2024年中考物理训练：机械效率的综合计算

2024年中考物理专题训练一一机械效率的综合计算

1.如图所示，工人用滑轮组提升重240N的物体，所用的拉力为150N,物体在5s内匀速

上升1m。求：

（1）有用功和总功；

（2）滑轮组的机械效率;

（3）拉力的功率。

ZZZZ/ZZZ

2.如图所示，是小林同学在示范性综合实践基地体验站在地面上使用滑轮组提升物体A的

情景。已知物体A重400N,小林的体重为500N,他用250N的力将物体A匀速提升了2m,

用时10s。求：

（1）物体A上升的速度;

（2）滑轮组的机械效率；

（3）为了提高机械效率，小林准备将4个与物体A相同的物体捆绑在一起提升。请你直接

说出小林的做法是否可行及会出现的现象。（写出一条即可，不必计算说明）

3.生活中有些低层建筑没有电梯，房屋装修时聪明的工人常用滑轮组提升沙石等物料。如

图所示，工人质量为80kg,绳子能承受的最大拉力为600N,动滑轮重100N。某次工人20s

试卷第1页，共8页

内将质量为70kg物料匀速提升了3m。(不计绳重、桶重和摩擦，g取10N/kg)求:

(1)工人提升70kg物料时所用拉力大小

(2)这段时间内工人所做功的功率

(3)该滑轮组的最大机械效率(精确到0.1%)

4.如图所示，某工人利用滑轮组将一个工件沿水平地面匀速拉动到加工点。拉动过程中，

工人对绳的拉力始终沿竖直方向，工人双脚始终与水平地面接触且接触面积为300cm2,工

人对地面的压强为2.0xl04Pa。已知此工人的质量为70kg,两个动滑轮的质量共为10kg,

绳重、绳与滑轮之间的摩擦均忽略不计。求

(1)工人的手对绳的拉力大小；

(2)工件移动过程中，地面对工件摩擦力的大小；

(3)滑轮组在此次工作中的机械效率。

5.用如图所示滑轮组匀速提升重为350N的物体，人的体重为500N,人对绳的拉力为200N,

不计绳重和摩擦，求：

试卷第2页，共8页

(1)滑轮组的机械效率;

(2)在此过程中，物体在5s内匀速上升了2m,求拉力的功率；

(3)如果绳子能承受最大拉力是800N,拉动过程中绳始终未断裂，他用此滑轮组能提升的

最大物重是多少？

6.如图所示，搬运工人在10s内将质量为45kg的物体匀速提升2m,不计绳重和摩擦，所

用拉力为250N。求：

(1)物体的重力G；

(2)有用功W-

(3)此过程中动滑轮的机械效率。

7.一个体重为700N的工人，在建筑工地用如图乙所示的装置提升石板，已知托盘重200N,

容量足够大，每块石板重100N,绳能承受的最大拉力为800N,滑轮的摩擦和绳重忽略不计。

当工人站在地面上用此装置在4s内将10块石板匀速提升2m时,此装置的机械效率为80%。

求：(1)此时工人所做的有用功？

(2)此装置的动滑轮重为多少？

试卷第3页，共8页

（3）该工人用此装置提升石板的机械效率最高可达到多少？（结果保留一位小数）。

8.工人用图示装置在10s内将重为450N的货物匀速提升2m,此过程中拉力尸的大小为200N。

（不计绳重和摩擦）（g取10N/kg）求:

（1）有用功；

（2）机械效率；

（3）当提升重物为750N时，求滑轮组的机械效率（保留1位小数）;

，，，，，，，，，，，，，，，

9.如图所示，工人站在水平台面上用滑轮组提货物。工人第一次竖直向上用200N的力拉

绳子时，货物未离开水平台面；第二次竖直向上拉动绳子，使货物以0.09m/s的速度匀速上

升。已知工人体重为600N,货物重为900N,动滑轮重为100N。不计滑轮组的绳重和摩擦，

则：

试卷第4页，共8页

(1)第一次拉绳子的过程中，工人对水平台面的压力是多少？

(2)第二次拉绳子的过程中，工人拉力的功率为多少？

(3)第二次拉绳子的过程中，该滑轮组的机械效率为多少？

」［货物

10.如图所示，斜面长s=10m,高〃=4m。用沿斜面方向的推力尸，将一个重为150N的物

体由斜面底端/匀速推到顶端及运动过程中物体克服摩擦力做了150J的功。求：

(1)运动过程中所做的有用功;

(2)斜面的机械效率；

(3)推力厂的大小。

11.小明家装修房屋，一箱质量为80kg的建筑材料放在水平地面上，它与水平地面的接触

面积是0.5m2。装修工人用500N的拉力F通过如图所示的滑轮组将建筑材料匀速提升3m,

用时20s。(g=10N/kg)求：

(1)建筑材料放在水平地面上时对地面的压强;

(2)拉力做的总功和拉力的功率；

(3)滑轮组的机械效率。

试卷第5页，共8页

12.如图所示，用500N平行于斜面的拉力/，把重1000N的物体沿长为8m,高为2m的斜

面匀速拉到顶端，求：

(1)有用功为多少焦耳；

(2)该斜面的机械效率；

(3)求斜面摩擦力的大小

13.如图所示，工人用滑轮组匀速提升重800N的货物，所用的拉力厂为500N,货物在50s

内匀速上升5m。不计绳重和摩擦，求：

(1)动滑轮的重；

(2)拉力做功的功率；

(3)滑轮组的机械效率。

I

G

试卷第6页，共8页

14.如图甲所示，质量为40kg的小荣同学站在高台上竖直向上匀速拉动绳子，脚与地面的

总接触面积为现改变计算并绘出机械效率〃与珈的关系图像如图乙所示，

0.04m2,G物“G物

不计绳重和摩擦，求：

()动滑轮的重力G-,

1动

当时，若此时人在内将物体提升了则此时拉力的功率；

(2)G.物=120N10s2m,

(3)若人站的位置能承受的最大压强为12500Pa,则该滑轮组所能提升物体的最大机械效

率。

甲乙

15.如图所示，斜面长s=8m,高力=3m。将重力为G=100N的物体，用平行于斜面Q50N的

拉力，由斜面的底端匀速拉到顶端，用时f=10s。求：

(1)有用功W-

(2)该斜面的机械效率〃;

(3)物体受到的摩擦力工

16.如图所示，斜面长s=2m,高/z=0.5m,—个质量为40kg的长方体模具长度a=50cm,

宽度6=20cm,高度c=10cm,用绳子将长方体模具从斜面底端匀速拉到顶端时，拉力为150N,

用时15s(忽略绳子重力，g取10N/kg)。求：

(1)长方体模具的密度；

(2)匀速拉动物体的过程中，拉力的功率；

试卷第7页，共8页

(3)斜面的机械效率。

17.用如图所示装置提升重为900N的物体A,加在绳自由端的拉力大小为400N时恰好可

以使物体以0.3m/s的速度匀速上升。求：

(1)求此时滑轮组的机械效率；

(2)拉力的功率；

(3)若提升的重物改为1200N,不计绳重和摩擦，此时滑轮组的机械效率又为多少？

\\\\\\\\

18.用如图所示的滑轮组匀速提升重为480N的物体，所用拉力为200N,不计绳重和摩擦,

将重物提升3m所用时间为10s,求：

(1)提升重物时做的有用功为多少；

(2)拉力的功率；

(3)若物重为1080N,则滑轮组的机械效率是多大。

试卷第8页，共8页

参考答案：

1.(1)240J,300J；(2)80%；(3)60W

【详解】解：(1)由图可知，连在动滑轮上承担物重的绳子有2段，则绳子移动的距离为

5=2/2=2xIm=2m

有用功为

w=G/:=240Nxlm=240J

有

拉力所做的功是总功

W=Fs=15ONx2m=3OOJ

总

(2)滑轮组的机械效率为

W240J2

ri==------=80%

W300J

总

(3)拉力的功率为

"二胆=60W

t5s

答：⑴有用功是240J,总功是300J；

(2)滑轮组的机械效率为80%；

(3)拉力的功率为60Wo

2.(1)0.2m/s；(2)80%；(3)不可行，见解析

【详解】解：(1)物体A上升的速度

(2)由图可知，有两段绳子承重，则绳子末端移动的距离为

s=2/7=2x2m=4m

小林做的总功为

答案第1页，共16页

W=Fs=250Nx4m=1000J

总

小林做的有用功为

W=Gh=400Nx2m=800J滑轮组的机械效率为

有

W800J

n=T=-------xwo%=so%

W1000J

总

(3)不可行，根据题意A重400N,小林施加的拉力为250N,将4个与物体A相同的物体

捆绑在一起提升时，小林施加的力过大，绳子可能被拉断、小林可能爬绳上升等。

答：(1)物体A上升的速度是0.2m/s；

(2)滑轮组的机械效率是80%；

(3)不可行，见解析。

3.(1)400N；(2)120W；(3)91.7%

【详解】解：(1)物料的重力

G=Mg=70kgxl0N/kg=700N由图可知力=2,因为不计绳重、桶重和摩擦，所以工人提升70kg

物料时所用拉力

F=-CG+G)=1x(700N+100N)=400N(2)绳子自由端移动的距离

n动2

s=nh=1><3m=6m工人做的总功

W=Ps=400Nx6m=2400J工人做功的功率

总

p=W^=2400J=12()W(3)工人的重力

t20s

G=mg=80kgxl0N/kg=800N>600N则绳子自由端的最大拉力：F.=600N,因为不计绳

人人最大

重、桶重和摩擦时

F=-(G+G)所以滑轮组所能提升的最大物重

n动

G_=〃尸“-G=2x600N-100N=1100N因为不计绳重、桶重和摩擦，所以滑轮组的最大机械

最大最大动

答案第2页，共16页

效率

WWGhGHOON

T]=-=-------1最大-----=----------------=-------------=-------------------X100%91.7%答：⑴

最大WW+WGh+GhG+G1100N+100N

总有最大额外最大动最大动

工人提升70kg物料时所用拉力大小为400N；

(2)这段时间内工人所做功的功率为120W；

(3)该滑轮组的最大机械效率为91.7%。

4.(1)100N；(2)300N；(3)75%

【详解】解(1)工人的重力为

G=mg=70kgx10N/kg=700N

F

由2=不得，工人对地面的压力为

F==2.0x104Pax300x10-4m2=600N

压

由力的作用是相互的可知，工人受到的支持力

F=F=600N

支压

由力的平衡条件可知，工人的手对绳的拉力为

F=G-F=700N-600N=100N

支

(2)两个动滑轮的重力为

G=mg=10kgx10N/kg=100N

动动

由图可知〃=4,因为不计绳重和摩擦时

F=l(/+G)

n动

所以地面对工件摩擦力为

f=nF-G=4xl00N-100N=300N

动

答案第3页，共16页

(3)滑轮组的机械效率为

Wfsfs300N

r|=TX100%=UxlOO%=-^xlOO%=-----------x100%=75%

WFsFns4xl00N

总物

答：(1)工人的手对绳的拉力大小为100N；

(2)地面对工件摩擦力的大小为300N；

(3)滑轮组在此次工作中的机械效率为75%。

5.(1)87.5%；(2)160W；(3)950N

【详解】解：(1)滑轮组的机械效率为

WGhGhG350N~

T|=—x100%=—物—x100%=—x100%=―W-x100%=-----------x100%=87.5%

WFsFnhnF2x200N

总

(2)此过程中，物体上升的速度为

v=—=^.=0.4m/s

物％5s

绳子自由端移动的速度为

v=nv=2x0.4m/s=0.8m/s

S物

拉力的功率为

wFw

P=—=—=Fv=200Nx0.8m/s=160W

tt

(3)由图可知绳子的股数片2,根据公式尸=,(G+G)可知，动滑轮重力为

几物动

G=nF-G=2x200N-350N=50N

动物

人向下拉绳子时的最大拉力等于人的重力，即

F=G=500N

max人

能提升的最大物重

答案第4页，共16页

G=nF-G=2x500N—50N=950N

maxmax动

答：(1)滑轮组的机械效率为87.5%；

(2)拉力的功率为160W；

(3)他用此滑轮组能提升的最大物重是950N。

6.(1)450N；(2)900J；(3)90%

【详解】解：(1)质量为45kg的物体，重力为

G=mg=45kgxlON/kg=45ON

(2)物体匀速提升2m,有用功为

W=Gh=450Nx2m=900J

有

(3)总功为

W=Fs=Fnh=25ONx2x2m=1000J

总

动滑轮的机械效率

W900J

n=TXIOO%=---------?ioo%=9o%

W1000J

总

答：(1)物体的重力G为450N；

(2)有用功W七为900J；

*

(3)此过程中动滑轮的机械效率为90%。

7.(1)2000J；(2)50N；(3)81.5%

【详解】解：(1)此时工人所做的有用功大小等于10块石板匀速提升2m时克服重力所做

的功；由题可知10块石板的重为

G=10xl00N=1000N

工人所做的有用功为

答案第5页，共16页

w=Gh=lOOONX2m=2000J

有

（2）此装置的机械效率为80%,由第（1）问可知工人所做的有用功为2000J,则工人所做

总功为

工人所做额外功为

w=w—w=2500J-2000J=500J

额总有

托盘所做的额外功为

W=G/z=200Nx2m=400J

托托

不计摩擦及绳重时，提升动滑轮所做的额外功

w=w-W=500J-400J=100J

动额托

所以此装置的动滑轮的重为

-3=50N

G

动h2m

（3）同一轮滑组，提升物体的过程中，所做的有用功越大，机械效率就越高，即提升的物

体越重，机械效率越高。当绳子端所受的拉力最大，提升的物体最重，此装置的机械效率最

高。因人重700N,绳能承受的最大拉力为800N,所以人对绳的最大拉力

F=G=700N

人

由图可知，n=2,所以能提起石板的最大重力为

G=2F-G-G=2x700N-50N-200N=1150N

石动托

最多能提起石板的数量为

1150N一

n--------X11

石100N

所以实际上提升石板的重力为

答案第6页，共16页

G=llxl00N=1100N

则实际绳子最大拉力

F=1(G+G+G)=-x(1WON+5ON+200N)=675N

拉2石动托2

该工人用此装置提升石板的机械效率最高为

WGhGhGHOON

r|=YX100%=^X100%=—.—xlOO%=-^xlOO%=-----------xlOO%«81.5%

maxwFsF，2hIF2x675N

拉拉拉拉

答：(1)工人所做的有用功为2000J；

(2)动滑轮重为50N；

(3)该工人用此装置提升石板的机械效率最高可达81.5%。

8.(1)900J；(2)75%；(3)83.3%

【详解】解：(1)货物上升时做的有用功为

W=G/?=450Nx2m=900J

有

(2)工人拉动绳子的距离为

s=nh=3x2m=6m

工人做的总功为

W=Fs=200Nx6m=1200J

机械效率为

W900J

T)=TX100%=-——X100%=75%

W1200J

(3)由题意可知方=——则动滑轮的重力为

3

G=3F-G=200Nx3-450N=150N

轮

当提升重物为750N时，滑轮组的机械效率为

答案第7页，共16页

W'W•G'hG'750N

T]=7-x100%=——a—x100%=-------------x100%=-----------x100%=------------------x100%*83.3%

W'W+W'G'h+GhG'+G750N+150N

总有额动动

答：(1)货物上升时做的有用功为900J。

(2)机械效率为75%o

(3)当提升重物为750N时，滑轮组的机械效率为83.3%。

9.(1)800N；(2)90W；(3)90%

【详解】解：(1)工人施加的拉力//=200N,由于力的作用是相互的，工人受到的拉力为

F拉=F1,=200N

提升重物时对水平台面的压力为

F=F+G=200N+600N=800N

压拉人

(2)由图可知，n=3,第二次拉绳子的过程中，工人拉力为

F=-x(G+G)=lx(900N+100N)=^-N

23物动33

自由端绳子移动的速度为

v—nv=3x0.09m/s=0.27m/s

物

拉力的功率为

尸=尸V=1292NX0.27m/s=90W

23

(3)第二次拉绳子的过程中，该滑轮组的机械效率为

WG900N

TI=-4-x100%=------—x100%=------------------x100%=90%

WG+G900N+100N

总物动

答：(1)第一次拉绳子时，工人对水平台面的压力为800N；

(2)第二次拉绳子的过程中，工人拉力的功率为90W；

答案第8页，共16页

(3)第二次拉绳子的过程中，该滑轮组的机械效率为90%。

10.(1)600J；(2)80%；(3)75N

【详解】(1)运动过程中所做的有用功为

W=G/z=150Nx4m=600J

有

(2)运动过程中物体克服摩擦力做的额外功为150J,运动过程中做的总功为

w+w=600J+150J=750J

总有额

斜面的机械效率

T|=^x100%=^291x100%=80%

750J

总

(3)由二八得，推力为

总

750

F=^=J=75N

s10m

答：(1)运动过程中所做的有用功为600J；

(2)斜面的机械效率为80%；

(3)推力户的大小为75N。

11.(1)1600Pa；(2)150W；(3)80%

【详解】解：(1)建筑材料放在水平地面上时对地面的压力

F=G=mg=80kgx10N/kg=800N

压j

对地面的压强

F800N

p=T=1600尸。

S0.5m2

(2)由图可知，滑轮组绳子的有效股数片2,则绳子自由端移动的距离

s=〃〃=2x3m=6m

答案第9页，共16页

拉力做的总功

乎产=500Nx6m=3000J

拉力厂的功率

尸=%=理=]50W

t20s

(3)拉力尸做的有用功

k=G〃=800Nx3m=2400J

滑轮组的机械效率

W2400J

n=fX1OO%=--------X100%=80%

W3000J

总

答：(1)建筑材料放在水平地面上时对地面的压强为1600Pa；

(2)拉力厂的功率为150W；

(3)滑轮组的机械效率为80%o

12.(1)2000J；(2)50%；(3)250N

【详解】解：(1)此过程所做有用功为

W=Gh=1000Nx2m=2000J

有

(2)所做总功为

W=A=500Nx8m=4000J

总

机械效率为

n=^*=sxl00%=50%

总

(3)此过程所做额外功为

w=w—w=4000J-2000J=2000J

额总有

答案第10页，共16页

由上”变形得摩擦力为

w2000J

二=--------=250N

s8m

答：(1)有用功为2000J；

(2)该斜面的机械效率为50%；

(3)斜面摩擦力的大小250N。

13.(1)200N；⑵100W；(3)80%

【详解】解：(1)由图知，滑轮组的绳子承重股数为〃=2,不计摩擦和绳重，拉力为

尸」(G+G)

n动

则动滑轮重力为

G=nF-G=2?500N-800N=200N

动

(2)绳子自由端移动距离为

s=nh=2x5m=10m

拉力做的总功为

W=F5=500Nxl0m=5000J

总

拉力做功的功率为

pi=5000J=W0w

t50s

(3)所做的有用功为

W=G〃=800Nx5m=4000J

有

滑轮组的机械效率为

W4000J

T]=TX100%=-------X100%=80%

W5000J

总

答案第11页，共16页

答：(1)动滑轮的重为200N；

(2)拉力做功的功率为100W；

(3)滑轮组的机械效率为80%。

14.(1)30N；(2)30W；(3)90%

【详解】解：(1)将机械效率公式进行推导有

卬GhG

T|='=-------------=----------

W(G+G)/iG+G

总动动

变形得

G=9_G=^L120N=30N

动r]80%

(2)由图知，n=3,故自由端拉力为

F=1(G+G)=1(120N+30N)=50N

3动3

自由端移动的距离

s=3/z=3x2m=6m

拉力做的功

k=Fs=50Nx6m=300J

拉力的功率为

P上=&I=30W

t10s

(3)人对地面的最大压力为

F=pS=12500Pax0.04m2=500N

压

地面对人的支持力等于人对地面的压力，即

F=F=500N

支压

答案第12页，共16页

人的重力为

G=mg=4Okgx1ON/kg=400N

故绳子的最大拉力为

F=F-G=500N-400N=100N

m支

最大物重为

G=3F-G=3xl00N—30N=270N

mm动

此时机械效率最大，为

G270N

T|=-------m——=--------------=---9---0--%--

mG+G270N+30N

m动

答：(1)动滑轮的重力G升为30N；

动

(2)当G物=120N时，若此时人在10s内将物体提升了2〃?，则此时拉力的功率为30W；

(3)若人站的位置能承受的最大压强为12500Pa,则该滑轮组所能提升物体的最大机械效

率为90%o

15.(1)300J；(2)75%；(3)12.5N

【详解】解：(1)物体克服重力所做的有用功

IV=Gh=100Nx3m=300J

有

(2)拉力做的总功

W=Fs=50Nx8m=400J

总

该斜面的机械效率

300J

=—★=75%

W400J

总

(3)物体克服摩擦力做的额外功

W=W—W=400J-300J=100J

额总有

答案第13页，共16页

物体受到的摩擦力

震X5N

s

答：⑴有用功300J；

(2)该斜面的机械效率75%；

(3)物体受到的摩擦力12.5N。

16.(1)4xl03kg/m3；(2)20W；(3)66.7%

【详解】解：(1)长方体模具的体积为

%=abc=50cmx20cmx10cm=1x104cm3=0.01m3

则长方体模具的密度为

m40kg

P==4x103kg/m3

V0.01m3

(2)匀速拉动物体的过程中，拉力做的功为

%可s=150Nx2m=300J

则拉力做功的功率

W300J

=20W

15s

(3)长方体模具的重力为

G=mg=40kgx10N/kg=400N

匀速拉动物体的过程中，拉力做的有用功为

W=G〃=400Nx0.5m=200J