2026年中考物理专题突破训练：机械效率综合计算

2026年中考物理专题突破训练：机械效率综合计算 1．如图为某挖掘机的实物图和部分参数。挖掘机在4s内可将装满铲斗的800kg 的泥土，从最大挖掘深度处提升8米送到位于最大卸料高度的装载车上。g取10N/ kg， 求∶ (1)移送泥土的过程中，挖掘机对泥土所做的功。 (2)移送泥土的过程中，发动机的总功率是40kW，此过程挖掘机的机械效率。 2．2025年亚洲通用航空展于11月27日到30日在珠海国际航展中心进行。本次航展上，我国企业研发的ZG－T6eVTOL飞行器（如图所示）备受关注。据悉，ZG－T6最大起飞质量2500kg，最大航程300公里，航时90分钟。据此请你完成下列计算。（取） (1)ZG－T6以最大起飞质量起飞时，所受的重力为多大？ (2)ZG－T6以最大起飞质量垂直起飞，10s内上升了100m，这个过程中ZG－T6克服重力做功的功率是多大？ (3)若本次垂直起飞消耗的总能量为，求ZG－T6的机械效率。 3．如图，某同学用一个动滑轮用时10s将质量为25kg的重物匀速向上提起3m，动滑轮重50N，不计摩擦和绳重，g=10N/kg，求： (1)重物受到的重力G的大小； (2)绳子自由端受到的拉力F的大小； (3)有用功； (4)动滑轮的机械效率。（结果保留一位小数） 4．《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，筒内的水自动倾入特备的水槽内，流入农田。图甲为筒车的简化示意图。 (1)使筒车转动的能量来自于流水的______能，筒车匀速转动的过程中，水筒内的水的重力势能______（选填“变大”“变小”或“不变”）。 (2)若筒车接水槽离取水处高4m，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水4kg，筒车旋转一周所用时间为60s，水流冲击筒车的总功率为40W。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，g取10N/kg） (3)如图乙是现代农业中使用水泵灌溉梯田，利用电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。某水泵出水管横截面积为100cm2，梯田距水面50m高，水管中的水流速为3m/s，用水泵灌溉田地时，所需水泵提供的压强p为600kPa，则水泵对水提供的推力为多少？水泵的推力每分钟对水做功多少？ 5．考古学家在黄海海域发现甲午海战沉船“致远舰”的消息轰动了整个考古界，随着水下考古工作的进行，一些重要文物近日陆续出水重见天日，关于这艘在海水中沉睡了120余年的战舰是如何被打捞起来的谜题也逐步解开。现某课外活动小组，照此设计了如图所示的简单机械，模拟打捞沉船，实验中用实心立方体A代替沉船，已知A的体积为0.1m3，质量为280kg（设整个过程A均为匀速直线运动状态，忽略钢缆绳重及滑轮摩擦，不考虑风浪、水流等因素的影响，g取10N/kg）。 (1)A完全浸没在水中时受到的浮力是多少？（） (2)若每个动滑轮重600N，则A完全打捞出水面后，滑轮组的机械效率是多少？ (3)若A完全打捞出水面后，以0.1 m/s的速度匀速提升，则岸上钢缆绳拉力F的功率为多少？ 6．如图所示，工人用沿斜面向上的推力，把木箱沿斜面匀速推到高处。木箱的质量为，斜面长，取，求： (1)工人做的有用功； (2)工人做的总功； (3)该斜面的机械效率。 7．如图所示，重为的物体A在水平拉力为的作用下，沿水平面向左做匀速直线运动。物体A受到水平地面的摩擦力是其重力的0.12倍，若物体在10s内向左移动了。请计算下列问题： (1)拉力所做的功； (2)拉力所做的有用功； (3)滑轮组做有用功的功率。 8．小西利用如图所示装置提升重物，已知动滑轮的质量为，动滑轮下挂着的重物质量为，小西通过横杆竖直向上匀速拉动绳子提升重物。