2024年中考物理專題訓練一一機械效率的綜合計算

1.如圖所示，工人用滑輪組提升重240N的物體，所用的拉力為150N,物體在5s內勻速

上升1m。求：

（1）有用功和總功；

（2）滑輪組的機械效率;

（3）拉力的功率。

ZZZZ/ZZZ

2.如圖所示，是小林同學在示范性綜合實踐基地體驗站在地面上使用滑輪組提升物體A的

情景。已知物體A重400N,小林的體重為500N,他用250N的力將物體A勻速提升了2m,

用時10s。求：

（1）物體A上升的速度;

（2）滑輪組的機械效率；

（3）為了提高機械效率，小林準備將4個與物體A相同的物體捆綁在一起提升。請你直接

說出小林的做法是否可行及會出現的現象。（寫出一條即可，不必計算說明）

3.生活中有些低層建筑沒有電梯，房屋裝修時聰明的工人常用滑輪組提升沙石等物料。如

圖所示，工人質量為80kg,繩子能承受的最大拉力為600N,動滑輪重100N。某次工人20s

試卷第1頁，共8頁

內將質量為70kg物料勻速提升了3m。(不計繩重、桶重和摩擦，g取10N/kg)求:

(1)工人提升70kg物料時所用拉力大小

(2)這段時間內工人所做功的功率

(3)該滑輪組的最大機械效率(精確到0.1%)

4.如圖所示，某工人利用滑輪組將一個工件沿水平地面勻速拉動到加工點。拉動過程中，

工人對繩的拉力始終沿豎直方向，工人雙腳始終與水平地面接觸且接觸面積為300cm2,工

人對地面的壓強為2.0xl04Pa。已知此工人的質量為70kg,兩個動滑輪的質量共為10kg,

繩重、繩與滑輪之間的摩擦均忽略不計。求

(1)工人的手對繩的拉力大小；

(2)工件移動過程中，地面對工件摩擦力的大小；

(3)滑輪組在此次工作中的機械效率。

5.用如圖所示滑輪組勻速提升重為350N的物體，人的體重為500N,人對繩的拉力為200N,

不計繩重和摩擦，求：

試卷第2頁，共8頁

(1)滑輪組的機械效率;

(2)在此過程中，物體在5s內勻速上升了2m,求拉力的功率；

(3)如果繩子能承受最大拉力是800N,拉動過程中繩始終未斷裂，他用此滑輪組能提升的

最大物重是多少？

6.如圖所示，搬運工人在10s內將質量為45kg的物體勻速提升2m,不計繩重和摩擦，所

用拉力為250N。求：

(1)物體的重力G；

(2)有用功W-

(3)此過程中動滑輪的機械效率。

7.一個體重為700N的工人，在建筑工地用如圖乙所示的裝置提升石板，已知托盤重200N,

容量足夠大，每塊石板重100N,繩能承受的最大拉力為800N,滑輪的摩擦和繩重忽略不計。

當工人站在地面上用此裝置在4s內將10塊石板勻速提升2m時,此裝置的機械效率為80%。

求：(1)此時工人所做的有用功？

(2)此裝置的動滑輪重為多少？

試卷第3頁，共8頁

（3）該工人用此裝置提升石板的機械效率最高可達到多少？（結果保留一位小數）。

8.工人用圖示裝置在10s內將重為450N的貨物勻速提升2m,此過程中拉力尸的大小為200N。

（不計繩重和摩擦）（g取10N/kg）求:

（1）有用功；

（2）機械效率；

（3）當提升重物為750N時，求滑輪組的機械效率（保留1位小數）;

，，，，，，，，，，，，，，，

9.如圖所示，工人站在水平臺面上用滑輪組提貨物。工人第一次豎直向上用200N的力拉

繩子時，貨物未離開水平臺面；第二次豎直向上拉動繩子，使貨物以0.09m/s的速度勻速上

升。已知工人體重為600N,貨物重為900N,動滑輪重為100N。不計滑輪組的繩重和摩擦，

則：

試卷第4頁，共8頁

(1)第一次拉繩子的過程中，工人對水平臺面的壓力是多少？

(2)第二次拉繩子的過程中，工人拉力的功率為多少？

(3)第二次拉繩子的過程中，該滑輪組的機械效率為多少？

」［貨物

10.如圖所示，斜面長s=10m,高〃=4m。用沿斜面方向的推力尸，將一個重為150N的物

體由斜面底端/勻速推到頂端及運動過程中物體克服摩擦力做了150J的功。求：

(1)運動過程中所做的有用功;

