2023年中考物理高频考点突破——机械效率的计算（答案）考试试卷

2023年中考物理高频考点突破——机械效率的计算
1．如图所示，斜面长s=10m，高h=4m。用平行于斜面F=50N的拉力，将重力为G=100N的物体，由斜面的底端匀速拉到顶端，用时t=10s。求∶
（1）对物体做的有用功。
（2）拉力做功的功率P。
（3）该斜面的机械效率 η。
2．如图所示，小李用3.2N的拉力提升一物体，每个滑轮重为0.4N，他在5s内将物体提高1m，不计绳重和摩擦，求：
（1）拉力做的功；
（2）拉力做功的功率；
（3）滑轮组的机械效率。（百分号前保留一位小数）
3．某工人用如图所示的装置运送砖块，已知每块砖重40N，工人用该装置在1min时间内用0.2m/s的速度匀速提升了20块砖，该装置的机械效率为80%（不计摩擦和托盘重、绳重，g取10N/kg。
（1）滑轮组对重物做的有用功是多少？
（2）工人做功的功率是多少？
（3）工人此时所用的拉力是多少？
4．如图，工地上工人用滑轮组将重为500N的货物匀速竖直提升2m，所用拉力为300N，忽略摩擦及绳重。求：
（1）工人做的有用功；
（2）该滑轮组的机械效率；
（3）动滑轮重。
5．如图所示，工人利用滑轮组提升重为810N物体的示意图，某段过程中物体匀速上升的速度为0.1m/s，工人拉力F的功率为90W，物体匀速上升6s，拉力F克服滑轮组的摩擦做的功是36J，不计绳重，求：
（1）工人拉绳子的拉力；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）滑轮组中动滑轮的重力。
6．如图是某滑轮组工作示意图，在绳末端拉力F的作用下，物体在10s内被匀速提升2m。已知拉力F为40N，物体重100N，不计绳重与摩擦，求：
（1）滑轮组对物体所做的有用功；
（2）拉力F的功率；
（3）该滑轮组的机械效率。
7．某建筑工地上，工人师傅利用如图所示的滑轮组来提升建筑材料，若他用400N的拉力将重为720N的材料匀速提升了10m。不计绳重和摩擦，（g取10N/kg）求：
（1）动滑轮受到的重力；
（2）工人师傅施加的拉力所做的功；
（3）此滑轮组的机械效率。
8．小亮用如图所示的滑轮组匀速提升重力为的物体，此时人对绳的拉力为，该物体在内匀速上升了，不计绳重及轮与轴、轮与绳间摩擦。求：
（1）克服物体重力做功的功率；
（2）动滑轮重；
（3）此过程中，滑轮组的机械效率。
9．如图所示，小明用动滑轮在时间5s内将重为80N的物体竖直向上匀速提升了1m，施加的力F为50N。
（1）绳端移动的速度是多少？
（2）拉力F做功的功率为多少？
（3）提升该物体时动滑轮的机械效率是多少？
10．如图，为某高架桥的部分路段示意图，水平路面AB=200m、斜坡BC=120m、坡高CD=6m。搭载乘客后总重为G=0.5×105N的公交车，当它以恒定功率P1匀速通过AB段时，用时t1=20s；以恒定功率P2匀速通过BC段时，用时t2=16s。公交车在AB段和BC段行驶时受到的阻力始终是车总重的0.01倍。求：
（1）公交车通过AB段时，牵引力的功率P1；
（2）公交车通过BC段时，克服重力和阻力做的功；
（3）公交车通过BC段时，牵引力的大小。
11．体重为800N的小聪用如图所示的滑轮组来竖直提升物体G，当物体以0.1m/s的速度匀速上升时，小聪对绳子的拉力F为500N，滑轮组的机械效率为60%（不计摩擦及绳重）。求：
（1）拉力F的功率；
（2）物体的重力；
（3）小聪能提起的最大物重。
12．如图所示，搬运工人用200N的拉力（方向不变）将木箱匀速提升4m，用了20s，木箱重360N，动滑轮重20N。求此过程中：
（1）有用功及总功；
（2）额外功及该装置的机械效率；
（3）克服木箱重力做功的功率及拉力的功率。
13．如图甲所示，门式起重机，又称龙门吊，用于室外的货场、料场、散货的装卸作业，被各个港口货场和造船厂广泛使用。中国生产的龙门吊名声在外，占据了全球龙门吊80%的市场，几乎垄断1000吨级龙门吊市场。如图乙所示为某龙门吊升降机构示意图，设动滑轮的质量为100kg，不计绳重及摩擦。若用该装置在t＝30s内将一质量为300kg的重物匀速向上提升h＝3m（g取10N/kg），求：
（1）电动机对绳的拉力；
（2）电动机对绳拉力的功率；
（3）起重机的效率。
14．底面积为900cm2、重720N的货箱静止在水平地面上，工人用图甲所示的滑轮组将它提升到4m的高处。提升过程中，拉力F的功率为156W，货箱上升的高度h随时间t的变化关系如图乙所示，不计摩擦及绳重。求∶
（1）绳子自由端未施力时，货箱对地面的压强；
（2）工人所用拉力F的大小；
（3）如果仍用该滑轮组匀速提升重为1140N的重物，滑轮组的机械效率多大？
15．如图所示是利用起重机打捞水中物体的示意图，吊臂前端由滑轮组组成，动滑轮重100kg，绳重和摩擦不计。现在用此起重机从水中把上表面距水面5m，质量为1×103kg，体积为0.5m3的物体G匀速提起，滑轮组上钢丝绳拉力F的功率为2kW (g=10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）。求：
（1）物体完全浸没在水中时受到的浮力；
（2）物体露出水面前拉力做的功；
（3）物体离开水面前，滑轮组的机械效率多大？
16．如图所示，置于水平工作台面上的卷扬机，其质量为50kg，工作时做功的功率恒为1000W。现用卷扬机通过一个动滑轮匀速竖直提升重为4500N的物体A，经过2s物体A被竖直匀速提升了40cm（不计绳重和摩擦，取g＝10N/kg）。求：
（1）滑轮对物体A所做的功；
（2）动滑轮的机械效率；
（3）卷扬机对绳子的拉力。
17．如图所示，在的水平拉力作用下，用的时间使一个重物沿着水平地面运动了，若此过程中重物与地面间的滑动摩擦力f大小为求：
（1）拉力做的功大小；
（2）拉力做功的功率大小；
（3）此时滑轮的机械效率大小。
18．如图所示，某同学用50N的拉力将一质量为12kg的正方体物块在10s内匀速提升2m，（不计绳重和摩擦，g取10N/kg）求：
（1）正方体物块的重力；
（2）拉力做功的功率；
（3）滑轮组的机械效率。
19．如图所示，甲工人用水平推力甲推动重为的货物，在水平路面上匀速移动至仓库门口A处，用时，此过程中甲工人做功的功率；乙工人接着使用滑轮组拉动该货物在同样的路面上又匀速移动到达指定位置B，拉力为。求：
（1）甲工人做的功；
（2）该滑轮组的机械效率；
（3）乙工人做的额外功。
20．如图所示，用滑轮组提升重为900N物体M，某人在绳子自由端用拉力F将物体M以0.4m/s的速度匀速提升到8m，拉力做的功W随时间t的变化图像如图乙所示，不计钢丝绳重及摩擦。在此过程中，求：
（1）滑轮组提升重物所做的有用功；
（2）拉力F做功的功率；
（3）滑轮组提升重物的机械效率；
（4）动滑轮的重力。
参考答案：
1．（1）400J；（2）50W；（3）80
【详解】解：（1）由W=Gh知道，所做有用功为
W有=Gh=100N×4m=400J
（2）所做总功为
W总=Fs=50N×10m=500J
拉力做功的功率为
（3）机械效率为
答：（1）对物体做的有用功为400J；
（2）拉力做功的功率为50W；
（3）该斜面的机械效率为80%。
2．（1）6.4J；（2）1.28W；（3）93.8%
【详解】解：（1）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
s=nh=2×1m=2m
拉力做的功
W总=Fs=3.2N×2m=6.4J
（2）拉力做功的功率
（3）不计绳重和摩擦，拉力做的额外功
W额=G动h=0.4N×1m=0.4J
拉力做的有用功
W有=W总-W额=6.4J-0.4J=6J
滑轮组的机械效率
答：（1）拉力做的功为6.4J；
（2）拉力做功的功率为1.28W；
（3）滑轮组的机械效率为93.8%。
3．（1）9600J；（2）200W；（3）500N
【详解】解：（1）由可得，20块砖提升的高度
20块砖的总重力为
滑轮组对重物做的有用功为
（2）由可得，工人做的总功为
工人做功的功率为
（3）由图可知，滑轮组绳子的有效股数n=2，则绳子自由端移动的距离为
由可得，工人此时所用的拉力为
答：（1）滑轮组对重物做的有用功是9600J；
（2）工人做功的功率是200W；
（3）工人此时所用的拉力是500N。
4．（1）1000J；（2）83.3%；（3）100N
【详解】解：（1）工人做的有用功为
（2）由图可知，滑轮组绳子的有效股数n=2，则绳子自由端移动的距离为
工人做的总功为
该滑轮组的机械效率为
（3）忽略摩擦及绳重，由可得，动滑轮重力为
答：（1）工人做的有用功为1000J；
（2）该滑轮组的机械效率为83.3%；
（3）动滑轮重为100N。
5．（1）300N；（2）90%；（3）30N
【详解】解：（1）由图可知，吊起动滑轮绳子股数n=3，绳端移动的速度
根据
可得，工人的拉力
（2）滑轮组的机械效率
（3）重物上升的高度
h=vt=0.1m/s×6s=0.6m
