2023年中考物理高频考点突破——机械效率的计算（答案）

2023年中考物理高频考点突破——机械效率的计算
1．如图所示是建筑工人利用滑轮组从竖直深井中提取泥土的情形。某次操作中，工人用500N的拉力F在1min内将总重为1200N的泥土匀速提升5m。在这段时间内：
（1）拉力F所做的有用功是多少？
（2）拉力F做功的功率是多少？
（3）滑轮组的机械效率是多少？
2．如图，忽略绳重和摩擦，用拉力F拉着10N的重物匀速上升，绳子自由端移动1m，动滑轮重力2N，求：
（1）拉力F；
（2）物体上升的距离；
（3）有用功，总功，机械效率。
3．如图是建筑工人用滑轮组提升建筑材料的场景，在10s的时间内，工人师傅用竖直向上的拉力将建筑材料匀速提升了2m，已知拉力F为500N，建筑材料的重力G为900N，求这个过程中：
（1）绳子自由端移动的距离；
（2）此滑轮组机械效率；
（3）拉力F的功率。
4．如图所示，用滑轮组提起重900N的物体，绳子自由端拉力F为400N，重物在20s内匀速升高了10m。求：
（1）该过程中做的有用功；
（2）拉力所做的功及功率；
（3）滑轮组的机械效率。
5．******强调，要把老百姓对幸福生活的向往作为政府工作的头等大事。因此，某北方城市开展了暖房子工程，以改善老旧住宅楼的保温效果，图为施工现场使用的提升装置。已知被提升的建筑材料的质量为200kg，动滑轮重力为500N，拉力F在10s内将重物匀速提升了10m，不计绳重及摩擦。（）求：
（1）提升装置所做的有用功；
（2）拉力F的功率；
（3）该装置的机械效率。
6．小明家在建房子时，需要用滑轮组将建材提升至二楼。由于停电，装修工人用如图所示的滑轮组提升建筑材料，在10s内将重G=600N的装修材料提升了4m，在提升装修材料的过程中所做的额外功为600J。求：
（1）工人做的有用功；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）工人提升装修材料的过程中（不考虑绳重和摩擦），若绳子的拉力为700N，求被提升的物体多重。
7．如图所示，用叉车把重为 G=1200N 的物体从A 点竖直向上举高至 B 点，叉车所用的燃料油的热值q = 4.0 ×107 J/kg，叉车的综合效率为10%；叉车发生故障时， 工人用平行于斜面的拉力 F=600N 把物体沿斜面从C 点匀速拉至与B 等高的D 点。相关距离如图，求：
（1）叉车将物体从A 点竖直向上举高至B 点做的有用功；
（2）若连续提升 50 个这样的物体，叉车消耗的燃料油质量；
（3）工人用斜面拉物体时的机械效率。
8．如图所示，斜面长0.5m，高0.1m，把重为50N的物体匀速拉向斜面顶端，弹簧测力计的示数为12.5N，求：
（1）有用功是多少？
（2）该斜面的机械效率为多少？
（3）额外功是多少？
9．用如图所示的滑轮组提升重物，已知物体重为200N，人用125N的拉力向下拉动绳子，5s内可使物体匀速上升2m，求：
（1）拉力所做的功；
（2）拉力的功率；
（3）滑轮组的机械效率。
10．人们对电动自行车褒贬不一。其轻便、环保的优点受消费者欢迎，但电池的持续耐用性又令人感到不足。小明购买了一台某型号电动自行车，主要技术参数如表所示。请回答下列问题：（取g=10N/kg）
（1）小明的质量为60kg，他受到重力为多大？
（2）小明骑上电动自行车行驶时，两轮胎与地面的总接触面积为1.0×10﹣2m2，那么此车对地面的压强多大？
（3）在某平直路段上，电动自行车若以额定功率匀速行驶时，行驶速度为5m/s，受到的平均阻力为40N，求60s内电机对自行车所做的有用功是多少，电动自行车的机械效率是多少？
无刷电机 48V，400W
整车质量 80kg
