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期末复习强化-- 机械效率计算题强化练
2025-2026学年下学期初中物理人教版（2024）八年级下册
1．小明家新建的房子准备装修。为把水泥从地面送上楼，他利用如图所示的滑轮组，将一袋重500N的水泥提升4m，用时20s，已知作用在绳子自由端的拉力F做功的功率为120W，求在此过程中：
(1)拉力F所做的功；
(2)滑轮组的机械效率。（百分号前保留1位小数）
2．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。
3．2025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。
4．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。
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。
6．一工人在建筑工地上施工，他使用如图所示的滑轮组将重为400N、底面积为100cm2的建筑材料A运送到2m高的平台上，滑轮组的机械效率为80%，g取10N/kg。求：
(1)工人未施加拉力前A对水平地面的压强；
(2)工人所用拉力；
(3)若滑轮组克服摩擦和绳重做功100J，求动滑轮的重力。
7．如图是某品牌升降衣架的结构简图，已知晾衣架上所挂衣服重为40N。某同学用力F拉动绳子自由端，在10s内使衣服匀速上升1m，拉力F做功的功率为5W。不计绳重和摩擦，g=10N/kg。试求：
(1)有用功是多少？
(2)拉力F是多少？
(3)此过程中该滑轮组的机械效率是多少？
8．为了方便残疾人乘公交，公交公司专门购置了无障碍公交车，电动轮椅通过斜面进入无障碍公交车简图如图甲，斜面长0.9m，高20cm，乘车时，连同轮椅共80kg的乘客要用200N的牵引力让轮椅匀速进入公交中，进入公交后继续向前行驶一段距离到达轮椅停泊点，整个过程中，轮椅行驶的路程、牵引力与时间的关系如图乙、丙所示，求：
(1)斜面上行驶的有用功；
(2)斜面的机械效率；
(3)进入公交后轮椅水平行驶的功率。
9．图甲为举世闻名的“花江峡谷大桥”工程中使用的塔吊机械；图乙为简化模型，水平臂AOB视为杠杆，O为支点，起吊建材的滑轮组可以在OB之间水平移动，吊臂可在水平面内匀速转动90°。电动机对绳的拉力F为2000N将重为3000N的建材竖直匀速提升20m用时10s，不计滑轮组绳重和摩擦；然后塔吊用时5s将此建材水平匀速移动10m，最后放到平台上。求：
(1)滑轮组中动滑轮的重力；
(2)塔吊将建材竖直匀速提升的过程，拉力F做功的功率；
(3)塔吊工作的15s内滑轮组的机械效率。
10．石家庄城市建设如火如荼，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500N，静置在水平地面时，吊篮与地面的接触面积是5000cm2。某次吊升过程中，吊篮在20s内匀速上升了4m，两名工人及清洗工具的总重为2000N。不计绳重和摩擦，求：
(1)两名工人带清洗工具进入吊篮，电动机对绳子的拉力为零时，此吊篮对水平地面的压强；
(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。
11．工人师傅用如图所示的装置把质量为48kg的窗玻璃从地面匀速提升至3楼，所用的竖直拉力为300N，每层楼的高度为3m，用时30s，求：
(1)所做的有用功W有；
(2)工人所用拉力的功率P；
(3)动滑轮的机械效率η。
12．某小型起重机吊臂上的滑轮组如图所示，现将重500N的货箱以0.5m/s的速度竖直匀速提升4m，滑轮组的额外功是400J。求；
(1)滑轮组对货物做了多少功
(2)滑轮组的机械效率是多大
(3)拉力F的功率是多大
13．在水下考古发掘现场，打捞沉船里一货箱的装置模拟图如下，若某次打捞中，将的货箱提离开水面后匀速拉起1.5m，绳子的拉力为4000N。求：
(1)打捞货箱做的有用功；
(2)滑轮组的机械效率。
14．如图所示，质量为70kg的工人师傅用滑轮组把重为1200N的物体20s内匀速拉到10m高的楼房顶部，在拉动过程中绳端所加的拉力为600N，已知动滑轮重300N，不计绳重（g取10N/kg）。求：
(1)工人拉力做功的功率；
(2)滑轮组的机械效率；（百分号前保留1位小数）
(3)克服摩擦所做的功；
(4)若工人师傅的两只鞋底的面积为500cm2，工人师傅对地面的压强。
二、综合题
15．《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代农业机械。其中这样写道：“凡河滨有制筒车者，堰陂障流绕于车下，激轮使转，挽水入筒，－－顷于枧内，流入亩中，昼夜不息，百亩无忧。”该段文字描述了筒车这样一种以水流作动力，用来取水的机械，如图所示。若接水槽离取水处高，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水，筒车旋转一周所用时间为。（接水槽离倒水处的高度忽略不计，取）
(1)请从能量转化的角度，简要分析筒车的工作原理；
(2)求该筒车旋转一周对进入接水槽的水所做的功；
(3)若水流冲击筒车的功率为，求筒车旋转一周取水的机械效率。
参考答案
1．(1)2400J
(2)83.3%
【详解】（1）由知，拉力做的功为
（2）拉力做的有用功为
滑轮组的机械效率为
2．(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
3．(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
4．(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
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）已知建筑材料A的底面积为
工人未施加拉力前A对水平地面的压强
（2）图可知，滑轮组的动滑轮绕绳子的段数，绳子移动距离
滑轮组提升物体所做的有用功
拉力做的功
拉力
（3）滑轮组提升物体所做的额外功
滑轮组克服动滑轮重做的功
动滑轮的重力
7．(1)40J
(2)12.5N
(3)80%
【详解】（1）在整个过程中，有用功为
（2）整个过程中，拉力做的总功为
由图可知，承担物重的绳子段数为4段，所以绳子移动的距离为
所以拉力的大小为
（3）此过程中该滑轮组的机械效率是
8．(1)160J
(2)88.9%
(3)15W
【详解】（1）斜面上行驶的有用功是将连同轮椅共80kg的乘客竖直升高0.2m，则
（2）用200N的牵引力让轮椅匀速进入公交中，斜面长0.9m，则总功
则斜面的机械效率
（3）由乙图可知，水平行驶时，轮椅受到的牵引力，速度为
进入公交后轮椅水平行驶的功率
9．(1)1000N
(2)8000W
(3)75%
【详解】（1）由乙图可知，绳子承重段数n=2，由可知，动滑轮的重力为
（2）拉力端绳子移动的距离
竖直提升过程中，拉力做的功为
竖直提升过程中，拉力F做功的功率
（3）竖直提升过程中，有用功
水平移动过程：建材水平匀速移动，拉力方向竖直向上，拉力不做功（力与距离方向垂直 ），所以总功仅为竖直提升时的80000J，有用功也仅为竖直提升时的60000J。
机械效率为
所以塔吊工作的15s内滑轮组的机械效率为75%。
10．(1)5000Pa
(2)500W
(3)80%
【详解】（1）工人带工具进入吊篮，电动机对绳子的拉力为零时，吊篮对水平地面的压力大小等于吊篮和两动滑轮总重、工人和工具的总重力大小，即F压=G总=500N+2000N=2500N
吊篮对水平地面的压强
（2）由图乙可知，滑轮组的动滑轮绕绳子的段数n=4，不计绳重和摩擦，自由端的拉力为
电动机做的总功为W总=Fs=Fnh=625N×4×4m=10000J
则本次吊升过程中电动机的输出功率为
（3）电动机做的有用功为W有=Gh=2000N×4m=8000J
则本次吊升过程中平台的机械效率为
11．(1)2880J
(2)
(3)
【详解】（1）窗玻璃的重力
提升高度：从地面到 3 楼，实际上升2层楼，故
有用功（克服重力的功）
（2）动滑轮绳子段数，绳子自由端移动距离
拉力做的总功
（3）机械效率为有用功与总功的比值
12．(1)2000J
(2)83.3
(3)300W
【详解】（1）滑轮组对货物做的有用功为
（2）滑轮组的总输入功等于有用功加上额外功400 J，即
滑轮组的机械效率为
（3）由得，滑轮组提升货物所用的时间
滑轮组的输入功率为
13．(1)9.6×103J
(2)80%
【详解】（1）打捞货箱做的有用功W有=Gh=6.4×103N×1.5m=9.6×103J
（2）由图可知滑轮组的动滑轮绕2段绳，拉力做的总功W总=Fs=F×2h=4000N×2×1.5m=1.2×104J
滑轮组的机械效率
14．(1)900W
(2)66.7%
(3)3000J
(4)2.6×104Pa
【详解】（1）由图知，滑轮组绳子段数，物体提升高度，则绳子自由端移动距离
拉力做的总功
拉力做功的功率
（2）有用功
机械效率
（3）额外功
克服动滑轮重力的功
不计绳重，额外功等于克服动滑轮重力的功与克服摩擦的功之和，因此克服摩擦的功
（4）工人的重力
工人拉绳子的力为，由于力的作用是相互的，绳子对工人的拉力也为（方向向下）。因此，工人对地面的压力
鞋底总面积
则对地面的压强
15．(1)见解析
(2)
(3)64%
【详解】（1）水流具有一定的质量和速度，具有一定的动能，水流冲击筒车，水的动能转化为筒车转动的动能，筒车转动把筒内所取的水带到高处，筒车的动能转化为水的重力势能。
（2）筒车转一周共取水
水槽中的水被提升高度，筒车对水做功
（3）当水流冲击筒车的功率时，筒车转一周时间，水流对筒车做的总功
筒车旋转一周取水的机械效率
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