中考物理一轮复习力学 机械效率计算题专题练习题 有答案和解析.docx
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中考物理一轮复习力学机械效率计算题专题练习题有答案和解析
机械效率计算题专题练习有答案和解析共14题
1．如图是用动滑轮提升贷物A的示意图。
用300N竖直向上的拉力F使重500N的货物A在10s的时间内匀速竖直上升了2m。
求：
（1）提升贷物所做的有用功W；
有
（2）拉力通过的距离及拉力的功率P；
（3）动滑轮的机械效率η。
2．在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化为如图所示的滑轮组．为了尽快疏
通道路，交警指挥拖车只用了30s时间，将水平路面上质量是1.5t的故障车匀速拖离了现场．若故障车被拖离的速度是5m/s，绳子自由端的拉力F是500N，地面对故障车的摩擦力为车重力的0.08倍．求：
（1）拉力F在30s内所做的功；
（2）整个装置的机械效率．
3．如图所示，电动起重机是通过电动机拉动绳子b带动滑轮组工作的装置（滑轮组的
连接方式未画出）。
质量为360kg的货箱放在水平地面上，与地面的接触面积是0.25cm2。
求：
（1）当绳子a对货箱的拉力F为600N时，货箱未离开地面，此时货箱对地面的压强是
a
多大？
（g取10N/kg）
（2）在匀速拉起货箱的过程中，电动机把绳子b匀速收起了12m，绳子b的拉力F做
b
了2.4×10
4J的功，拉力F是多大？
b
（3）在上述匀速拉起货箱的过程中，使用滑轮组所做的额外功是9.6×10机械效率是多大？
3J，滑轮组的
4．如图甲所示，重为16N、底面积是40cm2
的物体A在拉力F的作用下，5s内匀速运动
了0.5m。
拉力做的功随时间变化的图象如图乙所示。
物体A在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力为物重G的0.25倍。
求：
（1）物体A静止在水平地面时对地面的压强
（2）5s内拉力F对物体A做的有用功
（3）滑轮组的机械效率
5．一个边长为20cm，质量为20kg的正方体石块静止在水平地面上。
工人用如图所示的滑轮组将石块在10s内匀速提升5m，工人施加的动力F为125N．求：
（不计绳重和摩擦，g取10N/kg）
（1）石块静止在水平地面时，它对地面的压强是多大？
（2）滑轮组对石块做了多少功？
（3）人对滑轮组做功的功率是多少？
（4）该滑轮组的机械效率是多少？
6．在起重机吊臂前端装有滑轮组，滑轮组的连接方式如图所示。
已知重物A的底面积
为2m2，质量是2.4t．当与滑轮相连的每段绳子上的拉力为3×103N时，静止在水平地
面的重物A对地面的压强比它没有受到拉力时减小了4×103Pa．不计绳重及轮与轴间的摩擦，g取10N/kg，求：
（1）动滑轮所受重力G；
动
（2）当重物A匀速上升时，滑轮组的机械效率η。
7．如图所示，小型牵引车通过滑轮组可以将重物匀速吊起，若每次重物均以0.4m/s的
速度匀速上升，且滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计。
当吊起质量为270kg的重物A时，牵引车对绳的拉力为F，滑轮组的机械效率为90%，取g＝10N/kg。
求：
（1）拉力F的大小。
（2）动滑轮所受的重力。
（3）拉力F的功率P。
8．如图1所示，装有0.01m3
水的圆桶置于水平地面上，桶与地面间的接触面积为0.2m2。
桶的质量忽略不计，g取10N/kg。
（1）求桶中水的质量。
（2）求这桶水对地面的压强。
（3）某同学用图2所示的滑轮组将这桶水匀速提升2m的过程中，所用拉力为40N．求该滑轮组的机械效率。
9．如图所示，用滑轮组拉重400N的物体A沿水平方向以0.02m/s的速度匀速运动，滑
轮组的机械效率为80%运动中物体A受到地面的摩擦阻力为200N，人对地面的压强为2
×10
4
Pa．（不计绳重、滑轮摩擦），地面上的定滑轮与物体A相连的绳子沿水平方向，
地面上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向，人对绳子的拉力与对地面的压力始终
竖直向下且在同一直线上．已知人与地的接触面积为300cm2
．求：
（1）拉力的功率；
（2）动滑轮的重力；
（3）人的重力．
10．如图所示，为方便残疾人上下台阶，一些公共场所设计了残疾人专用通道（如图所
示），其实质是斜面．小明将重750N的人和轮椅沿8m长的斜面推上1m高的平台，沿斜面所用的推力为125N，所用时间为10s．试求：
（1）该斜面的机械效率．
（2）推力的功率．
（3）若斜面的机械效率为η，将轮椅匀速推上斜面时所需的推力为F，轮椅与斜面间的摩擦力为f，试推导：
f＝（1-η）F．
11．如图所示，重为800N的物体放在水平地面上，物体的底面积为0.04m2，搬运工人用重为240N滑轮组将物体匀速提升，工人所用的拉力F为400N，物体在10s上升了4m。
求：
（1）未提物体时，物体对水平地面的压强。
（2）滑轮组的机械效率为多少？
（3）拉力F
所做的功的功率为多少W？
12．建筑工人要向楼上运送货物，为了省力，他在一个斜面上安装了一个滑轮组，做成
如图1的装置，已知斜面长为6m，高为3m，且固定在在水平面上。
运送货物时，工人
用200N的力拉绳子，将重为500N的货物在20s内沿斜面由底部拉到顶端，求此过程中：
（1）工人拉力的功率；
（2）该装置的机械效率；
（3）若不用斜面直接用滑轮组将货物匀速拉起来，如图2，每个滑轮重为20N，不计绳子与滑轮之间的摩擦，求拉力的大小。
13．如图所示，工人准备用一根最多能承受400N力的绳子（若超过绳子将断裂）绕成
的滑轮组先后打捞水中材料相同、体积不同的实心物体A和B．完全露出水面的物体A
被此装置匀速提起时绳子达到最大拉力．已知动滑轮的质量为20kg（绳的质量、绳与
滑轮的摩擦、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均不计，连接动滑轮与物体间的钢绳不会断裂，（g＝10N/kg）．求：
（1）物体A完全露出水面后以0.5m/s的速度匀速上升时，物体A的重力和工人拉力的
功率分别是多少．
（2）在物体A浸没在水中匀速上升的过程中，滑轮组的机械效率为75%，物体A的密度是多少．
（3）若用该滑轮组打捞体积为50dm3裂．
的物体B时，物体B最多露出多少体积时绳子将断
14．质量为550kg、体积为0.1m3
所示的滑轮组打捞箱子．求：
的一只密封箱子沉没于水面下5m深处，工人们用如图
（1）5m深处水产生的压强；
（2）箱子完全浸没在水中时受到的浮力；
（3）箱子在水中被匀速提起时，所用的拉力F
为2×103N，滑轮组的机械效率？
参考答案
1．
（1）1000J；
（2）4m、120W；（3）83.3%
【解析】
【分析】
利用W=Gh求提升货物所做的有用功；
（2）使用动滑轮时，n=2，拉力端通过的距离s=2h，利用W=Fs求拉力F做的总功；再利用P=
W
t
求拉力做功的功率；
（3）动滑轮的机械效率等于有用功与总功之比。
【详解】
（1）提升货物所做的有用功：
W=Gh=500N×2m=1000J；有用
（2）使用动滑轮时，n=2，拉力端通过的距离：
s=2h=2×2m=4m，
拉力F做的总功：
W=Fs=300N×4m=1200J；总
拉力做功的功率：
P=
W
总
t
=
1200J
10s
=120W；
（3）动滑轮的机械效率：
η=
W
有
W
总
=
1000J
1200J
×100%≈83.3%。
答：
（1）提升货物所做的有用功为1000J；
（2）拉力通过的距离、拉力的功率分别为4m、120W；
（3）动滑轮的机械效率为83.3%。
【点睛】
本题考查了使用动滑轮时功、功率、机械效率的计算，属于基础题目。
2．
（1）2.25×105
J
（2）78.4%
【解析】
【详解】
（1）．由图知道，绳子的有效段数为n=3，所以，v=nv＝3×5m/s＝15m/s，
绳物
由P=Fv知道，拉力F的功率是：
P=Fv=500N×15m/s=7500W=7.5×103W，
绳
由W＝Pt知道，拉力在30s的时间内所做的功是：
W=Pt＝7.5×103W×30s＝2.25×105J；
（2）．故障车的重力是：
G=mg=1.5×10
3
kg×9.8N/kg＝1.47×104
N，
故障车受到的阻力是：
f=0.08G=0.08×1.47×104N＝1.176×103N，
由
W
有用
W
总
100%
知道，整个装置的机械效率是：
W
有用
W
总
fs1176N
=78.4%
Fns3500N
.
答：
（1）．拉力F在30s内所做的功是2.25×105
（2）．整个装置的机械效率是78.4%．
J；
3．
（1）1.2×104
Pa
（2）2000N（3）60%
答案第2页，总11页
【解析】
【详解】
（1）．货箱的重力：
G=mg=360kg×10N/kg=3600N，
对地面的压力：
F=G-F=3600N-600N=3000N,
a
货箱对地面的压强：
p=
F3000N
=
S0.25cm2
=1.2×104Pa
（2）．已知W=2.4×104J,s=12m
拉力F=
b
W2.4104J=
s12m
=2000N
（3）．W=W-W=2.4×104J-9.6×103J=1.44×104J有用额
W1.44104Jη=有用×100%=
W2.4104J
×100%=60%．
答：
（1）．材料对地面的压强为1.2×104Pa；
（2）．拉力F是2000N．
b
（3）．滑轮组的的机械效率为60%．
4．
（1）4000Pa；
（2）2J；（3）80%。
【解析】
【详解】
（1）物体A对水平地面的压力为F＝G＝16N，则其对地面的压强为p＝
F16N
＝＝
S0.004m2
4000Pa。
（2）由于物体被水平拉动，所以拉力克服物体受的摩擦力做的功为有用功。
物体受到的摩擦力为f＝0.25G＝0.25×16N＝4N。
则5s内做的有用功为W＝fs＝4N×0.5m＝2J。
有
（3）由图乙所示图象可知，在5s内拉力做的总功为W＝2.5J，则滑轮组的机械效率为η
总
＝
W
有
W
总
＝
2J
2.5J
＝80%。
5．
（1）5×10
3
Pa
（2）1000J（3）125W（4）80%
【解析】
【详解】
（1）提升前，石块静止在水平地面上时对地面的压力是：
F＝G＝mg＝20kg×10N/kg＝200N，压
石块对地面的压强：
p
F200N
压=
S2020104m2
510
3
Pa
；
（2）滑轮组对石块做的功是：
W＝Gh＝200N×5m＝1000J；有用
（3）由图知道，承担物重是绳子的段数是n=2，所以，
s＝2h＝2×5m＝10m，
人对滑轮组做的总功是：
W＝Fs＝125N×10m＝1250J，总
人对滑轮组做功的功率是：
W1250J
P总=125Wt10s
；
（4）滑轮组的机械效率是：
答案第4页，总11页
W
有用
W
总
1000J
100%=100%=80%
1250J
。
答：
（1）石块静止在水平地面时，它对地面的压强是5×103Pa；
（2）滑轮组对石块做了1000J的功；
（3）人对滑轮组做功的功率是125W；
（4）该滑轮组的机械效率是80%。
6．
（1）1×103N
（2）96%
【解析】
【详解】
（1）重物对地面减小的压力：
ΔF=ΔpS=4×103Pa×2m2=8×103N，重物对地面减小的压力
压
等于滑轮组对重物的拉力F，则F=ΔF=8×10
拉拉压
3N，而使用滑轮组的拉力：
F=
1
3
（F+G
拉
动
），则动滑轮的重力：
G=3F﹣F=3×3×103N-8×103N=1×103N；
动拉
（2）物体A的重力：
G=mg=2.4×103kg×10N/kg＝2.4×104N；
AA
不计绳重及轮与轴间的摩擦，滑轮组的机械效率：
η=
WGhG2.4104N有用=AA
W（GG）hGG2.4104N+110总A动A动
3
N
=96%。
答：
（1）动滑轮所受重力为1×103N；
（2）当重物A匀速上升时，滑轮组的机械效率为96%。
7．
（1）1000N；
（2）300N；（3）1200W。
【解析】
【详解】
（1）重物的重力：
G＝mg＝270kg×10N/kg＝2700N，由图可知，n＝3，由
A
WGhGhG有
WFsFnhnF
总
可得，拉力的大小：
F
G2700N
A=1000N
n3?
90%
；
（2）滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计，由
F
1
n
GG
动
可得，动滑轮所受的重力：
G
动
＝nF﹣G＝3×1000N﹣2700N＝300N；
A
（3）绳端移动的速度：
v＝nv＝3×0.4m/s＝1.2m/s，拉力F的功率：
P＝Fv＝1000N×
绳物绳
1.2m/s＝1200W。
8．
（1）10kg；
（2）500Pa；（3）83.3%
【解析】
【详解】
（1）水的体积V＝0.01m3，水的质量：
m
V110
3
kg/m
3
0.01m3
10kg
；
（2）这桶水所受的重力：
Gmg10kg10N/kg100N
桶的质量忽略不计、自重不计，则水桶对地面的压力：
FG100N
这桶水对地面的压强：
F100N
p500PaS0.2m2
；
（3）由图知，承担物重的绳子股数n＝3，则滑轮组的机械效率：
WGhGhG100N
有83.3%WFsF3h3F340N
总
；
答：
（1）这桶水的质量为10kg；
（2）桶对地面的压强为500Pa；（3）滑轮组的机械效率为83.3%。
答案第6页，总11页
9．
（1）5W
（2）50N（3）725N
【解析】
【详解】
（1）因为物体A沿水平方向速度匀速运动，所以二力平衡滑轮组对物体的拉力等于摩擦力，
分析图中的装置可知，摩擦阻力由2段绳子承担，且滑轮组的机械效率为80%，则
f
2F
F
f200N
=125N220.8
，绳子自由端移动的速度为
v2v20.02m/s=0.04m/sA
，
拉力的功率为PFv125N0.04m/s=5W
；
（2）F=125N，则所用的总的拉力为125N×2=250N，动滑轮的重G=F-f=250N-200N=50N；
轮总
（3）人拉绳时对地面的压力F=Ps=20000Pa×300×10-4m10．
（1）75%；
（2）100W；（3）详见解析
【解析】
【详解】
（1）推力做的有用功：
W=Gh=750N×1m=750J，
有用
总功：
W=Fs=125N×8m=1000J，
总
2
=600N，人的重力G=600N+125N=725N．
斜面的机械效率：
η=
W750J
有用
W1000J
总
=75%；
（2）推力的功率：
P=
W1000J
总
t10s
=100W；
（3）利用斜面做的额外功W＝fs，
额
有用功W=W-W=Fs-fs，有总额
斜面的机械效率：
η=
WFsfs
有
WFs
总
，
解得：
f=（1-η）F．
答：
（1）该斜面的机械效率为75%；
（2）推力的功率为100W；
（3）推导过程同上．
11．
（1）20000Pa；
（2）66.7%；（3）480
【解析】
【详解】
（1）未提物体时，物体对水平地面的压力是：
F=G=800N，又因为物体的底面积为0.04m2，
所以，物体对水平地面的压强是：
p
F800N
S0.04m2
=20000Pa；
（2）由图知道，n=3，故s=3h=3×4m=12m，拉力F所做的功是：
W=Fs=400N×12m=4800J，
总
克服物体重力做的功是：
W=Gh=800N×4m=3200J，所以，滑轮组的机械效率是：
有用
W3200J
有用=100%66.7%W4800J
总
（3）拉力F所做的功的功率是：
P
W4800J
总=480W
t10s
。
12．
（1）120W；
（2）62.5%；（3）260N。
【解析】
【详解】
（1）由图1知，n＝2，则绳子自由端移动距离：
s＝2s＝2×6m＝12m，工人所做总功：
W
绳物
总
＝Fs＝200N×12m＝2400J，工人拉力的功率：
P＝绳
W2400J
总＝＝120W；
t20s
（2）有用功：
W
＝Gh＝500N×3m＝1500J，该装置的机械效率：
η＝有用
W
有
W
总
×100%＝
1500J
2400J
答案第8页，总11页
A动
×100%＝62.5%；
1
（3）图2中，n＝2，不用斜面直接用滑轮组将货物匀速拉起来，此时的拉力：
F′＝（G+G
2
动
）＝
1
2
×（500N+20N）＝260N。
13．
（1）1000N
（2）600W（3）2.5×103kg/m3（4）25dm3
【解析】
【分析】
【详解】
（1）．滑轮的重力是：
G＝mg＝20kg×10Nkg＝200N
动动
由图知道，有三段绳子承担物重，n＝3，
11
F400NGG
n3
G200N
A
所以，物体A的重力是：
G＝1000N
A
绳子自由端移动的速度是：
v＝nv'＝3×＝0.5m/s＝1.5m/s；工人拉力的功率是：
P＝Fv＝400N×1.5m/s＝600W．
（2）．物体A浸没在水中匀速上升的过程中，滑轮组提起的力是：
F'＝G﹣F＝1000N﹣ρgV，
A浮水A
滑轮组的机械效率是：
=
WFh
有用
WFG总动
h
=75%
代入数据解得：
3
V＝4×10
A
﹣2m
3
又因为G＝ρgV，所以，
AAA
ρ＝2.5×10
A
3
kg/m3
（3）．物体B的重力是：
G＝ρgV＝2.5×103kg/mBBB
3×10N/kg×50×10
﹣3
m3
＝1250N
绳子即将断裂时的拉力是：
F1GFG=400N
B浮动
解得：
F'＝250N，
浮
由阿基米德原理知道，此时排开水的体积是：
V=
排
F250N
浮=
g1.0103kg/m310N/kg水
＝2.5×10﹣2m3＝25dm3
物体B最多露出的体积是：
V＝V﹣V＝50dm3﹣25dm3＝25dm3．
露B排
答：
（1）．物体A的重力是1000N，工人拉力的功率是600W．
（2）．物体A的密度是2.5×103kg/m3．
（3）．物体B最多露出25dm3
时绳子将断裂．
14．
（1）4.9×104Pa；
（2）980N；（3）73.5%．
【解析】
【分析】
（1）已知箱子在水中的深度，根据公式p=ρgh求出水产生的压强．
（2）物体完全浸没时排开液体的体积和本身的体积相等，根据阿基米德原理求出箱子完全浸没在水中时受到的浮力．
（3）由图可知绳子的有效股数为3，箱子在水中被匀速提起时，滑轮组对物体的拉力F′等
答案第10页，总11页
有
于箱子的重力G=mg减掉受到的浮力F，根据滑轮组的机械效率公式
浮
WFhFhF
WFSFnhnF
总
求出滑轮组的机械效率．
【详解】
（1）5m深处水产生的压强：
p=ρgh=1.0×103
kg/m3
×9.8N/kg×5m=4.9×104Pa；
（2）箱子完全浸没时：
F=ρgV=1.0×103浮
kg/m3
×9.8N/kg×0.1m3=980N；
（3）由图可知n=3，
箱子在水中被匀速提起时，滑轮组对物体的拉力：
F′=G-F=mg-F=550kg×9.8N/kg-980N=4410N，浮浮
滑轮组的机械效率：
η=
W
有
W
总
FhFhF4410N====
FsFnhnF32103
N
=73.5%．
【点睛】
本题考查了液体压强、浮力、重力、机械效率的计算，关键是公式及其变形式的灵活运用，要注意滑轮组对物体的拉力等于箱子的重力减掉受到的浮力．
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