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期末复习专题-- 机械效率计算题专题练
2025-2026学年下学期初中物理人教版（2024）八年级下册
1．某桥梁建设工地利用下图中滑轮组将一混凝土工件从水中打捞上岸。该混凝土工件质量为0.42t，体积为0.16m3，位于水下6m处。混凝土工件完全露出水面匀速上升的过程中绳子自由端的拉力为1.6×103N，绳重及摩擦忽略不计，g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3，求：
(1)打捞前混凝土工件底部受到水的压强；
(2)打捞前混凝土工件受到水的浮力；
(3)动滑轮的重力；
(4)混凝土工件完全露出水面匀速上升过程中滑轮组的机械效率。
2．如图所示，用30N的拉力F，沿水平方向拉绳子的一端，使所受重力为400N的物体A以0.1m/s的速度沿水平地面向左匀速运动了10s，已知滑轮组的机械效率为80%。求：
(1)拉力F对物体A所做的有用功。
(2)拉力F的功率。
(3)如果地面变得更粗糙，物体A与地面之间的摩擦力变大，则该滑轮组的机械效率将______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
3．如图所示，将一个质量为4kg的物体，用力从底端沿斜面匀速拉到顶端所用时间为5s，斜面长s为1m，高h为0.5m，拉力大小为25N（g取10N/kg）。求：
(1)拉力所做的功；
(2)拉力做功的功率；
(3)该装置机械效率。
4．如图所示，小聪用一个动滑轮和几个相同的杠铃片自制一个健身器，已知动滑轮重为40N，每个杠铃片重为100N。动滑轮下挂两个杠铃片，小聪通过横杆竖直向上匀速拉动绳子提升杠铃片，杠铃片在0.5s内上升0.2m。不计绳重和摩擦，求：
(1)克服杠铃片重力所做的功是多少？
(2)横杆对绳子的拉力是多少？
(3)横杆对绳子的拉力的功率是多少？
(4)该动滑轮的机械效率是多少（保留到0.1%）？
5．“奋斗者”号是中国研发的万米载人潜水器，最大下潜深度达到了10909米。如图甲所示，用起重机将重为的潜水器吊起，我们将起吊装置简化为图乙所示的滑轮组。若“奋斗者”号的体积约为，离开水面后吊起时，电动机对钢绳自由端的拉力F为，用时200s，“奋斗者”号匀速上升了10m。（，g取）若不计绳重及摩擦，求：
(1)“奋斗者”号浸没在海水中受到的浮力；
(2)离开水面后吊起时，“奋斗者”号在上升过程中电动机拉力的功率；
(3)离开水面后吊起时，滑轮组的机械效率。
6．如图是为了上山方便而修建的盘山公路。我们把盘山公路简化为一个斜面模型。一辆重为的小型货车以10m/s的速度匀速行驶，经过6min从山脚到达竖直高度为500m的山顶。已知从山脚开上山顶，货车受的牵引力和摩擦力保持不变，且牵引力大小为。求：
(1)小货车从山脚开到山顶的过程中牵引力做的功；
(2)该盘山公路的机械效率。
(3)行驶过程中汽车所受摩擦力的大小。
7．搬运工人用如图所示的滑轮组将一个重120N的物体匀速提升3m，所用的拉力为60N。求：
（1）工人做的有用功。
（2）滑轮组的机械效率。

8．如图所示，搬运工人用滑轮组提升重528N的物体，所用的拉力F为220N，物体以0.4 m/s的速度匀速上升了5秒。（不计绳重、绳与滑轮的摩擦）求：
(1)动滑轮的重力；
(2)拉力F所做的功；
(3)滑轮组的机械效率。
9．在五一期间的社会实践活动中，小张使用了如图的装置运送木料，每块木料质量为6kg，小张的重力为600N，缠绕滑轮的绳子最大承受的拉力为350N。当篮内放入3块木料时，小张用120N的力使木料匀速上升了3m，不计绳重和摩擦。求：
(1)绳子自由端移动的距离；
(2)吊篮和动滑轮的总重力；
(3)小张用此滑轮组运送木料时，最大的机械效率（精确到0.1%）。
10．2025年4月30日，神舟十九号载人飞船返回舱成功着陆，如图甲所示，若返回舱质量为3t，从距地面10m高处减速下落平安着地历时5s，宇航员安全出舱，然后由吊车将返回舱以0.5m/s的速度起吊至6m高的车厢内（如图乙），吊车及其滑轮组如图丙，吊车拉绳自由端拉力为，求：
(1)返回舱从10m高处下落到地面的过程中重力做的功；
(2)吊车装置提升返回舱钢绳自由端的拉力的功率；
(3)此吊车装置提升返回舱的机械效率。
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．图甲是我国自主研发的全球唯一一套全海深光电绞车系统“海威GD11000”，用于深海拖曳系统、缆控水下机器人（ROV）等大型系统的布放、回收及拖曳，是科考船的基本配置设备。其最大工作水深可达，它能够在全球任何海域进行科考作业。（密度近似为）
(1)在深处，求海水的液体压强；
(2)如图乙所示，质量为5000kg、体积的设备浸没在海水中，电绞车系统将浸没的设备缓慢向上拉动300m，若该设备一直未露出水面，且忽略阻力的作用，求电绞车缆绳对设备做的功；
(3)当（2）小问中的设备完全离开水面后，在缆绳拉力作用下继续匀速上升，如图丙所示。此时电绞车做的总功与设备上升高度关系如图丁所示，求该过程中，电绞车的机械效率。
13．有一根轻质硬杆AD置于水平台上，其中 AB=BC=CD=1m。在B点和C点分别安装了一个压力传感器，水位调节过程中轻质硬杆始终保持在水平位置处于平衡状态。当B点所受压力达到最大值时，阀门K会自动开启进行放水操作；当C点所受压力达到最大值时，阀门K自动关闭，停止放水。装置中的物体M，其密度为kg/m3，底面积为，高度为，物体M下表面与水池底部的距离为。在D点通过细线悬挂着物体m，物体m的质量m=10kg。（忽略绳子重力、滑轮摩擦、滑轮自重以及杆AD的重力）求：
(1)M的重力。
(2)该装置能够维持水池水深h的范围是多少。
(3)B点和C点受到的最大压力FB、FC。
14．工人用如图甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定。滑轮组的机械效率随
建材重力变化的图像如图乙所示，绳重和摩擦力对应的额外功始终占总功的10%。
(1)某块建材的重力为400N，匀速提升6m的过程中，求有用功和总功；
(2)若滑轮组的机械效率最大值为70%，求工人的体重。
二、综合题
15．在小型建筑工地常用简易的起重设备竖直吊运建筑材料，其工作原理相当于如图所示的滑轮组。某次将总重为4000N砖块匀速吊运到高为5m的楼上，用时10s，卷扬机提供的拉力F为2500N。不计绳重和摩擦。求在此过程中：
(1)所做的有用功和总功；
(2)拉力F所做功的功率；
(3)滑轮组的机械效率。
(4)动滑轮重。
参考答案
1．(1)6×104Pa
(2)1.6×103N
(3)600N
(4)87.5%
【详解】（1）打捞前混凝土工件底部受到水的压强p = ρ水gh = 1.0×103kg/m3×10N/kg×6m = 6×104Pa
（2）打捞前混凝土工件排开水的体积V排 = V物 = 0.16m3
打捞前混凝土工件受到水的浮力F浮 = ρ水g V排 = 1.0×103kg/m3×10N/kg×0.16m3 = 1.6×103N
（3）物体的重力G物 = m物g = 0.42×103kg×10N/kg = 4.2×103N
由可得动滑轮的重力
（4）滑轮组的机械效率
2．(1)
(2)
(3)变大
【详解】（1）物体A移动的距离
因该滑轮组的绳子股数n=3，所以绳子自由端移动的距离
拉力F做的总功
拉力F做的有用功
（2）拉力F的功率
（3）本装置中拉动物体A移动所用的力做的功为有用功，如果地面变得更粗糙，物体A与地面之间的摩擦力变大，有用功所占的比例变大，则该滑轮组的机械效率将变大。
3．(1)25J
(2)5W
(3)80%
【详解】（1）拉力做功为
（2）拉力做功的功率
（3）物体受到重力为
该装置做的有用功为
该装置的机械效率为
4．(1)40J
(2)120N
(3)96W
(4)83.3%
【详解】（1）杠铃片总重为G铃=2×100N=200N
杠铃片提升高度h=0.2m，克服杠铃片重力所做的有用功W有用= G铃h=200N×0.2m=40J
（2）动滑轮和杠铃片总重G总=G铃+G动=200N + 40N=240N
横杆对绳子的拉力是
（3）杠铃片上升时的速度为
动滑轮工作时，承重绳子的股数为n=2，绳子移动的速度为
横杆对绳子的拉力做功的功率为
（4）该动滑轮的机械效率是
5．(1)
(2)
(3)
【详解】（1）当“奋斗者”号浸没在海水中时排开海水的体积与自身体积相等
浸没在海水中受到的浮力
（2）根据图乙可知，滑轮上承担重物的绳子段数为，所以绳子自由端移动距离
拉力做的总功为
电动机的功率为
（3）克服潜水器重力做的有用功为
所以滑轮组的机械效率为
6．(1)
(2)
(3)
【详解】（1）由可得货车行驶的距离
牵引力做的功（总功）
（2）牵引力做的有用功
