专题01 简单机械及其效率的计算（专项训练）物理苏科版2024九年级上册

专题01 简单机械及其效率的计算（解析版） 【A 题型建模·专项突破】 1 题型01：杠杆的分类 1 题型02：力和力臂的作图 2 题型03：杠杆的最省力问题 3 题型04：杠杆平衡条件的应用 4 题型05：杠杆的动态平衡问题 6 题型06：定滑轮和动滑轮的工作特点 7 题型07：竖直面内的滑轮组及其工作特点 8 题型08：水平面内的滑轮组及其工作特点 9 题型09：斜面模型及机械效率的计算 11 题型10：轮轴模型及其的计算 12 题型11：杠杆模型及机械效率的计算 13 题型12：竖直水平拉滑轮组模型及机械效率的计算 14 题型13：水平竖直拉滑轮组模型及机械效率的计算 16 题型13：含复杂滑轮组的机械效率的计算 17 【B 综合攻坚·能力跃升】 18 题型01：杠杆的分类 1．（24-25八年级下·上海·期末）如图所示的工具中，在使用时属于省力杠杆的是（　　） A．B．C． D． 2．（2025·湖南长沙·三模）中国空间站上的航天员可以在机械储的辅助下进行舱外检修工作。机械臂类似人的手臂，可以省距离。下列工具中，按图中所示方法使用时与机械臂属于同一类杠杆的是（　　） A．筷子 B．扳手 C．羊角锤 D．核桃夹 3．（多选）（2025·吉林长春·二模）如图所示是用瓶起子启瓶盖的情景，下列说法正确的是（　　） A．瓶起子使用过程中属于省力杠杆 B．启瓶盖时既可以省力又可以省距离 C．手握瓶起子离瓶盖越远的位置越省力 D．开启后的瓶盖中间出现了凹陷，说明力可以改变物体的形状 4．（23-24九年级上·江苏南通·阶段练习）中国空间站机械臂实质上是一种费力杠杆，下列杠杆与空间站机械臂是同类的是（　　） A．钓鱼竿 B．钢丝钳 C．羊角锤 D．酒起子 题型02：力和力臂的作图 5．（24-25八年级下·四川宜宾·期末）如图所示，用杠杆将物体A吊起，O点是支点，请画出拉力F1的力臂L1和物体A所受的重力G及其力臂L2的示意图。 6．如图甲所示为我国古代货物装船的场景。其简化模型如图乙所示，把木棒视为杠杆，请在图乙中画出货物重力的示意图及动力F的力臂l1。    7．如图所示，使用定滑轮可改变照明灯的高度。照明灯重力为5 N，轻质杠杆ABO在力F1作用下可绕O点转动，在图中画出杠杆ABO的动力臂L1和阻力F2。    8．如图所示，正方体受到的重力为50N，请在图中画出F1的力臂L1和正方体所受重力的示意图。 题型03：杠杆的最省力问题 9．如图所示，一轻质杠杆OAB，O为支点，C点挂一重物，请画出重物所受重力的示意图，并画出使杠杆在图示位置保持静止时的最小动力F。（忽略杠杆的粗细）    10．如图所示，搭在台阶上的长木板ABC上放着一个重物（木板自重忽略不计），若要在C点用最小的力将重物抬起，请在图中画出阻力和最小动力的示意图。    11．（24-25九年级上·江苏扬州·期末）如图（a）所示的多功能夹，其中AOB可以看成一个杠杆（b）所示。请在（b）图中画出使用该多功能夹时，作用在A点的最小动力F1的示意图及阻力F2的为臂l2。 12．（23-24八年级下·湖北孝感·期末）如图所示，为一个活塞式抽水机的示意图。请在图中画抽水时的阻力臂l2和在A点的最小动力F1。（保留做图痕迹） 题型04：杠杆平衡条件的应用 13．（24-25九年级上·湖南邵阳·期末）小芳在探究“杠杆平衡条件”的实验中，利用已调水平平衡的杠杆进行实验，将质量均相等的钩码挂在杠杆上使之再次水平平衡，如图所示，已知杠杆上相邻刻度线之间的距离相等。现将右侧钩码向右移动一小格，要使杠杆继续在水平位置平衡，下列操作可行的是（   ） A．左侧增加一个钩码 B．左侧减少一个钩码 C．