期末总复习冲刺阶段分层强化训练：（简单机械）机械效率计算题B---2025-2026学年九年级上册物理（苏科版）

2025-2026学年九年级上册物理期末总复习冲刺阶段分层强化训练：机械效率计算题B（苏科版） 姓名：___________班级：___________考号：___________ 1．如图所示，通过滑轮组用200N的拉力在20s内将质量为48kg的物体匀速提高2m（不计绳重和摩擦，g取10N/kg），求： (1)动滑轮的重力； (2)某工程师用新材料改进此滑轮，使滑轮强度更高，质量更轻，此时动滑轮质量变为6kg。若使用滑轮组匀速拉起60kg的物体使其上升2m，则相对于改进前效率提升了多少。（计算结果保留到0.1%） 2．如图的装置，甲、乙分别表示两个滑轮组，连接滑轮和物体的细绳相同，绳子能承受的最大拉力为500N，物块重为200N，动滑轮重均为20N，当甲绳自由端拉力为400N，乙绳自由端拉力为150N时，物块在水平方向匀速向左运动；当甲的绳端拉力为340N，乙的绳端拉力为时，物块处于静止状态，且物块与地面之间的摩擦力为0N，物块与水平地面粗糙程度均匀，忽略绳重及滑轮转轴摩擦。求： (1)物块与地面之间的滑动摩擦力大小； (2)的大小； (3)物块匀速移动时，乙滑轮组的最大机械效率。 3．如图a所示是工人利用滑轮将材料运送上楼。分析滑轮受力时可将其简化为图b。 (1)在图b的画出支点O和力F的力臂l； (2)已知材料受到的重力为600N，工人将材料以0.1m/s的速度匀速上拉。 ①若忽略滑轮重力及滑轮与绳摩擦，求工人施加的拉力F的大小及工人做功的功率P。 ②若滑轮与绳摩擦，已知滑轮重200N，求用该滑轮提升材料的机械效率。 4．如图甲，重为20N的物体放在水平路面上，在的水平拉力的作用下匀速移动了的距离，用时，运动过程中受到的阻力为物重的0.12倍。如图乙，改用滑轮组用最省力的方式拉动同一物体在同一路面用同样的时间也匀速移动相同的距离时，绳子自由端的拉力为，此过程中做的功和时间的关系图像如图丙所示。根据信息，求解：（） (1)在图甲所描述过程中，物体的重力做功 。 (2)用滑轮组匀速拉动物体A移动1.2m的过程中： ①在图乙中画出滑轮组正确的绕线方式； ②的大小和做功的功率？ ③滑轮组的机械效率是多少？ (3)在图丁中画出绳子自由端运动的速度和时间关系图像。 5．如图所示，某工人重600N，站在水平面上，用力向下匀速拉动绳子，提起一浸没在水中体积为，重350N的物体。物体匀速上升的速度始终为，已知动滑轮重50N（物体始终浸没在水中，且忽略水对物体的阻力，不计绳重及摩擦，，）求： (1)已知工人双脚与地面的总接触面积是，工人没有拉动绳子时对地面的压强； (2)物体浸没在水中时受到的浮力； (3)物体未露出水面时，物块受到动滑轮下端挂钩上的绳子拉力做功的功率； (4)若物体拉离水面，提起物体时滑轮组的机械效率。 6．如图甲是某新型太阳能汽车，该汽车的动力完全由安装在车顶的电池板收集的太阳能提供。接收太阳能的电池板面积为。某次试车过程中，该车在水平路面上以恒定功率P做直线运动，图像如图乙所示。已知，汽车（包括司乘人员）的总质量为，汽车行驶过程中所受阻力大小为车重的0.02倍，取。求： (1)汽车的功率P； (2)在内汽车牵引力做的功； (3)若电池板吸收的太阳能转化为汽车的机械能的效率为20%，则太阳光照射到电池板单位面积上的功率为多少瓦?（假设汽车运动过程中太阳光照情况不变） 7．如图所示，将物体以的速度从A点匀速拉到B点的过程中，的功率，。求： (1)的大小； (2)滑轮组的机械效率。（结果精确到0.1%） 8．“神舟”乘组航天员“飞天”之前训练任务繁重，比如要在一个直径23m、深10m的大型水槽中进行模拟失重训练。下水前体重为600N的航天员身着质量达180kg的装备，要用起重机（如图所示）吊入水槽中，当在空气中匀速提升航天员时，起重机上滑轮组的机械效率是96%。