12.4 机械效率 计算专题练习 2025-2026学年人教版八年级物理下册

**基本信息** 聚焦机械效率计算，覆盖滑轮组、杠杆、斜面等7类机械模型，通过15道阶梯式计算题构建“概念-公式-应用”逻辑体系，强化能量观念与科学推理能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |滑轮组|6题（1、7、8、9、10、14）|涉及n段数、动滑轮重力、功率计算|以W有用=Gh、W总=Fs为基础，结合η=W有用/W总展开| |杠杆|1题（2）|结合杠杆平衡条件求力及效率|通过力臂关系推导总功，建立杠杆与效率的联系| |斜面|1题（5）|需计算额外功、拉力及效率|融合W额外=fs，体现斜面机械效率的完整计算| |综合应用|7题（3、4、6、11、12、13、15）|关联功率、密度、浮力等跨知识点|从基础机械拓展到工程实际，强化知识迁移与模型建构|

12.4 机械效率计算专题练习 一、计算题 1．如图所示是某起重机上的滑轮组，已知在匀速起吊600kg的物体时，对绳子的拉力为2500N， 2s内建筑材料上升5m， g取10N/ kg。 求: (1)物体上升过程所做的有用功；. (2)滑轮组的效率。 2．如图所示，在竖直向下拉力F的作用下，使杠杆从水平位置将一物体缓慢匀速提升。如表是提升物体时采集到的信息： 物重G/N OA/m OB/m A端上升的高度h/m B端下降的竖直距离s/m 100 0.8 0.4 0.4 0.2 (1)不计杠杆自重和摩擦，杠杆处于水平静止时，求拉力F的大小； (2)若实际拉力为250N，求杠杆的机械效率。 3．如图是商场的自动扶梯，扶梯的阶梯在电动机的带动下匀速上升。某次扶梯承载4人（站立不动）从商场一楼到二楼，人上升高度均为，用时，若4人总重，若该过程中扶梯的机械效率为50%，求： (1)该过程中，扶梯对人做的功； (2)该过程中，扶梯电动机的输出功率。 4．如图，某品牌无人驾驶电动汽车质量为1.2t，车轮与地面的总接触面积为，某次在平直的路面上以15m/s的速度匀速行驶时受到的阻力为车重的0.09倍，汽车的总功率为20kW，g取10N/kg，求： (1)汽车牵引力的功率； (2)该汽车的机械效率。 5．如图所示，沿斜面向上匀速拉动一个重为4.5N的物体到斜面顶端，斜面长1.2m，高0.3m，物体所受摩擦力为0.675N，求： (1)克服摩擦力做的额外功； (2)斜面的机械效率； (3)拉力的大小。 6．如图所示，在美丽乡村的建设工地上，工人借助动滑轮用大小为的拉力，将的重物匀速提升，用时。不计绳重与摩擦，求： (1)动滑轮做的有用功； (2)动滑轮的机械效率； (3)工人拉力的功率。 7．如图所示，某工人利用滑轮组将一个重900N的货箱在6s内匀速提升3m。此过程中，绳子自由端所受的拉力F=400N。 (1)若不计绳重和摩擦，动滑轮的重力为多少？ (2)滑轮组做有用功的功率为多少？ (3)滑轮组的机械效率为多少？ 8．如图所示是小陌帮爸爸设计用滑轮组拉动货箱的装置。在50N的拉力作用下，货箱以0.1m/s的速度做匀速直线运动，地面对货箱的滑动摩擦力f为货箱重的0.2倍。（g=10N/kg） （1）货箱运动2min， 求拉力做的功； （2）若此滑轮组的机械效率为80%，求货箱的质量。 9．一个600N的重物放在水平地面上，重物的底面积为0.6。工人把重物用绳绑住，利用如图所示的滑轮组，在5s内将重物匀速向上提起1m，工人所用的拉力为。（取）求： (1)重物静止在水平地面时，对地面的压强； (2)滑轮组的机械效率； (3)工人所用拉力做功的功率。 10．如图所示，某建筑工地的工人用滑轮组来提升重物。已知重物的重力为900N，不计绳重和摩擦，在拉力F的作用下，将重物匀速提升2m，在此过程中拉力F做功2400J。求： (1)滑轮组的有用功是多少？ (2)滑轮组的机械效率是多少？ (3)拉力F的大小是多少？ (4)动滑轮的重力是多少？ 11．图示为水下考古时打捞货物的示意图。若将体积大小为0.128m3、质量为640kg的货箱提离水面后匀速拉起1.5m，此过程中滑轮组的机械效率为80%，g取10N/kg。求： (1)货物的平均密度； (2)货物克服重力所做的功； (3)绳子所受的拉力。 12．如图是一种用于河道清淤的绞吸挖泥船，其工作原理是利用转动的绞刀绞松河底的淤泥和土壤，与水混合成泥浆，经吸泥泵吸入泵体并经过排泥管送至高的排泥区。某型号绞吸挖泥船部分技术参数如表所示。某次吸泥泵正常工作1min时，排泥流量为（指的是1min排泥的体积），排泥扬程（将河底泥浆提起的高度）为18m。（g取10N/kg，泥浆的密度为） 吸泥泵输出功率P/W 最大排泥流量Q/（） 最大扬程h/m 30000 3 20 (1)求1min吸泥泵做的有用功； (2)求1min吸泥泵做的总功； (3)求吸泥泵此次工作时的机械效率。 13．某型号挖掘机的实物图（甲）和作业范围图（乙）以及部分相关数据表如下。挖掘机在4s内将装满铲斗的泥土从最大挖掘深度处送到位于最大卸料高度的装载车上。（g＝10N/kg） 项目 数值 整车质量 24t 满斗泥土的质量 0.6t 每条履带和地面接触面积 A最大挖掘深度 3m B最大卸料高度 5m 求： (1)空载时，挖掘机对水平地面的压强； (2)一次完整移送泥土过程中，挖掘机对泥土做的功； (3)一次完整移送泥土过程中，挖掘机的总功率为20kW，此过程中挖掘机的机械效率。 14．如图甲所示，工人用滑轮组运送货物，滑轮组的机械效率随物重变化的图像如图乙所示，10s内将重500N的物体匀速提升2m，不计绳重和摩擦。求： (1)拉力做功的功率； (2)此时该滑轮组的机械效率（保留一位小数）。 15．如图甲所示的装置，A是重15N的空吊篮，绳子B（与A相连）和C能承受的最大拉力分别为100N和50N。质量为50kg的小亮将空吊篮A提升到高处，施加的拉力随时间变化关系如图乙所示，A上升的速度随时间变化关系如图丙所示。（忽略绳重及摩擦，取10N/kg）求： (1)该装置中动滑轮的重力？ (2)1~2s内拉力的功率？ (3)此装置提升重物的最大机械效率？ 12.4 机械效率计算专题练习答案 1．(1)30000J (2)80% 【详解】（1）克服物体重力做的有用功 （2）由图可知，动滑轮上绳子段数n=3，拉力做的总功 滑轮组的效率 2．(1)200N (2)80% 【详解】（1）不计杠杆自重和摩擦，杠杆处于水平静止时，由杠杆平衡条件可得F×OB=G×OA，即F×0.4m=100N×0.8m 解得拉力F=200N。 （2）拉力做的总功为      有用功为W有用=Gh=100N×0.4m=40J            杠杆的机械效率为 3．(1)； (2)4000W 【详解】（1）扶梯对人做功等于克服人的重力做功，大小为 （2）由得电动机输出功 扶梯电动机的输出功率 4．(1) (2) 【详解】（1）汽车在平直路面上匀速行驶时，牵引力和阻力是一对平衡力，即 牵引力的功率     （2）汽车的机械效率 5．(1)0.81J (2)62.5% (3)1.8N 【详解】（1）克服摩擦力做的额外功 （2）有用功 总功 机械效率 （3）拉力的大小 6．(1) (2) (3)100W 【详解】（1）有用功指的是对重物做的功，故动滑轮做的有用功 （2）图中滑轮为动滑轮，动滑轮承担物重的绳子段数为，故绳子自由端移动的距离 故拉力做的总功 动滑轮的机械效率 （3）工人拉力F的功率 7．(1)300N (2)450W (3)75% 【详解】（1）由图知，滑轮组承重绳子，不计绳重和摩擦，动滑轮的重力 （2）滑轮组的有用功 滑轮组做有用功的功率： （3）滑轮组的机械效率 8．