2023年中考物理二轮重难点专题训练——机械效率的计算（含答案）
一、单选题
1．下列说法中正确的是（ ）
A．机械效率越高，机械做功一定越快
B．做功越多的机械，机械效率一定越高
C．功率越大的机械做功一定越多
D．做功越快的机械，功率一定越大
2．如图所示，用力F把重为400N的物体在10s内匀速提升2m，其中动滑轮重为100N，不计绳重和摩擦。则
A．绳子的拉力为200N
B．滑轮组的机械效率为
C．拉力的功率为80W
D．绳子自由端移动的速度为
3．如图，为了提升重物，我们选用了粗细均匀，重为G的杠杆，不计杠杆支点处的摩擦，先后把同一个重物挂在杠杆的A、B两处，每次用竖直向上的力让重物匀速上升相同的高度，下列说法正确的是（ ）
A．重物挂在A点时拉力做的有用功多
B．重物挂在B点时拉力做的总功多
C．重物挂在A点时杠杆的机械效率高
D．重物挂在B点时杠杆的机械效率高
4．下列说法中正确的是( )
A．小刚比小明做功多，且做功所用时间比小明少，则小刚的功率一定比小明的率大
B．小刚比小明做功多，则小刚的功率一定比小明的功率大
C．额外功越少，机械效率越高
D．机械做功越快，机械效率越高
5．如图，在水平拉力F的作用下，使物体A沿水平面以速度v向右匀速运动了距离s，若物重为G，平面对物体的摩擦力为f．下列说法不正确的是（ ）
A．有用功的功率为fv B．拉力做功的功率为3Fv
C．装置的机械效率为 D．额外功为（3F﹣f）s
6．小明用四个完全相同的滑轮进行实验，组成如图所示的甲、乙两个滑轮组。他用相同的时间把质量相等的重物G提升了相同的高度，所用的拉力分别为F1、F2，拉力做的功分别为W1、W2，拉力的功率分别为P1、P2，滑轮组的机械效率分别为η1、η2（忽略绳重与摩擦）。下列关系式正确的是（ ）
A． B．
C． D．
7．如图所示，老师在课堂上用自制的滑轮组提升重物，将质量为36kg的重物在5s内匀速提升1m，他对绳的拉力F为200N。不计绳重和摩擦，则下列判断正确的是（ ）
A．动滑轮的重力为20N B．拉力所做的功为200J
C．拉力做功的功率为40W D．滑轮组的机械效率为90%
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。若此时拉力 F为5N，则斜面的机械效率为（ ）
A．60% B．70% C．80% D．90%
9．甲、乙两台塔吊机器的功率分别为P甲=25kW和P乙=40kW。则下列判断正确的是（ ）
A．乙一定比甲做功快
B．乙一定比甲做功多
C．相同时间内两机器做功样多
D．乙的机械效率一定比甲的机械效率大
10．如图所示，用10N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动，弹簧测力计的示数为3N，若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，则下列说法中正确的有（ ）
A．B受到的摩擦力为3N，方向水平向左
B．滑轮移动的速度为0.2m/s
C．绳子拉物体A的功率为2W
D．在运动过程中若将拉力F增大到12N，弹簧测力计的示数仍为3N
11．如图所示，用力F把重为400N的物体在10s内匀速提升2m，其中动滑轮重为100N，不计绳重和摩擦，则
A．绳子的拉力为200N
B．滑轮组的机械效率为
C．拉力的功率为80W
D．绳子自由端移动的速度为
12．下列说法正确的是（ ）
A．运动的物体具有的能，叫做动能
B．物体能够对外做功，我们就说物体具有能量，因此功就是能
C．质量相同的甲、乙两人同时登山，甲先到达山顶，则甲做的功更多
D．额外功在总功中所占的比例越少，机械效率越高
二、填空题
13．往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去。如图所示，工人用3m长的斜面，把90kg的重物提高1m，假设斜面是光滑的，则需要施加的推力为 N；若实际用力为500N，斜面的机械效率为 ，重物受到的摩擦力为 N。（g=10N/kg。）
14．如图所示，滑轮 （选填“A”或“B”）可以看作是等臂杠杆，使用它的好处是可以 ；若搬运工人用B滑轮在20s内将重为180N的重物匀速提升6m，所用拉力为 100N，则拉力的功率为 W，B滑轮的机械效率是 ．
15．如图所示，斜面长1m，高0.4m，用大小为5N沿斜面向上的拉力F，将重10N的铁块从底端匀速拉到顶端，斜面的机械效率为 ；若仅使倾角θ逐渐增大，沿斜面向上的拉力将逐渐 （选填“增大”、“不变”或“减小”）．
