中考物理必考重难点压轴专题精炼(高分突破)专题22综合应用题里的机械效率综合计算问题(原卷版+解析)

这是一份中考物理必考重难点压轴专题精炼(高分突破)专题22综合应用题里的机械效率综合计算问题(原卷版+解析)，共19页。

（1）物体上升的高度；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）拉力的功率。
2. 如图所示，小汽车通过滑轮组从竖直矿井中提升矿石，矿石以lm/s的速度匀速上升8m，已知矿石重2700N，动滑轮重300N，不计绳的重力及滑轮摩擦，求该过程中：
(1)汽车拉力的大小；
(2)汽车拉力的功率；
(3)滑轮组的机械效率。
3. 小明家装修房屋，一箱质量为的建筑材料放在水平地面上，它与水平地面的接触面积是。装修工人用的拉力通过如图所示的滑轮组将建筑材料匀速提升，用时。（）求：
（1）建筑材料放在水平地面上时对地面的压强；
（2）拉力的功率；
（3）滑轮组的机械效率。
4．近期我国长江中下游许多省份因连续大雨发生洪涝灾害。抗洪抢险小分队成员李军在一次行动中需要帮老百姓把一个质量为240kg的重物搬到2m高的车上。为了省力采用5m的长木板搭了一个斜面（如图所示）。用1200N的力用了5min将重物匀速推到车上。关于此简易斜面装置，下列说法中正确的是（ ）
A．他对重物做了4800J的功
B．他做功的功率为16W
C．此次简易斜面装置的机械效率为50%
D．斜面是一种省力杠杆
5. 如图工人用250N的力F将重为400N的物体在10s内匀速提升2m。不计绳重和摩擦．求：
（1）工人对物体做的有用功；
（2）拉力F做功的功率；
（3）若将重为900N的物体提升相同高度，此滑轮组的机械效率。
6. 用如图所示的滑轮组将重为300N的物体以0.1m/s的速度匀速向上提升10s。
（1）若不计动滑轮重、绳重和滑轮与轴间的摩擦，求人对绳的拉力F；
（2）实际中动滑轮重为40N，人的拉力做功400J，求滑轮组的机械效率以及克服绳重和摩擦所做的额外功。
7. 如图，工人用动滑轮提升重为800N的物体，所用拉力为F，物体以0.2m/s的速度匀速上升，此时动滑轮的机械效率为80%，不计绳重和摩擦。求：
（1）物体在10s内上升的高度；
（2）工人对绳端的拉力；
（3）当被提升的物重增大为1000N时，工人对绳端的拉力。
8. 2022年4月，一头质量为180kg的海豚在昌江棋子湾受伤搁浅，被救援人员送至科研基地治疗。救援过程中，利用如图所示的滑轮组，在40s时间内，救援人员用500N的拉力拉动绳端，把轻质布兜内的海豚沿竖直方向匀速提升2m。g取10N/kg，问，此过程中：
（1）滑轮组对海豚做的有用功有多大？
（2）拉力做功的功率有多大？
（3）滑轮组的机械效率有多大？
9. 如图所示，某工人利用滑轮组将一个重为900N的货箱在6s内匀速提升3m。此过程中，绳子自由端所受的拉力为F，滑轮组的机械效率为75%，试求：
（1）货箱上升的速度是多少？
（2）有用功是多少？
（3）拉力F是多少？
10. 如图所示，工人师傅利用滑轮组将静止在水平地面上质量为45kg的石板匀速提升6m，用时30s。石板与地面接触面积为9000cm2，动滑轮重为50N。（g取10N/kg，不计绳重和摩擦）求：
（1）提升前石板对地面的压强；
（2）石板上升的速度和工人师傅所用拉力；
（3）拉力的功率。
11. 某建筑工人用300N的拉力，在25s内将重力为800N的水泥利用滑轮组匀速提高4m，如图所示。若不计摩擦和绳重，请你完成下列计算：
（1）动滑轮的重力；
（2）工人做功的功率；
（3）该装置的机械效率。
12. 某校科技小组，设计了如图所示的一套从水中打捞物体的简单滑轮组装置，动滑轮的重力为50N，物体A的密度为1.5×103kg/m3，体积为0.04m3；通过滑轮组把A从水中匀速提升（A始终未露出水面），不计绳重、摩擦及水的阻力，ρ水=1×103kg/m3，g=10N/kg。求：
（1）A浸没在水中所受浮力；
（2）A露出水面前，滑轮组的机械效率；
（3）若人的重力为625N，与水平地面的接触面积为500cm2，人对地面的压强。
13.质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图象如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计，（g＝10N/kg）。问：
(1)若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m，作用在钢绳上的拉力为400N，拉力的功率是多大；
(2)动滑轮受到的重力；
(3)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，若要工人不被拉离地面，此滑轮组机械效率最大值是多少？
2023年中考物理必考重点难点压轴题25个小微专题精炼（全国通用）
专题22 综合应用题里的机械效率综合计算问题
1．如图所示，人用滑轮组拉着重810N的物体使其沿竖直方向以0.1m/s的速度匀速向上运动了5s，人对绳子向下的拉力为300N．求：
（1）物体上升的高度；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）拉力的功率。
【答案】（1）物体上升的高度为0.5m；
（2）滑轮组的机械效率为90%；
（3）拉力的功率为90W。
【解析】（1）由v＝可得，物体上升的高度：
h＝vt＝0.1m/s×5s＝0.5m；
（2）由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝3，
滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%＝90%；
（3）拉力端移动距离s＝3h＝3×0.5m＝1.5m，
总功：W总＝Fs＝300N×3h＝300N×1.5m＝450J，
拉力的功率：P＝＝＝90W。
2. 如图所示，小汽车通过滑轮组从竖直矿井中提升矿石，矿石以lm/s的速度匀速上升8m，已知矿石重2700N，动滑轮重300N，不计绳的重力及滑轮摩擦，求该过程中：
(1)汽车拉力的大小；
(2)汽车拉力的功率；
(3)滑轮组的机械效率。
【答案】(1) 1000N；(2) 3000W；(3)90%
【解析】(1)由图可知，n=3，则汽车拉力的大小为
(2)汽车运动的速度为
汽车拉力的功率为
(3)滑轮组的机械效率为
3. 小明家装修房屋，一箱质量为的建筑材料放在水平地面上，它与水平地面的接触面积是。装修工人用的拉力通过如图所示的滑轮组将建筑材料匀速提升，用时。（）求：
（1）建筑材料放在水平地面上时对地面的压强；
（2）拉力的功率；
（3）滑轮组的机械效率。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）建筑材料的重力
建筑材料放在水平地面上时对地面的压强
（2）滑轮组的动滑轮绕2段绳，绳子自由端移动的距离
拉力做的总功
拉力的功率
（3）有用功为
滑轮组的机械效率
答：（1）建筑材料放在水平地面上时对地面的压强是；
（2）拉力的功率是；
（3）滑轮组的机械效率是。
4．近期我国长江中下游许多省份因连续大雨发生洪涝灾害。抗洪抢险小分队成员李军在一次行动中需要帮老百姓把一个质量为240kg的重物搬到2m高的车上。为了省力采用5m的长木板搭了一个斜面（如图所示）。用1200N的力用了5min将重物匀速推到车上。关于此简易斜面装置，下列说法中正确的是（ ）
A．他对重物做了4800J的功
B．他做功的功率为16W
C．此次简易斜面装置的机械效率为50%
D．斜面是一种省力杠杆
【答案】D
【解析】A.做的总功：W总＝Fs＝1200N×5m＝6000J，故A错误；
B.做功的功率为：P＝＝＝20W，故B错误；
C.重物的重力：G＝mg＝240kg×10N/kg＝2400N，
李军对重物做的有用功：
W有用＝Gh＝2400N×2m＝4800J，
简易斜面装置的机械效率：
η＝＝×100%＝80%，故C错误；
D.据课本知识可知，斜面本质上是一种省力杠杆，故D正确。
5. 如图工人用250N的力F将重为400N的物体在10s内匀速提升2m。不计绳重和摩擦．求：
（1）工人对物体做的有用功；
（2）拉力F做功的功率；
（3）若将重为900N的物体提升相同高度，此滑轮组的机械效率。
【答案】（1）800J；（2）100W；（3）90%
【解析】（1）由图知道，承担物重的绳子股数n=2，则拉力F移动的距离s=2h
克服物体的重力所做的功是有用功，故工人对物体做的有用功
W有=Gh=400N×2m=800J
（2）拉力F移动距离s=2h=2×2m=4m
拉力F所做的总功
W总=Fs=250N×4m=1000J
拉力做功的功率
（3）由于不计绳重和摩擦，提升过程做的额外功是克服动滑轮重力做功，故提升400N的物体时做的额外功是
将重为900N的物体提升相同高度，做的有用功

所做的总功

由知道 ，此滑轮组的机械效率
6. 用如图所示的滑轮组将重为300N的物体以0.1m/s的速度匀速向上提升10s。
（1）若不计动滑轮重、绳重和滑轮与轴间的摩擦，求人对绳的拉力F；
（2）实际中动滑轮重为40N，人的拉力做功400J，求滑轮组的机械效率以及克服绳重和摩擦所做的额外功。
【答案】（1）150N；（2）75%，60J
【解析】（1）滑轮组的动滑轮绕2段绳，不计动滑轮重、绳重和滑轮与轴间的摩擦，人对绳的拉力
（2）物体上升的高度
h=vt=0.1m/s×10s=1m
有用功
W有=Gh=300N×1m=300J
滑轮组的机械效率
克服动滑轮做的功
W动=G动h=40N×1m=40J
额外功
W额=W总-W有=400J-300J=100J
克服绳重和摩擦所做的额外功
W=W额-W动=100J-40J=60J
答：（1）若不计动滑轮重、绳重和滑轮与轴间的摩擦，人对绳的拉力是150N；
（2）实际中动滑轮重为40N，人的拉力做功400J，滑轮组的机械效率是150N，克服绳重和摩擦所做的额外功是60J。
7. 如图，工人用动滑轮提升重为800N的物体，所用拉力为F，物体以0.2m/s的速度匀速上升，此时动滑轮的机械效率为80%，不计绳重和摩擦。求：
（1）物体在10s内上升的高度；
（2）工人对绳端的拉力；
（3）当被提升的物重增大为1000N时，工人对绳端的拉力。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）物体在10s内上升的高度为
（2）由图可知，承担物重的绳子段数为n=2，则由可知，有如下关系成立
所以工人对绳端的拉力为
（3）对动滑轮受力分析，动滑轮受自身的重力，受下方所挂重物的拉力，受向上两个绳子的拉力，动滑轮的重力为
当被提升的物重增大为1000N时，工人对绳端的拉力为
答：（1）物体在10s内上升的高度为；
（2）工人对绳端的拉力为；
（3）当被提升的物重增大为1000N时，工人对绳端的拉力为。
8. 2022年4月，一头质量为180kg的海豚在昌江棋子湾受伤搁浅，被救援人员送至科研基地治疗。救援过程中，利用如图所示的滑轮组，在40s时间内，救援人员用500N的拉力拉动绳端，把轻质布兜内的海豚沿竖直方向匀速提升2m。g取10N/kg，问，此过程中：
（1）滑轮组对海豚做的有用功有多大？
（2）拉力做功的功率有多大？
（3）滑轮组的机械效率有多大？
【答案】（1）3.6×103J；（2）100W；（3）90%
【解析】（1）质量为180kg的海豚，被匀速提升2m，所以滑轮组对海豚做的有用功
（2）由滑轮组可知，动滑轮上绳子根数n=4，绳子拉的距离
s=4×2m=8m
拉力做功
拉力做功的功率
（3）滑轮组的机械效率
答：（1）滑轮组对海豚做的有用功为3.6×103J；
（2）拉力做功的功率为100W；
（3）滑轮组的机械效率为90%。
9. 如图所示，某工人利用滑轮组将一个重为900N的货箱在6s内匀速提升3m。此过程中，绳子自由端所受的拉力为F，滑轮组的机械效率为75%，试求：
（1）货箱上升的速度是多少？
（2）有用功是多少？
（3）拉力F是多少？
【答案】（1）0.5m/s；（2）2700J；（3）400N
【解析】（1）货箱在6s内匀速提升3m，则货箱的速度
（2）由题意可知，将重为900N的货箱提升3m，所做的有用功
（3）根据公式可知，拉力F做的总功
