三年（2023-2025）山东中考物理真题分类汇编：专题18 机械效率（解析版）

专题18机械效率1．（2025·山东烟台·中考）【新颖情景】为了方便快捷地从河中取水，小明利用身边的物品设计了一款“打水神器”（图甲），其中无盖塑料瓶的质量为110g，容积为2.5L，瓶底有一圆孔，绳子穿过圆孔和瓶口，绳子上系一细棒A，A的长度大于圆孔的直径，绳子下端拴着一个直径略大于瓶口的小球B，小球体积为50cm3，密度为7.8×103kg/(1)小球B的重力；(2)图乙中，假设河水进入瓶子的过程中瓶子是匀速下沉的，且绳子与圆孔、瓶口边缘均不接触，当瓶内水的体积为瓶子容积的一半时，瓶子底部受到细棒的压力；(3)图丙中，“打水神器”离开水面后匀速上升过程中的机械效率。【答案】(1)3.9N(2)3.4N(3)83.3%【详解】（1）小球B的重力为G（2）小球受到的浮力为F浮=ρ水gV排=1×10（3）水满后，将装置提起（图丙），水的质量为m则“打水神器”离开水面后匀速上升过程中的机械效率η考点一、有用功和额外功1．（2025·山东威海·中考）如图所示，用150N的推力沿斜面向上将重为500N的小车从斜面（高1.2m，长5m）底端匀速推到顶端，用时20s。则推力做功为___________J，有用功的功率为___________W。【答案】75030【详解】[1]推力做功W=Fs=150N×5m=750J[2]有用功W有=Gh=500N×1.2m=600J有用功的功率P2．（2024·山东日照·中考）港口装载货物时，经常通过斜面将货物拉到甲板上。如图甲所示，倾角为30°的斜面固定在水平地面上，体重为800N的工人用300N竖直向下的拉力将重500N的货物从斜面底端拉到顶端。货物沿着斜面运动的速度随时间变化的图像如图乙所示，工人的鞋底与地面的总接触面积约为500cm(1)拉动货物时工人对地面的压强；(2)货物在0～10s内运动的平均速度；(3)货物运动时受到的摩擦力大小。【答案】(1)1×(2)1.2m/s(3)50N【详解】（1）根据题意可知，地面对工人的支持力为F支=G−F=800N−300N=500N（2）根据图乙可知，货物0-5s通过的路程为s1=v1t1=1.4m/s×5s=7m货物5-10s通过的路程为（3）根据题意可知，工人所做的有用功为W有=G物h=500N×12m×13．（2024·山东德州·中考）如图甲所示，虚线框内是两个滑轮连成的滑轮组，工人利用该滑轮组，用200N竖直向上的拉力F，将物体匀速提高3m，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，已知动滑轮重120N，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（）A．绳子自由端移动的速度为0.5m/s B．工人做的有用功为360JC．该滑轮组的机械效率为80% D．拉力F的功率为100W【答案】C【详解】A．滑轮组省力费距离，由图乙可知，0∼6s内，物体匀速提高3m，绳子自由端匀速移动9m，则绳子自由端移动的速度v绳=B．物体提高3m，绳子自由端移动9m，则动滑轮上承担物重的绳子段数n=sh=9m3m=3不计绳重和摩擦，由C．工人做的总功W总=Fs=200N×9m=1800JD．拉力F的功率P=故选C。4．（2024·山东青岛·中考）如图所示，小明用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别匀速提升两个质量相同的物体，绳端在相同时间内移动的距离相等．在提升过程中，若绳端拉力F1A．物体的速度之比v1:vC．总功之比W总1:W【答案】BCD【来源】2024年山东省青岛市中考物理试题【知识点】计算物体运动的速度、功的计算和估算、有用功和额外功、滑轮、滑轮组机械效率的计算【详解】A．由图可知，甲为定滑轮，s1=h内移动的距离相等，即s1=s2，则h1B．物体质量相等，则有用功之比为W有1C．总功之比为W总1D．机械效率之比为η1:故选BCD。考点二、机械效率的概念及计算1．（2024·山东淄博·中考）在“观察滑轮的使用”实验中，用如图所示的两种方式将同一物体匀速提升20cm（不计绳重和摩擦）．下列说法正确的是（