若不计滑轮组绳重和摩擦，请回答下列问题。（g=10N/kg） (1)为模拟出航天员失重的效果，航天员在水中应处于什么状态？航天员整体所受的浮力多大？ (2)若滑轮组在空气中把航天员匀速提升2m，自由端拉力所做的总功是多少？ (3)训练结束时，用起重机匀速提升水中仍处于“失重状态”的航天员（没有露出水面），航天员受到水的阻力为60N，请计算此时滑轮组的机械效率？ 9．如图甲所示，中国高速铁路的输电线，无论冬、夏都绷得直直的，图乙为输电线的坠砣牵引装置工作原理图。钢绳通过滑轮组悬挂20个相同的坠砣，每个坠砣配重为200N。P端对输电线的拉力F方向保持水平向左，大小保持为6400N。若某段时间内坠砣串下降了0.2m，求： (1)输电线P端向左移动了 m。 (2)F做的功大小。 (3)滑轮组的机械效率。 10．某起重机的滑轮组结构示意如图所示，其最大载重为5t。起重机将4800kg的钢板匀速提升到10m高的桥墩上，用时100s。若拉力的功率恒为6kW，提升过程克服钢丝绳重、摩擦做的功为J，每个滑轮均相同，g取10N/kg。求： (1)克服钢板重力做的功； (2)拉力做的总功； (3)本次起重过程中滑轮组的机械效率； (4)每个滑轮的重力。 11．斜面是一种简单机械，在我国战国时期，墨子所作的《墨经》一书中就记载了利用斜面来提升重物的方法。在日常生活中经常会使用斜面，在某建设工地上，工人利用长度L=4m的斜面把质量为320kg的重物匀速推到h=1.5m高处（忽略物体的体积），如图所示，工人所用推力F=1500N。求： (1)推力做的有用功； (2)斜面的机械效率； (3)工人将另一质量为400kg的重物匀速推到同一高度。为了省力，换用长度为5m的斜面，此时重物与斜面间的摩擦力与原来的摩擦力之比为3：2，共用时25s，工人推力做功的功率。 12．社区服务站搬运爱心物资到高处的储物架。工作人员使用图甲所示的装置提升物体A， 置于水平工作台上的卷扬机对绳子的拉力F所做的功W和时间t的关系如图乙所示。在拉力F作用下，物体A在100s内竖直匀速上升了10m，在此过程中，滑轮组所做的额外功是1000J，求： (1)拉力F的大小； (2)滑轮组的机械效率（计算结果保留一位小数）。 13．如图，是一款轻质悬挂式晾衣杆，OA为晾衣杆，AB为悬线，悬线通过一个定滑轮连接到人手中的摇柄装置。已知悬线能承受的最大拉力为 20N。晾衣杆长度OA=1m，衣物悬挂点C距O点的距离OC=0.5m，衣物质量为2kg。滑轮组额外功来源为摇柄装置的机械摩擦，该摩擦使得系统机械效率为80%。（g取10N/kg） (1)初始平衡时，求悬线拉力F1的大小 (2)若将衣物悬挂点移至A点，求为保证悬线不断裂，衣物的最大质量： (3)人用时10秒将衣物匀速提升0.5米，求人做功的功率。 14．如图甲所示，电动卷扬机通过滑轮组提升重物，卷扬机有两个挡位可以调节对绳子自由端施加的拉力F的大小；在某一次提升重物过程中其拉力F随时间变化的关系如图乙所示，重物上升高度随时间变化的关系如图丙所示，不计钢丝绳重和摩擦力大小；求： （1）0～2s拉力F所做的功是多少？ （2）2～4s，提升重物过程中，卷扬机对绳子自由端施加的拉力F的功率是多少？ （3）2～4s，提升重物过程中，滑轮组机械效率为80%，则动滑轮的重力是多少？ （4）仍用该机械提升其他重物时，该滑轮组的机械效率的最大值是多少？（小数点后保留一位） 第1页，共3页 第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《期末总复习冲刺阶段分层强化训练：机械效率计算题B---2025-2026学年九年级上册物理（苏科版）》参考答案 1．(1)120N (2)10.9% 【详解】（1）物体的重力为 由图可知，承担物重和动滑轮总重的绳子段数，不计绳重和摩擦，根据可知动滑轮的重力 （2）改进前滑轮组的机械效率 改进后物体的重力 改进后动滑轮的重力 改进后滑轮组的机械效率 相对于改进前效率提升了 2．