求：（不计横杆重、绳重和摩擦，取） (1)小西拉横杆的力的大小； (2)提升重物过程该装置的机械效率。 9．早在3000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13kg的水缓慢上升了4m，水桶的重力为12N，在这一过程中，人做的总功为600J，g取10N/kg。在此次取水的过程中，求： (1)人做的有用功； (2)辘轳的机械效率（结果保留到整数）； (3)人克服井绳重力与摩擦阻力做的功是多少？ 10．如图所示，这是一种塔式起重机，完成一项吊装任务时，该起重机竖直向上匀速起吊800kg的物体，使重物升高20m，水平匀速运动15m。已知此时滑轮组的机械效率为80%，起吊动滑轮上有4股绳，忽略机械间的摩擦和绳重。（g取10N/kg） (1)滑轮组的拉力做的有用功是多少？ (2)所用滑轮组的动滑轮质量是多少？ (3)绳端的拉力是多大？ 11．如图所示，斜面长，斜面高，物体A重量为50N，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时斜面机械效率为75%，不计绳重、滑轮内部摩擦和物体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)物体B的重量为多少？ (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。 12．如图所示，一台小型液压起重吊车正在起吊货物，利用伸缩撑杆可使吊臂绕O点转动，OA长为1m，假设伸缩撑杆对吊臂的支持力始终垂直于吊臂。起重吊车的重力为，吊起的货物质量为。 (1)起重吊车吊起货物在如图所示位置静止时，伸缩撑杆对吊臂的支持力为，不计摩擦，求吊臂自身所受的重力；（假设吊臂的重心在吊臂中心位置） (2)起重吊车匀速将货物吊起3m的过程中，吊臂对货物做功的效率是多少？ 13．在劳动实践中，小杰在水平地面与车厢间用木板搭一斜面，并用大小且平行于斜面的推力将重的货物从斜面底端匀速地推到斜面顶端的车厢，如图所示。已知斜面长，斜面高，货物平放在车厢内时受力面积。 (1)求货物平放在车厢内时对车厢的压强； (2)求货物受到斜面的摩擦力大小； (3)若、及货物都保持不变，使斜面更光滑，则斜面的机械效率将如何变化？ 14．中国在建的航空母舰“福建舰”利用模块化建造的方法能够大大缩短工时，如图甲是起吊重物所使用的龙门吊起重机，图乙为在一次作业中起重某构件的示意图，起重机通过上方的电动机牵引绳子自由端来控制构件的升降。在此作业中，电动机牵引绳子自由端的拉力为12000N，构件的质量为8t，底面积为，构件在1min内上升15m，g取10N/kg，求： (1)构件静止在水平地面时，对地面的压强是多少 (2)起吊过程中，电动机牵引绳子自由端的功率。 (3)此次作业中滑轮组的机械效率。（保留1位小数） 15．如图，某同学用的拉力，用动滑轮将重为的物体在内匀速吊起．求： (1)物体上升的速度． (2)这段时间内该同学做的功． (3)动滑轮的机械效率． 16．如图所示，工人们用滑轮组匀速提起水中体积为，密度为的实心金属块，10s内竖直上升了0.5m。金属块始终浸没在水中，水面到水池底的深度为2m。，求： (1)水池底部受到水的压强； (2)金属块受到的浮力大小； (3)若不计摩擦、绳子和动滑轮的重力，则作用于绳子末端的力为多大； (4)如实际所用拉力为1000N，这个滑轮组的机械效率为多大。 17．中国目前已成为世界基建强国，如图1所示的塔吊是基建的常用设备，其结构可简化为如图2所示的滑轮组模型。已知一块石材质量为120kg，动滑轮的重为300N，在钢绳自由端施加拉力F后物体在10s内匀速上升5m。不计绳重和摩擦，g取10N/kg。求： (1)滑轮组的机械效率； (2)10s内拉力F的功率； (3)若钢绳所能承受的最大拉力为16000N，最多可以提起多少块石材？ 18．用如图所示的电动起重机将重为的工件吊起，钢绳的拉力F为，用时200s，工件匀速上升了10m。