中考物理三轮冲刺练习专题25 机械效率的综合计算问题（2份，原卷版+解析版）

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A. 绳子自由端拉力F的大小为90N
B. 提升物体的过程中，拉力F做的有用功为200J
C. 绳子自由端拉力F的功率为36W
D. 此滑轮组的机械效率为90%
【答案】D
【解析】A．由题意可知，不计绳重和摩擦，物体重是90N，动滑轮重为10N，从图中可以看到，两条绳子托着动滑轮，那么
代入数据可知
解得，绳子自由端拉力F的大小是50N，故A错误；
B．提升物体的过程中，拉力F做的有用功即是重物克服自身的重力所做的功，那么
拉力F做的有用功是180J，故B错误；
C．5s将重90N的物体匀速提升了2m，两条绳子托着动滑轮，则绳子自由端移动的距离
都是经历了5s时间，那么绳子自由端移动的速度
绳子自由端移动的速度是0.8m/s，由A解析可知绳子自由端拉力F的大小是50N，根据可知，绳子自由端拉力F的功率
绳子自由端拉力F的功率是40W，故C错误；
D．由B解析可知拉力F做的有用功是180J，由C解析可知绳子自由端拉力F的功率是40W，这个过程经历的时间是5s，绳子自由端拉力F做的功是总功，这个总功
这个总功是200J；此滑轮组的机械效率
此滑轮组的机械效率是90%，故D正确。
2. 如图所示，用滑轮组提升重物时，将重的物体在内匀速提升了，已知动滑轮重为（不计绳重和摩擦），则提升重物的过程中（ ）
A. 滑轮组对重物做的功为
B. 滑轮组的机械效率为
C. 绳子自由端拉力的功率为
D. 提升的重物变为时，滑轮组的机械效率将变小
【答案】AD
【解析】A．滑轮组对重物做的功
W有=Gh=500N×2m=1000J
故A符合题意；
B．由图可知，n=2，不计绳重和摩擦，拉力
=300N
则绳端移动的距离
s=nh=2×2m=4m
总功
W总=Fs=300N×4m=1200J
滑轮组的机械效率
≈83.3%
故B不符合题意；
C．绳子自由端拉力的功率为
=120W
故C不符合题意；
D．提升重物变为400N时，提升重物减小了，提升重物减小时，有用功减小，动滑轮重不变，额外功不变，这样有用功占总功的比值减小，滑轮组的机械效率将减小，故D符合题意。
故选AD。
3. 小武用如图所示滑轮组匀速提升500N的重物，10s内物体上升了1m，大滑轮重20N，每个小滑轮重10N，滑轮组的绕绳能承受的最大拉力为200N，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦，下列结论正确的是（ ）
A. 动滑轮对重物做的功为520JB. 小武施加的拉力的功率为52W
C. 使用此滑轮组能匀速提起重为570N的物体D. 若机械效率为80%，则提升的物重为160N
【答案】BC
【解析】A．由受力分析可知，动滑轮对重物的拉力F拉等于重物的重力G，即
F拉=G=500N
重物上升的高度为h=1m，故由W=Fs可得，动滑轮对重物做的功为
W=Gh=500N×1m=500J
故A错误；
B．由图中可知，动滑轮上有三股绳子承重，故绳子自由端的拉力为
绳子自由端移动的距离为
s=3h=3×1m=3m
故绳子自由端的拉力做的功为
故由可得，拉力的功率为
故B正确；
C．由题意可知，滑轮组的绕绳能承受的最大拉力为F大=200N，故由
可得，使用此滑轮组能匀速提起的物体的最大重力为
G大=3F大-G动=3×200N-20N=580N
故可知使用此滑轮组能匀速提起重为570N物体，故C正确；
D．该滑轮组的机械效率为
若机械效率为80%，解得此时物体的重力为G′=80N，故D错误。
故选BC。
4. 小李家在自建房屋的过程中，自制了向高处运送材料的装置如图所示，其中动滑轮重为100N。若某一次运送的材料重为400N，在拉力F作用下，材料在20s内匀速上升4m，不计绳的质量和滑轮的摩擦，下列说法中正确的是（ ）
A. 滑轮组所做的额外功为1600JB. 材料上升的速度大小为0.4m/s
C. 拉力F做功的功率为80WD. 滑轮组的机械效率为80%
【答案】D
【解析】A．因为不计绳的质量和滑轮的摩擦，那么对动滑轮所做的功就是混轮组所做的额外功，因此滑轮组所做的额外功为
故A错误；
B．材料上升的速度大小为
故B错误；
C．拉力F的大小为
绳自由端移动的距离
拉力F的所做的功
拉力F的所做的功率
故C错误；
D．滑轮组的机械效率为
故D正确。
故选D。
5. 用如图所示的滑轮组拉动重300N的箱子，以0.2m/s的速度在水平地面上做匀速直线运动，箱子与地面间的摩擦力为自身重力的0.2倍，滑轮组的机械效率为75%，下列说法正确的是（ ）
A. 拉力F为80NB. 10s内绳子自由端移动2m
C. 3s内物体重力做功180JD. 拉力F的功率为16W
【答案】D
【解析】A．物体所受摩擦力为
由图可知，相当于两段绳子拉着物体，又由于物体匀速运动，绳子拉物体的拉力等于摩擦力，则有
所以拉力为
故A错误；
B．绳端移动的距离为
故B错误；
C．重力方向竖直向下，在力方向上，物体没有移动，故重力不做功，故C错误；
D．绳子端移动速度为
拉力功率为
故D正确。故选D。
6. 如图所示，在50N的水平拉力F的作用下，重600N的物体沿水平地面做匀速直线运动，物体与地面间的滑动摩擦力是自身重力的0.2倍，绳子自由端向前移动的速度为0.6m/s。则（ ）
A. 拉力F的功率为3W
B. 1min内物体移动的距离为36m
C. 1min内所做的有用功为1440J
D. 该滑轮组的机械效率为85%
【答案】C
【解析】A．拉力F的功率为
故A不符合题意；
B．如图滑轮组，一共有3段绳子分担动滑轮所受的拉力，故物体移动的速度为
1min内物体移动的距离为
故B不符合题意；
C．物体与地面间的滑动摩擦力为
1min内所做的有用功为
故C符合题意；
D．1min内所做的总功为
该滑轮组的机械效率为
故D不符合题意。故选C。
如图所示，小华用滑轮组水平向左匀速拉动A物体，A物体5s内移动了100cm，且A物体与水平地面的摩擦力大小为12N，已知滑轮组的机械效率为80%，则下列说法错误的是（ ）
A．拉力F大小为4N
B．绳子自由端移动的速度为0.6m/s
C．拉力F做功的功率为3W
D．拉力F在5s内对滑轮组做的额外功为3J
【答案】A
【解析】A、由图可知n＝3，由η＝＝＝＝可知，绳子自由端的拉力：F＝＝＝5N，故A错误；
B、物体移动的距离：s物＝100cm＝1m，
绳子自由端移动的距离：s＝ns物＝3×1m＝3m，
则绳子自由端移动的速度：v＝＝＝0.6m/s，故B正确；
C、拉力做的总功：W总＝Fs＝5N×3m＝15J，
拉力做功的功率：P＝＝＝3W，故C正确；
D、有用功：W有＝fs物＝12N×1m＝12J，
额外功：W额＝W总﹣W有＝15J﹣12J＝3J，故D正确。
8．小彬用如图所示滑轮组把重400N的货物匀速提升2m，若不计绳重和摩擦，所用的拉力是250N．此过程中绳端移动的距离为 m，滑轮组的机械效率是 。
【答案】4；80%。
【解析】（1）由图知，n＝2，绳端移动的距离：s＝2h＝2×2m＝4m；
（2）滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%＝80%；
9. 用如图甲的滑轮组提升重200N的物体，已知拉力F为80N，不计绳重和摩擦，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，反映绳子自由端运动的图线是______ （选填“A”或“B”），动滑轮重为______ N，3s内对物体做的有用功为______ J。
【答案】A 40 300
【解析】（1）由图甲可知，，则拉力端移动距离，所以图乙中上面的倾斜直线A是绳子自由端运动的图像，而下面的倾斜直线B是物体运动的图像；
（2）不计绳重和摩擦，拉力，则动滑轮重力：
；
（3）由图乙可知，时，物体运动的高度，
拉力做的有用功：。
10. 如图所示，工人师傅用滑轮组将重为500N的物体在30s内匀速提升到6m高的楼上，已知动滑轮重为100N，不计绳重及摩擦。求：
（1）拉力F；
（2）拉力的功率；
（3）滑轮组的机械效率。（计算结果保留一位小数）
【答案】（1）200N；（2）120W；（3）83.3%
【解析】（1）由可知，拉力F为
（2）物体的速度为
绳子的速度为
由可知，拉力的功率为
（3）由可知，滑轮组的机械效率为
11．建筑工人用如图所示的滑轮组匀速提升货物，当货物的重力为300N时，工人对绳施加的拉力为200N，不计绳重与摩擦。求：
（1）动滑轮的重力G动；
（2）此时滑轮组的机械效率η。
【答案】（1）动滑轮的重力G动为100N；
（2）此时滑轮组的机械效率η为75%。
【解析】（1）由图可知，有两段绳子拉着动滑轮，不计绳重与摩擦，根据F＝（G+G动）可知，动滑轮的重力为：G动＝nF﹣G＝2×200N﹣300N＝100N；
（2）不计绳重与摩擦，滑轮组的机械效率为：η＝＝＝＝＝75%。
12．新冠疫情期间，为更好的收治重症患者，武汉市集结了约4万名建设者，仅用10天左右时间就使火神山、雷神山医院成功交付使用，再次让世界见证了“中国速度”。如图所示，工人用滑轮组装置沿水平轨道运送建筑工件，用力F拉绳使工件沿水平轨道匀速运动的速度v＝0.5m/s，经t＝20s将工件送到目的地。已知工件的质量M＝600kg，与轨道的接触面积S＝1.2m2，运动过程中所受阻力f是重力的k＝0.2倍；若滑轮组的绳保持竖直方向，不计绳重和滑轮与绳间的摩擦，滑轮组装置的机械效率η＝96%，取g＝10N/kg。求：
（1）工件在轨道上匀速前进时对轨道的压强p；
（2）工人拉力F做功的功率P；
（3）动滑轮的质量m。
【答案】（1）5000Pa；（2）625W；（3）5kg。
【解析】（1）工件在轨道上匀速前进时，对轨道的压力：
F压＝GM＝mMg＝600kg×10N/kg＝6000N，
对轨道的压强：
p＝＝＝5000Pa；
（2）运动过程中所受的阻力：
f＝0.2GM＝0.2×6000N＝1200N，
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：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝96%，
解得：F＝625N，
绳端移动的速度：
v绳＝nv＝2×0.5m/s＝1m/s，
则拉力的功率：
P＝＝＝Fv绳＝625N×1m/s＝625W；
（3）不计绳重和滑轮与绳间的摩擦，由F＝（f+G动）可得，动滑轮的重力：
G动＝nF﹣f＝2×625N﹣1200N＝50N，
由G＝mg可得，动滑轮的质量：
m＝＝＝5kg。
13．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。
14. 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
15. 某项目建设中，工人用如图所示的装置将质量为70kg的建筑材料匀速提升了6m，用时10s。电动机的输出功率恒定为600W，不计绳重和摩擦，g=10N/kg。求：
（1）建筑材料上升的速度；
（2）10s内电动机输出的总功；
（3）动滑轮所受的重力；
（4）若用此滑轮组匀速提升另一批建筑材料时，机械效率是90%，则该建筑材料上升的速度。
【答案】（1）0.6m/s；（2）6000J；（3）300N；（4）0.2m/s
【解析】（1）建筑材料上升的速度为
（2）10s内电动机输出的总功为
（3）建筑材料所受的重力为
对建筑材料做的有用功为
对动滑轮做的额外功为
动滑轮所受的重力为
（4）由机械效率公式
得
解得。另一批建筑材料上升的速度为
16. 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