期末专项复习：机械效率相关计算题（含解析）2024-2025学年人教版物理八年级下册

期末专项复习：机械效率相关计算题-2024-2025学年人教版（2024）物理八年级下册
一、计算题
1．如图所示，小明利用滑轮组将一个重21N的物体在10s内匀速提升2m。此过程中，绳子自由端所受的拉力F为10N，不计绳重和摩擦。求：
（1）动滑轮重；
（2）拉力的功率；
（3）该滑轮组的机械效率。
2．如图所示，利用滑轮组将质量为44kg的货物在5s内匀速提升3m，已知绳子自由端的拉力F为250N。求：
（1）货物的重力G；
（2）拉力F的功率；
（3）提升过程中滑轮组的机械效率。
3．建筑工地上，需要利用拖拉机和滑轮组（如图所示）将一个质量为1.2×103kg的物体，拉到长100m，高60m的斜面顶端。测得拉动一个物体沿斜面匀速上升时拖拉机对绳的水平拉力为4.8×103N。（不计绳重及轮轴间摩擦）（g取10N/kg）求：
（1）拖拉机对物体做的有用功；
（2）求装置（滑轮组与斜面组合）的机械效率；
（3）若拖拉机质量为12t，最大输出功率为48kW，受到水平地面的阻力为车重的0.01倍，则其在匀速运动时的最大速度为多少？
（4）已知动滑轮重500N，求物体与斜面间的摩擦力大小。
4．某工人利用如图所示的滑轮组提升重的物体，作用在绳子自由端的拉力为，物体匀速上升了，不计绳重和摩擦。求：
（1）该滑轮组的机械效率；
（2）动滑轮的重。
5．建筑工地上，起重机吊臂上的滑轮组如图所示，在匀速吊起重为的物体时，物体内上升了，在此过程中，拉力为。
求：
（1）起重机吊起重物过程中所做的有用功；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）拉力的功率。
6．斜面是一种简单机械，在我国战国时期，墨子所作的墨经一书中就记载了利用斜面来提升重物的方法。在日常生活中经常会使用斜面，例如卡车装载大型货物时，常会在车尾斜搭一块木板，工人将货物沿木板推入车厢，如图甲。将这一情景简化为图乙，斜面长，高。用平行于斜面的推力，将质量的物体，由斜面的底端匀速推到顶端，所用时间，取。求：
（1）物体重力大小；
（2）推力做功的功率；
（3）该斜面的机械效率；
（4）物体受到的摩擦力大小。
7．工人用如图所示的滑轮组，将重的物体在内匀速竖直提升了，人对绳自由端的拉力方向竖直向下、大小为。若工人受到的重力大小为，不计绳重和摩擦。求：
（1）动滑轮的重力大小；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）拉力的功率；
（4）地面对工人的支持力。
8．如图所示，利用斜面将箱子推进车厢，通常要比把箱子直接从地面搬进车厢省力多了。小勇同学用平行于斜面向上的推力匀速推动质量为的箱子，在内把箱子从斜面底端运动到顶端。已知箱斜面长，斜面高，。求：
（1）小勇同学对箱子做的有用功；
（2）箱子受到的摩擦力；
（3）斜面的机械效率；
（4）小勇同学对箱子的推力做功的功率。
9．如图所示是某建筑工地上使用的起重机，它能将装在货箱中的建筑材料提升到高处。若绳索拉力F做功的功率为2000W，重为2400N的建筑材料在16s内被匀速提升10m。求：
（1）起重机做的有用功；
（2）起重机的机械效率；
（3）拉力F的大小
10．小明家中有如图所示的晾衣杆套组，查询说明书得知晾衣杆（含动滑轮）总质量为2kg。晾衣前，小明用体重计测得衣服的质量为6kg。挂好衣服后，晾衣杆水平，摇动手柄使晾衣杆匀速上升1m，用时5s。不计绳重、衣架重力及摩擦（取10N/kg）。求：
