2024届中考物理专题训练(人教版)：专题10 《机械效率》【四大题型】（原卷版）

专题10《机械效率》压轴培优题型训练【四大题型】TOC\o"1-3"\h\u【题型1】 1【题型2】 4【题型3】 9【题型4机械效率的综合应用】 15压轴题型训练压轴题型训练【题型1】 1．小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，他将两个钩码悬挂在B点，在A点用弹簧测力计保持竖直方向拉动杠杆，使其绕O点缓慢转动，带动钩码上升一定的高度h（不计摩擦）（）A．在杠杆转动过程中，弹簧测力计的示数会变小 B．仅将拉力的作用点从A点移到C点，杠杆的机械效率不变 C．仅增加钩码的个数，拉力所做的额外功增大 D．仅将钩码的悬挂点从B点移到C点，拉力做的总功变大2．用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆A点下面的钩码缓缓上升，实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为0.5N．若杠杆的本身的重力不计，则下列说法正确的是（）A．拉力对杠杆做的额外功为0.1J B．匀速竖直拉动过程中弹簧测力计示数先变小后变大 C．若将钩码从A点移到B点，用同样的方式将钩码提升0.1m，则机械效率降低 D．若将钩码从A点移到B点，用同样的方式将钩码提升0.1m，则机械效率升高3．用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。（1）实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为%．请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：。（2）为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到如表所示的两组数据：次数钩码悬挂点钩码总重G/N钩码移动距离h/m拉力F/N测力计移动距离s/m机械效率η/%1A点1.50.100.70.3071.42B点2.00.151.20.3083.3根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论？答：（能，不能）请简要说明两条理由：①；②。（3）若仅将钩码从A点改挂到B点，其他因素不变，则杠杆的机械效率将（变大，变小，不变），理由是。4．某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平；②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升（保持O点位置不变），在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2。回答下列问题：（1）杠杆机械效率的表达式为η＝。（用已知或测量物理量符号表示）（2）本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是：。（3）若只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将（选填“变大”、“变小”或“不变”）。（4）若弹簧测力计拉力方向一直垂直于OB杆向上拉动，则测力计示数（选填“变大”、“变小”或“不变”）5．小金用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时竖直向上拉动杠杆，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升（支点和杠杆的摩擦不计）。问：（1）重为5N的钩码挂在A点时，人的拉力F为4N，钩码上升0.3m时，动力作用点C上升0.5m，此时有用功为J，总功为J，机械效率η1为。（2）小金为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，仍用该实验装置，将钩码移到B点，再次缓慢提升杠杆使动力作用点C仍然上升0.5m。问：人的拉力F与第一次相比（选填“变大”、“变小”或“不变”）；有用功W有用与第一次相比（选填“变大”、“变小”或“不变”）；额外功W额外与第一次相比（选填“变大”、“变小”或“不变”）；比较此时的机械效率η2η1（选填“大于”、“等于”或“小于”）。6．某小组同学在用杠杆测定机械效率的实验中。小敏用如图1所示的实验装置测定杠杆的机械效率。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升。（1）实验中，测力计的示数F为N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m时，C点上升了30cm，则杠杆的机械效率为%。（2）实验中若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是。（3）若只将钩码的悬挂点由A移至B，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将（选填“变大”、“变小”或“不变”）。小王用如图2所示的另一实验装置测量杠杆的机械效率。O为杠杆的转轴，不计摩擦。实验时，给B端施加竖直向下的力，使挂在杠杆A端的钩码缓缓上升。（图中杠杆为质量分布均匀的直棒）下表是提升物体时采集到的数据：实验序号物重G（N）拉力F（N）A端上升的高度h/mB端下降的竖直距离s/m杠杆的效率η①250.040.02②490.040.0289%③250.060.0380%④6130.040.0292%（1）第①组实验中，杠杆的机械效率为。（2）由三组实验，可以初步得出的结论：相同的杠杆，提升的物体越重效率越高。（3）该实验中杠杆的效率总小于100%的原因是杠杆有自重，分析实验数据可知道杠杆的自重为N。【题型2】 7．如图所示，卡车高1m，木板长3m，货重1000N。若工人师傅用斜面匀速将该货物卸下，则需要沿斜面向上的拉力为100N；若工人师傅用斜面匀速将该货物装上卡车，需要沿斜面向上的拉力为600N。则用此斜面卸货时物体与斜面的摩擦力为N，装该货物时的机械效率为。8．如图所示，用平行于斜面的拉力F，将重为8N的物体沿斜面从底端匀速拉至顶端。若不考虑物体与斜面间的摩擦，则拉力F为N；若斜面的机械效率为80%，则此时拉力F为N．若另一斜面的高度h与长度s之比为3：5，将重25N的物体匀速拉至顶端的拉力为18N，则该物体所受摩擦力为N。9．图甲是某居民楼前的无障碍通道，一位中年人正用轮椅推着他年迈的母亲缓缓上行，图乙是该通道斜面示意图。为了解中年人推轮椅时所用力的大小，小红和小华进行了探究。她们从斜面底端A点沿斜面确定了相距1m处的B点。（g取10N/kg）（1）使刻度尺“0”刻度线与水平地面对齐，正确测量B点高度，结果如图乙，为cm。（2）选用车轮与轮椅相同材质、花纹的小车为研究对象，进行了如下操作：①正确使用弹簧测力计，测出小车重为2.0N；②将弹簧测力计与斜面平行放置并，然后沿斜面方向匀速拉动小车，如图乙所示，弹簧测力计示数为N；③计算出将小车从A点拉到B点的过程中，拉力所做的功为J；利用斜面将小车从水平地面提升到B点时的机械效率为。（3）在小车上逐渐添加重物，测出小车的总重G，测出沿斜面匀速拉动小车需要的力，计算出拉小车从A点到B点所做的功W1；计算出竖直向上将小车从水平地面提升到B点所做的功W2。以功为纵坐标，以小车总重为横坐标，建立平面直角坐标系，作出W1和W2与小车总重G的关系图像，分别如图丙中的线段a和b；若这位母亲的质量为50kg，所坐的轮椅质量为20kg，则中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，力的大小为N。10．在影响斜面机械效率的许多因素中，如摩擦、物重、斜面倾斜程度不同等因素，文明同学通过实验来探究这个问题。提出问题：斜面的机械效率与什么因素有关。（1）猜想一：可能与斜面的倾斜程度有关。为了验证这一猜想，应选择粗糙程度相同，不同的斜面进行实验，实验中还应保持同一物体，同一测力计的相同条件。（2）猜想二：可能与斜面的粗糙程度有关。为了验证这一猜想，应选择不同、倾斜程度相同的斜面。（3）实验中应注意保持绳子的拉力方向与斜面，且拉动物体。（4）下面是文明在实验中得到的数据，请你将表格中未完成的数据填写完整。斜面坡度20°20°30°斜面粗糙程度粗糙稍光滑粗糙物重G/N0.50.50.5斜面高度h/m0.140.140.20沿斜面拉力F/N0.250.200.27斜面长S/m0.40.40.4有用功W有/J0.070.07总功W总/J0.10.08机械效率η/%87.592.6（5）文明根据计算得出了结论，他的结论是：结论一：结论二：。11．在“探究斜面的机械效率”实验中，小明猜想斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关，小聪猜想可能跟斜面的倾斜程度有关。如图是他们设计的实验装置，下表是其中一位同学在其他条件一定时的实验数据。（1）表格中第三次实验的机械效率为（结果保留一位小数），分析表中信息可知该实验是探究（选填“小明”或“小聪”）的猜想，结论是：在其他条件一定时，斜面，机械效率越高；实验序号斜面的倾斜程度物块的重力G/N斜面高度h/m沿斜面的拉力F/N斜面长s/m机械效率1较缓100.25.5136.4%2较陡100.47.0157.1%3最陡100.68.51（2）另一位同学为探究自己的猜想，设计了如下步骤。①把一块长木板的一端垫高，构成一个斜面；②用弹簧测力计沿斜面把一木块拉上去，进行相关测量，计算出斜面的机械效率；③保持斜面的不变，改变斜面的，再进行相关测量，并计算出斜面的机械效率；④比较两次的大小，即可初步验证猜想是否正确。12．用图示装置探究“斜面机械效率”，实验记录如表。实验次数物体种类物重G/N斜面高h/cm沿斜面的拉力F/N斜面长s/cm机械效率η/%1木块4151.19060.62小车41590（1）沿斜面拉动物体时，应使其做运动。（2）根据图示测力计的示数，拉力为N，可知第2次实验的机械效率为%．由实验可得初步结论：斜面倾斜程度相同时，越小，机械效率越大。（3）第1次实验中，木块所受摩擦力为N。13．如图所示，工人用平行于斜面向上的500N的推力将重800N的物体匀速推上高1.5m的车厢，所用的斜面长是3m。求：（1）推力做的功（2）斜面的机械效率。（3）若想增大此斜面的机械效率，可采取什么方法？（答一种方法即可）14．如图甲所示，一辆装满物资的运输车总重为10t，沿ABCD路线运至D处。AB段长为100m，BC段长为600m，B点与C点的高度差为168m。在整个运输过程中，运输车的输出功率与时间的关系如图乙所示，速度与时间的关系如图丙所示，汽车在t0＝0时经过A处，t1时经过B处，t2时经过C处。（g＝10N/kg）求：（1）t1的大小；（2）运输车从C点到D点过程中的牵引力；（3）运输车从B点到C点做功的机械效率。【题型3】15．为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度，设置了图甲所示的滑轮组装置。当用图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示。不计绳重和绳与轮之间的摩擦。下列计算结果不正确的是（）A．0﹣1s内，地面对物体的支持力大于10N B．1s﹣2s内，物体在做加速运动 C．2s﹣3s内，拉力F的功率是125W D．2s﹣3s内，滑轮组的机械效率是83.33%16．如图甲所示的装置，A是重10N的空吊篮，绳子B和C能承受的最大拉力分别为100N和60N。质量为50kg的小张同学将A提升到高处，施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦，（g＝10N/kg）。下列结论正确的是（）①动滑轮的重力为9N；②0～1s内拉力F做的功为2.4J；③1～2s内拉力F的功率为4W；④此装置提升重物的最大机械效率约为81.8%。A．①④ B．①③ C．②③④ D．③17．小叶同学用如图所示的滑轮组提升重物A，不计绳重和机械之间的摩擦，每个滑轮的重力均为10N，与地面固定的细绳a的拉力F2＝105N，他通过细绳b用F1的拉力将重物A匀速提升1.5m，所用时间10s。下列说法中正确的是（）A．物体A的重力为210N B．细绳b的拉力为315N C．拉力F1做功的功率为32.5W D．该滑轮组在使用过程中的机械效率为80%18．用五个相同的滑轮和绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，分别将不同的物体G1和G2匀速提升相同高度，绳端所需的拉力F恰好相等，不计摩擦、绳和木板的重。则绳端拉力F做的功之比为W1：W2＝，滑轮组的机械效率之比η1：η2＝。19．如图，M是重5000N的配重，硬杆AB的支点为O．OA：OB＝1：2，每个滑轮重100N，重700N的人用300N的力竖直向下匀速拉动绳子，则地面对人的支持力为N；物体M对地面的压力为N（杠杆与绳的自重，滑轮组摩擦均不计）滑轮组的机械效率是。20．小红在“测滑轮组效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。实验次序钩码重力G/N钩码上升高度h/m绳端拉力F/N绳端移动距离s/m效率η140.12.70.274%240.11.80.374%380.13.10.386%480.12.5①②（1）实验中要竖直向上拉动弹簧测力计，使物体升高。小华同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法（填“正确”或“不正确”）。（2）表格中，①、②两处的数据应该是和。（3）通过比较（填实验次序）两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的效率与绳子段数无关。（4）有的同学认为，要测量绕法确定的滑轮组的效率，钩码上升的高度和绳端移动距离（填“可以不测量”或“一定要测量”）；（5）结合生产生活实际，用提升重物时，下列选项中可以提高效率的是。A、增加物体提升的高度B、加快提升物体的速度C、减小动滑轮的重力D、减小物体的重力21．某兴趣小组的同学在探究“影响滑轮组机械效率的因素”时，提出了如下猜想：猜想一：滑轮组的机械效率与绕绳方式有关；猜想二：滑轮组的机械效率与物重有关；猜想三：滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关。为了验证上述猜想，兴趣小组的同学进行了如下实验，实验装置如图所示。实验次数钩码重G/N钩码上升高度h/m绳端拉力F/N绳端移动距离s/m机械效率η140.12.70.274%240.11.80.374%380.13.20.383%480.12.50.4（1）兴趣小组的小明同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法（选填“正确”或“错误”）。（2）组员通过更换滑轮组，改变钩码质量，测得数据如表所示：①请将表中的数据填写完整；②分析数据可知第3次实验是用（选填“丙”或“丁”）图所示装置做的实验；③不计摩擦及绳重，分析1、2两次实验数据可知猜想一（选填“正确”或“错误”）；④通过比较两次实验数据可得出结论：使用相同滑轮组提升物体时，物体越重，滑轮组机械效率越。（3）根据表格中的数据分析可知：随着物重的增大，额外功（选填“变小”、“变大”或“不变”）。（4）如果用图乙中滑轮组装置提升7N的重物，则它的机械效率可能是。