(2)斜面的機械效率；

(3)推力廠的大小。

11.小明家裝修房屋，一箱質量為80kg的建筑材料放在水平地面上，它與水平地面的接觸

面積是0.5m2。裝修工人用500N的拉力F通過如圖所示的滑輪組將建筑材料勻速提升3m,

用時20s。(g=10N/kg)求：

(1)建筑材料放在水平地面上時對地面的壓強;

(2)拉力做的總功和拉力的功率；

(3)滑輪組的機械效率。

試卷第5頁，共8頁

12.如圖所示，用500N平行于斜面的拉力/，把重1000N的物體沿長為8m,高為2m的斜

面勻速拉到頂端，求：

(1)有用功為多少焦耳；

(2)該斜面的機械效率；

(3)求斜面摩擦力的大小

13.如圖所示，工人用滑輪組勻速提升重800N的貨物，所用的拉力廠為500N,貨物在50s

內勻速上升5m。不計繩重和摩擦，求：

(1)動滑輪的重；

(2)拉力做功的功率；

(3)滑輪組的機械效率。

I

G

試卷第6頁，共8頁

14.如圖甲所示，質量為40kg的小榮同學站在高臺上豎直向上勻速拉動繩子，腳與地面的

總接觸面積為現改變計算并繪出機械效率〃與珈的關系圖像如圖乙所示，

0.04m2,G物“G物

不計繩重和摩擦，求：

()動滑輪的重力G-,

1動

當時，若此時人在內將物體提升了則此時拉力的功率；

(2)G.物=120N10s2m,

(3)若人站的位置能承受的最大壓強為12500Pa,則該滑輪組所能提升物體的最大機械效

率。

甲乙

15.如圖所示，斜面長s=8m,高力=3m。將重力為G=100N的物體，用平行于斜面Q50N的

拉力，由斜面的底端勻速拉到頂端，用時f=10s。求：

(1)有用功W-

(2)該斜面的機械效率〃;