16．利用如图所示的装置，在10s内将重为90N的物体匀速提升1m，不计绳重和摩擦，若整个装置的机械效率为75%，则拉力的功率为 W；若绳子能承受的最大拉力为50N，此装置的机械效率最大可提高到 %．
三、实验探究题
17．在“测量滑轮组的机械效率”中，小芳先用弹簧测力计测量钩码所受的重力G（如图甲），再按图乙所示连接方式组装好滑轮组，并分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置。
（1）图甲所示弹簧测力计的示数为 N。
（2）图乙中，为了测量绳子自由端的拉力F，A同学认为应该在弹簧测力计静止时读数，B同学认为应该在缓慢匀速提升时读数，正确的是 （选填“A”或“B”）同学的方法。
（3）按照正确的测量方法，测出的拉力F与钩码所受重力G的大小关系为F G（选填“>”、“<”或“=”）。
（4）若弹簧测力计的示数为0.8N，则动滑轮重为 N，滑轮组的机械效率为 。（不计绳重和滑轮组自身摩擦）
（5）若只增加钩码的重力，该滑轮组的机械效率 （选填“变大”、“不变”或“变小”）。
18．如图所示是“测定滑轮组机械效率”的装置
（1）小华同学做实验测量的有关数据如表．第3次实验的拉力读数如图所示，则第3次实验的机械效率为 ．
（2）从表中可以得到的结论是：提升钩码时，滑轮组的机械效率与 有关．
（3）小华对上述三个机械效率取平均值，并认为它是这个滑轮组准确的机械效率．这种做法对吗？ ，为什么？ ．
四、计算题
19．如图所示，支架OB固定于竖直墙面O点，且可绕O点在竖直面内转动，细绳BC与支架连接于B点，另一端固定在墙上C点，此时支架水平，细绳与支架夹角为30°。滑轮组悬挂于支架A处，OA=2AB，重500N的工人用300N竖直向下的拉力拉动绳子自由端，使重540N的物体M匀速上升。工人与水平地面的接触面积为500cm2，两个滑轮的质量相等，不计支架和细绳重力，不计滑轮组的绳重和摩擦。求：
（1）工人对地面的压强；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）细绳BC对支架的拉力。
20．如图所示，是某校进行力量训练所用体育器械的示意图，运动员通过拉力F的作用来提升配重，以达到锻炼的目的。在一次训练时，配重的质量为30kg，在竖直拉力F的作用下，配重在5s的时间里，匀速竖直上升了0.5m。在这个过程中，拉力F为200N，滑轮组的机械效率为η，拉力F做功的功率为P．（g取10N/kg）求：
（1）滑轮组的机械效率η；
（2）拉力F的功率P。
21．如图所示，工人师傅利用斜面把重物搬运到汽车上，汽车车厢底板高度h＝1m，斜面长度s＝4m，现用力F沿着斜面把重力G＝2400N的重物匀速拉到车上，拉力F＝800N。
（1）工人做的有用功；
（2）斜面的机械效率；
（3）物体在斜面上匀速运动时受到的摩擦力。
22．如图，建筑工人利用动滑轮提升货物，20 s 内将货物匀速竖直提升至楼顶。 若工人这一过程的功率恒为 160 W，额外功为 200 J，不计绳重与摩擦。 求：
（1）工人做的功；
（2）机械效率；
（3）若相同情况下，提升货物的重减半，则机械效率变为多少？（结果保留小数点后一位）
23．如图所示，滑轮组的机械效率为80%，设重1600N物体G在10s内匀速上升了4m，求：
（1）10s内拉力做的功；
（2）拉力F的大小；
（3）拉力的功率。
24．小明用如图所示的滑轮组在5s内将重60N的货物匀速提升1m的过程中，所用拉力F＝40N。不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦。求：
（1）上述过程中拉力的功率；
（2）上述过程中提升动滑轮所做的功；
（3）若用该滑轮组匀速提起80N的货物，则滑轮组的机械效率η'为多大？
25．水平地面上放着重为200N、边长为0.2m的正方体物块现用斜面将其由底端匀速拉到顶端，如图所示已知平行于斜面的拉力为120N，物体移动的距离为2m，升高1m．求：
（1）物块放在水平地面上时对地面的压强；
（2）斜面的机械效率；
（3）物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小．
26．为了改善老旧住宅楼的保温效果，沈阳开展了“暖房子工程”，如图为施工现场使用的提升装置。已知被提升的建筑材料的质量为200kg，动滑轮重力为 500N，拉力F在10s内将重物匀速提升了10m，不计绳重及摩擦。（g=10N/kg）求：
（1）提升装置所做的有用功；
（2）拉力F 功率；
（3）该装置的机械效率。
27．如图甲所示是武汉雷神山医院的建设场景，建设过程中用到图乙所示的滑轮组，若用该滑轮组匀速提升3000N的重物上升4m，滑轮组的机械效率为80％（不计绳重以及滑轮与轴之间的摩擦）则：
（1）滑轮组的有用功为多少？
（2）拉力做的总功为多少？
（3）该滑轮组中动滑轮的总重为多少？
28．小雨通过如图甲所示滑轮组将水中物体匀速提升至空中，他所用拉力F与绳子自由端移动的距离s的关系图象如图乙所示。其中物体在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为85%，每个滑轮等重，不计绳重、摩擦和水的阻力。求：
（1）物体在空中上升2m，小雨做的功是多少？
（2）每个滑轮的重力是多少？
（3）物体的密度是多少？（g=10N/kg）
29．工人用如图所示装置在10s内将重为200N的货物匀速提升2m，每个滑轮的重力为50N，不计绳重及摩擦；求
（1）提升物体所做的有用功；
（2）拉力F做的功及功率；
（3）该滑轮组的机械效率。
30．重为600N的装卸工人用如图所示的滑轮组匀速提升重力为900N的货物，所用的拉力F为500N，物体以0.1m/s的速度上升10s，不计绳重及摩擦，求：
（1）拉力F做的有用功；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）拉力的功率。
31．利用一个斜面把一个重500N的物体匀速拉上汽车，斜面长5m，高1m，机械效率为80%，则物体在运动过程中受到的摩擦力是多大？
32．如图所示，将一个质量为0.4 kg的物体，从底端沿斜面匀速拉到顶端所用时间t为5s，斜面长s为1 m，高h为0.5 m，斜面的效率为80%。求：
（1）拉力做功的功率
（2）物体在斜面上运动时受到的摩擦力
33．质量为550kg、体积为0.1m3的一只密封箱子沉没于水面下5m深处，工人们用如图所示的滑轮组打捞箱子．求：
（1）5m深处水产生的压强；
（2）箱子在水中被匀速提起时，所用的拉力F为2×103N，滑轮组的机械效率是75%，请用两种方法计算箱子完全浸没在水中时受到的浮力．（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
34．工人师傅用如图所示的滑轮组匀速提升重为600N的物体G，所用拉力F为250N，将重物提升5m所用时间为10s。求：
（1）拉力F的功率
（2）该滑轮组的机械效率。
五、综合题
35．重为200N的物体静止在水平地面上．小刚用如图1所示的动滑轮将物体匀速竖直提升3m，已知动滑轮重50N，不计绳重和滑轮转轴处的摩擦．
（1）求小刚作用在绳上的拉力F；
（2）求该动滑轮的机械效率；
（3）小明认为，只需要再添一个定滑轮就可以用向下的力提升重物．请用笔画线代替绳子，在图2中画出滑轮组的绕绳方式．
36．在更换家用轿车的轮胎时，剪式千斤项是一种常用工具，图中是某型号剪式千斤顶的结构示意图。使用时，将底部支撑台置于水平地面，保持千斤顶竖直，将顶升置于汽车车身下，用手摇动板手使板手绕O点不断旋转，带动丝杆转动。通过杠杆水平拉动左端铰链，使支架向内收缩，顶升升高，从而将汽车车身顶起，丝杆上刻有梯形扣，图乙是梯形扣的实物图。
（1）该型号的剪式千斤顶是由一些简单机械组合而成的，在顶起车身的过程中，丝杆上的梯形扣属于下列哪一种简单机械？________
A．滑轮 B．滑轮组 C．杠杆 D．斜面
（2）现使用该剪式千斤顶更换轮胎，顶起汽车车身后，若顶升受到车身竖直向下的压力大小始终为10000N，且等于顶升对车身的支持力，千斤顶自身重量忽略不计。
①若底部支撑台与地面接触面积为0.04m2，顶起汽车车身后手不再用力，则千斤顶对地面产生的压强是多大 ？
答案解析部分
1．【答案】D
2．【答案】B
3．【答案】D
4．【答案】A
5．【答案】C
6．【答案】D
7．【答案】D
8．【答案】C
9．【答案】A
10．【答案】D
11．【答案】B
12．【答案】D
13．【答案】300；60%；200
14．【答案】A；改变力的方向；60；90%
15．【答案】80%；增大
16．【答案】12；80
17．【答案】（1）2
（2）B
（3）>
（4）0.4；83.3%
（5）变大
18．【答案】（1）83.3%
（2）物重
（3）不对；滑轮组的机械效率不是定值，求平均值无意义
19．【答案】（1）解：工人静止于水平地面，对工人进行受力分析如图所示：
则有F支持＝G人﹣F＝500N﹣300N＝200N
工人对地面的压力和地面对工人的支持力是一对相互作用力，则该工人对地面的压力F压＝F支持＝200N
工人对地面的压强p 4000Pa
答：工人对地面的压强为4000Pa。
（2）由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝2，则滑轮组的机械效率 90%
答：滑轮组的机械效率为90%。
（3）不计滑轮组的绳重和摩擦，由F + 得动滑轮的重力G动＝nF﹣G＝2×300N﹣540N＝60N
两个滑轮的质量相等，则定滑轮的重力G定＝G动＝60N
支架受到滑轮组的拉力F拉＝G定+3F＝60N+3×300N＝960N
F拉的力臂l2= OB
细绳BC的拉力力臂l1= OB，
由杠杆平衡条件FBCl1=F拉l2得FBC 1280N
答：细绳BC对支架的拉力为1280N。
20．【答案】（1）解：由图可知，连接动滑轮绳子的股数n＝2，绳子自由端移动的距离s＝nh＝2×0.5m＝1m，拉力F做的总功：W总＝Fs＝200N×1m＝200J，配重的重力G＝mg＝30kg×10N/kg＝300N，拉力F做的有用功：W有用＝Gh＝300N×0.5m＝150J，则滑轮组的机械效率：η＝ ×100%＝ ×100%＝75%
（2）解：拉力F的功率：P＝ ＝ ＝40W。
21．【答案】（1）解：工人做的有用功W有＝Gh＝2400×1m＝2400J
答：工人做的有用功为2400J；
（2）解：所做总功为W总＝Fs＝800N×4m＝3200J
斜面的机械效率为
答：斜面的机械效率为75%；
（3）解：此过程的额外功为W额＝W总﹣W有＝3200J﹣2400J＝800J
由W额＝fs知道，摩擦力为
答：物体在斜面上匀速运动时受到的摩擦力为200N。
22．【答案】（1）解：工人做的功W= Pt = 160W× 20s = 3.2×103 J
答：工人做的功为3.2×103 J；
（2）解：机械效率为
答：机械效率为93.75%；
（3）解：货物减半后，根据 可知
则此时的机械效率为
答：若相同情况下，提升货物的重减半，则机械效率变为88.2%。
23．【答案】（1）解：有用功：W有用＝Gh＝1600N×4m＝6400J
10s内拉力做的功即总功：W总＝ ＝ ＝8000J
答：10s内拉力做的功8000J
（2）解：绳自由端移动的距离：S＝nh＝4×4m＝16m
拉力：F＝ ＝ ＝500N
答：拉力F的大小500N
（3）解：拉力的功率：P＝ ＝ ＝800W
答：拉力的功率800W。
24．【答案】（1）解：由图可知
则绳端移动的距离
拉力做的总功
拉力的功率
答：上述过程中拉力的功率为；
（2）解：克服物重做的有用功
不计绳重及滑轮与轴之间的摩，提升动滑轮所做的额外功
答：上述过程中提升动滑轮所做的功为；
（3）解：由W额＝G动h可得动滑轮重力
用该滑轮组匀速提起
的货物，滑轮组的机械效率
答：若用该滑轮组匀速提起80N的货物，则滑轮组的机械效率η'为。
25．【答案】（1）解：根据题意知道，正方体物体的重力是200N、边长为0.2m，所以对水平面的压力是：F=G=200N，受力面积是：s=（0.2m）2 =0.04m2 ；
由 知道，物块放在水平地面上时对地面的压强是： ；
（2）解：将物体拉上斜面做的总功是：
做的有用功是：
斜面的机械效率： ≈83.3%
（3）解：将物体拉上斜面做的额外功是：W额外 =W总 -W有 =240J-200J=40J
克服物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力做的功为额外功，故沿斜面向上滑动时，
所受的摩擦力大小是： =20N
26．【答案】（1）解： G＝mg＝200kg×10N/kg＝2000N，W有＝ Gh＝2000N×10m＝2×104J
（2）解：由图可知，n＝2，则 F＝ ( G G动) ＝ ( 2000N 500N) ＝1250N，s＝nh＝2×10m＝20m，拉力F 做的功W总＝ Fs＝1250N×20m＝2.5×104J，拉力F 功率P＝ ＝2500W
（3）解：该装置的机械效率η＝ ＝80%
27．【答案】（1）解：滑轮组的有用功W有=Gh=3000N×4m=1.2×104J
（2）解：拉力做的总功W总= =1.5×104J
（3）解：滑轮组所做的额外功W额=W总－W有=1.5×104J－1.2×104J=3×103J
滑轮组中动滑轮的总重G轮= =750N
28．【答案】（1）解：由图像乙知，当物体浸没在水中时，滑轮组绳子端的拉力为100N，当物体在空气中，匀速拉动时，绳子端的拉力为200N。由图甲知，滑轮组承重绳子的根数为4根，物体在空中上升2m时，绳子端移动的距离s=nh=4×2m=8m
则小雨做的功W总=Fs=200N×8m=1600J
答：小雨做的功是1600J；
（2）解：在不计绳重及摩擦时，据知，对动滑轮所做的功W额=(1-η) W总=(1-85%)×1600J=240J
那么动滑轮的重力
所以每个滑轮的重力
答：每个滑轮的重力是60N；
（3）解：据滑轮组的特点知，物体的重力G物=4F-G动=4×200N-120N=680N
物体的质量
浸没在水中时，物体对滑轮组的作用力G物′=4F1-G动=4×100N-120N=280N
物体所受的浮力F浮=G物-G物′=680N-280N=400N
据阿基米德原理得，物体的体积
物体的密度
答：物体的密度是1.7×103kg/m3。
29．【答案】（1）解：有用功W有用=Gh=200N×2m=400J
答：提升装置所做的有用功为400J；
（2）解：由图知，n=2，不计绳重及摩擦，绳端的拉力F＝(G+G动)=(200N+50N)＝125N
拉力端移动距离s=nh=2×2m=4m
拉力做的总功W=Fs=125N×4m=500J
拉力做功的功率
答：拉力F做的功为500J，功率为50W；
（3）解：滑轮组的机械效率
答：该滑轮组的机械效率为80%；
30．【答案】（1）解：由 可得，物体被提升的高度为
拉力F做的有用功为
答：拉力F做的有用功为900J；
（2）解：由图知，承担重物绳子的段数n＝2，由
和
可得，拉力做总功为
滑轮组的机械效率为
答：滑轮组的机械效率为90%；
（3）解：拉力的功率为
答：拉力的功率为100W。
31．【答案】解：已知：物体重G=500N，斜面长L=5m，高h=1m；
由η= = = =80%，
解得：f=25N．
答：物体在运动过程中受到的摩擦力是25N．
32．【答案】（1）解：由做功公式可知，有用功为W有=G× h=（0.4kg×10N/kg）× 0.5m=2J
根据效率公式可知拉力做功为总功为
根据功率计算公式可得
答：功率为0.5W
（2）解：根据上述分析可知，物体运动的额外功为摩擦力所做的功，其大小为W额=W总-W有=2.5J-2J=0.5J根据W额=f×s可得
答：摩擦力为0.5N。
33．【答案】解：（1）5m深处水产生的压强p=ρgh=1000kg/m3×10N/kg×5m=50000Pa．
答：5m深处水产生的压强为50000Pa．
（2）箱子所受的浮力F浮=ρgV排=1000kg/m3×10N/kg×0.1m3=1000N．
机械效率η=，所以对箱子向上的拉力F拉=3Fη=3×2×103N×75%=4500N，
所以F浮=G﹣F1=mg﹣F1=550kg×10N/kg﹣4500N=1000N．
答：箱子完全浸没在水中时受到的浮力1000N．
34．【答案】（1）解：由图可知n=3，绳子自由端移动的距离为s=nh=3×5m=15m
拉力所做的总功为W总=Fs=250N×15m=3750J
拉力的功率为
答：拉力F的功率为375W；
（2）解：拉力做的有用功为W有=Gh=600N×5m=3000J
滑轮组的机械效率为
答：该滑轮组的机械效率为80%。
35．【答案】（1）解：由图可知，图1为动滑轮，使用动滑轮能省一半的力，不计绳重和滑轮转轴处的摩擦，则小刚作用在绳上的拉力为：
F= （G物+G轮）= ×（200N+50N）=125N
（2）解：滑轮组的机械效率为：
η= ×100%= ×100%= ×100%= ×100%= ×100%=80%
（3）解：因为是人站在地面上用向下的力提升重物，所以由2段绳子承担物重，应从定滑轮开始绕线，绕过下面的动滑轮，再绕过上面的定滑轮；如图所示：
36．【答案】（1）D
（2）2.5×105Pa ②顶起汽车车身后，为了方便更换轮胎，需要继续摇动扳手，使顶升继续升高一段距离，若人摇动扳手使顶升在1min内升高12cm，用千斤顶顶起车身时的机械效率为80%，则人做功的功率是多大______？ 25W
