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机械效率计算题课时专练-2024-2025学年人教版物理八年级下册
一、计算题
1．如图所示，用滑轮拉动物体在5s内匀速升高0.2m，绳子自由端所用的拉力F为6N。（忽略绳重和摩擦）求：
（1）物体的重力；
（2）拉力F所做的功；
（3）绳子自由端移动的速度。
2．杠杆平衡时，动力F1大小为6牛，动力臂l1为0.4米，阻力臂l2为0.6米，求阻力F2的大小。
3．如图所示，用大小恒为25N的拉力F将质量为4kg的物体沿倾角为30°的斜面由底端匀速拉至顶端（不考虑物体的大小），已知该斜面的高度h为3m，所用时间为5s。（g取10N/kg）求：
（1）在上述过程中，拉力F做功的功率；
（2）在上述过程中，该斜面的机械效率。

4．工人用如图所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定，滑轮与钢绳间的摩擦力及绳重忽略不计。若某一次工人将重800N的建材匀速竖直向上提升了6m，所用的拉力为300N，求：
（1）动滑轮的重力；
（2）钢绳自由端移动的距离；
（3）当所运送建材的重为1100N时，工人作用在绳子上的拉力。
5．图是用滑轮组提升建筑材料A的示意图，在竖直向下的拉力F作用下，使重1200N的建筑材料A在20s的时间里，匀速竖直上升了4m，绳自由端匀速竖直向下移动了8m，在这个过程中，拉力F为750N，滑轮组的机械效率为η，拉力F做功的功率为P；求：
（1）建筑材料A上升的速度v；
（2）滑轮组的机械效率η；
（3）拉力F的功率P。
6．如图所示是一种装有两条履带的起重机，质量为7000kg。起重机能够在土质松软的工地上施工，在疫情防控期间快速建造临时医院发挥了积极作用。求：
（1）若某次起吊时，将质量为600kg的货物以1m/s的速度匀速拉起，发动机输出功率为20kW，则本次起吊的机械效率为多少？
（2）如果起重机的重心在履带的正中，在如图所示状态下起吊保证不倾倒的情况下可以起吊货物的最大质量为多少？
7．如图甲所示，有一辆总重为1.5×104N的汽车，经过一段水平路面后，发动机再以9×104W的恒定功率匀速爬上长200m、高10m的斜坡，用时20s。在此过程中求：
（1）汽车爬坡时克服重力所做的功；
（2）汽车发动机牵引力做的功；
（3）汽车爬坡时所受阻力。
8．水平桌面上有一个底面积为200cm2的圆柱形容器，容器中水的深度为15cm。如图所示，用细线将一质量忽略不计的杠杆悬挂起来，把质量为0.3kg的物体A用细线悬挂在杠杆C处，再把体积为400cm3的物体B（不吸水）用细线悬挂在杠杆D处，当物体B浸没在水中静止时，杠杆恰好在水平位置平衡，此时C、D两点到支点O的距离分别为10cm、15cm。求：
（1）物体B受到的浮力；
（2）物体B浸没在水中静止时，水对容器底部的压强；
（3）细线对物体B的拉力及物体B的密度。

