第十二章简单机械专题训练－机械效率的综合计算 2025-2026学年人教版物理作八年级下册

专题训练-机械效率的综合计算 1．(2025石家庄长安区月考)如图所示，小明分别使用滑轮或滑轮组匀速提升质量为m1的物体，滑轮的质量均相等且为m2，在相同的时间内物体被提升的高度均为h，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是(　　) A．绳子自由端移动的距离关系为s甲＞s乙＞s丙 B.绳子自由端移动的速度关系为v甲＞v乙＞v丙 C.甲、乙、丙三种装置做的有用功都为m1gh D.乙、丙两种装置的机械效率均为 2．如图所示，每个滑轮质量相同，重为G的物体，在拉力的作用下匀速上升，已知乙滑轮组的效率为η，不计摩擦、绳重和木板重，下列说法不正确的是(　　) A．两滑轮组的机械效率可能相等 B．F1一定大于F2 C．每个滑轮重 D．甲、乙将重物提升相同的高度时，拉力的功率可能相等 3．工人使用升降平台清洗高空玻璃幕墙的情境如图所示，吊篮由电动机控制升降，吊篮和两个动滑轮的总重为500 N，静置在水平地面时，吊篮与地面的接触面积是5 000 cm2。某次提升过程中，吊篮在20 s内匀速上升了4 m，两名工人及清洗工具的总重为2 000 N。不计绳重和摩擦，求： (1)两名工人带清洗工具进入吊篮，电动机对绳子的拉力为0时，此吊篮对水平地面的压强。 (2)本次提升过程中电动机的输出功率。 (3)本次提升过程中平台的机械效率。 4．(2025石家庄赵县期末)如图所示，工人师傅体重600 N，工人师傅与地面的接触面积是400 cm2，用由A、B两个滑轮组成的滑轮组向上提升900 N的重物C，提升的过程中，用大小为500 N且竖直向下的力拉动绳子，使重物C以0.4 m/s的速度匀速上升，不计绳重及绳与滑轮之间的摩擦。求： (1)拉动物体的过程中，工人师傅对地面的压强。 (2)本次提升重物时拉力的功率。 (3)工人师傅使用该滑轮组提升重物的最大机械效率。(结果精确到0.1%) 5．如图所示，工人师傅用竖直向下120 N的拉力，使重为850 N的物体在1 min内沿水平地面匀速直线运动了6 m。已知物体在运动时受到地面的摩擦力为物重的，工人师傅的质量为70 kg，工人师傅的脚与地面的总接触面积为400 cm2，不计绳重、绳与滑轮间摩擦与滑轮轴处摩擦。(g取10 N/kg)求： (1)拉动物体的过程中，工人师傅对地面的压强。 (2)工人师傅拉动物体时，拉力的功率。 (3)该工人师傅使用该滑轮组的最大机械效率。 6．如图所示，起重机是通过电动机拉动绳子乙带动滑轮组工作的装置(滑轮组的连接方式未画出)。质量为90 kg的货箱A放在水平地面上，与地面的接触面积为0.5 m2。在匀速拉起货箱A的过程中，电动机将绳子乙匀速收起了12 m，绳子乙的拉力F做了6×103 J的功，滑轮组所做的额外功为2.4×103 J(不计绳重和摩擦，g取10 N/kg)。 (1)求拉力F的大小。 (2)匀速拉起货箱的过程中，求滑轮组的机械效率。 (3)绳子乙的拉力为400 N时，货箱未离开地面，求此时货箱对地面的压强。 7．(2025廊坊安次区月考)一辆汽车沿斜面匀速行驶，牵引力做的功W与沿斜面行驶距离s的关系如图所示，汽车从斜面底端以10 m/s的速度行驶40 s到达顶端，整个过程的额外功为5.6×105 J。求： (1)汽车在斜面上匀速行驶时的牵引力。 (2)汽车在斜面上匀速行驶的过程中受到的阻力。 (3)斜面的机械效率。 参考答案 1．C　解析：由题图可知，甲为定滑轮，乙为动滑轮，丙为滑轮组且n＝3，在相同的时间内物体被提升的高度均为h，则绳子自由端移动的距离s甲＝h，s乙＝2h，s丙＝3h，因此s甲＜s乙＜s丙，运动时间相同，根据v＝可知绳子自由端移动的速度关系为v甲＜v乙＜v丙，故A、B错误；克服物体重力做的功为有用功，甲、乙、丙三种装置做的有用功都为W有用＝Gh＝m1gh，故C正确；不计绳重和摩擦，克服动滑轮的重力做的功为额外功，故W额外＝G动h＝m2gh，乙、丙两种装置的机械效率η＝＝＝＝，故D错误。 2．A　解析：由题图可知，甲滑轮组只有1个动滑轮，乙滑轮组有2个动滑轮，且不计摩擦、绳重和木板重，因克服物体重力G做的功为有用功，克服物重和动滑轮重做的功为总功，所以，两滑轮组的机械效率分别为：η甲＝＝，η乙＝＝，则η甲＞η乙，故A错误；由η乙＝可得，动滑轮的重力(即每个滑轮重)：G动＝，故C正确；由图可知，n甲＝2，n乙＝4，不计摩擦、绳重和木板重，则两滑轮组绳子的拉力分别为：F1＝(G＋G动)＝(2G＋2G动)，F2＝(G＋2G动)，因2G＋2G动＞G＋2G动，所以，F1＞F2，故B正确；甲、乙将重物提升相同的高度，拉力做功为总功，则F1与F2的功率分别为：P甲＝＝，P乙＝＝，因t甲和t乙的关系不确定，所以，F1与F2的功率可能相等，故D正确。 3．解：(1)两名工人带清洗工具进入吊篮，电动机对绳子的拉力为0时，吊篮对水平地面的压力大小等于吊篮和两个动滑轮的总重与工人和工具的总重力大小之和，即F压＝G总＝500 N＋2 000 N＝2 500 N， 吊篮对水平地面的压强： p＝＝＝5 000 Pa； (2)由图可知，n＝4，不计绳重和摩擦，自由端的拉力为： F＝(G＋G总)＝×(2 000 N＋500 N)＝625 N， 电动机做的总功为： W总＝Fs＝Fnh＝625 N×4×4 m＝10 000 J， 则本次提升过程中电动机的输出功率为： P＝＝＝500 W； (3)电动机做的有用功为： W有用＝Gh＝2 000 N×4 m＝8 000 J， 则本次提升过程中平台的机械效率为： η＝＝×100%＝80%。 4．解：(1)拉动物体的过程中，工人师傅对地面的压力等于工人的重力与绳的拉力之差，即F压＝G人－F＝600 N－500 N＝100 N，则工人师傅对地面的压强为： p＝＝＝2.5×103 Pa。 (2)由图可知，n＝2，本次提升重物时拉力的功率为： P＝＝＝Fv′＝Fnv＝500 N×2×0.4 m/s＝400 W。 (3)若不计绳重及绳与滑轮之间的摩擦，根据F＝(G＋G动)可知，动滑轮重为： G动＝nF－G＝2×500 N－900 N＝100 N； 工人师傅使用该滑轮组提升重物的最大拉力等于工人师傅的重力，即F′＝G人＝600 N， 工人师傅使用该滑轮组提升重物的最大重力为： G′＝nF′－G动＝2×600 N－100 N＝1 100 N， 则工人师傅使用该滑轮组提升重物的最大机械效率为： η＝＝＝＝＝×100%≈91.7%。 5．解：(1)拉动物体的过程中，工人师傅对地面的压力等于人的重力减去绳子对人的拉力，即F压＝G人－F＝m人g－F＝70 kg×10 N/kg－120 N＝580 N，则工人师傅对地面的压强为： p＝＝＝1.45×104 Pa。 (2)由图可知，n＝2，拉力的功率为： P＝＝＝＝＝24 W。 (3)不计绳重、绳与滑轮间摩擦与滑轮轴处摩擦，根据F＝(f＋G动)＝(G＋G动)可知，动滑轮重为： G动＝nF－G＝2×120 N－×850 N＝70 N； 工人师傅施加的最大拉力等于自身的重力，根据F′＝G人＝m人g＝70 kg×10 N/kg＝700 N， 滑轮组最多能克服物体与地面之间最大的摩擦力为： f′＝nF′－G动＝2×700 N－70 N＝1 330 N， 该滑轮组最大机械效率为： η＝＝＝＝＝×100%＝95%。 6．解：(1)电动机将绳子乙匀速收起了12 m，绳子乙的拉力F做了6×103 J的功，根据W总＝Fs可知，拉力F的大小为： F＝＝＝500 N。 (2)根据W总＝W有用＋W额外可知，拉力F做的有用功为： W有用＝W总－W额外＝6×103 J－2.4×103 J＝3.6×103 J， 则滑轮组的机械效率为： η＝＝×100%＝60%。 (3)根据W有用＝Gh＝mgh可知，货箱上升的高度为： h＝＝＝4 m， 绳子股数为： n＝＝＝3； 不计绳重和摩擦，根据W额外＝G动h可知，动滑轮重为： G动＝＝＝600 N； 不计绳重和摩擦，当绳子乙的拉力为400 N时，根据F′＝(F拉＋G动)可知，滑轮组对货箱的拉力为： F拉＝nF′－G动＝3×400 N－600 N＝600 N， 则货箱未离开地面， 货箱对地面的压力等于货箱的重力减去滑轮组对货箱的拉力，即F压＝G－F拉＝mg－F拉＝90 kg×10 N/kg－600 N＝300 N，则此时货箱对地面的压强为： p＝＝＝600 Pa。 7．解：(1)由图可知，汽车沿斜面行驶距离5 m牵引力做的功为10×103 J，则汽车在斜面上匀速行驶时的牵引力为： F＝＝＝2×103 N； (2)汽车从斜面底端以10 m/s的速度行驶40 s到达顶端，整个过程行驶的距离为： s′＝vt＝10 m/s×40 s＝400 m， 则汽车在斜面上匀速行驶的过程中受到的阻力为： f＝＝＝1.4×103 N； (3)汽车从斜面底端以10 m/s的速度行驶40 s到达顶端，整个过程牵引力做的总功为： W总＝Fs′＝2×103 N×400 m＝8×105 J， 牵引力做的有用功为： W有用＝W总－W额外＝8×105 J－5.6×105 J＝2.4×105 J， 则斜面的机械效率为： η＝＝×100%＝30%。 学科网（北京）股份有限公司 $