12.4 机械效率 分层练习-2025-2026学年人教版物理八年级下册

**基本信息** 聚焦机械效率核心概念，通过基础辨析、综合计算、实验探究三阶分层设计，实现从概念理解到实际应用的知识巩固，培养物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础|机械效率概念、公式直接应用|单选题1-5、填空题15-17，考查动滑轮效率影响因素、有用功判断等基础考点| |中档|综合计算、影响因素分析|多选题9-14、计算题22，结合滑轮组、斜面场景，训练η=W有/W总及额外功计算| |提升|实验探究与实际应用|实验题24（斜面效率影响因素）、综合题25（晾衣架机械效率），培养科学探究与问题解决能力|

12.4机械效率 分层练习-2025-2026学年人教版物理八年级下册 一、单选题 1．用动滑轮匀速拉一个重物，绳重及摩擦不可忽略。只改变动滑轮的重力G，则动滑轮的机械效率η与动滑轮重力G的关系可能符合下列图中的（　　） A． B． C． D． 2．如图所示是利用滑轮打水的场景。井架上安装一个滑轮，绕过滑轮的绳索一端悬吊水桶，当人拉或放绳索的另一端即可让水桶升降。下列说法正确的是（　　） A．井架上的滑轮是动滑轮 B．提等量的水，水桶越轻机械效率越高 C．利用这个装置能够省功 D．提水过程中人对水桶做的功是有用功 3．如图，同一个钩码利用甲乙丙三种方式匀速提升一段相同距离，测力计示数如表所示。下列说法正确的是（　　） 提升方式 甲 乙 丙 测力计示数F/N 1 1.2 1.2 A．方式乙不省力，方式丙省力 B．三种方式中手的移动距离均相同 C．方式乙的机械效率高于丙 D．提升过程中钩码的机械能保持不变 4．如图所示，用机械提起同一重物，不考虑绳重和摩擦，其中机械效率最高的是（　　） A． B． C． D． 5．提起相同质量的物体时，甲滑轮组比乙滑轮组的机械效率高。当它们分别把相同质量的物体匀速提升相同高度时，则（　　） A．甲滑轮组做的有用功较多 B．动力对甲滑轮组做的总功较多 C．乙滑轮组做的额外功较多 D．动力对甲、乙两滑轮组做的总功相同 6．如图所示，在400N的拉力作用下，经过5s将960N的重物提升了1m。在此过程中（　　） A．该滑轮组做的有用功是400J B．该滑轮组做的总功是960J C．拉力的功率是192W D．该滑轮组的机械效率是80% 7．如图所示，小红用10N的拉力将重为20N的物体在5s内匀速提升了0.2m，则以下说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离为0.4m B．有用功为4J C．滑轮组的机械效为83.3% D．拉力的功率为12W 8．图甲中用力F1水平拉着重为G的物体在水平路面上匀速移动s的距离。图乙中用动滑轮拉着它也在同一路面上匀速移动s的距离，水平拉力为F2。使用动滑轮的过程中（　　） A．总功为W总=F2s B．有用功为W有=Gs C．机械效率为 D．额外功为W额=2F2s﹣F1s 二、多选题 9．用滑轮组竖直向上提升物体，绳重、轮与轴的摩擦均可忽略不计时，影响滑轮组机械效率的因素有（　　） A．被提升物体的重力 B．滑轮组的绕线方式 C．动滑轮的重力 D．被提升物体匀速上升的速度 10．用某滑轮组提升重物时，绳子自由端拉力做功随时间变化的关系如图所示，在内绳子自由端竖直匀速移动，重物竖直匀速上升。已知动滑轮总重，提升的物体重。关于该过程，下列说法正确的是(　　) A．绳子自由端拉力的功率为 B．额外功为 C．绳子自由端拉力的大小为 D．滑轮组的机械效率约为 11．小南对“功与机械”的部分实验进行了梳理，下列说法中正确的是（　　） A．如图甲，为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母适当向左调节 B．如图乙，为使杠杆在水平位置平衡，应该在点A处悬挂1个钩码（钩码重都相同） C．如图丙，探究“η滑与G物的关系”实验的原理： D．如图丙，在探究“η滑与G物的关系”时，实验中应匀速、竖直向上拉动弹簧测力计 12．成都为建设世界大学生运动会场馆，采用了如图滑轮组吊运材料。某次操作中，卷扬机用400N的拉力将总质量为78kg的箱子和材料匀速吊起，运到10m高的楼上，用时50s。已知箱子的质量为8kg，不计绳重和摩擦，g取10N/kg，则下列说法正确的是（　　） A．卷扬机对材料做功为8×103 J B．卷扬机做功的功率为160W C．滑轮组的机械效率为87.5% D．动滑轮的重力为40N 13．用图甲所示的滑轮组运送货物上楼，每次运送的量不定，每件货物重为100N，当运送一件货物时机械效率为50%，图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图像，（不考虑绳重和摩擦），则下列说法正确的是（　　） A．当物体上升3m时绳自由端下降9m B．此装置中动滑轮的重为100N C．当提升四件货物时机械效率为80% D．改变绳子绕法可以改变此滑轮组的机械效率 14．如图所示，滑轮组固定在水平钢架上，重600N的工人站在水平地面上，用拉力F竖直向下拉动绳子自由端，使物体A以0.1m/s的速度匀速上升10s。已知物体A重900N，拉力F的功率为102W，动滑轮重100N。关于该过程，下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离是1m B．该工人对地面的压力为90N C．滑轮组的机械效率η为90% D．滑轮组的额外功为120J 三、填空题 15．如图所示，在10s内把一个重400N的物体沿竖直方向向下匀速提升了2m，所用拉力F为250N，不计摩擦和绳重。则此过程中拉力的功率是　 　W，滑轮的机械效率是　 　%。 16．用一个重为100N的动滑轮提起重为900N的物体，至少需要用　 　N的力（不计绳重和摩擦）；使用该动滑轮提升的物体越重，其机械效率　 　（选填“越高”、“越低”或“不变”）。 17．如图所示，螺丝刀是轮轴的一种应用，手柄 　 　（选填“粗”或“细”）一些的螺丝刀用起来更省力；螺丝钉的螺纹相当于斜面，螺纹越 　 　（选填“密”或“稀”）拧起来越省力。 18．图甲为一盘山公路，其模型可抽取为图乙的斜面。一辆总重为1×105N的汽车经过该盘山公路长为200m的某路段时，竖直高度爬升了20m，如果汽车的牵引力恒为2.5×104N，此过程中盘山公路的机械效率为　 　。汽车爬坡时，司机常要换用低速挡，这样做是在发动机输出功率一定时，增大爬坡时的　 　。 19．小明利用如图所示的滑轮组，在内将重为的物体匀速提升，作用在绳端竖直向上的拉力为。则动滑轮重为　 　。该滑轮组的机械效率是　 　 ，拉力做功的功率是　 　。不计绳重和摩擦 20．如图，小明将一个重为3N的小车从斜面底端匀速拉到斜面顶端，沿斜面向上的拉力为1.25N。小车沿斜面移动的距离s=1.6m，上升的高度h=0.6m。则小明对小车做的有用功是　 　J，小车与斜面之间的摩擦力为　 　N，斜面的机械效率是　 　。 21．如图所示，是安装在某种塔式起重机吊臂一侧的滑轮组，某次匀速起吊的物体时，上升，用时，滑轮组的机械效率是，则所做有用功是　 　J，总功是　 　J，拉力F的功率是　 　W。（g取） 四、计算题 22．如图所示，用滑轮组提升重物时，重400N的重物在10s内匀速上升了1m，已知拉绳子的力F为250N，不计绳重和摩擦，则提升重物的过程中： （1）有用功为多少？ （2）滑轮组的机械效率为多少？ （3）拉力F的功率是多少？ 五、作图题 23．为了探究滑轮组的机械效率是否与滑轮组中细绳的绕法有关，根据探究目的测算出如图所示的滑轮组的机械效率后，请你在图乙中画出下一步实验所需的组装图。 六、实验探究题 24．在“探究斜面的机械效率”实验中，小明猜想斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关，小聪猜想可能跟斜面的倾斜程度有关。如图是他们设计的实验装置，下表是其中一位同学在其他条件一定时的实验数据。 实验序号 斜面的倾斜程度 物块的重力G/N 斜面高度h/m 沿斜面的拉力F/N 斜面长s/m 机械效率 1 较缓 10 0.2 5.5 1 36.4% 2 较陡 10 0.4 7.0 1 57.1% 3 最陡 10 0.6 8.5 1 　 （1）表格中第三次实验的机械效率为　 　（结果保留一位小数），分析表中数据可得该实验是探究　 　（选填“小明”或“小聪”）的猜想，结论是∶在其他条件一定时，斜面　 　，机械效率越高； （2）另一位同学为探究自己的猜想，设计了如下步骤。 ①把一块长木板的一端垫高，构成一个斜面； ②用弹簧测力计沿斜面把一木块　 　拉上去，进行相关测量，计算出斜面的机械效率； ③保持斜面的　 　不变，改变斜面的　 　，再进行相关测量，并计算出斜面的机械效率； ④比较两次　 　的大小，即可验证猜想是否正确。 七、综合题 25．同学们共同研究滑轮和滑轮组的特点： （1）他们研究定滑轮特点时，做的实验如图甲所示，据此实验可知：使用定滑轮可以　 　，但不可以　 　。他们研究动滑轮特点时，用动滑轮匀速竖直提升重物，如图乙所示，据此实验可知，使用动滑轮可以　 　，但不可以　 　；（本小题每空有1个或2个正确答案，请把正确选项对应的字母填入空格中） A．改变力的方向　　B．省力　　C．省功 （2）他们进一步观察发现晾衣架是由定滑轮和动滑轮组成（如图丙所示），若晾衣架上所挂衣物重量为40N，晾衣架横梁（含衣架、动滑轮）的总重是10N，同学通过摇柄使衣服以0.1m/s的速度向上匀速运动4s（不计绳重及摩擦），则同学通过摇柄作用在钢丝绳自由端的拉力做功　 　J，升降晾衣架的机械效率为　 　。 答案解析部分 1．【答案】D 2．【答案】B 3．【答案】C 【解析】【解答】AB．图甲中直接提升物体，不省力，也不省距离；根据表格数据，物体的重力为1N，图乙是定滑轮，使用过程不省力，只改变力的方向，不省距离；图丙中是动滑轮，拉力为1.2N，使用时不省力，费距离，故AB错误； C．计算乙中机械效率：， 方式丙的机械效率：，乙的机械效率高于丙，故C正确； D．将同一个钩码利用甲乙丙三种方式匀速提升相同距离，由于质量不变速度不变，但高度增大，所以机械能不变，故D错误。 故选C。 【分析】根据弹簧测力计对物体的拉力大小，判断是否省力；根据，计算机械效率；物体的高度变化，机械效率不变。 4．【答案】B 【解析】【解答】解：用机械提起同一重物，若不计绳重及摩擦，每个滑轮的重力相同，ACD选项图中都要克服动滑轮重力做额外功，而B选项图使用是定滑轮，做额外功为0，所以其机械效率最高。 故选：B。 【分析】在不计绳重和摩擦的情况下，对动滑轮所做的功是额外功，总功等于有用功和额外功之和，机械效率是有用功与总功的比值。 5．【答案】C 【解析】【解答】A．把相同质量的物体匀速提升相同高度时，所做有用功是相同的，A不符合题意； B．甲、乙滑轮组所做有用功相同，而甲机械效率高说明额外功小，也就是所做的总功要少，B不符合题意； C．甲机械效率高说明额外功小，乙机械效率低说明额外功多，C符合题意； D．