12.4 机械效率 练习 -2025-2026学年人教版物理八年级下学期

第十二章 《简单机械》练习 §12.4 机械效率练习 【知识回顾】 知识点一　三种功 1.有用功:为达目的,物体所受的拉力所做的功,用 表示。  2.总功:拉力(即动力)对机械所做的功,用 表示。  3.额外功:若用动滑轮提升物体,不可避免地要克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素的影响而多做的一些功,用 表示。  4.三者关系:总功等于有用功与额外功 ,即W总= 。  5.功的原理:使用任何机械都不能 功。  知识点二　机械效率 1.机械效率:有用功跟总功的 。  2.公式: 。  3.特点:因为有用功总是 总功,所以机械效率总是 1;机械效率通常用百分数表示。  知识点三　测量滑轮组的机械效率 【探究准备】 1.测量原理: 。  2.需要测量的物理量: 、绳子自由端的拉力F、物体提升的 和绳子自由端移动的距离s。  【探究过程】 【制订计划与设计实验】 1.实验器材的组装和选取 2.制订实验方案 (1)同一滑轮组:竖直向上匀速提升不同的重物,测定滑轮组的机械效率。 (2)不同滑轮组:竖直向上匀速提升相同的重物,测定滑轮组的机械效率。 (3)影响η的因素:对比各种情况下滑轮组的机械效率,分析得出。 【进行实验与收集证据】 1.用 测出钩码所受的重力G。  2.按如图甲、乙所示组装滑轮组。 3.如图甲、乙所示,分别用弹簧测力计 拉动不同个数的钩码,多测几次,分别记下弹簧测力计拉力的大小F和方向,以及测力计移动的距离s和钩码上升的高度h。  4.如图甲所示,保持钩码的个数不变,换用较重的动滑轮,重复步骤3。 5.数据记录 次 数 钩码所 受的重 力G/N 提升 高度 h/m 有用功 W有用/J 拉力 F/N 绳端移 动的距 离s/m 总功 W总/J 机械 效率 η/% 1 2 0.1 0.9 0.3 2 4 0.1 1.6 0.3 3 6 0.1 2.3 0.3 4 4 0.1 1.8 0.3 【实验结论】 1.由1、2、3次实验可得出结论:使用同一滑轮组提升不同的重物,所提升的物体 ,滑轮组的机械效率 。  2.由2、4次实验可得出结论:使用不同滑轮组提升同一重物,动滑轮越重,滑轮组的机械效率 。  3.影响滑轮组机械效率的主要因素: (1) ;  (2) 。  【交流与评估】 　如果没有刻度尺,能否测出滑轮组的机械效率?为什么? 答:能,对于已经组装好的滑轮组,s=nh,则机械效率η====,因此只要查出绳子的段数,即可算出滑轮组的机械效率,无需测量h和s的大小。 【精练】 1.一位同学用如图所示的滑轮组拉着重500 N的物体，使物体以0.1 m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动10 s，已知物体与地面间的滑动摩擦力为150 N，滑轮组的机械效率为60%，在此过程中下列选项正确的是( ) A.绳子自由端移动的距离为3 m B.拉力做的有用功为500 J C.拉力做的额外功为150 J D.拉力做功的功率为25 W 2.下列关于机械效率的说法正确的是( ) A.越省力的机械，机械效率越高 B.做功越快的机械，机械效率越高 C.所做有用功越多的机械，机械效率越高 D.有用功与总功的比值越大的机械，机械效率越高 3.用相同的滑轮和细绳分别组成如图所示的甲、乙滑轮组，用它们分别把相同的物体匀速提升相同的高度。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是( ) A.甲滑轮组的机械效率比乙的高 B.两个滑轮组的机械效率一样高 C.甲滑轮组做的额外功小于乙滑轮组的额外功 D.甲滑轮组做的有用功小于乙滑轮组的有用功 4.如图所示，一位同学用滑轮组拉着重450N的物体A，使它5s内在水平地面上匀速前进1m，水平拉力，若物体与地面间的摩擦力是物重的0.2倍，下列说法正确的是( ) A.他做的总功是450J B.他做的有用功是75J C.拉力做功的功率是 15W D.该滑轮组的机械效率是60% 5.如图所示的滑轮组，在拉力F的作用下拉动重为300N的物体A以0.2m/s的速度匀速上升，已知动滑轮重为60N，不计绳重和摩擦。则下列说法正确的是( ) ①绳子自由端的拉力 F为120N ②绳子自由端移动的速度为0.6m/s ③拉力 F做功功率24W ④滑轮组的机械效率为83.3% A.只有①③④正确 B.只有①②④正确 C.只有②③④正确 D.①②③都正确 6.如图甲，物块M在拉力F的作用下在竖直方向上做直线运动，其拉力F与时间t的关系图像如图乙，已知物块M在做匀速直线运动。用动滑轮把物块M匀速提升到某一高度，拉力，如图丙。下列说法中正确的是( ) A.物块M的重力为 B.该动滑轮的重力为 C.该动滑轮的机械效率为 D.所提物重越重该滑轮组的机械效率越小 7.如图所示装置，物体B重为800N，当用一个水平向左的拉力拉绳子自由端时，物体B在水中匀速上升，6s内物体B上升0.6m（物体B未露出水面），已知动滑轮重120N，绳重及摩擦均忽略不计。则下列说法正确的有( ) ①绳子自由端的移动速度为0.1m/s ②此时滑轮组的机械效率为80% ③物体B浸没时所受的浮力为480N ④物体B的密度为 A.①③ B.②④ C.②③ D.③④ 8.关于功、功率、机械效率的说法中,正确的是(　　) A.功率大的机械,机械效率一定高 B.机械效率越高,有用功与总功的比值越大 C.越省力的机械,机械效率越高 D.机械做功时,做的有用功越多,机械效率越高 9.（多选）小明利用下图的装置将重为90N的物体缓慢提升4m，该装置的动滑轮重10N，若不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是( ) A.绳子自由端的拉力为50N B.绳子自由端移动的距离为8m C.小明同学此过程中能省功 D.滑轮组的机械效率为90% 10.（多选）机械的使用伴随着人们的生活。如图所示是人们使用动滑轮运送建筑材料A的示意图，物体A重1000N，在卷扬机对绳子的拉力作用下，物体A在20s的时间里匀速竖直上升了10m。在这个过程中，卷扬机对绳子的拉力F做功的功率为625W。下列说法正确的是（不计绳重和摩擦） ( ) A.该装置在这个过程中做的有用功是10000J B.物体A的速度是0.5m/s C.绳自由端的拉力是625N D.动滑轮的机械效率是75% 11.（多选）某起重车提升货物时，起重臂上滑轮组的示意图如图所示，货物在钢丝绳的拉力F作用下匀速上升。货物所受的重力为，钢丝绳的拉力F为，货物上升的速度为0.25m/s。在提升货物的过程中，下列说法正确的是( ) A.拉力F的功率为 B.有用功的功率为 C.动滑轮所受的重力为 D.滑轮组的机械效率约为83.3% 12．工人利用如图所示装置提升物料，该装置中的滑轮为 滑轮。已知滑轮重80N，货篮重120N，不计绳重及摩擦。工人用该装置匀速提升空货篮时的拉力为 N。若绳子能承受的最大拉力为520N，每根钢条重100N，该装置匀速提升钢条时，所能达到的最大机械效率为 。 13．如图所示小明组装了甲、乙两种滑轮，用来提升同一物体，（不计绳重、轮重和摩擦），要使物体竖直匀速提升，物体重力做功 J，做功 J，做功 J。 14．如图用三种方法把沙子运上三楼，根据图中数据算出三种方法所做有用功的大小均为 J，其中第 种方法做的总功最少，等于 J。 15.同学们用如图所示装置,做了测量滑轮组机械效率的实验。 【实验装置】 (1)为了完成实验,除图中的器材外,还缺少的主要器材是 。  (2)实验过程中,应竖直向上 拉动弹簧测力计,并使钩码 (选填“快速”或“缓慢”)上升。  【实验过程】 实验数据记录如表所示: 实验 序号 钩码 重 G/N 钩码上 升高度 h/m 绳端 拉力 F/N 绳端移 动距离 s/m 机械 效率 η 1 2 0.1 1.2 0.3 55.6% 2 2 0.2 1.2 0.6 3 4 0.1 1.9 0.3 70.2% 4 4 0.1 1.3 0.5 61.5% (3)分析第1、3两次实验数据可得出结论:同一滑轮组提升的物体越重,滑轮组的机械效率越 。  (4)分析第3、4两次实验数据可得出结论:不同滑轮组提升相同重物,动滑轮越重,机械效率越 。  (5)第2次实验的机械效率约为 (结果精确到0.1%)。  (6)分析第1、2两次实验数据可得出结论:使用同一滑轮组提升相同重物,滑轮组的机械效率与物体被提升的高度 。  【实验延伸】 (7)(装置创新) 小明又将实验装置进行了改进,在绳的自由端连接一个慢速电机拉动重物上升,在电机和绳之间加一个拉力传感器。小明改进的实验装置优点是 。  16.小明利用如下简单机械移动物体,请完成相关计算,g取10 N/kg。 (1)利用如图甲所示的滑轮组在5 s内将质量为30 kg的物体匀速提升了2 m,已知绳子自由端的拉力F=200 N,不计绳重与摩擦阻力,求: ①利用滑轮组所做的有用功; ②滑轮组的机械效率。 (2)利用如图乙所示的滑轮组沿水平向右移动物体,已知物体A重为20 N,水平滑动时受到的摩擦力为12 N,拉力F=5 N,物体A在10 s内匀速移动了0.6 m,求: ①克服摩擦力所做的功; ②该滑轮组的机械效率。 (3)沿如图丙所示的斜面,用5 N的拉力F将重20 N的物体从底端匀速拉到顶端,用时 5 s,斜面长5 m、高1 m。求: ①拉力所做的功; ②克服重力做的功; ③该装置的机械效率。 参考答案 【知识回顾】 知识点一　三种功 1.有用功:为达目的,物体所受的拉力所做的功,用　W有用　表示。  2.总功:拉力(即动力)对机械所做的功,用　W总　表示。  3.额外功:若用动滑轮提升物体,不可避免地要克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素的影响而多做的一些功,用　W额外　表示。  4.三者关系:总功等于有用功与额外功　之和　,即W总=　W有用+W额外　。  5.功的原理:使用任何机械都不能　省　功。  知识点二　机械效率 1.机械效率:有用功跟总功的　比值　。  2.公式:　η=　。  3.特点:因为有用功总是　小于　总功,所以机械效率总是　小于　1;机械效率通常用百分数表示。  知识点三　测量滑轮组的机械效率 【探究准备】 1.测量原理:　η==　。  2.需要测量的物理量:　物重G　、绳子自由端的拉力F、物体提升的　高度h　和绳子自由端移动的距离s。  【探究过程】 【制订计划与设计实验】 1.实验器材的组装和选取 2.制订实验方案 (1)同一滑轮组:竖直向上匀速提升不同的重物,测定滑轮组的机械效率。 (2)不同滑轮组:竖直向上匀速提升相同的重物,测定滑轮组的机械效率。 (3)影响η的因素:对比各种情况下滑轮组的机械效率,分析得出。 【进行实验与收集证据】 1.用　弹簧测力计　测出钩码所受的重力G。  2.按如图甲、乙所示组装滑轮组。 3.如图甲、乙所示,分别用弹簧测力计　匀速　拉动不同个数的钩码,多测几次,分别记下弹簧测力计拉力的大小F和方向,以及测力计移动的距离s和钩码上升的高度h。  4.如图甲所示,保持钩码的个数不变,换用较重的动滑轮,重复步骤3。 5.数据记录 次 数 钩码所 受的重 力G/N 提升 高度 h/m 有用功 W有用/J 拉力 F/N 绳端移 动的距 离s/m 总功 W总/J 机械 效率 η/% 1 2 0.1 0.2 0.9 0.3 0.27 74.07 2 4 0.1 0.4 1.6 0.3 0.48 83.33 3 6 0.1 0.6 2.3 0.3 0.69 86.96 4 4 0.1 0.4 1.8 0.3 0.54 74.07 【实验结论】 1.由1、2、3次实验可得出结论:使用同一滑轮组提升不同的重物,所提升的物体　越重　,滑轮组的机械效率　越高　。  2.由2、4次实验可得出结论:使用不同滑轮组提升同一重物,动滑轮越重,滑轮组的机械效率　越低　。  3.影响滑轮组机械效率的主要因素: (1)　被提升物体的重力　;  (2)　动滑轮的自重　。  【交流与评估】 　如果没有刻度尺,能否测出滑轮组的机械效率?为什么? 答:能,对于已经组装好的滑轮组,s=nh,则机械效率η====,因此只要查出绳子的段数,即可算出滑轮组的机械效率,无需测量h和s的大小。 【精练】 1.一位同学用如图所示的滑轮组拉着重500 N的物体，使物体以0.1 m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动10 s，已知物体与地面间的滑动摩擦力为150 N，滑轮组的机械效率为60%，在此过程中下列选项正确的是( D ) A.绳子自由端移动的距离为3 m B.拉力做的有用功为500 J C.拉力做的额外功为150 J D.拉力做功的功率为25 W 2.下列关于机械效率的说法正确的是( D ) A.越省力的机械，机械效率越高 B.做功越快的机械，机械效率越高 C.所做有用功越多的机械，机械效率越高 D.有用功与总功的比值越大的机械，机械效率越高 3.用相同的滑轮和细绳分别组成如图所示的甲、乙滑轮组，用它们分别把相同的物体匀速提升相同的高度。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是( B ) A.甲滑轮组的机械效率比乙的高 B.两个滑轮组的机械效率一样高 C.甲滑轮组做的额外功小于乙滑轮组的额外功 D.甲滑轮组做的有用功小于乙滑轮组的有用功 4.如图所示，一位同学用滑轮组拉着重450N的物体A，使它5s内在水平地面上匀速前进1m，水平拉力，若物体与地面间的摩擦力是物重的0.2倍，下列说法正确的是( D ) A.他做的总功是450J B.他做的有用功是75J C.拉力做功的功率是 15W D.该滑轮组的机械效率是60% 5.如图所示的滑轮组，在拉力F的作用下拉动重为300N的物体A以0.2m/s的速度匀速上升，已知动滑轮重为60N，不计绳重和摩擦。则下列说法正确的是( B ) ①绳子自由端的拉力 F为120N ②绳子自由端移动的速度为0.6m/s ③拉力 F做功功率24W ④滑轮组的机械效率为83.3% A.只有①③④正确 B.只有①②④正确 C.只有②③④正确 D.①②③都正确 6.如图甲，物块M在拉力F的作用下在竖直方向上做直线运动，其拉力F与时间t的关系图像如图乙，已知物块M在做匀速直线运动。用动滑轮把物块M匀速提升到某一高度，拉力，如图丙。下列说法中正确的是( C ) A.物块M的重力为 B.该动滑轮的重力为 C.该动滑轮的机械效率为 D.所提物重越重该滑轮组的机械效率越小 7.如图所示装置，物体B重为800N，当用一个水平向左的拉力拉绳子自由端时，物体B在水中匀速上升，6s内物体B上升0.6m（物体B未露出水面），已知动滑轮重120N，绳重及摩擦均忽略不计。则下列说法正确的有( B ) ①绳子自由端的移动速度为0.1m/s ②此时滑轮组的机械效率为80% ③物体B浸没时所受的浮力为480N ④物体B的密度为 A.①③ B.②④ C.②③ D.③④ 8.关于功、功率、机械效率的说法中,正确的是(　B　) A.功率大的机械,机械效率一定高 B.机械效率越高,有用功与总功的比值越大 C.越省力的机械,机械效率越高 D.机械做功时,做的有用功越多,机械效率越高 9.（多选）小明利用下图的装置将重为90N的物体缓慢提升4m，该装置的动滑轮重10N，若不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是( ABD ) A.绳子自由端的拉力为50N B.绳子自由端移动的距离为8m C.小明同学此过程中能省功 D.滑轮组的机械效率为90% 10.（多选）机械的使用伴随着人们的生活。如图所示是人们使用动滑轮运送建筑材料A的示意图，物体A重1000N，在卷扬机对绳子的拉力作用下，物体A在20s的时间里匀速竖直上升了10m。在这个过程中，卷扬机对绳子的拉力F做功的功率为625W。下列说法正确的是（不计绳重和摩擦） ( ABC ) A.该装置在这个过程中做的有用功是10000J B.物体A的速度是0.5m/s C.绳自由端的拉力是625N D.动滑轮的机械效率是75% 11.（多选）某起重车提升货物时，起重臂上滑轮组的示意图如图所示，货物在钢丝绳的拉力F作用下匀速上升。货物所受的重力为，钢丝绳的拉力F为，货物上升的速度为0.25m/s。在提升货物的过程中，下列说法正确的是(ABD ) A.拉力F的功率为 B.有用功的功率为 C.动滑轮所受的重力为 D.滑轮组的机械效率约为83.3% 12．工人利用如图所示装置提升物料，该装置中的滑轮为 动 滑轮。已知滑轮重80N，货篮重120N，不计绳重及摩擦。工人用该装置匀速提升空货篮时的拉力为 100 N。若绳子能承受的最大拉力为520N，每根钢条重100N，该装置匀速提升钢条时，所能达到的最大机械效率为 80％ 。 13．如图所示小明组装了甲、乙两种滑轮，用来提升同一物体，（不计绳重、轮重和摩擦），要使物体竖直匀速提升，物体重力做功 400 J，做功 400 J，做功 400 J。 14．如图用三种方法把沙子运上三楼，根据图中数据算出三种方法所做有用功的大小均为 600 J，其中第 三 种方法做的总功最少，等于 690 J。 15.同学们用如图所示装置,做了测量滑轮组机械效率的实验。 【实验装置】 (1)为了完成实验,除图中的器材外,还缺少的主要器材是　刻度尺　。  (2)实验过程中,应竖直向上　匀速　拉动弹簧测力计,并使钩码　缓慢　(选填“快速”或“缓慢”)上升。  【实验过程】 实验数据记录如表所示: 实验 序号 钩码 重 G/N 钩码上 升高度 h/m 绳端 拉力 F/N 绳端移 动距离 s/m 机械 效率 η 1 2 0.1 1.2 0.3 55.6% 2 2 0.2 1.2 0.6 3 4 0.1 1.9 0.3 70.2% 4 4 0.1 1.3 0.5 61.5% (3)分析第1、3两次实验数据可得出结论:同一滑轮组提升的物体越重,滑轮组的机械效率越　高　。  (4)分析第3、4两次实验数据可得出结论:不同滑轮组提升相同重物,动滑轮越重,机械效率越　低　。  (5)第2次实验的机械效率约为　55.6%　(结果精确到0.1%)。  (6)分析第1、2两次实验数据可得出结论:使用同一滑轮组提升相同重物,滑轮组的机械效率与物体被提升的高度　无关　。  【实验延伸】 (7)(装置创新) 小明又将实验装置进行了改进,在绳的自由端连接一个慢速电机拉动重物上升,在电机和绳之间加一个拉力传感器。小明改进的实验装置优点是　能保证重物匀速上升,拉力更稳定,测量更准确　。  16.小明利用如下简单机械移动物体,请完成相关计算,g取10 N/kg。 (1)利用如图甲所示的滑轮组在5 s内将质量为30 kg的物体匀速提升了2 m,已知绳子自由端的拉力F=200 N,不计绳重与摩擦阻力,求: ①利用滑轮组所做的有用功; ②滑轮组的机械效率。 (2)利用如图乙所示的滑轮组沿水平向右移动物体,已知物体A重为20 N,水平滑动时受到的摩擦力为12 N,拉力F=5 N,物体A在10 s内匀速移动了0.6 m,求: ①克服摩擦力所做的功; ②该滑轮组的机械效率。 (3)沿如图丙所示的斜面,用5 N的拉力F将重20 N的物体从底端匀速拉到顶端,用时 5 s,斜面长5 m、高1 m。求: ①拉力所做的功; ②克服重力做的功; ③该装置的机械效率。 解:(1)①物体的重力: G=mg=30 kg×10 N/kg=300 N; 利用滑轮组所做的有用功: W有用=Gh=300 N×2 m=600 J。 ②由图甲可知n=2,则绳子自由端移动的距离:s=2h=2×2 m=4 m; 拉力做的总功:W总=Fs=200 N×4 m=800 J; 滑轮组的机械效率: η===75%。 (2)①克服摩擦力做的功: W有用=fs物=12 N×0.6 m=7.2 J。 ②由图乙可知,n=3,则绳子自由端移动的距离:s=3s物=3×0.6 m=1.8 m; 拉力F所做的功: W总=Fs=5 N×1.8 m=9 J; 该滑轮组的机械效率:η===80%。 (3)①拉力所做的功: W总=Fs=5 N×5 m=25 J。 ②克服重力做的功: W有用=Gh=20 N×1 m=20 J。 ③该装置的机械效率:η===80%。 学科网（北京）股份有限公司 $