2023年中考物理高频考点突破-机械效率的计算

2023年中考物理高频考点突破一机械效率的计算

1.小明用图示滑轮组将重为300N的一捆书匀速提升上楼，作用在绳端的拉力为125N,绳端移动的速度为

0.3m/so求：

（1）拉力的功率：

（2）滑轮组的机械效率。

\\\\\\\\

2.工人用如图所示的滑轮组提升物体，卷扬机拉动绳子的功率保持不变，当将重GA=900N的物体A以

W=0.2m/s匀速提升时，卷扬机对绳子的拉力大小为B=500N,不计绳重及摩擦。

（1）求动滑轮受到的重力G；

（2）当用该装置提升另一物体B,使绳端以p=0.8m/s匀速上升时，求滑轮组的机械效率〃。

卷扬机

A2

3.将重为24N的重物用图示滑轮组匀速提升3m,所用拉力尸=10N。不计轮与轴间的摩擦及绳重。求:

（1）该过程中的有用功；

（2）滑轮组的机械效率；

（3）动滑轮的重力。

4.图是用动滑轮运送建筑材料A的示意图。在卷扬机对绳子的拉力作用下，使重800N的建筑材料A在

50s的时间里，匀速竖直上升了10m。在这个过程中，动滑轮提升建筑材料A所做的有用功为卬分卷扬机

对绳子的拉力尸做功的功率P为200W,不计绳重和摩擦。求：

（1）有用功W茄

（2）动滑轮的重力G动；

（3）动滑轮匀速提升建筑材料A的机械效率

卷机

扬

架

钢

A

5.如图所示，工人师傅正在使用一种自制的简易起重装置向楼上吊装笨重的装修材料，电动机的输出功率

始终保持800W,质量为100kg的水泥匀速提升10m高的位置用时15s,求：（g取10N/kg）

（1）吊装过程中电动机拉绳的速度是多大？

（2）电动机对绳子的拉力多大？

（3）该滑轮组的机械效率多大？

6.如图是我国企业自主研发的新型电动汽车，表格中是该车的一些技术参数。在某次行驶测试中，该车以

108km/h的速度沿平直公路行驶时，电动机恰好以最大电功率运转。汽车轮胎与地面接触的总面积为0。7m2,

汽车受到的阻力恒为它对地面压力的0.1倍。（g取10N/kg）求：

（1）该车静止在水平地面上时对地面的压强；

（2）该车以最大功率行驶，最多能行驶多少千米；

（3）电动机将电能转化为机械能的效率是多少。

整车总质量1400kg

电动机最大电功率70kW

最大续航里程300km

电池容量（电能）35kWh

7.已知被提升的建筑材料重为2800N,拉力F将它以0.5m/s的速度匀速提升到10m的高度。拉力做的功

W随时间，的变化图像如图所示。不计动滑轮及钢丝绳的重、摩擦。

（1）有用功是多少？

（2）提升机在提升建筑材料时的机械效率是多少？

（3）罐笼A的重力是多少？

甲乙

8.大明驾驶额定功率为100kW,质量为3t的某小型载重汽车，把装在车上的6t砂石运送到山顶上的施工

现场，若g取10N/kg。请完成以下问题：

（1）汽车先以20kW的功率在平直公路上匀速行驶了lOmin,速度为10m/s。该过程汽车受到的阻力为多

少？

（2）然后汽车从山坡底沿如图所示的山路，又以额定功率行驶了2min,将砂石运送到50m高的坡顶。该

过程汽车运送砂石所做的有用功为多少？

（3）汽车以额定功率从坡底向坡顶运送砂石时的机械效率是多少？

9.水平地面上放着重为200N的正方体物块，现用斜面将其由底端匀速拉到顶端，如图所示，已知平行于

斜面的拉力为120N,物体移动的距离为2m,升高1m,求：

(1)有用功；

(2)斜面的机械效率；

(3)物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小。

10.如图所示的装置，工人师傅用1200N的拉力下间下拉绳，10s内使重2000N的物体匀速上升7m。不计

绳重和摩擦。求：

(1)拉力尸的有用功；

(2)拉力尸的功率；

(3)该滑轮组的机械效率。(结果保留一位小数)

\\\\\\\\\\\\\

11.如图所示，拉力F=80N,物体重G=12ON,经过f=5s的时间，物体被匀速提高的距离/?=2m。求:

(1)有用功；

(2)拉力做功的功率；

(3)该滑轮组的机械效率。

12.东莞香市动物园新进了一头质量为5x103版的泰国小象，四只脚掌着地总面积为0.05]7,运输过程中,

工作人员利用电动起重机在4s内把小象匀速拉到2m高处的卡车上。求：

（1）起重机拉起小象的速度为多少？

（2）小象四脚站立在水平地面时，对地面的压强是多少？

（3）若电动机的功率是4xlO"W,则这台起重机的机械效率是多少？

13.工人用如图所示滑轮组拉着货物，已知货物的质量为81kg,人对绳子向下的拉力为300N。在拉力尸作

用下货物沿竖直方向以O.lm/s的速度匀速向上运动了5s。求：

（1）货物的重力是多少？

（2）拉力F的功率是多少？

（3）此滑轮组的机械效率是多少？（g=10N/kg）

/〃〃〃/

14.如图所示重200N的物体沿着长2m、高0.5m的斜面从顶端匀速下滑到底端，物体受到斜面对它的摩擦

力为50N,求：

（1）物体从顶端下滑到底端，重力所做的功；

（2）若用沿斜面向上的拉力F将物体从斜面底端匀速拉到斜面的顶端，拉力厂所做的功;

（3）本次拉力F利用斜面做功时，斜面的机械效率。

15.小夏利用如图所示的滑轮组，将重量为300N的物体，在10s内匀速提升了4m。已知他自身的重量为

600N,对绳子施加的拉力F=200N,两脚与地面接触的总面积S=400cm2,求：

（1）拉力尸做的功率；

（2）该滑轮组的机械效率；

（3）小夏在拉动物体的过程中对地面的压强。

/）//////////////）////

16.如图所示，在水平路面上利用行驶的汽车通过滑轮组拉着重G=9xlO4N的货物A沿斜面向上匀速运动。

货物A的速度为v=2m/s,经过片10s,货物A竖直升高〃=10m。已知汽车对绳的拉力厂的功率P=120kW,

求：

（1）汽车行驶的速度；

（2）汽车对绳的拉力大小：

（3）汽车利用该组合机械提升货物A的机械效率。

17.如图工人用250N的力F将重为400N的物体在10s内匀速提升2m。不计绳重和摩擦.求:

（1）工人对物体做的有用功；

（2）拉力尸做功的功率；

（3）若将重为900N的物体提升相同高度，此滑轮组的机械效率。

18.如图是某建筑工地上使用的塔式起重机。在一次操作过程中起重机将质量为500kg的建筑材料竖直提

升了12m,用时15s,g取10N/kgo求：

（1）所提建筑材料受到的重力；

（2）起重机提起建筑材料所做的功；

（3）提升过程中该起重机的电动机功率为8kW,那么提升过程中塔式起重机的机械效率是多大？

19.已知货物重为240N、与水平地面接触面积为0.4m,用如图装置将货物以2m/s速度匀速提高，所用拉

力为150N,忽略绳子与滑轮摩擦和绳重。求：

（1）货物对地面的压强；

（2）提升物体5s,工人做功多少；

（3）滑轮组的机械效率。

20.如图所示，建筑工人用滑轮组将500N的重物提升6m,物体上升速度是拉力为200N,不计绳

重和摩擦。求：

（1）拉力所做的功；

(2)工人做的有用功；

(3)滑轮组的机械效率;

(4)工人做功的功率。

I

参考答案:

1.(1)37.5W；(2)80%

【详解】解：(1)拉力做功的功率

Fs

Fv=125Nx0.3m/s=37.5W

(2)由图可知〃=3,滑轮组的机械效率

答：(1)拉力的功率为37.5W；

(2)滑轮组的机械效率为80%。

2.(1)100N：(2)80%

【详解】解：(1)由图可知，动滑轮上绳子的股数为2股，由尸=L(G物+G动)可知，动滑轮受到的重力

n

G=2F/-G4=2X500N-900N=100N

(2)因为动滑轮上绳子的股数为2股，物体A以w=0.2m/s匀速提升时，绳端移动的速度

v行2%;2x0.2m/s=0.4m/s

卷扬机对绳子的拉力的功率

P=F”折500Nx0.4m/s=200W

卷扬机拉动绳子的功率保持不变，当用该装置提升另一物体B,使绳端以v=0.8m/s匀速上升时，卷扬机对

绳子的拉力

由F='(G物+G动)可知，物体B受到的重力

n

GB=2F2-G=2X250N-100N=400N

滑轮组的机械效率

片区?二汕=400N=%

W&F22h2x250N

答：(1)动滑轮受到的重力G为100N；

(2)当用该装置提升另一物体B,使绳端以v=0.8m/s匀速上升时，滑轮组的机械效率〃为80%。

3.(1)72J；(2)80%；(3)6N

【详解】解：(1)该过程中的有用功

W分G/?=24Nx3m=72J

(2)由图知，〃=3,绳子自由端被拉下的距离

s=3/?=3x3m=9m

拉力做的总功

W炉Fs=10Nx9m=90J

滑轮组的机械效率

n^^i-xlOO%=—xl00%=80%

%90J

(3)不计轮轴间摩擦及绳重时，动滑轮重力

G赤3F-G=3x10N-24N=6N

答：(1)该过程中的有用功是72J；

(2)滑轮组的机械效率是80%；

(3)动滑轮的重力是6N。

4.(1)8000J；(2)200N；(3)80%

【详解】解：(1)物体A匀速直线上升，以物体A为研究对象，其受力分析如图1所示，所受拉力T与其

重力G二力平衡

A(>

图i

所以有T=GA，故动滑轮提升建筑材料A所做的有用功为

W(.=T•/?=G./=800Nx10m=8000J

(2)根据y=士可知，物体运动的速度为

t

h10mc-,

v=—=-----=0.2m/s

物iint50s

由动滑轮特点可知，绳子末端移动距离是物体移动的二倍，运动时间相同，故绳子末端运动的速度时物体

速度的二倍，速度为

=2%=0.2m/sx2=0.4m/s

根据

可得物体运动过程中所受牵引力大小为

F广=——P=--2-0-0-V

%0.4m,

以动滑轮和物体A为研究对象，其受力分析如图2所示

42F

2F=G"%

故动滑轮重力为

G动=2F-GA=2x500N-800N=200N

(3)卷扬机做的总功为

W&=Pt=200Wx50s=l0000J

则动滑轮匀速提升建筑材料A的机械效率为

答：(1)有用功W"为8000J；

(2)动滑轮的重力G砂为200N；

(3)动滑轮匀速提升建筑材料A的机械效率为80%。

5.(1)2m/s；(2)400N；(3)83.3%

【详解】解：(1)物体上升的速度

h10m2.

v=—=------=—ms

t15s3

由图可知，水泥由3段绳子承担，则此次吊装过程中绳子自由端移动的速度

3v=3x—m/s=2m/s

3

（2）由尸=：可得电动机做功

=Pr=800Wxl5s=1.2xl04J

由明a=尸s可得，电动机对绳子的拉力

F工工史四l=400N

snh3x10m

（3）滑轮组做的有用功

4

W/j=G/?=/ng/i=l(X)kgxl0N/kgxl0m=1.0xl0J

该滑轮组的机械效率

皿二”83.3%。

4

W&1.2xlOJ

答：（1）此次吊装过程中绳子自由端移动的速度是2m/s；

（2）电动机对绳子的拉力为400N；

（3）该滑轮组的机械效率为83.3%。

6.(1)2xlO5Pa;(2)54km；(3)60%

【详解】解：（1）汽车所受重力为

G=mg=\400kgx1ON/kg=1.4xlO4N

汽车在水平路面行驶所受压强为

FG1.4xlO4N

=---------------------=2xlO5Pa

S~S~0.07m2

（2）电动机以最大功率工作时，电池供电的最长时间为

W35kWh

=0.5h

~~P--70kW

该车以最大功率行驶，最多能行驶的路程为

s=vt=108km/hx0.5h=54km

（3）汽车做匀速直线运动牵引力为

/^=/=0.1F=0.1xl.4xl04N=1.4xl03N

牵引力做功为

叫儿械=/W=L4xlO3Nx5.4xlO4m=7.56xl()7j

电动机做功为

W1tl=35kW?=x

电动机将电能转化为机械能的效率是

片需x100%=126x10"X1°°%=60%

答：(1)该车静止在水平地面上时对地面的压强2xl()5pa；

(2)该车以最大功率行驶，最多能行驶54km；

(3)电动机将电能转化为机械能的效率是60%。

7.(1)28000J；(2)70%；(3)1200N

【详解】解：(1)提升建筑材料所做的有用功

W行G/z=2800Nxl0m=28000J

(2)提升建筑材料所用的时间

由图像知，此过程拉力所做的总功为40000J。提升机在提升建筑材料时的机械效率

28000J

x100%=70%

7=~40000J

(3)不计动滑轮及钢丝绳的重、摩擦时，提升罐笼A所做的功为额外功，大小为

W朽卬小W力=40000J-28000J=12000J

罐笼A的重力

W额」2000J

G=----=------------=1

Ah10m

答：⑴有用功是28000J；

(2)提升机在提升建筑材料时的机械效率是70%；

(3)罐笼A的重力是1200N。

8.(1)2X103N；(2)3x106J；(3)25%

【详解】解：(1)汽车在平直公路上匀速行驶时，所受牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，即F行/•阳,

由P=F亵v可知，所受牵引力

厂P20x10%

,,=2X103N

v1N0m/s

故汽车受到的阻力为

/ffl=F#=2xl03N

(2)汽车将6t砂石运送到50m高的坡顶，该过程汽车运送砂石所做的有用功为

W片Gh=mgh=6x103kgx1ON/kgx50m=3x106J

(3)汽车以额定功率运行2min,发动机所做的总功为

W#=p画片100x103WX2X60S=1.2X107J

汽车以额定功率从坡底向坡顶运送砂石时的机械效率为

n=^xl00%=3xlO-xlOO%=25%

7f

W&1.2xlOJ

答：Q)该过程汽车受到的阻力为2X1()3N：

(2)该过程汽车运送砂石所做的有用功为3xl()6j；

(3)汽车以额定功率从坡底向坡顶运送砂石时的机械效率是25%。

9.(1)200J；(2)83.3%；(3)20N

【详解】解：(1)拉力做的有用功

%用=Gh=200Nxlm=200J

(2)拉力做的总功

W&=Fs=120Nx2m=240J

斜面的机械效率

皿T

^fflxl00%=----X100%«83.3%

卬“240J

(3)克服摩擦力所做的额外功

皿额外=皿"用=240J-200J=40J

物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小

/==20N

s2m

答：⑴有用功为200J；

(2)斜面的机械效率为83.3%；

(3)物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小为20No

10.(1)1.4x10打；(2)1960W；(3)71.4%

【详解】解：(1)由图可知，滑轮组绳子的有效股数〃=2,拉力端移动的距离为

s=〃/?=2x7m=14m

拉力做的有用功

%=G/?=2000Nx7m=1.4x10"J

(2)拉力做的总功为

4

lVe=ft=1200Nxl4m=1.96xl0J

拉力的功率为

「=丝=坐处=1960W

t10s

(3)该滑轮组的机械效率为

14X104I

n=-lLxl00%=—.........-xl00%«71.4%

W&1.96x10」

答：(1)拉力厂的有用功为1.4xlO-J;

(2)拉力尸的功率为1960W：

(3)该滑轮组的机械效率为71.4%。

11.(1)24OJ；(2)64W；(3)75%

【详解】解：(1)拉力做的有用功

%.=G/?=120Nx2m=240J

(2)由图可知〃=2,绳子自由端移动的距离

s=〃/?=2x2m=4m

拉力做的总功

心=Fs=80Nx4m=320J

拉力做功的功率

M320J,

PD=-^-=-----=64W

t5s

(3)滑轮组的机械效率

片」、100%=空1x100%=75%

W&320J

答：(1)有用功为240J;

