第十一章简单机械和功复习：机械效率综合计算2025-2026学年苏科版九年级上册物理

2025-2026学年苏科版九年级物理第十一章《简单机械和功》 单元复习：机械效率综合计算 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 1. 早在年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳，通常用于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘轳，由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着质量为的水缓慢上升了用了的时间，水桶的重力为，在这一过程中，人做的总功为。求此次取水的过程中取： 水的重力是多大？人做的有用功为多少？ 2. 辘轳的机械效率多大？ 人拉力做功的功率是多少？ 2.一辆质量是的汽车不慎陷入泥泞地面，汽车司机组织人们用如图的滑轮组将汽车拖出。已知整个过程中，用时，水平拉力是，汽车沿水平方向匀速移动了，滑轮组的机械效率为。求： 拉力做的总功。 拉力功率是多少。 汽车受到的阻力大小。 3.斜面是一种简单机械，在我国战国时期，墨子所作的墨经经下里记载了一种斜面引重车，如图所示，该车前轮矮小，后轮高大，前后轮之间装上木板，在后轮轮轴上系紧绳索，通过斜板高端的滑轮将绳索的另一端系在斜面上的重物上，只要轻推车子前进，就可以将重物拉到一定高度。工人师傅想用该引重器将质量为的木箱从斜面的底端匀速拉到顶端，已知木箱沿斜面运动了，升高了，后轮轴施加在绳子上的力为。不计绳重、滑轮与轴之间的摩擦求：取 整个过程克服木箱重力做的功。 该斜面引重车的斜面效率。 木箱所受摩擦力的大小。 4.盾构机可以实现一边挖掘隧道，一边在隧道内壁安装盾构管片，如图所示。某盾构机满负荷工作时，最大推进力是，在内向前推进，盾构机推进的总功率是。安装的某个管片有效承压面积是，管片承受的压强是。求： 盾构机满负荷工作时推进速度； 推进力做的功和盾构机推进的机械效率； 求盾构机管片承受的压力，若实际施工中刀盘压强可能会超过岩层抗压极限强度而造成塌方事故，请提出一种方案以降低坍塌风险。 5.如图为某景区的盘山公路，一辆重为的汽车经过某一长为的路段时，竖直高度上升了。求： 若发动机的输出功率一定，请推导出，并解释汽车行驶过程中遇到陡坡司机常要换用低速挡的原因； 如果汽车的牵引力恒为，此过程中盘山公路斜面的机械效率。 6.如图，工人用动滑轮提升重为的物体，所用拉力为，物体以的速度匀速上升，此时动滑轮的机械效率为，不计绳重和摩擦。求： 物体在内上升的高度。 工人对绳端的拉力。 当被提升的物重增大为时，工人对绳端的拉力。 7.宏博同学学习了斜面的知识后，想利用斜面来省力。他利用长的斜面把质量为的重物匀速推到的高处，如图所示，他所用推力。取求： 推力做的有用功； 斜面的机械效率； 此时重物与斜面间的摩擦力。 8.如图所示，重为的卡车，经过一段水平路面，再以的功率匀速爬上高、长的斜坡，已知斜坡的机械效率为求： 卡车爬坡时牵引力所做的总功． 卡车爬坡时的速度． 9.如图是一种塔式起重机上的滑轮组，现用它匀速起吊质量为的物体，使物体上升，此时滑轮组的机械效率是．取求： 滑轮组对物体做的功． 滑轮组做的总功． 拉力． 10.在建筑工地，工人利用如图所示的滑轮组，用的力拉动建筑材料在水平方向上匀速运动，已知工人的质量，建筑材料的运动速度，并且受地面摩擦力，，若不计绳重及滑轮轴处摩擦。求： 建筑材料匀速运动时滑轮组的机械效率； 工人拉力做的有用功和拉力的功率； 若在建筑材料上表面再放一物体图中未画出，使建筑材料和一起沿水平方向做匀速直线运动时工人拉绳端的力达到最大，求此时该装置的机械效率。 11.如图甲所示为毕威高速某路段侧面的避险车道，避险车道的作用在于车辆行驶时出现故障需要紧急制动时对高速行驶车辆起到减速效果，其实质相当于一个斜面。图乙为该斜面简化图，斜面长为，高为。某日一辆整车质量为的轿车刹车系统突然失灵，冲上避险车道运动至顶端成功避险。假设轿车冲上斜面时发动机输出功率恒为，速度为，请你根据题中信息解答下列问题。取 该轿车冲上避险车道时，牵引力所做的功为多少？ 轿车受到的阻力为多大？ 如果将避险车道视为斜面，把轿车垂直提升所做的功作为有用功，则此过程中斜面的机械效率为多少？ 12.某建筑工地上，一台起重机正将质量为的一捆钢筋匀速提高，已知起重机所做的额外功是。求： 起重机做的有用功是多少？ 机械效率是多少？ 起重机所做的额外功是由哪些因素引起的？写出两个即可 13.如图甲所示，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。吊车先将该车向上吊起，再水平向右移动后放到道路事故救援车上运回交警队。求：取 吊车施救过程中对该车做了多少功？ 吊臂下滑轮组的结构如图乙所示，将该事故车向上吊起的过程中，钢丝绳上的拉力为。 图乙中滑轮的作用是______。 求滑轮组的机械效率是多少？ 若用该滑轮组提升重的事故车，则它的机械效率将______选填“变大”“变小”或“不变”。 14.图是吊车将重集装箱由点匀速运载到点的简化图，图是吊车的吊挂系统简化图，点为支点，吊臂液压缸对吊臂的力作用在点，沿线，绳索对吊臂的拉力作用在点，吊挂系统处于平衡状态，若不考虑吊臂的重力。取 请在图中画出及其力臂； 判断______选填“”、“”或“”，理由：______。 吊车吊装集装箱从到用时，吊挂系统的端是一个滑轮组见图，钢丝绳拉力的功率为， 滑轮的作用是______； 钢丝绳拉力所做的有用功； 滑轮组的机械效率。 15.实践小组查阅到一种古代用于提升重物的装置，如图甲所示，该装置由上下两根平行的横杆以及可绕横杆自由转动的带槽轮子组成。将绳子一端固定，另一端由人施加较小的力拉动，便能提起较重的物体。小组成员用图乙所示的滑轮组模拟该装置的工作过程，将质量为的重物，匀速提升的高度，并测得其机械效率为，取。请解答： 在图乙中画出绳子的绕法。 使用滑轮组时做的有用功和总功。 16.如图所示，泓毅同学用一个动滑轮和几个相同的杠铃片自制了一个健身器。已知动滑轮重，每个杠铃片重。若动滑轮下挂着两个杠铃片，泓毅通过横杆竖直向上匀速拉动绳子提升杠铃片，杠铃片在内上升了不计绳重和摩擦。求： 横杆对绳子的拉力； 横杆对绳子的拉力做功的功率； 动滑轮的机械效率； 如用该滑轮匀速提升四个杠铃片，则该滑轮的机械效率将______选填“变大”“变小”或“不变”。 17.天工开物中记载了一种叫筒车的古代农业机械，其工作原理大致为：用水流冲击力，使取水筒依次随轮转动，转至高处时，筒内的水自动倒入特备的水槽内，流入农田。图甲为筒车的简化示意图。 使筒车转动的能量来自流水的______能；筒车匀速转动的过程中，筒内水的重力势能______填“变大”“变小”或“不变”。 若筒车接水槽高出取水处，水轮上有个取水筒，一个取水筒每次可取水，筒车旋转一周所用时间为，水流冲击筒车的总功率为。筒车旋转一周，水流对筒车做的总功为多少？该筒车取水的机械效率为多大？接水槽离倒水处的高度忽略不计，取 如图乙，现代农业中使用水泵灌溉梯田，利用电动机做功对水产生稳定的压力，可以将水以一定速度推到高处。某水泵出水管的横截面积为，水管中水的流速为，用水泵灌溉田地时，所需水泵提供的压强为，则水泵对水提供的推力为多少牛？水泵的推力每分钟对水做功多少焦耳？ 18.工人用图甲所示滑轮组运送建材上楼，每次运送建材的重量不固定，滑轮组的机械效率随建材重力变化图像如图乙所示，滑轮和钢绳的摩擦力及绳重忽略不计，取． 若某次工人把重力为的建材竖直向上匀速提升了，求工人做的有用功． 当把的建材以的速度匀速提升时，求工人作用在绳子上的拉力的功率． 若此滑轮组的最大机械效率是，求工人的重力． 答案和解析 1.【答案】水的重力是；   人做的有用功为；   辘轳的机械效率为；   人拉力做功的功率约为  【解析】水的重力； 人做的有用功：； 辘轳的械效率：； 人拉力做功的功率是。 答：水的重力是； 人做的有用功为； 辘轳的机械效率为； 人拉力做功的功率约为。 利用求得水的重力； 根据计算人做的有用功； 根据计算机辘轳的械效率； 根据计算人拉力做功的功率。 本题考查功、功率和机械效率的计算，属于基本公式的应用，难度不大。 2.【答案】拉力做的功为 ；   拉力功率是；   汽车受到的阻力大小为  【解析】由图知，，绳子末端移动的距离： ， 拉力做的总功： ； 拉力做功功率： ； 由可得拉力做的有用功，即克服汽车受阻力做的功： ， 由可得汽车受的阻力： 。 答：拉力做的功为 ； 拉力功率是； 汽车受到的阻力大小为。 由图知作用在动滑轮上的绳子股数、汽车移动的距离，绳子末端移动的距离；利用求出拉力做的功； 利用求拉力做功功率； 知道滑轮组的机械效率，利用求拉力做的有用功，即克服汽车受阻力做的功，再利用求汽车受到的阻力。 本题考查了水平使用滑轮组时有用功、总功、功率的计算，要知道克服汽车受阻力做的功是有用功。 3.【答案】整个过程克服木箱重力做的功为   该斜面引重车的斜面效率为   木箱所受摩擦力的大小为  【解析】木箱重力： ， 整个过程克服木箱重力做的功： ； 工人做的总功： ， 该斜面引重车的斜面效率： ； 不计绳重、滑轮与轴之间的摩擦，克服木箱受到摩擦力做的额外功： ， 由可得木箱所受摩擦力： 。 答：整个过程克服木箱重力做的功为。 该斜面引重车的斜面效率为。 木箱所受摩擦力的大小为。 利用计算木箱重力，再利用计算整个过程克服木箱重力做的功； 利用计算工人做的总功，该斜面引重车的斜面效率等于有用功与总功的比值； 不计绳重、滑轮与轴之间的摩擦，克服木箱受到摩擦力做的额外功，再利用计算木箱所受摩擦力的大小。 本题考查了使用斜面时有用功、总功、机械效率、摩擦力的计算，要知道使用斜面时克服木箱受到摩擦力做的功为额外功。 4.【答案】盾构机满负荷工作时推进速度为；   推进力做的功和盾构机推进的机械效率为；   盾构机管片承受的压力为；增大刀盘的直径可降低坍塌风险  【解析】盾构机满负荷工作时推进速度为： ； 推进力做的有用功为： ， ， 盾构机推进的机械效率为： ； 根据可知，盾构机管片承受的压力为： ； 根据可知，在最大推力一定时，要减小刀盘对岩层的压强，防止塌方事故，可增大刀盘的直径。 答：盾构机满负荷工作时推进速度为； 推进力做的功和盾构机推进的机械效率为； 盾构机管片承受的压力为；增大刀盘的直径可降低坍塌风险。 根据求出盾构机满负荷工作时推进速度； 根据求出推进力做的有用功，利用求出盾构机做的总功，根据求出盾构机推进的机械效率； 根据分析解答。 本题考查了速度公式、做功公式、压强公式以及效率公式的应用，是一道综合题，有一定难度。 5.【答案】根据、和可得：，故有：；在发动机输出功率一定时，根据可知，汽车行驶过程中遇到陡坡，司机要换用低速挡，来增大汽车的牵引力。   此过程中盘山公路斜面的机械效率为  【解析】根据、和可得：，故有：； 在发动机输出功率一定时，根据可知，汽车行驶过程中遇到陡坡，司机要换用低速挡，来增大汽车的牵引力。 克服汽车重力做的有用功：， 牵引力做的总功：， 此过程中盘山公路斜面的机械效率：。 答：根据、和可得：，故有：；在发动机输出功率一定时，根据可知，汽车行驶过程中遇到陡坡，司机要换用低速挡，来增大汽车的牵引力。 此过程中盘山公路斜面的机械效率为。 根据、和推导与和的关系；发动机的输出功率一定，根据推导式得出结论； 已知汽车重和上升的高度，根据求克服汽车重力做的有用功；根据求牵引力做的总功，根据求斜面的机械效率。 本题考查功、功率和机械效率的相关计算及其公式的应用，难度一般。 6.【答案】物体在内上升的高度 由可得， 工人对绳端的拉力 不计绳重和摩擦，由可得， 动滑轮的重力， 当被提升的物重时，工人对绳端的拉力   【解析】略 7.【答案】推力做的有用功为；   斜面的机械效率为；   此时重物与斜面间的摩擦力为  【解析】推力做的有用功为： ； 推力做的总功为： ， 斜面的机械效率为： ； 克服摩擦力做的额外功为： ， 此时重物与斜面间的摩擦力为： 。 答：推力做的有用功为； 斜面的机械效率为； 此时重物与斜面间的摩擦力为。 根据求出推力做的有用功； 根据求出推力做的总功，利用求出斜面的机械效率； 根据求出克服摩擦力做的额外功，利用求出此时重物与斜面间的摩擦力。 本题考查了使用斜面时有用功、总功、机械效率的计算，明确有用功、总功、额外功的含义是关键。 8.【答案】解：卡车爬坡时，有用功， 由可得，卡车爬坡时牵引力所做的总功． 由可得，汽车的牵引力， 根据可得，卡车爬坡时的速度．   【解析】略 9.【答案】解：滑轮组对物体做的功． 滑轮组做的总功． 由题图可知，，拉力．   【解析】略 10.【答案】建筑材料匀速运动时滑轮组的机械效率为；   工人拉力做的有用功为，拉力的功率为；   此时该装置的机械效率为  【解析】由图可知，滑轮组的机械效率：； 拉力做的有用功：； 绳子自由端移动的速度：， 拉力做功的功率：； 因为不计绳重和摩擦时，所以动滑轮的重力：， 工人通过滑轮组向下拉绳时的最大拉力：， 此时建筑材料受到地面的最大摩擦力：， 则该装置的机械效率：。 答：建筑材料匀速运动时滑轮组的机械效率为； 工人拉力做的有用功为，拉力的功率为； 此时该装置的机械效率为。 由图可知，利用求滑轮组的机械效率； 利用求有用功；绳子自由端移动的速度；利用求拉力做功的功率； 利用不计绳重和摩擦时求动滑轮的重力；工人通过滑轮组向下拉绳时的最大拉力大小等于工人自身的重力，利用不计绳重和摩擦时求出建筑材料受到地面的最大摩擦力，利用求此时该装置的机械效率。 本题考查了使用滑轮组时绳子自由端拉力、功、功率和机械效率公式的应用，关键是从图中得出滑轮组绳子的有效股数。 11.【答案】该轿车冲上避险车道时，牵引力所做的功为；   轿车受到的阻力为；   此过程中斜面的机械效率为  【解析】由图乙可知斜面的长度为，根据可得， 该轿车冲上避险车道顶端时所用的时间：， 牵引力所做的功，即总功：； 克服轿车的重力做的有用功： ， 克服轿车受到的阻力所做的额外功： 轿车受到的阻力：； 斜面的机械效率：。 答：该轿车冲上避险车道时，牵引力所做的功为； 轿车受到的阻力为； 此过程中斜面的机械效率为。 由图乙可知斜面的长度，根据求该轿车冲上避险车道顶端时所用的时间，根据求牵引力所做的功； 根据求克服轿车的重力做的有用功，根据求克服轿车受到的阻力所做的额外功，根据求轿车受到的阻力。 根据求斜面的机械效率； 本题考查斜面中有关功和机械效率的计算，明确额外功是关键。 12.【答案】起重机做的有用功是；   机械效率是；   起重机所做的额外功是由钢绳重、动滑轮重和机械摩擦等引起的  【解析】起重机克服钢筋重所做的有用功： ； 起重机所做的总功：， 机械效率：。 起重机所做的额外功是由钢绳重、动滑轮重和机械摩擦等引起的。 答：起重机做的有用功是； 机械效率是； 起重机所做的额外功是由钢绳重、动滑轮重和机械摩擦等引起的。 根据求起重机克服钢筋重所做的有用功； 根据求起重机所做的总功，根据求机械效率。 起重机克服钢绳重、动滑轮重和机械摩擦等做了额外功。 本题考查功和机械效率的计算，难度一般。 13.【答案】吊车施救过程中对该车做了的功；   改变力的方向； 滑轮组的机械效率是； 变大  【解析】吊车对事故车做功，只有向上吊起时，拉力对车做功，水平移动时，拉力方向与移动方向垂直，不做功，则吊车施救过程中对该车做的功为； 图乙中滑轮的轴的位置固定不动，是定滑轮，定滑轮的作用是改变力的方向； 由图乙可知，承担物重的绳子段数，该滑轮组的机械效率为： ； 当提升重物的重力增加，做的有用功就变大，而额外功不变，故机械效率变大。 答：吊车施救过程中对该车做了的功； 改变力的方向； 滑轮组的机械效率是； 变大。 根据做功的条件结合求出对该车做的功； 使用滑轮时，轴的位置固定不动的滑轮称为定滑轮；定滑轮不省力，但是可以改变力的方向； 根据滑轮组装置确定绳子股数，利用求出该滑轮组的机械效率； 增大机械效率的方法有二：一是增大有用功，即拉更重的重物；二是减小额外功，如减小摩擦、减轻动滑轮重。 本题考查了做功公式和机械效率公式的综合应用。 14.【答案】见解答图；  ；由图可知，，由杠杆平衡条件可知，；  改变力的方向；钢丝绳拉力所做的有用功为；滑轮组的机械效率为  【解析】吊臂液压缸对吊臂的力作用在点，沿线向上，过支持力的作用点，沿支持力的方向画一条有向线段，用表示；从支点向拉力的作用线作垂线段，垂线段即为其力臂，如下图所示： ； 作出阻力的力臂，如下图所示，由图可知，，由杠杆平衡条件可得，； ； 由图可知，滑轮为定滑轮，定滑轮不省力，但可以改变力的方向； 集装箱从点移动到点，拉力所做的有用功为克服物体重力做功， 即； 集装箱从点移动到点，拉力不做功； 集装箱移动的速度， 将集装箱从点移到点所用时间， 拉力做的总功， 则滑轮组的机械效率为： 。 故答案为：见解答图；；由图可知，，由杠杆平衡条件可知，；改变力的方向；钢丝绳拉力所做的有用功为；滑轮组的机械效率为。 画力的示意图的一般步骤为：一画简图，二定点，三画线，四画尖，五把力的符号标尖边；按照这个作图步骤，很容易能够画出指定力的示意图；力臂的画法：首先根据杠杆的示意图，确定杠杆的支点；确定力的作用点和力的方向，画出力的作用线；从支点向力的作用线作垂线，支点到垂足的距离就是力臂； 作出的力臂，比较力臂大小，根据杠杆平衡条件可知力的大小关系； 定滑轮不省力，但可以改变力的方向； 根据求出钢丝绳拉力所做的有用功； 根据求出将集装箱从点移到点所用时间，利用求出拉力做的总功，根据求出滑轮组机械效率。 本题考查了力和力臂的画法、杠杆平衡条件、做功公式、功率公式和机械效率公式的应用。 15.【答案】见解答图；   使用滑轮组时做的有用功为，总功为  【解析】由图甲可知，，为偶数，因此绳子应从定滑轮起头，依次缠绕，如下图所示： ； 使用滑轮组时做的有用功为： ， 使用滑轮组时做的总功为： 。 答：见解答图； 使用滑轮组时做的有用功为，总功为。 根据图甲确定绳子股数，利用“奇动偶定”画出图乙中绳子的绕法； 根据求出使用滑轮组时做的有用功，利用求出使用滑轮组时做的总功。 本题考查了滑轮组的设计、做功公式和机械效率公式的综合应用。 16.【答案】横杆对绳子的拉力为；   横杆对绳子的拉力做功的功率为；   动滑轮的机械效率为；   变大  【解析】动滑轮绳子股数为，不计绳重和摩擦，横杆对绳子的拉力为： ； 拉力做的总功为， 横杆对绳子拉力做功的功率为： ； 对杠铃片做的有用功为， 动滑轮的机械效率为： ； 如用该滑轮匀速提升四个杠铃片，杠铃片的重力增加，做的有用功就变大，而额外功不变，故机械效率变大。 答：横杆对绳子的拉力为； 横杆对绳子的拉力做功的功率为； 动滑轮的机械效率为； 变大。 动滑轮绳子股数为，不计绳重和摩擦，根据求出横杆对绳子的拉力； 根据求出横杆对绳子的拉力做的总功，利用求出横杆对绳子的拉力做功的功率； 根据求出对杠铃片做的有用功，利用求出动滑轮的机械效率； 增大机械效率的方法有二：一是增大有用功，即拉更重的重物；二是减小额外功，如减小摩擦、减轻动滑轮重。 本题考查了做功公式、功率公式、机械效率公式和滑轮组绳子拉力公式的综合应用。 17.【答案】动；变大；   筒车旋转一周，水流对筒车做的总功为；该筒车取水的机械效率为；   水泵对水提供的推力为；水泵的推力每分钟对水做功  【解析】使筒车转动的能量来自流水的动能；通过竹筒把水运到高处，质量不变，高度增大此过程竹筒内水的重力势能增大； 筒车旋转一周，水流对筒车做的总功为； 将水举到高处对水做的功为； 筒车取水的机械效率为； 水泵对水提供的推力为； 水流的长度， 推力做功。 答：动；变大； 筒车旋转一周，水流对筒车做的总功为；该筒车取水的机械效率为； 水泵对水提供的推力为；水泵的推力每分钟对水做功。 重力势能与质量和高度有关，质量越大，高度越大，重力势能越大； 根据计算水流对筒车做的总功；根据计算出筒车将水举到高处对水做的功，再根据效率公式计算筒车取水的机械效率； 根据得出水泵对水提供的推力，根据速度公式得出水流的长度，根据得出推力做功。 本题考查功和效率的计算，有一定难度。 18.【答案】解：工人做的有用功． ， 由题图乙可得，工人作用在绳子上的拉力 ， 绳端移动的速度， 所以工人作用在绳子上的拉力的功率． 当物重时，由，得动滑轮的重力 ， 当机械效率最大时，， 即，可得此时所提升物体的最大重力， 此时作用在绳子上的最大拉力， 所以工人的重力为．   【解析】略 第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $