辽宁省铁岭二中2025－2026学年人教版八年级物理机械效率计算题专项突破题

**基本信息** 聚焦机械效率计算，通过11道梯度题构建"概念应用-综合建模-图像分析"的逻辑训练链，强化物理观念与科学思维 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础计算|3题（1/3/8）|单一滑轮组/水平装置|功-功率-机械效率公式直接应用| |综合应用|5题（2/4/5/7/9）|含动滑轮重力/浮力/气压|有用功-额外功-总功的受力分析链| |图像分析|3题（6/10/11）|F-t/v-t图像结合|运动状态与能量转化的动态关联|

铁岭二中2026人教版八年级物理机械效率计算题专项突破题 1．用如图所示的滑轮组提升物体M，在匀速竖直提升M的过程中，卷扬机加在绳子自由端竖直向下的拉力F为5000N，物体M上升的速度，滑轮组的机械效率为90%，忽略绳重和摩擦。求： （1）拉力F做功的功率是多少？ （2）动滑轮所受的重力是多少？ （3）若用此滑轮组提升重为15000N的物体M2时的机械效率是多少？ 2．小张同学用如图甲所示装置将重18N的空吊篮A提升到一定高度，绳子C能承受的最大拉力为40N，施加的拉力F随时间t变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间t变化关系如图丙所示，忽略绳重及摩擦。求： （1）动滑轮的重力； （2）第2s内拉力F的功率； （3）该装置提升重物时的最大机械效率。 3．如图所示，工人用滑轮组将重为400N的重物从井底匀速吊起2m用时为8s，工人所用拉力F为250N，求： （1）滑轮组的机械效率； （2）拉力F的功率。 4．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象如图乙所示，机械中摩擦力及绳重忽略不计。（g=10N/kg） (1)若工人在2min内将货物匀速向上提高了12m，作用在钢绳上的拉力为500N，求拉力的功率； (2)求动滑轮的重力； (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? 5．如图所示，图甲是某大型起吊装置，图乙是其机械起吊部分的简化示意图，已知物体A质量为500kg，底面积为1.25m2，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）起吊前物体A静止在地面上，其对地面的压强是多少？ （2）如图乙所示，当绳子自由端的拉力为1000N时，地面对物体A的支持力为1650N，增加绳子自由端的拉力后物体A被成功匀速提升2m，请计算此时整个机械的机械效率。 （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过程中，绳子拉力功率随时间变化关系如图丙所示，请计算物体B的密度。（） 6．为了将放置在水平地面上重G=100N的重物提升到高处。小明设计的图（甲）所示的滑轮组装置。当小明用图（乙）所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，重物的速度和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图（丙）和（丁）所示。若重物与地面的接触面积S=5×10-2m2。不计摩擦，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。（已知小明的质量为60kg，每只鞋与地面的有效接触面积为200cm2）求： （1）在2～3s内，拉力F的功率P及滑轮组的机械效率； （2）在1～2s内，拉力F所做的功W； （3）在0～1s内，小明对地面的压强p1与重物对地面的压强p2的差值Δp多大。 7．玻璃装运车间常用“低压吸盘吊车”进行吊运玻璃（如图所示），先将6个吸盘压在玻璃上，然后启动抽气机使吸盘内的气压减小，在大气压作用下将玻璃“吸”起，再启动电动机牵引滑轮组上的绳子就可以将玻璃吊起。下图为低压吸盘吊车结构示意图。假设6 只吸盘及支架共重为500牛，每个滑轮重100牛，在某次吊装过程中，吊车将一块重为1800牛的玻璃以0.2米/秒的速度吊高2米，不计抽气管和绳重，不计滑轮与轴间的摩擦，请根据信息回答下列问题： （1）若圆形吸盘的直径为20厘米，当时的气压为1.0×105Pa，则吸盘内的气压至少要达到多少Pa以下才能把玻璃“吸”起？（6只吸盘内的气压相同，取π＝3进行计算） （2）在提升该玻璃的过程中，该吊升机械效率为多大？ （3）如果此时电动机的效率为80%，则电动机消耗的电功率为多大？ 8．如图甲所示装置，重为16N的物体A在拉力F的作用下，5s内匀速运动了0.5m．拉力F做的功随时间变化的图象如图乙所示．已知动滑轮重0.5N，物体A在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力f为物重G的0.25倍； （1）拉力F的功率是多少？ （2）5秒内整个装置对物体A做的功是多少？ （3）该装置的机械效率是多少？ 9．如图甲所示，有一边长为1m的正方体静止在湖底，上表面距离水面h，电动机拉动滑轮组末端绳子，将该正方体从水底竖直上拉，直到完全拉出水面一段距离。整个过程不计湖水深度的变化，且正方体始终保持匀速直线运动，物体受到的拉力F1大小随时间t变化的图像如图乙所示。正方体未露出水面前，电动机对绳子的拉力F2为2.5×104N，不计绳重、摩擦和水的阻力，动滑轮重力为104N，已知ρ水=1×103kg/m3。求： （1）正方体所受的重力； （2）正方体浸没在水中时受到的拉力； （3）正方体露出水面前，滑轮组的机械效率； （4）正方体露出水面后，电动机对绳子的拉力F3的功率。 10.随着疫情防控形势的好转，人民群众的生产生活秩序逐步恢复正常，各地的基础设施项目正在热火朝天的开工建设。如图所示，某建筑工地上，工人通过固定在斜面顶端的滑轮组把工件匀速拉上斜面。已知斜面高，长，工人施加的拉力，工件的质量，工件沿斜面上升的速度；若不计工件和滑轮组长度，忽略绳和动滑轮重量及绳与滑轮间、滑轮与轮轴间的摩擦，g取10N/kg。求： （1）拉力F做功的功率P； （2）整个装置的机械效率； （3）工件所受斜面的摩擦力f。 11．为了将放置在水平地面上重G=100N的重物提升到高处。小明同学设计了图（甲）所示的滑轮组装置。当小明用图（乙）所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，物体上升速度v随时间变化关系图像为图（丙），物体上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图（丁）所示。若重物与地面的接触面积S=5×10-2m2，不计摩擦和绳重，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。求： （1）匀速提升物体时，拉力F的功率为多少W?滑轮组的机械效率η为多少? （2）在1~2s内，拉力F做的功W为多少J? 学科网（北京）股份有限公司 $ 铁岭二中2026人教版八年级物理机械效率计算题专项突破题 1．用如图所示的滑轮组提升物体M，在匀速竖直提升M的过程中，卷扬机加在绳子自由端竖直向下的拉力F为5000N，物体M上升的速度，滑轮组的机械效率为90%，忽略绳重和摩擦。求： （1）拉力F做功的功率是多少？ （2）动滑轮所受的重力是多少？ （3）若用此滑轮组提升重为15000N的物体M2时的机械效率是多少？ 【答案】（1）1000W；（2）1000N；（3）93.75% 【详解】解：（1）由图可知，滑轮组绳子的有效股数n=2，则卷扬机拉绳的速度 v=nvM=2×0.1m/s=0.2m/s 拉力F做功的功 （2）滑轮组的机械效率 物体的重力 G=2Fη=2×5000N×90%=9000N 忽略绳重和摩擦，动滑轮所受的重力 G动=2F-G=2×5000N-9000N=1000N （3）忽略绳重和摩擦，滑轮组的机械效率 =93.75% 答：（1）拉力F做功的功率是1000W； （2）动滑轮所受的重力是1000N； （3）若用此滑轮组提升重为15000N的物体M2时的机械效率是93.75%。 2．小张同学用如图甲所示装置将重18N的空吊篮A提升到一定高度，绳子C能承受的最大拉力为40N，施加的拉力F随时间t变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间t变化关系如图丙所示，忽略绳重及摩擦。求： （1）动滑轮的重力； （2）第2s内拉力F的功率； （3）该装置提升重物时的最大机械效率。 【答案】（1）2N；（2）40W；（3）97.5% 【详解】解：（1）由图甲、乙、丙三图知，1~2s内，吊篮A匀速直线运动，其速度为2m/s，绳子C的拉力为10N，滑轮组承重绳子的根数为2，忽略绳重及摩擦时，有 G动=2F-GA=2×10N-18N=2N （2）第2s内拉力F的功率 P=Fvn=10N×2m/s×2=40W （3）由题意知，绳子C的最大拉力 F1=40N 则此滑轮组能提升的最大物重 G1=2F1-G动=2×40N-2N=78N 那么最大机械效率 答：（1）动滑轮的重力为2N； （2）第2s内拉力F的功率为40W； （3）该装置提升重物时的最大机械效率为97.5%。 