(3)物體受到的摩擦力工

16.如圖所示，斜面長s=2m,高/z=0.5m,—個質量為40kg的長方體模具長度a=50cm,

寬度6=20cm,高度c=10cm,用繩子將長方體模具從斜面底端勻速拉到頂端時，拉力為150N,

用時15s(忽略繩子重力，g取10N/kg)。求：

(1)長方體模具的密度；

(2)勻速拉動物體的過程中，拉力的功率；

試卷第7頁，共8頁

(3)斜面的機械效率。

17.用如圖所示裝置提升重為900N的物體A,加在繩自由端的拉力大小為400N時恰好可

以使物體以0.3m/s的速度勻速上升。求：

(1)求此時滑輪組的機械效率；

(2)拉力的功率；

(3)若提升的重物改為1200N,不計繩重和摩擦，此時滑輪組的機械效率又為多少？

\\\\\\\\

18.用如圖所示的滑輪組勻速提升重為480N的物體，所用拉力為200N,不計繩重和摩擦,

將重物提升3m所用時間為10s,求：

(1)提升重物時做的有用功為多少；

(2)拉力的功率；

(3)若物重為1080N,則滑輪組的機械效率是多大。

試卷第8頁，共8頁

參考答案：

1.(1)240J,300J；(2)80%；(3)60W

【詳解】解：(1)由圖可知，連在動滑輪上承擔物重的繩子有2段，則繩子移動的距離為

5=2/2=2xIm=2m

有用功為

w=G/:=240Nxlm=240J

有

拉力所做的功是總功

W=Fs=15ONx2m=3OOJ

總

(2)滑輪組的機械效率為

W240J2

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

W300J

總

(3)拉力的功率為

"二膽=60W

t5s

答：⑴有用功是240J,總功是300J；

(2)滑輪組的機械效率為80%；

(3)拉力的功率為60Wo

2.(1)0.2m/s；(2)80%；(3)不可行，見解析

【詳解】解：(1)物體A上升的速度

(2)由圖可知，有兩段繩子承重，則繩子末端移動的距離為

s=2/7=2x2m=4m

小林做的總功為

答案第1頁，共16頁

W=Fs=250Nx4m=1000J

總

小林做的有用功為

W=Gh=400Nx2m=800J滑輪組的機械效率為

有

W800J

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

W1000J

總

(3)不可行，根據題意A重400N,小林施加的拉力為250N,將4個與物體A相同的物體

捆綁在一起提升時，小林施加的力過大，繩子可能被拉斷、小林可能爬繩上升等。

答：(1)物體A上升的速度是0.2m/s；

(2)滑輪組的機械效率是80%；

(3)不可行，見解析。

3.(1)400N；(2)120W；(3)91.7%

【詳解】解：(1)物料的重力

G=Mg=70kgxl0N/kg=700N由圖可知力=2,因為不計繩重、桶重和摩擦，所以工人提升70kg

物料時所用拉力

F=-CG+G)=1x(700N+100N)=400N(2)繩子自由端移動的距離

n動2

s=nh=1><3m=6m工人做的總功

W=Ps=400Nx6m=2400J工人做功的功率

總

p=W^=2400J=12()W(3)工人的重力

t20s

G=mg=80kgxl0N/kg=800N>600N則繩子自由端的最大拉力：F.=600N,因為不計繩

人人最大

重、桶重和摩擦時

F=-(G+G)所以滑輪組所能提升的最大物重

n動

G_=〃尸“-G=2x600N-100N=1100N因為不計繩重、桶重和摩擦，所以滑輪組的最大機械

最大最大動

答案第2頁，共16頁

效率

WWGhGHOON

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

最大WW+WGh+GhG+G1100N+100N

總有最大額外最大動最大動

工人提升70kg物料時所用拉力大小為400N；

(2)這段時間內工人所做功的功率為120W；

(3)該滑輪組的最大機械效率為91.7%。

4.(1)100N；(2)300N；(3)75%

【詳解】解(1)工人的重力為

G=mg=70kgx10N/kg=700N

F

由2=不得，工人對地面的壓力為

F==2.0x104Pax300x10-4m2=600N

壓

由力的作用是相互的可知，工人受到的支持力

F=F=600N

支壓

由力的平衡條件可知，工人的手對繩的拉力為

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

支

(2)兩個動滑輪的重力為

G=mg=10kgx10N/kg=100N

動動

由圖可知〃=4,因為不計繩重和摩擦時

F=l(/+G)

n動

所以地面對工件摩擦力為

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

動

答案第3頁，共16頁

(3)滑輪組的機械效率為

Wfsfs300N

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

WFsFns4xl00N

總物

答：(1)工人的手對繩的拉力大小為100N；

(2)地面對工件摩擦力的大小為300N；

(3)滑輪組在此次工作中的機械效率為75%。

5.(1)87.5%；(2)160W；(3)950N

【詳解】解：(1)滑輪組的機械效率為

WGhGhG350N~

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

WFsFnhnF2x200N

總

(2)此過程中，物體上升的速度為

v=—=^.=0.4m/s

物％5s

繩子自由端移動的速度為

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

S物

拉力的功率為

wFw

P=—=—=Fv=200Nx0.8m/s=160W

tt

(3)由圖可知繩子的股數片2,根據公式尸=,(G+G)可知，動滑輪重力為

幾物動

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

動物

人向下拉繩子時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頁，共16頁

G=nF-G=2x500N—50N=950N

maxmax動

答：(1)滑輪組的機械效率為87.5%；

(2)拉力的功率為160W；

(3)他用此滑輪組能提升的最大物重是950N。

6.(1)450N；(2)900J；(3)90%

【詳解】解：(1)質量為45kg的物體，重力為

G=mg=45kgxlON/kg=45ON

(2)物體勻速提升2m,有用功為

W=Gh=450Nx2m=900J

有

(3)總功為

W=Fs=Fnh=25ONx2x2m=1000J

總

動滑輪的機械效率

W900J

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

W1000J

總

答：(1)物體的重力G為450N；

(2)有用功W七為900J；

*

(3)此過程中動滑輪的機械效率為90%。

7.(1)2000J；(2)50N；(3)81.5%

【詳解】解：(1)此時工人所做的有用功大小等于10塊石板勻速提升2m時克服重力所做

的功；由題可知10塊石板的重為

G=10xl00N=1000N

工人所做的有用功為

答案第5頁，共16頁

w=Gh=lOOONX2m=2000J

有

（2）此裝置的機械效率為80%,由第（1）問可知工人所做的有用功為2000J,則工人所做

總功為

工人所做額外功為

w=w—w=2500J-2000J=500J

額總有

托盤所做的額外功為

W=G/z=200Nx2m=400J

托托

不計摩擦及繩重時，提升動滑輪所做的額外功

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

動額托

所以此裝置的動滑輪的重為

-3=50N

G

動h2m

（3）同一輪滑組，提升物體的過程中，所做的有用功越大，機械效率就越高，即提升的物

體越重，機械效率越高。當繩子端所受的拉力最大，提升的物體最重，此裝置的機械效率最

高。因人重700N,繩能承受的最大拉力為800N,所以人對繩的最大拉力

F=G=700N

人

由圖可知，n=2,所以能提起石板的最大重力為

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

石動托

最多能提起石板的數量為

1150N一

n--------X11

石100N

所以實際上提升石板的重力為

答案第6頁，共16頁

G=llxl00N=1100N

則實際繩子最大拉力

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

拉2石動托2

該工人用此裝置提升石板的機械效率最高為

WGhGhGHOON

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

maxwFsF，2hIF2x675N

拉拉拉拉

答：(1)工人所做的有用功為2000J；

(2)動滑輪重為50N；

(3)該工人用此裝置提升石板的機械效率最高可達81.5%。

8.(1)900J；(2)75%；(3)83.3%

【詳解】解：(1)貨物上升時做的有用功為

W=G/?=450Nx2m=900J

有

(2)工人拉動繩子的距離為

s=nh=3x2m=6m

工人做的總功為

W=Fs=200Nx6m=1200J

機械效率為

W900J

T)=TX100%=-——X100%=75%

W1200J

(3)由題意可知方=——則動滑輪的重力為

3

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

輪

當提升重物為750N時，滑輪組的機械效率為

答案第7頁，共16頁

W'W?G'hG'750N

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

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

總有額動動

答：(1)貨物上升時做的有用功為900J。

(2)機械效率為75%o

(3)當提升重物為750N時，滑輪組的機械效率為83.3%。

9.(1)800N；(2)90W；(3)90%

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

F拉=F1,=200N

提升重物時對水平臺面的壓力為

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

壓拉人

(2)由圖可知，n=3,第二次拉繩子的過程中，工人拉力為

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

23物動33

自由端繩子移動的速度為

v—nv=3x0.09m/s=0.27m/s

物

拉力的功率為

尸=尸V=1292NX0.27m/s=90W

23

(3)第二次拉繩子的過程中，該滑輪組的機械效率為

WG900N

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

