8.5 机械效率 同步练 2025-2026学年沪科版(五四学制)物理八年级下册

**基本信息** 本练习聚焦机械效率计算，通过基础、中档、提高三层设计，实现从单一机械公式应用到复杂情境综合分析的知识巩固路径，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|滑轮组、杠杆的有用功、总功、效率基本计算|如第1题直接应用v=s/t、W=Gh、η=W有/W总，巩固核心公式| |中档|结合动滑轮重力、额外功、功率的多因素计算|如第5题综合动滑轮重力、拉力功率、机械效率，提升应用能力| |提高|复杂机械（塔吊、盘山公路）及极值分析|如第15题结合图像分析最大机械效率，培养科学推理与模型建构|

8.5 机械效率计算专题练习沪科版(五四学制) 一、计算题 1．如图所示，滑轮组在拉力F＝50N作用下，将重为120N的物体匀速提起，在10s时间内物体升高的高度为h＝1m。 (1)计算物体上升的速度； (2)该滑轮组做的有用功； (3)计算滑轮组提升该重物时的机械效率。 2．如图是我国古代劳动者利用简易机械抬巨木的情景，已知劳动者竖直向下施力1000N，将横杆一端竖直压下50cm，巨木质量为300kg，其重心上升10cm（g取10N/kg）。求： (1)巨木的重力； (2)劳动者做的总功； (3)该简易机械的机械效率。 3．如图所示，塔式起重机上的滑轮组将重为的重物吊起，在内重物匀速上升时，滑轮组的机械效率为。求： (1)拉力的功率； (2)以上过程中滑轮组所做的额外功； (3)若克服摩擦和钢丝绳重所做的功为，求动滑轮的重力。 4．工人驾驶叉车，将货物A在2s内匀速提升了2m，如图所示。已知提升过程中，叉车工作时的功率为5kW，机械效率为60%。 (1)求提升货物过程中叉车对货物A做的功。 (2)求货物A所受重力。 5．如图所示，小聪用一个动滑轮和几个相同的杠铃片自制一个健身器，已知动滑轮重为40N，每个杠铃片重为100N。动滑轮下挂两个杠铃片，小聪通过横杆竖直向上匀速拉动绳子提升杠铃片，杠铃片在0.5s内上升0.2m。不计绳重和摩擦，求： (1)克服杠铃片重力所做的功是多少？ (2)横杆对绳子的拉力是多少？ (3)横杆对绳子的拉力的功率是多少？ (4)该动滑轮的机械效率是多少（保留到0.1%）？ 6．工人用如图所示装置运送建筑工件，用F=100N的力竖直向下拉绳，使工件M沿水平地面以0.5m/s的速度匀速运动。已知M的质量为60kg，运动过程中所受阻力f为其重力的0.3倍，g取10N/kg，求： (1)M受到的阻力f； (2)F做功的功率P； (3)滑轮组的机械效率。 7．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。 8．小明家修建房屋时，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内将重为的建材匀速提升了，每个滑轮重为，不计绳重及摩擦，取。问： (1)工人拉绳子的速度为多大？ (2)工人对绳子拉力做功的功率是多少？ (3)在此过程中装置的机械效率为多少？ 9．小明用如图甲所示的装置提升物体，已知物体A重为50N，绳子B和C能承受的最大拉力均为450N。小明将物体A提升到高处，施加的拉力F随时间t的变化关系图像如图乙所示，物体A上升的速度v随时间t的变化关系图像如图丙所示。忽略绳重及摩擦，g取10。求： (1)1s~2s内拉力F的功率； (2)动滑轮所受的重力； (3)此装置提升重物的最大机械效率。 10．早在3000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳，通常用于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘轳，由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着质量为10kg的水缓慢上升了4m，水桶的质量为1kg，在这一过程中，人做的总功为500J，g取10N/kg。求此次取水的过程中 （1）人做的有用功为多少？ （2）辘轳的机械效率多大？ （3）人克服井绳重力与摩擦阻力做的功是多少？      11．图甲所示为工人师傅乘坐吊篮在高空粉刷楼体外墙的情景，吊篮可在电动机的作用下实现升降。其简化结构原理如图乙所示，现利用吊篮将总质量为240kg的两名工人及工具匀速提升6m，用时30s，吊篮的质量为不计滑轮重、绳重和摩擦，g取。求： (1)电动机对绳子的拉力； (2)电动机对绳子拉力的功率； (3)该装置的机械效率。 12．小聪看到建筑工地上工作的塔吊如图甲所示，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乙所示。在不计绳重和摩擦的情况下，塔吊将底面积为2m2、重为8×103N的长方体建筑材料沿竖直方向匀速提高20m，所用时间为20s，绳子自由端的拉力为5×103N。求： (1)长方体建筑材料放在水平地面静止时，对地面的压强； (2)该过程中绳子拉力的功率； (3)塔吊机械部分（如图乙）的机械效率。 13．如图是为了上山方便而修建的盘山公路。我们把盘山公路简化为一个斜面模型。一辆重为6.3×104N的小型货车以10m/s的速度匀速行驶，经过6min从山脚到达竖直高度为500m的山顶。已知从山脚开上山顶，货车受的牵引力和摩擦力保持不变，且牵引力大小为2.5×104N。求： （1）小货车从山脚开到山顶的过程中，牵引力所做的功； （2）该盘山公路的机械效率； （3）行驶过程中汽车所受摩擦力的大小。 14．某起重机的滑轮组结构示意如图所示，其最大载重为4t。起重机将3200kg的钢板匀速提升到10m高的桥墩上，滑轮组的机械效率为80%。不计钢丝绳的重力和摩擦，g取10N/kg。求： (1)克服钢板重力做的功； (2)钢丝绳的拉力F； (3)滑轮组满载时的机械效率（保留一位小数）。 15．质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计。（） (1)若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m，作用在钢绳上的拉力为400N，求拉力的功率； (2)求动滑轮受到的重力； (3)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是多少？ 11.3 机械效率计算专题练习沪科版(五四学制)答案 1．(1)0.1m/s (2)120J (3)80% 【详解】（1）物体上升的速度为 （2）该滑轮组做的有用功为 （3）由图知道，n＝3，该滑轮组的机械效率为 2．(1)3000N； (2)500J； (3)60% 【详解】（1）巨木的质量，根据重力公式，巨木的重力为 （2）劳动者施加的竖直向下的力，横杆一端在竖直向下方向移动的距离，根据功的公式，劳动者做的总功为 （3）使用该机械做的有用功是用于克服巨木重力的功，巨木重心上升的高度，所以有用功为 该简易机械的机械效率为 3．(1)1500W (2)6000J (3)400N 【详解】（1）提升重物做的有用功为 由可得拉力做的总功为 拉力的功率 （2）提升重物做的额外功为 （3）对动滑轮做的功为 动滑轮的重力为 4．(1)6000J (2)3000N 【详解】（1）已知叉车工作时的功率 工作时间，则叉车做的总功为 已知机械效率为60%，叉车对货物A做的功为有用功，根据可知，提升货物过程中叉车对货物A做的功为 （2）因为货物被匀速提升，叉车对货物A做的功用于提升货物，即克服货物的重力做功。 根据可知，货物A所受的重力为 5．(1)40J (2)120N (3)96W (4)83.3% 【详解】（1）杠铃片总重为G铃=2×100N=200N 杠铃片提升高度h=0.2m，克服杠铃片重力所做的有用功W有用= G铃h=200N×0.2m=40J （2）动滑轮和杠铃片总重G总=G铃+G动=200N + 40N=240N 横杆对绳子的拉力是 （3）杠铃片上升时的速度为 动滑轮工作时，承重绳子的股数为n=2，绳子移动的速度为 横杆对绳子的拉力做功的功率为 （4）该动滑轮的机械效率是 6．(1)180N (2)100W (3)90% 【详解】（1）工件M的重力 由题意可知，工件M受到的阻力 （2）由图可知，绳子段数，则绳子自由端移动的速度 拉力做功的功率 （3）滑轮组的机械效率 7．(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 8．(1) (2) (3) 【详解】（1）滑轮组动滑轮上绳子段数，则绳子自由端移动的距离 拉绳子的速度 （2）拉力大小为 拉力做功的功率为 （3）拉力做的有用功为 拉力做的总功为 滑轮组的机械效率为 9．(1)20W (2)50N (3)90% 【详解】（1）绳子的移动速度 1s~2s内拉力的功率 （2）由得 （3）分析可得此滑轮组能够提起的最大物重等于绳子B能承受的最大拉力，即，此装置提升重物的最大机械效率 10．（1）400J；（2）80%；（3）60J 【详解】解：（1）根据题意，人做的有用功为 （2）根据题意可知 （3）根据题意可知 克服水斗做的功为 克服井绳重力及摩擦力做的功为 答：（1）人做的有用功为400J； （2）辘轳的机械效率为80%； （3）人克服井绳重力与摩擦阻力做的功为60J。 11．(1)750N (2)600W (3) 【详解】（1）由图乙可知，滑轮组绳子段数n=4，因为不计滑轮重、绳重和摩擦，所以电动机对绳子的拉力为 （2）绳子自由端移动的距离为 电动机对绳子拉力的功为 电动机对绳子拉力的功率为 （3）有用功为 该装置的机械效率为 12．(1)4×103Pa (2)1×104W (3)80% 【详解】（1）长方体建筑材料静止在水平地面上，对地面的压力等于其自身的重力。已知建筑材料的重力 G = 8×103 N，底面积S = 2m2。建筑材料对地面的压力F= G = 8×103N 建筑材料对地面的压强 （2）由图乙可知，该滑轮组由2段绳子承担物重，即n = 2。建筑材料被匀速提高的高度h = 20 m。绳子自由端移动的距离s = nh = 2 × 20 m = 40 m 拉力F做的总功 绳子拉力的功率 （3）提升建筑材料所做的有用功 在第（2）问中已求出总功 塔吊机械部分的机械效率 13．（1）9×107J；（2）35%；（3）1.625×104N 【详解】解：（1）由题意及可得货车行驶的距离为 s=vt=10m/s×6×60s=3600m 牵引力做的总功为 W总=Fs=2.5×104N×3600m=9×107J （2）牵引力做的有用功为 W有=Gh=6.3×104N×500m=3.15×107J 该盘山公路的机械效率为 （3）牵引力做的额外功 W额=W总﹣W有=9×107J﹣3.15×107J=5.85×107J 由W额=fs得货车行驶过程中汽车所受摩擦力的大小为 答：（1）小货车从山脚开到山顶的过程中，牵引力所做的功为9×107J； （2）该盘山公路的机械效率为35%； （3）行驶过程中汽车所受摩擦力的大小为1.625×104N。 14．(1)3.2×10⁵ J (2)1×10⁴ N (3)83.3% 【详解】（1）钢板的重力 克服钢板重力做的有用功 （2）由得， 钢丝绳自由端移动的距离 钢丝绳的拉力的大小为 （3）起重机最大载重 满载时所提升物体的重力 对动滑轮做的功是额外功 动滑轮的重力 滑轮组满载时的机械效率 15．(1)120W (2)300N (3)83.3% 【详解】（1）由图可知滑轮组的动滑轮绕绳子的段数n=3，则绳端移动的距离 s=nh=3×6m=18m 拉力做的功 W总=Fs=400N×18m=7200J 拉力的功率 （2）由图乙可知，物重G=300N时，滑轮组的机械效率η=50%，因机械中摩擦力及绳重忽略不计，克服物重做的功为有用功，克服动滑轮重力和物重做的功为总功，所以，滑轮组的机械效率 G动=300N （3）已知工人的质量为60kg，则该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力 F大=G人=m人g=60kg×10N/kg=600N 提升的最大物重 G大=nF大-G动=3×600N-300N=1500N 由 得到滑轮组的最大机械效率 学科网（北京）股份有限公司 $