3．如图所示，工人用滑轮组将重为400N的重物从井底匀速吊起2m用时为8s，工人所用拉力F为250N，求： （1）滑轮组的机械效率； （2）拉力F的功率。 【答案】（1）80%；（2）125W 【详解】解：（1）由图可知，滑轮组的有效绳子段数为n=2，则滑轮组的机械效率为 η=80% （2）绳子自由端移动的距离为 s=nh=2×2m=4m 拉力F做的功为 W=Fs=250N×4m=1000J 则拉力F的功率为 P=125W 答：（1）滑轮组的机械效率为80%； （2）拉力F的功率为125W。 4．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象如图乙所示，机械中摩擦力及绳重忽略不计。（g=10N/kg） (1)若工人在2min内将货物匀速向上提高了12m，作用在钢绳上的拉力为500N，求拉力的功率； (2)求动滑轮的重力； (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? 【答案】(1) 150W；(2)300N；(3)83.3% 【详解】(1)绳子移动的距离为 拉力F做的功为 拉力的功率为 (2)机械中摩擦力及绳重忽略不计，所以额外功产生的原因只有动滑轮的重力，由图可知，当物体的重力为300N时，效率为50%，则动滑轮的重力为 (3)绳上的最大拉力等于人的重力，则最大拉力为 则能拉起的最大物重为 则最大效率为 答：(1)拉力的功率为150W。 (2)动滑轮的重力为300N。 (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83.3%。 5．如图所示，图甲是某大型起吊装置，图乙是其机械起吊部分的简化示意图，已知物体A质量为500kg，底面积为1.25m2，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）起吊前物体A静止在地面上，其对地面的压强是多少？ （2）如图乙所示，当绳子自由端的拉力为1000N时，地面对物体A的支持力为1650N，增加绳子自由端的拉力后物体A被成功匀速提升2m，请计算此时整个机械的机械效率。 （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过程中，绳子拉力功率随时间变化关系如图丙所示，请计算物体B的密度。（） 【答案】（1）4000Pa；（2）88.5%；（3） 【详解】解：（1）物体A质量为500kg，g=10N/kg，物体A的重力 物体A静止在地面上，它对地面的压力大小等于其自身的重力大小，底面积为1.25m2，则根据可知，其对地面的压强 其对地面的压强是4000Pa。 （2）物体A静止在地面时，对物体A受力分析，它受到重力、滑轮组对它的拉力、地面对它的支持力作用，则滑轮组对物体A的拉力 滑轮组对物体A的拉力是3350N； 根据得动滑轮的重力 提升重物过程中所做有用功 提升重物过程中所做的额外功 滑轮组的机械效率 滑轮组的机械效率约是88.5%。 （3）4条绳子托着动滑轮，物体B以0.1m/s的速度匀速运动，则绳端移动的速度 从图丙可以看到，物体B未接触水面前，绳端拉力功率，由得，物体B未接触水面前绳端的拉力 由 可得，物体B的重力 又因为物体B全部浸没在水中时绳端的拉力 所以物体B全部浸没在水中时滑轮组对物体B的拉力 物体B在水中所受浮力 根据 可知，物体B的体积 由得，物体B的质量 再根据可知物体B的密度 物体B的密度是。 答：（1）起吊前物体A静止在地面上，其对地面的压强是4000Pa； （2）此时整个机械的机械效率约是88.5%； （3）物体B的密度是。 6．为了将放置在水平地面上重G=100N的重物提升到高处。小明设计的图（甲）所示的滑轮组装置。当小明用图（乙）所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，重物的速度和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图（丙）和（丁）所示。若重物与地面的接触面积S=5×10-2m2。不计摩擦，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。