拉力做的有用功
W有用=Gh=810N×0.6m=486J
拉力做的总功
W总=Fs=Fnh=300N×3×0.6m=540J
克服动滑轮重力所做的额外功
由W动=G动h可得，动滑轮的重
答：（1）工人拉绳子的拉力为300N；
（2）滑轮组的机械效率为90%；
（3）滑轮组中动滑轮的重力为30N。
6．（1）200J；（2）24W；（3）83.3%
【详解】解：（1）滑轮组对物体所做的有用功为
（2）由图可知，绳子承重股数为n=3，那么绳子自由端移动的距离为
拉力做的总功为
拉力做功的功率为
（3）滑轮组的机械效率为
答：（1）滑轮组对物体所做的有用功为200J；
（2）拉力F的功率为24W；
（3）该滑轮组的机械效率为83.3%。
7．（1）80N；（2）8000J；（3）90%
【详解】解：（1）由图知，滑轮组承重的绳子段数n=2，不计绳重和摩擦，根据
可知，动滑轮的重力
（2）绳子自由端移动的距离
s=nh=2×10m=20m
拉力做的功
（3）拉力做的有用功
滑轮组的机械效率
答：（1）动滑轮受到的重力为80N；
（2）工人师傅施加的拉力所做的功为8000J；
（3）此滑轮组的机械效率为90%。
8．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）克服物体重力做功是有用功，有用功为
克服物体重力做功的功率
（2）由图知，承担物重的绳子段数
不计绳重及轮与轴、轮与绳间摩擦，由
可得，动滑轮重
（3）滑轮组的机械效率
答：（1）克服物体重力做功的功率为；
（2）动滑轮重为；
（3）滑轮组的机械效率为。
9．（1）0.4m/s；（2）20W；（3）80%
【详解】解：（1）由图知，使用动滑轮时
绳端移动的距离
绳端移动的速度
（2）拉力F做的功
拉力做功的功率
（3）有用功
动滑轮的机械效率
答：（1）绳端移动的速度是0.4m/s；
（2）拉力F做功的功率为20W；
（3）提升该物体时动滑轮的机械效率是80%。
10．（1）5×103W；（2）3×105J，6×104J；（3）3×103N
【详解】解：（1）公交车在AB段行驶时受到的阻力
f=0.01G=0.01×0.5×105N=5×102N
因为公交车匀速直线行驶，所以牵引力和阻力是平衡力，牵引力的大小
F1=f=5×102N
则牵引力F1的功率
（2）由题知，公交车在AB段和BC段行驶时受到的阻力相等，公交车通过BC段时，克服阻力做的额外功
W额外=fsBC=5×102N×120m=6×104J
克服重力做的有用功
W有用=GhCD=0.5×105N×6m=3×105J
（3）公交车通过BC段时牵引力做的功
WBC=W有用+W额外=6×104J+3×105J=3.6×105J
牵引力
答：（1）公交车通过AB段时，牵引力的功率P1为5×103W；
（2）公交车通过BC段时，克服重力和阻力做的功分别为3×105J、6×104J；
（3）公交车通过BC段时，牵引力的大小为3×103N。
11．（1）150W；（2）900N；（3）1800N
【详解】解：（1）由图可知，滑轮组绳子的有效股数，则绳子自由端移动的速度
拉力的功率为
滑轮组的机械效率
则物体的重力
由
可得，动滑轮的重力为
因小聪对绳子的最大拉力不大于自身的重力，即最大拉力为
所以，小聪能提起的最大物重为
答：拉力的功率为；
物体的重力为；
小聪能提起的最大物重为。
12．（1）1440J，1600J；（2）160J，90%；（3）72W，80W
【详解】解：（1）由图知道n＝2，绳子自由端移动的距离
s＝nh＝2×4m＝8m
有用功
W有＝Gh＝360N×4m＝1440J
总功
W总＝Fs＝200N×8m＝1600J
（2）额外功
W额＝W总﹣W有＝1600J﹣1440J＝160J
该装置的机械效率
（3）克服木箱重力做功的功率
拉力的功率
答：（1）有用功为1440J，总功为1600J；
（2）额外功为160J，该装置的机械效率为90%；
（3）克服木箱重力做功的功率为72W，拉力的功率为80W。
13．（1）1000N；（2）400W；（3）75%
【详解】解：（1）动滑轮的重力为
重物的重力
由图知滑轮组的动滑轮绕绳子的段数n＝4，不计绳重和摩擦时，电动机对绳子的拉力为
（2）拉力端移动距离为
电动机对绳子拉力做的总功为
拉力做功功率为
（3）拉力做的有用功
滑轮组的机械效率为
答：（1）电动机对绳的拉力为1000N；
（2）电动机对绳拉力的功率为400W；
（3）起重机的效率为75%。
