11机械效率 2023年中考物理一模试题分类汇编（陕西专用）（有解析）考试试卷

11机械效率一模试题分类汇编（陕西专用）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．（2023·陕西宝鸡·统考一模）为了将一重为2000N的物块送到高处，工人师傅用木板和滑轮搭建了如图所示的装置。用大小为1000N的拉力F拉动绳端，物块在20s内从地面沿斜面匀速向上运动到高处。已知s＝8m，h＝3m。下列分析与计算错误的是（　　）
A．该装置使用滑轮是为了改变施力的方向
B．拉力F做的有用功为6000J
C．拉力F做功的功率为400W
D．该装置的机械效率为37.5%
2．（2023·陕西榆林·校考一模）如图甲所示是高空作业的师傅在美化楼体外墙的情境，其平台结构的原理简图如图乙所示，吊篮的质量为40kg，两名工人及工具的总质量为200kg，某次吊升过程中，吊篮在30s内匀速上升了6m。不计滑轮重、绳重和摩擦，g取10N/kg。则下列说法正确的是（　　）
A．使用该装置可以省距离，但不能省功
B．电动机拉动绳子的功率为480W
C．整个装置的机械效率为73.3%
D．在承载范围内，工人及工具的总质量越大，该装置的机械效率越低
3．（2023·陕西渭南·统考一模）如图所示，关于简单机械，下列说法错误的是（　　）
A． 食品夹在正常使用过程中，相当于一个费力杠杆
B． 在旗杆顶部安装定滑轮是为了改变拉力的方向
C． 盘山公路相当于一个斜面，可以省功
D． 不计绳重、滑轮重与摩擦，拉力
4．（2023·陕西西安·校联考模拟预测）如图所示，甲、乙分别为同一滑轮组的不同绕法，忽略绳重及一切摩擦，用图甲绕法匀速提升重为900N的物体时，机械效率为90%。下列判断正确的是（　　）
A．拉力F1的大小为450 N
B．用图乙绕法匀速提升400N的重物时，机械效率为80%
C．分别用两种绕法匀速提升相同重物时，图乙绕法的机械效率更大
D．分别用两种绕法匀速提升相同重物升高相同高度，F1、F2做功不相等
5．（2023·陕西西安·校考一模）如图所示，用30N的拉力F沿水平方向拉绳子的一端，使重400N的物体A以0.1m/s的速度沿水平地面向左匀速运动了10s，已知滑轮组的机械效率为80%，则此过程中
A．绳子自由端移动的距离为1m
B．滑轮组对物体A的水平拉力为90N
C．拉力F的功率为3W
D．拉力F所做的有用功为72J
二、填空题
6．（2023·陕西西安·校考模拟预测）如图，小明分别用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面，图甲中的滑轮为___________，用乙图中的滑轮可以___________，用甲滑轮所做的有用功为W1，机械效率η1；用乙滑轮所做的有用功为W2，机械效率为η2，若不计绳重与摩擦，则W1___________W2，η1___________η2（均填“大于”“小于”或“等于”）。
7．（2023·陕西渭南·统考一模）小明用如图所示的滑轮组，将一个重为450N的货物，在10s内沿竖直方向匀速提升了4m，所用的拉力是300N，则：
（1）使用滑轮组可以______（选填“省力”或“省功”）；
（2）拉力做功的功率是多少？______；
（3）该滑轮组的机械效率是多少？______；
（4）小明同学想要提高该滑轮组的机械效率，请为他提一条合理的建议。______
8．（2023·陕西·校考模拟预测）如图所示的固定斜面，长8m，倾角为30°，木箱质量为15kg，某同学用100N的推力F沿斜面向上推木箱，他用10s的时间将木箱沿斜面匀速从底端运动到顶端，则木箱克服重力所做功的大小为___________J，斜面的机械效率为___________%，斜面上的摩擦力大小为___________N。（g取10N/kg）
9．（2023·陕西西安·统考一模）如图所示，工人师傅在用木板往车上装货物，这种方法利用了斜面可以省___________选填“力”或“功”；要把100kg的货物提高2m，若木板长5m、推力为500N，则斜面的机械效率为___________；斜面对货物的摩擦力为___________N。（g取10N/kg）
三、计算题
10．（2023·陕西西安·校考一模）如图甲，宜昌市某中学学生在课外实践活动中对滑轮组进行了探究。他们自制滑轮组的简化图如图乙所示，小华利用此滑轮组用时10s将小军匀速提升了50cm，称得小军的质量为54kg，动滑轮组的质量为6kg。g=10N/kg，不计绳重和滑轮与绳之间的摩擦，求：
（1）小华的拉力是多少？
（2）小华拉力的功率是多少？
（3）此过程中滑轮组的机械效率是多少？
11．（2023·陕西·校联考一模）用如图所示的滑轮组提升货物，已知动滑轮重60N，货物重360N，货物上升速度是0.3m/s，拉力F的功率是180W（不计绳重）。求：
（1）拉力F的大小；
（2）货物上升2m过程中拉力所做的功；
（3）货物上升2m过程中，克服摩擦力做的功。
四、综合题
12．（2023·陕西咸阳·校考一模）如图是一辆集吊装、运输为一体的工程车。某次要吊运一批输水管材，该吊运车赶往10.8km外的作业地，用时15min。到达作业地后利用起重机把地面上的管材吊装到车厢里，每根管材的质量约为810kg，将一根管材匀速吊升2m，卷扬机对钢丝绳的拉力为3×103N，g取10N/kg，不计绳重和摩擦。
（1）起重机的吊臂伸得越长，起重机的最大起重质量越_______（选填“大”或“小”）；
（2）吊运车赶往作业地的过程中的平均速度为多大_______？
（3）吊装管材的过程中，滑轮组的机械效率是多少_______？
（4）设吊臂在某长度时卷扬机的最大输出功率为2.4×103W，若使物体以0.2m/s的速度竖直上升，则此时最大可以吊起多重的物体______？
参考答案：
1．D
【详解】A．该装置使用滑轮的轴固定不动，为定滑轮，使用定滑轮是为了改变施力的方向，故A正确，不符合题意；
B．拉力做的有用功
W有用＝Gh＝2000N×3m＝6000J
故B正确，不符合题意；
C．使用定滑轮不省力也不能省距离，拉力端移动距离等于物体移动距离，拉力做的总功
W总＝Fs＝1000N×8m＝8000J
拉力做功功率
故C正确，不符合题意；
D．该装置的机械效率
故D错误，符合题意。
故选D。
2．B
【详解】A．由图可知
则绳子自由端移动的距离
即使用该装置费距离，由功的原理可知，使用任何机械都不省功，故A错误；
B．吊篮的重力
两名工人及工具的总重力
因为不计滑轮重、绳重和摩擦，使用绳子自由端的拉力
电动机拉动绳子做的总功
电动机拉动绳子做功的功率
故B正确；
C．整个装置做的有用功
整个装置的机械效率：滑轮组的机械效率
故C错误；
D．在承载范围内，工人及工具的总质量越大，由可知，有用功W有越大，额外功W额外不变；由
可知，有用功W有越大，额外功W额外不变时，机械效率越大，故D错误。
故选B。
3．C
【详解】A．食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A正确，不符合题意；
B．定滑轮不能省力，能改变力的方向，所以学校旗杆顶部安装定滑轮是为了改变力的方向，故B正确，不符合题意；
C．盘山公路相当于一个斜面，根据功的原理可知，使用斜面提升物体不能省功，故C错误，符合题意；
D．若不计滑轮重、绳重与摩擦，由图可知，滑轮组承重绳子的根数n=3，则拉力，故D正确，不符合题意。
故选C。
4．B
【详解】A．图甲中n=2，因为机械效率
所以拉力为
故A错误
B．图甲中，忽略绳重及一切摩擦时
则动滑轮的重力：
G动=2F1﹣G物=2×500N﹣900N=100N
在图乙中，忽略绳重及一切摩擦，克服动滑轮重做的功为额外功，则滑轮组的机械效率为
故B正确；
C．分别用两种绕法匀速提升相同重物时，由
可知，两图中的机械效率相等，故C错误；
D．分别用两种绕法匀速提升相同重物升高相同高度时，由W有=Gh可知，两图中的有用功相等，由W额外=G动h可知，两图中的额外功相等，因为W总=W有+W额外，所以F1、F2做的总功相等，故D错误。
故选B。
5．D
【分析】（1）由图可知，连接动滑轮绳子的股数n=3，绳子的自由端移动的速度，利用求绳子自由端移动的距离；
（2）滑轮组的机械效率，据此求物体A受到的摩擦力；由于物体A匀速运动，所以滑轮组对物体A的水平拉力等于物体A受到的摩擦力；
（3）利用求拉力F做功的功率；
（4）拉力所做的有用功，也就是克服物体A与水平面之间的摩擦力做的功．
【详解】A、由图可知，连接动滑轮绳子的股数n=3，绳子自由端移动的速度则绳子自由端移动的距离，故A错误；
B、由可得，物体A受到的摩擦力，由于物体A匀速运动，所以滑轮组对物体A的水平拉力等于物体A受到的摩擦力，大小为72N，故B错误；
C、因为，所以拉力F做功的功率：，故C错误；
D、拉力所做的有用功，即克服物体A与水平面之间的摩擦力做的功，故D正确．
故选D．
【点睛】水平使用滑轮组时注意：有用功等于摩擦力与物体移动的距离的乘积，这是本题的关键、易错点！
6． 定滑轮 省力 等于 大于
【详解】[1][2]由图可知甲是定滑轮，定滑轮的特点是可以改变力的方向；乙是动滑轮，动滑轮的特点是可以省力。