若不计绳重及摩擦，求： (1)工件上升的速度； (2)吊起工件所做的有用功； (3)工件在上升过程中电动机的功率。 19．用如图所示装置匀速提升水中的物体（物体始终未露出水面）。第一次提升物体A，体积为VA=6×10-4m3，人对绳子竖直向下的拉力为F1，人拉力的功率为P1，A物体移动的速度为v1=0.4m/s，机械效率为η1；第二次提升重为GB=15N的物体B，人对绳子竖直向下的拉力为F2，人拉力的功率为P2，B物体移动速度为v2，机械效率为η2。已知：功率P1∶P2=7∶6，η1∶η2=8∶7，物体A、B的体积VA∶VB=1∶2，重力GA∶GB=4∶5，忽略绳重、绳与滑轮间摩擦及液体对物体的阻力，问： (1)物体B所受的浮力FB浮； (2)动滑轮的重G动； (3)人提升物体B时，绳子自由端移动的速度。 第10页，共11页 第11页，共11页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1．(1) (2)40% 【详解】（1）泥土重力 挖掘机对泥土做功为 （2）挖掘机做的总功 挖掘机机械效率 2．(1) (2) (3) 【详解】（1）ZG－T6所受的重力 （2）ZG－T6在10s内克服重力做的功 ZG－T6克服重力做功的功率 （3）ZG－T6的机械效率 3．(1) (2) (3) (4) 【详解】（1）重物受到的重力 （2）由图可知，动滑轮承担总重的绳子段数，动滑轮重，不计摩擦和绳重，绳子自由端受到的拉力 （3）有用功 （4）绳子自由端移动距离 拉力做的总功 动滑轮的机械效率 4．(1) 动 变大 (2)2400J；80% (3)6000N； 【详解】（1）流动的水因为运动具有动能，水流的动能推动筒车转动；筒车转动过程中，水筒内水的质量不变，高度逐渐升高，重力势能与质量和高度有关，因此重力势能变大。 （2）水流对筒车做的总功 一周提升水的总质量 有用功 机械效率 （3）水泵对水提供的推力 1分钟内水流移动的距离 推力做功 5．(1)1000N (2)70% (3)400W 【详解】（1）由题意得，A浸没在水中时，排开水的体积为 根据阿基米德原理，A浸没在水中时受到的浮力为 （2）A的重力为 由图可知，滑轮组承担物重的绳子段数，忽略钢缆绳重及滑轮摩擦，滑轮组的机械效率为 （3）A完全打捞出水面后，岸上钢缆绳的拉力为 钢缆绳自由端移动的速度 岸上钢缆绳拉力F的功率为 6．(1) (2) (3) 【详解】（1）工人做的有用功 （2）工人做的总功为 （3）该斜面的机械效率为 7．(1)300J (2)120J (3)12W 【详解】（1）由题图可知，动滑轮上承担力的绳子段数，拉力，物体A移动距离，拉力端移动的距离 拉力所做的功 （2）由题意可得，物体A受到的摩擦力 水平滑轮组的有用功为克服摩擦力做的功，因此 （3）滑轮组做有用功的功率 8．(1)125N (2)80% 【详解】（1）重物的重力： 动滑轮的重力： 动滑轮上承担总重的绳子段数，不计绳重和摩擦，小西拉横杆的力等于横杆对绳的拉力，小西拉横杆的力的大小 （2）提升重物过程该装置的机械效率 9．(1)520J (2)87% (3)32J 【详解】（1）水的重力为 克服水的重力做的有用功为 （2）机械效率为 （3）总功等于有用功和额外功之和，额外功包括三部分：克服水桶重力做功、克服井绳重力做功、克服摩擦做功。 克服水桶重力做的额外功 总额外功 因此克服井绳重力和摩擦的功 10．(1) (2) 200 kg (3) 2500 N 【详解】（1）重物的重力 有用功为 （2）总功为 忽略摩擦和绳重，额外功仅为提升动滑轮所做的功，因此额外功为 由额外功公式，变形得动滑轮重力为 动滑轮质量为 （3）已知动滑轮上绳子段数，绳端移动距离为 由总功公式，变形得拉力为 11．(1)400J (2)100N (3)12.5N 【详解】（1）图中为定滑轮，不改变距离，B沿斜面移动距离时，物体A下降距离也为。