9．传统的舂米工具是一个杠杆，它的结构示意图如图所示，O为固定转轴，在A端连接着石球，脚踏B端可以使石球升高，抬起脚，石球会落下击打稻谷，若石球的质量为4kg，且摩擦和杠杆自重均忽略不计，g取10N/kg。求：
（1）石球的重力；
（2）要将石球竖直匀速抬起，脚至少用多大竖直向下的力；
（3）石球匀速升高10cm，杠杆A端提升石球所做的功。
10．如图所示，O点为轻质杠杆AC的支点，AO=OB=BC=0.2米。B处挂一重为15牛的小球。对杠杆施加一个作用力F1，使杠杆在水平位置平衡。
（1）求：作用力F1的最小值及方向；
（2）若已知作用力F1大小为10牛，求F1的作用点离支点O的范围。
机械效率计算题课时专练-2024-2025学年人教版物理八年级下册答案
1．（1）6N；（2）1.2J；（3）0.04m/s
【详解】解：（1）如图为定滑轮，忽略绳重和摩擦时，物体的重力等于绳子的拉力为6N。
（2）绳子自由端移动的距离等于物体上升的高度为0.2m，拉力做功为
（3）绳子自由端移动的速度为
答：（1）物体的重力为6N；
（2）拉力F所做的功为1.2J；
（3）绳子自由端移动的速度为0.04m/s。
2．4N
【详解】杠杆平衡时，动力F1＝6N，动力臂l1＝0.4m，阻力臂l2＝0.6m，由杠杆的平衡条件可得
即
解得：F2＝4N。
答：阻力F2的大小为4N。
3．（1）30W；（2）80%
【详解】解：（1）由题意可知：h=3m；斜面的长度s=2h=6m；根据功的计算公式可得，拉力做的功为
WF=Fs=25N×6m=150J
则拉力F做功的功率为
（2）由题意可知，物体的重力为
G=mg=4kg×10N/kg=40N
将物体从斜面底端匀速拉至顶端，克服物体重力所做的功为
W有=Gh=mgh=40N×3m=120J
拉力所做的功为总共，即W总=150J；再根据机械效率计算公式可得
答：（1）在上述过程中，拉力F做功的功率为30W；；
（2）在上述过程中，该斜面的机械效率为80%。
4．（1）100N；（2）18m；（3）400N
【详解】解：（1）由图示可知，滑轮组承担重量的绳子股数为n＝3，滑轮与钢绳间的摩擦力及绳重忽略不计，由可得，动滑轮的重力
G动＝3F-G＝3×300N-800N＝100N
（2）已知建材上升的高度为6m，则钢绳自由端移动的距离
s＝3h＝3×6m＝18m
（3）滑轮与钢绳间的摩擦力及绳重忽略不计，当所运送建材的重为1100N时，工人作用在绳子上的拉力为
答：（1）动滑轮的重力为100N；
（2）钢绳自由端移动的距离为18m；
（3）当所运送建材的重为1100N时，工人作用在绳子上的拉力为400N。
5．（1）0.2m/s；（2）80%；（3）300W
【详解】解：（1）由题意可知，材料A在20s的时间里，匀速竖直上升了4m，其速度为
（2）用滑轮组提升建筑材料A的过程中，所做有用功
拉力F做的功为总功
故滑轮组的机械效率
（3）在20s的时间里，拉力F的功率
答：（1）建筑材料A上升的速度为0.2m/s；
（2）滑轮组的机械效率为80%；
（3）拉力F的功率为300W。
6．（1）30%；（2）7000kg
【详解】解：（1）将货物匀速拉起，拉力等于货物的重力，拉起货物的功率
P有=Fv=Gv=mgv=600kg×10N/kg×1m/s=6000W
本次起吊的机械效率
（2）由图示知，吊起货物时，起重机相当于杠杆，阻力臂
l2=×6m=3m
据杠杆平衡条件得
m货gl1=m机gl2
即
m货×3m=7000kg×3m
解得起重机可以起吊货物的最大质量
m2=7000kg
答：（1）本次起吊的机械效率为30%；
（2）保证不倾倒的情况下可以起吊货物的最大质量7000kg。
7．（1）1.5×105J；（2）1.8×106J；（3）8.25×103N
【详解】解：（1）汽车上坡时克服重力做的功
（2）牵引力做的功
（3）由能量守恒可知
克服阻力做的功为
阻力大小为
答：（1）汽车爬坡时克服重力所做的功是1.5×105J；
（2）汽车发动机牵引力做的功是1.8×106J；
（3）汽车爬坡时所受阻力是8.25×103N。
8．（1）4N；（2）；（3）
【详解】解：（1）因为物体B浸没在水中
物体B受到的浮力
（2）物体B浸没在水中后液面上升的高度
物体B浸没在水中时容器中水深
物体B浸没在水中静止时，水对容器的压强
（3）物体A的重力
细线对杠杆的拉力为和
根据杠杆的平衡条件得
细线对B的拉力为
对物体B受力分析得
由得，物体B的质量
物体B的密度
答：（1）物体B受到的浮力4N；
（2）物体B浸没在水中静止时，水对容器底部的压强；
（3）细线对物体B的拉力及物体B的密度。
9．（1）40N；（2）16N；（3）4J
【详解】解：（1）石球的质量为4kg，则石球的重力
（2）根据杠杆平衡条件可得F1L1=F2L2，则
（3）石球匀速升高20cm，即
杠杆A端提升石球所做的功
答：（1）石球的重力40N；
（2）要将石球竖直匀速抬起，脚至少用16N的力；
（3）杠杆A端提升石球所做的功为4J。
10．（1）7.5牛，竖直向上；（2）0.3~0.4m
【详解】解：（1）由题意知，杠杆的阻力及阻力臂分别为15N和0.2m，据杠杆的平衡条件知，当动力臂最长时，动力最小，所以动力F1作用在C点，且方向竖直向上时，对应的动力臂最长
为
OC=2×0.2m=0.4m
则有
F1×0.4m=15N×0.2m
解得，最小作用力
F1=7.5N
（2）当动力为10N时，据杠杆的平衡条件有
10N×l1=15N×0.2m
解得，此时对应的动力臂l1=0.3m。当此时的动力竖直向上时，作用点与支点O的距离为0.3m，当动力的方向与杠杆AC的夹角不是90°时，动力的作用点与支点的距离会变大。而C离支点的距离最远为0.4m，所以F1的作用点离支点O的范围为0.3m到0.4m。
答：（1）作用力F1的最小值为7.5N，方向竖直向上；
（2）F1的作用点离支点O的范围为0.3m~0.4m。

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