专题14 滑轮机械效率-2024-2025学年初中物理学科素养能力培优竞赛试题精选（全国通用）

专题14 滑轮及机械效率 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．n个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组，每个动滑轮的质量与所悬挂的物体质量相等。不计一切摩擦和绳的重力，滑轮组平衡时拉力大小为F，如图所示。若在图示中再增加一个同样质量的动滑轮，其它条件不变，则滑轮组再次平衡时拉力大小为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】每个动滑轮的质量与所悬挂的物体质量相等，可设它们的重力均为G，第一个动滑轮，拉力 第二个动滑轮，拉力 第三个动滑轮，拉力 … 第n个动滑轮，拉力 滑轮组平衡时拉力大小为F，则再增加一个同样质量的动滑轮时，滑轮组再次平衡时拉力仍为F。 故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 2．如图所示，a，b两个小球穿在一根与水平面夹角为θ的光滑固定细杆上，并通过一细绳跨过光滑定滑轮相连。当两球静止时，oa绳与杆的夹角也为θ，ob绳恰好沿竖直方向。若b球质量为m，则a球的质量为（    ） A．msinθ B．mcosθ C．mtanθ D．mcotθ 【答案】D 【详解】分别对小球a和小球b受力分析，如下图所示： 小球a和小球b用一根细绳相连，所以所受拉力相等，根据b球受力情况，可知 根据正弦定理则有 解得，所以a球的质量为 故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 3．图中神仙葫芦就是半径分别为R和r（R>r）且固连在同一轴上的两个定滑轮和一个动滑轮C组成，不计摩擦，当匀速提起重为G的物体P时，所用的拉力F是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】当两个定滑轮转动一周时，大轮使铁链上升高度 小轮使铁链下降 重物上升的高度 不计摩擦，由功的原理可得 即 解得 故选A。 4．根据胡克定律可知：弹簧的弹力与弹簧的伸长（压缩）量成正比，即F=kx，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的伸长（压缩）量。如图所示，两根劲度系数分别为k1和k2的轻弹簧竖直悬挂，下端用不可伸长的光滑细绳连接，已知光滑的滑轮的重力为G0，求当滑轮下挂一重为G的物体时，滑轮下降的距离是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】对滑轮和物体整体受力分析可知，受到竖直向上两股绳子的拉力和竖直向下的重力作用处于平衡状态，因同一根细绳的拉力相同，所以，由物体受到的合力为零可得 2F=G0+G 则每股绳子的拉力为 因弹簧对绳子的拉力和绳子对弹簧的拉力是一对相互作用力，所以，两根弹簧受到的拉力均为F。由F＝kx可得，两根弹簧的伸长量分别为 因滑轮下降的距离等于两根弹簧伸长量之和的一半，所以，滑轮下降的距离为 故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 5．如图所示，竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组，已知每个滑轮重均为30N，滑轮组下端挂有质量为30kg的物体B，滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体A相连，物体A在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动：用水平向左的力F拉动物体A可使其沿水平桌面向左做匀速直线运动，此时物体B上升的速度大小为6cm/s。若不计绳重及滑轮的摩擦，则下列说法中正确的是（    ） A．物体A所受滑动摩擦力大小为110N B．F的大小为210N C．F做功的功率为42W D．提升物体B时的机械效率约为83% 【答案】A 【详解】A．