A.73%B.81%C.88%22．小华在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。实验次序钩码重力G/N钩码上升高度h/m绳端拉力F/N绳端移动距离s/m机械效率η140.12.70.274%240.11.80.374%380.13.10.386%480.12.5①②（1）实验中要竖直向上拉动弹簧测力计，使物体升高。小华同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法（填“正确”或“不正确”）。（2）表格中，①②两处的数据应该是和。（3）通过比较（填实验次序）两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关。（4）通过比较（填实验次序）两次实验数据得出结论：用同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。（5）有的同学认为，要测量绕法确定的滑轮组的机械效率，钩码上升的高度和绳端移动距离（填“可以不测量”或“一定要测量”）；（6）如果第4次试验中，小组同学将钩码提升0.1m用时2s，在此过程中拉力F做功的功率是W。（7）结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中可以提高机械效率的是。A、增加物体提升的高度B、加快提升物体的速度C、减小动滑轮的重力D、减小物体的重力23．如图所示，质量为60kg的工人在水平地面上，用滑轮组把货物运到高处。第一次运送货物时，货物质量为130kg，工人用力F1匀速拉绳，地面对工人的支持力为N1，滑轮组的机械效率为η1；第二次运送货物时，货物质量为90kg，工人用力F2匀速拉绳的功率为P2，货箱以0.1m/s的速度匀速上升，地面对人的支持力为N2，N1与N2之比为2：3．（不计绳重及滑轮摩擦，g取10N/kg）求：（1）动滑轮重和力F1的大小；（2）机械效率η1；（3）功率P2。24．体重800N的人，双脚与地面的接触面积400cm2，用图甲所示的滑轮组提升物体M，已知被提升的物体M重为900N，人在绳子自由端的拉力F将物体M以0.4m/s的速度匀速提升到8m的高度，拉力做的功W随时间t的变化图像如图乙所示，不计钢丝绳的重、摩擦力大小。求：（1）滑轮组提升重物所做的有用功是多少？（2）滑轮组提升重物的机械效率是多少？（3）动滑轮的重力是多少？（4）提升物体时，人对地面的压强是多少？25．如图是现代家庭使用的升降衣架的结构示意图，它可以很方便晾起洗好的衣服。已知晾衣架上所挂衣服总重40N，动滑轮、杆和晾衣架总重为10N．杨燕同学用力F拉动绳子自由端，在5s时间内使衣服匀速上移0.5m（不计绳重和摩擦）求：（1）杨燕需要做的有用功；（2）拉力的功率P；（3）整个过程中机械效率η。（4）如果所挂衣服的重力增加了，整个装置的机械效率将如何变化？【题型4机械效率的综合应用】 26．近日，无锡市恒隆地产的建筑工地上有几台巨大的起重设备“塔吊”，其主要构成为电动机和机械装置两个部分，简化组成如图所示，M为塔吊的配重，OB为塔吊的起重臂，C为能在起重臂上移动的载重小车，载重小车下挂有滑轮组，OB的长度S2为22m。当载重小车在B点时，能安全起吊重物的最大质量是1.2t。如果这台“塔吊”配置的电动机铭牌参数为“额定电压380V，额定功率38kW”。在某次起吊作业中，该“塔吊”电动机正常工作25s，通过载重小车从距离O点为10m的载重臂上把一质量为2.4t的重物匀速提升20m。（不计载重小车、挂钩、滑轮组和钢丝绳的重力及摩擦）那么：（g取10N/kg）（1）当起重臂水平平衡时，由图可知，配重A与O点的距离是m。（2）起吊后，当重物匀速上升时，载重小车下电动机牵引钢丝绳自由端的拉力是N，在这次起吊过程中，塔吊上的电动机对重物做功的效率为%。（保留整数）（3）本次将重物从起吊点提升20m后，为保证塔吊安全工作，载重小车最多还能向B点方向接着再平移m。27．水资源的缺乏越来越成为社会关注的热点，很多企业都通过污水处理来节约生产用水。我市某企业在生产系统中每使用100吨水，就有96.2吨来源于处理后的循环水，补充的水仅3.8吨，问：（1）每使用100吨水，所补充新水的体积为多少？（2）使用抽水机将这些补充的新水抽到比原来高10米的蓄水池中需用50秒，则抽水机对这些水所做功是多少？（g＝10N/kg）（3）抽水机工作时两端的电压为380V，通过的电流为25A，则抽水机的效率是多少？28．“塔吊”是现在建筑工地上常见的起重设备，用“塔吊”可将重物方便地安放到工作区内，如图甲所示。现有一“塔吊”，它有一水平臂AB，水平臂AB可分为AO和OB两部分，AO叫平衡臂，OB叫载重臂。A端装有配重体，它的质量m＝5t。C处装有可在载重臂上移动的载重小车，载重小车下挂有滑轮组，C移动的范围是从O点到B点。已知：AO＝10m，OB＝50m。如果这台“塔吊”配置的电动机铭牌参数为“额定电压380V，额定功率40kW”。在某次起吊作业中，该“塔吊”电动机正常工作25s，通过载重小车从距离O点10m的载重臂上把一底面积为0.8m2、质量为2.4t的正方体重物匀速提升20m。若“塔”身的宽度和铁架、滑轮组的重力及