2022年中考物理二轮复习专题优化训练+简单机械计算

2022年中考物理二轮复习专题优化训练 简单机械计算

1．用如图所示滑轮组提升480N的重物G，绳子自由端的拉力F=200N。重物在10s内匀速上升3 m。求：

(1)该滑轮组的机械效率η。

(2)小伟所做总功的功率P。

2．如图所示，不计绳的重力和摩擦，已知每个滑轮重10N，物体重G＝100N，为了使整个装置在如图所示位置静止，则需要施加的力F＝_____N。

3．如图所示，将一个质量为0.4kg的物体，从底端沿斜面匀速拉到顶端所用时间为5s，斜面长s为1m，高h为0.5m，斜面的效率为80%，g取。求：

(1)拉力所做的有用功。

(2)拉力做功的功率。

(3)物体在斜面上运动时受到的摩擦力。

4．如图所示，工人利用滑轮组提升重为810N物体的示意图，某段过程中物体匀速上升的速度为0.1m/s，工人拉力F的功率为90W，物体匀速上升6s，拉力F克服滑轮组的摩擦做的功是36J，不计绳重，求：

(1)工人拉绳子的拉力；

(3)滑轮组中动滑轮的重力。

5．如图所示，质量为70kg的小刚站在高台上通过滑轮组匀速提升货物。第一次提升货物的质量为100kg，第二次提升货物的质量为130kg。小刚第二次提升货物时对滑轮组做功的功率为220W。已知滑轮A、B的质量均为4kg，滑轮C的质量为8kg，绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计，g取10N/kg。求：

①第一次提升货物时，滑轮组的机械效率是多少？

②第二次提升货物时，小刚对高台的压力是多少？

③第二次提升货物时，货物上升的速度是多少？（计算结果保留2位小数）

6．小明同学利用图中所示滑轮组提升重物，不计绳重和摩擦，若每次提升重物都匀速拉动绳子，且提升同样的高度，重物重G从20N开始逐渐增加，直到绳子被拉断。图乙是以上实验操作过程中滑轮组的机械效率η%随货物重G增加而变化的图像。请根据提供的相关信息完成以下问题：

(1)动滑轮的重多少？

(2)绳子能承受的最大拉力是多少？

(3)当重物重为100N时滑轮组的机械效率是多少？

7．在如图所示的滑轮组装置中，用弹簧测力计竖直向上拉动细绳。10s内将总重为6N的钩码匀速提升了10cm，拉力的大小如图所示，则提升钩码的过程中，求：

(1)绳子自由端拉力做的功；

(2)额外功的大小；

(3)滑轮组的机械效率。

8．用如图所示的滑轮组将重的货物匀速提升的过程中，所用拉力，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦。

(1)求上述过程中的有用功；

(2)求上述过程中的总功；

(3)求滑轮组的机械效率。

9．在建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为200N的建材从地面匀速送到6m高处，所用拉力为120N，时间为20s。求：

(1)工人做的有用功；

(2)此过程中该装置的机械效率；

(3)工人做功的功率。

10．搬运工人站在水平高台上用如图所示的滑轮组匀速竖直向上提升重物，不计绳重和摩擦，工人的重力为640N，脚与地面接触的总面积为4×10-2m2。求：

(1)若拉力F的大小为150N，所提货物重力为360N时，滑轮组的机械效率为多少；

(2)若仍用该滑轮组提升另一货物，当提升过程中该工人对高台的压强为2.0×104Pa，则所提升货物的重力为多少。

11．在拓展课上，小泉同学模拟某建筑工地上拉动工件的情景，设置了如图所示的滑轮组。他用该滑轮组在4s内将一个重为100N的物体，沿着水平地面匀速拉动了2m。人的拉力为20N，物体移动时受到地面的摩擦力为物重的0.24倍，不计绳重及机械的摩擦。求：

(1)人的拉力所做的功；

(2)人的拉力做功的功率；

(3)滑轮组的机械效率。

12．脱贫攻坚工作中，政府加大农村人居环境的整治，修路、修房，建设美丽新农村。在房屋改造工地上，一个质量为80kg的工人，用如图所示的装置（包括滑轮组及装水泥板的托板）提升水泥板。已知托板重200N，每块水泥板重200N，工人在20s内匀速竖直向上提升5块水泥4m，不计绳重和摩擦，此时装置的机械效率为80%（g 取10N/kg）。求：

