2025年中考物理专题复习讲义专题15 机械效率（习题精选练习）（解析版）

这是一份2025年中考物理专题复习讲义专题15 机械效率（习题精选练习）（解析版），共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1．重为30N的物体在大小为20N的拉力F的作用下分别在水平面和斜面上进行了两段运动，所用时间均为10s，斜面高2m。拉力F的方向始终沿着物体运动方向，物体在水平面上运动的速度-时间图像如图甲所示，物体在斜面上运动的路程-时间图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．两次运动物体所受的摩擦力均为20N
B．斜面上拉力F的功率为0W
C．斜面上拉力F所做的功为60J
D．斜面的机械效率为60%
【答案】D
【解析】
A．由甲图可知物体在水平面上做匀速直线运动，此时物体处于平衡状态，受水平方向拉力和水平面对物体的摩擦力作用，可知拉力和摩擦力为平衡力，由二力平衡可知，拉力和摩擦力大小相等、方向相反、作用在同一直线上，可知摩擦力大小等于拉力等于20N；由乙图可知物体在斜面上做匀速直线运动，此时物体处于平衡状态，沿斜面方向上，物体受到拉力、滑动摩擦力，还受到重力沿斜面方向向下的分力，所以拉力大于物体受到的滑动摩擦力，物体受到的滑动摩擦力小于20N，故A错误；
BC．由乙图可知物体运动t=10s时物体运动的路程为s=5m，拉力F=20N，可知拉力做功的总功为W总=Fs=20N5m=100J
拉力做功的功率为
故B错误，C错误；
D．物体的重力G=30N，斜面对物体提升的高度h=2m，可知拉力对物体做的有用功为
W有=Gh=30N2m=60J
则斜面的机械效率为

故D正确。
故选D。
2．如图是一幢高层建筑内的垂直升降电梯工作示意图，某次运行时，承载的15人平均每人质量为60kg，已知电梯厢体和动滑轮的质量共计600kg，不计钢丝绳重和摩擦，且钢丝绳不伸长，电梯在20s内匀速上升了100m，则下列说法正确的是（g＝10N/kg）（ ）
A．钢丝绳端的拉力为3000N
B．钢丝绳端上升的高度为200m
C．本次上升过程中，升降电梯的机械效率为60%
D．在不超重的情况下，承载人的总重越大，该装置越省功【答案】C
【解析】
A．电梯厢体和动滑轮的质量m梯=600kg，承载的15人平均每人质量为60kg可知人的总质量为
m人=60kg15=900kg
则人和电梯总重为
G=G梯+G人=m梯g+m人g=600kg10N/kg+900kg10N/kg=15000N
由图可知滑轮组的绳子段数为3，可知拉力大小为
故A错误；
B．物体上升的高度为h=100m，可知绳子自由端移动的距离为
s=3h=100m3=300m
故B错误；
C．滑轮组做的有用功为
W有=G人h=m人gh=900kg10N/kg100m=9105J
拉力做的总功为
W总=Fs=5000N300m=1.5106J
可知电梯的机械效率为
故C正确；
D．不计钢丝绳重和摩擦，总功大小为
可知当G人变大时W总变大，即承载人的总重越大，则该装置做的总功越大，根据功的原理，任何机械都不能省功，故D错误。
故选C。
二、多选题
3．某同学用滑轮组提升物体，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中图线a所示，物体上升的高度随时间变化的关系如图中图线b所示，已知物体的质量为，所用动滑轮的质量为，绳子自由端的拉力F为。g取。在的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度为B．拉力F的功率为
C．有用功为D．滑轮组的机械效率为90%
【答案】AB
【解析】
A．绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中图线a所示，绳子自由端移动的速度为
故A正确；
B．拉力F的功率
故B正确；
C．由图可知，在0~2s的过程中，物体升高高度
h=10cm=0.1m
拉力做的有用功
W有=Gh=mgh=0.9kg×10N/kg×0.1m=0.9J
故C错误；
D．由图线ab所示分析可得动滑轮绕绳子的段数
滑轮组的机械效率为
故D错误。
故选AB。
4．质量为60kg的工人站在水平地面上，利用如图滑轮组竖直向下拉动绳子自由端，将一质量为80kg的重物A以0.1m/s的速度匀速上升1m，此时该滑轮组的机械效率为80%（g取10N/kg）。对此工作过程及装置以下说法正确的是（ ）
A．动滑轮重为200NB．工人对绳的拉力做功1000J
C．拉力F的功率为50WD．工人对地面的压力为100N【答案】BD
【解析】
B．重物的质量为80kg，则重物的重力
G=mg=80kg×10N/kg=800N
重物上升1m，则有用功
W=Gh=800N×1m=800J
由图可知，动滑轮上的绳子段数是2段，该滑轮组的机械效率为80%，由可知，滑轮组做的总功是
即工人对绳的拉力做功1000J，故B正确；
C．绳子自由端移动的距离
s=nh=2×1m=2m
则绳子自由端的拉力
绳子自由端移动的速度
v=nv物=2×0.1m/s=0.2m/s
拉力F的功率
P=Fv=500N×0.2m/s=100W
故C错误；A．若不计摩擦和绳重，由可得，动滑轮的重力
G动=2F-G=2×500N-800N=200N
由于实际上绳重和摩擦是存在的，则动滑轮重不等于200N，故A错误；
D．因工人受到竖直向上的支持力和拉力以及竖直向下的重力而处于平衡状态，所以工人受到地面的支持力
F支持=G人-F=mg-F=60kg×10N/kg-500N=600N-500N=100N
又因工人对地面的压力和地面对人的支持力是一对相互作用力，所以工人对地面的压力等于地面对人的支持力，即100N，故D正确。
故选BD。
三、填空题
5．如图所示，物重G为480N，用滑轮组将重物匀速提升2m，所用拉力F为200N，则滑轮组的机械效率为______；如果要提高滑轮组的机械效率，你的做法是______（答出一条即可）。
【答案】 80% 增大物体的重力
【解析】
[1]克服重力所做的有用功为
由图可知，承担重物的绳子股数n=3，绳端通过的距离为
拉力所做的总功为
滑轮组的机械效率为
[2]用该滑轮组提升重物时，滑轮组的机械效率为
由上面的表达式可知，要提高滑轮组的机械效率可以增大物体的重力。当然减小动滑轮重力、减小摩擦和绳重，也可以提高机械效率。
6．如图所示，用弹箦测力计沿粗糙斜面匀速向上拉动木块，已知木块受到的摩擦力为1N，由图中数据可知，弹簧测力计示数为________N。
【答案】6
【解析】
由题意知，拉动木块所做的有用功
W有=Gh=10N×0.2m=2J
克服摩擦所做的额外功W额=fs=1N×0.4m=0.4J
则此过程所做的总功
W总=W有+W额=2J+0.4J=2.4J
则拉力
所以弹簧测力计示数为6N。
7．某同学用所学滑轮知识在家里阳台上安装了如图所示的升降装置，他用此装置将重480N的物体匀速拉高10m，所用拉力为300N，则拉力做的功是______J；该装置的机械效率为______。
【答案】 6000 80%
【解析】
[1]由图可知，承担物重绳子的股数为n=2，物体匀速拉高10m，所用拉力为300N，则拉力做的功是
W总=Fs=Fnh=300N×2×10m=6000J
[2]所做的有用功为
W有=Gh=480N×10m=4800J
该装置的机械效率为
8．左图是2022北京冬奥会的滑雪大跳台，右图是小明制作大跳台的模型。
（1）把跳台滑道上段简化成图1的杠杆，是支点，A是这段滑道的重心，若模型支架对滑道的力作用在点，沿线。
①画出的力臂______；
②根据公式______判断，______滑道上段所受的重力（选填“大于”“等于”“小于”）。
（2）用图2装置模拟建造滑道，被匀速提升的模型部件重4N，拉力为2.5N，此过程的机械效率为______。
【答案】 小于
【解析】
（1）①[1]模型支架对滑道的力作用在点，沿线，过支点做的力的作用线的垂线，如图所示：
②[2][3]滑道上段所受的重力的力臂如图所示：
重力的力臂要小于的力臂，根据杠杆的平衡条件可知，小于滑道上段所受的重力。
（2）[4]由图可知，有两段绳子拉着动滑轮，此过程的机械效率为
四、实验题
9．如图甲所示是“测量滑轮组的机械效率”的实验装置。
（1）实验时沿竖直方向______拉动弹簧测力计，使钩码上升10cm，弹簧测力计的示数如图甲所示，若每个钩码重2N，则滑轮组的机械效率为______；
（2）小红做完实验，通过和其他小组交流，了解到滑轮组的机械效率与动滑轮重G动有关系，接着她改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图乙的图像。若不计绳重和摩擦，分析图像中的A点可知，被提升物体所受的重力为______N。
【答案】 匀速 83.3% 3
【解析】
（1）[1]匀速拉动弹簧测力计时，绳子自由端和钩码均处于匀速直线运动状态，处于平衡状态，此时由二力平衡可知，弹簧测力计示数与绳子的拉力大小相等。[2]钩码提升的高度
h=10cm=0.1m
如图共计三个钩码，钩码总重力G=6N，弹簧测力计示数为F=2.4N，动滑轮上有三段绳子，绳子自由端移动的距离为
s=3h=0.1m×3=0.3m
机械效率有
（2）[3]图乙中机械效率η=75%，G动=1N，若提升的物体重力为G2，则有
代入数据整理得
10．胶州湾大桥建筑工地上矗立的塔吊，是用电动机来带动滑轮组提升重物的设备。如何提高滑轮组机械效率，节约电能呢？为此同学们进行了“影响滑轮组机械效率因素”的实验探究，用到的装置如图所示，实验数据记录如表所示。
实验次数
钩码重力
钩码上升高度
绳端拉力
绳端移动距离
机械效率
1
2
0.1
1.2
0.3
55.6%
2
2
0.2
1.2
0.6
55.6%
（1）实验中应沿竖直方向______拉动弹簧测力计；
（2）分析表中数据可知：第4次实验是用图______所示装置来完成的；
（3）表格中第4次实验计算出的机械效率是______；
（4）为提高滑轮组机械效率、节约电能，根据表格中数据得到结论和生活经验，你建议可采取的措施有______。
A．减轻动滑轮重
B．增加所提物体重
C．机械加润滑油
D．增加重物上升高度
【答案】 匀速 乙 70.1% ABC
【解析】
（1）[1]实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，弹簧测力计匀速运动时处于平衡状态，受平衡力作用，此时弹簧测力计拉力和绳子对弹簧测力计的拉力大小相等、方向相反且在同一直线上，可知此时弹簧测力计示数即为绳子拉力的大小。
（2）[2]1、2次实验中钩码重力为2G，3、4次实验中钩码重力为4G3
4
0.1
1.9
0.3
61.5%
4
4
0.1
1.3
0.5
机械效率
，由图可知甲图中为1个砝码，乙图中两个砝码，乙图中砝码重力为甲图中的两倍，可知第四次实验用图乙的装置来完成的。
（3）[3]第3次实验时钩码总重力为4G，提升的高度为h=0.1m，绳子自由端移动的距离为s=0.3m，拉力F=1.9N，机械效率=61.5%，满足关系
……①
第4次实验时钩码总重力为4G，提升的高度为h4=0.1m，绳子自由端移动的距离为s4=0.5m，拉力F4=1.3N，机械效率为4时满足关系
……②
整理①②可得
（4）[4]根据表格中数据可知绳子段数为3，物重为2G时机械效率为55.6%，物重为4G时机械效率为61.5%，绳子段数为5时机械效率为70.1%，可知增加所提物体重量可提高机械效率，结合生活经验，减轻动滑轮重和机械加润滑油时可减少额外功，从而提高机械效率，比较1、2次实验可知，增加重物上升高度机械效率不变，为55.6%，故ABC符合题意，D不符合题意。
故选ABC。
五、计算题
11．如图所示是一辆无人驾驶迷你巴士，它依靠激光雷达、摄像头以及5G网络等设备来实现自动驾驶，该巴士使用电池作动力源。为了安全，巴士设计的最大速度是27km/h。某次测试中，满载的巴士以最大速度行驶10min，耗电3.0kW·h，满载巴士总质量为3000kg。（g=10N/kg）
（1）5G网络传递信息的媒介是______（选填“光纤”“超声波”或“电磁波”）；
（2）测试中，巴士轮胎与水平地面的总接触面积为600cm2，则它对水平地面的压强为多少______？
（3）若巴士受到的阻力是车总重力的0.05倍，则测试过程中牵引力做功的功率为多少______？（4）测试过程中该巴士的机械效率为多少______？
【答案】 电磁波 5×105Pa 11250W 62.5%
【解析】
解：（1）5G通信主要是无线通信，靠电磁波传递信息。
（2）由题意可知，满载的巴士质量m=3000kg，巴士与地面的总接触面面积为
S=600cm2=0.06m2
巴士对地面的压力大小等于其重力大小，由压力公式可得
（3）由题意可知汽车行驶时的阻力为
f=0.05G=0.05mg=0.05×3000kg×10N/kg=1500N
汽车以最大速度27km/h=7.5m/s行驶10min，在这期间汽车做匀速直线运动，在水平方向牵引力等于汽车所收到的阻力，即牵引力F=1500N，由功率公式可得
（4）由题意可知，克服阻力所做的功为有用功
汽车耗电量为总功，则
机械效率为
答：（1）5G网络传递信息的媒介是电磁波；
（2）对地面压强为5×105Pa；
（3）牵引力做功功率为11250W；
（4）机械效率为62.5%。
12．一辆质量为3.5×103kg的汽车不慎陷入泥泞地面，汽车司机组织人们用如图所示的滑轮组将汽车拖出。已知整个过程中，水平拉力F=2×103N，汽车沿水平方向匀速移动了6m，滑轮组的机械效率是90%。求：
（1）拉力F做的总功；
（2）汽车受到的阻力大小。
【答案】（1）3.6×104J；（2）5.4×103N
【解析】
解：（1）由图像可知滑轮组动滑轮上绳子的段数为3，拉力F移动的距离
s=3×6m=18m
拉力做的总功为
W总=Fs=2×103N×18m=3.6×104J
（2）若汽车受到的阻力为f，汽车移动的距离s0，整个过程的机械效率有
整理得
f=3Fη=3×2×103N×90%=5.4×103N
答：（1）拉力F做的总功为3.6×104J；
（2）汽车受到的阻力大小为5.4×103N。