第十二章 第4节 机械效率-【拔尖特训】2025-2026学年八年级下册物理（人教版·新教材）

第4节 第1课时机 基础进阶 1.工人师傅用如图所示的滑轮组将重为 450N的物体以0.5m/s的速度匀速 竖直提升了2m,工人师傅对绳自由 端竖直向上的拉力F为200N(不计 绳重和摩擦)，则动滑轮所受的重力为（第1题） N。当用该滑轮组提升600N的重 物时，该滑轮组的机械效率是 %。 2.(2024·承德期末)在“测量滑轮组的机械效 率”的实验中，小丽用同一滑轮组提升不同的 物体，如图甲、乙、丙所示，每个钩码所受重力 相同，三次实验中弹簧测力计所用拉力分别 为F1、F2、F3,甲、乙、丙三次实验中滑轮组 的机械效率分别为1、2、3。下列说法中， 错误的是（不计绳重及摩擦） () A.实验时，需要竖直向上匀速拉动弹簧测 力计 B.实验需要的测量工具有弹簧测力计和刻 度尺 C.F<F2<F D.71>72>73 轴筒摇把 (第2题) (第3题) 3.新情境·古代科技(2025·南充仪陇模拟)如 图所示，人们借助辘轳从井中汲水时，转动摇 把，使绳子在轴简上不断叠绕，从而将水桶从 井中提出。以下方法可以提高辘轳机械效率 的是 A.减小桶的质量 第十二章简单机械 机械效率 械效率及测量 》“答案与解析”见P43 B.减小桶内水的质量 C.增大转动摇把的速度 D.使用更粗的绳子 幻素能攀升 4.(2025·保定莲池一模)某起重机的滑轮组结 构示意图如图所示，其最大载重为5t。起重 机用20s将3600kg的钢板匀速提升到10m 高的桥墩上。(g取10N/kg) (1)起重机克服钢板重力做的功为 J。 (2)某次作业前，发现挂钩处的一个滑轮（每 个动滑轮质量为400kg)有故障，为了维修方 便，将提升重物的挂钩机构部分匀速提升至 距地面1.5m处，所用拉力为F=2500N,此 时的机械效率为 %。 oo (第4题) (第5题) 5.用如图所示的滑轮组将重50N的物体A以 0.2m/s的速度沿水平地面匀速向左拉动 1m,拉力F的大小为10N,该滑轮组的机械 效率为75%。物体被拉动的过程中，物体所 受重力做功为 J;拉力做功的功率为 W;物体A受到水平地面的摩擦力 为 N。 6.如图所示，用竖直向上的力匀速拉动质量均 匀的杠杆，一重为18N的物体挂在杠杆中点 处，现将物体缓慢升高0.1m,拉力大小F 10N,拉力端移动的距离为0.2m,不计转轴 101 拔尖特训·物理（人教版）八年级下 处的摩擦，则拉力所做的功为 J,有 用功为 J,杠杆的机械效率为 ,杠杆自重为 N 10 G (第6题)》 (第7题) 7.科学推理(2024·滁州天长三模)如 图所示，用手沿竖直方向匀速拉一 个动滑轮，使挂在下面重为G的物 体缓缓上升，不计绳重和摩擦。现改变物重 G,则动滑轮的机械效率？与物重G的关系 图像可能是 ∠三 8.(2025·绵阳平武一模)在“测量滑轮组的机 械效率”的实验中，小华同学用同样的滑轮安 装了如图甲、乙所示的滑轮组，实验测得的数 据如表所示。 ■ 甲 乙 (第8题) 物体所 提升 绳端 实验 高度 拉力 机械 受的重力 移动的 次序 F/N G/N 距离s/m 效率？ h/m 1 2 0.2 0.6 66.7% 2 3 0.2 1.4 0.6 71.4% 3 0.2 1.7 0.6 2 0.2 1.5 0.4 66.7% (1)第3次实验中的机械效率为 (计算结果精确到0.1%)。 (2)比较第1、2、3次实验数据可知，在装置 相同的情况下， 102 (3)小华想到计算机械效率还可用”= G一×100%，于是用弹簧测力计测得动 G物十G动 滑轮所受的重力，代入上式计算后发现比实 际测得的机械效率 (填“大”或“小”)。 