11．小杰家装修房子时需要往楼上运送材料，她设计了如图所示的滑轮组提升重物。一次运送材料时用250N的拉力，在10s内将重为400N的物体匀速提高了2m，（不计绳子重和摩擦）
（1）拉绳子做的总功是多少？
（2）动滑轮重多少牛？
（3）若提升的重物为500N，此时滑轮组的机械效率为多少？
12．滑轮组在建筑中应用广泛，如图所示为建筑工人自制的滑轮组，某工人用此滑轮组将900N的物体在10s内沿竖直方向提高5米，所用的拉力是。求：
（1）物体上升的速度是多少
（2）工人所做的有用功是多少？
（3）此滑轮组的机械效率是多少？
13．救援车工作原理如图所示，当车载电机对钢丝绳施加拉力F大小为2.5×103 N时，小车A恰能匀速缓慢地沿斜面上升，已知小车A的质量为1t，斜面高为2m，斜面长为5m（不计车长、钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦），在小车A由水平路面被拖上救援车的过程中，求：
（1）钢绳所做的有用功；
（2）整个装置的机械效率；
（3）小车A与斜面间的摩擦力。
14．如图所示，用滑轮组把重力为800N的物体匀速提升3m，若此时绳端拉力F为，求：
（1）滑轮组的机械效率；
（2）若不计绳重和摩擦时，动滑轮所受到的重力；
（3）实际情况下，摩擦客观存在，在不计绳重时所使用的动滑轮重力为150N，求克服摩擦所做的功W摩。
15．某商店售货员把长大约1m的木板搭在台阶上，将质量为40kg的冰柜沿斜面推上台阶，如果售货员沿斜面的推力为200N，台阶高度为0.4m。求：
（1）售货员推冰柜做了多少功？
（2）如果把冰柜推上台阶用了10s，那么推力做功的功率是多少？
（3）使用木板的机械效率为多少？
16．如图所示，利用轻质滑轮组沿水平方向匀速拉动水平地面上的正方体物体，已知物体重为300N，边长为10cm，拉力F的大小为30N，物体受到地面对它的摩擦力为45N，在10s时间内绳子自由端移动的距离为。求：
（1）物体移动的速度；
（2）这个过程拉力所做的功；
（3）滑轮组的机械效率。
17．为了控制**，全国很多地方实行疫区封闭管理，并使用无人机进行常态化安全巡查。无人机起飞前，放在地面上时要确保“四脚”着地；启动后，利用遥控器可控制它运动和工作无人机的部分参数如表。（g取10N/kg）求：
（1）无人机停放在水平地面上时对地面的压强是多少？
（2）无人机从地面飞到离地30m高处，此过程中克服重力做的功是多少？
（3）无人机充满电后在水平方向上以最大速度匀速飞行时一次可飞行6km，且电能转化为机械能的效率为60%，求无人机以最大水平速度沿水平方向匀速飞行过程中受到的推力是多少？
机身质量 25 “四脚”着地的总面积
电池充满电后储存电能 36000 最大水平速度 5
18．如图所示，工人们用滑轮组匀速提起水池中体积为、密度为的实心金属块，在10s内竖直上升了0.5m（金属块始终浸没在水中），水面到池底的深度为12m。（）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）若实际所用拉力为1000N，则这个滑轮组的机械效率为多大？
19．2019年12月31日，***在新年贺词中提出，2020年将全面建成小康社会，实现第一个百年奋斗目标。随着人民生活水平提高，城市住房成了人们的必需品。工地上机器轰鸣，塔吊林立。下图是在装修过程中，建筑工人提升建筑材料的简化原理场景，运用这种机械大大提高了建设效率。某次工作中，在一段时间内，工人师傅用竖直向下的拉力将建筑材料匀速提升的高度h为5m，已知工人师傅的拉力F为520N，建筑材料的重力G为900N，在这个过程中，求：
（1）在这段时间内，绳子的末端移动的距离；
（2）工人师傅做的有用功；
（3）该装置在工作中的机械效率（结果保留一位小数）；
