期末专题：机械效率计算题（专项训练）-2025-2026学年苏科版九年级上册物理

期末专题：机械效率计算题 1．简单机械的使用 如图所示，工人用滑轮将重为480N的重物从井底匀速吊起，用时为8s。工人所用拉力F为300N，绳子自由端上升4m。求： (1)拉力做的功W； (2)拉力的功率P； (3)用该滑轮提升重物的机械效率。 2．如图甲所示，一木箱的重力为400N，工人用沿斜面向上的拉力将木箱从底部匀速拉到离地面1.5m高的位置，用时4s，已知整个过程中拉力做的功与木箱沿斜面运动距离的关系如图乙所示．（取）求： (1)拉力的大小； (2)整个过程的有用功； (3)拉力的功率大小； (4)该斜面的机械效率。 3．如图所示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时，滑轮组的机械效率是，物体上升所用的时间为，g取。求： (1)使物体上升，所做的有用功； (2)拉力F的功率； (3)绳端的拉力F是多大。 4．如图是小凯家的升降式晾衣架示意图。周末，小凯在家帮妈妈晾衣服时，在6s内将晾衣架的横梁提升1m，已知晾衣架上每个滑轮的重为0.3N，横梁上衣服的重为18N，该装置的机械效率为60%，试求： (1)小凯克服衣服的重力做的功； (2)拉力的大小F； (3)拉力F做功的功率。 5．如图，吊车在建筑工地进行作业时，由支腿将吊车撑起并脱离地面，吊臂上的滑轮组在内，将重为的建筑材料沿竖直方向匀速提升，滑轮组上钢丝绳自由端受到的拉力为； (1)求滑轮组的有用功； (2)求钢丝绳自由端的移动速度； (3)求滑轮组的机械效率。 6．如图所示，塔式起重机上的滑轮组将重为的重物匀速吊起2m，此时拉力，不计轮与转轴的摩擦和钢绳重。 (1)求提升重物做的有用功； (2)求滑轮组的机械效率； (3)若用该装置提升另一重物，机械效率达到90%时，求拉力大小。 7．小聪合理利用滑轮组提升物体，如图所示（滑轮组的绕绳未画出），他用180N的力向下拉动绕在滑轮组的绳子的一端，将物体在3s内匀速提升了2m，已知此过程中滑轮组的机械效率为60%，不计绳重和摩擦。 (1)在图中画出滑轮组绳子的绕法； (2)求出小聪对物体做功的功率大小； (3)求出动滑轮的重力大小。 8．利用如图所示的滑轮组，物体的质量为，用的力拉绳子自由端，使物体做匀速直线运动，物体在内移动的距离，且物体受到的摩擦力大小是物体重力大小的倍，求： (1)物体运动速度大小； (2)拉力的功率； (3)滑轮组的机械效率。 9．一辆汽车在一段平直公路上匀速行驶，能量流向图如图，消耗燃油（假设燃油完全燃烧），若燃油的密度，燃油的热值为，求： (1)在这段时间内所消耗的燃油完全燃烧所产生的热量？ (2)该汽车的热机效率？ (3)汽车输出的有用功？ (4)请写出一个提高汽车的热机效率的方法？ 10．用如图所示滑轮组在15s内将重1000N的物体匀速提升了3m，人所用的拉力F为400N，不计绳重和摩擦力。求： (1)动滑轮的重； (2)绳子自由端拉力F的功率； (3)滑轮组的机械效率； 11．某同学用图甲所示装置将水平地面上的重物A提升到高处，A重为540N，该同学质量为50kg，与地面的接触面积为250cm2，施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间t变化的关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦，g取10N/kg，求： (1)0~1s内人对地面的压强； (2)2~4s内拉力的功率和此装置的机械效率； (3)该同学用该装置能提升物体的最大重力。 12．如图甲所示，虚线框内是由两个滑轮组成的滑轮组，工人利用该滑轮组，用200N竖直向上的拉力F，将重为480N的物体匀速提高3m，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，已知动滑轮重100N，在此过程中： (1)物体上升的速度为多少？ (2)该滑轮组的机械效率为多大？ (3)工人做的额外功为多少？ 13．如图所示，重500N的工人师傅用120N的拉力，使重力为300N的物体以0.2m/s的速度匀速提升。