(1)工人拉绳的力；

(2)工人做功的功率；

(3)用该装置，工人一次最多能吊起几块水泥板。

13．如图所示，某建筑工地用汽车、定滑轮和斜面组成的装置，将质量为200kg的建材由斜面底端匀速拉到顶端。已知斜面倾角为30°，斜面高为5m，建材移动的速度为0.3m/s，汽车的输出功率为600W，斜面的效率与整个装置的效率之比η1：η2=8：5。（忽略定滑轮处摩擦及绳重）求：

(1)对建材做的有用功；

(2)斜面的效率；

(3)汽车所消耗的能量。

14．如图所示，杠杆在竖直向下拉力F的作用下将一物体缓慢匀速提升。下表是提升物体时采集到的信息：

(1)若不计杠杆自重和摩擦，根据杠杆的平衡条件，拉力F是______N；

(2)若实际拉力F为90N，求拉力F所做的有用功、总功和杠杆的机械效率。(        )(        )(        )（写出计算公式和求解过程）

15．在修建柳州市城市轻轨的施工过程中，起重机在4s内将重为5 × 104N的钢材沿竖直方向匀速提升了2m，而它的电动机做的功是2 × 105J。求：

(1)起重机对钢材所做的有用功；

(2)起重机所做的额外功；

(3)起重机的机械效率。

16．工人用如图所示的滑轮组在5s内将120N的物体匀速提升了1m，已知工人的拉力F=50N，不计绳重与摩擦阻力，求：

(1)工人做功的功率是多少？

(2)滑轮组的机械效率是多少？

(3)动滑轮重为多少？

(4)匀速提升多重物体时，滑轮组机械效率是？

17．滑轮组既能省力又能改变力的方向。亮亮用自制的滑轮组来提起500N重物（如图所示），绳子自由端的拉力F=200N，重物用时10s速度匀速上升2m，不计摩擦和绳子自重，求：

(1)亮亮所做的有用功；

(2)拉力做功的功率；

(3)该滑轮组的机械效率；

(4)若提升的重物为700N，滑轮组的机械效率。

18．用如图所示滑轮组从水中提起一个体积为5000cm3的石块A。绳子自由端的拉力F=60N，石块在20s时间内匀速上升了4m，此时石块仍浸没在水中。（ρ石=2.8×103kg/m³，g=10N/kg）求：

(1)石块的重力；

(2)拉力F的功率；

(3)石块受到的浮力；

(4)滑轮组的机械效率。

参考答案：

1．(1)80%；(2)180W

【解析】

(1)提升480N重物的过程中所做的有用功

所做的总功

故该滑轮组的机械效率

(2)小伟所做总功的功率

答∶(1)该滑轮组的机械效率是80%；

(2)小伟所做总功的功率是180W。

2．190

【解析】

物体在如图所示位置静止时，绳子对物体的拉力

F绳＝G＝100N

由图知，动滑轮上绳子的段数n＝2，不计绳重和摩擦，由滑轮组的特点可得

则需要施加的力

F＝2F绳﹣G动＝2×100N﹣10N＝190N

【点睛】

本题考查了滑轮组的特点，注意本题的使用方法很特殊，题图滑轮组费力但省距离，注意区分。

3．(1)2J；(2)0.5W；(3)0.5N

【解析】

解：(1)物体的重力为

拉力所做的有用功为

(2)拉力所做的总功为

拉力做功的功率为

(3)克服摩擦力做的额外功为

物体在斜面上运动时受到的摩擦力为

答：(1)拉力所做的有用功为2J。

(2)拉力做功的功率为0.5W。

(3)物体在斜面上运动时受到的摩擦力为0.5N。

4．(1)300N；(2)30N

【解析】

(1)由图示知，滑轮组承重绳子的根数为3根，物体匀速上升的速度为0.1m/s，则绳子端移动的速度

v=3×0.1m/s=0.3m/s

据P=Fv得，工人拉绳子的拉力

(2)物体匀速上升6s，物体上长升的高度

h=v1t=0.1m/s×6s=0.6m

提升重物所做的功

W有=Gh=810N×0.6m=486J

工人拉绳子所做的功

W总=Pt=90W×6s=540J

则提升动滑轮所做的功

W动=W总-W有-W摩擦=540J-486J-36J=18J

那么动滑轮的重力

答：(1)工人拉绳子的拉力为300N；

(2)滑轮组中动滑轮的重力为30N。

5．①83.3%；②950N；③0.15m/s

【解析】

解：①第一次提升货物时，在B处向上的拉力FB为

小刚受到向下的拉力为

第一次滑轮组的机械效率为

②第二次提升货物时，在B处向上的拉力为，小刚受到向下的拉力为，则

小刚对高台的压力为

③拉力上升的速度

货物上升的速度

答：①第一次提升货物时，滑轮组的机械效率是83.3%；

②第二次提升货物时，小刚对高台的压力是950N；

③第二次提升货物时，货物上升的速度是0.15m/s。

6．(1)20N；(2)100N；(3)83.3%

【解析】

【分析】

(1)首先用物重G、动滑轮重G滑表示出机械效率η，然后在η—G的图像中，读取其中一组数据，代入计算即可；

(2)从图像中可读出滑轮能提升的最大物重，此时绳子承受的拉力最大；图甲的滑轮组由两段绳子承担物重，那么最大拉力就是最大物重、动滑轮重之和的二分之一；

(3)先根据图读出最大拉力，计算出最大拉力时物体的重力，根据机械效率公式计算出滑轮组的机械效率。

解：(1)由图像知，η=50%，G物=20N，n=2，由，可得

解得：G动=20N。

(2)由图知：滑轮组能提升的最大物重为G′物大=180N，则有

(3)当重物重为100N时，则滑轮组的机械效率

答：(1)动滑轮的重是20N；

(2)绳子能承受的最大拉力是100N；

(3)当重物重为100N时滑轮组的机械效率为83.3%。

7．(1)0.72J；(2)0.12J；(3)83.3%

【解析】

(1)由图可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为2.4N，承担物重的绳子股数n＝3，绳子自由端移动的距离

s＝nh＝3×0.1m＝0.3m

绳子自由端拉力做的功

W总=Fs=2.4N×0.3m=0.72J

(2)滑所做的有轮组用功

W有=Gh=6N×0.1m=0.6J

额外功的大小

W额=W总﹣W有=0.72J﹣0.6J=0.12J

(3)滑轮组的机械效率

答：(1)绳子自由端拉力做的功为0.72J。

(2)额外功的大小为0.12J。

(3)滑轮组的机械效率为83.3%。

8．(1)160J；(2)200J；(3)80%

【解析】

解：(1)由图可知滑轮组绳子的有效股数n=2，上述过程中的有用功

W有=Gh=80N×2m=160J

(2)绳端移动的距离

s=2h=2×2m=4m

总功

W总=Fs=50N×4m=200J

(3)滑轮组的机械效率

=80%

答：(1)上述过程中的有用功是160J；

(2)上述过程中的总功是200J；

(3)滑轮组的机械效率是80%。

9．(1) 1200J；(2) 83.3%；(3) 72W

【解析】

解：(1)工人所做的有用功

(2)由图知n＝2，拉力端移动距离

工人做的总功

该装置的机械效率

(3)工人做功的功率

答：(1)工人做的有用功为1200J；

(2)此过程中该装置的机械效率为83.3%；

(3)工人做功的功率为72W。

10．(1)80%；(2)390N

【解析】

解：(1)若货物重为360N，则滑轮组的机械效率为

动滑轮自重为

(2)当工人对高台的压强为2.0×104Pa时，压力为

所以人对绳子的拉力为

此时所提升货物的重力

答：(1)滑轮组的机械效率为80%；

(2)所提升货物的重力为390N。

11．(1) 80J；(2) 20W ；(3) 60%

【解析】

解：(1)由图知，n=2，则绳端移动的距离

人的拉力所做的功

(2)拉力F做功的功率

(3)因为物体移动时受到地面的摩擦力为物重的0.24倍，所以物体受到的摩擦力

机械效率为

答：(1)人的拉力所做的功为80J；

(2)人的拉力做功的功率20W；

(3)滑轮组机械效率为60%。

12．(1)625N；(2)250W；(3)6

【解析】

(1)已知托板重200N，每块石板重200N，不计绳重和摩擦，装置的机械效率为80%，根据已知求得有用功为

总功为

故工人拉绳的力为

(2)工人做功的功率

(3)因为不计绳重和摩擦，故动滑轮的重力为

绳子上最大拉力

水泥板总重

水泥板块数

答：(1)工人拉绳的力为625N。

(2)工人做功的功率为250W。

(3)用该装置，工人一次最多能吊起6块水泥板。

13．(1)1×104J；(2)50%；(3)3.2×104J

【解析】

解：(1)建材的重力为

G=mg=200kg×10N/kg=2×103N

对建材做的有用功为

W有=Gh=2×103N×5m=1×104J

(2)牵引力为

在直角三角形中，30°角所对直角边等于斜边一半，可以求出斜边为

s=2×5m=10m

牵引力做功为

W总=Fs=2×103N×10m=2×104J

斜面的效率为

(3)因为斜面的效率与整个装置的效率之比η1：η2=8：5，求出

η2=31.25%

则汽车所消耗的能量为

答：(1)对建材做的有用功为1×104J；

(2)斜面的效率为50%；

(3)汽车所消耗的能量为3.2×104J。

14．     80     8J     9J     88.9%

【解析】

(1)[1]根据杠杆平衡条件可得

(2)[2]拉力F所做的有用功为

[3]拉力F所做的总功为

[4]杠杆的机械效率为

答：(2)拉力F所做的有用功为8J、总功为9J、杠杆的机械效率为88.9%。

15．(1) 1 × 105J；(2) 1 × 105J；(3) 50%

【解析】

(1)起重机对钢材所做的有用功

(2)起重机所做的额外功

(3)由题知，电动机做的总功

则起重机的机械效率

答：(1)起重机对钢材所做的有用功为1 × 105J；

(2)起重机对钢材所做的额外功为1 × 105J；

(3)起重机的机械效率为50%。

16．(1) 30W；(2) 80；(3) 30N；(4) 90。

【解析】

(1)由图可知，滑轮组绳子的有效股数n=3，则绳端移动的距离

s=nh=31m=3m

工人做的功

=Fs=50N3m=150J

工人做功的功率

P===30W

(2)工人拉力做的有用功

=Gh=120N1m=120J

滑轮组的机械效率

=100==80

(3)不计绳重与摩擦阻力，由F=(G+)可得，

动滑轮的重力

=nF120N=350N120N=30N

(4)因不计绳重与摩擦阻力时，所以，滑轮组的机械效率

=100=100=100

当滑轮组的机械效率是时，匀速提升物体的重力

===270N

答：(1)工人做功的功率是。

(2)滑轮组的机械效率是。

(3)动滑轮重为。

(4)匀速提升重的物体时，滑轮组机械效率是。

17．(1)1000J；(2)120W；(3)83.3%；(4)87.5%

【解析】

【分析】

根据机械功及简单机械的机械效率进行计算。

解：(1)由题意可知，亮亮所做的有用功为提升重物所做的功，即

(2)由题意可知，绳子自由端移动的速度为

拉力做功的功率为

(3)由题意可知拉力所做的功为

则滑轮组的机械效率为

(4)由题意可得动滑轮的自重为

当提升的重物为700N时，滑轮组所做的有用功为

亮亮所做总功为

此时滑轮组的机械效率为

答：(1)亮亮所做的有用功为1000J；

(2)拉力做功的功率为120W；

(3)滑轮组的机械效率约为83.3%；

(4)当提升重物为700N时，滑轮组的机械效率为87.5%。

18．(1)140N；(2)24W；(3)50N；(4)75%

【解析】

【分析】

(1)知道金属块的体积和密度，利用m=ρV求金属块的质量，再利用G=mg求其重力；

(2)由图知，n=2，拉力端移动距离s=2h，知道金属球出水后拉力，利用W=Fs求拉力做功，又知道做功时间，利用求做功的功率；

(3)由于金属块浸没在水中，排开水的体积等于金属块的体积，再利用阿基米德原理求金属块受到的浮力；

(4)使用滑轮组所做的有用功W有=(G-F浮)h，利用效率公式求滑轮组的机械效率。

解：(1)由可得，金属块的质量

m=ρV=2.8×103kg/m3×5000×10-6m3=14kg

金属块的重力

G=mg=14kg×10N/kg=140N

(2)由图知，n=2，拉力端移动的距离

s=2h=2×4m=8m

拉力做功

W总=Fs=60N×8m=480J

拉力F的功率

(3)因为金属块浸没在水中，所以排开水的体积

V排=V=5000×10-6m3

金属块受到的浮力

F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×5000×10-6m3=50N

(4)使用滑轮组所做的有用功

W有=(G-F浮)h=(140N-50N)×4m=360J

此时该滑轮组的机械效率

答：(1)金属块的重力为140N；

(2)拉力F的功率为24W；

(3)金属块受到的浮力为50N；

(4)这个滑轮组的机械效率为75%。