罚思维拓展 9.如图所示为工人将重160N的物体匀速放下 的过程，已知物体下降的距离为3m,用时 3s,工人的拉力为50N,工人质量为50kg (物体未浸入水中，且不计绳重及摩擦) (1)求工人放绳的速度。 (2)求滑轮组的机械效率1。 (3)如果物体浸没于水中后滑轮组的机械效 率为72，已知71：2=4：3（物体在水中仍 匀速下降，动滑轮不会浸入水中且不计绳重 及摩擦)，求当物体浸没于水中后，工人对地 面的压力。(g取10N/kg) (第9题) 第2课时 机 自基础进阶 1.在“测定滑轮组的机械效率”的实验中，用同 一滑轮组先后两次将两组钩码匀速提升相同 的高度，如图所示，每个钩码的质量相等，两 次实验中绳重和摩擦均不计，则两次实验中 的额外功W甲额 W乙颜，滑轮组的机械 效率门甲 2。(填><”或“=”) 甲 乙 (第1题) (第2题) 2.(2024·广元)用如图所示的滑轮组来提升材 料，当提升的材料所受重力为300N时，滑轮 组的机械效率为75%，则动滑轮所受重力为 N若绳子能承受的最大拉力为 500N,则该滑轮组能提起材料的最大质量为 kg。(空气阻力、摩擦力及绳重不 计，g取10N/kg) 3.易错题(2025·广州期中)如图所示，利用斜 面将一个重600N的物体匀速拉到高处，沿 斜面向上的拉力F=300N,拉动的距离s 5m,物体提升的高度h=2m。下列说法中， 错误的是 (第3题) A.拉力做的功大小为1500J B.斜面的机械效率是80% C.物体受到的摩擦力为60N D.拉力大小和摩擦力大小相等 《幻素能攀升 4.(2024·石家庄平山校级模拟)如图甲所示， 第十二章简单机械 或效率的运用 >“答案与解析”见P44 A、B是两个完全相同的物体，小明同学分别 将A、B两物体拉到斜面顶端，对物体做功情 况如图乙所示，则对物体A做的有用功是 J,对物体B做的额外功是 J。 拉B物体的斜面的机械效率为 ↑W/灯 3 2.5 □A 2 门B 1. 0.5 04 总功额外功总功 甲 (第4题) 5.(2025·广州越秀一模)如图甲所示，利用滑 轮组匀速竖直向上提升物体M,已知M受到 的重力为400N,拉力F1做的功为W1,拉力 F2做的功为W2,W1和W2的大小如图乙所 示，绳子自由端移动的距离s为15m,用时 50s。 AW/J 滑轮组 2500 2000-- 1500 绳子自由端 1000H M 50 0 F W. M M B C D 丙 (第5题) (1)滑轮组的机械效率为 %。 (2)F,做功的功率为 W。 (3)该滑轮组结构可能是图丙中的 (填字母)。 6.新情境·古代科技在研学实践活动 中，小明在农家乐看到一种农具（如 图甲)，他查阅资料后知道，这种农 具是农民捣谷用的“春”，其工作原理图如图 103 拔尖特训·物理（人教版）八年级下 乙所示，AOB为碓杆，O为支点，A处连接着 碓头，脚踏碓杆的B处可使碓头升高，抬起 脚，碓头会落下去击打稻谷，若碓头所受重力 为30N,每踩一次碓头上升的高度为60cm, AO长1.5m,OB长0.3m,则 A 碓杆 碓头 乙 (第6题) A.春相当于简单机械中的省力杠杆 B.不计碓杆的重力和摩擦，脚至少用15N 的力才可以将碓头抬起 C.每踩一次对碓头做的功是1800J D.若1min将B踩下30次，春的机械效率 为60%，则人做功的功率是15W 7.图像法(2024·芜湖南陵模拟)如图 甲所示的装置中，空吊篮A重25N 绕在滑轮上的绳子能承受的最大拉 力为100N。小李将空吊篮A提升到高处， 施加的拉力F随时间变化的关系图像如图 乙所示，空吊篮A上升的速度随时间变化的 关系图像如图丙所示。