物体B的重力为 由图可知，n=3，不计绳重和滑轮的摩擦，A对滑轮组的拉力为 因A物体向右做匀速直线运动，则由二力平衡条件可知A物体所受的滑动摩擦力为 故A正确； B．用水平向左的力F拉动A可使其沿水平桌面向左做匀速直线运动，因A对桌面的压力不变、接触面的粗糙程度不变，则A受到的摩擦力大小不变，由力的平衡条件可得，此时水平向左的拉力 故B错误； C．拉力端移动速度 拉力做功的功率为 故C错误； D．匀速提升物体B时，A对滑轮组的拉力 因为滑轮组的机械效率计算公式为 所以此时滑轮组的机械效率为 故D错误。 故选A。 6．如图所示小明组装了甲、乙两种滑轮，用来提升完全相同的两个物体（不计绳重、滑轮重和摩擦），拉力F甲、F乙分别作用在绳端和拉钩上，绳端和拉钩均沿竖直方向匀速上移了相同距离，该过程中物体上升的高度分别为h甲、h乙，两装置的有用功分别为W甲、W乙，机械效率分别为η甲、η乙，则下列说法中正确的是（　　） A．F甲： F乙=1：2 B．h甲：h乙=1：2 C．W甲：W乙=1：1 D．η甲：η乙=1：1 【答案】D 【详解】A．由图可知 则有 故A错误； B．绳端和拉钩均沿竖直方向匀速上移了相同距离，设距离为s，则有 故 故B错误； C．两装置的有用功分别为 可得 故C错误； D．两装置的机械效率分别为 故 故D正确。 故选D。 7．如图甲所示的装置，A是重15N的空吊篮，绳子B（动滑轮与吊篮A连接的绳子）和绳子C能承受的最大拉力分别为100N和50N。质量为50kg的小张同学将A提升到高处，施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦，常数g取10N/kg。下列结论正确的是（　　） A．动滑轮的重力为9N B．第1~2s内拉力F的功率为20W C．此装置提升重物的最大机械效率可达100% D．此装置最多能匀速运载80N的货物 【答案】D 【详解】A．由图丙可知，在1~2s内（第2s内）A被匀速提升，由图乙可知拉力F＝10N，由图知，n=2，忽略绳重及摩擦，拉力 则动滑轮的重为 因动滑轮的重为5N，故A错误； B．由图丙可知，第2s内A上升的速度vA=2m/s，则拉力F端移动速度 第2s内拉力F的功率为 所以第2s内拉力F的功率为40W，故B错误； C．忽略绳重及摩擦，分析滑轮组可知C处绳子拉力与B处绳子拉力关系为 则当C处最大拉力为50N时，B处拉力为 小于绳子B能承受的最大拉力100N；当B处最大拉力为100N时，C处拉力为 大于绳子C能承受的最大拉力50N；所以整个滑轮组绳的最大拉力要以C处最大拉力为准，此时B处的拉力为95N，则最多能匀速运载货物的重力为 该滑轮组的最大机械效率 此装置提升重物的最大机械效率可达80%，故C错误； D．由C选项可知，此装置最多能匀速运载80N的货物，故D正确。 故选D。 8．如图所示，F1=4N，F2=3N，此时物质A相对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦）。下列说法正确的是（　　） A．F2的功率为0.3W B．弹簧测力计计数为6N C．物体A和地面之间有向左2N的摩擦力 D．如果增大F2，物体A可能向左运动 【答案】C 【详解】A．由图知，水平使用滑轮组，n=2，绳子自由端移动速度 拉力做功的功率 故A错误； B．不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦，弹簧测力计的示数 故B错误； C．对于物体A，水平方向上受到物体B向左的摩擦力 受到向右的拉力，因为物体A静止，所以地面对物体A有向右的摩擦力 由于相互作用力大小相等方向相反，所以物体A对地面也有向左2N的摩擦力，故C正确； D．如果增大，物体B将做加速运动，物体B对物体A的压力和接触面的粗糙程度不变，物体B与物体A之间的滑动摩擦力不变，物体A受力不变，还是处于静止状态，故D错误。 故选C。 9．某建筑工地上，用滑轮组将质量相同的水泥板吊往高处。不计绳重和摩擦，同时吊起若干块水泥板时，滑轮组的效率为75%，再多吊起一块水泥板时，滑轮组的效率为80%。若要使滑轮组吊起水泥板的效率不低于90%，应至少同时吊起水泥板（　　） A．5块 B．7块 C．9块 D．