绳子对B的拉力等于A的重力，即 拉力对B做的功为总功  （2）斜面机械效率，有用功是克服B重力做的功，变形得 物体B的重力 （3）额外功 额外功为克服滑动摩擦力做的功 因此物体受到斜面的滑动摩擦力  12．(1) (2)83.3% 【详解】（1）货物的重力 吊臂可以看作一个以O点为支点的杠杆。根据杠杆平衡条件可得 支持力 其力臂 货物重力的力臂 吊臂重力的作用点在吊臂的中心，因此其力臂 代入数据可得 解得 （2）有用功 吊臂重心升高的距离 额外功 总功 吊臂对货物做功的效率 13．(1)Pa (2)100N (3)变大 【详解】（1）货物平放在车厢内时，对车厢的压力等于其自身的重力，即压力 货物对车厢的压强为 （2）将货物推上斜面的过程中：有用功是指克服货物重力所做的功 总功为 额外功为 由可得，摩擦力大小为 （3）当斜面更光滑时，h、L 及货物重力G均不变，由可知，对货物做的有用功保持不变。斜面更光滑，意味着货物与斜面间的摩擦力 f 减小，根据可知，克服摩擦力做的额外功减小，即总功减小。由可知，斜面的机械效率将变大。 14．(1)5×10⁴Pa (2)2.4×10⁴W (3)83.3% 【详解】（1）构件的质量 构件的重力 构件静止在水平地面时，对地面的压力等于其重力，即 构件对地面的压强 （2）由图乙可知，承担物重的绳子段数 绳子自由端移动的距离 拉力做的总功 电动机牵引绳子自由端的功率 （3）起吊过程中做的有用功 滑轮组的机械效率 15．(1) (2) (3) 【详解】（1）物体上升的速度为 （2）由图可知，这是一个动滑轮，承担物重的绳子段数，拉力作用的绳子自由端移动的距离为 这段时间内该同学做的功为 （3）提升物体所做的有用功为 动滑轮的机械效率为 16．(1) (2)1000N (3)850N (4)85% 【详解】（1）根据液体压强公式，水池底部受到水的压强为 （2）因为金属块始终浸没在水中，所以排开水的体积等于金属块的体积，即 根据阿基米德原理，金属块受到的浮力为 （3）金属块的重力 滑轮组对金属块的拉力等于金属块的重力减去浮力 由图可知，承担动滑轮和物体的绳子段数。若不计摩擦、绳子和动滑轮的重力，作用于绳子末端的力 （4）使用滑轮组所做的有用功 绳子末端移动的距离 实际拉力所做的总功 滑轮组的机械效率 17．(1)80% (2)750W (3)39 【详解】（1）由题意可知，重物(石材)的重力G1=mg=120kg×10N/kg=1200N 动滑轮的重力G2=300N，匀速提升时，动滑轮和石材总重力G=G1+G2=1200N+300N=1500N 滑轮组有3段绳子共同承担总重，则拉力 提升重物5m时，自由端绳子被拉动15m(因为绳端移动距离是重物升高距离的3倍)。 所做的有用功W有= G1h=1200N×5m=6000J 所做的总功W总=Fs=500N×15m=7500J 滑轮组机械效率 （2）拉力的功率 （3）若钢绳所能承受的最大拉力为16000N，那么能承担的最大总重力 G最大=3×16000N=48000N 那么此时石头的重力G石= G最大-G2=48000-300N=47700N 那么石头的块数 所以，为了安全，最多可以提起39块石材。 18．(1) 0.05m/s (2) 2×106J (3) 1.2×104W 【详解】（1）由题意可知，工件上升的速度为 （2）吊起工件所做的有用功为 （3）由图可知，起重机动滑轮承担物重的绳子段数，钢绳自由端移动的距离为 钢绳拉力做的总功为 由可知，电动机的功率为 19．(1)12N (2)2N (3)0.3m/s 【详解】（1）物体A、B的体积，则 因物体始终未露出水面，则物体B所受的浮力 （2）已知，则 物体A所受的浮力 对A和动滑轮进行受力分析，如下图所示： 忽略绳重、绳与滑轮间摩擦及液体对物体的阻力，有 同理，对B和动滑轮进行受力分析， 忽略绳重、绳与滑轮间摩擦及液体对物体的阻力，有 因 解得。 （3）匀速提升A、B物体时，人的拉力分别为， 根据可知 则 答案第8页，共10页 答案第1页，共10页 学科网（北京）股份有限公司 $