2025年中考物理臨考解題技法速練-專題15 機(jī)械效率（解析版）

專題15機(jī)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(jìn)行了兩段運(yùn)動(dòng)，所用時(shí)間均為10s，斜面高2m。拉力F的方向始終沿著物體運(yùn)動(dòng)方向，物體在水平面上運(yùn)動(dòng)的速度-時(shí)間圖像如圖甲所示，物體在斜面上運(yùn)動(dòng)的路程-時(shí)間圖像如圖乙所示，下列說法正確的是（）A．兩次運(yùn)動(dòng)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(jī)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(yùn)動(dòng)，此時(shí)物體處于平衡狀態(tài)，受水平方向拉力和水平面對(duì)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(yùn)動(dòng)，此時(shí)物體處于平衡狀態(tài)，沿斜面方向上，物體受到拉力、滑動(dòng)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(dòng)摩擦力，物體受到的滑動(dòng)摩擦力小于20N，故A錯(cuò)誤；BC．由乙圖可知物體運(yùn)動(dòng)t=10s時(shí)物體運(yùn)動(dòng)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(cuò)誤，C錯(cuò)誤；D．物體的重力G=30N，斜面對(duì)物體提升的高度h=2m，可知拉力對(duì)物體做的有用功為W有=Gh=30N2m=60J則斜面的機(jī)械效率為

故D正確。故選D。2．如圖是一幢高層建筑內(nèi)的垂直升降電梯工作示意圖，某次運(yùn)行時(shí)，承載的15人平均每人質(zhì)量為60kg，已知電梯廂體和動(dòng)滑輪的質(zhì)量共計(jì)600kg，不計(jì)鋼絲繩重和摩擦，且鋼絲繩不伸長(zhǎng)，電梯在20s內(nèi)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(jī)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(dòng)滑輪的質(zhì)量m梯=600kg，承載的15人平均每人質(zhì)量為60kg可知人的總質(zhì)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(cuò)誤；B．物體上升的高度為h=100m，可知繩子自由端移動(dòng)的距離為s=3h=100m3=300m故B錯(cuò)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(jī)械效率為故C正確；D．不計(jì)鋼絲繩重和摩擦，總功大小為可知當(dāng)G人變大時(shí)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(jī)械都不能省功，故D錯(cuò)誤。故選C。二、多選題3．某同學(xué)用滑輪組提升物體，繩子自由端豎直移動(dòng)的距離隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖中圖線a所示，物體上升的高度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖中圖線b所示，已知物體的質(zhì)量為，所用動(dòng)滑輪的質(zhì)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(dòng)的速度為 B．拉力F的功率為C．有用功為 D．滑輪組的機(jī)械效率為90%【答案】AB【解析】A．繩子自由端豎直移動(dòng)的距離隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖中圖線a所示，繩子自由端移動(dòng)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(cuò)誤；D．由圖線ab所示分析可得動(dòng)滑輪繞繩子的段數(shù)滑輪組的機(jī)械效率為故D錯(cuò)誤。故選AB。4．質(zhì)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(dòng)繩子自由端，將一質(zhì)量為80kg的重物A以0.1m/s的速度勻速上升1m，此時(shí)該滑輪組的機(jī)械效率為80%（g取10N/kg）。對(duì)此工作過程及裝置以下說法正確的是（）A．動(dòng)滑輪重為200N B．工人對(duì)繩的拉力做功1000JC．拉力F的功率為50W D．工人對(duì)地面的壓力為100N【答案】BD【解析】B．重物的質(zhì)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(dòng)滑輪上的繩子段數(shù)是2段，該滑輪組的機(jī)械效率為80%，由可知，滑輪組做的總功是即工人對(duì)繩的拉力做功1000J，故B正確；C．繩子自由端移動(dòng)的距離s=nh=2×1m=2m則繩子自由端的拉力繩子自由端移動(dòng)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(cuò)誤；A．若不計(jì)摩擦和繩重，由可得，動(dòng)滑輪的重力G動(dòng)=2F-G=2×500N-800N=200N由于實(shí)際上繩重和摩擦是存在的，則動(dòng)滑輪重不等于200N，故A錯(cuò)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(duì)地面的壓力和地面對(duì)人的支持力是一對(duì)相互作用力，所以工人對(duì)地面的壓力等于地面對(duì)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(jī)械效率為______；如果要提高滑輪組的機(jī)械效率，你的做法是______（答出一條即可）?！敬鸢浮?/p>

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(dān)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(jī)械效率為[2]用該滑輪組提升重物時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率為由上面的表達(dá)式可知，要提高滑輪組的機(jī)械效率可以增大物體的重力。當(dāng)然減小動(dòng)滑輪重力、減小摩擦和繩重，也可以提高機(jī)械效率。6．如圖所示，用彈簀測(cè)力計(jì)沿粗糙斜面勻速向上拉動(dòng)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(cè)力計(jì)示數(shù)為________N?！敬鸢浮?【解析】由題意知，拉動(dòng)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(cè)力計(jì)示數(shù)為6N。7．某同學(xué)用所學(xué)滑輪知識(shí)在家里陽臺(tái)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(jī)械效率為______?！敬鸢浮?/p>

6000

80%【解析】[1]由圖可知，承擔(dān)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(jī)械效率為8．左圖是2022北京冬奧會(huì)的滑雪大跳臺(tái)，右圖是小明制作大跳臺(tái)的模型。（1）把跳臺(tái)滑道上段簡(jiǎn)化成圖1的杠桿，是支點(diǎn)，A是這段滑道的重心，若模型支架對(duì)滑道的力作用在點(diǎn)，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(jī)械效率為______?！敬鸢浮?/p>

小于

【解析】（1）①[1]模型支架對(duì)滑道的力作用在點(diǎn)，沿線，過支點(diǎn)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(dòng)滑輪，此過程的機(jī)械效率為四、實(shí)驗(yàn)題9．如圖甲所示是“測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)裝置。（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)沿豎直方向______拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使鉤碼上升10cm，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖甲所示，若每個(gè)鉤碼重2N，則滑輪組的機(jī)械效率為______；（2）小紅做完實(shí)驗(yàn)，通過和其他小組交流，了解到滑輪組的機(jī)械效率與動(dòng)滑輪重G動(dòng)有關(guān)系，接著她改變動(dòng)滑輪重，提升同一物體進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，獲得數(shù)據(jù)并繪制出如圖乙的圖像。若不計(jì)繩重和摩擦，分析圖像中的A點(diǎn)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(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)，繩子自由端和鉤碼均處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，處于平衡狀態(tài)，此時(shí)由二力平衡可知，彈簧測(cè)力計(jì)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(jì)三個(gè)鉤碼，鉤碼總重力G=6N，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為F=2.4N，動(dòng)滑輪上有三段繩子，繩子自由端移動(dòng)的距離為s=3h=0.1m×3=0.3m機(jī)械效率有（2）[3]圖乙中機(jī)械效率η=75%，G動(dòng)=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(dòng)機(jī)來帶動(dòng)滑輪組提升重物的設(shè)備。如何提高滑輪組機(jī)械效率，節(jié)約電能呢？為此同學(xué)們進(jìn)行了“影響滑輪組機(jī)械效率因素”的實(shí)驗(yàn)探究，用到的裝置如圖所示，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如表所示。實(shí)驗(yàn)次數(shù)鉤碼重力鉤碼上升高度繩端拉力繩端移動(dòng)距離機(jī)械效率120.11.20.355.6%220.21.20.655.6%340.11.90.361.5%440.11.30.5機(jī)械效率（1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)沿豎直方向______拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)；（2）分析表中數(shù)據(jù)可知：第4次實(shí)驗(yàn)是用圖______所示裝置來完成的；（3）表格中第4次實(shí)驗(yàn)計(jì)算出的機(jī)械效率是______；（4）為提高滑輪組機(jī)械效率、節(jié)約電能，根據(jù)表格中數(shù)據(jù)得到結(jié)論和生活經(jīng)驗(yàn)，你建議可采取的措施有______。A．減輕動(dòng)滑輪重B．增加所提物體重C．機(jī)械加潤(rùn)滑油D．增加重物上升高度【答案】

勻速

乙

70.1%

ABC【解析】（1）[1]實(shí)驗(yàn)中應(yīng)沿豎直方向勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，彈簧測(cè)力計(jì)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)處于平衡狀態(tài)，受平衡力作用，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)拉力和繩子對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力大小相等、方向相反且在同一直線上，可知此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)即為繩子拉力的大小。（2）[2]1、2次實(shí)驗(yàn)中鉤碼重力為2G，3、4次實(shí)驗(yàn)中鉤碼重力為4G，由圖可知甲圖中為1個(gè)砝碼，乙圖中兩個(gè)砝碼，乙圖中砝碼重力為甲圖中的兩倍，可知第四次實(shí)驗(yàn)用圖乙的裝置來完成的。（3）[3]第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)鉤碼總重力為4G，提升的高度為h=0.1m，繩子自由端移動(dòng)的距離為s=0.3m，拉力F=1.9N，機(jī)械效率=61.5%，滿足關(guān)系……①第4次實(shí)驗(yàn)時(shí)鉤碼總重力為4G，提升的高度為h4=0.1m，繩子自由端移動(dòng)的距離為s4=0.5m，拉力F4=1.3N，機(jī)械效率為4時(shí)滿足關(guān)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(shí)機(jī)械效率為55.6%，物重為4G時(shí)機(jī)械效率為61.5%，繩子段數(shù)為5時(shí)機(jī)械效率為70.1%，可知增加所提物體重量可提高機(jī)械效率，結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，減輕動(dòng)滑輪重和機(jī)械加潤(rùn)滑油時(shí)可減少額外功，從而提高機(jī)械效率，比較1、2次實(shí)驗(yàn)可知，增加重物上升高度機(jī)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(jì)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(dá)、攝像頭以及5G網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，該巴士使用電池作動(dòng)力源。為了安全，巴士設(shè)計(jì)的最大速度是27km/h。某次測(cè)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(zhì)量為3000kg。（g=10N/kg）（1）5G網(wǎng)絡(luò)傳遞信息的媒介是______（選填“光纖”“超聲波”或“電磁波”）；（2）測(cè)試中，巴士輪胎與水平地面的總接觸面積為600cm2，則它對(duì)水平地面的壓強(qiáng)為多少______？（3）若巴士受到的阻力是車總重力的0.05倍，則測(cè)試過程中牽引力做功的功率為多少______？（4）測(cè)試過程中該巴士的機(jī)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(zhì)量m=3000kg，巴士與地面的總接觸面面積為S=600cm2=0.06m2巴士對(duì)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(shí)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(yùn)動(dòng)，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(jī)械效率為答：（1）5G網(wǎng)絡(luò)傳遞信息的媒介是電磁波；（2）對(duì)地面壓強(qiáng)為5×105Pa；（3）牽引力做功功率為11250W；（4）機(jī)械效率為62.5%。12．一輛質(zhì)量為3.5×103kg的汽車不慎陷入泥濘地面，汽車司機(jī)組織人們用如圖所示的滑輪組將汽車拖出。已知整個(gè)過程中，水平拉力