12.4 机械效率 计算题 -2025-2026学年人教版物理八年级下学期

**基本信息** 聚焦机械效率计算，覆盖滑轮组、斜面等机械类型，通过13道计算题系统训练有用功、总功、功率及效率的科学推理，强化能量观念与模型建构。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |滑轮类|11题（含定滑轮、动滑轮、滑轮组）|竖直提升/水平拉动，涉及拉力、功率、机械效率、动滑轮重力、人对地面压力计算|以η=W有/W总为核心，结合W有=Gh、W总=Fs（s=nh）、P=Fv，渗透受力分析与能量转化| |斜面类|2题|斜面提升，涉及有用功、总功、机械效率、摩擦力计算|基于η=Gh/(FL)，关联W额=fL，构建斜面机械效率与摩擦力的定量关系|

机械效率计算题 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、计算题 1．如图所示，用拉力F通过定滑轮将重为950N的货物匀速提升，用时30s，已知滑轮的机械效率为95%，不计绳重。求上述过程中： (1)有用功大小； (2)拉力的大小； (3)拉力做功的功率。 2．在美丽乡村建设的工地上，工人借助如图所示的动滑轮用300 N的拉力，将质量为50 kg的建筑材料匀速提升2 m，用时10 s。g取10 N/kg。求： (1)建筑材料的重力G的大小； (2)动滑轮做的有用功； (3)拉力的功率P。 3．小明家修建房屋时，质量为60kg的工人师傅使用如图所示的滑轮组提升建筑材料。他用竖直向下的拉力在20s内将重为620N的建材匀速提升了3m，每个滑轮重20N，不计绳重和滑轮摩擦，g取10N/kg。 (1)工人拉绳子的速度为多大？ (2)若工人的脚与水平地面接触面积共为，则他对水平地面的压强为多大？ (3)工人对绳子拉力做功的功率是多少？ (4)在此过程中装置的机械效率为多少？ 4．如图所示，重力大小为的小华站在水平地面上，用滑轮组提升重为的物体，他对绳子的自由端施加竖直向下的拉力为，物体匀速上升的速度为。不计滑轮组的绳重和摩擦。 (1)画出图中小华的受力示意图。 (2)求小华对水平地面的压力。 (3)求小华对绳端拉力的功率。 (4)求该滑轮组的机械效率。 5．工人师傅利用如图所示的滑轮组，将重力为的物体A竖直向上匀速提升，在提升物体A的过程中，工人师傅对绳子的拉力，不计绳重及摩擦。求， (1)工人师傅做的有用功? (2)工人师傅做的总功? (3)该滑轮组的机械效率? (4)该滑轮组中动滑轮的重力? 6．为了将放置在水平地面上重G=800N的重物提升到高处，小明同学设计了如图所示的滑轮组装置，在重物匀速上升2m的过程中拉力F的功率为200W，整个装置的机械效率为80%，（不计绳重和摩擦）。求： (1)滑轮组做的有用功； (2)拉力F所做的总功； (3)若滑轮组上的绳子能承受的最大拉力500N，该滑轮组最大能提升多重的物体？ 7．如图所示，工人体重600N，用由A、B两个滑轮组成的滑轮组向上提升800N的重物C，提升的过程中，用大小为500N且竖直向下的力拉动绳子，使重物C以0.4m/s的速度匀速上升，若不计绳重及轮与轴的摩擦。求： (1)本次提升重物时人对地面的压力； (2)本次提升重物时拉力的功率； (3)本次提升重物时滑轮组的机械效率； (4)工人使用该滑轮组能够提起的最大物重。 8．新农村建设工地上，工人师傅用滑轮组在20s内吊起一质量为180kg的物体升高了5m，如图所示，此时滑轮组的机械效率为90%，不计绳重和摩擦，g=10N/kg，求： (1)对物体做的有用功； (2)拉力F的功率； (3)动滑轮的自身重力是多少？ (4)若利用此滑轮组吊起质量为380kg的物体，机械效率是多少。 9．如图所示，工人用滑轮组提升重物，已知重物重力，动滑轮重力。在工人用力F作用下，重物匀速上升，30s达到规定高度5m处。不计绳重和机械之间的摩擦。求： (1)拉力做功的功率； (2)滑轮组的机械效率； (3)若用该装置提升另一重物时，机械效率达到90%，则该重物的重力是多少？ 10．如图所示，重力G＝200N的物体A在F＝5N的作用下以v＝0.2m/s的速度水平向左做匀速直线运动，已知水平地面对物体A的摩擦力f＝12N，求： (1)该滑轮组的机械效率η； (2)拉力F的功率。 11．如图所示，重为的物体A在水平拉力为的作用下，沿水平面向左做匀速直线运动。物体A受到水平地面的摩擦力是其重力的0.12倍，若物体在10s内向左移动了。请计算下列问题： (1)拉力所做的功； (2)拉力所做的有用功； (3)滑轮组做有用功的功率。 12．如图所示，工人用沿斜面向上的推力，把木箱沿斜面匀速推到高处。木箱的质量为，斜面长，取，求： (1)工人做的有用功； (2)工人做的总功； (3)该斜面的机械效率。 13．如图甲所示，斜面倾角为30°，用力F将重为G=120 N的物体从斜面底端拉到斜面顶端的过程中，总功与额外功的柱状图如图乙所示。求： (1)斜面的机械效率η； (2)斜面对重物摩擦力f的大小。 第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页 第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页 学科网（北京）股份有限公司 $ 机械效率计算题 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、计算题 1．如图所示，用拉力F通过定滑轮将重为950N的货物匀速提升，用时30s，已知滑轮的机械效率为95%，不计绳重。求上述过程中： (1)有用功大小； (2)拉力的大小； (3)拉力做功的功率。 【答案】(1)5700J (2)1000N (3)200W 【详解】（1）使用定滑轮提升货物，克服货物重力所做的功即为有用功，则有用功为 （2）由可得，拉力所做的总功为 由可得，拉力为 （3）由可得，拉力做功的功率为 2．在美丽乡村建设的工地上，工人借助如图所示的动滑轮用300 N的拉力，将质量为50 kg的建筑材料匀速提升2 m，用时10 s。g取10 N/kg。求： (1)建筑材料的重力G的大小； (2)动滑轮做的有用功； (3)拉力的功率P。 【答案】(1)500 N (2)1000 J (3)120 W 【详解】（1）建筑材料的重力为 （2）做的有用功为   （3）拉动绳子的距离为 则拉力做的总功为   拉力的功率为 3．小明家修建房屋时，质量为60kg的工人师傅使用如图所示的滑轮组提升建筑材料。他用竖直向下的拉力在20s内将重为620N的建材匀速提升了3m，每个滑轮重20N，不计绳重和滑轮摩擦，g取10N/kg。 (1)工人拉绳子的速度为多大？ (2)若工人的脚与水平地面接触面积共为，则他对水平地面的压强为多大？ (3)工人对绳子拉力做功的功率是多少？ (4)在此过程中装置的机械效率为多少？ 【答案】(1)0.3m/s (2)7000Pa (3)96W (4)96.875% 【详解】（1）建材上升的速度 根据题图可知，动滑轮上挂了两股绳子，则工人拉绳子的速度 （2）工人竖直向下拉绳子的拉力大小 故绳子对工人的拉力大小也为320N，对工人受力分析可知，工人受到竖直向下的重力和竖直向上的地面的支持力以及绳子的拉力，根据力的平衡条件可得，工人受到的支持力大小 由于力的作用是相互的，工人对地面的压力也为280N，他对水平地面的压强 （3）工人对绳子拉力做功的功率 （4）该装置的机械效率 4．如图所示，重力大小为的小华站在水平地面上，用滑轮组提升重为的物体，他对绳子的自由端施加竖直向下的拉力为，物体匀速上升的速度为。不计滑轮组的绳重和摩擦。 (1)画出图中小华的受力示意图。 (2)求小华对水平地面的压力。 (3)求小华对绳端拉力的功率。 (4)求该滑轮组的机械效率。 【答案】(1) (2)100N (3)200W (4)90% 【详解】（1）小华静止在水平地面上，受三个力平衡：竖直向下的重力、绳子对小华竖直向上的拉力、地面对小华竖直向上的支持力。 （2）小华对绳端拉力 ，根据力的作用是相互的，绳子对小华的拉力大小为 。小华竖直方向受力平衡，因此地面对小华的支持力为 根据力的作用是相互的，小华对水平地面的压力等于地面对小华的支持力，即 （3）由图可知，承担物重的绳子段数，已知物体上升速度，因此绳端移动速度 拉力的功率为 （4）设物体上升高度为，有用功，总功 因此机械效率 5．工人师傅利用如图所示的滑轮组，将重力为的物体A竖直向上匀速提升，在提升物体A的过程中，工人师傅对绳子的拉力，不计绳重及摩擦。求， (1)工人师傅做的有用功? (2)工人师傅做的总功? (3)该滑轮组的机械效率? (4)该滑轮组中动滑轮的重力? 【答案】(1) 2400J (2) 3000J (3) 80% (4) 150N 【详解】（1）工人师傅做的有用功为 （2）图中连接动滑轮绳子的股数是3股，绳子自由端移动的距离 工人师傅做的总功 （3）该滑轮组的机械效率 （4）不计绳重及摩擦，由可得，动滑轮的重力为 6．为了将放置在水平地面上重G=800N的重物提升到高处，小明同学设计了如图所示的滑轮组装置，在重物匀速上升2m的过程中拉力F的功率为200W，整个装置的机械效率为80%，（不计绳重和摩擦）。求： (1)滑轮组做的有用功； (2)拉力F所做的总功； (3)若滑轮组上的绳子能承受的最大拉力500N，该滑轮组最大能提升多重的物体？ 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）提升重物时滑轮组做的有用功为克服物体重力做功 （2）根据机械效率公式 可得拉力F所做的总功 （3）由图可知，承担物重的绳子段数 在不计绳重和摩擦的条件下，克服动滑轮重力所做的额外功 由此求得动滑轮的重力 当滑轮组绳子承受最大拉力，根据滑轮组受力平衡公式，可得最大提升物重 7．如图所示，工人体重600N，用由A、B两个滑轮组成的滑轮组向上提升800N的重物C，提升的过程中，用大小为500N且竖直向下的力拉动绳子，使重物C以0.4m/s的速度匀速上升，若不计绳重及轮与轴的摩擦。求： (1)本次提升重物时人对地面的压力； (2)本次提升重物时拉力的功率； (3)本次提升重物时滑轮组的机械效率； (4)工人使用该滑轮组能够提起的最大物重。 【答案】(1)100N (2)400W (3)80% (4)1000N 【分析】（1）拉物体的过程中，工人对地面的压力等于工人的重力与绳的拉力之差； （2）由图可知动滑轮上的绳子段数，求绳子拉力端的移动速度，根据求提升重物时拉力的功率； （3）不计绳重及轮与轴的摩擦，根据求提升重物时滑轮组的机械效率； （4）不计绳重及轮与轴的摩擦，根据求动滑轮的重；工人对绳的最大拉力等于工人的体重，再求工人使用该滑轮组能够提起的最大物重。 【详解】（1）对静止在地面的工人进行竖直方向受力分析，工人受向下的重力、绳子向上的拉力、地面向上的支持力，受力平衡。 绳子对工人的拉力与工人对绳子的拉力是相互作用力，大小相等，即 根据受力平衡可知，绳子对人的拉力与地面对人的支持力之和等于人的重力，即 则地面对人的支持力为 人对地面的压力与地面对人的支持力是相互作用力，大小相等，因此 （2）由图可知，绳子的段数为，则绳子自由端移动的速度为 所以拉力的功率为 （3）由题意可知，滑轮组机械效率为 （4）不计绳重及轮与轴摩擦，由得动滑轮重力为 工人站在地面拉绳子，绳子最大拉力等于工人重力，即 因此最大物重 8．新农村建设工地上，工人师傅用滑轮组在20s内吊起一质量为180kg的物体升高了5m，如图所示，此时滑轮组的机械效率为90%，不计绳重和摩擦，g=10N/kg，求： (1)对物体做的有用功； (2)拉力F的功率； (3)动滑轮的自身重力是多少？ (4)若利用此滑轮组吊起质量为380kg的物体，机械效率是多少。 【答案】(1) (2) (3) (4)95% 【详解】（1）工人对物体做的有用功为 （2）根据可知，拉力做的总功为 则工人师傅拉力做功的功率为 （3）根据可知，额外功为 不计绳重和摩擦，则动滑轮的重力为 （4）质量为380kg的物体所受重力为 不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为 9．如图所示，工人用滑轮组提升重物，已知重物重力，动滑轮重力。在工人用力F作用下，重物匀速上升，30s达到规定高度5m处。不计绳重和机械之间的摩擦。求： (1)拉力做功的功率； (2)滑轮组的机械效率； (3)若用该装置提升另一重物时，机械效率达到90%，则该重物的重力是多少？ 【答案】(1)200W (2)83.3% (3)1800N/ 【详解】（1）不计绳重和机械之间的摩擦，拉力做的总功为 拉力做功的功率为 （2）克服物重做的有用功为 滑轮组的机械效率为 （3）不计绳重和机械之间的摩擦，因为机械效率 可解得重物的重力。 10．如图所示，重力G＝200N的物体A在F＝5N的作用下以v＝0.2m/s的速度水平向左做匀速直线运动，已知水平地面对物体A的摩擦力f＝12N，求： (1)该滑轮组的机械效率η； (2)拉力F的功率。 【答案】(1)80% (2)3W 【详解】（1）与动滑轮相连的绳子段数，设物体A移动距离为，绳子端移动距离 滑轮组的机械效率为有用功与总功的比值，即 （2）拉力F作用点移动的速度为 拉力F的功率 11．如图所示，重为的物体A在水平拉力为的作用下，沿水平面向左做匀速直线运动。物体A受到水平地面的摩擦力是其重力的0.12倍，若物体在10s内向左移动了。请计算下列问题： (1)拉力所做的功； (2)拉力所做的有用功； (3)滑轮组做有用功的功率。 【答案】(1)300J (2)120J (3)12W 【详解】（1）由题图可知，动滑轮上承担力的绳子段数，拉力，物体A移动距离，拉力端移动的距离 拉力所做的功 （2）由题意可得，物体A受到的摩擦力 水平滑轮组的有用功为克服摩擦力做的功，因此 （3）滑轮组做有用功的功率 12．如图所示，工人用沿斜面向上的推力，把木箱沿斜面匀速推到高处。木箱的质量为，斜面长，取，求： (1)工人做的有用功； (2)工人做的总功； (3)该斜面的机械效率。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）工人做的有用功 （2）工人做的总功为 （3）该斜面的机械效率为 13．如图甲所示，斜面倾角为30°，用力F将重为G=120 N的物体从斜面底端拉到斜面顶端的过程中，总功与额外功的柱状图如图乙所示。求： (1)斜面的机械效率η； (2)斜面对重物摩擦力f的大小。 【答案】(1) (2)20N 【详解】（1）由图乙可知，， 拉力做的有用功为 斜面的机械效率为 （2）设斜面高度为，斜面长度为，斜面倾角为，根据直角三角形几何关系可得，有用功是克服物体重力做的功，由可得斜面高度 斜面长度 额外功是克服物体与斜面之间摩擦力做的功，由可得，摩擦力为 第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页 第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页 学科网（北京）股份有限公司 $