（4）写出一种能提高滑轮组机械效率的方法。
20．如图所示，用500N的拉力，将重1200N的木箱匀速提升1.5m，所用的时间为30s。不计绳重和摩擦，求
（1）拉力所做的有用功是多少？
（2）滑轮组的机械效率是多少？
（3）拉力的功率是多少？
（4）用该滑轮组提起重1500N的物体所用拉力为多大？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．（1）6000J；（2）125W；（3）80%
【详解】解：（1）拉力F所做的有用功
W有=Gh=1200N×5m=6000J
（2）由图可知绳子的有效段数n=3，绳子自由端移动的距离
s=nh=3×5m=15m
拉力F做的总功
W总=Fs=500N×15m=7500J
拉力F做功的功率
（3）滑轮组的机械效率
答：（1）拉力F所做的有用功是6000J；
（2）拉力F做功的功率是125W；
（3）滑轮组的机械效率是80%。
2．（1）6N；（2）；（3）5J，6J，
【详解】解：（1）由图知，滑轮组由2段绳子承担物重，即；忽略绳重和摩擦，绳端的拉力为
（2）因为，所以物体上升的距离为
（3）拉力F做的总功为
有用功为
滑轮组的机械效率为
答：（1）拉力F为6N；
（2）物体上升的距离为；
（3）有用功为5J，总功为6J，机械效率为。
3．（1） 6m；（2） 60%；（3） 300W
【详解】解：（1）由图可知
则绳子自由端移动的距离
（2）有用功
总功
此滑轮组的机械效率
（3）拉力F的功率
答：（1）绳子自由端移动的距离为6m；
（2）此滑轮组的机械效率为；
（3）拉力F的功率为300W。
4．（1）；（2），600W；（3）75%
【详解】解：（1）提起物体所做的有用功
（2）由图可知
提起物体所做的总功
提起物体所做的总功的功率
（3）滑轮组的机械效率
答：（1）该过程中做的有用功是；
（2）拉力所做的功是，功率是600W；
（3）滑轮组的机械效率是
5．（1）2×104J；（2）2500W；（3）
【详解】解：（1）建筑材料的重力
所做的有用功
（2）由图知道，，不计绳重及摩擦，绳端的拉力
拉力端移动距离
，
拉力做的总功
拉力做功的功率
（3）该装置的机械效率
答：（1）提升装置所做的有用功为2×104J；
（2）拉力F的功率为2500W；
（3）该装置的机械效率为。
【点睛】（
6．（1） 2400J；（2）80%；（3） 1250N
【详解】解：（1）工人做的有用功为
（2）工人做的总功为
滑轮组的机械效率为
不考虑绳重和摩擦，拉力做的额外功为
则动滑轮重力为
由图知绳子承重段数，不考虑绳重和摩擦，根据
提升的物体的重为
答：（1）工人做的有用功是2400J；
（2）滑轮组的机械效率是；
（3）被提升的物体重1250N。
7．（1）3600J；（2）0.045kg；（3）75%
【详解】解：（1）叉车将物体从A 点竖直向上举高至B 点做的有用功
W有=Gh=1200N×3m=3600J
（2）连续提升50个这样的物体，叉车所做的功为
W=50W有=50×3600J=1.8×105J
燃料油放出的热量为
叉车消耗的燃料油质量
（3）工人用斜面拉物体时所做的总功为
W总=Fs=600N×8m=4800J
工人用斜面拉物体时的机械效率
答：（1）叉车将物体从A 点竖直向上举高至B 点做的有用功为3600J；
（2）若连续提升 50 个这样的物体，叉车消耗的燃料油质量为0.045kg；
（3）工人用斜面拉物体时的机械效率为75%。
8．（1）5J；（2）80%；（3）1.25J
【详解】解：（1）克服物体重力做的有用功为
W有=Gh=50N×0.1m=5J
（2）拉力做的总功为
W总=Fs=12.5N×0.5m=6.25J