（1）摇柄端绳子的拉力？
（2）拉力做功的功率？
（3）该过程中晾衣杆套组的机械效率？
11．深圳近期开通多条无人车行驶线路，越来越多无人车进入日常生活。如图所示，一辆重为的无人车沿直线从斜坡底端匀速行驶至顶端，用时4s，已知斜坡高度h为1m，斜面的机械效率为50%，求：
（1）无人车4s内克服重力做的功；
（2）无人车牵引力做的总功；
（3）无人车牵引力的功率。
12． 图甲所示为某起重车的示意图，该车有四个支撑脚，起重时在支撑脚支撑作用下，轮胎离开地面。图乙为起重车某次提升货物时，起重臂上滑轮组的示意图，货物在钢丝绳的拉力F作用下以0.25m/s的速度匀速上升10s，货物所受的重力为1.2×104N，钢丝绳的拉力F为5×103N。
（1）起重车对货物做的有用功为多少？
（2）在货物上升过程中，拉力F做功的功率有多大？
（3）滑轮组的机械效率有多大？
13．如图所示，工人用动滑轮匀速提升重为400N的窗玻璃，所用的竖直拉力为250N，窗玻璃上升的高度为10m，用时50s。求：
（1）所做的有用功；
（2）工人所用拉力的功率P；
（3）动滑轮的机械效率。
14．如图所示，工人们用滑轮组匀速提起水池中体积为0.1m3、密度为2.7×103kg/m3的实心金属块，在10s内竖直上升了0.5m（金属块始终浸没在水中），水面到池底的深度为12m。（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求：
（1）水池底部受到水的压强；
（2）金属块受到的浮力大小；
（3）若所用拉力为1000N，则这个滑轮组的机械效率为多大？
15．如图所示，工人们用滑轮组匀速提起水池中体积为0.1m3、密度为2.7×103kg/m3的实心金属块，在10s内竖直上升了0.5m（金属块始终浸没在水中），水面到池底的深度为12m。（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求：
（1）水池底部受到水的压强；
（2）金属块受到的浮力大小；
（3）若所用拉力为1000N，则这个滑轮组的机械效率为多大？
16．小明利用如图甲滑轮将质量为3kg的建筑材料运送到平台上，小明所用竖直向上拉力随时间变化的图像如图乙，建筑材料上升的速度随时间变化的图像如图丙，忽略绳重和摩擦，求：
（1）滑轮的重力；
（2）2s内拉力做的功；
（3）若绳子能承受的最大拉力为200N，该滑轮的最大机械效率为多少。
17．如图所示，工人站在水平台面上用滑轮组提货物。工人第一次竖直向上用的力拉绳子时，货物未离开水平地面；第二次竖直向上拉动绳子，使货物以的速度匀速上升。已知货物重为，动滑轮重为，不计绳重和摩擦。求：
（1）第一次拉绳子时，货物对地面的压力；
（2）第二次拉绳子的过程中，该滑轮组的机械效率；
（3）第二次拉绳子的过程中，工人拉力的功率。
18．如图所示，建筑工地上的工人利用滑轮组将一质量为80kg的建筑材料A匀速提升到10m高的楼上，用时1min。已知动滑轮重40N，工人体重为80kg，不计绳重与摩擦，取。求：
（1）工人对绳子的拉力大小？
（2）工人对绳子的拉力的功率？
（3）该滑轮组的机械效率？（计算结果保留到0.1%）
答案解析部分
1．【答案】（1）解：n=3，动滑轮重为；
（2）解：自由端上升距离为，总功为
拉力的功率为；
（3）解：有用功为，机械效率
【解析】【分析】（1）由图知，承担物重的绳子股数n=3，不计绳重和摩擦，拉力，据此求动滑轮的重力；
（2）拉力端移动距离s=nh，利用W=Fs计算拉力做的总功，再利用计算拉力做功功率；
（3）利用W=Gh计算克服物体重力做的有用功，滑轮组的机械效率等于有用功与总功的比值。
（1）由图可知，绳子段数
n=3
不计绳重和摩擦，动滑轮重为
（2）物体在10s内匀速提升2m，则自由端上升距离为
则拉力做的功，即总功为
拉力的功率为
（3）物体在10s内匀速提升2m，此过程做的有用功为
该滑轮组的机械效率
答：（1）动滑轮重为9N；
（2）拉力的功率为6W；
（3）该滑轮组的机械效率为70%。
2．【答案】（1）货物的重力
（2）由图可知，绳子段数n=2，则在5s内，绳端移动距离
拉力做的功为
拉力F的功率
（3）此过程拉力做的有用功
提升过程中，计算滑轮组的机械效率
【解析】【分析】（1）根据G=mg，计算重力的大小；
（2）根据W=Fs，计算做功多少；利用，计算功率；
（3）根据W=Gh，计算有用功的大小，利用，计算机械效率。
（1）货物的重力
（2）由图可知，绳子段数n=2，则在5s内，绳端移动距离
拉力做的功为
拉力F的功率
（3）此过程做的有用功
提升过程中滑轮组的机械效率
3．【答案】（1）克服物体重力做的有用功：
W有=Gh=mgh=1.2×103kg×10N/kg×60m=7.2×105J
（2）由图可知，滑轮组中有两段绳子，即n=2，将物体拉上斜面时，拖拉机通过距离
s=2L=2×100m=200m
拉力总功：
W总=F拉s=4.8×103N×200m=9.6×105J
计算机械效率：
（3）拖拉机做匀速直线运动，水平方向牵引力、阻力和拉力是平衡力，牵引力
F牵=f+F拉=0.01G拖拉机+F拉=0.01m拖拉机g+F拉=0.01×12×103kg×10N/kg+4.8×103N=6000N
由P=Fv，计算匀速拉动物体过程中的最大速度：
；
（4）额外功：
W额=W总-W有=9.6×105J-7.2×105J=2.4×105J
克服动滑轮重和斜面摩擦所做的功是额外功，所以
W额=fL+G滑h
所以物体所受摩擦力：
。
【解析】【分析】（1）根据W=Gh，计算做功多少；
（2）根据W=Fs，计算总功大小；根据，计算机械效率；
（3）根据，计算速度大小；
（4）利用，计算摩擦力的大小。
（1）克服物体重力做的有用功
W有＝Gh＝mgh＝1.2×103kg×10N/kg×60m＝7.2×105J
（2）由图可知，滑轮组中有两段绳子通过动滑轮，即n=2，将物体拉上斜面时，拖拉机通过距离
s=2L=2×100m=200m
拉力总功
W总=F拉s=4.8×103N×200m=9.6×105J
装置（滑轮组与斜面组合）的机械效率
（3）拖拉机做匀速直线运动，水平方向牵引力、阻力和拉力是平衡力，牵引力
F牵=f+F拉=0.01G拖拉机+F拉=0.01m拖拉机g+F拉=0.01×12×103kg×10N/kg+4.8×103N=6000N
由
可得拖拉机在水平地面上匀速拉动物体过程中的最大速度
（4）额外功
W额=W总-W有=9.6×105J-7.2×105J=2.4×105J
不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，克服动滑轮重和斜面摩擦所做的功是额外功，所以
W额=fL+G滑h
所以物体所受摩擦力
4．【答案】（1）解：由图可知，承担物重的绳子股数n=3，该滑轮组的机械效率
（2）解：不计绳重和摩擦，动滑轮重力
【解析】【分析】(1)由图甲知，滑轮组中动滑轮上的绳子段数，根据求滑
轮组的机械效率；
(2)不计绳重和摩擦，根据求动滑轮的重。
（1）由图可知，承担物重的绳子股数n=3，该滑轮组的机械效率
（2）不计绳重和摩擦，动滑轮重力
5．【答案】（1）解：起重机吊起重物过程中所做的有用功：
答：起重机吊起重物过程中所做的有用功为；
（2）解：由图知，，拉力端移动距离，
拉力做的总功：，
滑轮组的机械效率：
答：滑轮组的机械效率为；
（3）解：拉力的功率：。
答：拉力的功率为
【解析】【分析】（1）利用W=Gh求起重机吊起重物过程中所做的有用功。
（2）由图知，n=3，拉力端移动距离s=3h，利用W=Fs求拉力F做的总功，滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。
（3）利用求拉力F的功率。
6．【答案】（1）解：物体的重力：
答：物体重力大小为；
（2）解：拉力做的总功：，
拉力做功的功率：
答：推力做功的功率为；
（3）解：物体克服重力所做的有用功：；
该斜面的机械效率：
答：该斜面的机械效率为；
（4）解：物体克服摩擦力做的额外功：，
由得，物体受到的摩擦力：。
答：物体受到的摩擦力大小为
【解析】【分析】1）物体的质量为100kg，根据G=mg计算物体的重力
2）推力为500N，斜面长为8m，时间为10s，根据P=Fs/t计算 推力做功的功率
3）推力的有用功为克服重力做功，W有=Gh，由2）知道总功W，所以η=W有/W
4）由2）知道总功W，由3）知有用功，所以额外功W额=W-W有，根据W额=fs据此计算f
7．【答案】（1）解：由图可知，因为不计绳重和摩擦时，所以动滑轮的重力大小：
；
答：动滑轮的重力大小为；
（2）解：绳子自由端移动的距离：，
拉力做的总功：，
拉力做的有用功：
，
滑轮组的机械效率：
答：滑轮组的机械效率为；
（3）解：拉力的功率：
答：拉力的功率为；
（4）解：因力的作用是相互的，则绳子会对人施加大小为的竖直向上的拉力，工人对地面的压力：；
地面对工人的支持力与工人对地面的压力为相互作用力，大小相等，故地面对工人的支持力。
答：地面对工人的支持力为
【解析】【分析】1）拉力为500N，缠绕在动滑轮上的绳子数为2，，所以G滑=2×500N-980N=20N
2）根据机械效率η=G/nF可知，G=980N，n=2，F=500N，据此计算η
3）缠绕在绳子上绳子数为2，所以绳子移动距离为物体移动距离的2倍=2m，拉力为500N，时间为5s，根据P=Fs/t计算拉力的功率
4） 绳子会对人施加大小为的竖直向上的拉力，工人对地面的压力：；
8．【答案】（1）解：小勇同学对箱子做的有用功：
答：小勇同学对箱子做的有用功；
（2）解：推力所做的功，即总功：，
克服箱子受到的摩擦力做的额外功：，
斜面对箱子的摩擦力：
答：箱子受到的摩擦力是；
（3）解：斜面的机械效率：
答：斜面的机械效率是；
（4）解：小勇同学对箱子的推力做功的功率：。
答：小勇同学对箱子的推力做功的功率
【解析】【分析】1） 小勇同学对箱子做的有用功 即为箱子克服重力做功，箱子质量20kg，根据G=mg计算箱子重力，根据W=Gh计算重力做功
2）推力100N，移动距离为3m，根据W=Fs计算推力的总功，由1）可知有用功，所以额外功W=W总-W有，根据W=fs计算摩擦力
3）由1）知有用功，由2）知总功，根据η=W有/W总计算
4）由2）指推力做功，推力做功的时间为10s，根据W=Pt计算功率
9．【答案】解：（1）起重机做的有用功。
答：起重机做的有用功为2.4×104J。
（2）拉力做的总功；
起重机的机械效率。
答：起重机的机械效率为75%。
（3）拉力F移动的距离；
拉力。
答：拉力F为1600N。
【解析】【分析】（1）根据计算起重机做的有用功；
（2）根据计算拉力做的功，再根据计算起重机的机械效率。
（3）根据计算拉力移动的距离，再根据计算拉力的大小。
10．【答案】解：（1）衣服和晾衣杆的重力分别为
由图可知，滑轮组中，摇柄端绳子上的拉力为
（2）手柄移动的距离为
拉力做的功为
拉力做功的功率为
（3）手摇升降晾衣架的机械效率为
答：（1）摇柄端绳子的拉力为20N；
（2）拉力做功的功率为16W；
（3）该过程中手摇升降晾衣架的机械效率为75%。
【解析】【分析】（1）根据重力公式分别计算衣服和晾衣杆的重力分别为，
，由图可知，动滑轮缠绕绳子数，摇柄端绳子上的拉力为
（2）手柄移动的距离为物体运动距离的4倍，则，根据做功公式W=Fs计算可知拉力做的功，根据W=Pt计算拉力做功的功率；
（3）根据效率公式即有用功和总功的比值计算手摇升降晾衣架的机械效率为。
11．【答案】（1）解：无人车4s内克服重力做的功为：W有用=G车h=6×103N×1m=6×103J
（2）解：由可知
无人车牵引力做的总功为：
（3）解：根据功率的定义式可知，无人车牵引力的功率为：
【解析】【分析】（1） 根据W有用=G车h计算无人车4s内克服重力做的功；
（2） 根据计算无人车牵引力做的总功；
（3）根据 计算无人车牵引力的功率。
12．【答案】（1）解：货物在10s上升的高度
h=vt=0.25m/s×10s=2.5m
起重车对货物做的有用功为
W有=Gh=1.2×104N×2.5m=3×104J
（2）解：方法一：绳子自由端在内移动的距离
拉力在内所做总功
拉力做功的功率
方法二：绳子自由端移动的速度
由公式
可得拉力做功的功率
（3）解：方法一：滑轮组所做的有用功
拉力在内所做总功
滑轮组的机械效率
方法二：由公式
得滑轮组的机械效率
【解析】【分析】（1） 首先根据h=vt计算货物在10s上升的高度，再根据W有=Gh计算起重车对货物做的有用功。
（2） 方法一：根据计算绳子自由端在内移动的距离，再根据计算拉力在内所做总功，最后根据计算拉力F做功的功率。
方法二：首先根据计算绳子自由端移动的速度，再根据计算拉力F做功的功率；
（3） 方法一：首先根据计算滑轮组所做的有用功，再根据计算拉力在内所做总功，最后根据计算滑轮组的机械效率。
方法二：根据计算滑轮组的机械效率。
13．【答案】（1）解：利用动滑轮提升货物，做的有用功
W有=Gh=400N×10m=4000J
（2）解：动滑轮绳端移动的距离为
s=nh=2×10m=20m
则拉力做的总功
W总=Fs=250N×20m=5000J
所以拉力F的功率
（3）解：动滑轮的机械效率
【解析】【分析】（1）根据 W有=Gh 计算提升重物做的有用功；
（2） 根据s=nh计算动滑轮绳端移动的距离，根据W总=Fs计算拉力做的总功，根据计算拉力F的功率；
（3）根据 计算动滑轮的机械效率。
14．【答案】（1）解：水池底部受到水的压强为
p=ρ水gh=1.0×10kg/m3×10N/kg×12m=1.2×105Pa；
（2）解：因为金属块浸没在水中，所以排开水的体积为：
V排=V=0.1m3，
根据阿基米德原理可得，金属块受到的浮力为：
F浮=ρ水gV排=1×10kg/m3×10N/kg×0.1m-1000N=1×103N；
（3）解：根据可得，实心金属块的质量为
m金属块=ρ金属V金属块=2.7×103kg/m3×0. 1m3=270kg，
根据G=mg可得，金属块受到的重力为
G金属块=m金属块g=270kg×10N/kg=2700N；
由图知，滑轮组的绳子承重股数为n=2，绳端移动距离为
s=2h'=2×0.5m=1m，
若所用拉力为1000N，则总功为
W总=Fs=1000N×1m=1000J，
使用滑轮组所做的有用功为
W有=F绳拉金h'=(G金属块-F浮)h'=(2700N-1000N)×0.5m=850J，
此时该滑轮组的机械效率为
。
【解析】【分析】（1）已知池底深度，根据液体压强公式p=ρ水gh可求水池底部受到水的压强；
（2）已知金属块排开水的体积，根据阿基米德原理可得金属块受到的浮力；
（3）根据可得实心金属块的质量，再根据G=mg可得金属块受到的重力；由滑轮组特点可知绳子承重股数以及绳端移动距离，根据功的定义式求出总功和有用功，最后根据求出滑轮组的机械效率。
15．【答案】【解答】（1）压强为
（2）排开水的体积为V排=V=0.1m3
浮力为
（3）金属块质量为
重力为
绳子承重股数n=2，绳端移动距离为
若拉力为1000N，则总功为
有用功为
机械效率为
答：（1）1.2×105Pa；（2）1×103N；（3）85%。
【解析】【分析】（1）知道水深，利用液体压强公式求容器底部受到水的压强；
（2）由于金属块浸没在水中，排开水的体积等于金属块的体积，再利用阿基米德原理求金属块受到的浮力；
（3）根据密度公式和G=mg求出金属块的重力；由图知，n=2，绳端移动距离s=2h，若实际所用拉力为1000N，利用W=Fs求总功，使用滑轮组所做的有用功W有用=(G-F浮)h，利用效率公式求滑轮组的机械效率。
16．【答案】解：（1）由图甲可知，动滑轮上的绳子段数n=2；由图乙可知，2s内拉力F=25N，忽略绳重和摩擦，根据：
计算滑轮的重力：
G动=nF-mg=2×25N-3kg×10N/kg=20N
（2）由图丙可知，2s内建筑材料上升的速度为2m/s，则2s内建筑材料上升的高度
h=vt=2m/s×2s=4m，
2s内拉力F做的功：
W总=Fs=Fnh=25N×2×4m=200J；
（3）忽略绳重和摩擦，根据可知，
该滑轮提升的最大物重
G'=nF'-G动=2×200N-20N=380N
则该滑轮的最大机械效率：
答：（1）滑轮的重力为20N；
（2）2s内拉力F做的功为200J；
（3）若绳子能承受的最大拉力为200N，该滑轮的最大机械效率为95%。
【解析】【分析】（1）根据G动=nF-G物，计算动滑轮的重力；
（2）根据s=vt，计算距离，利用W=Fs，计算做功多少；
（3）根据，计算机械效率的大小。
17．【答案】【解答】（1）物体受到拉力为
货物对地面的压力为
（2）机械效率为
（3）工人拉力为
绳端的速度为
拉力的功率为
答：（1）400N；（2）90%；（3）90W。
【解析】【分析】(1)由于力的作用是相互的，工人受到的拉力等于工人施加的拉力，工人提升重物时对水平台面的压力等于拉力加上人的重力；
(3)根据求机械效率；
(4)由图可知，n=3，根据v=3v物求出自由端绳子移动的速度，再根据求出拉力F的功率。
18．【答案】【解答】（1）由图知，
拉力大小为：
（2）总功为
功率为
（3）有用功为
机械效率为
答：（1）420N；（2）140W；（3）92.5%
【解析】【分析】(1)由图可知n=2，利用求得工人对绳子的拉力；
(2)绳子自由端移动的距离s=nh，拉力做的总功，拉力做功的功率；
3)滑轮组做的有用功，滑轮组的机械效率