（已知小明的质量为60kg，每只鞋与地面的有效接触面积为200cm2）求： （1）在2～3s内，拉力F的功率P及滑轮组的机械效率； （2）在1～2s内，拉力F所做的功W； （3）在0～1s内，小明对地面的压强p1与重物对地面的压强p2的差值Δp多大。 【答案】（1）300W，83.33%；（2）187.5J；（3）13650Pa 【详解】解：（1）由图可知在2～3s内，重物做匀速运动，v=2.50m/s，拉力F=40N，因为从动滑轮上直接引出的绳子股数（承担物重的绳子股数）n=3，所以拉力F的作用点下降的速度 v′=3v=3×2.50m/s=7.5m/s 拉力做功功率（总功率） P总==Fv′=40N×7.5m/s=300W 滑轮组的机械效率 （2）在1～2s内，拉力F′=50N，重物上升高度h′=1.25m，拉力的作用点下降的距离 s=3h′=3×1.25m=3.75m 拉力做的功 W=F′s=50N×3.75m=187.5J （3）在0～1s内，拉力F1=30N，小明的重力 G=mg=60kg×10N/kg=600N 小明对地面的压强 p1==14250Pa 在2～3s内，物体做匀速直线运动，动滑轮重 G动=3F-G物=3×40N-100N=20N 在0～1s内，把动滑轮和重物看成整体，则这个整体受到向下的重力、向上的支持力以及三根绳向上的拉力作用处于静止状态，根据 F支+3F1=G+G动 知地面对物体的支持力 F支=G物+G动-3F1=100N+20N-3×30N=30N 根据力的作用是相互的，重物对地面的压力 F压=F支=30N 对地面的压强 在0～1s内，小明对地面的压强p1与重物对地面的压强p2的差值 Δp= p1- p=14250Pa-600Pa=13650Pa 答：（1）在2～3s内，拉力F的功率是300W，滑轮组的机械效率是83.33%； （2）在1～2s内，拉力F所做的功是187.5J； （3）在0～1s内，小明对地面的压强p1与重物对地面的压强p2的差值Δp是13650Pa。 7．玻璃装运车间常用“低压吸盘吊车”进行吊运玻璃（如图所示），先将6个吸盘压在玻璃上，然后启动抽气机使吸盘内的气压减小，在大气压作用下将玻璃“吸”起，再启动电动机牵引滑轮组上的绳子就可以将玻璃吊起。下图为低压吸盘吊车结构示意图。假设6 只吸盘及支架共重为500牛，每个滑轮重100牛，在某次吊装过程中，吊车将一块重为1800牛的玻璃以0.2米/秒的速度吊高2米，不计抽气管和绳重，不计滑轮与轴间的摩擦，请根据信息回答下列问题： （1）若圆形吸盘的直径为20厘米，当时的气压为1.0×105Pa，则吸盘内的气压至少要达到多少Pa以下才能把玻璃“吸”起？（6只吸盘内的气压相同，取π＝3进行计算） （2）在提升该玻璃的过程中，该吊升机械效率为多大？ （3）如果此时电动机的效率为80%，则电动机消耗的电功率为多大？ 8．如图甲所示装置，重为16N的物体A在拉力F的作用下，5s内匀速运动了0.5m．拉力F做的功随时间变化的图象如图乙所示．已知动滑轮重0.5N，物体A在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力f为物重G的0.25倍； （1）拉力F的功率是多少？ （2）5秒内整个装置对物体A做的功是多少？ （3）该装置的机械效率是多少？ 【答案】（1）9×104Pa；（2）75%；（3）600W 【详解】解：（1）6个吸盘的面积 S=6S0=6πr2=6×3×（0.1m）2=0.18m2 吸盘受到的外内的压强差 则吸盘内的气压至少要达到的气压 p内=p0-p=1.0×105Pa-1×104Pa=9×104Pa （2）吊升机械效率 （3）电动机的拉力 电动机消耗的电功率 答：（1）吸盘内的气压至少要达到9×104Pa才能把玻璃“吸”起。 （2）在提升该玻璃的过程中，该吊升机械效率为75%。 （3）如果此时电动机的效率为80%，则电动机消耗的电功率为600W。 9．如图甲所示，有一边长为1m的正方体静止在湖底，上表面距离水面h，电动机拉动滑轮组末端绳子，将该正方体从水底竖直上拉，直到完全拉出水面一段距离。整个过程不计湖水深度的变化，且正方体始终保持匀速直线运动，物体受到的拉力F1大小随时间t变化的图像如图乙所示。正方体未露出水面前，电动机对绳子的拉力F2为2.5×104N，不计绳重、摩擦和水的阻力，动滑轮重力为104N，已知ρ水=1×103kg/m3。求： （1）正方体所受的重力； （2）正方体浸没在水中时受到的拉力； （3）正方体露出水面前，滑轮组的机械效率； （4）正方体露出水面后，电动机对绳子的拉力F3的功率。 【答案】（1）1×104N；（2）5×103kg/m3；（3）80%；（4）6×103W 【详解】解：（1）由图乙可知，完全拉出水面后，绳子的拉力等于正方体的重力，所以正方体的重力 G物=5×104N （2）正方体浸没时，排开液体的体积等于正方体的体积，所以排开液体的体积 根据阿基米德原理可知，正方体所受浮力 F浮=G排=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1m3=1×104N 浸没时物体受到的拉力 （3）由图甲可知，动滑轮上的绳子段数n=2，由W=Fs得，有用功 总功 正方体露出水面前，滑轮组的机械效率 （4）正方体露出水面后，电动机对绳子的拉力 由图甲可知，正方体上表面与水面相平到正方体恰好全部露出水面所用时间t=10s，正方体上升的速度 绳子的速度 电动机对绳子的拉力的功率 答：（1）正方体浸没在水中时受到的浮力为1×104N； （2）正方体的密度为5×103kg/m3； （3）正方体露出水面前，滑轮组的机械效率为80% ； （4）正方体露出水面后，电动机对绳子的拉力F2功率为6×103W。 10.随着疫情防控形势的好转，人民群众的生产生活秩序逐步恢复正常，各地的基础设施项目正在热火朝天的开工建设。如图所示，某建筑工地上，工人通过固定在斜面顶端的滑轮组把工件匀速拉上斜面。已知斜面高，长，工人施加的拉力，工件的质量，工件沿斜面上升的速度；若不计工件和滑轮组长度，忽略绳和动滑轮重量及绳与滑轮间、滑轮与轮轴间的摩擦，g取10N/kg。求： （1）拉力F做功的功率P； （2）整个装置的机械效率； （3）工件所受斜面的摩擦力f。 【答案】（1）900W；（2）83%；（3）300N 【详解】解：（1）由图知承重绳子股数n=3，则拉力的速度 拉力F做功的功率 （2）工人做的总功为 工人做的有用功为 整个装置的机械效率 （3）根据 得，克服摩擦做的额外功 由可得 答：（1）拉力F做功的功率为900W； （2）整个装置的机械效率为83.3%； （3）工件所受斜面的摩擦力300N。 11．芜湖城市轨道交通1号线已于2021年11月3日开始运营，如图所示。轻轨的动力来源于电，由电动机提供牵引力。若某轻轨电动机的额定功率为150kW，额定电压为750V，正常工作时轻轨匀速行驶。问： （1）轻轨电动机在正常工作时的电流是多少？ （2）轻轨电动机正常工作5min，电流做的功为多少？ （3）若轻轨换成机械效率为30%汽油机拉动，完成第（2）题同样的功，需要完全燃烧多少质量的汽油？（q汽油＝4.6×107J/kg） 【答案】（1）200A；（2）4.5×107J；（3）3.26kg 【详解】解：（1）轻轨电动机的额定功率为 额定电压为 则它正常工作时的电流为 （2）轻轨电动机正常工作5min，电流做的功为 （3）汽油机做的功等于轻轨电动机正常工作5min电流所做的功，即 汽油完全燃烧需要放出的热量为 汽油的质量为 答：（1）轻轨电动机在正常工作时的电流是200A； （2）轻轨电动机正常工作5min，电流做的功为4.5×107J； （3）若轻轨换成机械效率为30%汽油机拉动，完成第（2）题同样的功，需要完全燃烧3.26kg的汽油。 12．为了将放置在水平地面上重G=100N的重物提升到高处。小明同学设计了图（甲）所示的滑轮组装置。当小明用图（乙）所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，物体上升速度v随时间变化关系图像为图（丙），物体上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图（丁）所示。若重物与地面的接触面积S=5×10-2m2，不计摩擦和绳重，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。求： （1）匀速提升物体时，拉力F的功率为多少W?滑轮组的机械效率η为多少? （2）在1~2s内，拉力F做的功W为多少J? 【答案】（1）300W，83.3%；（2）187.5J 【详解】解：（1）在2~3s内，重物做匀速运动，其速度 拉力 因为连接动滑轮的绳子有三根，所以拉力F的作用点下降的速度是重物上升速度 v3的三倍，则拉力F的功率 滑轮组的机械效率 （2）在1~2s内，拉力 重物上升高度 拉力 F做的功 答：（1）在2~3s内，拉力F的功率为300W，滑轮组的机械效率为83.33%； （2）在1~2s内，拉力F做的功为187.5J。 学科网（北京）股份有限公司 $