丝绳上的拉力F为5000N，将该车向上吊起3m的过程中，拉力F的功率是7500W； （3）该滑轮组不能吊起重为8.8×104N的物体。 9．如图所示，科技馆有一种装置，借助该装置，重500N的小明，仅用160N的拉力就提起 了重为600N的电动车，不计绳重和摩擦。 （1）若电动车匀速上升2m，求该过程的有用功多大？该装置的机械效率是多少？ （2）求小明使用该装置时的最大机械效率是多少？ 【解答】解：（1）克服电动机重力做的功是有用功： W有＝Gh＝600N×2m＝1200J； 由图知，承担重物绳子的段数n＝5，由s＝nh和W总＝Fs可得， 总功：W总＝Fs＝Fnh＝160N×5×2m＝1600J， 该装置的机械效率： η＝×100%＝×100%＝75%； （2）不计绳重和摩擦，由F＝（G+G轮）可得，动滑轮重力： G轮＝nF﹣G＝5×160N﹣600N＝200N， 由小明的体重500N，所以使用该装置时绳端最大拉力F最大＝500N， 小明能提起的最大物体重力： G最大＝nF最大﹣G轮＝5×500N﹣200N＝2300N， 同一滑轮组，提起的物体越重，机械效率越高， 所以，小明使用该装置时的最大机械效率： η最大＝＝＝＝×100%＝92%。 答：（1）若电动车匀速上升2m，求该过程的有用功为1200J，该装置的机械效率是75%； （2）小明使用该装置时的最大机械效率是92%。 10．质量为60kg的装卸工人用如图所示的滑轮组匀速提升重力为900N的货物，所用的拉力F为500N，物体在10s内被提升1m，在此过程中（不计绳重及摩擦，g＝10N/kg） 求：（1）动滑轮的重； （2）拉力F做的功及功率； （3）他利用此滑轮组工作时的最大机械效率。 【解答】解：（1）由图知，n＝2，不计绳重及摩擦，拉力F＝（G+G动），则动滑轮的重力： G轮＝2F﹣G＝2×500 N﹣900N＝100N； （2）绳子自由端移动的距离： s＝2h＝2×1m＝2m， 拉力F做的功： W＝Fs＝500 N×2m＝1000J， 拉力的功率： P＝＝＝100W； （3）工人的重力： G人＝mg＝60kg×10N/kg＝600N， 工人能提供的最大拉力：F最大＝G人＝600 N， 在其他条件相同时，提升的物体重力越大，滑轮组的机械效率越大， 当人施加最大拉力时，提升的物重最大，滑轮组的机械效率最高， 由拉力F＝（G+G动）得，此时的最大物重： G最大＝2F最大﹣G动＝2×600N﹣100N＝1100N， 因为η＝＝＝＝， 所以滑轮组的最大机械效率： η最大＝×100%＝×100%≈91.7%。 答：（1）动滑轮的重力为100N； （2）拉力F做的功及功率分别为1000J、100W； （3）他利用此滑轮组工作时的最大机械效率为91.7%。 学科网（北京）股份有限公司 $