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（专项训练） 1．工人师傅利用如图甲所示的滑轮组搬运石材。质量为 1.8×103kg 的石材放在水平地面上，在拉力F的作用下沿水平方向做匀速直线运动，其路程随时间变化的图象如图乙所示。石材在水平方向上受到的阻力为石材重的0.1倍，滑轮组的机械效率为75%，滑轮组和绳子的自重不计。（ g=10N/kg）求: (1)石材受到的阻力； (2)在石材移动20s过程中，工人做的有用功； (3)在石材移动 20s 过程中，工人作用在绳子自由端的拉力F。 2．如图所示，装卸工人用长木板搭了一个长3m的斜面，把100kg的箱子沿斜面匀速推到0.9m高的车厢上，用时6s，推力大小始终为400N，方向与箱子运动方向保持一致。求： (1)斜面的机械效率； (2)箱子在斜面上受到的摩擦力的大小； (3)工人做功的功率。 3．如图所示，搬运工人在10s内将重为450N的重物匀速提升2m，不计绳重和摩擦，所用拉力为250N。求： （1）拉力F所做有用功的大小； （2）拉力F做功的功率； （3）此过程中动滑轮的机械效率。 4．如图所示，工人用动滑轮将重为425N的重物匀速提升4m， 所用拉力为250N，所用时间是20s，在此过程中，求： （1）有用功是多少J； （2）拉力做的总功是多少J； （3）动滑轮的机械效率是多少。 5．如图所示，工人沿竖直方向用力匀速拉动一个工件，在5s内工件沿水平地面运动了1m。拉动过程中，工件滑动时受到地面的摩擦力为300N，两个动滑轮的总重为100N，绳重、绳与滑轮之间的摩擦均忽略不计，g取10N/kg。求： （1）工人的手对绳的拉力大小； （2）拉力的功率大小； （3）滑轮组在此次工作中的机械效率。 6．如图所示，在大小为100 N的拉力F作用下，通过动滑轮在10s内将180 N的重物匀速提升了2 m。不计绳重和摩擦，在此过程中 （1）动滑轮对物体做功为多少； （2）拉力做的功为多少； （3）滑轮组的机械效率； （4）拉力做功的功率？ 7．如图所示，某工人用200N的向下拉力，在10s内将重力为300N的物体提升4m。求： （1）工人做的有用功为多少； （2）滑轮组的机械效率？    8．如图所示，用滑轮组提升重为120N的物体时，物体在10s内匀速竖直上升2m，所用拉力F为50N。求： （1）滑轮组提升物体做的有用功； （2）拉力做功的功率； （3）该滑轮组的机械效率。 9．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？ 10．小明利用如图所示的滑轮组，将质量为1kg的物体匀速提升20cm，拉力F为6N，求：（g取10N/kg） (1)小明做的有用功； (2)滑轮组的机械效率。 11．如图甲所示装置中，空吊篮A重，绳子承受的最大拉力为，小壮将A提升到高处，所施加拉力F随时间变化关系如图乙，A上升速度随时间变化关系如图丙，忽略绳重、摩擦和空气阻力。求： (1)第内克服动滑轮重做的额外功； (2)此装置运载货物的最高机械效率。 12．如图所示，斜面长l=8m， 斜面高h=3m，物体A重量为100N，物体B的重量为200N， 物体B在物体A的拉力作用下从斜面底端匀速上升至斜面的顶端，不计绳与滑轮间的摩擦且忽略物体B的体积大小。求： (1)此过程中，绳子拉力对物体B所做的功； (2)上述过程中，该斜面的机械效率； (3)物体B沿斜面匀速向上运动的过程中，其受到斜面的滑动摩擦力大小。 13．某化工园区为继续秉承“创新驱动、绿色发展、智慧循环、高效安全”的发展理念，近两年园区进行了大规模扩建。图甲为扩建工地上塔式起重机的结构示意图。图乙为用滑轮组竖直起吊物料，在利用图乙的滑轮组将质量为600kg的物料匀速提升12m，又水平移动8m的过程中，作用在滑轮组绳端的水平拉力F为4000N，。 (1)塔式起重机起吊幅度越大，起吊物料的质量 （选填“越大”或“越小”）；利用图乙的装置提升物料时可以 （选填“省力”、“省距离”或“省功”）； (2)利用滑轮组提升物料的部分示意图已画出，请在图乙中将滑轮组的绕线补充完整； (3)在利用滑轮组把物料提升并平移的整个过程中，吊臂对物料做功是多少？ (4)在滑轮组提升物料的过程中，机械效率是多大？ 14．工人利用滑轮组按照图所示的方式提升货箱。工人的体重为G人＝800N。提升第一个货箱时，工人用F0＝500N的竖直向下的力拉绳时，没有提起货箱。