（1）1800J；（2）60kg 【详解】解：（1）由图可知， n=3， 由可得，2min内货箱运动的距离 s=v物t=0.1m/s×120s=12m 绳端移动的距离 s1=3s=3×12m=36m 拉力做的功 W总=Fs1=50N×36m=1800J （2） 由 得,  克服摩擦做的功即有用功 W有= ηW总= 80%×1800J = 1440 J 地面对货箱的滑动摩擦力 由题意可知，滑动摩擦力f =0.2G ，则货物所受重力为 由G=mg可得，货物的质量为 9．(1)1000Pa (2)80% (3)150W 【详解】（1）重物静止在水平地面上，对地面的压力等于自身重力，即 所以重物对地面的压强为 （2）由图可知，动滑轮上承担物重的绳子段数，因此绳子自由端移动距离为 提升重物做的有用功为 拉力做的总功为 所以滑轮组的机械效率为 （3）工人所用拉力做功的功率为 10．(1)1800J (2)75% (3)400N (4)300N 【详解】（1）滑轮组的有用功是 （2）由题可知拉力做的总功为，则滑轮组的机械效率是 （3）由图可知，承担物重的绳子股数为3，则绳子自由端移动的距离为 拉力F的大小是 （4）不计绳重和摩擦，由可知动滑轮的重力是 11．(1) (2)9600J (3)4000N 【详解】（1）货物的平均密度 （2）货物的重力 货物克服重力做功为有用功 （3）已知滑轮组机械效率，根据，可得总功 由图可知，承担货箱和动滑轮的绳子有效段数，根据，可得绳子自由端移动距离 根据，可得绳子拉力 12．(1) (2) (3)40% 【详解】（1）1min内排出泥浆的体积为 排出泥浆的质量为 排出泥浆的重力为 吸泥泵做的有用功为将泥浆提升所做的功，所以1min吸泥泵做的有用功为 （2）由表格数据可知，吸泥泵做的总功为 （3）吸泥泵此次工作时的机械效率为 13．(1) (2) (3) 【详解】（1）挖掘机对水平地面的压力等于挖掘机的重力，即 因为挖掘机有两条履带，每条履带和地面接触面积6m2，所以受力面积 空载时，挖掘机对水平地面的压强 （2）泥土的重力 泥土上升的高度 挖掘机对泥土做的功 （3）已知挖掘机的总功率20kW，工作时间4s，总功 挖掘机的机械效率 14．(1)120W (2)83.3% 【详解】（1）由图甲可知，该滑轮组由3段绳子承担物重和动滑轮重，即n=3，由图乙可知，当物重G1=400N时，滑轮组的机械效率η1=80%，不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为 将G1=400N，η1=80%代入上式，可得 解得动滑轮的重力 G动 = 100N。 当提升G2=500N的物体时，绳子自由端的拉力为 绳子自由端移动的距离为s=nh=3×2m=6m 拉力做的总功为W总=Fs=200N×6m=1200J 拉力做功的功率为 （2）当提升500N的物体时，所做的有用功为W有用=G2h=500N×2m=1000J 此时滑轮组的机械效率为 15．(1)0.5kg (2)40W (3)80% 【详解】（1）由图乙可知，1~2s内拉力为10N，A被2股绳吊起匀速上升，n=2，由得，动滑轮的重力G动=2F-GA=2×10N-15N=5N （2）由图丙可知，1~2s内物体的运动速度v物=2m/s，则绳端运动速度v=2v物=2×2m/s=4m/s 故拉力F的功率为 （3）绳子B和C能承受的最大拉力分别为100N和50N，当绳子B实际拉力是100N，即篮子和物体的总重为100N时，绳子C的拉力为 所以取绳子C的最大拉力为50N时，提起的重物重力最大，G最大=nF最大-G动-GA=2×50N-15N-5N=80N 即最多能提起80N重物，所以此装置提升重物的最大机械效率为 学科网（北京）股份有限公司 $