（不计绳重及摩擦）求： (1)工人师傅的功率； (2)若绳子所能承受的最大拉力为600N，则工人师傅所能提起的最大重物时的机械效率？ 14．如图所示是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置示意图。汽车将物体从井底匀速竖直拉至井口，用时。已知物体重，汽车匀速拉绳子时，拉力的功率为，绳子自由端被拉动的距离为。求： (1)拉力做的功。 (2)滑轮组的机械效率。 15．如图所示是一种塔式起重机上的滑轮组，在40s内将6000N的物体匀速起吊10m，此过程中钢丝绳的拉力F为2500N，（不计钢丝绳的重力和摩擦）。求： (1)动滑轮的重力； (2)钢丝绳中拉力的功率； (3)当滑轮组的机械效率低于多少时，该装置不再省力。 16．图甲是我国自主研发的全球唯一一套全海深光电绞车系统“海威GD11000”，用于深海拖曳系统、缆控水下机器人（ROV）等大型系统的布放、回收及拖曳，是科考船的基本配置设备。其最大工作水深可达，它能够在全球任何海域进行科考作业。（密度近似为） (1)在深处，求海水的液体压强； (2)如图乙所示，质量为5000kg、体积的设备浸没在海水中，电绞车系统将浸没的设备缓慢向上拉动300m，若该设备一直未露出水面，且忽略阻力的作用，求电绞车缆绳对设备做的功； (3)当（2）小问中的设备完全离开水面后，在缆绳拉力作用下继续匀速上升，如图丙所示。此时电绞车做的总功与设备上升高度关系如图丁所示，求该过程中，电绞车的机械效率。 17．小玮同学看到正在建造的楼房地基上有起重机在不停地吊起地面上的建筑材料，于是他查阅了起重机资料，下面是其中某一款塔式起重机简易示意图（如图甲），小玮知道了塔式起重机主要用于房屋建筑中材料的输送及建筑构件的安装。（g取10N/kg） (1)图乙为起重机钢丝绳穿绳简化示意图，若钢丝绳能承受的最大拉力为3×104N，则能吊起货物的质量不能超过多少？（动滑轮重，绳重及摩擦不计） (2)若将重为1.2×104N的货物由地面沿竖直方向匀速提升30m，再沿水平方向移动20m，则此过程中钢丝绳对重物做功多少？ (3)换用如图丙所示滑轮组，在不计绳重和摩擦的情形下，用拉力F将重为8000N的物体匀速在5s时间内提升了0.5m，若滑轮组的机械效率为80%，求该过程中拉力F及其所做功的功率？ 18．水平地面上放着重为200N的正方形物块，现用斜面将其由底端匀速拉到顶端，如图所示，已知平行于斜面的拉力为120N，物体移动的距离2m，升高1m。求： (1)拉力对物块做的功； (2)斜面的机械效率； (3)物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小。 19．在探究动滑轮的活动中，已知动滑轮的重力是0.8N，当用弹簧测力计拉着重为3.84N的物体匀速上升1m时，弹簧测力计的读数如图所示，求： (1)拉力做的总功； (2)该动滑轮的机械效率； (3)克服绳重和摩擦力所做的额外功。 20．如图是我国自主研制的气垫两栖登陆艇。该艇具备极快的运行速度和较强的适应能力，可以在短时间内将主战坦克直接送上滩头，加强了我国军队的两栖登陆能力。在某次训练中，该登陆艇用时3min匀速直线行驶了5400m，已知期间所受阻力约为2.5×105N，登陆艇发动机对外输出的总功为 ，推进力所做的功为有用功。试计算，该过程中： (1)登陆艇的推进力做了多少功? (2)登陆艇的推进力做功的功率是多少? (3)该登陆艇发动机的机械效率是多少? 试卷第6页，共8页 试卷第1页，共8页 学科网（北京）股份有限公司 《期末专题：机械效率计算题》参考答案 1．(1) 1200J (2) 150W (3) 80% 【详解】（1）已知拉力，绳子自由端上升的距离。根据功的计算公式，可得拉力做的功 （2）已知拉力做的功，做功时间。根据功率的计算公式，可得拉力的功率 （3）由图可知，这是一个动滑轮，承担物重的绳子段数，重物被提升的高度h等于绳子自由端上升距离s的一半 提升重物所做的有用功 该滑轮的机械效率 2．(1)100N (2)600J (3)200W (4)75% 【详解】（1）从图乙可知，当木箱沿斜面运动的距离时，拉力F做的总功。根据功的计算公式，可得拉力F的大小为 （2）有用功是指克服木箱重力所做的功，根据可得整个过程的有用功 （3）功率是表示做功快慢的物理量，根据功率的计算公式，可得拉力F的功率为 （4）机械效率是指有用功占总功的百分比，根据机械效率的计算公式，可得该斜面的机械效率为 3．(1) (2) (3) 【详解】（1）物体的重力为 起重机所做的有用功为 （2）根据滑轮组的机械效率公式，可得拉力做的总功为 拉力F的功率为 （3）由图可知，承担物重的绳子段数 绳端移动的距离为 绳端的拉力F为 4．(1)18J (2)7.5N (3)5W 【详解】（1）小凯克服衣服的重力做的功为有用功 （2）由图可知，该滑轮组承担重物的绳子段数，绳子自由端移动的距离 根据机械效率公式可得拉力做的总功 拉力的大小 （3）拉力F做功的功率 5．(1) 9×103J (2) 3m/s (3) 60% 【详解】（1）滑轮组的有用功 （2）由图可知，承担动滑轮和重物的绳子段数 钢丝绳自由端移动的距离为 钢丝绳自由端的移动速度为 （3）总功为 滑轮组的机械效率为 6．(1) (2) (3) 【详解】（1）提升重物做的有用功为 （2）由图可知，绳子段数，滑轮组的机械效率为 （3）因为不计摩擦和钢绳重，由可得动滑轮的重为 若用该装置提升另一重物时，机械效率达到90%，根据可得该重物的重力是 此时的拉力为 7．(1) (2) (3) 【详解】（1）由题意可知，小聪向下施加力，则绳子一端固定在定滑轮上，绕过动滑轮后，再绕回定滑轮（此时承担物重的绳子段数，拉力向下），如图所示： （2）机械效率有，总功，其中绳子自由端移动距离 则 有用功 功率 （3）不计绳重和摩擦，拉力，由得物体的重力为 代入拉力公式： 解得动滑轮的重力大小为 8．(1) 0.2m/s (2) 40W (3) 75% 【详解】（1）物体A的运动速度为=0.2m/s （2）由图可知，该滑轮组承担拉力的绳子段数n=2。绳子自由端移动的距离为 拉力F做的总功为 拉力的功率为 （3）物体A的重力为 物体A受到的摩擦力为 滑轮组做的有用功（克服摩擦力做的功）为 滑轮组的机械效率为 9．(1) 4.8×10⁷J (2) 30% (3) 1.44×10⁷J (4) 减少各部件之间的摩擦（或使燃料燃烧更充分；或减少废气带走的热量等，合理即可）。 【详解】（1）根据题意，消耗燃油的体积 V = 1.5×10-3m3，燃油的密度 ρ = 0.8×103kg/m3。 所消耗燃油的质量为m = ρV = 0.8×103kg/m3 × 1.5×10-3m3 = 1.2kg 燃油完全燃烧产生的热量为Q放 = mq = 1.2kg × 4×10⁷J/kg = 4.8×10⁷J （2）根据能量流向图可知，该汽车的热机效率为η = 100% - 33% - 30% - 7% = 30% （3）汽车输出的有用功为W有用 = Q放 × η = 4.8×10⁷J × 30% = 1.44×10⁷J （4）提高热机效率的途径在于减少能量损失。从能量流向图可知，能量损失主要有废气带走的热量、冷却水带走的热量、克服摩擦和辐射散失的热量。因此，可以通过改进发动机结构，使燃料燃烧更充分；或在各机械部件间加润滑油，减小摩擦；或改进冷却系统，减少热量散失等方法来提高热机效率。 10．(1)200N (2)240W (3)83.3% 【详解】（1）由图可知，承担物重和动滑轮重的绳子段数 由可得动滑轮的重 （2）绳子自由端移动的距离 拉力F做的总功 拉力F的功率 （3）提升物体所做的有用功 滑轮组的机械效率 11．(1) (2)1200W，90% (3)1440N 【详解】（1）该同学的重力为 由图乙可知，在0~1s内，人施加的拉力 此时人受到自身重力、地面的支持力和绳子向上的拉力，处于平衡状态。地面对人的支持力为 根据力的作用是相互的，人对地面的压力等于地面对人的支持力，即 人与地面的接触面积 人对地面的压强为 （2）由图甲可知，滑轮组承担物重的绳子段数n =3 由图乙可知，在2~4s内，拉力 由图丙可知，在2~4s内，物体A匀速上升的速度 绳子自由端移动的速度为 拉力的功率为 此装置的机械效率 （3）在2~4s内，忽略绳重及摩擦，拉力 则动滑轮的重力为 该同学能施加的最大拉力等于其自身重力，即 当用最大拉力提升物体时，提升的物体的重力最大，根据可得能提升物体的最大重力为 12．(1)0.5m/s (2)80% (3)360J 【详解】（1）由图乙可知，物体做匀速直线运动，绳子自由端移动的距离要大于物体上升的高度，当物体上升3m时，用时6s，物体上升的速度为 （2）物体上升过程中，拉力所做的有用功为 拉力所做的总功为 该滑轮组的机械效率为 （3）工人做的额外功为 13．(1)72W (2)96% 【详解】（1）由图可知，该滑轮组有3段绳子承担物重和动滑轮重，即n=3，绳子自由端移动的速度 工人师傅的功率 （2）根据滑轮组省力情况 可得动滑轮重 工人师傅的重力为500N，绳子能承受的最大拉力为600N。因为工人师傅站在地面上，他能施加的最大拉力不能超过自身的重力，所以最大拉力F最大=500N。 根据 可得货物的最大重力 设物体升高h，提升的货物最重时的机械效率 14．(1) (2) 【详解】（1）拉力F做的功为 （2）由图可知，该滑轮组由一个动滑轮和一个定滑轮组成，承担物重的绳子段数n=3。 物体被提升的高度 提升物体所做的有用功 滑轮组的机械效率 15．(1)1500N (2)1875W (3)33.3% 【详解】（1）若动滑轮（含吊钩等）重力为G动，滑轮组有3段绳子共同承担重物及动滑轮的重力，则有3F=G物+G动 即3×2500N=6000N+G动 解得G动= 1500N （2）物体在40s内匀速上升10m，其速度 由于滑轮组有3段绳子承担重物，拉绳速度 钢丝绳拉力的功率为 （3）当滑轮组不再省力，则绳子的拉力至少等于物重，此时拉力为 机械效率为 因此当滑轮组的机械效率低于33.3%时，该装置不再省力。 16．(1)1.1×108Pa (2)6×106J (3)62.5% 【详解】（1）在深处，海水的压强为 （2）设备在海水中缓慢上拉时，受到重力G、浮力F浮和缆绳的拉力F拉的作用。设备的重力为 设备浸没在海水中时，受到的浮力为 由于设备被缓慢拉动，可视为处于平衡状态，则缆绳的拉力为 电绞车缆绳对设备做的功为 （3） W有用 是提升设备所做的有用功， W总 是电绞车做的总功，从图丁可知，当设备上升高度h=25m时，电绞车做的总功W总=20×105J，此时，提升设备所做的有用功为 电绞车的机械效率为 17．(1)6×103kg (2)3.6×105J (3)5000N，1000W 【详解】（1）由图乙可知，该滑轮组由一个定滑轮和一个动滑轮组成，承担物重的绳子段数n=2。在不计动滑轮重、绳重及摩擦的情况下，钢丝绳的拉力与货物重力的关系为。当钢丝绳的拉力达到最大值时，能吊起货物的最大重力为 根据G=mg，能吊起货物的最大质量为 （2）做功的两个必要因素是：作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离。钢丝绳对货物的拉力竖直向上，货物在竖直方向上移动了30m，此过程拉力做功。货物在水平方向移动时，拉力方向与位移方向垂直，此过程拉力不做功。因为货物是匀速提升，所以钢丝绳对货物的拉力等于货物的重力，即 钢丝绳对重物做的功为 （3）由图丙可知，承担物重的绳子段数n=2。提升物体所做的有用功为 根据机械效率公式，拉力F所做的总功为 拉力F作用的距离为 根据总功公式，拉力F的大小为 拉力F所做功的功率为 18．(1)240J (2)83.3% (3)20N 【详解】（1）拉力对物块做的功为总功，根据功的计算公式，可得拉力做的功 （2）将物块提升所做的功为有用功 斜面的机械效率为 （3）拉力做的总功等于有用功与克服摩擦力做的额外功之和，克服摩擦力做的额外功 设物块所受的摩擦力为f，根据，可得摩擦力大小 19．(1)4.8 J (2)80% (3)0.16 J 【详解】（1）如图，测力计的分度值为0.2N，读数为2.4N，弹簧测力计的拉力为2.4 N，若重物上升的高度为1 m，则在使用单个动滑轮时，绳端被拉动的距离 拉力做的总功 （2）拉力做的有用功 该动滑轮的机械效率 （3）克服动滑轮重力做的功 则克服绳重和摩擦力所做的额外功 20．(1) (2) (3) 【详解】（1）登陆艇匀速直线运动时，推进力与阻力大小相等，故F=2.5×105N，移动距离 s=5400m，推进力做功为W有用 = Fs = 2.5×105N × 5400m = 1.35×109J （2）做功时间t=3min=180s 登陆艇的推进力做功的功率 （3）该登陆艇发动机的机械效率为 答案第10页，共10页 答案第11页，共11页 学科网（北京）股份有限公司 $