）A．物体所受的重力是3.6NB．图乙中弹簧测力计上升20cmC．图乙中弹簧测力计的示数是物重的一半D．图甲中滑轮的机械效率比图乙中的高【答案】D【详解】A．由图甲可知，该滑轮的轴固定不动，该滑轮是定滑轮，不计绳重和摩擦，则弹簧测力计的示数等于物体所受的重力，由图甲可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为2.4N，故A错误；BC．由图乙可知，该滑轮的轴随物体一起运动，该滑轮是动滑轮，n=2，将物体匀速提升20cm，则弹簧测力计上升s=nh=2×20cm=40cm不计绳重和摩擦，弹簧测力计的示数F乙=D．不计绳重和摩擦，图甲中滑轮的机械效率η甲=100%图乙中滑轮的机械效率η乙=W故选D。2．（2024·山东聊城·中考）建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为300N的建材从地面匀速运送到离地面8m的高处，所用时间为40s。已知动滑轮重为40N，不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法正确的是（）A．工人做的总功为2400JB．工人拉力的功率为60WC．此过程中该装置的机械效率约为88%D．可以通过增加动滑轮个数的方法提高该装置的机械效率【答案】C【详解】A．由图可知，滑轮组的动滑轮绕2段绳，不计滑轮组的绳重和摩擦，拉力F=12(G+W总=Fs=170N×16m=2720J故A错误；B．工人拉力的功率为P=WC．工人做的有用功为克服建材重力做的功，有用功W有=Gh=300N×8m=2400J此过程中该装置的机械效率η故C正确；D．增加动滑轮的个数，可以增加动滑轮重，增大了额外功，所以会降低机械效率，故D错误。故选C。3．（2024·山东滨州·中考）如图所示装置，工人用250N的拉力，在30s内将重为400N的物体匀速提高了6m，在此过程中，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（

）A．绳子自由端移动的速度是0.2m/sB．拉力做的有用功为2400JC．拉力做功的功率为100WD．若用此滑轮提升重500N的物体，滑轮的机械效率为80%【答案】BC【详解】A．由图可知，承担物重绳子的股数是n=2，则绳子自由端移动的距离s=nh=2×6m=12m则绳子自由端移动的速度v=B．拉力做的有用功为W有=Gh=400N×6m=2400J故B正确；C．拉力所做的功W总=Fs=250N×12m=3000J功率为P=D．根据F=1n(G+G动)可知，动滑轮的重为G动=故选BC。4．（2024·山东烟台·中考）如图所示，小明用20N的拉力F将重为20N的物体匀速提高了10m，用时5s，忽略绳重和摩擦，在这个过程中，下列说法正确的是（）A．绳子自由端移动的速度为6m/s B．动滑轮所受的重力为20NC．小明所做的额外功为200J D．滑轮组的机械效率为75%【答案】BC【详解】A．绳子自由端移动的距离为s=nh=2×10m=20m所以速度为B．由滑轮公式可得G动=C．在该过程中额外功为动滑轮做功，所以额外功为W=FSD．滑轮组的机械效率为η=W故选BC。5．（2024·山东枣庄·中考）如图所示，小明用滑轮组将重为400N的货物在20s内匀速提升了2m，小明对绳子的拉力为250N，不计绳重及滑轮上的摩擦。下列说法正确的是（

）A．动滑轮的重力为50N B．滑轮组做的有用功为500JC．拉力F做功的功率为25W D．滑轮组的机械效率为80%【答案】D【详解】A．由图可知，n=2，由F=1n(G+G动B．滑轮组做的有用功为W有=Gh=400N×2m=800J故B错误；C．拉力F做功为W总=Fs=Fnh=250N×2×2m=1000J功率为P故C错误；D．滑轮组的机械效率为η=W故选D。6．（2023·山东菏泽·中考）用动滑轮在水平地面上沿直线匀速拉动重为G的物体，如图所示。已知水平拉力为F，物体受到地面的摩擦力为f，物体移动的距离为s。下列说法正确的是（）

A．重力做功数值为GsB．拉力做功数值为FsC．摩擦力做功数值为fsD．使用此滑轮既省力又省功【答案】C【详解】A．物体在水平地面上匀速运动，重力的方向竖直向下，物体没有在重力的方向上通过一定的距离，重力做功为零，故A错误；B．图中滑轮是动滑轮，拉力移动的距离s′=2s拉力做功W=Fs′=F×2s=2Fs故B错误；C．摩擦力做功Wf=fs故C正确；D．摩擦力做功可以省力，由功的原理可知，使用任何机械都不省功，使用此滑轮不能省功，故D错误。故选C。7．（2023·山东滨州·中考）下列说法中正确的是（）A．物体吸收热量，温度一定升高B．冬季取暖用水作为传热介质，是利用了水的比热容大的性质C．四冲程内燃机工作时，压缩冲程将机械能转化为内能D．热机效率越高，功率一定越大【答案】BC【知识点】机械效率的定义、温度、热量与内能的区别与联系、水的比热容特点及应用、热机工作过程中的能量转化【详解】A．物体吸收了热量，温度不一定变化，如冰熔化吸热，内能增加，但温度不变，故A错误；B．冬天热水袋用水作为传热介质，是利用了水的比热容大，降低相同的温度放出的热量多，故B正确；C．压缩冲程活塞压缩燃料混合物做功，将机械能转化为内能，故C正确；D．因为机械效率是指有用功与总功的比值，功率是表示做功的快慢，机械效率高的机器功率不一定大，故D错误。故选BC。8．（2023·山东德州·中考）利用如图所示的滑轮组将重240N的重物竖直匀速提升3m，若滑轮组的机械效率为80%，不计绳重和摩擦，则绳子自由端移动的距离为______m，拉力F=______N。增大重物的重力，滑轮组的机械效率将会______

【答案】9100提高【详解】[1]由图可知，滑轮组绳子的有效段数n=3，则绳子自由端移动的距离s=nh=3×3m=9m[2]根据题意知滑轮组的机械效率为80%，由η=80%=解得F=100N。[3]增加重物的重力时，有用功增大，而摩擦不计、动滑轮重不变，额外功不变，这样有用功在总功中所占的比例增大，滑轮组的机械效率将提高。9．（2023·山东淄博·中考）淄博城区东部快速路建设正在进行，施工现场一台起重机将质量为1800kg的重物以0.1m/s的速度竖直匀速提升一定高度，用时60s，所做的额外功是7.2×104J。g取10N/kg）求：（1）起重机做功的功率；（2）起重机的机械效率。【答案】（1）3000W；（2）60%【详解】解：（1）重物被提升的距离h=vt=0.1m/s×60s=6m起重机对重物做的功W有用=G（2）起重机的机械效率η10．（2023·山东威海·中考）五一假期，小明和爸爸自驾到海边游玩，小轿车不慎陷入水平沙滩无法行驶，请来救援车帮忙，如图甲所示，救援车固定不动，利用绞盘、绳子、轻质滑轮将车拉出沙滩。若小轿车的质量为1.2t，轮胎底部与沙滩接触的总面积为0.2m2，整个拉动过程中小轿车移动的速度随时间变化的图象如图乙所示，其中小轿车被匀速拉动时绞盘的拉力F恒为：2×10（1）小轿车静止时对沙滩的压强是多少？（2）小轿车被匀速拉动通过的路程是多少？在此过程中滑轮的机械效率为90%，则小轿车受到的拉力做功的功率是多少？（滑轮轮轴处摩擦不可忽略）

【答案】（1）6×10【详解】解：（1）小轿车静止时对沙滩的压力为F压=（2）如图乙所示，2s~12s小轿车被匀速拉动通过的路程是s1=vt=0.5m/s×10s=5m绳子自由端移动的距离为s2=2s1=2×5m=10m拉力做的总功为考点三、机械效率的测量1．（2023·山东枣庄·中考）提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要的意义。某科技创新小组根据生活经验和客观事实，对影响滑轮组机械效率的因素作出如下猜想：猜想I：滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关猜想Ⅱ：滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关猜想Ⅲ：滑轮组的机械效率与所提物体的重力有关根据猜想，运用如图甲、乙、丙所示的装置进行了实验探究，测得的实验数据如下表所示。实验次数钩码的重力G/N钩码上升高度h/m绳端拉力F/N绳端移动的距离S/m机械效率η120.10.900.374.1%240.11.500.388.9%340.11.250.4440.21.500.688.9%（1）实验时应沿竖直方向__________缓慢向上拉动弹簧测力计；（2）分析表中数据可知：第3次实验是利用了图__________的装置完成的，它的机械效率η=__________；（3）比较2、4两次实验数据，可验证猜想I是__________（选填“正确”或“错误”）的；（4）通过比较__________（填实验序号）两次实验数据得出结论：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）通过比较2、3两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率__________。【答案】匀速丙80%错误1、2越低【详解】（1）[1]实验时，需要读出测力计的示数，所以需要匀速缓慢的拉动测力计，以方便读数。（2）[2]由表中数据可得，钩码移动的距离为0.1m时，绳子端移动的距离为0.4m，则绳子的股数为n即动滑轮上有4股绳，所以丙图符合题意。[3]由表中数据可得，有用功为W有=G3h3=4N×0.1m=0.4J总功为W总=F3S3=1.25N×0.4m=0.5J机械效率为η（3）[4]对比2、4的数据发现，其它条件不变，只改变物体提升的高度，机械效率是不变的，所以猜想一是错误的（4）[5]要想得到同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高的结论，需要保证滑轮组不变，重物提升的高度也不变，只改变重物的重力，所以表中1、2号实验符合条件。（5）[6]对比2、3次实验可以发现，重物的重力不变，提升的高度也不变，但滑轮组中动滑轮的个数增多了，且动滑轮个数越多，机械效率越低，所以可得结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。考点四、机械效率的综合计算1．（2024·山东东营·中考）如图所示，用甲、乙、丙三种简单机械分别提起同一重物G，已知滑轮重20N，杠杆（OB=2OA）重10N，手的拉力始终沿竖直方向，忽略绳重及摩擦，下列说法错误的是（）A．甲图：该装置不省力也不省距离B．乙图：该装置的机械效率是三者中最低的C．丙图：在匀速拉动物体上升的过程中，拉力F3逐渐变小D．若提升的物体越重，乙、丙的机械效率就会越高【答案】C【详解】A．甲图中，该滑轮的位置是固定的，是定滑轮，使用定滑轮时不省力也不省距离，但可以改变力的方向，故A正确，不符合题意；B．根据η=Wη乙=11+G动G=η可知η乙C．丙图中，根据杠杆平衡条件可得F3×l动=(G+D．若提升的物体越重，根据η乙=1故选C。2．（2024·山东泰安·中考）如图所示，汽车通过滑轮组将物体吊起。已知汽车的质量为3×103kg，牵引力F1为4000N，对绳子的拉力F2为2500N；物体的重力为6000N，物体匀速上升的速度始终为0.5m/s，汽车受到的摩擦力为汽车重力的0.05倍，g①滑轮组的机械效率为80%

②汽车受到的摩擦力为150N③汽车牵引力在4s内做的功为8×103JA．只有①正确 B．只有①④正确 C．只有①②正确 D．只有③④正确【答案】B【详解】②汽车受到的摩擦力为f①由图可知，滑轮组有效绳子段数n=3，则滑轮组的机械效率为④汽车速度为v=n③汽车牵引力在4s内做的功为W=故选B。3．（2024·山东日照·中考）某起重车提升货物时，起重臂上滑轮组的示意图如图所示，货物在钢丝绳的拉力F作用下匀速上升。货物所受的重力为1.5×104N，钢丝绳的拉力FA．拉力F的功率为4.5×103WC．动滑轮所受的重力为3×103【答案】ABD【详解】A．由图可知，货物和动滑轮由3段绳子承担，n=3，拉力F做功的功率P=B．有用功的功率P'=C．若不计绳重和摩擦F=13G+GD．滑轮组的机械效率η=W故选ABD。4．（2024·山东菏泽·中考）用如图所示的滑轮组将重540N的建筑材料从地面拉到四楼，建筑材料上升10m，绳端拉力为200N（不计绳重和滑轮与绳之间的摩擦），则动滑轮重______N，此过程该滑轮组的机械效率为______。【答案】6090％【详解】[1]滑轮组绳子承重段数n=3不计绳重和滑轮与绳之间的摩擦F=G[2]此过程该滑轮组的机械效率为η5．（2024·山东济宁·中考）小明将木板一端置于水平桌面上，另一端与量角器组装成斜面（如图所示），按以下步骤进行了实验：①选3个物体A、B和C，分别测出它们的重力大小；②将斜面倾角（木板与桌面夹角）调成5°，分别将物体A、B、C放置在斜面上保持静止，用压力传感器分别测出它们对木板的压力大小；③将斜面倾角先后调成10°和15°，重复步骤②。实验数据记录如下表：斜面倾角5°10°15°实验序号123456789物体ABCABCABC重力大小/N10.020.030.010.020.030.010.020.030.0压力大小/N9.9619.9229.889.8519.7029.559.6619.3228.98结合以上信息，按要求回答下列问题：(1)请在图中画出物体A对木板（斜面倾角为15°）压力的示意图，要求包含力的三要素______；(2)若研究同一物体对木板的压力大小与斜面倾角的关系，可选择实验序号______中的数据进行分析；(3)分析比较实验数据可知：不同物体静止在同一斜面上时，物体对木板的压力与该物体重力的比值______；(4)分析比较实验数据可知，同一物体静止在不同斜面上时，斜面倾角越大，物体对木板的压力与该物体重力的比值______（选填“越大”、“越小”或“不变”）；(5)斜面作为一种简单的机械，在生活中常有应用。在沿斜面向上的拉力F作用下，质量为30kg的物体沿斜面向上匀速运动了1m，升高了30cm，斜面的机械效率为90%，则该物体所受摩擦力的大小为______N。（取g=10【答案】(1)(2)1、4、7（2、5、8或3、6、9）(3)都相等(4)越小(5)10【详解】（1）物体A对斜面的压力作用点在接触面，与接触面垂直并指向斜面；由表格中数据可知，当斜面倾角为15°，A对斜面的压力大小为9.66N。如图所示：（2）研究同一物体对木板的压力大小与斜面倾角的关系，应选择同一物体放在同一斜面上，改变斜面倾角，测出压力大小进行比较，所以可选择实验序号1、4、7或2、5、8、或3、6、9中的数据进行分析。（3）分析比较1、2、3（4、5、6或7、8、9）三组数据，A、B、C三个不同物体静止在同一斜面上，物体对木板的压力与该物体重力的比值都相等。（4）分析比较序号1、4、7（2、5、8、或3、6、9）中的实验数据可知，同一物体静止在不同斜面上时，斜面倾角越大，物体对木板的压力越小，由于重力不变，则物体对木板的压力与该物体重力的比值越小。（5）拉力F做的有用功为W总功为W总=W有η=6．（2023·山东滨州·中考）用如图所示的装置匀速提升浸没在容器底部的正方体物块A，物块A的质量为5kg，棱长为10cm，水的深度为60cm。物块A露出水面前滑轮组的机械效率为80%，在水中上升的时间为5s。物块A与容器底部未紧密接触，水对物块A的阻力、绳子的重力、绳子与滑轮间摩擦都忽略不计，ρ水=1.0×10