11块 【答案】C 【详解】不计绳子重和摩擦，滑轮组的机械效率为 设每一块水泥板的重力为G，同时吊起n块水泥板，滑轮组的机械效率为75% …① 在多吊起一块水泥板，滑轮组的效率为80% …② 由①②可得 若要使滑轮组吊起水泥板的效率不低于90%，则 解得 故应吊起至少9块水泥板。故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 二、填空题 10．如图所示,甲物体重6N,乙物体重10N,弹簧测力计重力及摩擦均不计.则当甲、乙两物体静止时,弹簧测力计的读数为 N,地面对乙物体的支持力是 N． 【答案】 6 4 【详解】（1）甲由于自身的重力对弹簧测力计施加了一个向右的6N的拉力，弹簧测力计处于静止状态，水平方向上受到的就是一对平衡力，所以乙也对弹簧测力计施加了一个6N的拉力，弹簧测力计的示数等于这个力，等于6N；（2）乙受到竖直向上的拉力、竖直向上的支持力和竖直向下的重力，这三个力是平衡力，所以支持力等于重力和拉力的差值等于10N-6N=4N． 故答案为6；4． 11．如图甲所示，一木箱重400N，工人用沿斜面向上的拉力F将木箱匀速拉到高处。已知整个过程中工人做的有用功与木箱运动距离s的关系如图乙所示，整个过程的额外功是240J，则拉力F= N，斜面的机械效率η= ，木箱所受的摩擦力f= N。 【答案】 100 70% 30 【详解】[1]读图乙知，斜面长为8m，将物体拉到斜面上，做的有用功为560J。总功为 拉力大小为 [2]斜面的机械效率为 [3]克服摩擦做额外功，摩擦力为 12．如图所示，用200N的拉力拉着物体A在水平面上匀速向左运动，A与滑轮相连的绳子所受的拉力为A所受摩擦力的4倍，若不计滑轮重、绳重及滑轮装置摩擦，则B与地面间的摩擦力为 N。 【答案】80 【详解】根据题意知道，用200N拉物体在水平面上匀速向左运动，设 F1为绳子拉物体A的力，F2为绳子拉物体B的力，以A为研究对象，则由平衡条件知 F=f+F1 又因为 F1 =4f 所以 F=f+F1 =f+4f=5f=200N 故 f=40N 则 F1 =4f=4×40N=160N 因为滑轮为动滑轮，不计滑轮重、绳重及滑轮装置摩擦，所以B受到的拉力 由于B匀速运动，所以B受到的拉力与摩擦力为平衡力，大小相等，所以，它与地面间的摩擦力为80N。 三、多选题 13．如图甲所示，是使用汽车打捞水下重物的示意图。汽车通过滑轮牵引水下一个实心长方体重物，在整个打捞过程中，轻质细绳始终处于水平或竖直方向，汽车以恒定的速度v=0.2m/s向右运动，图乙是此过程中汽车拉动重物的功率P随时间t变化的图象。设t=0时汽车开始提升重物，忽略水的阻力、滑轮轮与轴以及绳与滑轮间的摩擦。则（　　） A．长方体重物的密度是8×103kg/m3 B．长方体重物全部浸没在水中所受浮力大小为4000N C．整个打捞过程中，汽车拉动重物的拉力大小为3500N D．打捞前，长方体重物上表面所受水的压力为2.5×103N 【答案】AD 【详解】ABC．由图乙知，在AB段，重物浸没在水中；BC段，重物部分浸入水中；CD段，重物在水面上。而整个过程中，汽车匀速行驶，则重物也匀速运动，那么CD段，重物所受的重力与汽车对重物的拉力是一对平衡力，据P=Fv得，重物的重力 重物的质量 在AB段，拉力 即在AB和CD段汽车拉动重物的拉力不同，故C错误； 此时重物受到向上的浮力、拉力和向下的重力，处于平衡状态，则所受的浮力 F浮=G-FCD=4000N-3500N=500N 即重物浸没时，浮力大小为500N，故B错误； 据阿基米德原理得，重物浸没时的体积 重物的密度 故A正确； D．打捞前，重物上表面在水中的深度 h1=vtAB=0.2m/s×50s=10m 此时重物上表面承受的压强 p=ρ水gh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×10m=105Pa 重物的高度 h=vtBC=0.2m/s×10s=2m 重物上表面面积 那么重物上表面所受水的压力 F压=pS=105Pa×0.025m2=2.5×103N 故D正确。 故选AD。 四、实验题 14．提高机械效率可充分发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要意义。某科技创新小组根据生活经验，对影响滑轮组机械效率的因素作出如下猜想。 