12.4 机械效率 分层作业 2025-2026学年人教版八年级物理下学期

12.4 机械效率 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1．如图所示是《天工开物》中古人用脚踏碓（duì）舂米（将稻米去皮）的情景。脚踏碓是用柱子架起一根木杠，木杠绕着O点能够上、下转动，杠的前端装有锥形石头，不断用脚踩踏木杠后端，就可以舂米。下列分析正确的是（　　） A．脚踏碓相当于省力杠杆 B．石头重力做的功是额外功 C．使用这种杠杆可以省功 D．人对碓做的功是总功 2．关于功、功率、机械效率，下列说法中正确的是（　　） A．效率越高的机械，做的有用功越多 B．功率越大的机械，做功越快 C．做功越多的机械，功率越大 D．功率越大的机械，机械效率越高 3．如图，这是小静设计的一款无需电池和燃料的无碳小车。在重物下落驱动无碳小车运动的过程中，下列说法正确的是（　　） A．顶部的定滑轮可以省力 B．机械效率可达到100% C．主要是利用重力势能转化为动能 D．给车轮轴承加润滑油可以增大摩擦力 4．（多选）如图所示，工人站在水平台面上用滑轮组提货物。工人第一次竖直向上用200N的力拉绳子时，货物未离开水平地面；第二次竖直向上拉动绳子，使货物以0.09m/s的速度匀速上升。已知工人体重为600N，货物重为900N，货物与地面的接触面积为，动滑轮重为100N。不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．第一次拉绳子时，工人对水平台面的压力为800N B．第一次拉绳子时，货物对地面的压强为4000Pa C．第二次拉绳子的过程中，该滑轮组的机械效率为90% D．第二次拉绳子的过程中，工人拉力的功率为81W 5．如图所示，用定滑轮匀速提升重为90N的木箱，拉力大小为100N，绳端向下移动的距离为2m。则木箱上升的高度为______m，木箱的机械能变______，定滑轮的机械效率为______。 6．如图所示，“测滑轮组的机械效率”的实验数据如表： (1)实验时，应沿竖直向上的方向______拉动弹簧测力计； (2)实验过程中，当弹簧测力计______（选填“静止”或“匀速上升”）时，读出拉力的大小； (3)第3次实验滑轮组的机械效率是______（%前保留一位小数）。 实验次数 物重G（N） 物体上升高度h（m） 拉力F（N） 绳子自由端移动距离s（m） 机械效率 1 4 0.1 2.0 0.3 66.7% 2 5 0.1 0.3 69.4% 3 6 0.1 2.6 0.3 7．如图所示，建筑工人用150N的拉力F，将重为240N的物体从地面匀速提升到距地面3m高处，用时10s。求： (1)物体上升的速度； (2)工人利用滑轮组做的有用功； (3)工人所用拉力F做功的功率。 B层 8．用如图所示的装置提升重为800N的物体A，动滑轮重为200N。在卷扬机对绳子的拉力F作用下，物体A在10s内竖直匀速上升了2m。在此过程中，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．物体A上升的速度为0.4m/s B．滑轮组的有用功为2000J C．拉力F的功率为100W D．滑轮组的机械效率为80% 9．如图所示，用甲、乙、丙三种机械装置使同一重为G的物体匀速升高2m，动滑轮重为G动（且G>G动），不计绳重及摩擦的情况下，下列说法正确的是（    ） A．甲、乙的机械效率相等 B．甲比乙更省力，且 C．甲、乙、丙装置所做的有用功相等 D．若物重G=100N，F3=50N，丙的机械效率为75% 10．如图所示，一根均匀的细木棒可绕O点无摩擦转动，，对杠杆施加力F，将挂在A点重为180N的物体匀速提升0.4m。以下说法正确的是（　　） A．若在D点施加力F，该杠杆一定为省力杠杆 B．若木棒的机械效率为90%，则木棒的重力为10N C．若在C点施加竖直向上的力F，提升过程中的F变大 D．若物体从A点移至C点，仍提起0.4m，则F做的功变大 11．（多选）齐齐用滑轮组以不同速度匀速提升重力为G的重物A，滑轮组绳子自由端的拉力均为F，如图，不计绳重和摩擦。第一次提升，拉力F的功率为，重物A以速度匀速上升h，测得所用的时间为；第二次提升，拉力F的功率为，重物A以速度匀速上升h，测得所用的时间为；第三次提升，当拉力F的功率为时，重物A以速度匀速上升2h。以下说法正确的是（　　） A．第三次提升所用的时间为 B．第三次提升的机械效率比第一次提升时大 C．在第二次提升中，拉力对物体做功的功率大于重力对物体做功的功率 D．可以推断出此滑轮组的动滑轮重力为 12．小明利用如图1所示的滑轮组（绕线并没有画出）把重物匀速提升，用时，拉力为。已知每个滑轮重40N；重物M和绳子自由端的路程随时间变化的图像如图2所示；整个过程中，有用功和额外功的大小如图3所示。 (1)图2中表示绳子自由端的路程随时间变化的图线是________（选填“A”或“B”）； (2)结合图2所示的图像，请在图1中正确画出此次滑轮组的绕线方式_________； (3)求重物的重力________； (4)求滑轮组的机械效率_________； (5)以下是小彬和小杜两位同学计算拉力大小的解题思路： 小彬：先算出重物以及动滑轮的总重力，然后数出吊着动滑轮的绳子段数，最后利用公式求出拉力的大小。 小杜：先根据图3算出总功，再根据图2得出绳子自由端移动的距离，最后利用公式求出拉力的大小。 你认为哪一位同学算出来的拉力的大小是正确的？并说明另一位同学的问题所在_______。 13．斜面是在生活和生产中常见的简单机械，也是物理实验中常用的实验器材。 (1)使用斜面提升物体可以省力。如图所示，将重50N的木块放在长1m、高0.2m的斜面上，沿斜面向上匀速拉动弹簧测力计，记下弹簧测力计的示数为16N，则该斜面的机械效率为________%，木块在斜面上运动时受到的滑动摩擦力为________N。 (2)继续探究，可以得出结论∶斜面越陡，省力越________（选填“多”或“少”），机械效率越________（选填“高”或“低”）。 14．小聪看到建筑工地上工作的塔吊如图1所示，她查阅相关资料后，画出了与塔吊连接方式相同的滑轮组如图2所示。已知物体的重为3000N，拉力为1500N，物体以0.5m/s的速度匀速上升10s。求： (1)绳端移动的距离； (2)拉力的功率； (3)滑轮组的机械效率。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《 12.4 机械效率 分层作业》参考答案 题号 1 2 3 4 8 9 10 11 答案 D B C ABC D C B AD 1．D 【详解】A．用脚踏碓舂米过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故A错误； B．用脚踏碓舂米过程中，克服石头重力做的功对人们来说是有用的，属于有用功，故B错误； C．根据功的原理可知，使用任何机械都不能省功，故C错误； D．用脚踏碓舂米过程中，克服石头重力做的功是有用的，克服木杠重和摩擦做的功是额外功，因此人对碓做的功是总功，故D正确。 故选D。 2．B 【详解】A．机械效率是有用功占总功的比值，效率越高的机械，做的有用功不一定越多，故A错误； BC．功率指的是做功快慢，功率大，指的是做功快，做功多的机械，功率不一定大，故B正确，C错误； D．机械效率是有用功占总功的比值，而功率是做功快慢的物理量，两个物理量之间没有必然的联系，故D错误。 故选B。 3．C 【详解】A．顶部的定滑轮的作用是改变力的方向，但不能省力，因为定滑轮的实质是等臂杠杆，不改变力的大小，故A错误； B．由于实际使用中存在摩擦和能量损耗，机械效率不可能达到100%，因为总有一部分能量转化为其他形式（如内能）而无法完全用于做功，故B错误； C．重物下落时高度降低，重力势能减小，同时小车运动，动能增加，说明重力势能主要转化为小车的动能，故C正确； D．给车轮轴承加润滑油是为了减小接触面的粗糙程度，从而减小摩擦力，使小车运动更顺畅，故D错误。 故选C。 4．ABC 【详解】A．工人第一次竖直向上用200N的力拉绳子时，绳子也在用200N的力竖直向下拉工人，所以工人对水平台面的压力为 故A正确； B．由于滑轮组上承担重量的绳子股数n=3，每股绳子受到的拉力为200N，所以货物和动滑轮受到绳子的拉力为 由于动滑轮重为100N，所以货物受到的拉力为 由于货物重为900N，所以货物对地面的压力为 货物与地面的接触面积为，所以货物对地面的压强为 故B正确； C．第二次拉绳子时，绳子自由端的拉力为 滑轮组的机械效率为 故C正确； D．货物以0.09m/s的速度匀速上升，绳子移动的速度为 工人拉力的功率为 故D错误。 故选ABC。 5． 2 大 90% 【详解】[1]使用定滑轮时不省距离也不费距离，绳端移动的距离等于木箱上升的高度，所以绳端向下移动的距离为2m。则木箱上升的高度为2m。 [2]木箱匀速上升，质量不变，速度不变，动能不变；同时高度升高，重力势能变大，则木箱的机械能变大。 [3]定滑轮的机械效率为 6．(1)匀速缓慢 (2)匀速上升 (3)76.9% 【详解】（1）根据实验要求的知识可知，实验时，应沿竖直向上的方向匀速缓慢拉动弹簧测力计，这样测力计示数稳定，读数误差较小。 （2）实验过程中，摩擦力会影响机械效率的大小，当弹簧测力计匀速上升时，读出拉力的大小，能更准确的测量滑轮组的机械效率。 （3）根据表格中的数据，计算可知第3次实验滑轮组的机械效率是 7．(1)0.3m/s (2)720J (3)90W 【详解】（1）物体从地面匀速提升到距地面3m高处，用时10s，物体上升的速度 （2）重为240N的物体从地面匀速提升到距地面3m高处，工人利用滑轮组做的有用功 （3）动滑轮绳子股数n=2，绳子自由端移动距离 建筑工人用150N的拉力F，拉力做的功 工人所用拉力F做功的功率。 8．D 【详解】A．物体A在10s内竖直匀速上升了2m，上升的速度为 故A错误； B．装置提升重为800N的物体A，竖直匀速上升了2m，滑轮组的有用功为 故B错误； C．由图知，n=2，不计绳重和轮与轴间的摩擦，拉力为 拉力端移动距离为 拉力做的总功 拉力做功的功率 故C错误； D．滑轮组的机械效率为 故D正确。 故选D。 9．C 【详解】A．不计绳重及摩擦，甲装置需对动滑轮做额外功，乙装置不需要做额外功，拉力做的有用功相同，甲、乙装置做的总功不相等，根据可知，甲、乙装置的机械效率不相等，故A错误； B．由图可知，甲是动滑轮、乙是定滑轮，不计绳重及摩擦，则绳子受的拉力分别为，F2=G，又因为G>G动，所以，则，故B错误； C．用甲、乙、丙三种机械装置使同一重为G的物体匀速升高2m，由W=Gh可知甲、乙、丙装置所做的有用功相同，故C正确； D．若物重G=100N，F3=50N，拉力做的有用功W有=Gh=100N×2m=200J 使用丙装置拉力做的总功为W总=F3l=50N×5m=250J 丙装置的机械效率为 故D错误。 故选C。 10．B 【详解】A．若在D点施加力F，没有确定力F的方向，则动力臂长度不确定，不能确定该杠杆一定是省力杠杆，故A错误； B．若木棒的机械效率为90%，不计摩擦，则对物体做的功为有用功，对木棒做的功为额外功；因为，所以，当物体匀速提升0.4m时，木棒重心升高的高度为0.8m，故有 解得，木棒的重力为G棒=10N，故B正确； C．若在C点施加竖直向上的力F，提升过程中，动力臂与阻力臂的比值不变，根据杠杆的平衡条件，力F不变，故C错误； D．若物体从A点移至C点，仍提起0.4m，对物体做的有用功不变，木棒重心升高的高度变小，对木棒做的额外功变小，所以，F做的功变小，故D错误。 故选B。 11．AD 【详解】A．由图可知，提升动滑轮绳子的段数为，则拉力移动的距离为，而滑轮组绳子自由端的拉力均为，则拉力做的功为 当拉力的功率为时， 当拉力的功率为时， 当拉力的功率为时， 所以重物以速度匀速上升所用的时间为 故A正确； B．第一次提升的机械效率 第三次提升的机械效率 第三次提升的机械效率与第一次提升一样大，故B错误； C．第二次提升中，拉力对物体做的功为有用功，，重力对物体做的功，做功时间相同，有可知，在第二次提升中，拉力对物体做功的功率等于重力对物体做功的功率，故C错误； D．由图可知，提升动滑轮绳子的段数为，不计绳重和摩擦，根据，可知滑轮组的动滑轮重力，故D正确。 故选AD。 12．(1)A (2) (3)200N (4)80% (5)小杜正确；小彬的算法是在忽略绳重及摩擦等情况下才适用，题目中并没有说忽略这些因素 【详解】（1）由滑轮组的特点可知，滑轮组可以省力，但费距离，所以图2中上面的倾斜直线A是绳子自由端的s-t图像，而下面的倾斜直线B是物体的s-t图像，故绳子自由端的路程随时间变化的图线是A。 （2）由图2可知，t=4s时，绳子自由端移动的距离s=3m 物体移动的距离h=1m 根据s=nh可知，绳子股数 根据奇动偶定可知，绳子应从动滑轮起头，依次缠绕。如图所示： （3）由图3可知，滑轮组克服重力做的有用功为 则重物M的重力为 （4）由图3可知，滑轮组做的额外功为 则滑轮组的机械效率为 （5）不计绳重和摩擦，可以根据求出拉力F的大小；因题中没有不计绳重和摩擦，应根据求出拉力F的大小，故小杜计算拉力F的大小是正确，小彬计算拉力F的大小是错误的，因小彬同学忽略了绳重和摩擦对拉力的影响。 13．(1) 62.5 6 (2) 少 高 【解析】【小题1】[1]将重50N的木块放在长1m、高0.2m的斜面上，沿斜面向上匀速拉动弹簧测力计，记下弹簧测力计的示数为16N，机械效率 [2]将物体沿斜面向上拉动的过程中，物体与斜面之间存在摩擦力，克服摩擦力做功是产生额外功的主要原因，即 则 解得。 【小题2】[1]当斜面越陡时，物体沿斜面方向的分力越大，需要克服的力就越大，所以省力越少。 [2]从额外功的角度分析，斜面越陡，物体对斜面的压力越小，摩擦力越小，在提升相同物体到相同高度时，额外功就越小，而有用功不变，根据机械效率公式，机械效率越高。 14．(1)15m (2) (3)66.7% 【详解】（1）由图可知，滑轮组的动滑轮绕绳子的段数n=3，绳端移动的距离为s=nh=nvt=3×0.5m/s×10s=15m （2）拉力的功率为 （3）滑轮组的机械效率 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $