2023年中考二轮复习专项练习 机械效率计算题（答案）考试试卷

2023年中考二轮复习专项练习 机械效率计算题（含答案）
1．如图所示，工人师傅用动滑轮将一袋米匀速拉到2m高处，米的总重力为500N，所用拉力为260N，绳子重力不计，共用时20s，求：
（1）动滑轮的机械效率是多少？（百分比保留整数）
（2）拉力做功的功率是多少
2．如图甲所示是武汉雷神山医院的建设场景，建设过程中用到图乙所示的滑轮组，若用该滑轮组匀速提升3000N的重物上升4m，滑轮组的机械效率为80％（不计绳重以及滑轮与轴之间的摩擦）则：
（1）滑轮组的有用功为多少？
（2）拉力做的总功为多少？
（3）该滑轮组中动滑轮的总重为多少？
3．如图所示，课外研究小组的同学们利用卷扬机和滑轮组（图中未画出）以0.1m/s的速度匀速提升重为2000N的物体，该物体密度为2×103kg/m3．提升重物过程中，卷扬机对绳子自由端的最大拉力为250N时，滑轮组的机械效率为80%．不计绳重、轮与轴之间的摩擦及水的阻力，g取10N/kg．求：
（1）物体未露出水面时受到的浮力；
（2）卷扬机对绳子自由端拉力的最小功率；
（3）课外研究小组中的小聪认为：在不计绳重、轮与轴之间的摩擦及水的阻力的情况下，改变滑轮组的绕绳方式，能够提高滑轮组的机械效率．请分析说明这种想法是否正确？
4．如图所示，在大小为50N的拉力F作用下，重1200N的物体沿水平地面做匀速直线运动了12m，物体与地面之间的摩擦力为物体重力的0.1倍。求：
（1）有用功？
（2）该滑轮组的机械效率？
（3）若物体沿水平地面匀速运动的速度为0.2m/s，则拉力的功率是多少？
5．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 装置图。已知井深12m，物体重G=6×103N，汽车重G车=3×104N，
汽车匀速拉绳子时的拉力F=2.5×103N，汽车受到的阻力为车重的0.1倍。求：
（1）将物体从井底拉至井口的过程中，汽车拉绳子的拉力对滑轮组做了多少功？
（2）滑轮组的机械效率为多少？
6．某型号挖掘机的实物图（甲）和作业范围图（乙）以及部分相关数据表，如图所示．挖掘机在4S内将装满铲斗的泥土从最大挖掘深度处送到位于最大卸料高度的装载车上．
求
（1）移送泥土过程中，挖掘机对泥土做的功．
（2）移送泥土过程中，挖掘机的总功率为20KM，此过程中挖掘机的效率．
（3）挖掘机所做的额外功可将500N的物体抬高几米．
7．如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。已知货物的质量为600kg，所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍，滑轮组的机械效率为75％。若人以0.5m/s的速度匀速前行，经100s将货物拉出仓库，g取10N/kg。求在此过程中：
（1）人做的有用功为多大？
（2）人的拉力为多大？
（3）人拉力的功率为多大？
8．如图所示，装有9kg水的圆桶置于水平地面上，桶的重力为10N，某同学用如图所示的滑轮组将这桶水匀速提升2m的过程中，所用拉力为40N，g取10N/kg。求：
（1）该同学做的有用功；
（2）该同学做的额外功；
（3）滑轮组的机械效率。
9．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图。已知井深12m，物体重G=6×103N，汽车质量为m车=3×103kg，汽车有四个轮子，每个轮子与地面的接触面积是250cm2，汽车匀速拉绳子时的拉力F=2.2×103N，汽车受到的阻力为车重的0.1倍。汽车运动的速度为3m/s，g=10N/kg。则求：
（1）汽车静止在水平地面上时对水平地面的压强是多少？
（2）将物体从井底拉至井口的过程中，汽车拉绳子的拉力对滑轮组做了多少功？
（3）滑轮组的机械效率为多少？（保留一位小数）
（4）将物体由井底拉至井口需要多长时间？
（5）汽车牵引力为多少？牵引力的功率为多少Kw？
10．塔吊是一种常见的起重设备，如图是塔吊的示意图。电动起重机在2min内将质量为3t的物体匀速提升30m高，又用1min使物体在水平方向平移15m。（g=10N/kg）求：
（1）吊物体的钢丝绳3min内对物体所做的功；
（2）吊物体的钢丝绳2min内对物体所做功的功率；
（3）若电动机提升物体时的效率为90%，平移物体时的功率为2kW，求电动机3min内消耗的电能。
11．图是用动滑轮提升物体A的示意图。在竖直向上的拉力F的作用下，重为400N的物体A在20s的时间里，匀速竖直上升了4m。在此过程中，拉力F=250N。绳重、滑轮与轴的摩擦忽略不计。求：
（1）动滑轮对物体所做的功W有；
（2）拉力F的功率P；
（3）动滑轮的机械效率η；
（4）动滑轮受的重力G动。
12．如图所示，拉力F=80N，物体重G=120N，若绳子自由端匀速拉动的距离s=4m，物体被提高的距离h=2m，求：
（1）拉力所做的有用功；
（2）拉力所做的总功W总；
（3）该滑轮组的机械效率η。
13．如图所示的晾衣装置，每个滑轮重均为0.5N，晾衣杆重4N，体重为500N的小明站立在水平地面，要提升总质量为5.6kg的三件衣服，他以拉力F竖直向下匀速拉动绳的自由端，此时小明对地面产生的压强为1.2×104Pa，在2s内，他将绳的自由端匀速竖直下拉了1m．已知小明双脚与地面的接触面积为400cm2．g取10N/kg，求：
（1）小明通过滑轮组拉衣服时对地面的压力；
（2）拉力F的功率：
（3）滑轮组提升衣服的机械效率．
14．用如图所示滑轮组提升重物．人用500N的拉力F，在15s内将重为900N的物体匀速提升了3m．不计绳重和摩擦，求：
（1）人拉绳子做功的功率；
（2）滑轮组的机械效率.
15．如图所示，工人师傅通过滑轮组把重600N的箱子提升2m，箱子的速度为0.4m/s。求：
（1）工人师傅吊起箱子过程中做的有用功是多少？
（2）若滑轮组的机械效率为80%，则工人师傅做的功是多少？其功率为多少？
答案
1.（1）解：根据动滑轮的性质米上升2m高则绳子被拉动距离为4m，则人拉绳子做的总功W总=FS=260N×4m=1040J
提升米所做的有用功W有=GH=500N×2m=1000J
则动滑轮的机械效率
答：动滑轮的机械效率为96%。
（2）解：拉力做功的功率
答：拉力做功的功率是52w。
2.（1）解：滑轮组的有用功W有=Gh=3000N×4m=1.2×104J
（2）解：拉力做的总功W总= =1.5×104J
（3）解：滑轮组所做的额外功W额=W总－W有=1.5×104J－1.2×104J=3×103J
滑轮组中动滑轮的总重G轮= =750N
3.解：（1）物体质量：
m==200kg，
由ρ=可得：
V==0.1m3，
物体未露出水面时V排=V物=0.1m3，
则受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m3=1000N，
（2）将重物和动滑轮看做整体，重物完全在水下和完全离开水面后的受力分析图如下图所示：
则η1=×100%=×100%=×100%=×100%=×100%=80%，
解得G动=500N，
由η1=×100%=×100%=80%，
解得n=10，
则nFmin=G﹣F浮+G动，
Fmin==150N，
则Pmin==Fminv=150N×10×0.1m/s=150W．
（3）小聪的想法是不正确的，以重物完全离开水为例，
η=×100%=×100%= ×100%，
由此可见，改变绳子的缠绕方式，只能改变自由端拉力F，有用功和总功都没有变化，所以η不变．
答：（1）物体未露出水面时受到的浮力为1000N；
（2）卷扬机对绳子自由端拉力的最小功率为150W；
（3）小聪的想法是不正确的，改变绳子的缠绕方式，只能改变自由端拉力F，有用功和总功都没有变化，所以η不变．
4.（1）根据题意可知f=0.1G=0.1×1200N=120N，
物体在水平地面做匀速直线运动克服摩擦力做的功为有用功：W有用=fs=120N×12m=1440J；
答：有用功为1440J；
（2）由图知，n=3，则拉力端移动的距离：s绳=3s=3×12m=36m，则总功：
W总=Fs绳=50N×36m=1800J；
滑轮组的机械效率：
答：机械效率为80%；
（3）拉力移动的速度：v绳=nv=3×0.2m/s=0.6m/s，
拉力做功功率：P=Fv绳=50N×0.6m/s=30W．
答：拉力的功率为30W．
5.（1）解：由图可知n=3，拉力端移动距离s=3h=3×12m=36m，
汽车拉绳子的拉力对滑轮组做的功：W=Fs=2.5×103N×36m=9×104J
答：将物体从井底拉至井口的过程中，汽车拉绳子的拉力对滑轮组做了9×104J的功
（2）解：滑轮组的机械效率：η= = = = = ×100%=80%
答：滑轮组的机械效率为80%。
6.（1）解：满斗泥土所受的重力
G=mg=600kg×9.8N/kg=5880N，
对泥土做功W有用=G泥h=5880N×8m=4.704×104J
答：移送泥土过程中，挖掘机对泥土做的功是4.704×104J
（2）解：由 可得，挖掘机的发动机4s内做的总功
W总=Pt=2×104W×4s=8×104J，
所以挖掘机的机械效率
答：挖掘机的效率为58.8%
（3）解：挖掘机所做的额外功 W额=W总-W有用=8×104J-4.704×104J=3.296×104J，
由W=Gh可得，可将500N的物体抬高高度
答：挖掘机所做的额外功可将 的物体抬高65.92m
7.解：在水平放置的滑轮组中，有用功是克服物体受到的摩擦力做功。本题中的两个滑轮，左边的是动滑轮，右边的是定滑轮，动滑轮上有2段绳子。
物体受到的摩擦力f=0.1G=0.1mg=0.1×600kg×10N/kg=600N
其机械效率为，可以变为
拉力的功率
8.（1）解：圆桶中水的重力G水=m水g=9kg×10N/kg=90N
克服水的重力做功即该同学做的有用功W有=G水h=90N×2m=180J
即该同学做的有用功为180J。
答：该同学做的有用功为180J；
（2）解：由图知，承担物重的绳子股数n=3，拉力端移动的距离为s=nh=3×2m=6m
拉力所做的总功为W总=Fs=40N×6m=240J
该同学做的额外功为W额=W总﹣W有=240J﹣180J=60J
即该同学做的额外功为60J。
答：该同学做的额外功为60J
（3）解：滑轮组的机械效率
即滑轮组的机械效率为75%。
答：滑轮组的机械效率为75%。
9.（1）解：汽车静止在水平地面上时对水平地面的压力：F＝G车＝m车g＝3 103kg 10N/kg＝3 104N，则汽车静止在水平地面上时对水平地面的压强：p＝ ＝3 105Pa
（2）解：由图知，n＝3，将物体从井底拉至井口的过程中，绳端移动的距离：s＝3h＝3 . 12m＝36m，汽车拉绳子的拉力对滑轮组做的功：W总＝Fs＝2.2 . 103N 36m＝7.92 104J
（3）解：W有用＝Gh＝6 103N 12m＝7.2 104J；滑轮组的机械效率：η＝ 100%≈90.9%
（4）解：已知汽车运动的速度为v＝3m/s，则物体上升速度：v物＝ v＝ 3m/s＝1m/s，由v＝ 得，将物体由井底拉至井口需要的时间：t物＝ ＝12s
（5）解：汽车匀速运动时，受向右的牵引力、向左的绳子拉力和向左的阻力，根据力的平衡条件可得牵引力：F牵＝F f＝F 0.1G车＝2.2 103N 0.1 3 . 104N＝5.2 103N，根P＝ ＝Fv 可得，牵引力做功功率：P＝F牵v汽＝5.2 103N 3m/s＝1.56 . 104W
10.（1）解：由做功的两个必要因素可知，物体在水平方向平移15m，只有距离，没有水平方向上的力，故水平移动不做功。物体的重力为G=mg=3000kg×10N/kg=3×104N
提升重物过程中，起重机钢丝绳拉力所做的功W=Gh=3×104N×30m=9×105J
答：吊物体的钢丝绳3min内对物体所做的功是9×105J；
（2）解：吊物体的钢丝绳2min内对物体所做功的功率
答：吊物体的钢丝绳2min内对物体所做功的功率是7500W；
（3）解：电动机提升物体时消耗的电能
平移物体时间为t′=60s，电动机功率为P′=2kW，则此段消耗的电能W2=P′t′=2000W×60s=1.2×105J
电动机3min内消耗的电能W总=W1+W2=1×106J+1.2×105J=1.12×106J
答：若电动机提升物体时的效率为90%，平移物体时的功率为2kW，电动机3min内消耗的电能是1.12×106J。
11.（1）解：动滑轮对物体所做的功
答：动滑轮对物体所做的功是 ；
（2）解：绳子的股数n=2，绳子自由端移动的距离
拉力F的功率
答：拉力F的功率为
（3）解：拉力所做的功
动滑轮的机械效率
答：动滑轮的机械效率是
（4）解：动滑轮所做的额外功
动滑轮受的重力
答：动滑轮受的重力是 。
12.（1）解：W有=Gh=120N×2m=240J
（2）解：W总=FＳ=80N×4m=320J
（3）解： ×100%=×100%=75%
13.解：（1）S=400cm2=0.04m2，
由p=得，人对地面的压力：
F压=pS=1.2×104Pa×0.04m2=480N；
（2）拉力F=G﹣F压=500N﹣480N=20N，
由于2s内衣服上升的距离：
h=s=×1m=0.25m，
在2s内，人做的总功：
W总=Fs=20N×1m=20J；
拉力F做功的功率：
P==10W．
（3）G衣服=m衣服g=5.6kg×10N/kg=56N；
则W有=Gh=56N×0.25m=14J；
滑轮组的机械效率：
η=×100%=×100%=70%．
答：（1）小明通过滑轮组拉衣服时对地面的压力为480N；
（2）拉力F的功率为10W：
（3）滑轮组提升衣服的机械效率为70%．
14.（1）由图知，
；
；
（2）；
15.（1）解：对箱子做的有用功：W有用= Gh=600 N×2 m=1.2×103J
答：工人师傅吊起箱子过程中做的有用功是1.2×103 J；
（2）解：由η= 得，拉力做的总功：W总= =1.5×103 J
由v= 得，箱子上升所用的时间：t= =5s
拉力的功率：P= =300W
答：若滑轮组的机械效率为80% ，则工人师傅做的功是1.5×103J；其功率为300 W。