猜想1：滑轮组的机械效率与承担动滑轮重和物重的绳子段数有关； 猜想2：提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高； 猜想3：物体提升的高度越高，滑轮组的机械效率越高。 小李利用甲、乙滑轮组进行实验探究（如图），每个滑轮质量相等，实验得到的数据如下表所示。 实验 次数 物体重 G/N 物体提升高度h/cm 拉力 F/N 绳自由端移 动距离s/cm 机械效 率η 1 2 2 1 6 66.7% 2 3 2 1.4 6 71.4% 3 2 2 1.5 4 (1)本实验中用到的测量工具有弹簧测力计和 。 (2)实验过程中，应在竖直方向上缓慢拉动弹簧测力计，使钩码 升高； (3)第3次实验数据是用滑轮组 （选填“甲”或“乙”）做的实验，实验中所做的有用功为 J，滑轮组的机械效率是 ；（保留到0.1%） (4)分析 次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与承担滑轮重和物重的绳子段数无关；分析以上实验数据，发现：在滑轮组一定时，提升物体越重，机械效率越 。 (5)物理学中把机械对重物施加的力与人对机械施加的力的比值叫作机械效益MA，用于比较不同机械的省力程度。现用图甲所示滑轮组匀速提升重物，不计绳重和摩擦。则下列描述滑轮组的机械效率η与机械效益MA、机械效益MA与物体重力G的关系图线中，可能正确的是__________。 A． B． C． D． 【答案】(1)刻度尺 (2)匀速 (3) 甲 0.04 66.7% (4) 1和3 高 (5)A 【详解】（1）实验中应测量物体上升的距离和绳自由端移动的距离，故还需的测量仪器为刻度尺。 （2）实验过程中，应在竖直方向上缓慢拉动弹簧测力计，使钩码匀速升高。 （3）[1]由表中数据可知，第3次实验数据中，绳自由端移动距离是物体提升高度的两倍，故滑轮组有两根绳子承担重物，用滑轮组甲做的实验。 [2][3]实验中所做的有用功为 总功为 滑轮组的机械效率是 （4）[1]要想探究滑轮组的机械效率与承担滑轮重和物重的绳子段数是否有关，应使绳子段数不同，其他条件都相同，故应分析1和3次实验的数据。 [2]由实验数据1和2可得，在滑轮组一定时，提升物体越重，机械效率越高。 （5）AB．机械对重物施加的力与人对机械施加的力的比值叫作机械效益MA，即 不计绳重和摩擦，则 则 即η与MA成正比，故A正确，B错误； CD．机械对重物施加的力与人对机械施加的力的比值叫作机械效益MA，即 不计绳重和摩擦，则 则 故MA与G的关系是一条像MA轴凸的斜线，故CD错误。 故选A。 五、计算题 15．如图所示，人通过滑轮组拉起水中的物体，质量为m，滑轮组由一组质量为m0=20kg的动滑轮和一组定滑轮组成，重物浸没在水中时人拉绳子的力为F1=300N，重物在空气中时人拉绳子的力为F2=800N，g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3。 （1）重物的密度； （2）重物拉出水面时，人的拉力F。    【答案】（1）1520kg/m3；（2）550N 【详解】解：（1）质量为m0=20kg的动滑轮的重力 重物在空气中时人拉绳子的力为F2=800N，由图可知，动滑轮上有5股绳子，则重物的重力 重物浸没在水中时人拉绳子的力为F1=300N，则重物浸没在水中受到浮力 则重物的体积 重物的密度 （2）重物拉出水面时，受到的浮力 滑轮对重物的拉力 人的拉力 答：（1）重物的密度为1520kg/m3； （2）人的拉力为550N。 16．电动机带动电梯上下时要加一配重，其装置如图所示，A、B是两个定滑轮，C是动滑轮，不计滑轮摩擦和重量，配重的质量，电梯载人后的总质量。设电梯向上为正方向，取。 求：(1)电梯向上匀速运动，速度为，电动机对绳子拉力多大。 (2)如果电梯以速度为匀速上升，电动机的输出功率多大。 【答案】(1)10000N；(2)100kW 【详解】解：(1)A、B是两个定滑轮，C是动滑轮，不计滑轮摩擦和重量，定滑轮不省力，电梯向上匀速运动时，分析滑轮C的受力情况，如图所示： 由力的平衡可知，电动机牵引绳索的拉力为 =10000N (2)电梯以速度为匀速上升，电动机牵引绳索拉力的速度为 v2′=2v2=2×5m/s=10m/s 电动机输出功率为 1×105W=100kW 答：(1)电梯向上匀速运动，速度为，电动机对绳子拉力10000N； (2)如果电梯以速度为匀速上升，电动机的输出功率100kW。 