忽略绳重、摩擦和空 气阻力，下列说法中，正确的是 A 7777777777 多 ↑F/N v/(m.s) 28 24 2 20 4 2 t/s 0 1 2 t/s 乙 丙 (第7题) A.此装置中动滑轮所受的重力为10N B.此装置第2s内克服滑轮所受重力做功为 15J 104 C.此装置最多能匀速运载200N的货物 D.此装置运载货物的最高机械效率为80% 8.如图所示，质量为50kg的工人站在地面上用 滑轮组竖直向下拉绳提升重物，不计绳重和 摩擦，每个滑轮所受的重力均为100N,工人 用该滑轮组将所受重力为400N的物体匀速 提起3m,所用时间为30s。 (1)此过程中，工人做的有用功为多少？工 人做功的功率为多大？ (2)若工人能施加的最大拉力为500N,求工 人使用该滑轮组提升重物时的最大机械 效率。 (第8题) 思维拓展 9.如图所示，拉力F为20N,物体A以0.1m/s 的速度在表面足够长的物体B表面做匀速 直线运动；物体B静止在光滑地面上，弹簧 测力计的示数为30N,下列说法中，正确的是 (不计绳和滑轮的重力以及绳和滑轮的摩擦) A B (第9题) A物体A受到的摩擦力为20N B.拉力F的功率为1.0W C.滑轮组的机械效率为75% D.拉力F增大时，弹簧测力计的示数增大2,因为不计绳重和摩擦，所以F= 1 (G+Ge),即120N=2 (200N十G轮)，动滑轮重G轮=40N (2)绳子自由端移动的距离s=h三 2×2m=4m(3)设提升的最大物 重为G',人的体重为G,此时绳的拉 力为F',则F'=G1,由2F'=G+ G轮，得所能提起物体的最大物重G'= 2F'-G轮=2×600N-40N=1160N 9.B解析：由图可知，两条绳子向下 拉弹簧测力计，弹簧测力计的示数为 F示=2F拉1十G轮，即550N=2F拉1十 50N,则滑轮组绳子末端受到的拉力 F物=550N250N=250N,又因为 滑轮组绳子末端受到的拉力为 250N,且1=3，不计绳重及滑轮的摩 擦，所以F=子(G十Gn),即 250N=3(50N+Gn),解得Gn= 700N,故C错误：物体A受到的水平 拉力F,=F拉1=250N,因为物体A 做匀速直线运动，所以物体A所受摩 擦力f=F,=250N,故A错误；在物 体B下加挂重为90N的物体C后， 滑轮组绳子末端受到的拉力F拉2= 3(Ge+G+Gc)=号(0N+ 1 700N+90N)=280N,物体A受到 向右的拉力F右=F拉=280N,因为 物体A对桌面的压力、接触面的粗糙 程度不变，所以物体A受到的摩擦力 的大小不变，还是250N,此时物体A 受到向左的拉力F、向右的拉力F有、 向右的摩擦力f,因物体A向左匀速 直线运动，所以可得F=F右十'= 280N+250N=530N,故B正确：物 体A的速度v=3wB=3X5cm/s= 15cm/s=0.15m/s,拉力做功的功率 P-W=Es=Ful=Fo=530 Nx 0.15m/s=79.5W,故D错误： 第4节机械效率 第1课时机械效率及测量 1.15080 2.D解析：实验中，要竖直向上匀速 拉动弹簧测力计，故A正确：根据滑 轮组机械效率7三WX100%号 ×10%知需要测物重、拉力、物体 Fs 升高的高度和绳端移动的距离，因此 需要的测量工具有弹簧测力计和刻度 】(G+ 尺，故B正确：根据F= G勋)可知，承担物重的绳子股数和动 滑轮重力相同时，物体越重，拉力越 大，因为G1<G2<G3,所以F,< W有用人 F2<F,故C正确：根据刀=W。 G×100%=1× 100%=G+G物 1+G 了动 100%可知，同一滑轮组，物体重力越 大，机械效率越高，因为G1<G2< G3,所以71<2<3，故D错误。 3.A解析：减小桶的质量，有用功不 W有用X 变，额外功减小，根据”=W W有用 100%=W有用十W氧 一×100%可知，机 械效率会变大，故A正确；减小桶内 的水量，有用功会变小，桶的重力不 W有用 变，额外功不变，根据”=W后 W有用一X100%可知，机 100%=W有用十W额外 械效率会变小，故B错误；根据？= W有用X10%一W有用十W领外 W有用 W总 ×100% 可知，增大转动摇把的速度，不会改变 机械效率，故C错误；使用更粗的绳 43 子，增大额外功，有用功不变，根据 _W有里×100%= 7二W危 W有用 X W有用十W颜外 100%可知，机械效率会变小，故D 错误。 4.(1)3.6×10(2)40解析：(1)起 重机克服钢板重力做的功W一 Gh=mgh =3 600 kg X 10 N/kg X 10m=3.6×10J。(2)发现挂钩处 的一个滑轮（动滑轮）有故障，为了维 修，将提升重物的挂钩机构部分匀速 提升至距地面1.5m处，此时克服该 动滑轮重力做的功为有用功，则有用 功W有用=G动h=m动gh=400kg× 10N/kg1.5m=6000J:由图知， =4,拉力端移动的距离s=h=4× 1.5m=6m,拉力做的总功W总= Fs=2500N×6m=15000J,此时的 机械效率刀= W有用×100%= W总 60001×100%=40%。 15000J 5.0415 6.21.890%2解析：拉力做 的功W总=Fs=10N×0.2m=2J:利 用杠杆来提升物体，所以克服物体的 重力所做的功是有用功，所以W有用三 Gh=18N×0.1m=1.8J:杠杆的机 =W里×100%=1,8× 械效率)=w。 100%=90%;额外功W颜外=W总一 W有用=2J-1.8J=0.2J,因为不计转 轴处的摩擦，所以克服杠杆的自重所 做的功是额外功，杠杆的重心提升的 高度与物体提升的高度相同，所以杠 杆自重G=w=0.2J=2N. h0.1m 7.B 8.(1)78.4%(2)被提升的物体所 受的重力越大，滑轮组的机械效率越 高(3)大解析：(1)第3次实验中 的机械效率)=W 厘X×100%=G× Fs 4N×0.2m×100%≈ 100%=1.7N×0.6m 78.46。(2)根据表中数据知1、2、3 次实验中绳子的有效段数”一方 0.6m=3,故是用甲装置完成的，由 0.2m 表中数据可知，1、2、3三次实验中滑 轮重相同，物重依次变大，而滑轮组的 机械效率也依次提升，据此得到结论： 在装置相同的情况下，被提升的物体 所受的重力越大，滑轮组的机械效率 越高。(3)不计绳子重和摩擦的条件 W有用X 下，滑轮组的机械效率刀=W日 W有用 100%二W有用十W氛外 ×100% G物h G物一入 G路A+G0hX100%=G十G霸 100%,但实际中，因要克服绳子重和 摩擦做额外功，故实际的总功大于上 式中的总功，因有用功大小不变，故代 入上式计算后发现比实际测得的机械 效率值大。 9.(I)物体下降的速度物=么 3,m=1m/s:因为有4段绳子承担物 3s 重，所以工人放绳的速度？绳=4物= 4×1m/s=4m/s(2)因为有4段 绳子承担物重，所以绳子运动的距 离s=4h=4×3m=12m:有用功 W有用=Gh=160N×3m=480J;总功 W总=Fs=50N×12m=600J:滑轮 _W有用X100%= 组的机械效率7=w 480×100%=80%(3)物体未浸 600J 入水中时，不计绳重及摩擦，动滑轮受 到物体对它的拉力、自身的重力、绳子 的拉力，由F=二(G十G)可得，动 滑轮重G动=4F-G=4×50N一 160N=40N;已知7，：72=4：3，则 物体浸没于水中后滑轮组的机械效率 :=子)=是×80%=60%：物体浸 没于水中后，滑轮组对物体的拉力做 的功为有用功，不计绳重及摩擦，克服 动滑轮重做的功为额外功，则此时滑 轮组的机械效率2= W有用X W总 F拉物h 10%=F8南h+G司X10% F拉物 F拉物十40NX10%=60%,解得 F拉物=60N;物体完全浸人水中后，动 滑轮受到物体对它向下的拉力、本身 向下的重力、4段绳子向上的拉力，由 力的平衡条件可得4F绳=F拉物十G助， 则人对绳子的拉力F绳=(F拉物十 Ga)=子×(60N+40》=25N.因 为物体间力的作用是相互的，所以绳 子对人的拉力也为25N:人所受的重 力G人=m人g=50kg×10N/kg= 500N,对人进行受力分析可知，人受 竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖 直向上的支持力，则人受到竖直向上 的支持力F支=G人十F绳=500N十 25N=525N。因为物体间力的作用 是相互的，所以人对地面的压力为 525N 第2课时机械效率的运用 1.= 2.10090解析：由图知，n=2,根 ,W×10%-0×100%= 据？一W总 G X100%F×100%可得，绳子 的拉力F=G=300N =200N,空 2X75% 气阻力、摩擦力及绳重不计，根据F= 44 1(G十G)可得，动滑轮所受重力 G动=nF-G=2×200N-300N= 1O0N:若绳子能承受的最大拉力为 500N,根据F=1(G+G)可得，滑 轮组能提起材料的最大重力G大= nF大-G动=2×500N-100N= 900N,则材料的最大质量m大= G达=900N 10 N/kg =90kg。 g 3.D解析：拉力做的功W总=Fs= 300NX5m=1500J,故A正确；提升 物体过程中做的有用功W有用=Gh= 600N×2m=1200J,斜面的机械效 率”二 是×100%=1500 W总 12001× 100%=80%,故B正确：克服物体受 到的摩擦力做的额外功W额外= W怠-W有用=1500J-1200J=300J, 物体受到的摩棕力f= W领外一 300J=60N,故C正确，比较可知，拉 5m 力大于摩擦力，故D错误。 一易错警示一 本题很多同学认为拉力和摩 擦力相互平衡。事实上，物体是在 拉力、重力、支持力和摩擦力四个 力作用下平衡的，由于重力和支持 力不在一条直线上，不可能平衡 这也就导致了拉力和摩擦力也不 可能相互平衡。还可以这样理解， 假如没有摩擦力，物体沿斜面匀速 向上运动，必须有向上的拉力，即 有摩擦力时，拉力一定大于摩 擦力。 4.20.580%解析：由图乙知， 对物体A做的有用功W有用A W总A一W额外A=3J一1J=2J:如图甲 所示，分别将A、B两个完全相同的物 体拉到斜面顶端，做的有用功相等，对 物体B做的额外功W额外B=W总B一 W有B=2.5J-2J=0.5J,拉B物体 W有用BX 的斜面的机械效率？= 00%=2有×100%=80呢 5.(1)80(2)50(3)C或D 解析：(1)由图甲可知，拉力F,做的 功为总功，拉力F,做的功为有用功： 由图乙可知，W1=2500J,W2=2000J, W2 故滑轮组的机械效率？=罗 100%= 2000J 2500J ×100%=80%。 2)F,做功的功率P=W 2500J=50w。(3)自由端的拉力 50s F=W=25001=500N,根据7 15m 3 量×100%= W h Fs X100%=F 100%=G ×100%可知，绳子股数 G 400N =3,由图丙可 80%X500 N 知，该滑轮组结构可能是图丙中的C 或D。 6.D解析：由图乙可知，OB小于 OA,动力臂小于阻力臂，故春相当于 简单机械中的费力杠杆，A错误；碓头 的重力为G,OB为动力臂12，脚对 B点的力为F,OA为阻力臂11，根据 杠杆平衡条件F,l=F2l2,有F= G×OA30NX1.5m-150N,脚至 OB 0.3m 少用150N的力才可以将碓头抬起，B 错误；每踩一次对碓头做的功W有用一 Gh=30N×60×10-2m=18J,C错 误：设人每踩一次做的总功为W总，机 械效率为？，则总功W总= W有甩 7 18=30J,若1mim将B踩下30次， 60% 则人做的总功W总'=30XW总=30X 30J=900,功率P=w' t 900L=15W,D正确。 1×60s 7.D解析：由图丙可知，第2s内空 吊篮A被匀速提升，由图乙可知拉力 F=20N,由图甲可知，n=2,忽略绳 重、摩擦和空气阻力，动滑轮重力 G=nF-GA=2×20N-25N= 15N,故A错误；由图丙可知，第2s 内A上升的速度v=2m/s,第2s内 滑轮上升的高度h=t=2m/sX 1s=2m,第2s内克服滑轮重力做的 功为W=G动h=15N×2m=30J,故 B错误；忽略绳重、摩擦和空气阻力， 提升货物的最大重力G=2F-G动 GA=2×100N-15N-25N=160N, 故C错误：同一滑轮组，提升的物体 越重，效率越高，则此装置提升货物的 _W有用×100%= 最大机械效率7=W是 ×10%=06×10% F's 2X100NX100%=80%,故D正确。 160N 8.(1)由图可知，承担物重的绳子股 数n=2,动滑轮重G动=100N:重物 重G=400N,绳子自由端移动的距 离s=h=2X3m=6m,工人做的有 用功W有用=Gh=400N×3m= 1200J,工人的拉力F=1(G+ 1 G骑)=2(400N+100N)=250N,工 人的拉力做的总功W总=Fs= 250N×6m=1500J,则工人做功的 功率p= 叁=1500J=50w t 30s (2)设可以提升的重物所受的最大重 45 力为G',由题意可得，F'=1(G十 G动）=500N,G=nF'-G动=2× 500N-100N=900N;滑轮组的最大 )w×109%-0× 机械效率刀一W急 Gh 100%= G 2Fh :×100%=2P× 900N 100%=2×500N×100%=90% 9.C解析：物体B静止在光滑地面 上时处于平衡状态，弹簧测力计对B 水平向右的拉力和物体A对物体B 水平向左的摩擦力是一对平衡力，二 力大小相等，由弹簧测力计的示数可 知，fAB=F弹簧=30N,因物体A对物 体B水平向左的摩擦力与物体B对 物体A水平向右的摩擦力是一对相 互作用力，所以物体A受到的摩擦力 fA=∫AB=30N,故A错误；由图可 知，滑轮组绳子的有效段数n=2,则 绳子自由端移动的速度=1℃A=2× 0.1m/s=0.2m/s,则拉力F的功率 P=Y_E=F0=20NX0.2m/s= t t 4W,故B错误；滑轮组的机械效率 =W里×100%=f4X100%= W Fs f4sAX100%=X100%= FXnsA nF 2X20NX100%=75%,故C正确： 30N 拉力F增大时，物体A将做加速运 动，物体A在运动过程中，物体A对 物体B的压力不变、接触面的粗糙程 度不变，则物体A与物体B之间的摩 擦力不变，即物体B仍然静止，弹簧 测力计的示数不变，故D错误。 第十二章整合拔尖 [高频考点突破] 典例1B解析：重力是阻力，阻力 臂是OC长为20cm;而动力臂是OA