工人用F1＝600N的竖直向下的力拉绳时，货箱恰能以0.2m/s的速度匀速上升。此时工人提升货箱的效率为62.5%。第二个货箱比第一个货箱重500N，工人仍能提起第二个货箱并使第二个货箱以0.1m/s的速度匀速上升。求： （1）第一个货箱未被拉动时，水平地面对货箱的支持力； （2）工人提升第一个货箱和第二个货箱做功功率变化量的大小。 15．如图所示，在某体育场地建设过程中，工人使用长的斜面，将质量为的重物从斜面底端匀速推至高度的顶端。已知工人所用推力，取。完成下列问题： (1)求斜面的机械效率； (2)求重物在斜面受到的摩擦力； (3)工人将另一个质量的重物匀速推到同一高度，为了省力，换用长度为的斜面，此时重物与斜面间的摩擦力与（2）问中的摩擦力之比为，推上斜面共用时，求工人推力做功的功率。 16．“奋斗者”号是中国研发的万米载人潜水器，截至目前，共计搭载我国科研人员进行了21次万米深潜，为我国开展不同深渊海底环境、地质与生命等多学科研究提供了宝贵的资料。如图甲所示，是“奋斗者”号完成任务出水后，用起重机将重的潜水器吊起，回收到母船上的情形，我们将起吊装置简化为图乙所示的滑轮组。若“奋斗者”号的体积约为，离开水面后吊起时，电动机对钢绳自由端的拉力F为，用时200秒，“奋斗者”号匀速上升了10m。不计绳重及摩擦，，，求此次回收“奋斗者”号的过程中： （1）滑轮组吊起“奋斗者”号所做的有用功是多少J？ （2）滑轮组的机械效率为多少？ （3）动滑轮的重力为多少N？ （4）若“奋斗者”号离开水面前后速度不变，则绳端拉力所做的功率的变化量是多少W？ 17．工人用如图所示的装置将重物提高5m，所用时间为10s。已知物重为800N，人对绳的拉力为500N（不计绳重和摩擦）。求此过程中： （1）人提升重物做的有用功。 （2）人对绳的拉力做功的功率。 （3）滑轮组的机械效率。 18．城市高架桥的架设让石家庄城区的交通变得快捷，如图是通向高架桥的斜面通道。一辆2t的家用汽车（含人）以10m/s的速度匀速通过这段长为400m、高为12m的斜面通道，此过程中汽车的功率恒为20kW。g取10N/kg。 （1）求小汽车在斜面通道上行驶时获得的牵引力； （2）求斜面通道的机械效率； （3）求小汽车在斜面通道上行驶时所受路面的摩擦力。 19．建筑工地上，工人用如图所示装置将重为500N的材料从地面上匀速送到4m高处，所用拉力为200N，用时为12s。不计摩擦和绳重。求： (1)工人做的有用功； (2)工人做的总功和功率； (3)此过程中该装置的机械效率。（结果保留一位小数） 20．如图是某科技小组设计的打捞装置示意图，已知被打捞的合金块体积为0.01m3，密度为4×103kg/m3。每个滑轮重100N，绳重和摩擦均忽略不计。（ρ水=1.0×103kg/m3）求： （1）合金块下表面距水面5m时，求合金块下表面所受水的压强； （2）合金块未露出水面时，求合金块受到的浮力； （3）完全露出水面后，合金块在5s内匀速上升了2m，求人的拉力的功率及此时的机械效率。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《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》参考答案 1．(1)1.8×103N (2)3.6×103J (3)800N 【详解】（1）石材的重力 由石材在水平方向上受到的阻力为石材重的0.1倍可知，石材受到的阻力 （2）由图乙可知，石材移动1m所需的时间为10s，则石材移动的速度 20s石材移动的距离 工人做的有用功 （3）由图可知n=3，由 可知，绳子自由端的拉力 2．(1)75% (2)100N (3)200W 【详解】（1）箱子的重力 G=mg=100kg×10N/kg=1000N 推力做的有用功 W有=Gh=1000N×0.9m=900J 推力做的总功 W总=Fs=400N×3m=1200J 斜面的机械效率 （2）克服摩擦力做的额外功 W额=W总-W有=1200J-900J=300J 箱子在斜面上受到的摩擦力 （3）工人做功的功率 3．（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）拉力F所做有用功的大小为 （2）由图知，有效绳子段数，则绳子自由端移动距离为 所以拉力F做的总功为 则拉力F做功的功率为 （3）所以此过程中动滑轮的机械效率为 答：（1）拉力F所做有用功的大小为； （2）拉力F做功的功率为； （3）此过程中动滑轮的机械效率为。 