17．用如图所示的滑轮组匀速提起水中的重物，当重物浸没在水中时，拉力F为11.6牛，滑轮组的机械效率为75%，当重物离开水面时，拉力为14.5牛（整个装置的摩擦和绳重不计），求重物的密度。 【答案】4.0×103kg/m3 【详解】物体浸没在水中时，滑轮组的机械效率为75%，根据公式，则有 解得 又根据公式可得 即 解得 当物体离开水面时，根据公式可得 解得 又因为 解得 则物体的体积为 物体的密度为 18．如图所示，塔式起重机上的滑轮组将重为1.2×104N的重物吊起，在20s内重物匀速上升2m时，滑轮组的机械效率为80%。 （1）求提升重物做的有用功。 （2）求绳端的拉力。 （3）若克服摩擦和钢丝绳重所做的功为5200J，求动滑轮的重力。 【答案】（1）2.4×104J；（2）5000N；（3）400N 【详解】（1）提升重物做的有用功： （2）由可得，拉力做的总功： 由图可知，承担物重的绳子股数n＝3，绳子自由端移动的距离 由可知，拉力 （3）额外功 克服动滑轮做功： 由可得动滑轮重： 答：（1）提升重物做的有用功为2.4×104J； （2）绳端的拉力为5000N； （3）动滑轮的重力为400N。 19．如图所示是一套提升装置的结构示意图，杠杆OC可绕固定点O在竖直平面内转动，OD∶DC＝1∶9，系在杠杆D端的细绳通过定滑轮E与物体B的一端相连，滑轮组的自由端细绳通过定滑轮与物体B的另一端相连当物体A始终浸没在水中且匀速上升时，小明对地面的压力为N1，对地面的压强为1.6×104Pa，滑轮组自由端细绳对物体B的拉力为T1；物体完全出水，在空中匀速上升时，小明对地面的压力为N2，滑轮组自由端细绳对物体B的拉力为T2。已知：小明的重力为660N，双脚与地面的接触面积为250cm2，物体A的密度是水密度的2倍，N1∶N2＝8∶3，T1∶T2＝101∶201，不计绳重和细绳与滑轮间的摩擦及水对物体A的阻力，g取10N/kg。求： （1）物块B所受的摩擦力大小； （2）滑轮组中动滑轮的总重； （3）若物体A在水中匀速下降时，求人对地面的压强。    【答案】（1）75N；（2）100N；（3）16600Pa 【详解】解：（1）（2）当物体A始终浸没在水中且匀速上升时，小明对地面的压力 已知 解得 拉物体A在水中匀速上升时，绳对人的拉力 拉物体A在空中匀速上升时，绳对人的拉力 人经过一个定滑轮拉杠杆C点时，作用在杠杆上的力，FC＝F人，物体B通过定滑轮拉动杠杆D点，所以FD＝f+T1，使杠杆在水平位置平衡，根据杠杆平衡条件得 即 ① 同理，当拉物体A在空中匀速上升时 ② 又因为 ③ 由①②③得，解得 物体A在空中时，物体B通过定滑轮对滑轮组施加T2大小的力，物体A和动滑轮有四段绳子承担，所以 所以 ④ 物体A的密度是水密度的2倍，物体A在水中时，物体B通过定滑轮对滑轮组施加T1大小的力，物体A和动滑轮有四段绳子承担，所以 所以 ⑤ 由④⑤得 （3）若物体A在水中匀速下降时，B做匀速直线运动，则滑轮组对B的拉力为 此时B受到水平向左的摩擦力，则D端受到的拉力为 根据杠杆的平衡条件可知，C端受到的拉力为 对人受力分析：人受到竖直向下的重力、竖直向上的支持力、竖直向上的拉力，则人受到的支持力为 根据物体间力的作用是相互的，人对地面的压力为 人对地面的压强为 答：（1）物块B所受的摩擦力大小为75N； （2）滑轮组中动滑轮的总重为100N； （3）若物体A在水中匀速下降时，求人对地面的压强为16600Pa。 20．如图所示是儿童重工模拟游乐场中一种游戏装置。轻质杠杆AB可绕O点转动，OA:OB＝5:3；在A端挂有边长为10cm，重力为20N的正方体C，B端悬挂一滑轮组，定滑轮、动滑轮各重2N，将高4cm，横截面积为50cm2的圆柱体D挂在滑轮组上，当一个儿童用力拉滑轮组匀速的绳端时，恰能使物体C浸入水中且露出水面的高度为2cm，杠杆水平静止，D对水平地面的压强为1100Pa。绳的重量、滑轮组的摩擦均不计。（g取10N/kg）求： （1）物体C的下表面受到的液体压强； （2）儿童对绳子末端的拉力； （3）物体D的密度。 