斜面的机械效率为
（3）由W总=W有+W额可得，额外功为
W额=W总﹣W有=6.25J﹣5J=1.25J
答：（1）有用功是5J；
（2）该斜面的机械效率为80%；
（3）额外功是1.25J。
9．（1）500J；（2）100W；（3）80%
【详解】解：（1）由图可知，n=2，绳端通过的距离为
拉力所做的总功为
W总=Fs=125N×4m=500J
（2）拉力做功功率为
（3）所做的有用功为
W有=Gh=200N×2m=400J
滑轮组的机械效率为
答：（1）拉力所做的功的大小为500J；
（2）拉力做功的功率为100W；
（3）该滑轮组的机械效率80%。
10．（1）600N；（2）1.4×105Pa；（3）1.2×104J，50%
【详解】解：（1）由题意可得，小明受到的重力为
G=mg=60kg×10N/kg=600N
（2）由题意可得，小明骑上电动自行车行驶时，对地面的压力为
F压=G总=（m车+m）g=（80kg+60kg）×10N/kg=1400N
又因为电动自行车与地面的总接触面积为1.0×10﹣2m2，所以此车对地面的压强为
（3）因为电动自行车匀速行驶时受到的阻力和牵引力是一对平衡力，大小相等，所以，牵引力为
F=f=40N
根据可得，电动自行车移动的距离为
s=vt=5m/s×60s=300m
所以60s内电机对电动自行车所做的有用功为
W有=Fs=40N×300m=1.2×104J
而电机做的总功为
W总=Pt=400W×60s=2.4×104J
所以电动自行车的机械效率为
答：（1）小明受到重力为600N。
（2）小明骑上电动自行车行驶时，对地面的压强为1.4×105Pa。
（3）60s内电机对自行车所做的有用功是1.2×104J，电动自行车的机械效率是50%。
11．（1）1000J；（2）100N；（3）83.3%
【详解】解：（1）由图可知，该滑轮组绳子的承重段数n=2，根据公式s=nh可得，绳子移动的距离为
s=2×2m=4m
所以拉力做的总功为
W总=Fs=250N×4m=1000J
（2）当不计绳子重和摩擦时，拉力为，所以动滑轮重力为
G动=nF-G=2×250N-400N=100N
（3）当不计绳子重和摩擦时，滑轮组的机械效率为
所以若提升的重物G′=500N，此时滑轮组的机械效率为
答：（1）拉绳子做的总功是1000J。
（2）动滑轮重为100N。
（3）若提升的重物为500N，此时滑轮组的机械效率约为83.3%。
12．（1）；（2）4500J；（3）
【详解】解：（1）物体上升的速度
（2）工人做的有用功
（3）由图知，动滑轮上绳子股数，绳子自由端移动距离
拉力做的总功
滑轮组的机械效率
答：（1）物体上升的速度是；
（2）工人所做的有用功是4500J；
（3）此滑轮组的机械效率是。
13．（1） 2×104 J；（2） 80%；（3） 1×103 N
【详解】解：（1）小车质量为
m=1t=1000kg
其重力为
G=mg=1000kg×10N/kg=104N
钢绳做的有用功
W有=Gh=104N×2m=2×104J
（2）由图示知，滑轮组中承重绳子为2根，不计车长，拉力端移动距离
s=2h=2×5m=10m
拉力做的总功
W总=Fs=2.5×103N×10m=2.5×104J
整个装置的机械效率
（3）不计钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦，克服小车A与斜面间的摩擦做的功为额外功，其大小为
W额=W总-W有=2.5×104J-2×104=5000J
由可得摩擦力
答：（1）钢绳所做的有用功为；
（2）整个装置的机械效率为；
（3）小车A与斜面间的摩擦力为。
14．（1）；（2）200N；（3）150J
【详解】解：（1）由图可知，滑轮组中由2段绳子承担物体和动滑轮的总重，则绳子自由端移动的距离
此过程中，所做有用功
所做总功
滑轮组的机械效率
（2）额外功
不计绳重和滑轮转轴处的摩擦，则额外功为克服动滑轮重力做的功，由可得，动滑轮的重力
（3）克服动滑轮重做的额外功
由
得克服摩擦所做的功
答：（1）滑轮组的机械效率；
（2）若不计绳重和摩擦时，动滑轮所受到的重力为200N；
（3）在不计绳重时所使用的动滑轮重力为150N时，克服摩擦所做的功为150J。
15．（1）200J；（2）20W；（3）80%
【详解】解：（1）售货员沿斜面的推力为200N，木板的长度为
则推力做功为
（2）把冰柜推上台阶用了10s，推力做功为200J，则功率大小为
（3）有用功为
则使用木板的机械效率为
答：（1）售货员推冰柜做了200J的功；
（2）推力做功的功率是20W；
（3）使用木板的机械效率为。
16．（1）；（2）90J；（3）
【详解】解：（1）根据图示可知
由
可知，物体移动的距离为
物体移动的速度为
（2）这个过程拉力所做的功为
（3）有用功为
滑轮组的机械效率为
答：（1）物体移动的速度为；
（2）这个过程拉力所做的功为90J；
（3）滑轮组的机械效率为。
17．（1）2×105 Pa；（2）7500J；（3）3.6N
【详解】解（1）无人机停放在水平地面上时对地面的压力为
对地面的压强为
（2）无人机从地面飞到离地30m高处时克服重力做的功为
（3）由
可得，无人机水平飞行获得的机械能为
由
可得，无人机以最大水平速度沿水平方向匀速飞行过程中受到的推力为
答：（1）无人机停放在水平地面上时对地面的压强是；
（2）无人机从地面飞到离地30m高处，此过程中克服重力做的功是7500J；
（3）无人机以最大水平速度沿水平方向匀速飞行过程中受到的推力是。
18．（1）；（2）1000N；（3）850N；（4）
【详解】解：（1）水池底部受到水的压强
（2）因为金属块浸没在水中，所以排开水的体积
金属块受到的浮力
（3）由知道，金属块的质量
金属块的重力
由图知道，，不计摩擦、绳子和动滑轮的重力，拉力
（4）由图知道，，绳端移动距离
若实际所用拉力为1000N，则总功为
使用滑轮组所做的有用功
此时该滑轮组的机械效率
答：答：（1）水池底部受到水的压强为；
（2）金属块受到的浮力大小为1000N；
（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850N；
（4）若实际所用拉力为1000N，则这个滑轮组的机械效率为。
19．（1）10m；（2）4500J；（3）；（4）增加提升的物重
【详解】解：（1）由图可知，绳子的有效段数，则绳子末端移动的距离
工人师傅做的有用功
（3）做的总功
滑轮组的机械效率
（4）使用同样的滑轮组，做的额外功相同，增加提升的物重，做的有用功越多，有用功占总功的比值越大，机械效率越大。
答：（1）在这段时间内，绳子的末端移动的距离为10m；
（2）工人师傅做的有用功为4500J；
（3）该装置在工作中的机械效率是；
（4）增加提升的物重。
20．（1）1800J；（2）80%；（3）75W；（4）600N
【详解】解：（1）拉力做的有用功
（2）由图可知滑轮组的动滑轮绕绳子的段数，拉力端移动距离
拉力做的总功
滑轮组的机械效率
（3）拉力做功的功率
（4）不计绳重和摩擦，拉力，动滑轮重力
用该滑轮组提起重1500N的物体所用拉力
答：（1）拉力所做的有用功是1800J；
（2）滑轮组的机械效率是；
（3）拉力的功率是75W；
（4）用该滑轮组提起重1500N的物体所用拉力为600N。

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