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简单机械 重点计算题 专题练 2024-2025学年
下期初中物理人教版八年级下册（新教材）
1．2025年4月，一头质量为180kg的海豚在昌江棋子湾受伤搁浅，被救援人员送至科研基地治疗。救援过程中，利用如图所示的滑轮组，在40s时间内，救援人员用500N的拉力拉动绳端，把轻质布兜内的海豚沿竖直方向匀速提升2m。g取10N/kg，问，此过程中：
（1）滑轮组对海豚做的有用功有多大？
（2）拉力做功的功率有多大？
（3）滑轮组的机械效率有多大？
2．某起重机的滑轮组结构示意如图所示，其最大载重为5t。起重机将3600kg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。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）。
3．用如图所示滑轮组提升重物．工人用200N的拉力F，10s内使重为480N的物体匀速上升了3m．不计绳重和摩擦，求：
(1)拉力F做功的功率；
(2)滑轮组的机械效率；
(3)若改提600N的物体，求此时的机械效率．
4．如图所示，滑轮组在拉力F的作用下，拉着重300N的物体A以1m/s的速度在水平面上匀速直线运动的过程中，物体A所受的滑动摩擦力为70N，拉力F的功率P=80W（不计绳重和摩擦）。求：
（1）物体A的质量；
（2）拉力F的值；
（3）滑轮组的机械效率。
5．一辆重力为的载重汽车，以36km/h的速度驶上一个长100m、高50m的斜坡，已知汽车的牵引力为。求：
(1)汽车从坡底驶到坡顶所需的时间；
(2)汽车牵引力做的功；
(3)汽车发动机的功率；
(4)斜坡的机械效率。
6．如图所示，工人用沿斜面向上、大小为500N的推力，将重800N的货物从A点匀速推至B点；再用100N的水平推力使其沿水平台面匀速运动5s，到达C点。已知AB长3m，BC长，距地面高。
（1）货物在水平面上运动的速度为多少？
（2）水平推力做功的功率为多少？
（3）斜面对物体的摩擦力为多少？
7．如图所示，用沿斜面向上F=1.8N的拉力，将一个质量m=0.45kg的物体，从底端匀速拉到顶端，所用时间t=5s。已知斜面长度s=1m，斜面高度h=0.3m。（把重物直接提升h所做的功为有用功，g取10N/kg）
(1)该物体受到的重力是多少？
(2)拉力F的功率是多少？
(3)此斜面的机械效率是多少？
8．如图甲所示，是《天工开物》中记载的三千多年前中国古人利用桔槔在井上汲水的情境，受桔槔的启发，小明组装了如图23乙所示的装置。其中，杠杆CD可绕支点O在竖直平面内转动，且OC=2OD。物体A悬挂在C端，静止在水平桌面上的正方体B悬挂在D端，此时杠杆在水平位置平衡。已知：GA=30N，GB=80N，正方体B的边长为0.1m。杠杆、悬绳的质量不计。求：
（1）杠杆D端所受的拉力；
（2）正方体B对地面的压强。
9．如图所示是打捞物体的模拟装置．现电动机带动钢丝绳自由端以0.5m/s的速度匀速拉动滑轮组，经过5min将体积为0.1m3的物体由海底提升到海面，物体离开海面后钢丝绳自由端的速度变为0.49m/s，此时电动机的输出功率比物体在海水中时增大了12%（不计物体的高度、绳重和摩擦，ρ物=7.6×103kg/m3，g取10N/kg，ρ海水取1.0×103kg/m3）．求：
（1）物体浸没在海水中受到的浮力；
（2）物体在海底时的深度；
（3）物体在海底时受到海水的压强；
（4）物体在海面下匀速上升过程中，该滑轮组的机械效率（不计动滑轮体积）
10．如图所示，工人用滑轮组提升重物，已知重物重力，动滑轮重力。在工人用力作用下，重物匀速上升，达到规定高度处。不计绳重和机械之间的摩擦。求：
（1）拉力做功的功率；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）若用该装置提升另一重物时，机械效率达到，则该重物的重力是多少？

11．因为杠杆在使用时的摩擦非常小，所以杠杆是一种机械效率非常高的简单机械。如图所示，大石块重720N。
(1)若手对杠杆向下的力为200N，则杠杆的动力臂与阻力臂的比值为多少
(2)若用一根机械效率为90%的杠杆将该石块提升5cm，则有用功为多少 需要做多少总功
12．用如图甲所示的滑轮组提升物体，所挂物体的重力从400N开始逐渐等量增加，在此过程中物体始终以1m/s匀速被提升相同的高度，直到绳子被拉断；图乙记录了在此过程中滑轮组的机械效率随物重的增加而变化的图像。请完成下列有关分析和计算（每个滑轮等重，不计绳重和摩擦）。
（1）每个滑轮的重为多少？
（2）当滑轮组的机械效率为80%时，物体重多少？此时拉力的功率是多大？
（3）绳子能承受最大拉力最大时，滑轮组的机械效率是多少？
参考答案
1．（1）3.6×103J；（2）100W；（3）90%
解：（1）质量为180kg的海豚，被匀速提升2m，所以滑轮组对海豚做的有用功
（2）由滑轮组可知，动滑轮上绳子根数n=4，绳子拉的距离
s=4×2m=8m
拉力做功
拉力做功的功率
（3）滑轮组的机械效率
答：（1）滑轮组对海豚做的有用功为3.6×103J；
（2）拉力做功的功率为100W；
（3）滑轮组的机械效率为90%。
2．（1）；（2）；（3）84.7%
解：（1）克服钢板重力做的功为
（2）起重机的滑轮组做的总功为
由图可知，有四段绳子承重，则钢丝绳的拉力为
（3）起重机的滑轮组做的额外功为
动滑轮的重力为
滑轮组满载时的机械效率为
答：（1）克服钢板重力做的功为3.6×105J；
（2）钢丝绳的拉力为1.125×104N；
（3）滑轮组满载时的机械效率为84.7%。
3．(1)180W (2) 80％ (3)83.3％
（1）由图知，n=3，则绳端移动的距离：s=3h=3×3m=9m，
拉力F做的功：W总=Fs=200N×9m=1800J；
拉力F做功的功率：P=W总/t=1800J/10s=180W；
（2）有用功：W有用=Gh=480N×3m=1440J；
滑轮组的机械效率：η=W有用/W总=1440J/1800J×100%=80%；
（3）因为不计绳重和摩擦，所以F=（G轮+G物）/3，即：200N=（G轮+480N）/3，所以G轮=120N，改提600N的物体，此时绳端的拉力F′：
F′=（G轮+G物′）/3=（120N+600N）/3=240N，
此时滑轮组的机械效率：
η′=W有用/W总=Gh/Fs=Gh/F3h=G/3F=600N/3×240N×100%=83.3%
4．（1）30kg；（2）40N；（3）87.5%
（1）由G=mg得，物体A的质量
（2）由图可知，绳子的有效股数是n=2，则绳端移动的速度：v=nv物=2×1m/s=2m/s
拉力为
（3）滑轮组的机械效率
5．(1)10s
(2)4.8
(3)4.8
(4)
（1）汽车速度
由可得，汽车从坡底驶到坡顶所需的时间
（2）汽车牵引力做的功
（3）汽车发动机的功率
（4）汽车爬坡做的有用功
汽车爬坡时的机械效率
6．（1）；（2）24W；（3）100N
解：（1）货物在水平面上运动的速度
（2）水平推力做功的功率
（3）在斜面上推力做的功
推力做的有用功
克服斜面对物体摩擦力所做的额外功
则斜面对物体的摩擦力
答：（1）货物在水平面上运动的速度为；
（2）水平推力做功的功率为24W；
（3）斜面对物体的摩擦力为100N。
7．(1)
(2)0.36W
(3)
（1）物体所受的重力为
（2）拉力所做总功为
拉力功率为
（3）此过程所做有用功为
此斜面的机械效率为
8．（1）60N；（2）2×103Pa
解：（1）根据杠杆的平衡条件
，OC=2OD
可得杠杆D端所受的拉力为
（2）正方体B对地面的压力为
正方体B与地面的接触面积是
所以正方体B对地面的压强为
答：（1）杠杆D端所受的拉力为60N；
（2）正方体B对地面的压强为2×103Pa。
9．（1）1000N；（2）30m；（3）3×105Pa；（4）94.3%．
解：（1）由阿基米德原理的公式得：F浮＝ρ海水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m3＝1000N；（2）因为n＝5，所以v物＝v绳＝×0.5m/s＝0.1m/s，则物体在海底时的深度：h＝v物t＝0.1m/s×5×60s＝30m；（3）p＝ρ海水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×30m＝3×105Pa；（4）G＝mg＝ρ物gV＝7.6×103kg/m3×10N/kg×0.1m3＝7600N，设物体在水中时电动机的功率为P，钢丝绳自由端的拉力为F，绳自由端的速度v＝0.5m/s，则P＝F×0.5m/s；离开水面后电动机的功率为P1，钢丝绳自由端的拉力为F1，绳自由端的速度v1＝0.49m/s，则P1＝F1×0.49m/s；由物体在离开水面后电动机的功率比物体在海水中时增大了12%可得P1＝P（1+12%），代入数据可得：F1×0.49m/s＝F×0.5m/s（1+12%），解得：F1＝F，由图知，n＝5，不计绳重和摩擦，两次的拉力分别为：F＝（G﹣F浮+G轮），F1＝（G+G轮），可得：（G+G轮）＝×（G﹣F浮+G轮），G轮＝8F浮﹣G＝8×1000N﹣7600N＝400N，物体在海面下匀速上升过程中，动滑轮对物体的拉力G﹣F浮 所做的功为有用功，对动滑轮重力做的功为额外功，所以η＝94.3%．
点睛：有物体排开海水的体积，利用阿基米德原理可求受到的浮力；由图知，n＝5，求出物体移动的速度，利用速度公式求物体在海底时的深度；利用p＝ρgh求物体在海底时受到海水的压强；利用G＝mg＝ρgV求物体重力；设物体在水中电动机的功率为P，钢丝绳自由端的拉力为F，P＝Fv；物体在离开水面后电动机的功率为P1，钢丝绳自由端的拉力为F1，P1＝F1v1；而物体在离开水面后电动机的功率比物体在海水中时增大了12%，据此求F1、F2的大小关系；由图知，n＝5，不计绳重和摩擦，拉力F，进一步求出动滑轮重力，物体在海面下匀速上升过程中，根据公式求出该滑轮组的机械效率．
10．（1）240W；（2）83.3％；（3）1800N
解：（1）承担物重的动滑轮上绳子的段数，不计绳重和机械之间的摩擦，拉力
拉力移动距离
拉力做功
拉力做功的功率
（2）滑轮组的有用功
机械效率
（3）若用该装置提升另一重物时，机械效率达到，则
解得该重物的重力是。
答：（1）拉力做功的功率240W；
（2）滑轮组的机械效率83.3％；
（3）若用该装置提升另一重物时，机械效率达到，则该重物的重力是1800N。
11．(1)
(2)36J，40J
（1）由题知，杠杆受到的阻力为N
动力N，由杠杆的平衡条件可得，杠杆的动力臂与阻力臂的比值
（2）使用杠杆做的有用功为
由得，使用杠杆做的总功为
12．（1）300N；（2）2400N，3000W；（3）84.2%
解：（1）由图可知：当物体重400N时，机械效率为40%，不计绳重和摩擦时，滑轮组的机械效率
则
由图可知动滑轮为两个，且每个滑轮等重，所以每个滑轮重300N。
（2）把η=80%、G动=600N代入公式得
解得
因拉力做的功等于克服动滑轮重力和物体重力做的功，所以，拉力的功率
（3）由图可知，绳子能承受最大拉力最大时，物体的重力G″=3200N，则滑轮组的机械效率
答：（1）每个滑轮的重为300N；
（2）当滑轮组的机械效率为80%时，物体重为2400N，此时拉力的功率是3000W；
（3）绳子能承受最大拉力最大时，滑轮组的机械效率是84.2%。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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