【答案】（1）800Pa；（2）6N；（3）7.75×103kg/m3 【详解】解：（1）由题知，杠杆恰好水平静止时，物体C浸入水中且露出水面的高度为2cm， C下表面的深度 h＝10cm﹣2cm＝8cm＝0.08m C的下表面受到的压强 pC＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m＝800Pa （2）物体C对杠杆A端的拉力 FA＝GC﹣F浮＝GC﹣ρ水gV排＝20N﹣1.0×103kg/m3×10N/kg×10×10×8×10﹣6m3＝12N 杠杆恰好水平静止，由杠杆的平衡条件有 FB×OB＝FA×OAB端的作用力 拉动B点时有三段绳子，作用在杠杆B端的力 FB＝3F+G定 所以儿童对绳子末端的拉力 （3）拉物体D时，有2段绳子通过动滑轮，所以 F（FD+G动） 所以动滑轮拉重物D的力 FD＝2F﹣G动＝2×6N﹣2N＝10N D对水平地面的压强为1100Pa，根据p可知，D对地面的压力为 F压＝pS＝1100Pa×50×10﹣4m2＝5.5N 由于物体间力的作用是相互的，则地面对D的支持力为 F支持力＝5.5N 对D受力分析：D受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力、竖直向上的支持力，则D的重力为 G＝F支持力+FD＝10N+5.5N＝15.5N 根据G＝mg和ρ可知，D的密度为 答：（1）物体C的下表面受到的液体压强为800Pa。 （2）儿童对绳子末端的拉力为6N。 （3）物体D的密度为7.75×103kg/m3。 21．如图所示，某人通过滑轮组将深井中的物体抬升。人对绳子水平向右的拉力F＝500N，将重为G＝1200N物体在10s内匀速提升了2m，动滑轮的重为G动＝200N。求： （1）人的拉力做功的功率； （2）滑轮组的机械效率； （3）此过程中，克服绳重和摩擦所做的额外功。 【答案】（1）300W；（2）80%；（3）200J 【详解】解：(1)有3段绳子与动滑轮接触，绳子自由端移动的距离为 人的拉力做的功为 拉力的功率为 (2)匀速提升物体，物体受到的拉力为 提升物体做的有用功为 滑轮组的机械效率为 (3)此过程中做的额外功为 匀速提升动滑轮做的功为 克服绳重与摩擦所做的额外功为 答：(1)人的拉力的功率为800W； (2)滑轮组的机械效率为80%； (3)额外功为200J。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题14 滑轮及机械效率 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．n个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组，每个动滑轮的质量与所悬挂的物体质量相等。不计一切摩擦和绳的重力，滑轮组平衡时拉力大小为F，如图所示。若在图示中再增加一个同样质量的动滑轮，其它条件不变，则滑轮组再次平衡时拉力大小为（　　） A． B． C． D． 2．如图所示，a，b两个小球穿在一根与水平面夹角为θ的光滑固定细杆上，并通过一细绳跨过光滑定滑轮相连。当两球静止时，oa绳与杆的夹角也为θ，ob绳恰好沿竖直方向。若b球质量为m，则a球的质量为（    ） A．msinθ B．mcosθ C．mtanθ D．mcotθ 3．图中神仙葫芦就是半径分别为R和r（R>r）且固连在同一轴上的两个定滑轮和一个动滑轮C组成，不计摩擦，当匀速提起重为G的物体P时，所用的拉力F是（　　） A． B． C． D． 4．根据胡克定律可知：弹簧的弹力与弹簧的伸长（压缩）量成正比，即F=kx，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的伸长（压缩）量。如图所示，两根劲度系数分别为k1和k2的轻弹簧竖直悬挂，下端用不可伸长的光滑细绳连接，已知光滑的滑轮的重力为G0，求当滑轮下挂一重为G的物体时，滑轮下降的距离是（　　） A． B． C． D． 5．如图所示，竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组，已知每个滑轮重均为30N，滑轮组下端挂有质量为30kg的物体B，滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体A相连，物体A在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动：用水平向左的力F拉动物体A可使其沿水平桌面向左做匀速直线运动，此时物体B上升的速度大小为6cm/s。若不计绳重及滑轮的摩擦，则下列说法中正确的是（    ） A．物体A所受滑动摩擦力大小为110N B．F的大小为210N C．F做功的功率为42W D．提升物体B时的机械效率约为83% 6．如图所示小明组装了甲、乙两种滑轮，用来提升完全相同的两个物体（不计绳重、滑轮重和摩擦），拉力F甲、F乙分别作用在绳端和拉钩上，绳端和拉钩均沿竖直方向匀速上移了相同距离，该过程中物体上升的高度分别为h甲、h乙，两装置的有用功分别为W甲、W乙，机械效率分别为η甲、η乙，则下列说法中正确的是（　　） A．F甲： F乙=1：2 B．h甲：h乙=1：2 C．W甲：W乙=1：1 D．η甲：η乙=1：1 7．如图甲所示的装置，A是重15N的空吊篮，绳子B（动滑轮与吊篮A连接的绳子）和绳子C能承受的最大拉力分别为100N和50N。质量为50kg的小张同学将A提升到高处，施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦，常数g取10N/kg。下列结论正确的是（　　） A．动滑轮的重力为9N B．第1~2s内拉力F的功率为20W C．此装置提升重物的最大机械效率可达100% D．此装置最多能匀速运载80N的货物 8．如图所示，F1=4N，F2=3N，此时物质A相对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦）。下列说法正确的是（　　） A．F2的功率为0.3W B．弹簧测力计计数为6N C．物体A和地面之间有向左2N的摩擦力 D．如果增大F2，物体A可能向左运动 9．某建筑工地上，用滑轮组将质量相同的水泥板吊往高处。不计绳重和摩擦，同时吊起若干块水泥板时，滑轮组的效率为75%，再多吊起一块水泥板时，滑轮组的效率为80%。若要使滑轮组吊起水泥板的效率不低于90%，应至少同时吊起水泥板（　　） A．5块 B．7块 C．9块 D．11块 二、填空题 10．如图所示,甲物体重6N,乙物体重10N,弹簧测力计重力及摩擦均不计.则当甲、乙两物体静止时,弹簧测力计的读数为 N,地面对乙物体的支持力是 N． 11．如图甲所示，一木箱重400N，工人用沿斜面向上的拉力F将木箱匀速拉到高处。已知整个过程中工人做的有用功与木箱运动距离s的关系如图乙所示，整个过程的额外功是240J，则拉力F= N，斜面的机械效率η= ，木箱所受的摩擦力f= N。 12．如图所示，用200N的拉力拉着物体A在水平面上匀速向左运动，A与滑轮相连的绳子所受的拉力为A所受摩擦力的4倍，若不计滑轮重、绳重及滑轮装置摩擦，则B与地面间的摩擦力为 N。 三、多选题 13．如图甲所示，是使用汽车打捞水下重物的示意图。汽车通过滑轮牵引水下一个实心长方体重物，在整个打捞过程中，轻质细绳始终处于水平或竖直方向，汽车以恒定的速度v=0.2m/s向右运动，图乙是此过程中汽车拉动重物的功率P随时间t变化的图象。设t=0时汽车开始提升重物，忽略水的阻力、滑轮轮与轴以及绳与滑轮间的摩擦。则（　　） A．长方体重物的密度是8×103kg/m3 B．长方体重物全部浸没在水中所受浮力大小为4000N C．整个打捞过程中，汽车拉动重物的拉力大小为3500N D．打捞前，长方体重物上表面所受水的压力为2.5×103N 四、实验题 14．提高机械效率可充分发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要意义。某科技创新小组根据生活经验，对影响滑轮组机械效率的因素作出如下猜想。 猜想1：滑轮组的机械效率与承担动滑轮重和物重的绳子段数有关； 猜想2：提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高； 猜想3：物体提升的高度越高，滑轮组的机械效率越高。 小李利用甲、乙滑轮组进行实验探究（如图），每个滑轮质量相等，实验得到的数据如下表所示。 实验 次数 物体重 G/N 物体提升高度h/cm 拉力 F/N 绳自由端移 动距离s/cm 机械效 率η 1 2 2 1 6 66.7% 2 3 2 1.4 6 71.4% 3 2 2 1.5 4 (1)本实验中用到的测量工具有弹簧测力计和 。 (2)实验过程中，应在竖直方向上缓慢拉动弹簧测力计，使钩码 升高； (3)第3次实验数据是用滑轮组 （选填“甲”或“乙”）做的实验，实验中所做的有用功为 J，滑轮组的机械效率是 ；（保留到0.1%） (4)分析 次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与承担滑轮重和物重的绳子段数无关；分析以上实验数据，发现：在滑轮组一定时，提升物体越重，机械效率越 。 (5)物理学中把机械对重物施加的力与人对机械施加的力的比值叫作机械效益MA，用于比较不同机械的省力程度。现用图甲所示滑轮组匀速提升重物，不计绳重和摩擦。则下列描述滑轮组的机械效率η与机械效益MA、机械效益MA与物体重力G的关系图线中，可能正确的是__________。 A． B． C． D． 五、计算题 15．如图所示，人通过滑轮组拉起水中的物体，质量为m，滑轮组由一组质量为m0=20kg的动滑轮和一组定滑轮组成，重物浸没在水中时人拉绳子的力为F1=300N，重物在空气中时人拉绳子的力为F2=800N，g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3。 （1）重物的密度； （2）重物拉出水面时，人的拉力F。    16．电动机带动电梯上下时要加一配重，其装置如图所示，A、B是两个定滑轮，C是动滑轮，不计滑轮摩擦和重量，配重的质量，电梯载人后的总质量。设电梯向上为正方向，取。 求：(1)电梯向上匀速运动，速度为，电动机对绳子拉力多大。 (2)如果电梯以速度为匀速上升，电动机的输出功率多大。 17．用如图所示的滑轮组匀速提起水中的重物，当重物浸没在水中时，拉力F为11.6牛，滑轮组的机械效率为75%，当重物离开水面时，拉力为14.5牛（整个装置的摩擦和绳重不计），求重物的密度。 18．如图所示，塔式起重机上的滑轮组将重为1.2×104N的重物吊起，在20s内重物匀速上升2m时，滑轮组的机械效率为80%。 （1）求提升重物做的有用功。 （2）求绳端的拉力。 （3）若克服摩擦和钢丝绳重所做的功为5200J，求动滑轮的重力。 19．如图所示是一套提升装置的结构示意图，杠杆OC可绕固定点O在竖直平面内转动，OD∶DC＝1∶9，系在杠杆D端的细绳通过定滑轮E与物体B的一端相连，滑轮组的自由端细绳通过定滑轮与物体B的另一端相连当物体A始终浸没在水中且匀速上升时，小明对地面的压力为N1，对地面的压强为1.6×104Pa，滑轮组自由端细绳对物体B的拉力为T1；物体完全出水，在空中匀速上升时，小明对地面的压力为N2，滑轮组自由端细绳对物体B的拉力为T2。已知：小明的重力为660N，双脚与地面的接触面积为250cm2，物体A的密度是水密度的2倍，N1∶N2＝8∶3，T1∶T2＝101∶201，不计绳重和细绳与滑轮间的摩擦及水对物体A的阻力，g取10N/kg。求： （1）物块B所受的摩擦力大小； （2）滑轮组中动滑轮的总重； （3）若物体A在水中匀速下降时，求人对地面的压强。    20．如图所示是儿童重工模拟游乐场中一种游戏装置。轻质杠杆AB可绕O点转动，OA:OB＝5:3；在A端挂有边长为10cm，重力为20N的正方体C，B端悬挂一滑轮组，定滑轮、动滑轮各重2N，将高4cm，横截面积为50cm2的圆柱体D挂在滑轮组上，当一个儿童用力拉滑轮组匀速的绳端时，恰能使物体C浸入水中且露出水面的高度为2cm，杠杆水平静止，D对水平地面的压强为1100Pa。绳的重量、滑轮组的摩擦均不计。（g取10N/kg）求： （1）物体C的下表面受到的液体压强； （2）儿童对绳子末端的拉力； （3）物体D的密度。 21．如图所示，某人通过滑轮组将深井中的物体抬升。人对绳子水平向右的拉力F＝500N，将重为G＝1200N物体在10s内匀速提升了2m，动滑轮的重为G动＝200N。求： （1）人的拉力做功的功率； （2）滑轮组的机械效率； （3）此过程中，克服绳重和摩擦所做的额外功。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $$