2022年中考物理二轮复习——简单机械专题计算训练

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2022学年中考物理二轮复习——简单机械专题计算训练
1．如图所示，为一滑轮组，在竖直拉力F=20N的作用下，提着重物G匀速上升，在10s钟内，力F上升了1.2m，如果忽略空气与摩擦阻力，试求：
（1）重物G上升的速度为多大；
（2）如果此时该滑轮组的效率为80%，则所提重物的重力为多大；
（3）如果所提重物的重力增加为68N，则匀速提升重物时，该滑轮组的效率为多少。



2．如图所示，工人师傅利用斜面把重物搬运到汽车上，汽车车厢底板高度为1m，斜面长度为3m，现用1000N的推力沿着斜面把重为2700N的重物匀速推到车上，求：
（1）提升货物做的有用功；
（2）斜面的机械效率；
（3）货物与斜面间的摩擦力。







3．位于龙沿的福建新龙马公司近期推出高性价比的新能源纯电动车，它充满电后纯电最高续航里程到达214km，远越同级车。若这种电车满载时总重G为2.0×104N，正常匀速行驶时，电车受到的平均阻力f为车重的0.02倍，当电车以10m/s的速度正常匀速行驶200km时，求：
（1）电车所做的功W和功率P。
（2）电车消耗的电能E和效率η；（已知：电车每行驶100km耗电15kW•h）。
（3）若电价按0.5元/kW•h来计算，则行驶200km需电费多少元？与之同样功能的燃油车每行驶200km油耗为13.4L，燃油价格按6.0元/L计算，则同样行驶200km需燃油费多少元？



4．柳州马鞍山竖井电梯是全国第二座山体内部电梯，于2015年春节正式开门迎客，该电梯额定载客1000kg。满载时电梯在50s内把乘客提升150m，送达观光台（g取10N/kg）。求：
（1）电梯提升乘客做的有用功；
（2）电梯的效率。（假设电梯的电动机以额定功率P=75kW运行）


5．如图所示，已知斜面长10m，高6m，绳端拉力为100N。利用这个滑轮装置将重为200N的物体在10s内从斜面的底端匀速拉到顶端。在此过程中：
（1）物体沿斜面向上运动的速度为多少？
（2）拉力的功率是多少？
（3）拉力的机械效率为多少？






6．搬运工人站在水平髙台上，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，与地面接触的总面积为4×10-2m2，提升时间为20s，重物上升高度为2m。求：
（1）若拉力F的大小为150N，则拉力的功率为多少；
（2）若上述过程中所提货物重为360N，则滑轮组的机械效率为多少；
（3）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？



7．如图所示是静静设计的锻炼力量的简易健身器材，重力不计的轻质杠杆AB可绕支点O无摩擦转动，长0.6m，长1m。用绳子将底面积为的圆柱体M挂在杠杆的B端。当在A点施加竖直向下的拉力F为300N时，杠杆处于水平平衡状态，此时M对地面的压强为7000。求：
（1）杠杆B端所受绳子的拉力；
（2）物体M的重力；
（3）静静保持F的大小不变，将F的作用点从A点向O点移动多少，可以使物体M对地面的压强为16000。





8．如图所示，在绳端施加一个拉力F，使边长0.5m，重为1000N的正方体物体向上做匀速直线运动，已知绳端移动速度为0.3m/s，拉力功率为120W，若不计绳重和滑轮与轴间摩擦，求：
（1）拉力F的大小；
（2）滑轮组的机械效率（保留一位小数）；
（3）当绳端拉力减小到300N时，是否能将重物提起，请通过计算说明：如果不能，此时物体对地面的压强是多少。




9．建筑工地上，某施工人员利用如图所示的滑轮组匀速提升重物。若不计摩擦和绳重，利用这个滑轮组匀速提升重为1200N的物体时，所用的拉力是500N，求：
（1）此时滑轮组的机械效率是多少?
（2）若此时拉力做功的功率是75W，重物在1min内匀速上升的高度是多少?
（3）当用这个滑轮组匀速提升重为1800N的物体时，拉力是多少？



10．为了将放置在水平地面上重G=100N的重物提升到高处。小明设计的图（甲）所示的滑轮组装置。当小明用图（乙）所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，重物的速度和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图（丙）和（丁）所示。若重物与地面的接触面积S=5×10-2m2。不计摩擦，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。（已知小明的质量为60kg，每只鞋与地面的有效接触面积为200cm2）求：
（1）在2～3s内，拉力F的功率P及滑轮组的机械效率；
（2）在1～2s内，拉力F所做的功W；
（3）在0～1s内，小明对地面的压强p1与重物对地面的压强p2的差值Δp多大。



11．如图所示组合机械，配重M的质量为150kg，底面积为50cm2，将M用绳系在杠杆AOB的B端，杠杆的支点为O点（固定不动），OA：OB＝5：3。在杠杆的A端悬挂一滑轮组，定滑轮重150N，动滑轮重90N，当工人利用滑轮组提升重力为210N的物体N以0.4m/s的速度匀速上升时，杠杆在水平位置平衡。杠杆与绳的重量、滑轮转轴的摩擦均不计，求：
（1）滑轮组的机械效率为多少？
（2）工人对滑轮组拉力的功率为多少？
（3）配重M对的水平地面的压强为多少？



12．用如图所示的滑轮组提升重物，物体重为150N，拉动物体匀速上升2m，所用的时间是5s，拉力做的功是400J，求：
（1）提升过程中拉力的大小；
（2）提升装置做的有用功；
（3）滑轮组的机械效率。



13．如图所示，滑轮组悬挂在水平钢架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，5s内使物体A匀速上升1m，提升过程中拉力F的功率为160W，已知物体A重720N，该工人重700N，绳子能够承受的最大拉力为500N，不计绳重和摩擦，求：
（1）绳子自由端的速度；
（2）动滑轮重；
（3）该工人对地面的压力；
（4）工人利用该滑轮组提升重物的最大机械效率。







14．图甲是用滑轮组匀速提升物体的示意图，卷扬机对绳子竖直向下的拉力F与卷扬机拉动绳子的速度v的关系如图乙所示。当使用这个装置提升重为850N的物体A时，卷扬机拉动绳子的速度为0.2m/s，不计绳重及摩擦，卷扬机的拉动绳子的功率保持不变。
（1）求提升物体A时卷扬机对绳子的拉力FA；
（2）求动滑轮受到的重力G动；
（3）若用该装置提升另一物体B时，卷扬机拉动绳子的速度为0.5m/s，求此时滑轮组的机械效率η。（计算结果保留数）



15．在不计绳重和摩擦的情况下，利用一滑轮组匀速提升物体。下表是在利用该滑轮组将一物体匀速提升到一定高度时采集到的信息。
物体所受重力G/N
作用在绳子自由端的拉力F
滑轮组做的有用功W有用
拉力做的总功W总/J
500
200
1
1.2
求：（1）该滑轮组提起物体的绳子段数，并画出该滑轮组的绕线；
（2）该滑轮组的机械效率；（3）动滑轮的重力；
（4）若拉力的功率为600 W，求重物上升的速度。

16．工人用如图所示的滑轮组提升建材，工人的重力是700N。他将540N的建材匀速提升了3m，滑轮组的机械效率是90%。试求：
（1）提升建材所做的有用功；
（2）不计一切摩擦与绳的质量，求动滑轮质量。




17．如图所示，工人利用滑轮组提升重为540N物体，某段过程中物体匀速上升的速度为0.1m/s，拉力的功率为90W。求：
（1）工人拉绳子的速度；
（2）绳子自由端的拉力；
（3）滑轮组的机械效率。











18．利用图所示装置将一正方体物件从河中打捞上岸。作业时，物件被以v=0.1m/s的速度竖直向上匀速吊离河中。以图甲所示位置为计时起点，物件竖直向上被吊离水面过程中的绳端拉力F与时间t的关系如图乙所示。忽略绳重、滑轮重及绳与滑轮间的摩擦，已知河水的密度ρ=1.0×103kg/m3，则：
（1）物体所受到的重力多大？
（2）图甲所示位置时，河水对物件上表面的压力多大？


参考答案：
1．（1）0.04m/s；（2）48N；（3）85%
【解析】
解：（1）由图可得

重物G上升的距离

重物G上升的速度为

（2）滑轮组机械效率

解得

（3）由

得

当所提重物的重力增加为68N时的拉力为

此时该滑轮组的效率为

答：（1）重物G上升的速度为0.04m/s；
（2）如果此时该滑轮组的效率为80%，则所提重物的重力为48N；
（3）如果所提重物的重力增加为68N，则匀速提升重物时，该滑轮组的效率为85%。
2．（1）2700J；（2）90%；（3）100N
【解析】
（1）提升货物时做的有用功
W有用=Gh=2700×1m=2700J
即提升货物做的有用功为2700J；
（2）推力做的总功
W总=Fs=1000N×3m=3000J
斜面的机械效率
η== ×100%=90%
即斜面的机械效率为90%；
（3）此过程的额外功
W额=W总-W有用=3000J-2700J=300J
由W额=fs得货物与斜面间的摩擦力
f= = =100N
即货物与斜面间的摩擦力为100N。
答：（1）提升货物做的有用功为2700J；
（2）斜面的机械效率为90%；
（3）货物与斜面间的摩擦力为100N。
3．（1）8×107J， 4000W；（2）1.08×108J， 74%；（3）15元，80.4元
【解析】
解：（1）电车的重力
G=2×104N
阻力
f=0.02G=0.02×2×104N=400N
电车匀速行驶，则牵引力
F=f=400N
正常匀速行驶200km时，电车所做的功
W=Fs=400N×200×103m=8×107J
电车正常匀速行驶时的功率
=Fv=400N×10m/s=4000W
（2）已知电车每行驶100km耗电15kW•h，行驶200km电车消耗的电能
W总=2×15kW•h=30×3.6×106J=1.08×108J
电车所做的功为有用功，即
W有用=W=8×107J
电车的效率

（3）行驶200km所需电费
30kW•h×0.5元/kW•h=15元
电车持续正常行驶200km，耗油13.4L，需燃油费
13.4L×6元/L=80.4元
答：（1）电车所做的功W是8×107J，功率P是4000W；
（2）电车消耗的电能E是1.08×108J，效率η是74%；
（3）若电价按0.5元/kW•h来计算，则行驶200km需电费15元；与之同样功能的燃油车每行驶200km油耗为13.4L，燃油价格按6.0元/L计算，则同样行驶200km需燃油费80.4元。
4．（1）1.5×106J；（2）40%
【解析】
解：（1）电梯额定载客的重力
G=mg=1000kg×10N/kg=10000N
电梯提升乘客做的有用功
W有=Gh=10000N×150m=1.5×106J
（2）消耗的电能
W=Pt=75×103W×50s=3.75×106J
电梯的效率

答：（1）电梯提升乘客做的有用功为1.5×106J；
（2）电梯的效率为40%。
5．（1）1m/s；（2）200W；（3）60%
【解析】
解：（1）物体沿斜面向上运动的速度为

（2）由图可知绳子的段数n=2，则绳的自由端移动的距离为
s1=ns=2×10m=20m
拉力做的功为
W总=F1s=100N×20m=2000J
拉力的功率为

（3）有用功为
W有用=Gh=200N×6m=1200J
拉力的机械效率为

答：（1）物体沿斜面向上运动的速度为1m/s；
（2）拉力的功率是200W；
（3）拉力的机械效率为60%。
6．（1）；（2）；（3）
【解析】
解：（1）重物上升的高度h＝2m，绳的自由端上升s＝6m，拉力做的功

拉力的功率

（2）有用功

滑轮组的机械效率

（3）额外功

动滑轮的重

人对地面的压力

人拉绳的力

物重G物，不计绳重和摩擦，则有


答：（1）若拉力F的大小为150N，则拉力的功率为；
（2）上述过程中所提货物重为360N，则滑轮组的机械效率为；
（3）所提升货物的重力为。
7．（1）180N；（2）250N；（3）30
【解析】
解：（1）杠杆处于水平平衡状态，由杠杆的平衡条件可得，杠杆B端所受绳子的拉力

（2）物体M对地面的压力

对物体M进行受力分析，物体M受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力和地面对M竖直向上的支持力，物体M静止处于平衡状态，受到平衡力的作用，。地面对M竖直向上的支持力与物体M对地面的压力是一对相互作用力，大小相等，方向相反。物体M的重力

（3）使物体M对地面的压强为16000，物体M对地面的压力

杠杆B端所受绳子的拉力

由杠杆的平衡条件，此时A点到O点的距离

从A点向O点移动的距离

答：（1）杠杆B端所受绳子的拉力是180N；
（2）物体M的重力是250N；
（3）静静保持F的大小不变，将F的作用点从A点向O点移动30，可以使物体M对地面的压强为16000。
8．（1）400N；（2）83.3%；（3）不能将重物提起，1200Pa
【解析】
解：（1）根据
P=
绳端移动速度为0.3m/s，拉力功率为120W，则拉力F为
F=400N
（2）由图可知，滑轮组的有效绳子段数为n=3，则滑轮组的机械效率为
η=83.3%
（3）根据F=得动滑轮重力为
G动=nF-G=3×400N-1000N=200N
当绳端拉力减小到F'=300N时，动滑轮对物体的拉力为
F''=nF'-G动=3×300N-200N=700N
该拉力小于物体重力，故不能将重物提起。此时物体对地面的压力为
F压=G-F''=1000N-700N=300N
物体对地面的压强是
p=1200Pa
答：（1）拉力F的大小为400N；
（2）滑轮组的机械效率为83.3%；
（3）当绳端拉力减小到300N时，不能将重物提起。此时物体对地面的压强是1200Pa。
9．（1）80%；（2）3m；（3）700N
【解析】
解：（1）由图可知绳子的股数n=3，滑轮组的机械效率

（2）在1min内拉力做功
W=Pt=75W×60s=4500J
拉力作用点移动的距离

所以，物体被提升高度

（3）动滑轮的重
G动=3F-G=3×500N-1200N=300N
所以，当匀速提升重为1800N的物体时，此时的拉力

答：（1）此时滑轮组的机械效率是80%；
（2）若此时拉力做功的功率是75W，重物在1min内匀速上升的高度是3m；
（3）当用这个滑轮组匀速提升重为1800N的物体时，拉力是700N。
10．（1）300W，83.33%；（2）187.5J；（3）13650Pa
【解析】
解：（1）由图可知在2～3s内，重物做匀速运动，v=2.50m/s，拉力F=40N，因为从动滑轮上直接引出的绳子股数（承担物重的绳子股数）n=3，所以拉力F的作用点下降的速度
v′=3v=3×2.50m/s=7.5m/s
拉力做功功率（总功率）
P总==Fv′=40N×7.5m/s=300W
滑轮组的机械效率

（2）在1～2s内，拉力F′=50N，重物上升高度h′=1.25m，拉力的作用点下降的距离
s=3h′=3×1.25m=3.75m
拉力做的功
W=F′s=50N×3.75m=187.5J
（3）在0～1s内，拉力F1=30N，小明的重力
G=mg=60kg×10N/kg=600N
小明对地面的压强
p1==14250Pa
在2～3s内，物体做匀速直线运动，动滑轮重
G动=3F-G物=3×40N-100N=20N
在0～1s内，把动滑轮和重物看成整体，则这个整体受到向下的重力、向上的支持力以及三根绳向上的拉力作用处于静止状态，根据
F支+3F1=G+G动
知地面对物体的支持力
F支=G物+G动-3F1=100N+20N-3×30N=30N
根据力的作用是相互的，重物对地面的压力
F压=F支=30N
对地面的压强

在0～1s内，小明对地面的压强p1与重物对地面的压强p2的差值
Δp= p1- p=14250Pa-600Pa=13650Pa
答：（1）在2～3s内，拉力F的功率是300W，滑轮组的机械效率是83.33%；
（2）在1～2s内，拉力F所做的功是187.5J；
（3）在0～1s内，小明对地面的压强p1与重物对地面的压强p2的差值Δp是13650Pa。
11．(1)70%；(2)120W；(3)105Pa
【解析】
解：（1）根据图示可知

则拉力

滑轮组的机械效率

（2）当物体N以0.4m/s的速度匀速上升时，绳子的速度为

工人对滑轮组拉力的功率为

（3）当物体匀速上升时，作用在杠杆A端的力

由杠杆平衡条件可得

即

配重M对的水平地面的压力为

配重M对的水平地面的压强为

答：（1）滑轮组的机械效率为70%；
（2）工人对滑轮组拉力的功率为120W；
（3）配重M对的水平地面的压强为105 Pa。
12．（1）100N；（2）300J；（3）75%
【解析】
解：（1）由图可知，滑轮组绳子的有效股数n=2，则绳子自由端移动的距离
s=nh=2×2m=4m
由W=Fs可得，提升过程中拉力的大小
F===100N
（2）提升装置做的有用功
W有=Gh=150N×2m=300J
（3）滑轮组的机械效率
η=×100%=×100%=75%
答：（1）提升过程中拉力的大小为100N；
（2）提升装置做的有用功为300J；
（3）滑轮组的机械效率为75%。
13．（1）0.4m/s；（2）80N；（3）300N；（4）92%
【解析】
解：（1）竖直向下拉动绳子自由端，5s内使物体A匀速上升1m，绳子自由端的速度为

（2）提升过程中拉力F的功率为160W，由可得拉力大小为

动滑轮重为

（3）该工人对地面的压力为

（4）该滑轮组提升重物的最大重力为

工人利用该滑轮组提升重物的最大机械效率为

答：（1）绳子自由端的速度0.4m/s；
（2）动滑轮重80N；
（3）该工人对地面的压力300N；
（4）工人利用该滑轮组提升重物的最大机械效率92%。
14．（1）450N；（2）50N；（3）86%
【解析】
解：（1）由图像可知

时

（2）由

得

（3）由图像得

时

所以卷扬机的功率

卷扬机拉物体B，且拉动绳子的速度为0.5m/s 时的拉力

因此物体B的重力

此时滑轮组的机械效率

答：（1）提升物体A时卷扬机对绳子的拉力FA为450N；
（2）动滑轮受到的重力G动为50N；
（3）此时滑轮组的机械效率η为86%。
15．（1）3， ；（2）83.3%；（3）100N；（4）1m/s
【解析】
解：（1）由表格数据知，滑轮组将物体提升的高度

滑轮组绳子端移动的距离

据s=nh得

即承重绳子的根数为3根，所以应将绳子固定在动滑轮上，逐一绕过动、定滑轮，所以作图如下：

（2）该滑轮组的机械效率

（3）不计绳重和摩擦时，拉力

那么动滑轮的重力

（4）拉力的功率

所以绳子端的移动距离

重物上升的速度

答：（1）该滑轮组提起物体的绳子段数为3段，作图见解析；
（2）该滑轮组的机械效率为83.3%；
（3）动滑轮的重力为100 N；
（4）重物上升的速度为1 m/s。
16．（1）1620J；（2）6kg
【解析】
解：（1）提升建材所做的有用功

（2）由

得，滑轮所做的总功

滑轮所做的额外功

滑轮的重力

滑轮的质量

答;（1）提升建材所做的有用功为1620J；
（2）动滑轮质量为6kg。
17．（1）0.3m/s；（2）300N；（3）60%
【解析】
解：（1）有3股绳，工人拉绳子的速度
v=3v物=3×0.1m/s=0.3m/s
（2）绳子自由端的拉力

（3）滑轮组的机械效率

答：（1）工人拉绳子的速度0.3m/s；
（2）绳子自由端的拉力300N；
（3）滑轮组的机械效率60%。
18．（1）40000N；（2）
【解析】
解：（1）由根据物件的运动情况及图乙可知，物件在第30s时，物件刚好完全吊离水面。物件离开水面后，绳端的拉力F=20000N，有两股绳，所以物重
G=2F=2×20000N=40000N
（2）由根据物件的运动情况及图乙可知，物件在第20s时，其上表面刚好出水面，在第30s时，物件刚好完全吊离水面。图甲所示位置时，上表面到水面的距离
h=νt1=0.1m/s×20s=2m
水对物件上表面的压强

物件的棱长

物件上表面的面积

物件在图甲位置时，河水对其上表面的压力

答：（1）物体所受到的重力40000N；
（2）图甲所示位置时，河水对物件上表面的压力。