9.5 探究使用机械是否省功 计算练习-2025-2026学年北师大版物理八年级下学期

**基本信息** 聚焦机械功与效率计算，分层设计从基础公式应用到综合情境分析，构建“单一机械→多种模型→跨知识点融合”的巩固路径，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|动滑轮/滑轮组基础计算|直接应用W有=Gh、W总=Fs公式，如第1题已知物重和提升高度求有用功| |巩固|不同机械模型应用|结合生活情境（机器人、斜面），需判断机械类型（n值），如第8题用斜面计算效率| |提升|多知识点综合|引入功率、浮力等变量，需分析额外功来源，如第15题结合压强和浮力求密度|

9.5探究使用机械是否省功计算练习北师大版 一、计算题 1．如图所示，用拉力F通过动滑轮将重为80N的货物匀速提升0.5m，动滑轮重为20N，不计绳重及摩擦。 (1)求上述过程中的有用功； (2)求上述过程中拉力所做的功； (3)求滑轮的机械效率。 2．如图人工智能让我们的生活更加便捷，某酒店迎宾机器人将客人从酒店门口带至前台。这一过程中机器人做匀速直线运动，通过的路程为做的总功为480J，所受阻力为自身重力的倍，机器人相关参数如下表所示。求： 整机质量： 行进速度： 工作电压： 工作电流： (1)牵引力所做的功； (2)机器人工作时牵引力做功的功率 (3)机器人的机械效率。 3．在水下考古发掘现场，打捞沉船里一货箱的装置模拟图如下，若某次打捞中，将的货箱提离开水面后匀速拉起1.5m，绳子的拉力为4000N。求： (1)打捞货箱做的有用功； (2)滑轮组的机械效率。 4．一辆质量是3×103kg的汽车不慎陷入泥泞地面，汽车司机组织人们用如图的滑轮组将汽车拖出。已知整个过程中，水平拉力F是1×103N，汽车沿水平方向匀速移动了3m，滑轮组的机械效率为90%。求： (1)拉力F做的总功？ (2)有用功为多大？ (3)汽车受到的阻力大小？ 5．小明同学放学回家经过一家具厂，他看见工人师傅正在利用固定的横梁、活动的横木和绳子来提升实木家具的高度，其简化模型如图所示。已知实木家具所受重力，匀速提升高度，横木所受的重力。（不计绳重和摩擦）求： (1)拉绳子的力； (2)有用功； (3)此过程中的机械效率（计算结果精确到）。 6．如图是某品牌升降衣架的结构简图，已知晾衣架上所挂衣服重为40N。某同学用力F拉动绳子自由端，在10s内使衣服匀速上升1m，拉力F做功的功率为5W。不计绳重和摩擦，g=10N/kg。试求： (1)有用功是多少？ (2)拉力F是多少？ (3)此过程中该滑轮组的机械效率是多少？ 7．如图甲所示是一种新型的水陆两栖挖掘机，其简化示意图如图乙所示，某次该挖掘机从水底挖取2000kg泥沙，然后用时4s将铲斗从A位置移动至B位置，再用时6s在水平面移动4m后将泥沙倒入渣土车中，整个工作过程中挖掘机的平均功率为。求：（忽略挖沙过程中水产生的浮力影响） (1)挖掘机对泥沙做的功。 (2)前4s挖掘机所做有用功的功率。 (3)整个过程中挖掘机的机械效率。 8．工人要将一个重2000N的物体搬到高1m的车厢里，为了省力，他找了一块长5m的硬木板，搭在车厢上（衔接处的长度忽略不计），如图甲所示。工人用力把物体拉至车厢上，物体沿木板移动距离s与拉物体所用时间的图像如图乙所示，则： (1)30s内做的有用功是多少？ (2)若物体与木板间的摩擦力为200N，斜面的机械效率是多少？（计算结果保留至0.1%） (3)30s内拉力的功率是多少？ 9．小明家装修房屋，一箱质量为80kg的建筑材料放在水平地面上，装修工人用500N的拉力F通过如图所示的滑轮组将建筑材料匀速提升3m，用时20s。（）求： （1）建筑材料的重力； （2）拉力F的功率； （3）滑轮组的机械效率。 10．社区服务站搬运爱心物资到高处的储物架。工作人员使用图甲所示的装置提升物体A， 置于水平工作台上的卷扬机对绳子的拉力F所做的功W和时间t的关系如图乙所示。在拉力F作用下，物体A在100s内竖直匀速上升了10m，在此过程中，滑轮组所做的额外功是1000J，求： (1)拉力F的大小； (2)滑轮组的机械效率（计算结果保留一位小数）。 11．某智能叉车在仓库转运货物，如图所示。已知叉车自身质量为400kg，搬运的货物质量为200kg，叉车轮胎与地面接触的总面积为。若叉车以的速度在水平地面匀速行驶20m，再将货物匀速竖直提升3m，提升过程用时10s，提升装置的机械效率为80%。求：（） (1)叉车装载货物静止时，对水平地面的压强； (2)叉车水平行驶的时间； (3)叉车提升货物过程的总功率。 12．如图所示，塔式起重机上的滑轮组将重为的重物吊起，使其在15s内匀速上升10m，滑轮组的机械效率为90%。 (1)求提升重物做的有用功； (2)求绳端的拉力； (3)若克服摩擦和钢丝绳的重力所做的功为12000J，求动滑轮的重力。 13．如图所示，滑轮组悬挂在水平支架上，重为500N的工人站在水平地面上，向下拉动绳子自由端，使重为300N的物体以0.2m/s的速度匀速上升了2m，在这个过程中，人施加的拉力F为200N，两个滑轮质量相等，不计绳重和摩擦，求： (1)动滑轮的重力； (2)拉力的功率； (3)该滑轮组最大的机械效率。 14．某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。（g取10N/kg） （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200N，求拉力的功率； （2）求动滑轮受到的重力； （3）若该工人体重为600N且最大能举起800N的货物，则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？ 15．如图所示，图甲是某大型起吊装置机械起吊部分的简化示意图，不计绳重量、机械部分摩擦和水的阻力，请完成以下问题。（g＝10N/kg） (1)已知物体A质量为500kg，底面积为2m2，如图甲吊起前，当施加的拉力为1000N，A对地的压强为825Pa，求动滑轮的总重力； (2)增大拉力，使A以0.5m/s的速度匀速向上运动，则该装置的效率为多少？ (3)工人师傅利用该装置将另一物体B以0.1m/s的速度匀速放入水中的过程中，绳子拉力功率随时间变化关系如图乙所示，已知物体浸没在水中时滑轮组的效率为75%，请计算物体B的密度。（ρ水＝1.0×103kg/m3） 9.5探究使用机械是否省功计算练习北师大版答案 1．(1)40J (2)50J (3)80% 【详解】（1）将重为80N的货物匀速提升0.5m，有用功 （2）动滑轮重为20N，不计绳重及摩擦，额外功为 则拉力所做的功 （3）滑轮的机械效率 2．(1)400J (2)20W (3)83.3% 【详解】（1）机器人的重力 机器人做匀速直线运动，牵引力与阻力是平衡力，大小相等，即 牵引力做功为 （2）机器人运动的时间 牵引力做功的功率 （3）机械效率为 3．(1)9.6×103J (2)80% 【详解】（1）打捞货箱做的有用功W有=Gh=6.4×103N×1.5m=9.6×103J （2）由图可知滑轮组的动滑轮绕2段绳，拉力做的总功W总=Fs=F×2h=4000N×2×1.5m=1.2×104J 滑轮组的机械效率 4．(1)6×103J (2)5.4×103J (3)1.8×103N 【详解】（1）由图可知，动滑轮上有两根绳子，则拉力移动的距离为 拉力做的功为 （2）有用功为 （3）滑轮组对汽车的拉力为 汽车做的是匀速运动，所以汽车受的拉力和阻力是一对平衡力，即汽车所受阻力为 5．(1)275N (2)1000J (3) 【详解】（1）由图可知，该装置可看作一个滑轮组，横木相当于动滑轮，横梁相当于定滑轮的支架，承担总重力的绳子段数，不计绳重和摩擦，拉绳子的力的大小为 （2）提升实木家具所做的有用功 （3）绳子自由端移动的距离 拉力所做的总功为 此过程中的机械效率为 6．(1)40J (2)12.5N (3)80% 【详解】（1）在整个过程中，有用功为 （2）整个过程中，拉力做的总功为 由图可知，承担物重的绳子段数为4段，所以绳子移动的距离为 所以拉力的大小为 （3）此过程中该滑轮组的机械效率是 7．(1) (2) (3)32% 【详解】（1）泥沙的重力为 挖掘机对泥沙做的功等于提升泥沙时克服重力做的功，即 （2）有用功的功率为 （3）整个过程总用时 总功为 机械效率为 8．(1)2000J (2)66.7% (3)100W 【详解】（1）30s内做的有用功为 （2）克服摩擦力做的额外功为 拉力做的总功为 斜面的机械效率为 （3）拉力的功率为 9．（1）800N；（2）150W；（3）80% 【详解】解：（1）建筑材料的重力 （2）滑轮组的动滑轮绕2段绳，绳子自由端移动的距离 拉力做的总功 拉力的功率 （3）有用功为 滑轮组的机械效率 答：（1）建筑材料的重力是； （2）拉力的功率是； （3）滑轮组的机械效率是。 10．(1)200N (2)83.3% 【详解】（1）由图乙可知，拉力F在100s内所做的总功 由图甲可知，动滑轮由3段绳子承担，即n=3，则绳子自由端移动的距离 拉力的大小 （2）滑轮组100s内所做的总功，额外功，则有用功 则滑轮组的机械效率 11．(1) (2)50s (3)750W 【详解】（1）叉车重力 货物重力 叉车装载货物静止时对水平地面的压力 受力面积 叉车对水平地面的压强 （2）叉车水平行驶的时间 （3）提升货物的有用功 提升货物做的总功 提升货物过程的总功率 12．(1) (2) (3) 【详解】（1）由题可知，重物的重力，提升高度，提升重物做的有用功 （2）设绳端拉力为F，因滑轮组有3段绳子承担重物，重物上升10m时，绳端被拉动的距离 又滑轮组的机械效率 则由可得 由可得拉力 （3）由可得，额外功是 其中已知克服摩擦和钢丝绳重所做的功为12000J，则用于提升动滑轮本身的功 则由可得动滑轮的重力 13．(1)100N (2)80W (3)90% 【详解】（1）滑轮组将重300N的物体匀速提升了2m，有用功为 由图可知，动滑轮上绳子的股数n=2，绳子自由端端移动的距离为 人施加的拉力F=200N，所以总功为 额外功为 动滑轮的重力为 （2）物体上升的速度，则绳子自由端移动的速度为 向下拉动绳子自由端使物体匀速上升，拉力的功率为 （3）工人的重力为500N，所以拉力最大为500N，根据可得，滑轮组能提起的物体的最大重力为 该滑轮组的最大机械效率为 14．（1）60W；（2）300N；（3）83.3％ 【详解】解：（1）由图甲可知，吊起动滑轮的绳子股数为3股，货物匀速向上提高了6m，则拉力端移动的距离 s=nh=3×6m=18m 拉力做的功 W=Fs=200N×18m=3600J 拉力的功率 （2）由图乙知，当货物重力为300N时，机械效率为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 即 解得 G动=300N （3）工人体重为600N，则工人对绳子的最大拉力为600N，由 可得，提升的最大物重 则此滑轮组的最大机械效率 答：（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200N，拉力的功率为60W； （2）动滑轮受到的重力为300N； （3）若该工人体重为600N且最大能举起800N的货物，则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83.3％。 15．(1)650N (2)88.5% (3)2.95×103kg/m3 【详解】（1）物体A的重力 A对地的压力 由力的平衡条件和力的作用是相互的可知，物体A受到的拉力 由图甲可知n＝4，因为不计绳重量、机械部分摩擦时，所以动滑轮的总重力 （2）因为不计绳重和摩擦，所以滑轮组的机械效率 （3）工人师傅利用该装置将另一物体B以的速度匀速放入水中过程中，由图乙可知，滑轮组绳子的有效股数，拉力端移动的速度 由图丙可知，当物体B位于空中匀速下降时，绳子的拉力功率，由 可得，绳子的拉力 由 可得，物体B的重力 则物体B的质量 因为不计绳重量、机械部分摩擦和水的阻力时 所以物体B受到的拉力 由力的平衡条件可知，物体B受到的浮力 由可知，物体B排开水的体积 因为物体B浸没在水中，所以物体B的体积 则物体B的密度 学科网（北京）股份有限公司 $