由上述分析可知，有用功相同，额外功不同，所以动力对甲、乙两滑轮组做的总功不同，D不符合题意。 故答案为：C。 【分析】把相同质量的物体匀速提升相同高度时，甲、乙所做有用功相等，甲的机械效率高做的额外功少，总功少。 6．【答案】D 【解析】【解答】根据图像判断，滑轮组有3股绳子， A.滑轮组对物体做的有用功W有用=Gh=960N×1m=960J，A不符合题意； B.物体上升1m，绳子的长度s=3×1m=3m，拉力做的总功W=Fs=400N×3m=1200J，B不符合题意； C.拉力做功的功率为，C不符合题意； D.滑轮组的机械效率为，D符合题意； 故答案为：D. 【分析】根据W=Gh，计算有用功；根据W=Fs，计算总功；根据，计算机械效率。利用，计算功率。 7．【答案】B 【解析】【解答】A. 如图，由三段绳子拉着动滑轮，所以绳子自由端移动的距离为： ，A不符合题意； B. 有用功为： ，B符合题意； C. 总功为： ； 滑轮组的机械效为： ，C不符合题意； D. 拉力的功率为： ，D不符合题意； 故答案为：B。 【分析】利用s=nh判断出物体移动的距离；根据W=Gh算出有用功；根据W=Fs算出总功，根据η=求出机械效率；根据P= 求出功率. 8．【答案】D 9．【答案】A,C 【解析】【解答】用滑轮组竖直向上提升物体，绳重、轮与轴的摩擦均可忽略不计时，有用功与被提升的物体的重力有关，额外功与动滑轮的重力有关，影响滑轮组机械效率的因素有被提升的物体的重力、动滑轮的重力，滑轮组机械效率与滑轮组的绕线方式、被提升物体匀速上升的速度无关，AC符合题意，BD不符合题意。 故答案为：AC。 【分析】通过表达式可以看出，在不考虑摩擦力的影响时，滑轮组的机械效率与物体的重力和动滑轮的重力有关，与提升的高度和绳子的绕法无关。 10．【答案】A,C 【解析】【解答】A、根据P=W÷t可知，P=4×103J/20s=200W，A正确。 B、重物上升4m，有用功W=Gh=800N×4m=3200J，总功为4000J，所以额外功为4000J-3200J=800J，B错误。 C、 在内绳子自由端竖直匀速移动，根据拉力的计算F=W÷s=4000J÷16m=250N，C正确 D、机械效率η=3200J÷4000J=80%，D错误。 综上选AC 【分析】根据做功、有用功、总功、额外功判识选项 1、做功：公式为W=Fs，题目中拉力做功W=Fs=Pt，据图分析可知当W=4×103J，t=20s，据此计算功率。 2、总功W=W有+W额，本题中有用功W有为提升重物做的功，据此计算额外功，机械效率的计算η=W有/W。 11．【答案】B,C,D 12．【答案】B,C 【解析】【解答】A.根据图像，滑轮组绳子股数n=2，材料的重力为G=mg=（78kg-8kg）×10N/kg=700N；对材料做功为W有=Gh=700N×10m=7000J，A不符合题意； B.卷扬机做功为W总=Fs=400N×2×10m=8000J，功率为，B符合题意； C.滑轮组的机械效率为，C符合题意； D.拉力克服了材料的重力、箱子重力和动滑轮的重力，材料和箱子的总质量为78kg，则动滑轮的重力为G动=nF-G=2×400N-78kg×10N/kg=20N，D不符合题意。 故答案为：BC. 【分析】根据G=mg，可以计算物体的重力，利用W有=Gh，计算拉力对物体做的有用功；根据W总=Fs，计算拉力做的总功，根据，计算功率的大小；利用，计算滑轮组的机械效率；根据G动=nF-G，计算动滑轮的重力大小。 13．【答案】B,C 14．【答案】B,D 15．【答案】100；80 【解析】【解答】解：（1）由图知n＝2，则绳端移动的距离：s＝2h＝2×2m＝4m，拉力F所做的总功：W总＝Fs＝250N×4m＝1000J，拉力做功的功率：P＝ ＝100W；（2）有用功：W有＝Gh＝400N×2m＝800J； 滑轮组的机械效率：η＝ ＝80%。 故答案为：100；80. 【分析】利用功和时间的比值计算机械效率，滑轮组的机械效率要用有用功和总功的比值计算。 16．【答案】500；越高 17．【答案】粗；密 18．【答案】40%；牵引力 【解析】【解答】（1）汽车的克服重力做的功为有用功为 牵引力做的总功为 此过程中盘山公路的机械效率为 （2）根据功率公式可知，在发动机的输出功率一定时，司机常常要换用低速档，这样做可增大牵引力。 故答案为：40%；牵引力。 【分析】根据W=Gh求克服汽车重力做的有用功，根据W=Fs求牵引力做的总功，根据求盘山公路的机械效率。 根据分析汽车爬坡时，司机常要换用低速挡的目的。 19．【答案】60；85.7%；84 【解析】【解答】（1）动滑轮的重力为。 （2）滑轮组的有用功为W有=G物h=360N×2m=720J，绳子移动的距离是物体移动距离的3倍，即S=6m，总功为W总=FS=140N×6m=840J，故机械效率为。 （3）拉力的功率为。 【分析】（1）在滑轮组中，绕过动滑轮绳子个数为n，则拉力为，通过变形可以求出动滑轮重力。 （2）克服物体重力做的功为有用功，拉力做的功为总功，机械效率就是有用功除以总功。 （3）拉力做的功除以做功时间就是拉力的功率。 20．【答案】1.8；0.125；90% 【解析】【解答】有用功为，故第一空应该填“ 1.8 ”； 要想先求摩擦力需先求额外功的大小，然后才能求摩擦力； 斜面的机械效率为 【分析】鞋面机械效率的求法 21．【答案】3×104；3.75×104；2.5×103 【解析】【解答】物体做的有用功W有=Gh=600kg×10N/kg×5m=3×104J； 拉力做的总功； 则拉力的功率：。 【分析】根据W有=Gh计算对物体做的有用功，根据计算拉力做的总功，最后根据计算拉力的功率。 22．【答案】（1）解：有用功 （2）解：由图可知，绳子承重段数，重物在10s内匀速上升了1m，则绳子自由端移动的距离为2m，总功为 机械效率 （3）解：拉力F的功率 【解析】【分析】（1） 重400N的重物在10s内匀速上升了1m ，根据计算 有用功； （2）动滑轮缠绕绳子数为2， 重物在10s内匀速上升了1m，则绳子自由端移动的距离为2m ，总功为，根据计算滑轮组的机械效率； （3）由（2）可知，拉力做功，时间为10s，根据功率公式W=Pt计算拉力的功率。 23．【答案】解：如图所示： 【解析】【解答】解：甲图从定滑轮绕起，所以要改变滑轮组的绕线方式，乙图需从动滑轮绕起，如下图所示： 【分析】探究滑轮组的机械效率是否与滑轮组中细绳的绕法有关时，应控制装置不变，改变滑轮组中细绳的绕法. 24．【答案】（1）70.6%；小聪；倾斜程度越大 （2）匀速；倾斜程度；粗糙程度；机械效率 【解析】【解答】(1)由 得第三次实验的机械效率 由表格数据分析可知，物重和斜面的粗糙程度不变，改变的是斜面的倾斜程度，机械效率也不相同，故探究是小聪的猜想。由表格数据分析知：在其他条件一定时，斜面倾斜程度越大，机械效率越高。(2)②用弹簧测力计沿斜面把一木块匀速拉上去，进行相关测量，计算出斜面的机械效率。③保持斜面的倾斜程度不变，改变斜面的粗糙程度，再进行相关测量，并计算出斜面的机械效率。④根据记录的数据，计算出机械效率的大小，比较机械效率的大小，即可验证猜想。 【分析】用斜面提升物体，拉力作的功为总功，克服重力做的功为有用功，两者相除即为机械效率；结合表格中的数据分析求解即可。 25．【答案】（1）A；B、C；B；A、C （2）20；80% 学科网（北京）股份有限公司 $