由图可知，滑轮组用3段绳子承担物重，故s=3h=3×3m=9m
根据公式可知，拉力F的大小
10. 如图所示，工人师傅利用滑轮组将静止在水平地面上质量为45kg的石板匀速提升6m，用时30s。石板与地面接触面积为9000cm2，动滑轮重为50N。（g取10N/kg，不计绳重和摩擦）求：
（1）提升前石板对地面的压强；
（2）石板上升的速度和工人师傅所用拉力；
（3）拉力的功率。
【答案】（1）500Pa；（2）0.2m/s， 250N；（3）100W
【解析】（1）提升前石板对地面的压力为
受力面积为
提升前石板对地面的压强为
（2）物体上升的速度为
工人师傅所用拉力
（3）绳端移动的距离为
拉力做总功为
拉力功率为
11. 某建筑工人用300N的拉力，在25s内将重力为800N的水泥利用滑轮组匀速提高4m，如图所示。若不计摩擦和绳重，请你完成下列计算：
（1）动滑轮的重力；
（2）工人做功的功率；
（3）该装置的机械效率。
【答案】（1）100N；（2）144W；（3）89%
【解析】（1）由图可知，绳子的有效股数n=3，不计摩擦和绳重，动滑轮的重力
G动=3F-G=3×300N-800N=100N
（2）当水泥提升4m时，绳子自由端所移动的距离s=3×4m=12m
工人做的总功
W总=Fs=300N×12m=3600J
工人做功的功率

（3）有用功
W有=Gh=800N×4m=3200J
该装置的机械效率

答：（1）动滑轮的重力是100N；
（2）工人做功的功率是144W；
（3）该装置的机械效率是89%。
12. 某校科技小组，设计了如图所示的一套从水中打捞物体的简单滑轮组装置，动滑轮的重力为50N，物体A的密度为1.5×103kg/m3，体积为0.04m3；通过滑轮组把A从水中匀速提升（A始终未露出水面），不计绳重、摩擦及水的阻力，ρ水=1×103kg/m3，g=10N/kg。求：
（1）A浸没在水中所受浮力；
（2）A露出水面前，滑轮组的机械效率；
（3）若人的重力为625N，与水平地面的接触面积为500cm2，人对地面的压强。
【答案】（1）400N；（2）80%；（3）104Pa
【解析】（1）A浸没在水中时，排开水的体积为
V排=V=0.04m3
A浸没在水中时所受浮力为
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.04m3=400N
（2）A的重力为
G=mg=1.5×103kg/m3×0.04m3×10N/kg=600N
A露出水面前，滑轮组的机械效率为
人对绳子的拉力为
人的重力为625N，人对地面的压力为
F压=G-F=625N-125N=500N
人对地面的压强强为
答：（1）A浸没在水中所受浮力为400N；
（2）A露出水面前，滑轮组的机械效率为80%；
（3）人对地面的压强为104Pa。
13.质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图象如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计，（g＝10N/kg）。问：
(1)若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m，作用在钢绳上的拉力为400N，拉力的功率是多大；
(2)动滑轮受到的重力；
(3)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，若要工人不被拉离地面，此滑轮组机械效率最大值是多少？
【答案】(1) 120W；(2) 200N；(3) 889%
【解析】(1)由图可知，n=3，则绳端移动的距离
拉力做的功
拉力的功率
(2)由图乙可知，物重G=300N时，滑轮组的机械效率η=60%，因机械中摩擦力及绳重忽略不计，克服物重做的功为有用功，克服动滑轮重力和物重做的功为总功，所以，滑轮组的机械效率
所以
(3)已知工人的质量为60kg，则该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力
由可得，提升的最大物重
则滑轮组的最大机械效率