4．（1）1700J；（2）2000J；（3）85% 【详解】（1）重物被提升4m，该过程中工人做的有用功为 （2）由图可知，滑轮组承担物重的绳子股数为n=2，所以拉力移动的距离为 工人做的总功为 （3）动滑轮的机械效率为 答：（1）有用功是1700J； （2）拉力做的总功是2000J； （3）滑轮的机械效率是85%。 5．（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）如图，由4段绳子吊着动滑轮，绳重、绳与滑轮之间的摩擦均忽略不计，工人的手对绳的拉力大小为 （2）绳子自由端移动的距离为 拉力的功率大小为 （3）拉力做的有用功为 滑轮组在此次工作中的机械效率 答：（1）工人的手对绳的拉力大小为； （2）拉力的功率大小为； （3）滑轮组在此次工作中的机械效率为。 6．（1）360J；（2）400J；（3）90％；（4）40W 【详解】解：（1）动滑轮对物体做功为 （2）如图所示，一共2根绳子分担动滑轮的重力，故拉力做的功为 （3）滑轮组的机械效率 （4）拉力做功的功率为 答：（1）动滑轮对物体做功为360J； （2）拉力做的功为400J； （3）滑轮组的机械效率为90%； （4）拉力做功的功率为40W。 7．（1）1200J；（2）75% 【详解】解：（1）工人做的有用功 （2）从图知，承重绳子股数n=2，拉力端移动的距离 拉力F做的总功 滑轮组的机械效率 答：（1）工人做的有用功为1200J； （2）滑轮组的机械效率为75%。 8．（1）240J；（2）30W；（3）80% 【详解】解：（1）滑轮组提升物体做的有用功 （2）由图可知，滑轮组绳子的有效股数，则绳子自由端移动的距离 拉力做的总功 拉力做功的功率 （3）该滑轮组的机械效率 答：（1）滑轮组提升物体做的有用功为240J； （2）拉力做功的功率为30W； （3）该滑轮组的机械效率为80%。 9．(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 10．(1)2J (2)83.3% 【详解】（1）克服物体重力做的功是有用功，则小明做的有用功 W有=Gh=mgh=1kg×10N/kg×20×10-2m=2J （2）由图可知，动滑轮上的绳子段数n=2，绳端移动的距离 s=nh=2×20cm=40cm=0.4m 小明拉力做的功 W总=Fs=6N×0.4m=2.4J 滑轮组的机械效率 11．(1)40J (2)80% 【详解】（1）由题意可知，空吊篮重 GA=20N 由丙图可知，在1~2s内，A被匀速提升，结合乙图可知，此时 F=20N 由甲图可知，动滑轮上绳子有效段数n=2，忽略绳重、摩擦和空气阻力，动滑轮的重力 G动=2F-GA=2×20N-20N=20N 由丙图可知，在第2s内吊篮A上升的速度 v=2m/s 则第2s内滑轮上升的高度 h=vt=2m/s×1s=2m 第2s内克服动滑轮重做的额外功 W额=G动h=20N×2m=40J （2）此滑轮组提升重物的机械效率随提升物重的增大而增大，故当物体重力最大，即拉力 F最大=100N 时，机械效率最大，忽略绳重、摩擦和空气阻力，物体最大重力 G=2F最大-GA-G动=2×100N-20N-20N=160N 此装置运载货物的最高机械效率 12．(1)800J (2)75% (3)25N 【详解】（1）由图可知，物体A用细绳跨过定滑轮与物体B连起来。在A的作用下，B由斜面底端被匀速拉上顶端，因此绳对B的拉力的大小等于物体A的重力，即 F=GA=100N 物体B在物体A的拉力作用下从斜面底端匀速上升至斜面的顶端的过程中，拉力对B做的功为 （2）克服B的重力做的有用功为 则上述过程中，该斜面的机械效率为 （3）上述过程中，绳子拉力做的额外功为 由可得，B与斜面间的摩擦力大小为 13．(1) 越小 省力 (2) (3)72000J (4)75% 【详解】（1）[1][2]由杠杆平衡条件可知，当阻力、阻力臂不变时，动力臂越长、越省力；假设 配重对杠杆的拉力为阻力，本题中阻力与阻力臂不变，则起吊幅度越大，即动力臂越大，起吊物料的重力越小，由 可知起吊物料的质量越小；图乙中使用的是滑轮组，可以省力，但费距离，但不能省功。 （2）由图可知，绳末端最后经过定滑轮，且绳末端的拉力方向水平向左，则滑轮组的连接如下图所示： （3）物料被提升的过程中，吊臂对物料做功 物料在水平平移的过程中，物料在拉力的方向上没有移动距离，吊臂对物料不做功；所以在利用滑轮组把物料提升并平移的整个过程中，吊臂对物料做功是72000J。 （4）在滑轮组提升物料的过程中，拉力做的有用功 由图知n=2，拉力端移动距离 拉力做的总功 滑轮组的机械效率为 14．（1）400W；（2）190N 【详解】由图可知，，重物、人和动滑轮共有4段绳子承担，即n=4，提升第一个货箱时，机械效率 则货物重力 货箱恰能匀速上升，则 动滑轮重力 工人用F0＝500N的竖直向下的力拉绳时，没有提起货箱，对人受力分析有 人受到的支持力 人对货箱的压力 动滑轮对货箱的拉力 水平地面对货箱的支持力 （2）第二个货箱重力 第二次提升总重力 第一次提升总重力 工人提升第一个货箱和第二个货箱做功功率变化量 答：（1）水平地面对货箱的支持力为400N； （2）工人提升第一个货箱和第二个货箱做功功率变化量为190W。 15．(1)80% (2)200N (3)210W 【详解】（1）推力做的有用功 推力做的总功 斜面的机械效率 （2）额外功 由可知，重物在斜面受到的摩擦力 （3）第一次推物体过程中货物与斜面间的摩擦力 由题意可知后来的摩擦力与第一次的摩擦力之比为 则 有用功 额外功 则总功 故推力做功的功率 16．（1）；（2）；（3）；（4） 【详解】解：（1）滑轮组吊起“奋斗者”号所做的有用功为 （2）由图可知 则该滑轮组的机械效率为 （3）不计绳重及摩擦，动滑轮的重力为 （4）用时200秒，“奋斗者”号匀速上升了10m，则钢绳末端移动的速度为 “奋斗者”号浸没在水中受到的浮力为 “奋斗者”号浸没在水中时钢绳自由端的拉力为 “奋斗者”号离开水面前的功率为 “奋斗者”号离开水面后的功率为 则“奋斗者”号离开水面前后绳端拉力所做的功率的变化量为 答：（1）滑轮组吊起“奋斗者”号所做的有用功是； （2）滑轮组的机械效率为； （3）动滑轮的重力为； （4）若“奋斗者”号离开水面前后速度不变，则绳端拉力所做的功率的变化量是。 17．（1）4000J；（2）500W；（3）80% 【详解】解：由图示可知，滑轮组绳子的有效股数n=2。 （1）工人做的有用功 （2）人对绳的拉力做功 拉力做功的功率 （3）滑轮组的机械效率 答：（1）人提升重物做的有用功为4000J； （2）人对绳的拉力做功的功率为500W； （3）滑轮组的机械效率80%。 18．（1）2000N；（2）30%；（3）1400N 【详解】解：（1）根据公式 可得汽车在斜面通道上行驶时获得的牵引力为 （2）车的重力 有用功 总功 高架斜面通道的机械效率 （3）额外功 摩擦力 答：（1）小汽车在斜面通道上行驶时获得的牵引力为2000N； （2）斜面通道的机械效率为30%； （3）小汽车在斜面通道上行驶时所受路面的摩擦力为1400N。 19．(1) (2)， (3) 【详解】（1）有用功是克服物体重力做的功，所以工人做的有用功 （2）由图可知，承担物重的绳子段数，则绳子自由端移动的距离 工人做的总功 工人做功的功率 （3）此过程中该装置的机械效率 20．（1）5×104Pa；（2）100N；（3）200W，80% 【详解】解：（1）合金块下表面所受水的压强 p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×5m=5×104Pa （2）因为合金块浸没水中，所以合金块排开水的体积 V排=V金=0.01m3 合金块所受的浮力 F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.01m3=100N （3）由可得，合金块的质量 m金=ρ金V金=4×103kg/m3×0.01m3=40kg 合金块的重力 G金=m金g=40kg×10N/kg=400N 由图可知承担物重的绳子股数n=2，完全露出水面后，因为绳重和摩擦均忽略不计，所以人所用拉力 绳子自由端移动的距离 s=nh=2×2m=4m 拉力做的总功 W总=Fs=250N×4m=1000J 拉力的功率 拉力做的有用功 W有=Gh=400N×2m=800J 滑轮组的机械效率 答：（1）合金块下表面所受水的压强为5×104Pa； （2）合金块受到的浮力为100N； （3）人的拉力的功率为200W，此时的机械效率为80%。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $