11.4 机械效率 计算练习 -2025-2026学年教科版物理八年级下学期

**基本信息** 聚焦机械效率计算，通过15道典型题覆盖杠杆、滑轮组、斜面等机械类型，以实际情境为载体，系统训练功、功率与机械效率的综合应用。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |机械效率计算|15题（含杠杆、滑轮组、斜面等）|结合生活生产情境的多问计算题，涉及有用功、总功、功率、拉力等物理量计算|从功和功率概念出发，通过杠杆平衡、滑轮组特点、斜面原理等推导机械效率公式，实现从基础概念到复杂机械应用的逻辑递进|

11.4 机械效率计算练习教科版 一、计算题 1．研学实践活动时，小明在农家乐看到一种农具（如图甲），他查阅资料后知道，这种农具叫“舂”，农民捣谷用的，其工作原理图如图乙，AOB为碓杆，O为支点，A处连接着碓头，脚踏碓杆的B处可使碓头升高，抬起脚，碓头会落下去击打稻谷，若碓头的重为30N，每踩一次碓头上升的高度为60cm，AO长1.5m，OB长0.3m，求： (1)不计碓杆的重力和摩擦，脚至少用多大的力才可以将碓头抬起？ (2)每踩一次对碓头做的功是多少？ (3)若1min将B踩下30次，人做功的功率是15W，则舂的机械效率为多大？ 2．如图所示，旗手利用旗杆顶部的定滑轮可以将重为30N的旗帜匀速竖直上升10m高，在此过程中，所做的额外功为50J。求： (1)需要做的有用功W有用。 (2)机械效率η。 (3)旗手对绳子的拉力F。 3．盾构机可以实现一边挖掘隧道，一边在隧道内壁安装盾构管片，如图所示。某盾构机满负荷工作时，最大推进力F是4.2×107N，在25s内向前推进0.05m，盾构机推进的总功率是2.8×105W。安装的某个管片有效承压面积是5m2，管片承受的压强是2×108Pa。求： (1)盾构机满负荷工作时推进速度； (2)该管片承受的压力F压； (3)推进力做的功； (4)盾构机推进的机械效率。 4．如图所示，体重为60kg的小亮通过滑轮组用200N的拉力F将重为500N的合金块匀速提高2m，用时20s，不计绳重及摩擦，求： (1)拉力F做的功。 (2)拉力F做功的功率。 (3)此过程滑轮组的机械效率。（结果保留至0.1%） 5．如图所示，是某建筑工地上使用的起重机及其调杆上滑轮的示意图。若某次工作时电动机上的钢丝绳以的拉力将重为的建筑材料在内匀速提升。求： (1)钢丝绳的拉力F所做的有用功； (2)钢丝绳的拉力F所做的总功； (3)起重机上滑轮组的机械效率； (4)钢丝绳的拉力F做功的功率。 6．如图所示，物体重1500N，地面对物体的摩擦阻力为物体重的0.4倍，一个人用240N的拉力F，在8秒钟内使物体沿水平地面匀速移动了5m，求： (1)力F做的功； (2)人做功的功率； (3)滑轮组的机械效率（结果保留两位有效数字） 7．小科同学家装修新房，他看到工人师傅使用如图所示的一种自制的简易起重装置向楼上吊装很重的装修材料，该装置简单易制、方便快捷，大大减少了工人搬运材料的劳动强度。小科观察到电动机的输出功率为800W，将质量为100kg的水泥匀速提升到10m高的位置用时15s。假设电动机的输出功率恒定不变，请你帮小科完成下列问题：（g取10 N/kg） (1)此次吊装过程中绳子自由端移动的速度是多大？ (2)电动机对绳子的拉力是多大？ (3)该滑轮组的机械效率是多大？ 8．如图是城市高架路的辅路匝道，可看成一个斜面。某段匝道长80m，垂直高度为6.4m。一辆质量为1500kg的汽车以恒定牵引力1500N沿匝道匀速驶上高架，用时8s。（忽略汽车长度，g取10N/kg）求： (1)牵引力的功率； (2)该匝道的机械效率； (3)车辆在匝道上的阻力。 9．如图甲所示，一木箱的重力为400N，工人用沿斜面向上的拉力将木箱从底部匀速拉到离地面1.5m高的位置，用时4s，已知整个过程中拉力做的功与木箱沿斜面运动距离的关系如图乙所示．（取）求： (1)拉力的大小； (2)整个过程的有用功； (3)拉力的功率大小； (4)该斜面的机械效率。 10．