(2)拉力做功的功率为64W；

(3)该滑轮组的机械效率为75%。

12.(1)0.5m/s；(2)9.8xl()5&；(3)61.25%

【详解】解：(1)起重机拉起小象的速度

s2m八「,

v=-=——=0.5m/s

t4s

(2)小象受到的重力

G=mg=5xlO—gx9.8N/Zg=4.9xlO"N

小象四脚站立在地面时，对地面的压力

F=G=4.9X104N

小象四脚站立对地面的压强

嘿黑支

(3)电动机做的总功

45

W&=Pr=4xlOWx4s=1.6xlOJ

电动起重机对小象做的功

44

^ffl=G/?=4.9xl0Nx2m=9.8xl0J

起重机的效率

981J

7；=^-X100%=-X0.X100%=61.25%

%1.6X105J

答：(1)起重机拉起小象的速度为0.5m/s；

(2)小象四脚站立在水平地面时，对地面的压强是2.45x105a；

(3)若电动机的功率是4X104W,则这台起重机的机械效率是61.25%。

13.(1)810N；(2)90W；(3)90%

【详解】解：(1)货物的重力是

G=，咫=81kgx10N/kg=81ON

(2)5秒内物体上升的高度为

h=vt=O.lm/sx5s=0.5m

由图知，承担物重的绳子段数为3段，绳子自由端移动距离是

5==3x0.5m=1.5m

拉力做功为

=F5=300Nxl.5m=450J

拉力的功率为

「二"=幽=90W

t5s

(3)有用功为

匕.==81ONx0.5m=405J

所以机械效率是

\yT

〃=_Lx100%=——x100%=90%

%.450J

答：(1)货物的重力是810N；

(2)拉力/的功率是450W；

(3)此滑轮组的机械效率是90%。

14.(1)100J；(2)200J；(3)50%

【详解】解：(1)物体从顶端下滑到底端，根据做功的计算公式可得，重力所做的功为

W有历G/?=2OONx0.5m=100J

(2)克服摩擦力所做的功为

卬3=50Nx2m=100J

若用沿斜面向上的拉力F将物体从斜面底端匀速拉到斜面的顶端，拉力F所做的功为

W&=W为/W种100J+100J=200J

(3)本次拉力厂利用斜面做功时，由机械效率的计算公式可得，斜面的机械效率为

W1OOJ

,；=—LxlOO%=——X100%=50%

W&200J

答：(1)物体从顶端下滑到底端，重力所做的功100J；

(2)若用沿斜面向上的拉力厂将物体从斜面底端匀速拉到斜面的顶端，拉力尸所做的功为200J；

(3)本次拉力F利用斜面做功时，斜面的机械效率为50%。

15.(1)160W；(2)75%；(3)lOOOOPa

【详解】解：(1)物体匀速提升的高度为

/?=4m

由图可知动滑轮上的绳子段数是2段，所以拉力尸移动的距离为

5=27?=2x4m=8m

拉力F做的功为

W=Fs=200N*8m=1600J

拉力厂做的功率为

」^=160W

(2)拉力做的有用功为

监=G人h=300Nx4m=1200J

滑轮组的机械效率为

W1200T

V=3X100%=——-X100%=75%

/1600J

(3)由二力平衡原理可得人对地面的压力为

/=G)、一F=600N-200N=400N

受力面积为

S=400cm2=400xlO^m2=4x10-2m2

小夏在拉动物体的过程中对地面的压强为

答：(1)拉力尸做的功率160W；

(2)该滑轮组的机械效率为75%；

(3)小夏在拉动物体的过程中对地面的压强为10000Pa«

16.(1)6m/s；(2)2X104N：(3)75%

【详解】解：(1)经过10s后，货物A运动的路程为

s=vt=2m/sx10s=20m

动滑轮上有3段绳子，所以汽车运动的路程为

s普=3s=3x20m=60m

汽车行驶的速度为

s车60m/

瞑==---=om/s

车t10s

(2)汽车对绳的拉力尸的功率为

由尸=人，可得汽车对绳的拉力为

（3）汽车利用该组合机械提升货物A时做的总功为

峪=Pt=120x103Wx10s=l.2x106J

有用功为

%=仍=9x104Nx10m=9x105J

汽车利用机械提升货物A的机械效率为

〃=%x100%=」x100%=75%

%1.2x106J

答：（1）汽车行驶的速度为6m/s；

（2）汽车对绳的拉力为2X104N;

（3）汽车利用该组合机械提升货物A的机械效率为75%。

17.（1）800J；（2）100W；（3）90%

【详解】解：（1）由图知道，承担物重的绳子股数〃=2,则拉力尸移动的距离

s=2h

克服物体的重力所做的功是有用功，故工人对物体做的有用功

W有=G6=400Nx2m=800J

（2）拉力F移动的距离

s=2〃==2x2m=4m

拉力F所做的总功

W产Fs=250Nx4m=1000J

拉力做功的功率

（3）由于不计绳重和摩擦，提升过程做的额外功是克服动滑轮重力做功，故提升400N的物体时做的额外

功是

%外=唬-WZfl=1000J-800J=200J

将重为900N的物体提升相同高度，做的有用功

吗；=G'h=900Nx2m=1800J

所做的总功

W&=Wf'+叫例=900NX2m+200J=1800J+200J=2000J

由〃=今知道，此滑轮组的机械效率

W1QAAT

7=—xl00%=-------x100%=90%

W&2000J

答：(1)工人对物体做的有用功800J；

(2)拉力/做功的功率100W；

(3)将重为900N的物体提升相同高度，此滑轮组的机械效率90%。

18.(1)5X103N；(2)6xlO4J；(3)50%

【详解】解：(1)建筑材料受到的重力