A．物块A的重力为50NB．物块A上升的速度为0.12m/sC．物块A露出水面前，拉力所做的有用功为20JD．物块A完全露出水面后，滑轮组的机械效率约为83.3%【答案】ACD【详解】A．已知物块质量为5kg，由G=mg得，物块A的重力为GB．已知物块棱长为10cm，水深为60cm，可知在水中上升的距离为s=s水−sAC．物块A露出水面前，完全浸没在水中，可知其体积等于排开水的体积为V排=V=L3故C正确；D．物块A露出水面前滑轮组的机械效率为80%，根据η=W由图可知，滑轮组动滑轮绕绳子的段数是2段，绳子自由端移动的距离s=nh=2×0.5m=1m由W=Fs得，绳子自由端拉力大小为G物块A露出水面后，不在受浮力，根据F拉F根据题意可知，物块A露出水面后，滑轮组的机械效率约为η故D正确。故选ACD。7．（2023·山东泰安·中考）用如图所示的滑轮组在10s内将200N的重物匀速提升3m，滑轮组的机械效率为80%，不计绳重和摩擦，拉力F的功率为_________W。

【答案】75【详解】由题意知η=W有W总=GhW总=P8．（2023·山东济宁·中考）两个滑轮按如图所示的方式组合，用5N的拉力F拉动绳端，使物体在5s内水平向左匀速滑动1m，物体与地面间的摩擦力为9N，则拉力F的功率为_________________W，滑轮组的机械效率为_________________。【答案】290%【详解】[1]由图可知，n=2，拉力端移动距离s=2s物=2×1m=2m拉力做功W总=Fs=5N×2m=10J拉力F的功率P[2]拉力做的有用功W有=fs物=9N×1m=9J滑轮组的机械效率η=W有9．（2023·山东聊城·中考）如图所示，是为了搬运建筑材料而使用的简单机械。此滑轮组在1min内将一批建材匀速提升了12m，此过程中滑轮组的机械效率是75%，钢丝绳拉力F所做的功是7.2×104J。则这批建材所受的重力是______N，拉力F

【答案】45001200【详解】[1]拉力做的有用功W有=η×W总=75%×7.2×104J=5.4×104J由W有=Gh可得这批建材所受的重力G[2]拉力F的功率P10．（2023·山东青岛·中考）“国之重器”中的起重船在我国很多伟大的工程中发挥着重要作用。起重船的工作就是将重物起吊移至指定位置。如图甲所示，一艘起重船自身质量m1=10000t，要吊装的重物质量m2=1000t。（取g=10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）（1）起重船带着重物一起漂浮在水面上时，排开水的体积是多少？（2）起重机将该重物匀速提升了30m，它的电动机所做的功是7.5×108J，则起重机的机械效率是多少？（3）为了防止起重船吊装重物时发生倾斜，在起重船的船体两侧建造了由许多小舱室组成的水舱。起重船吊起重物后，就通过抽水机将一侧水舱里的水抽向另一侧水舱来保持起重船平衡，示意图如图乙所示。小海设计了一种用力传感器感知抽水量的长方体水舱模型，其底面积为2m2，示意图如图丙所示，其中A是固定的力传感器，能够显示B对它的压力或拉力的大小；B是质量和体积均可忽略的细直杆，B的上端固定在A上，下端固定在物体C上；物体C是质量为20kg、高度为2m的圆柱体。水舱中装有4.2m3的水，抽水机将