14．（1）8000Pa；（2）260N；（3）95%
【详解】解：（1）绳子自由端未施力时，货箱对地面的压强为
（2）工人用图甲所示的滑轮组将它提升到4m的高处，由图乙可知，所用时间为20s，由于滑轮组上承担重量的绳子股数为n=3，所以自由端绳子移动的距离为
自由端绳子移动的速度为
由
可知，工人所用拉力F的大小
（3）由可知，动滑轮重为
如果仍用该滑轮组匀速提升重为1140N的重物，拉力为
滑轮组的机械效率为
答：（1）绳子自由端未施力时，货箱对地面的压强为8000Pa；
（2）工人所用拉力F的大小为260N；
（3）如果仍用该滑轮组匀速提升重为1140N的重物，滑轮组的机械效率为95%。
15．（1）5000N；（2）3×104J；（3）83.3%
【详解】解：（1）物体完全浸没在水中时受到的浮力为
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.5m3=5000N
（2）拉物体的绳子所受的拉力为
F拉=G-F浮=mg-F浮=1×103kg×10N/kg-5000N=5000N
由图可知，n=3，绳重和摩擦不计，钢丝绳拉力F的大小为
钢丝绳移动的距离
s=nh=3×5m=15m
物体露出水面前拉力做的功为
W总=Fs=2000N×15m=3×104J
（3）物体离开水面前，有用功为
W有=F拉h=5000N×5m=2.5×104J
滑轮组的机械效率为
答：（1）物体完全浸没在水中时受到的浮力为5000N；
（2）物体露出水面前拉力做的功为3×104J；
（3）物体离开水面前，滑轮组的机械效率为83.3%。
16．（1）1800J；（2）90%；（3）2500N
【详解】解：（1）根据题意知道，物体上升的高度
h＝40cm＝0.4m
滑轮对物体A做的有用功
W有＝Gh＝4500N×0.4m＝1800J
（2）卷扬机拉力做的总功
W总＝Pt＝1000W×2s＝2000J
动滑轮的机械效率
（3）由图知道，n＝2，绳子自由端移动的距离
s＝nh＝2×0.4m＝0.8m
由W总＝Fs知道，卷扬机的拉力
答：（1）滑轮对物体A做的功是1800J；
（2）动滑轮的机械效率是90%；
（3）卷扬机对绳子的拉力为2500N。
17．（1）720J；（2）12W；（3）80%
【详解】解：（1）由图可知，滑轮组的动滑轮绕绳子的段数n=3，拉力端移动的距离
s=3s物=3×12m=36m
拉力做的功
W总=Fs=20N×36m=720J
（2）拉力做功功率
（3）有用功
W有=fs物=48N×12m=576J
滑轮组的机械效率
答：（1）拉力做的功大小为720J；
（2）拉力做功的功率大小为12W；
（3）此时滑轮的机械效率大小为80%。
18．（1）120N；（2）30W；（3）80%
【详解】解：（1）正方体物块的重力
（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）拉力做的有用功
滑轮组的机械效率
答：（1）正方体物块的重力为；
（2）拉力做功的功率为；
（3）滑轮组的机械效率为。
19．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）由可得，甲工人做的功为
（2）因为货物在水平路面上被匀速移动，所以，货物受到的推力和摩擦力是一对平衡力，则货物受到的摩擦力为
乙工人使用滑轮组拉动该货物在同样的路面上匀速移动时，压力不变、接触面的粗糙程度不变，滑动摩擦力的大小不变，则乙工人所做的有用功
由图乙可知，滑轮组绳子的有效股数，则滑轮组绳子自由端移动的距离
乙工人所做的总功
该滑轮组的机械效率
（3）乙工人所做的额外功
答：（1）甲工人做的功为；
（2）该滑轮组的机械效率为；
（3）乙工人做的额外功为。
20．（1）7200J；（2）400W；（3）90%；（4）100N
【详解】解：（1）滑轮组提升重物所做的有用功
W有＝Gh＝900N×8m＝7200J
（2）由知道，物体上升时间
据图乙可知，此过程拉力F做的总功是8000J，则拉力F做功的功率
（3）滑轮组的机械效率
（4）由图甲知道，n＝2，所以绳子自由端移动的距离
s＝2×8m＝16m
由W总＝Fs知道，拉力
不计钢丝绳的重、摩擦力大小，由F（G+G动）知道，动滑轮的重力为
G动＝2F﹣G＝2×500N﹣900N＝100N
答：（1）滑轮组提升重物所做的有用功为7200J；
（2）拉力F做功的功率为400W；
（3）滑轮组提升重物的机械效率为90%；
（4）动滑轮的重力为100N