将左侧钩码向右移动一小格 D．将左侧钩码向左移动一小格 14．（24-25九年级上·江苏苏州·期末）桔槔是中国古代一项伟大的发明。如图是古人利用桔槔从井里汲水的示意图，在它的前端A处用一根轻质细杆系一个水桶，在后端B处绑一块配重的石块，为支点且。汲水时，先缓慢向下拉杆；装水后，缓慢向上提杆。配重石块质量为30kg，桶重20N，桔槔的自重及摩擦不计。（g取） (1)当人沿AC方向向下拉杆时，桔槔是 杠杆；若移动支架，以为支点，则拉力的大小将 ； (2)向上提杆时人不施力，只借助配重石块，一次最多可以提起 kg水； (3)为满足不同场合的提水需求，可以更换配重石块。若汲水时，向下拉杆的力为，装满水后，水和桶总重为200N，向上提桶的力为，当和的大小相等时，配重石块质量应为 kg。 15．（23-24八年级下·安徽合肥·期末）如图所示是一款轻质悬挂式晾衣杆，OA为晾衣杆，AB为悬线，已知悬线能承受的最大拉力为20N，在悬线拉力F1作用下，晾衣杆保持水平平衡。已知OA＝1m，OC＝0.5m。在C点悬挂衣物的质量为2kg。求： (1)悬挂衣物的挂钩对杠杆的作用力FC。 (2)悬线拉力F1的大小。 16．（24-25九年级上·江苏常州·期末）杆秤是我国古代劳动人民的一项伟大发明，小明仿照图甲所示的杆秤用轻质细杆制作了一个杆秤（如图乙所示），B、C处各有一秤纽。秤砣最远可移至E点，已知AB=BC=4cm，BD=DE。秤砣的质量为0.4kg，秤杆、秤钩和秤纽的质量均忽略不计。为了在杆秤上标定出测量需要的刻度值，将质量为3kg的钩码挂在秤钩上，用手提起B处的秤纽，移动秤砣在秤杆上悬挂的位置，至D点时，秤杆达到水平平衡，此时就可以在D点标定出刻度值为m1=3kg。g=10N/kg。求： (1)BD的长度； (2)提起C处的秤纽时，在D点应标定出的刻度值m1'； (3)此杆秤能称量物体的最大质量m最大。 题型05：杠杆的动态平衡问题 17．（23-24八年级下·江苏南通·期末）如图所示，用质地均匀的杠杆匀速提升重物（不计摩擦），若想提高杠杆的机械效率，可采取的方法是（    ） A．将悬挂点B向右移动 B．将提升点A向左移动 C．减小物体所受的重力 D．增加重物上升的高度 18．（2024·江苏泰州·一模）如图，轻质杠杆的中点悬挂一个重物，在A端施加一个拉力F，逆时针缓慢改变拉力F的方向到图示虚线的位置，这个过程中杠杆始终在水平位置平衡，下列说法正确的是（    ） A．力F的大小变大 B．力F的大小先变大后变小 C．力F和它力臂的乘积先变大后变小 D．力F和它力臂的乘积始终保持不变 19．（2012·山东聊城·二模）如图所示，一根重木棒在保持水平方向的动力F的作用下以O点为轴，由竖直位置逆时针匀速转到水平位置的过程中，若动力臂为L，动力与动力臂的乘积为M，则（　　） A．F增大，L增大，M增大 B．F增大，L减小，M减小 C．F增大，L减小，M增大 D．F减小，L增大，M增大 20．（2012·江西新余·一模）如图所示，一直杆可绕O点转动，杠杆下端挂一重物，为了提高重物，用一个始终跟杠杆垂直的力使杠杆由竖直位置慢慢转到水平位置，在这个过程中直杆（　　）    A．始终是省力杠杆 B．始终是费力杠杆 C．先是省力的，后是费力的 D．先是费力的，后是省力的 题型06：定滑轮和动滑轮的工作特点 21．（23-24八年级下·安徽马鞍山·期末）用滑轮按如图所示的三种不同方式拉同一物体在同一水平面上做匀速直线运动，则（　　） A． B． C． D． 22．如下图的三种场景中，拉力F1、F2、F3大小相等，在拉力的作用下物体移动的距离相等。若拉力所做的功分别记为W1、W2、W3，下列关于它们大小关系的判断中正确的是（　　） A．W1=W2=W3 B．W1=W2<W3 C．W2<W1=W3 D．W1<W2<W3 23．（23-24八年级上·上海·期中）如图所示，用三个滑轮分别拉同一个物体，沿同一水平平面做匀速直线运动，滑轮质量和摩擦均忽略，（a）（b）（c）图中所用的拉力分别是、、，其中最小的力为（　　） A． B． C． D．一样大 24．（23-24八年级下·上海·期末）如图a、b所示，物体A和B所受重力均为200牛，当用力分别通过甲、乙两滑轮匀速提起物体A和B时，力为 牛；乙滑轮实质上是一个 （选填“省力”、“等臂”或“费力”）杠杆；若力、做功大小相同，则物体A、B被提升的高度为 。（以上均不计滑轮重力及摩擦）    题型07：竖直面内的滑轮组及其工作特点 25．下图是某工地施工时用于提升重物的滑轮组，工人用大小为160N的拉力，在10s内将重力为400N的重物在竖直方向上匀速提升2m。若不计绳重和机械摩擦，则下列判断错误的是（　　） A．绳子自由端移动的距离为6m B．动滑轮的重力为80N C．绳子自由端移动的速度为0.2m/s D．工人做的功为960J 26．（23-24八年级下·广东汕尾·期末）端午将至，甄宝玉同学正在用滑轮组提升一箱重60N的粽子，如图，以下说法错误的是（　　） A．滑轮组绳子股数n=3 B．若宝玉所用拉力为22N，不计绳重和摩擦，则动滑轮重4N C．若粽子上升5m，则宝玉需要拉动绳子15m D．若宝玉拉动绳子的速度为3m/s，则粽子上升的速度为1m/s 27．（24-25九年级上·云南楚雄·期末）某工人站在水平地面上，用竖直向下的力拉动绳子自由端，使物体匀速上升，如图甲所示。已知物体重为900N，竖直向下的拉力，物体上升的高度随时间变化的规律如图乙所示。则绳子自由端移动的速度为 m/s，拉力F做功的功率为 W。 28．（24-25九年级上·江苏宿迁·期末）如图所示的滑轮组，不计拉线质量及滑轮转动摩擦。重物，每一个滑轮重。当绳自由端拉力F竖直向上大小为时，重物G对地面的压力为 N。拉力F为 N时，恰能让重物G匀速上升。 题型08：水平面内的滑轮组及其工作特点 29．（23-24八年级下·河北衡水·期末）高速铁路的输电线、无论冬、夏都需要绷直，以保障列车电极与输电线的良好接触。图乙为输电线的牵引装置工作原理图。钢绳通过滑轮组悬挂30个相同的坠砣，每个坠砣配重为150N，若某段时间内坠砣串下降了20cm，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，下列说法正确的是（　　） A．滑轮A为动滑轮、B为定滑轮 B．该牵引装置既能省力又能省距离 C．输电线P端受到的拉力大小为5000N D．坠砣对钢绳的拉力做功为900J 30．（23-24八年级下·广东深圳·期末）如图所示，力F将重为400N的物体匀速拉动2m，物体与地面间的摩擦力为100N，不计滑轮和绳重及滑轮与绳之间的摩擦，下列选项正确的是（　　）    A．A是动滑轮 B．拉力F为50N C．拉力F所做的有用功是800J D．增大拉力F时，物体与地面之间的摩擦力也会增大 31．如图所示，人向下匀速直线拉绳提升重物，已知物体重80N，动滑轮重10N，不计绳重及摩擦，在5s内将重物匀速提升0.5m，人需用的拉力为 N，绳子自由端移动的距离为 m，绳子自由端移动速度是 m/s。 32．如图甲所示用一滑轮组提升重200N的物体，已知拉力F为80N，不计绳重和摩擦，物体、绳子自由端的运动情况如图乙所示，动滑轮重为 N，2s内拉力做的功为 J。 题型09：斜面模型及机械效率的计算 33．（2025·安徽亳州·一模）如图所示，工人用沿斜面向上的拉力F，将木箱匀速拉到高处。已知整个过程中拉力F为100N，木箱沿斜面移动的距离s为8m，若斜面的机械效率η=60%，则木箱所受斜面的摩擦力f= N。 