中考物理二轮复习重点计算压轴题专题05 机械效率的综合（压轴）计算（含解析）

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第二部分 新课标16类中考重点计算压轴难题
专题05 机械效率的综合（压轴）计算（共20道题）
1. （2022四川遂宁）码头上的工作人员，利用如图所示的杠杆将一桶淡水从地面转移到船上（杠杆始终保持水平）。挂在A端的的桶重100N，内部底面积为，桶内装有800N的水，水深1m。重600N的工作人员用绳子竖直拉住B端，工作人员的脚与地面的接触面积，。下列计算结果错误的是（　　）（，g取）


A. 水对桶底的压强为 B. 水对桶底的压力为600N
C. 人对地面的压力为375N D. 人对地面的压强为
【答案】C
【解析】A．水对桶底的压强为

故A正确，不符合题意；
B．水对桶底的压力为

故B正确，不符合题意；
C．根据杠杆平衡原理，可得人对绳子的拉力为

所以人对地面的压力为

故C错误，符合题意；
D．人对地面的压强为

故D正确，不符合题意。故选C。
2. （2022内蒙古包头）如图所示，轻质杠杆OB可绕O点转动，OA=AB，在A点悬挂物体，在B点竖直向上拉动杠杆使其始终保持水平平衡，拉力为F。下列说法正确的是（　　）

A. F的大小为物重的2倍
B. 物重增加5N，F的大小也增加5N
C. 物体悬挂点右移，拉力F会增大
D. 将F改为沿图中虚线方向，拉力F会减小
【答案】C
【解析】A．由图可知，OA=AB，阻力的力臂为动力力臂的一半，根据杠杆的平衡条件可知

由于 ，拉力F的大小为物重的二分之一，故A错误；
B．若物重增加5N，根据杠杆的平衡条件可知，F的变化量为，根据杠杆平衡条件可知

解得

故B错误:
C．当悬挂点右移时，阻力不变，阻力臂变大，动力臂不变，则动力F将变大，故C正确；
D．保持杠杆在水平位置平衡，将拉力F转至虚线位置时，拉力的力臂变小，因为阻力与阻力臂不变，由杠杆的平衡条件可知，拉力变大，故D错误。故选C。
3. （2022天津）实验时，小芳用图所示的滑轮组，将重为8N的物体匀速提升0.5m。已知动滑轮的重为2N，不计绳重和摩擦，则（　　）

A. 拉力F为4N B. 有用功为5J
C. 绳子自由端移动距离为1.5m D. 该滑轮组的机械效率为80%
【答案】D
【解析】A．由图中可知，动滑轮上有两股绳子承重，故可得绳子自由端的拉力为

故A不符合题意；
B．由题意可知，物体上升的高度为0.5m，故由W=Fs可得，所做的有用功为
W有=Gh=8N×0.5m=4J
故B不符合题意；
C．因动滑轮上有两股绳子承重，故绳子自由端的移动距离为
s=2h=2×0.5m=1m
故C不符合题意；
D．由题意可知，所做的总功为
W总=Fs=5N×1m=5J
故该滑轮组的机械效率为

故D符合题意。故选D。
4. （2022云南）如图所示，工人利用滑轮组将质量为57kg的建筑材料匀速提升，绳子自由端移动的速度为0.4m/s，动滑轮的质量为3kg，忽略绳重和摩擦，则（　　）

A. 经过10s建筑材料被提升4m B. 工人对绳子的拉力为300N
C. 经过10s工人做的有用功为2280J D. 此过程中该滑轮组的机械效率为90%
【答案】B
【解析】A．两根绳子分担动滑轮重，故建筑材料移动的速度为

经过10s建筑材料被提升

故A错误；
B．工人对绳子的拉力为

故B正确；
C．经过10s工人做的有用功为

故C错误；
D．此过程中该滑轮组的机械效率为

故D错误。故选B。
5. （2022四川南充）某科技小组设计了一种测量浑水密度的装置，如图所示，A是体积为10-3m3的均匀正方体浮子，B是圆形容器，C是固定在容器底部的定滑轮，通过细绳将A与滑轮组连接。当容器中盛有适量密度为1.0×103kg/m3的清水，连接浮子的绳子恰好不受拉力时，浮子的体积浸在清水中；当绳子末端拉力为F1时，浮子在清水中浸没后能缓慢匀速向下运动：把清水换成待测浑水后，绳子末端拉力为F2=3.1N时，浮子浸没后也能缓慢匀速向下运动。已知动滑轮质量为30g，g=10N/kg，不计绳子质量，伸缩，摩擦及水的阻力则（　　）

A. 浮子的密度为0.6×103kg/m3
B. 绳子拉力F1为2.1N
C. 清水中浮子浸没后匀速运动时滑轮组的机械效率约为95%
D. 浑水密度为1.2×103kg/m3
【答案】BC
【解析】A．接浮子的绳子恰好不受拉力时，浮子的体积浸在清水中，可知此时浮力等于重力，浮子的密度为

故A不符合题意；
B．浮子浸没在水中时受到的浮力为
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=10N
浮子的重力为
G=mg=ρAgV=0.4×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=4N
绳子对A的拉力为
F=F浮-G=10N-4N=6N
绳子拉力F1为

故B符合题意；
C．清水中浮子浸没后匀速运动时滑轮组的机械效率约为

故C符合题意；
D．在浑水中绳子对A的拉力为

浮子浸没在浑水中时受到的浮力为
F4=G+F3=4N+9N=13N
浑水密度为

故D不符合题意。故选BC。
6. （2022四川成都）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520J B. 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。
7.（2022山东泰安） 如图所示，利用滑轮组将重为的物体在内匀速提升，已知拉力为，若不计绳重和摩擦。下列说法正确的是（　　）

A. 绳端移动的速度为 B. 动滑轮重力为
C. 拉力做功的功率为 D. 滑轮组的机械效率为80%
【答案】D
【解析】A．由图可知，有两段绳子吊着动滑轮，即n=2。绳端移动的距离为
s=nh=2×3m=6m
绳端移动速度为

故A错误；
B．忽略绳子的重力和摩擦的情况下

则
由于n=2，则

故B错误；
C．拉力做功为

拉力做功的功率为

故C错误；
D．克服物体的重力做的有用功为

滑轮组的机械效率为

故D正确。故选D。
8. （2022辽宁铁岭）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80N B. 10s内绳子自由端移动2m
C. 3s内物体重力做功180J D. 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，在力的方向上，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。
9. （2022辽宁抚顺）使用如图所示的滑轮组，沿水平方向匀速拉动质量为300kg的物体，弹簧测力计的示数为200N，物体在10s内移动1m。物体所受的摩擦力为物重的0.1倍。不计绳重和滑轮组内的摩擦，下列说法正确的是（　　）

A. 滑轮组的机械效率为50%
B. 动滑轮重为100N
C. 绳子自由端拉力的功率为20W
D. 增大物重机械效率不变
【答案】B
【解析】A．物体的重力
G=mg=300kg×10N/kg=3000N
物体受到的摩擦力
f=0.1G=0.1×3000N=300N
则拉力F克服物体摩擦力做的有用功
W有=fL=300N×1m=300J
由图可知，动滑轮用2段绳子拉物体，且弹簧测力计的示数为200N，则拉力F=200N，绳子自由端移动的距离s=2m，拉力做的总功
W总=Fs=200N×2m=400J
滑轮组的效率

故A错误；
B．由可知，动滑轮重
G动=nF-f=2×200N-300N=100N
故B正确；
C．拉力的功率

故C错误；
D．若增大物重，则物体受到的摩擦力变大，物体移动相同的距离，滑轮组所做的有用功变大，而额外功不变，有用功在总功中所占的比例变大，因此机械效率会变大，故D错误。故选B。
10．（2022四川达州）（3分）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。
11. （2022辽宁营口）如图所示，用12.5N的拉力F，10s内把重为20N的木箱匀速提升30cm（不计绳重及摩擦），则绳子自由端移动的速度是______m/s，动滑轮重是______N，该滑轮组的机械效率是______。

【答案】 0.06 5 80%
【解析】由图可知，滑轮组承重绳子的股数n=2，则绳端移动的距离为

则绳子自由端移动的速度是

不计绳重及摩擦，根据可知，动滑轮重是

该滑轮组的机械效率是

12. （2022辽宁锦州）如图所示的滑轮组，在拉力F的作用下，物体A以0.1m/s的速度匀速直线运动了10s。物体A受到的摩擦力为4.2N，弹簧测力计示数为2N（不计绳、弹簧测力计和滑轮重）。则绳子自由端移动的距离为______m，拉力F的功率为______W，滑轮组的机械效率为______。

【答案】 3 0.6 70%
【解析】由图可知，右边的滑轮为动滑轮，承担物体A与桌面间摩擦力的绳子股数是3，所以绳自由端移动的速度为
v绳=3v物=3×0.1m/s=0.3m/s
绳子自由端移动的距离为
s=v绳t=0.3m/s×10s=3m
作用在绳端的拉力与弹簧测力计的示数相等，所以绳端的拉力F的大小为2N，拉力F的功率为
P=Fv绳=2N×0.3m/s=0.6W
当A匀速运动过程，物体A受到的摩擦力为4.2N，所以使用滑轮组的过程中，做的有用功为
W有=fs物=4.2N×0.1m/s×10s=4.2J
总功
W总=Fs绳=2N×3m=6J
滑轮组的机械效率为

13. （2022辽宁大连）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

答：（1）货箱上升的速度是0.5m/s；
（2）有用功是2700J；
（3）拉力F是400N。
14. （2022辽宁盘锦）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

答：（1）石板对地面压强为500Pa；
（2）石板上升的速度为0.2m/s，工人师傅所用拉力为250N；
（3）拉力功率为100W。
15. （2022青海省）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%。
16. （2022四川广安）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

17. （2022江苏连云港）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。
18. （2022江苏南通）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

19．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。
20．科技馆里两位老人正饶有兴致地体验升降座椅装置，小明观察后画出简图（如图）进行研究。若爷爷质量m人＝60kg，奶奶用F＝240N的拉力将爷爷匀速拉升到顶端，该过程中奶奶手握住绳子向下拉动的总长度s＝6m。不计绳重和摩擦，g取10N/kg。求：

（1）奶奶所做的功；
（2）动滑轮（含座椅）的质量；
（3）该升降座椅装置的机械效率（保留一位小数）。
【答案】（1）奶奶所做的功是1440J；
（2）动滑轮（含座椅）的质量是12kg；
（3）该升降座椅装置的机械效率是83.3%。
【解析】（1）奶奶所做的功：
W＝Fs＝240N×6m＝1440J；
（2）爷爷的质量m人＝60kg，则爷爷的重力：
G＝mg＝60kg×10N/kg＝600N，
由图可知，n＝3，不计绳重和摩擦，由F＝（G+G动）可得动滑轮（含座椅）的重力：
G动＝nF﹣G＝3×240N﹣600N＝120N，
动滑轮（含座椅）的质量：
m动＝＝＝12kg；
（3）不计绳重和摩擦，该升降座椅装置的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%≈83.3%。