[3][4]因为小明分别用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面，所以两种情况的有用功相同；当有用功一定时，甲中所做的总功为对一桶沙所做的功，利用机械时做的额外功越少，则总功就越少，机械效率就越高；又因为乙是动滑轮，乙中所做的总功还要加上对动滑轮所做的功，利用乙滑轮做的额外功多，则总功越多，机械效率越低。即W1等于W2，η1大于η2。
7． 省力 240W 75% 增大提升的物重
【详解】（1）[1]由图可知，滑轮组由一个定滑轮和一个动滑轮组成，承担重物绳子的段数
n=2
所以，使用滑轮组可以省力，由功的原理可知，使用滑轮组不能省功。
（2）[2]由s=nh和W总=Fs可得，总功
W总=Fnh=300N×2×4m=2400J
拉力做功的功率
（3）[3]克服货物重力做的有用功
W有=Gh=450N×4m=1800J
滑轮组的机械效率
（4）[4]若增加物体的重或减小摩擦、减小动滑轮重力，则所做的有用功增大或做的额外功减小，所以，有用功在总功所占的比例增大，滑轮组的机械效率增大。
8． 600 75% 25
【详解】[1]在直角三角形中，30°角所对直角边等于斜边的一半，则斜面高
木箱克服重力所做功，即有用功
W有=Gh=mgh=15kg×10N/kg×4m=600J
[2]推力做的总功
W总=Fs=100N×8m=800J
斜面的机械效率
[3]斜面对木箱的支持力方向垂直斜面向上，木箱沿斜面移动方向与支持力方向垂直，所以斜面的支持力做功为0J；克服摩擦力做的额外功
W额=W总-W有=800J-600J=200J
摩擦力
9． 力 80% 100
【详解】[1]如图所示，工人师傅在用木板往车上装货物，这是利用了斜面可以省力的特点；由功的原理可知，使用任何机械都不省功。
[2]推力做的总功
所做的有用功
斜面的机械效率
[3]所做的额外功
由可得，货物受到的摩擦力
10．（1）100N；（2）30W；（3）90%
【详解】解：（1）由图乙可知，与动滑轮连接的绳子有6段，则小华的拉力
（2）绳子自由端移动的距离
s=6h=6×50cm=300cm=3m
拉力做的总功
W总=Fs=100N×3m=300J
拉力的功率
（3）小华做的有用功
滑轮组的机械效率
答：（1）小华的拉力是100N；
（2）小华拉力的功率是30W；
（3）此过程中滑轮组的机械效率是90%。
11．（1）200N；（2）720J，1200J；（3）360J
【详解】解：（1）货物上升的速度是
v=0.3m/s
货物和动滑轮由三段绳子承担，所以绳子自由端移动的速度为
v'=3v=3×0.3m/s=0.9m/s
由可得绳子自由端的拉力
（2）货物上升速度是0.3m/s，货物上升2m过程中，由可得拉起货物需要的时间
拉起货物的有用功为
W有=Gh=360N×2m=720J
由可得拉起货物的总功为
（3）拉起货物做的额外功为
W额=W总-W有=1200J-720J=480J
克服动滑轮重做功
W额1=G动h=60N×2m=120J
克服摩擦力做的功
W额2=W额=W额1=480J-120J=360J
答：（1）拉力F是200N；
（2）货物上升2m过程中拉力所做有用功和总功分别是720J和1200J；
（3）货物上升2m过程中，克服摩擦力做的功360J。
12． 小 43.2km/h 43.2km/h 1.11×104N
【详解】解：（1）根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可知，在动力和动力臂一定的情况下，阻力臂越长，阻力越小，所以起重臂伸得越远，所能吊起的货物重力越小、质量越小。
（2）由题知，吊运车赶往作业地的路程s=10.8km，时间t=15min，平均速度
（3）每根管材的重力
G=mg=810kg×10N/kg=8100N
由图知，承担重物绳子的段数n=3，滑轮组的机械效率
（4）不计绳重和摩擦，由可得，动滑轮重力
G动=3F﹣G=3×3×103N﹣8100N=900N
由
可得卷扬机对钢丝绳的最大拉力
最大可以提起的物体重力
G最大=nF最大-G动=3×4×103N﹣900N=1.11×104N
答：（1）起重机的吊臂伸得越长，起重机的最大起重质量越小；
（2）吊运车赶往作业地的过程中的平均速度为43.2km/h；
（3）吊装管材的过程中，滑轮组的机械效率是多90%；
（4）此时最大可以吊起多重的物体1.11×104N。
试卷第1页，共3页
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