机械效率 计算题突破-2024-2025学年人教版初中物理新教材八年级下册

2025年人教版初中物理新教材八年级下学期期末复习 机械效率计算题练习题突破（适用于辽宁地区） 一、利用滑轮组竖直提升问题： 1.用如图的装置提升重物，绳子能承受的最大拉力为120N，动滑轮重60N，绳重与摩擦不计．若提升重物的质量是24kg，在1min内使物体匀速上升9m（g取10N/kg）。求： （1）物体匀速上升的速度是多少? （2）此时拉力的功率是多大? （3）该滑轮组的机械效率最高可达到多少?     二、利用滑轮组水平拉动物体： 2.一辆汽车不慎陷入泥坑，司机用如图所示的滑轮组将汽车拖出。已知整个过程中，水平拉力不变，内汽车沿水平方向匀速移动了，滑轮组的机械效率为。求： （1）汽车运动的速度； （2）拉力做的总功； （3）此过程中做的有用功。 3.（知识拓展）某兴趣小组用如图甲所示的滑轮组（物体与动滑轮用绳子a连接）匀速拉动放在同一水平面上的不同物体，物体受到的摩擦力从200N开始逐渐增加，直到组装滑轮组的绳子b被拉断，每次物体拉动的距离均为2m．通过实验绘出了该滑轮组机械效率随物体受到摩擦力大小变化的关系图象如图乙．（不计绳重和绳与滑轮间的摩擦）求： （1）动滑轮重力； （2）当滑轮组的机械效率为80%，物体以0.2m/s的速度匀速运动时，该滑轮组的有用功率； （3）一个重500N的同学利用该滑轮组，想独自用竖直向下的力拉断绳子b，请你通过计算分析他能否实现． 三、利用斜面拉动物体 4.如图所示,斜面长s=10m,高h=4m。用沿斜面方向的推力F,将一个重 为100N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B,运动过程中物体克服摩擦力做了100J的功。求: (1)运动过程中克服物体的重力做的功; (2)斜面的机械效率; (3)推力F的大小。 四、计算杠杆的机械效率 5.如下图所示，使用杠杆提升重物，拉力F竖直向下，重物匀速缓慢上升，相关数据如下表所示： 物重G/N 拉力F/N 时间t/s A端上升的竖直距离h/m B端下降的竖直距离s/m 200 500 0.5 0.4 0.2 求： (1)拉力所做的功． (2)拉力做功的功率． (3)此过程中该杠杆的机械效率． 五、（知识拓展）滑轮组与浮力相关习题 6.某桥梁施工队的工人用如图24所示的滑轮组匀速打捞沉在水中的工件。已知工件的质量为100kg工人的质量为70kg。工件打捞出水面前与工件完全被打捞出水后工人对地面的压力之比为15:2,工件在水中时,滑轮组的机械效率为60% 。若不计摩擦、绳重及水的阻力,g取10N/kg 。求: (1)工件浸没在水中时所受的浮力F浮 ; (2)工件完全打捞出水面后,滑轮组的机械效率η2 ; (3)工件完全打捞出水面后,以0.2m/s的速度被匀速提升,工人拉绳的功率P2。 六、（知识拓展）交通机械题型 7. 某型号挖掘机的实物图(甲)和作业范围图(乙)以及部分相关数据表，如图所示．挖掘机在4S内将装满铲斗的泥土从最大挖掘深度处送到位于最大卸料高度的装载车上．求 (1)移送泥土过程中，挖掘机对泥土做的功．    (2)移送泥土过程中，挖掘机的总功率为20KW，此过程中挖掘机的效率．    (3)挖掘机所做的额外功可将500N的物体抬高几米． 七、斜面与滑轮相关习题 8.如图所示，已知斜面长5m、高3m，绳端拉力为50N，利用这个滑轮装置将重为100N的物体在5s内从斜面的底端匀速拉到顶端，求： (1)物体沿斜面向上运动的速度 (2)绳端移动的距离 (3)拉力做的功和功率 (4)拉力的机械效率。 小结 一、解题步骤规范​ 1.明确题目中给出的已知条件和所求量​ 2.确定滑轮组承担物重的绳子段数 n​ 3.选择合适的机械效率计算公式​ 4.代入数据进行计算（注意单位统一）​ 5.得出结果并注明单位​ 二、易错点及注意事项​ 1.n 的确定错误：绕线方式不同，n 值不同，要注意根据滑轮组的绕线图准确判断​ 2.单位不统一：计算时 G、h、F、s 等物理量的单位要统一（如重力单位为 N，长度单位为 m）​ 3.忽略额外功的影响：在有摩擦或考虑绳重的情况下，不能直接使用 η=G/(G+G 动)×100% 的公式​ 4.公式混淆：要区分不同情况下机械效率公式的适用条件 1.（1）0.15m/s；（2）45W；（3）83.3% 【详解】 解：（1）1min内使物体匀速上升9m，则物体上升的速度为 （2）由图可知，与动滑轮相连的绳子股数n=3，绳端移动的距离为 s=nh=3×9m=27m 不计绳重与摩擦，绳端移动的拉力为 拉力做的功为 W总=Fs=100N×27m=2700J 此时拉力的功率为 （3）同一个滑轮组，提起的物体越重，机械效率越高。当绳子能承受的最大拉力为120N时，提起的物体最重，机械效率最高，由可知，提起的物体最大重力为 G′=nF′-G动=3×120N-60N=300N 该滑轮组的机械效率最高可为 答：（1）物体匀速上升的速度是0.15m/s； （2）此时拉力的功率是45W； （3）该滑轮组的机械效率最高可达83.3%。 2.（1）；（2）；（3） 【详解】 解：（1）3秒内汽车沿水平方向匀速移动了6m，所以汽车运动的速度 （2）由图知，通过动滑轮绳子段数n=3，绳端通过的距离 s绳=3s=3×6m=18m 则拉力做的功（总功） W=Fs绳=2×104N×18m=3.6×105J （3）由可得有用功 W有用=ηW总=0.8×3.6×105J=2.88×105J 答：（1）汽车运动的速度为2m/s； （2）拉力F做的总功为3.6×105J； （3）有用功为2.88×105J。 3.（1）因为η= W有用/W总= W有用/(W有用+W额)=fs/(fs+G动s)=f/(f+G动)，所以动滑轮重力为G动=( f1-η1f1)/η1=(200N-50%×200N)/50%=200N； （2）当滑轮组机械效率为η2=80%时，根据η= f/(f+G动)得， 物体受到的摩擦力为f2=η2G动/(1-η2)=80%×200N/(1-80%)=800N， 所以滑轮组的有用功率为P=F2v=f2v=800N×0.2m/s=160W； （3）当物体与地面间摩擦力达到最大f3=1600N时， 作用在绳子自由端的拉力为F最大=（f3+G动）/3=（1600N+200N）/3=600N， 因为F最大=600N>G=500N， 所以中学生无法直接拉断绳子． 答：（1）动滑轮的重力为200N；（2）有用功率为160W；（3）无法实现． 4. [答案](1)400J;(2)80%;(3)50N。 解析： (1)根据重为100N的物体和高h=4m的斜面,利用W=Gh即可求出运动过程中克服物体的重力做的功; (2)由运动过程中物体克服摩擦力做了100J的功可知,运动过程中的总功为克服物体的重力做的功加上100J,然后利用η=×100%,即可求出斜面的机械效率; (3)由W=500J,斜面长s=10m,利用W=Fs,即可求出F。 [详解](1) 运动过程中克服物体的重力做的功 (2) 斜面的机械效率 (3)由W=Fs得推力F的大小 答: (1)运动过程中克服物体的重力做的功为400J。 (2)斜面的机械效率为80%。 (3)推力F的大小为50N。 5. 解:(1)拉力所做的功:W拉=Fs=500N×0.2m=100J (2)拉力做功的功率: (3)此过程中拉力做的有用功为: 该杠杆的机械效率: 6. 解：（1）工人的重力：G人=m人g=70kg×10N/kg=700N， 工件的重力：G工件=m工件g=100kg×10N/kg=1000N， 以工人为研究对象，工人共受到三个力的作用：重力，支持力，绳子的拉力， 因为G人=F支+F拉，所以F支=G人-F拉， 因为工人对地面的压力与地面对工人的支持力是一对相互作用力， 所以F压=F支=G人-F拉， 当工件完全完全浸没在水中时，工件对绳子的拉力等于工件的重力减去工件所受的浮力，所以此时工人对绳子的拉力即绳子对工人的拉力F拉=[（G工件-F浮）+G动]， 则此时工人对地面的压力F压=G人-[（G工件-F浮）+G动]； 当工件被拉出水面以后，工件对绳子的拉力等于工件的重力， 所以此时工人对绳子的拉力即绳子对工人的拉力F拉′=（G工件+G动）， 则此时工人对地面的压力F压′=G人-（G工件+G动）， 因为=， 所以= ①， 利用滑轮组提升物体，当摩擦、绳重及水的阻力忽略不计时， 机械效率η====， 所以η1==60% ②， 将G工件=1000N代入②式可解得：F浮= ③， 将G人=700N和③式代入①式可解得：G动=320N ④， 将④式代入③式可解得：F浮=520N． （2）工件完全打捞出水后，滑轮组的机械效率：η2==≈75.76%． （3）工件完全打捞出水面后，工人对绳子的拉力：F拉′=（G工件+G动）=（1000N+320N）=660N， 工人拉绳子的速度：v绳=2v物=2×0.2m/s=0.4m/s， 所以工人拉绳子的功率：P2=F拉′v绳=660N×0.4m/s=264W． 答：（1）工件浸没在水中时所受的浮力是520N． （2）工件完全打捞出水面后，滑轮组的机械效率是75.76%． （3）工件完全打捞出水面后，以0.2m/s的速度被匀速提升，工人拉绳的功率是264W． 7. 【答案】47040J   58.8%   65.92    【解析】 解：（1）满斗泥土所受的重力 G=mg=600kg×9.8N/kg=5880N， 对泥土做功W有用=G泥h=5880N×8m=4.704×104J； （2）由可得，挖掘机的发动机4s内做的总功 W总=Pt=2×104W×4s=8×104J， 所以挖掘机的机械效率 （3）挖掘机所做的额外功 W额=W总-W有用=8×104J-4.704×104J=3.296×104J， 由W=Gh可得，可将500N的物体抬高高度 答：（1）移送泥土过程中，挖掘机对泥土做的功是4.704×104J；（2）挖掘机的效率为58.8%；（3）挖掘机所做的额外功可将的物体抬高65.92m； 8.答案： (1)物体沿斜面向上运动的速度： ； (2)由图可知，这个滑轮装置是一个动滑轮， 则绳端移动的距离：s′=2s=2×5m=10m； (3)拉力做的功：W总=Fs′=50N×10m=500J， 拉力的功率：； (4)有用功：W有用=Gh=100N×3m=300J， 拉力的机械效率：； 答：(1)物体沿斜面向上运动的速度为1m/s； (2)绳端移动的距离为10m； (3)拉力的功为500J；功率是100W； (4)拉力的机械效率是60%. 2 学科网（北京）股份有限公司 $$