该盘山公路的机械效率
（3）牵引力做的额外功
由得货车行驶过程中汽车所受摩擦力的大小
7．（1）360J；（2）66.7%
【详解】解：（1）工人做的有用功
（2）由图可知连接动滑轮的绳子股数
则拉力移动的距离
工人做的总功
滑轮组的机械效率
答：（1）工人做的有用功为360J；
（2）滑轮组的机械效率为。
8．(1)132N
(2)1320J
(3)80％
【详解】（1）如图，动滑轮由3根绳承担物重，，不计绳重、绳与滑轮的摩擦，动滑轮的重力
（2）物体上升的高度
绳子自由端移动的距离
拉力F所做的功
（3）滑轮组的机械效率
9．(1)6m
(2)60N
(3)90.9%
【详解】（1）由图可知，滑轮组有效绳子段数，则绳子自由端移动的距离
（2）3块木料重力为
不计绳重和摩擦，则吊篮和动滑轮的总重力
（3）缠绕滑轮的绳子最大承受的拉力为350N，则当绳子自由端拉力最大为350N时，提升的物体重力最大为
1块木料重力为
，则提升的木料最多为10块，提升的木料重力最大为
不计绳重和摩擦，小张用此滑轮组运送木料时，最大的机械效率
10．(1)3×105J
(2)2×104W
(3)75%
【详解】（1）返回舱的质量
则其重力
从10m高处下落到地面的过程中重力做功
（2）由图丙可知，滑轮组绳子段数n = 2，返回舱上升速度v物=0.5m/s
则绳子自由端移动速度
钢绳自由端的拉力的功率
（3）有用功
钢绳自由端移动距离总功
机械效率
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)1.1×108Pa
(2)6×106J
(3)62.5%
【详解】（1）在深处，海水的压强为
（2）设备在海水中缓慢上拉时，受到重力G、浮力F浮和缆绳的拉力F拉的作用。设备的重力为
设备浸没在海水中时，受到的浮力为
由于设备被缓慢拉动，可视为处于平衡状态，则缆绳的拉力为
电绞车缆绳对设备做的功为
（3） W有用 是提升设备所做的有用功， W总 是电绞车做的总功，从图丁可知，当设备上升高度h=25m时，电绞车做的总功W总=20×105J，此时，提升设备所做的有用功为
电绞车的机械效率为
13．(1)500N
(2)1.1m~1.4m
(3)300N；150N
【详解】（1）物体M的体积为VM=SMhM=0.1m2×0.4m=0.04m3
物体M的质量为mM=ρMVM=1.25×103kg/m3×0.04m3=50kg
物体M的重力为GM=mMg=50kg×10N/kg=500N
（2）以B为支点的杠杆ABD，杠杆A点所受力的大小为
此时物体M所受浮力大小为
此时物体M所排开水的体积为
此时水深为
以C为支点的杠杆ACD，杠杆A点所受力的大小为
此时物体M所受浮力大小为
此时物体M所排开水的体积为
此时水深为
所以水深范围为1.1m~1.4m。
（3）B点受到的最大压力为FB=Gm+FA=mmg+FA=10kg×10N /kg+200N=300N
C点受到的最大压力为FC=Gm+FA′=mmg+FA′=10kg×10N /kg+50N=150N
14．(1)2400J ，4800J
(2)80kg
【详解】（1）某块建材的重力为400N，匀速提升6m的过程中，有用功W有=Gh=400N×6m=2400J
由图乙可知，建材的重力为400N时，滑轮组的机械效率为50%，则总功
（2）建材的重力为400N，有用功，总功，额外功
额外功包括两克服动滑轮重力做的额外功和克服绳重及摩擦所做的额外功，其中绳重和摩擦力对应的额外功始终占总功的10%，
所以克服动滑轮重力所做的额外功
动滑轮重力
当这个滑轮组提升的物体最重，人施加的拉力等于人体重力时，滑轮组机械效率最大。绳重和摩擦力对应的额外功始终占总功的10%，当滑轮组的机械效率最大值为70%时，克服动滑轮重做的额外功应该占总功的20%， 列出等式
所以
工人的体重
15．(1)20000J，25000J
(2)2500W
(3)
(4)1000N
【详解】（1）将总重为4000N砖块匀速吊运到高为5m的楼上，有用功
由图可知，动滑轮上绳子股数，绳子自由端移动的距离
则总功
（2）拉力做功的功率
（3）滑轮组的机械效率
（4）因为不计绳重和摩擦时，绳端拉力
所以动滑轮的重力
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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