第二部分新課標16類中考重點計算壓軸難題專題05機械效率的綜合（壓軸）計算（共20道題）1.（2022四川遂寧）碼頭上的工作人員，利用如圖所示的杠桿將一桶淡水從地面轉移到船上（杠桿始終保持水平）。掛在A端的的桶重100N，內部底面積為SKIPIF1<0，桶內裝有800N的水，水深1m。重600N的工作人員用繩子豎直拉住B端，工作人員的腳與地面的接觸面積SKIPIF1<0，SKIPIF1<0。下列計算結果錯誤的是（）（SKIPIF1<0，g取SKIPIF1<0）A.水對桶底的壓強為SKIPIF1<0 B.水對桶底的壓力為600NC.人對地面的壓力為375N D.人對地面的壓強為SKIPIF1<0【答案】C【解析】A．水對桶底的壓強為SKIPIF1<0故A正確，不符合題意；B．水對桶底的壓力為SKIPIF1<0故B正確，不符合題意；C．根據杠桿平衡原理，可得人對繩子的拉力為SKIPIF1<0所以人對地面的壓力為SKIPIF1<0故C錯誤，符合題意；D．人對地面的壓強為SKIPIF1<0故D正確，不符合題意。故選C。2.（2022內蒙古包頭）如圖所示，輕質杠桿OB可繞O點轉動，OA=AB，在A點懸掛物體，在B點豎直向上拉動杠桿使其始終保持水平平衡，拉力為F。下列說法正確的是（）A.F的大小為物重的2倍B.物重增加5N，F的大小也增加5NC.物體懸掛點右移，拉力F會增大D.將F改為沿圖中虛線方向，拉力F會減小【答案】C【解析】A．由圖可知，OA=AB，阻力的力臂為動力力臂的一半，根據杠桿的平衡條件可知SKIPIF1<0由于SKIPIF1<0，拉力F的大小為物重的二分之一，故A錯誤；B．若物重增加5N，根據杠桿的平衡條件可知，F的變化量為SKIPIF1<0，根據杠桿平衡條件可知SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故B錯誤:C．當懸掛點右移時，阻力不變，阻力臂變大，動力臂不變，則動力F將變大，故C正確；D．保持杠桿在水平位置平衡，將拉力F轉至虛線位置時，拉力的力臂變小，因為阻力與阻力臂不變，由杠桿的平衡條件可知，拉力變大，故D錯誤。故選C。3.（2022天津）實驗時，小芳用圖所示的滑輪組，將重為8N的物體勻速提升0.5m。已知動滑輪的重為2N，不計繩重和摩擦，則（）A.拉力F為4N B.有用功為5JC.繩子自由端移動距離為1.5m D.該滑輪組的機械效率為80%【答案】D【解析】A．由圖中可知，動滑輪上有兩股繩子承重，故可得繩子自由端的拉力為SKIPIF1<0故A不符合題意；B．由題意可知，物體上升的高度為0.5m，故由W=Fs可得，所做的有用功為W有=Gh=8N×0.5m=4J故B不符合題意；C．因動滑輪上有兩股繩子承重，故繩子自由端的移動距離為s=2h=2×0.5m=1m故C不符合題意；D．由題意可知，所做的總功為W總=Fs=5N×1m=5J故該滑輪組的機械效率為SKIPIF1<0故D符合題意。故選D。4.（2022云南）如圖所示，工人利用滑輪組將質量為57kg的建筑材料勻速提升，繩子自由端移動的速度為0.4m/s，動滑輪的質量為3kg，忽略繩重和摩擦，則（）A.經過10s建筑材料被提升4mB.工人對繩子的拉力為300NC.經過10s工人做的有用功為2280JD.此過程中該滑輪組的機械效率為90%【答案】B【解析】A．兩根繩子分擔動滑輪重，故建筑材料移動的速度為SKIPIF1<0經過10s建筑材料被提升SKIPIF1<0故A錯誤；B．工人對繩子的拉力為SKIPIF1<0故B正確；C．經過10s工人做的有用功為SKIPIF1<0故C錯誤；D．此過程中該滑輪組的機械效率為SKIPIF1<0故D錯誤。故選B。5.（2022四川南充）某科技小組設計了一種測量渾水密度的裝置，如圖所示，A是體積為10-3m3的均勻正方體浮子，B是圓形容器，C是固定在容器底部的定滑輪，通過細繩將A與滑輪組連接。當容器中盛有適量密度為1.0×103kg/m3的清水，連接浮子的繩子恰好不受拉力時，浮子SKIPIF1<0的體積浸在清水中；當繩子末端拉力為F1時，浮子在清水中浸沒后能緩慢勻速向下運動：把清水換成待測渾水后，繩子末端拉力為F2=3.1N時，浮子浸沒后也能緩慢勻速向下運動。已知動滑輪質量為30g，g=10N/kg，不計繩子質量，伸縮，摩擦及水的阻力則（）A.浮子的密度為0.6×103kg/m3B.繩子拉力F1為2.1NC.清水中浮子浸沒后勻速運動時滑輪組的機械效率約為95%D.渾水密度為1.2×103kg/m3【答案】BC【解析】A．接浮子的繩子恰好不受拉力時，浮子SKIPIF1<0的體積浸在清水中，可知此時浮力等于重力，浮子的密度為SKIPIF1<0故A不符合題意；B．浮子浸沒在水中時受到的浮力為F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=10N浮子的重力為G=mg=ρAgV=0.4×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=4N繩子對A的拉力為F=F浮-G=10N-4N=6N繩子拉力F1為SKIPIF1<0故B符合題意；C．清水中浮子浸沒后勻速運動時滑輪組的機械效率約為SKIPIF1<0故C符合題意；D．在渾水中繩子對A的拉力為SKIPIF1<0浮子浸沒在渾水中時受到的浮力為F4=G+F3=4N+9N=13N渾水密度為SKIPIF1<0故D不符合題意。故選BC。6.（2022四川成都）小武用如圖所示滑輪組勻速提升500N的重物，10s內物體上升了1m，大滑輪重20N，每個小滑輪重10N，滑輪組的繞繩能承受的最大拉力為200N，不計繩重及滑輪與軸之間的摩擦，下列結論正確的是（）A.動滑輪對重物做的功為520J B.小武施加的拉力的功率為52WC.使用此滑輪組能勻速提起重為570N的物體 D.若機械效率為80%，則提升的物重為160N【答案】BC【解析】A．由受力分析可知，動滑輪對重物的拉力F拉等于重物的重力G，即F拉=G=500N重物上升的高度為h=1m，故由W=Fs可得，動滑輪對重物做的功為W=Gh=500N×1m=500J故A錯誤；B．由圖中可知，動滑輪上有三股繩子承重，故繩子自由端的拉力為SKIPIF1<0繩子自由端移動的距離為s=3h=3×1m=3m故繩子自由端的拉力做的功為SKIPIF1<0故由SKIPIF1<0可得，拉力的功率為SKIPIF1<0故B正確；C．由題意可知，滑輪組的繞繩能承受的最大拉力為F大=200N，故由SKIPIF1<0可得，使用此滑輪組能勻速提起的物體的最大重力為G大=3F大-G動=3×200N-20N=580N故可知使用此滑輪組能勻速提起重為570N物體，故C正確；D．該滑輪組的機械效率為SKIPIF1<0若機械效率為80%，解得此時物體的重力為G′=80N，故D錯誤。故選BC。7.（2022山東泰安）如圖所示，利用滑輪組將重為SKIPIF1<0的物體在SKIPIF1<0內勻速提升SKIPIF1<0，已知拉力SKIPIF1<0為SKIPIF1<0，若不計繩重和摩擦。下列說法正確的是（）A.繩端移動的速度為SKIPIF1<0 B.動滑輪重力為SKIPIF1<0C.拉力做功的功率為SKIPIF1<0 D.滑輪組的機械效率為80%【答案】D【解析】A．由圖可知，有兩段繩子吊著動滑輪，即n=2。繩端移動的距離為s=nh=2×3m=6m繩端移動速度為SKIPIF1<0故A錯誤；B．忽略繩子的重力和摩擦的情況下SKIPIF1<0則SKIPIF1<0由于n=2，則SKIPIF1<0故B錯誤；C．拉力做功為SKIPIF1<0拉力做功的功率為SKIPIF1<0故C錯誤；D．克服物體的重力做的有用功為SKIPIF1<0滑輪組的機械效率為SKIPIF1<0故D正確。故選D。8.（2022遼寧鐵嶺）用如圖所示的滑輪組拉動重300N的箱子，以0.2m/s的速度在水平地面上做勻速直線運動，箱子與地面間的摩擦力為自身重力的0.2倍，滑輪組的機械效率為75%，下列說法正確的是（）A.拉力F為80N B.10s內繩子自由端移動2mC.3s內物體重力做功180J D.拉力F的功率為16W【答案】D【解析】A．物體所受摩擦力為SKIPIF1<0由圖可知，相當于兩段繩子拉著物體，又由于物體勻速運動，繩子拉物體的拉力等于摩擦力，則有SKIPIF1<0所以拉力為SKIPIF1<0故A錯誤；B．繩端移動的距離為SKIPIF1<0故B錯誤；C．重力方向豎直向下，在力的方向上，物體沒有移動，故重力不做功，故C錯誤；D．繩子端移動速度為SKIPIF1<0拉力功率為SKIPIF1<0故D正確。故選D。9.（2022遼寧撫順）使用如圖所示的滑輪組，沿水平方向勻速拉動質量為300kg的物體，彈簧測力計的示數為200N，物體在10s內移動1m。物體所受的摩擦力為物重的0.1倍。不計繩重和滑輪組內的摩擦，下列說法正確的是（）A.滑輪組的機械效率為50%B.動滑輪重為100NC.繩子自由端拉力的功率為20WD.增大物重機械效率不變【答案】B【解析】A．物體的重力G=mg=300kg×10N/kg=3000N物體受到的摩擦力f=0.1G=0.1×3000N=300N則拉力F克服物體摩擦力做的有用功W有=fL=300N×1m=300J由圖可知，動滑輪用2段繩子拉物體，且彈簧測力計的示數為200N，則拉力F=200N，繩子自由端移動的距離s=2m，拉力做的總功W總=Fs=200N×2m=400J滑輪組的效率SKIPIF1<0故A錯誤；B．由SKIPIF1<0可知，動滑輪重G動=nF-f=2×200N-300N=100N故B正確；C．拉力的功率SKIPIF1<0故C錯誤；D．若增大物重，則物體受到的摩擦力變大，物體移動相同的距離，滑輪組所做的有用功變大，而額外功不變，有用功在總功中所占的比例變大，因此機械效率會變大，故D錯誤。故選B。10．（2022四川達州）（3分）如圖所示，小華用滑輪組水平向左勻速拉動A物體，A物體5s內移動了100cm，且A物體與水平地面的摩擦力大小為12N，已知滑輪組的機械效率為80%，則下列說法錯誤的是（）A．拉力F大小為4N B．繩子自由端移動的速度為0.6m/s C．拉力F做功的功率為3W D．拉力F在5s內對滑輪組做的額外功為3J【答案】A【解析】A、由圖可知n＝3，由η＝＝＝＝可知，繩子自由端的拉力：F＝＝＝5N，故A錯誤；B、物體移動的距離：s物＝100cm＝1m，繩子自由端移動的距離：s＝ns物＝3×1m＝3m，則繩子自由端移動的速度：v＝＝＝0.6m/s，故B正確；C、拉力做的總功：W總＝Fs＝5N×3m＝15J，拉力做功的功率：P＝＝＝3W，故C正確；D、有用功：W有＝fs物＝12N×1m＝12J，額外功：W額＝W總﹣W有＝15J﹣12J＝3J，故D正確。11.（2022遼寧營口）如圖所示，用12.5N的拉力F，10s內把重為20N的木箱勻速提升30cm（不計繩重及摩擦），則繩子自由端移動的速度是______m/s，動滑輪重是______N，該滑輪組的機械效率是______。【答案】0.06580%【解析】由圖可知，滑輪組承重繩子的股數n=2，則繩端移動的距離為SKIPIF1<0則繩子自由端移動的速度是SKIPIF1<0不計繩重及摩擦，根據SKIPIF1<0可知，動滑輪重是SKIPIF1<0該滑輪組的機械效率是SKIPIF1<012.（2022遼寧錦州）如圖所示的滑輪組，在拉力F的作用下，物體A以0.1m/s的速度勻速直線運動了10s。物體A受到的摩擦力為4.2N，彈簧測力計示數為2N（不計繩、彈簧測力計和滑輪重）。則繩子自由端移動的距離為______m，拉力F的功率為______W，滑輪組的機械效率為______?！敬鸢浮?0.670%【解析】由圖可知，右邊的滑輪為動滑輪，承擔物體A與桌面間摩擦力的繩子股數是3，所以繩自由端移動的速度為v繩=3v物=3×0.1m/s=0.3m/s繩子自由端移動的距離為s=v繩t=0.3m/s×10s=3m作用在繩端的拉力與彈簧測力計的示數相等，所以繩端的拉力F的大小為2N，拉力F的功率為P=Fv繩=2N×0.3m/s=0.6W當A勻速運動過程，物體A受到的摩擦力為4.2N，所以使用滑輪組的過程中，做的有用功為W有=fs物=4.2N×0.1m/s×10s=4.2J總功W總=Fs繩=2N×3m=6J滑輪組的機械效率為SKIPIF1<013.（2022遼寧大連）如圖所示，某工人利用滑輪組將一個重為900N的貨箱在6s內勻速提升3m。此過程中，繩子自由端所受的拉力為F，滑輪組的機械效率為75%，試求：（1）貨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）貨箱在6s內勻速提升3m，則貨箱的速度SKIPIF1<0（2）由題意可知，將重為900N的貨箱提升3m，所做的有用功SKIPIF1<0（3）根據公式SKIPIF1<0可知，拉力F做的總功SKIPIF1<0由圖可知，滑輪組用3段繩子承擔物重，故s=3h=3×3m=9m根據公式SKIPIF1<0可知，拉力F的大小SKIPIF1<0答：（1）貨箱上升的速度是0.5m/s；（2）有用功是2700J；（3）拉力F是400N。14.（2022遼寧盤錦）如圖所示，工人師傅利用滑輪組將靜止在水平地面上質量為45kg的石板勻速提升6m，用時30s。石板與地面接觸面積為9000cm2，動滑輪重為50N。（g取10N/kg，不計繩重和摩擦）求：（1）提升前石板對地面的壓強；（2）石板上升的速度和工人師傅所用拉力；（3）拉力的功率。【答案】（1）500Pa；（2）0.2m/s，250N；（3）100W【解析】（1）提升前石板對地面的壓力為SKIPIF1<0受力面積為SKIPIF1<0提升前石板對地面的壓強為SKIPIF1<0（2）物體上升的速度為SKIPIF1<0工人師傅所用拉力SKIPIF1<0（3）繩端移動的距離為SKIPIF1<0拉力做總功為SKIPIF1<0拉力功率為SKIPIF1<0答：（1）石板對地面壓強為500Pa；（2）石板上升的速度為0.2m/s，工人師傅所用拉力為250N；（3）拉力功率為100W。15.（2022青海?。┠辰ㄖと擞?00N的拉力，在25s內將重力為800N的水泥利用滑輪組勻速提高4m，如圖所示。若不計摩擦和繩重，請你完成下列計算：（1）動滑輪的重力；（2）工人做功的功率；（3）該裝置的機械效率?！敬鸢浮浚?）100N；（2）144W；（3）89%【解析】（1）由圖可知，繩子的有效股數n=3，不計摩擦和繩重，動滑輪的重力G動=3F-G=3×300N-800N=100N（2）當水泥提升4m時，繩子自由端所移動的距離s=3×4m=12m工人做的總功W總=Fs=300N×12m=3600J工人做功的功率SKIPIF1<0（3）有用功W有=Gh=800N×4m=3200J該裝置的機械效率SKIPIF1<0答：（1）動滑輪的重力是100N；（2）工人做功的功率是144W；（3）該裝置的機械效率是89%。16.（2022四川廣安）某?？萍夹〗M，設計了如圖所示的一套從水中打撈物體的簡單滑輪組裝置，動滑輪的重力為50N，物體A的密度為1.5×103kg/m3，體積為0.04m3；通過滑輪組把A從水中勻速提升（A始終未露出水面），不計繩重、摩擦及水的阻力，ρ水=1×103kg/m3，g=10N/kg。求：（1）A浸沒在水中所受浮力；（2）A露出水面前，滑輪組的機械效率；（3）若人的重力為625N，與水平地面的接觸面積為500cm2，人對地面的壓強?！敬鸢浮浚?）400N；（2）80%；（3）104Pa【解析】（1）A浸沒在水中時，排開水的體積為V排=V=0.04m3A浸沒在水中時所受浮力為F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.04m3=400N（2）A的重力為G=mg=1.5×103kg/m3×0.04m3×10N/kg=600NA露出水面前，滑輪組的機械效率為SKIPIF1<0人對繩子的拉力為SKIPIF1<0人的重力為625N，人對地面的壓力為F壓=G-F=625N-125N=500N人對地面的壓強強為SKIPIF1<017.（2022江蘇連云港）小明家裝修房屋，一箱質量為SKIPIF1<0的建筑材料放在水平地面上，它與水平地面的接觸面積是SKIPIF1<0。裝修工人用SKIPIF1<0的拉力SKIPIF1<0通過如圖所示的滑輪組將建筑材料勻速提升SKIPIF1<0，用時SKIPIF1<0。（SKIPIF1<0）求：（1）建筑材料放在水平地面上時對地面的壓強；（2）拉力SKIPIF1<0的功率；（3）滑輪組的機械效率。【答案】（1）SKIPIF1<0；（2）SKIPIF1<0；（3）SKIPIF1<0【解析】（1）建筑材料的重力SKIPIF1<0建筑材料放在水平地面上時對地面的壓強SKIPIF1<0（2）滑輪組的動滑輪繞2段繩，繩子自由端移動的距離SKIPIF1<0拉力做的總功SKIPIF1<0拉力SKIPIF1<0的功率SKIPIF1<0（3）有用功為SKIPIF1<0滑輪組的機械效率SKIPIF1<0答：（1）建筑材料放在水平地面上時對地面的壓強是SKIPIF1<0；（2）拉力SKIPIF1<0的功率是SKIPIF1<0；（3）滑輪組的機械效率是SKIPIF1<0。18.（2022江蘇南通）如圖工人用250N的力F將重為400N的物體在10s內勻速提升2m。不計繩重和摩擦．求：（1）工人對物體做的有用功；（2）拉力F做功的功率；（3）若將重為900N的物體提升相同高度，此滑輪組的機械效率。【答案】（1）800J；（2）100W；（3）90%【解析】（1）由圖知道，承擔物重的繩子股數n=2，則拉力F移動的距離s=2h克服物體的重力所做的功是有用功，故工人對物體做的有用功W有=Gh=400N×2m=800J（2）拉力F移動距離s=2h=2×2m=4m拉力F所做的總功