如图所示，小明同学根据已学的物理知识，设计了一种由滚轴和绳子组装的特殊提升装置，利用该装置能够把比自己重得多的摩托车提起来。已知摩托车的质量为140kg，匀速提升高度，所用的时间，滚轴A、B所受的重力G均为100N。不计绳重和机械间摩擦（g取10N/kg）。求： (1)拉绳子的力F； (2)有用功； (3)拉绳子的力做功的功率P； (4)此过程中的机械效率（计算结果精确到0.1%）。 11．如图甲所示为工人使用升降平台清洗高空玻璃幕墙的情景。升降平台结构简图如图乙所示，吊篮由电动机控制升降，吊篮和两动滑轮总重为600N。某次吊升过程中，两名工人及清洗工具的总重为1800N，吊篮在30s内匀速上升了6m，不计绳重和摩擦，求： (1)匀速上升过程中电动机对绳子的拉力； (2)本次吊升过程中电动机的输出功率； (3)本次吊升过程中平台的机械效率。 12．如图为某挖掘机的实物图和部分参数。挖掘机在4s内可将装满铲斗的密度为的泥土，从最大挖掘深度处送到位于最大卸料高度的装载车上。取10N/kg，求： 项目 数值 整机质量（kg） 5000 标准斗容（） 0.5 A最大挖掘深度（m） 3 B最大卸料高度（m） 5 两履带与地面接触的总面积（） 4 (1)挖掘机装满泥土静止在水平地面上时对地面的压强。 (2)移送泥土的过程中，挖掘机对泥土所做的功。 (3)移送泥土的过程中，发动机的总功率是40kW，此过程挖掘机的机械效率。 13．小明同学所在兴趣小组设计了如图甲所示的滑轮组装置，物体重为115N，当小明用图乙所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，重物的速度v随时间t变化的关系图象如图丙所示，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向；求： (1)物体在2~3s这段时间上升的高度； (2)在2~3s内，拉力的功率； (3)在2~3s内，滑轮组的机械效率。 14．底面积为900cm2，重为720N的货箱静止在水平地面上，工人用图甲所示的滑轮组将它提升到3.5m的高处，提升过程中，拉力F的功率为156W，货箱上升高度h随时间t变化的关系如图乙所示。不计摩擦及绳重。求： (1)由乙图知，物体匀速上升的速度为______m/s； (2)将该货箱放置在水平地面上，对地面的压强是多少？ (3)在提升过程中，工人所用拉力F为多大？ (4)如果仍用该滑轮组匀速提升重为1140N的重物，滑轮组的机械效率多大？ 15．我国生产的“龙门吊”（门式起重机）在全世界港口货场得到广泛使用。如图所示是龙门吊工作原理示意图。在某次吊装施工中，龙门吊吊着20吨的重物在空中匀速竖直上升了10m，所用时间是50s。已知动滑轮总重为4×104N，不计钢丝绳重力及摩擦。求： (1)重物的重力； (2)钢丝绳拉力F的功率； (3)该重物在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率。（保留2位小数） 11.4 机械效率计算练习教科版答案 1．(1)150N (2)18J (3)60% 【详解】（1）设脚对B点的力为F，碓头的重力为G，OA为阻力臂l2，OB为动力臂l1​，根据杠杆平衡条件得F1l1=F2l2 得， 所以脚至少用150N的力才可以将碓头抬起。 （2）每踩一次对碓头做的功为W有=Gh=30N×0.6m=18J （3）人1min做的有用功功为W有ʹ=Gh=30×18J=540J 人1min做的总功为W总​=Pt=15W×1s=900J 机械效率为 2．(1)300J (2)85.7% (3)35N 【详解】（1）有用功是克服国旗重力所做的功 （2）总功等于有用功和额外功的和 机械效率等于有用功与总功之比 （3）旗手对绳子的拉力所做的功为总功，由于旗杆顶端使用了定滑轮，因此国旗上升高度与绳子移动的距离相等 所以绳子拉力为 3．(1)0.002m/s (2)1×109N (3)2.1×106J (4)30% 【详解】（1）盾构机满负荷工作时推进速度 （2）该管片承受的压力F压=pS=2×108Pa×5m2=1×109N （3）推进力做的功为W=Fs=4.2×107N×0.05m=2.1×106J （4）盾构机推进的总功W总=Pt=2.8×105W×25s=7×106J 盾构机推进的机械效率为 4．(1) (2) (3) 【详解】（1）由3段绳子吊着动滑轮，绳子自由端移动的距离为 拉力F做的功为 （2）拉力F做功的功率为 （3）拉力做的有用功为 此过程滑轮组的机械效率为 5．(1) (2) (3)75% (4) 【详解】（1）根据题意，拉力F所做的有用功 （2）由图知，绳子自由端移动的距离s=2h，拉力所做的功 （3）起重机上滑轮组的机械效率 （4）钢丝绳的拉力F做功的功率 6．(1)3600J (2)450W (3)83% 【详解】（1）图中连接动滑轮绳子的股数是3股，物体沿水平地面匀速移动了5m，则绳末端的拉力移动的距离为 力F做的功为 （2）人做功的功率为 （3）地面对物体的摩擦阻力为物体重的0.4倍，物体受到的摩擦力为 拉动物体过程中克服物体的摩擦力做功为有用功，则有用功为 滑轮组的机械效率为 7．(1) (2)400N (3)83.3% 【详解】（1）由图可知，滑轮组有3段绳子承担着物重，绳子自由端移动的距离为 所以绳子自由端移动的速度为 （2）由得，电动机对绳子的拉力是 （3）该滑轮组的机械效率是 8．(1)1.5×104W (2)80% (3)300N 【详解】（1）牵引力做的总功 则牵引力的功率 （2）克服车辆重力做的有用功 则该匝道的机械效率 （3）克服汽车受阻力做的额外功 由可得，车辆在匝道上的阻力 9．(1)100N (2)600J (3)200W (4)75% 【详解】（1）从图乙可知，当木箱沿斜面运动的距离时，拉力F做的总功。根据功的计算公式，可得拉力F的大小为 （2）有用功是指克服木箱重力所做的功，根据可得整个过程的有用功 （3）功率是表示做功快慢的物理量，根据功率的计算公式，可得拉力F的功率为 （4）机械效率是指有用功占总功的百分比，根据机械效率的计算公式，可得该斜面的机械效率为 10．(1)300N (2)1.4×103J (3)300W (4)93.3% 【详解】（1）摩托车所受的重力为 一共有5段绳子分担滚轴B重，故拉绳子的力为 （2）有用功为 （3）绳子自由端移动的距离为 拉力做的总功为 拉绳子的力做功的功率 （4）此过程中的机械效率为 11．(1)600N (2)480W (3)75% 【详解】（1）由图乙可知n=4，匀速上升过程中电动机对绳子的拉力 （2）吊篮在30s内匀速上升了6m，所以物体移动速度 绳端移动速度 电动机的输出功率 （3）电动机所做的功 电动机做的有用功为 吊升过程中平台的机械效率 12．(1) (2) (3)40% 【详解】（1）由可得，泥土的质量 由于挖掘机静止在水平地面上，所以装满泥土后对地面的压强 （2）泥土的重力 挖掘机对泥土做的功 （3）由得，发动机4s内做的总功 挖掘机的机械效率 13．(1)2.5m (2)300W (3)95.8% 【详解】（1）由图丙可知，物体在2~3s内，重物做匀速直线运动，v物=2.5m/s，物体在2~3s这段时间上升的高度为 （2）由图乙、丙可知，重物做匀速直线运动时，拉力F=40N，图甲中承担物重的绳子股数n=3，则拉力F端绳子移动的速度为 在2~3s内，拉力的功率 （3）在2~3s内，滑轮组的机械效率 14．(1)0.2 (2)8000Pa (3)260N (4)95% 【详解】（1）由图乙可知，货箱上升3m所用时间为15s，则货箱匀速上升的速度 （2）货箱对水平地面的压力 货箱对地面的压强 （3）由图可知，绳子自由端移动的速度 拉力的功率 工人所用拉力 （4） 不计绳重和摩擦时，所以动滑轮的重力 不计绳重和摩擦，仍用该滑轮组匀速提升重为1140N的重物，滑轮组的机械效率 15．(1) (2) (3) 【详解】（1）重物的重力为 （2）如图，由两段绳子吊着动滑轮，绳子自由端移动的距离为 不计钢丝绳重力及摩擦，则绳子拉力为 钢丝绳拉力F做的功为 钢丝绳拉力F的功率 （3）拉力做的有用功为 该重物在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为 学科网（北京）股份有限公司 $