(1)120N (2)180N (3)96.2% 【详解】（1）甲装置是定滑轮，当甲绳自由端拉力为400N时，甲装置对物块的拉力方向向左，即 乙装置是滑轮组，当乙绳自由端拉力为150N时，乙装置对物块的拉力方向向右，即 物块在水平方向匀速向左运动，处于平衡状态，水平方向合力为零，故滑动摩擦力为 （2）当甲的绳端拉力为340N时，甲装置对物块的拉力 由于物块处于静止状态，且物块与地面之间的摩擦力为0N，由力的平衡可知，乙装置对物块的拉力 故乙装置的绳端拉力为 （3）忽略绳重及滑轮转轴摩擦，乙滑轮组的机械效率为 所以当滑轮组乙对物块的拉力最大时，乙滑轮组的机械效率最大；根据题意，当滑轮甲对物块的拉力达到最大值500N时，由力的平衡可知，物块在水平方向匀速向右运动，此时乙装置对物块的拉力最大，为 所以乙滑轮组对物块的拉力最大值为500N时，乙滑轮组的机械效率最大 3．(1) (2) 300N   60W 75% 【详解】（1）图b中的滑轮是动滑轮，支点O是滑轮左侧与绳子的接触点（动滑轮的支点是绳子与滑轮的接触点）；力臂l是从支点O向力F的作用线作垂线，垂线段的长度即为力F的力臂，如图所示： （2）[1]此滑轮是动滑轮，动滑轮的特点是省一半力。拉力 绳子自由端速度 因为匀速，所以工人做功的功率 [2]机械效率 4．(1)0 (2)① ②，③ (3) 【详解】（1）根据做功的两个必要因素：一是有力作用在物体上，二是物体在力的方向上移动了距离。在图甲过程中，物体A受到的重力方向竖直向下，而物体A在水平方向上移动，没有在重力的方向上移动距离，所以重力对物体A做的功为0J。 （2）[1]要最省力，绳子段数，绕线方式为：从动滑轮开始绕线，依次绕过定滑轮、动滑轮。绕线方式如图所示： [2]阻力 因为物体匀速运动，所以图甲中；滑轮组拉动物体时，摩擦力仍为，即阻力。 由图丙可知，时，，物体移动距离，，则绳子自由端移动距离 根据，可得 功率 [3]有用功，总功。 机械效率 （3）物体移动速度 绳子自由端速度 图像为：横坐标为时间，纵坐标为速度，绳子自由端运动的速度和时间图像是一条平行于时间轴的直线，速度为，时间范围。如图所示： 5．(1) (2) (3) (4) 【详解】（1）工人对地面的压力，接触面积，根据压强公式，可得压强 （2）根据阿基米德原理，物体浸没时，则物体浸没在水中时受到的浮力 （3）物体未露出水面时物体受到的拉力 物体匀速上升速度，绳子拉力做功的功率 （4）物体拉离水面后，不计绳重及摩擦，有用功 总功 机械效率 6．(1) (2) (3) 【详解】（1）由图像可知，当时，汽车做匀速直线运动，其速度。此时汽车处于平衡状态，牵引力等于阻力，汽车的重力：， 汽车所受的阻力：， 因为汽车做匀速直线运动，所以牵引力：， 汽车的功率：。 （2）因为汽车以恒定功率行驶，所以在内，汽车牵引力做的功为：。 （3）设太阳光照射到电池板的总功率为，电池板面积为，根据题意电池板吸收的太阳能转化为汽车机械能的效率为20%，即，太阳光照射到电池板的总功率：， 太阳光照射到电池板单位面积上的功率：。 7．(1)50N (2)83.3% 【详解】（1）已知物体匀速运动的速度为1m/s，拉力F甲的功率P甲=50W，根据功率公式 可得作用在物体上的拉力 （2）该滑轮组用于水平拉动物体，有用功是克服物体与地面间的摩擦力做功；与动滑轮相连的绳子段数n=3，拉力F乙作用在绳子自由端，其移动速度v乙与物体移动速度v的关系为v乙=nv=3×1m/s=3m/s 由于有用功是指克服摩擦力所做的功，其功率P有用等于拉力F甲对物体做功的功率，即P有用 =P甲= 50W 总功是指拉力F乙所做的功，其功率P总=F乙v乙=20N×3m/s=60W 则滑轮组的机械效率 8．(1)航天员在水中应处于悬浮状态。航天员整体所受的浮力为2400N。 (2)自由端拉力所做的总功是5000J。 (3)此时滑轮组的机械效率是37.5%。 【详解】（1）为模拟出航天员失重的效果，航天员在水中应处于悬浮状态，此时浮力与总重力大小相等，方向相反。此时航天员受到的浮力为 （2）拉力所做的有用功为克服物体重力做功 由公式可得，拉力所做的总功为 （3）不计绳重和摩擦，在空气中提升时，额外功为克服动滑轮重力所做的功，此时的额外功为 动滑轮的重力为 在用起重机匀速提升水中仍处于“失重状态”的航天员时，在匀速上升时的有用功为 此时拉力所做的总功等于克服动滑轮重力做功和克服水的阻力做功，拉力做功为 机械效率为 9．(1)0.1m (2)640J (3)80% 【详解】（1）由乙图可知，n=2，图中坠砣挂在钢绳的自由端，则坠砣串下降高度h=2sP， 则输电线P端向左移动的距离 （2）F对输电线所做的功 （3）总功 滑轮组的机械效率 10．(1) (2) (3) (4) 【详解】（1）由已知条件可知，钢板的重力 起重机克服钢板重力做的总功 （2）已知拉力的功率 所以拉力做的总功 （3）由机械效率公式可得，本次起重过程中滑轮组的机械效率 （4）克服动滑轮重做的额外功 所以每个滑轮的重力 11．(1)4800J (2)80% (3)330W 【详解】（1）重物质量为m=320kg，g=10N/kg，提升高度为h=1.5m。推力做的有用功即重物克服重力所做的功 （2）推力大小为F=1500N，斜面长度为L=4m。推力做的总功 斜面的机械效率 （3）换用长度为L′=5m的斜面，重物质量变为m′=400 kg。利用斜面提升物体，额外功为克服摩擦力所做的功，由（1）（2）可得第一次重物与斜面的摩擦力 又第二次重物与斜面间的摩擦力与原来的摩擦力之比为3：2，可得第二次的摩擦力，第二次推重物的有用功 第二次推力做的总功 工人推力做功的功率 12．(1)200N (2)83.3% 【详解】（1）由图乙可知，拉力F在100s内所做的总功 由图甲可知，动滑轮由3段绳子承担，即n=3，则绳子自由端移动的距离 拉力的大小 （2）滑轮组100s内所做的总功，额外功，则有用功 则滑轮组的机械效率 13．(1) 20N (2)1kg (3)1.25W 【详解】（1）已知衣物的质量m＝2kg，则衣物的重力 以O为支点，由几何关系可知，拉力F1的力臂，因为，所以 阻力，阻力臂 根据杠杆平衡条件，则悬线拉力F1的大小 （2）当衣物悬挂点移至A点时，阻力臂 悬线能承受的最大拉力，拉力的力臂 根据杠杆平衡条件，衣物对杠杆的阻力 衣物对杠杆的阻力大小等于衣物受到的重力大小，即 由得，衣物的最大质量 （3）人用时10秒将衣物匀速提升0.5米，则 已知系统机械效率，根据机械效率公式，则人做的功 则人做功的功率 14．（1）2400J；（2）2000W；（3）100N；（4）83.3% 【详解】解：（1）由图乙知0～2s的拉力F1为300N；由图丙知，0～2s物体升高的高度h1＝4m；由图甲知，n＝2，拉力端移动距离 0～2s拉力F做的功 （2）由图乙知，2～4s的拉力F’＝250N；由图丙知，2～4s物体升高的高度 拉力端移动距离 2～4s卷扬机所做的功为 拉力F的功率 （3）由可得拉力做的有用功 拉力做的额外功 不计钢丝绳重和摩擦力大小，拉力做的额外功等于提升动滑轮的功，由得动滑轮的重力 （4）由图乙可知，仍用该机械提升其他重物时，最大拉力F最大＝300N，不计钢丝绳重和摩擦力大小，根据 提升的最大物重 因为滑轮组的机械效率 该滑轮组的机械效率的最大值 答：（1）0～2s拉力F所做的功是2400J； （2）2～4s，提升重物过程中，卷扬机对绳子自由端施加的拉力F的功率是2000W； （3）2～4s，提升重物过程中，滑轮组机械效率为80%，则动滑轮的重力是100N； （4）仍用该机械提升其他重物时，该滑轮组的机械效率的最大值是83.3%。 第1页，共2页 第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $