2025年中考物理臨考解題技法速練-專題15 機械效率（解析版）

專題15機械效率一、單選題1．重為30N的物體在大小為20N的拉力F的作用下分別在水平面和斜面上進行了兩段運動，所用時間均為10s，斜面高2m。拉力F的方向始終沿著物體運動方向，物體在水平面上運動的速度-時間圖像如圖甲所示，物體在斜面上運動的路程-時間圖像如圖乙所示，下列說法正確的是（）A．兩次運動物體所受的摩擦力均為20NB．斜面上拉力F的功率為0WC．斜面上拉力F所做的功為60JD．斜面的機械效率為60%【答案】D【解析】A．由甲圖可知物體在水平面上做勻速直線運動，此時物體處于平衡狀態(tài)，受水平方向拉力和水平面對物體的摩擦力作用，可知拉力和摩擦力為平衡力，由二力平衡可知，拉力和摩擦力大小相等、方向相反、作用在同一直線上，可知摩擦力大小等于拉力等于20N；由乙圖可知物體在斜面上做勻速直線運動，此時物體處于平衡狀態(tài)，沿斜面方向上，物體受到拉力、滑動摩擦力，還受到重力沿斜面方向向下的分力，所以拉力大于物體受到的滑動摩擦力，物體受到的滑動摩擦力小于20N，故A錯誤；BC．由乙圖可知物體運動t=10s時物體運動的路程為s=5m，拉力F=20N，可知拉力做功的總功為W總=Fs=20N5m=100J拉力做功的功率為故B錯誤，C錯誤；D．物體的重力G=30N，斜面對物體提升的高度h=2m，可知拉力對物體做的有用功為W有=Gh=30N2m=60J則斜面的機械效率為

故D正確。故選D。2．如圖是一幢高層建筑內的垂直升降電梯工作示意圖，某次運行時，承載的15人平均每人質量為60kg，已知電梯廂體和動滑輪的質量共計600kg，不計鋼絲繩重和摩擦，且鋼絲繩不伸長，電梯在20s內勻速上升了100m，則下列說法正確的是（g＝10N/kg）（）A．鋼絲繩端的拉力為3000NB．鋼絲繩端上升的高度為200mC．本次上升過程中，升降電梯的機械效率為60%D．在不超重的情況下，承載人的總重越大，該裝置越省功【答案】C【解析】A．電梯廂體和動滑輪的質量m梯=600kg，承載的15人平均每人質量為60kg可知人的總質量為m人=60kg15=900kg則人和電梯總重為G=G梯+G人=m梯g+m人g=600kg10N/kg+900kg10N/kg=15000N由圖可知滑輪組的繩子段數(shù)為3，可知拉力大小為故A錯誤；B．物體上升的高度為h=100m，可知繩子自由端移動的距離為s=3h=100m3=300m故B錯誤；C．滑輪組做的有用功為W有=G人h=m人gh=900kg10N/kg100m=9105J拉力做的總功為W總=Fs=5000N300m=1.5106J可知電梯的機械效率為故C正確；D．不計鋼絲繩重和摩擦，總功大小為可知當G人變大時W總變大，即承載人的總重越大，則該裝置做的總功越大，根據(jù)功的原理，任何機械都不能省功，故D錯誤。故選C。二、多選題3．某同學用滑輪組提升物體，繩子自由端豎直移動的距離隨時間變化的關系如圖中圖線a所示，物體上升的高度隨時間變化的關系如圖中圖線b所示，已知物體的質量為，所用動滑輪的質量為，繩子自由端的拉力F為。g取。在的過程中，下列說法中正確的是（

）A．繩子自由端移動的速度為 B．拉力F的功率為C．有用功為 D．滑輪組的機械效率為90%【答案】AB【解析】A．繩子自由端豎直移動的距離隨時間變化的關系如圖中圖線a所示，繩子自由端移動的速度為故A正確；B．拉力F的功率故B正確；C．由圖可知，在0~2s的過程中，物體升高高度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錯誤；D．由圖線ab所示分析可得動滑輪繞繩子的段數(shù)滑輪組的機械效率為故D錯誤。故選AB。4．質量為60kg的工人站在水平地面上，利用如圖滑輪組豎直向下拉動繩子自由端，將一質量為80kg的重物A以0.1m/s的速度勻速上升1m，此時該滑輪組的機械效率為80%（g取10N/kg）。對此工作過程及裝置以下說法正確的是（）A．動滑輪重為200N B．工人對繩的拉力做功1000JC．拉力F的功率為50W D．工人對地面的壓力為100N【答案】BD【解析】B．重物的質量為80kg，則重物的重力G=mg=80kg×10N/kg=800N重物上升1m，則有用功W=Gh=800N×1m=800J由圖可知，動滑輪上的繩子段數(shù)是2段，該滑輪組的機械效率為80%，由可知，滑輪組做的總功是即工人對繩的拉力做功1000J，故B正確；C．繩子自由端移動的距離s=nh=2×1m=2m則繩子自由端的拉力繩子自由端移動的速度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錯誤；A．若不計摩擦和繩重，由可得，動滑輪的重力G動=2F-G=2×500N-800N=200N由于實際上繩重和摩擦是存在的，則動滑輪重不等于200N，故A錯誤；D．因工人受到豎直向上的支持力和拉力以及豎直向下的重力而處于平衡狀態(tài)，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又因工人對地面的壓力和地面對人的支持力是一對相互作用力，所以工人對地面的壓力等于地面對人的支持力，即100N，故D正確。故選BD。三、填空題5．如圖所示，物重G為480N，用滑輪組將重物勻速提升2m，所用拉力F為200N，則滑輪組的機械效率為______；如果要提高滑輪組的機械效率，你的做法是______（答出一條即可）。【答案】

80%

增大物體的重力【解析】[1]克服重力所做的有用功為由圖可知，承擔重物的繩子股數(shù)n=3，繩端通過的距離為拉力所做的總功為滑輪組的機械效率為[2]用該滑輪組提升重物時，滑輪組的機械效率為由上面的表達式可知，要提高滑輪組的機械效率可以增大物體的重力。當然減小動滑輪重力、減小摩擦和繩重，也可以提高機械效率。6．如圖所示，用彈簀測力計沿粗糙斜面勻速向上拉動木塊，已知木塊受到的摩擦力為1N，由圖中數(shù)據(jù)可知，彈簧測力計示數(shù)為________N?！敬鸢浮?【解析】由題意知，拉動木塊所做的有用功W有=Gh=10N×0.2m=2J克服摩擦所做的額外功W額=fs=1N×0.4m=0.4J則此過程所做的總功W總=W有+W額=2J+0.4J=2.4J則拉力所以彈簧測力計示數(shù)為6N。7．某同學用所學滑輪知識在家里陽臺上安裝了如圖所示的升降裝置，他用此裝置將重480N的物體勻速拉高10m，所用拉力為300N，則拉力做的功是______J；該裝置的機械效率為______?！敬鸢浮?/p>

6000

80%【解析】[1]由圖可知，承擔物重繩子的股數(shù)為n=2，物體勻速拉高10m，所用拉力為300N，則拉力做的功是W總=Fs=Fnh=300N×2×10m=6000J[2]所做的有用功為W有=Gh=480N×10m=4800J該裝置的機械效率為8．左圖是2022北京冬奧會的滑雪大跳臺，右圖是小明制作大跳臺的模型。（1）把跳臺滑道上段簡化成圖1的杠桿，是支點，A是這段滑道的重心，若模型支架對滑道的力作用在點，沿線。①畫出的力臂______；②根據(jù)公式______判斷，______滑道上段所受的重力（選填“大于”“等于”“小于”）。（2）用圖2裝置模擬建造滑道，被勻速提升的模型部件重4N，拉力為2.5N，此過程的機械效率為______?！敬鸢浮?/p>

小于

【解析】（1）①[1]模型支架對滑道的力作用在點，沿線，過支點做的力的作用線的垂線，如圖所示：②[2][3]滑道上段所受的重力的力臂如圖所示：重力的力臂要小于的力臂，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，小于滑道上段所受的重力。（2）[4]由圖可知，有兩段繩子拉著動滑輪，此過程的機械效率為四、實驗題9．如圖甲所示是“測量滑輪組的機械效率”的實驗裝置。（1）實驗時沿豎直方向______拉動彈簧測力計，使鉤碼上升10cm，彈簧測力計的示數(shù)如圖甲所示，若每個鉤碼重2N，則滑輪組的機械效率為______；（2）小紅做完實驗，通過和其他小組交流，了解到滑輪組的機械效率與動滑輪重G動有關系，接著她改變動滑輪重，提升同一物體進行多次實驗，獲得數(shù)據(jù)并繪制出如圖乙的圖像。若不計繩重和摩擦，分析圖像中的A點可知，被提升物體所受的重力為______N?！敬鸢浮?/p>

勻速

83.3%

3【解析】（1）[1]勻速拉動彈簧測力計時，繩子自由端和鉤碼均處于勻速直線運動狀態(tài)，處于平衡狀態(tài)，此時由二力平衡可知，彈簧測力計示數(shù)與繩子的拉力大小相等。[2]鉤碼提升的高度h=10cm=0.1m如圖共計三個鉤碼，鉤碼總重力G=6N，彈簧測力計示數(shù)為F=2.4N，動滑輪上有三段繩子，繩子自由端移動的距離為s=3h=0.1m×3=0.3m機械效率有（2）[3]圖乙中機械效率η=75%，G動=1N，若提升的物體重力為G2，則有代入數(shù)據(jù)整理得10．膠州灣大橋建筑工地上矗立的塔吊，是用電動機來帶動滑輪組提升重物的設備。如何提高滑輪組機械效率，節(jié)約電能呢？為此同學們進行了“影響滑輪組機械效率因素”的實驗探究，用到的裝置如圖所示，實驗數(shù)據(jù)記錄如表所示。實驗次數(shù)鉤碼重力鉤碼上升高度繩端拉力繩端移動距離機械效率120.11.20.355.6%220.21.20.655.6%340.11.90.361.5%440.11.30.5機械效率（1）實驗中應沿豎直方向______拉動彈簧測力計；（2）分析表中數(shù)據(jù)可知：第4次實驗是用圖______所示裝置來完成的；（3）表格中第4次實驗計算出的機械效率是______；（4）為提高滑輪組機械效率、節(jié)約電能，根據(jù)表格中數(shù)據(jù)得到結論和生活經驗，你建議可采取的措施有______。A．減輕動滑輪重B．增加所提物體重C．機械加潤滑油D．增加重物上升高度【答案】

勻速

乙

70.1%

ABC【解析】（1）[1]實驗中應沿豎直方向勻速拉動彈簧測力計，彈簧測力計勻速運動時處于平衡狀態(tài)，受平衡力作用，此時彈簧測力計拉力和繩子對彈簧測力計的拉力大小相等、方向相反且在同一直線上，可知此時彈簧測力計示數(shù)即為繩子拉力的大小。（2）[2]1、2次實驗中鉤碼重力為2G，3、4次實驗中鉤碼重力為4G，由圖可知甲圖中為1個砝碼，乙圖中兩個砝碼，乙圖中砝碼重力為甲圖中的兩倍，可知第四次實驗用圖乙的裝置來完成的。（3）[3]第3次實驗時鉤碼總重力為4G，提升的高度為h=0.1m，繩子自由端移動的距離為s=0.3m，拉力F=1.9N，機械效率=61.5%，滿足關系……①第4次實驗時鉤碼總重力為4G，提升的高度為h4=0.1m，繩子自由端移動的距離為s4=0.5m，拉力F4=1.3N，機械效率為4時滿足關系……②整理①②可得（4）[4]根據(jù)表格中數(shù)據(jù)可知繩子段數(shù)為3，物重為2G時機械效率為55.6%，物重為4G時機械效率為61.5%，繩子段數(shù)為5時機械效率為70.1%，可知增加所提物體重量可提高機械效率，結合生活經驗，減輕動滑輪重和機械加潤滑油時可減少額外功，從而提高機械效率，比較1、2次實驗可知，增加重物上升高度機械效率不變，為55.6%，故ABC符合題意，D不符合題意。故選ABC。五、計算題11．如圖所示是一輛無人駕駛迷你巴士，它依靠激光雷達、攝像頭以及5G網(wǎng)絡等設備來實現(xiàn)自動駕駛，該巴士使用電池作動力源。為了安全，巴士設計的最大速度是27km/h。某次測試中，滿載的巴士以最大速度行駛10min，耗電3.0kW·h，滿載巴士總質量為3000kg。（g=10N/kg）（1）5G網(wǎng)絡傳遞信息的媒介是______（選填“光纖”“超聲波”或“電磁波”）；（2）測試中，巴士輪胎與水平地面的總接觸面積為600cm2，則它對水平地面的壓強為多少______？（3）若巴士受到的阻力是車總重力的0.05倍，則測試過程中牽引力做功的功率為多少______？（4）測試過程中該巴士的機械效率為多少______？【答案】

電磁波

5×105Pa

11250W

62.5%【解析】解：（1）5G通信主要是無線通信，靠電磁波傳遞信息。（2）由題意可知，滿載的巴士質量m=3000kg，巴士與地面的總接觸面面積為S=600cm2=0.06m2巴士對地面的壓力大小等于其重力大小，由壓力公式可得（3）由題意可知汽車行駛時的阻力為f=0.05G=0.05mg=0.05×3000kg×10N/kg=1500N汽車以最大速度27km/h=7.5m/s行駛10min，在這期間汽車做勻速直線運動，在水平方向牽引力等于汽車所收到的阻力，即牽引力F=1500N，由功率公式可得（4）由題意可知，克服阻力所做的功為有用功汽車耗電量為總功，則機械效率為答：（1）5G網(wǎng)絡傳遞信息的媒介是電磁波；（2）對地面壓強為5×105Pa；（3）牽引力做功功率為11250W；（4）機械效率為62.5%。12．一輛質量為3.5×103kg的汽車不慎陷入泥濘地面，汽車司機組織人們用如圖所示的滑輪組將汽車拖出。已知整個過程中，水平拉力