WG+G900N+100N

總物動

答：(1)第一次拉繩子時，工人對水平臺面的壓力為800N；

(2)第二次拉繩子的過程中，工人拉力的功率為90W；

答案第8頁，共16頁

(3)第二次拉繩子的過程中，該滑輪組的機械效率為90%。

10.(1)600J；(2)80%；(3)75N

【詳解】(1)運動過程中所做的有用功為

W=G/z=150Nx4m=600J

有

(2)運動過程中物體克服摩擦力做的額外功為150J,運動過程中做的總功為

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

總有額

斜面的機械效率

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

750J

總

(3)由二八得，推力為

總

750

F=^=J=75N

s10m

答：(1)運動過程中所做的有用功為600J；

(2)斜面的機械效率為80%；

(3)推力戶的大小為75N。

11.(1)1600Pa；(2)150W；(3)80%

【詳解】解：(1)建筑材料放在水平地面上時對地面的壓力

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

壓j

對地面的壓強

F800N

p=T=1600尸。

S0.5m2

(2)由圖可知，滑輪組繩子的有效股數片2,則繩子自由端移動的距離

s=〃〃=2x3m=6m

答案第9頁，共16頁

拉力做的總功

乎產=500Nx6m=3000J

拉力廠的功率

尸=%=理=]50W

t20s

(3)拉力尸做的有用功

k=G〃=800Nx3m=2400J

滑輪組的機械效率

W2400J

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

W3000J

總

答：(1)建筑材料放在水平地面上時對地面的壓強為1600Pa；

(2)拉力廠的功率為150W；

(3)滑輪組的機械效率為80%o

12.(1)2000J；(2)50%；(3)250N

【詳解】解：(1)此過程所做有用功為

W=Gh=1000Nx2m=2000J

有

(2)所做總功為

W=A=500Nx8m=4000J

總

機械效率為

n=^*=sxl00%=50%

總

(3)此過程所做額外功為

w=w—w=4000J-2000J=2000J

額總有

答案第10頁，共16頁

由上”變形得摩擦力為

w2000J

二=--------=250N

s8m

答：(1)有用功為2000J；

(2)該斜面的機械效率為50%；

(3)斜面摩擦力的大小250N。

13.(1)200N；⑵100W；(3)80%

【詳解】解：(1)由圖知，滑輪組的繩子承重股數為〃=2,不計摩擦和繩重，拉力為

尸」(G+G)

n動

則動滑輪重力為

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

動

(2)繩子自由端移動距離為

s=nh=2x5m=10m

拉力做的總功為

W=F5=500Nxl0m=5000J

總

拉力做功的功率為

pi=5000J=W0w

t50s

(3)所做的有用功為

W=G〃=800Nx5m=4000J

有

滑輪組的機械效率為

W4000J

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

W5000J

總

答案第11頁，共16頁

答：(1)動滑輪的重為200N；

(2)拉力做功的功率為100W；

(3)滑輪組的機械效率為80%。

14.(1)30N；(2)30W；(3)90%

【詳解】解：(1)將機械效率公式進行推導有

卬GhG

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

W(G+G)/iG+G

總動動

變形得

G=9_G=^L120N=30N

動r]80%

(2)由圖知，n=3,故自由端拉力為

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

3動3

自由端移動的距離

s=3/z=3x2m=6m

拉力做的功

k=Fs=50Nx6m=300J

拉力的功率為

P上=&I=30W

t10s

(3)人對地面的最大壓力為

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

壓

地面對人的支持力等于人對地面的壓力，即

F=F=500N

支壓

答案第12頁，共16頁

人的重力為

G=mg=4Okgx1ON/kg=400N

故繩子的最大拉力為

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

m支

最大物重為

G=3F-G=3xl00N—30N=270N

mm動

此時機械效率最大，為

G270N

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

mG+G270N+30N

m動

答：(1)動滑輪的重力G升為30N；

動

(2)當G物=120N時，若此時人在10s內將物體提升了2〃?，則此時拉力的功率為30W；

(3)若人站的位置能承受的最大壓強為12500Pa,則該滑輪組所能提升物體的最大機械效

率為90%o

15.(1)300J；(2)75%；(3)12.5N

【詳解】解：(1)物體克服重力所做的有用功

IV=Gh=100Nx3m=300J

有

(2)拉力做的總功

W=Fs=50Nx8m=400J

總

該斜面的機械效率

300J

=—★=75%

W400J

總

(3)物體克服摩擦力做的額外功

W=W—W=400J-300J=100J

額總有

答案第13頁，共16頁

物體受到的摩擦力

震X5N

s

答：⑴有用功300J；

(2)該斜面的機械效率75%；

(3)物體受到的摩擦力12.5N。

16.(1)4xl03kg/m3；(2)20W；(3)66.7%

【詳解】解：(1)長方體模具的體積為

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

則長方體模具的密度為

m40kg

P==4x103kg/m3

V0.01m3

(2)勻速拉動物體的過程中，拉力做的功為

%可s=150Nx2m=300J

則拉力做功的功率

W300J

=20W

15s

(3)長方體模具的重力為

G=mg=40kgx10N/kg=400N

勻速拉動物體的過程中，拉力做的有用功為

W=G〃=400Nx0.5m=200J