34．（23-24八年级下·湖北孝感·期末）如图所示，工人用500N的推力在斜面上将重为1200N箱子向上推到到0.3m高处，箱子沿斜面移动了1m，共耗时5s，则推力的功率为 W，此斜面的机械效率为 ，克服摩擦力做功 J。 35．（23-24八年级下·山东烟台·期末）如图所示，AC、BC为两个光滑斜面， AC>BC，在相等时间内把重为G的同一物体从斜面底端分别沿AC、BC匀速推至C点。若推力大小分别为 F₁、F₂，推力做功分别为 W₁、W₂，功率分别为P₁、P₂，则 F₁ F₂，W₁ W₂，P₁ P₂（均选填“>”、“<”或“=”）。 36．（23-24八年级下·辽宁铁岭·期末）如图所示，用300N的力沿斜面把600N的重物匀速拉到顶端，物体在斜面上移动的距离为3m，共用时10s，上升的高度为1m。则运动过程中，拉力的功率为 W，斜面的机械效率是 。 题型10：轮轴模型及其的计算 37．（23-24八年级下·广西崇左·期末）如图所示是我国传统的农具风车，转动摇柄，风箱内的风叶向车斗送风，入料仓漏出的稻谷经过车斗而被筛选：饱粒将落入 （选填“A”或“B”）出料口，瘪粒落入另一个出料口，草屑被吹出出风口；风车的摇柄属于 （选填“滑轮”“斜面”或“轮轴”）。 38．（22-23八年级下·安徽淮北·期末）如图所示，物重为G的物体在不同的简单机械的作用下均处于平衡状态。若不计机械自重和摩擦，则拉力F1、F2、F3、F4的大小关系是（　　）    A．F2<F3=F4<F1 B．F2<F4<F1<F3 C．F4=F2<F1<F3 D．F4<F2<F3<F1 39．如图甲，方向盘相当于一个轮轴，若F1＝20N，轮盘的半径为20cm，轴的半径为2cm，不计摩擦阻力，该轮轴平衡时F2＝ N．如图乙，门锁的把手相当于一个 （选填“省力”或“费力”）轮轴。 40．在物理实践活动中，小明设计了如图所示的机械模型。推动硬棒CD或EF，使它们在水平面内绕轴O转动，即可将绳逐渐绕到轴O上，重物被提升。装置中的滑轮B （选填“能”或“不能”）改变力的大小。在使重物上升的过程中，请指出该装置的一个主要优点： ，该装置使用带来的一个不利影响： 。 题型11：杠杆模型及机械效率的计算 41．工人用一均匀杠杆将重为1000N的货物匀速提高1m，如果动力臂与阻力臂之比始终为2：1，而工人所用的拉力为600N。则在此过程中有用功为 J，总功为 J，杠杆的机械效率为 。 42．如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为36N的物体缓慢升高10cm，拉力大小F为16N，拉力移动的距离为25cm，拉力F的大小将 （变大/变小/不变），杠杆的机械效率为 ；若将重物的悬挂点A向右移动到B点，将重物提升相同的高度，则杠杆的机械效率将 （变大/变小/不变）（不考虑摩擦）。 43．小明在探究利用杠杆做功的实践活动中，杠杆一端固定，中点处挂有一重力G为20N的重物，现用手竖直提起杠杆的另一端，使物体缓慢匀速提升（摩擦忽略不计）。 （1）若不计杠杆自重，求拉力F的大小？ （2）若杠杆是一根自重为5N、材料均匀的硬棒，将重物提升的高度h为0.10m，小明使用杠杆所做的有用功W有用为多大？机械效率η是多大？ 44．（23-24九年级上·海南省直辖县级单位·期末）“塔吊”是建筑工地上常见的起重设备，用塔吊可以很方便的将很重的建筑材料运送到高处的工作区域。如图所示，它有一水平臂AB，AO叫平衡臂，OB叫吊臂，C为可沿AB移动的滑轮组，移动范围是从O点到B点。 （1）已知AO=10m，OB=50m。若塔身的宽度和铁架、滑轮组所受重力及摩擦均不计，在A端所装配重为5t，要想起吊质量为1.25t的水泥板，则C点应移动到距离O点多远的地方？ （2）若塔吊20s内将质量为1.25t的水泥板匀速提高了4m，那么，塔吊提升水泥板的功率是多少？ （3）如果整个过程中克服机械做了3×104J的功，则塔吊的机械效率是多少？    题型12：竖直水平拉滑轮组模型及机械效率的计算 45．（23-24八年级下·山东滨州·期末）如图甲所示装置，小明用力F向下拉绳子，使物体M在水平地面匀速移动，地面ab、bc粗糙程度不同。物体M重为400N，动滑轮重为5N，ab=2m，bc=3m。物体M从a点到c点过程中，拉力F与物体M移动距离的关系如图乙，不考虑物体大小对运动的影响，忽略绳子重力及滑轮转轴摩擦，对此过程的分析，下列结论错误的是（　　） A．绳子自由端移动的距离为10m B．拉力F做的功为840J C．拉力F在ab段做的额外功等于在bc段做的额外功 D．物体从ab段到bc段，滑轮组的机械效率变大 46．如图所示，物体A重50N，物体B重15N，此时A恰能沿着水平桌面以0.2m/s的速度向右做匀速直线运动：对A施加水平向左的力F使B以原速度匀速上升，（不计机械摩擦、绳重及滑轮重）下列选项正确的是（　　） A．物体B匀速下降的速度是0.6m/s B．物体A受到的摩擦力为45N C．利用拉力F提升B时的机械效率为50% D．物体B匀速上升时，绳子拉力的功率为9W 47．如图所示，工人师傅用250N的拉力，使重为2000N的物体以0.2m/s的速度在水平地面上做匀速直线运动，已知物体在运动时受到地面的摩擦力为物重的0.2倍，动滑轮受到的重力为80N，则工人师傅拉力的功率为 W，该滑轮组的机械效率为 。 48．（23-24八年级下·北京通州·期末）如图甲所示，晓明利用滑轮组拉动物体M，使其在水平拉力的作用下，在水平地面上的ab段和bc段分别做匀速直线运动。已知ab段和bc段的粗糙程度不同，长度分别为2m和3m。物体M重为400N，动滑轮重为40N，与天花板相连的定滑轮重为50N。物体M从a点运动到c点的过程中，晓明对绳的拉力F与物体移动距离s的关系如图乙所示。绳重、轮与轴的摩擦均忽略不计，请完成下列问题。 （1）物体M在bc段运动时，画出其水平方向所受力的示意图。 （2）物体M在bc段运动时，M受到水平拉力.为多少? （3）物体M在bc段运动时，滑轮组的机械效率为多少? （4）物体从a点运动到c点的过程中，拉力F做的功为多少? 题型13：水平竖直拉滑轮组模型及机械效率的计算 49．（2024·山东泰安·中考真题）如图所示，汽车通过滑轮组将物体吊起。已知汽车的质量为，牵引力为，对绳子的拉力为；物体的重力为，物体匀速上升的速度始终为，汽车受到的摩擦力为汽车重力的0.05倍，取。下列说法中（    ） ①滑轮组的机械效率为    ②汽车受到的摩擦力为 ③汽车牵引力在4s内做的功为    ④汽车牵引力的功率为 A．只有①正确 B．只有①④正确 C．只有①②正确 D．只有③④正确 50．如图所示，汽车通过滑轮组将物体吊起。已知汽车的质量为，牵引力为4000N，对绳子的拉力为2500N；物体的重力为6000N，物体匀速上升的速度始终为0.5m/s，汽车受到的摩擦力为其重力的0.05倍，g取。下列说法正确的是（　　） A．滑轮组的机械效率为80% B．汽车受到的摩擦力为150N C．汽车牵引力在4s内做的功为 D．汽车牵引力做功的功率为6000W 51．（2025·重庆·一模）工人用如图所示装置将一个重为300N的矿石从井底匀速拉向井面，装置中动滑轮重100N，不计绳重与摩擦，则使用该动滑轮的机械效率为 %；若井深30m，当矿石从井底匀速拉出井面时，拉力F做的功为 J。 52．（2025·辽宁葫芦岛·二模）如图，工人用汽车和滑轮组将深井中的物体拉至井口。若井深10m，物体所受重力为6×103N。当汽车以3m/s匀速拉绳子时的拉力为2.5×103N，输出功率为9×103W（不计滑轮组的绳重与摩擦，g取10N/kg）。求： (1)将物体由井底拉至井口需要的时间； (2)滑轮组的机械效率； (3)汽车以3m/s匀速汽车匀速行驶时所受到的阻力。 题型13：含复杂滑轮组的机械效率的计算 53．如图所示，物体A在大小为10N的拉力F作用下，以0.3m/s 的速度向右匀速运动（不计细绳的摩擦及重力），若物体A与桌面间的摩擦力为6N，已知动滑轮重为1N，下列说法正确的是（g=10N/kg）（  ） A．拉力F做功的功率是3W B．物体B的质量是1.1 kg C．物体B上升的速度是0.15 m/s D．去掉F，物体A仍保持静止则物体B的重力可以增加到17N 54．如图，用滑轮组拉着重为80N的物体沿水平地面匀速直线运动，拉力F为12N，滑轮组机械效率为75%，不计绳重、轮与轴间的摩擦。下列说法正确的是（　　） A．此滑轮组动滑轮的重力为6N B．用一个质量更小的滑轮替换最下面的滑轮，滑轮组的机械效率会增大 C．物体受到水平地面的摩擦力为20N D．若在此物体上加一砝码，使其一起沿水平地面匀速直线运动，机械效率将变大 55．如图所示，利用轻质滑轮匀速拉动水平地面上重300N的A物体，使A物体在10s内向右移动了2m，若A物体受到的摩擦力大小为20N，拉力F大小为50N，则：弹簧测力计的示数为 ；水平拉力F所做的功为 ，功率为 ；滑轮的机械效率为 。 56．在建筑工地上，小明同学利用如图所示的装置，用25N的拉力使重为300N的物体A沿着水平地面匀速运动，A在运动时受到地面的摩擦力为其所受重力的0.2倍，不计绳重及滑轮组的摩擦，则动滑轮所受重力 N，该装置的机械效率为 ，若增加物体A的重力，仍使物体A匀速运动，则该装置的机械效率将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 1．（2025·安徽·中考真题）图示为某工人利用一滑轮提升物体的示意图。若该工人将质量为的物体沿竖直方向匀速提升，此过程中滑轮的机械效率为80%，取。求： (1)物体受到的重力大小； (2)工人所做的有用功； (3)工人所做的总功。 2．（2024·山东日照·中考真题）港口装载货物时，经常通过斜面将货物拉到甲板上。如图甲所示，倾角为30°的斜面固定在水平地面上，体重为800N的工人用300N竖直向下的拉力将重500N的货物从斜面底端拉到顶端。货物沿着斜面运动的速度随时间变化的图像如图乙所示，工人的鞋底与地面的总接触面积约为，不计滑轮的摩擦和绳子的重力。求： (1)拉动货物时工人对地面的压强； (2)货物在0～10s内运动的平均速度； (3)货物运动时受到的摩擦力大小。 3．（24-25九年级上·江苏镇江·阶段练习）小雨用滑轮组提升重物。每个滑轮等重，不计绳重、摩擦和液体的阻力。（） (1)物体A的质量为50kg，求物体A的重力是多少？ (2)如图甲所示，小雨对绳子自由端的拉力为150N时，地面对物体A的支持力是100N。为了提起物体A，他增加了滑轮个数，组装了如图乙所示的滑轮组，并利用它将物体A在空气中匀速提升了2m，求小雨做的功是多少？ (3)小雨用图乙所示的滑轮组，将另一密度为的物体B从某液体中匀速向上拉至空气中，拉力F随时间t变化的图像如图丙所示。已知与之差为50N，在空气中提升B时滑轮组的机械效率为75%。求液体密度是多少？ 4．（2024·四川达州·中考真题）如图所示，一重为200N底面积为0.4的方形玻璃缸（玻璃缸壁的厚度忽略不计），玻璃缸中装有重1000N的水。上方有一轻质杆OA，在绳子AC的拉力作用下可绕竖直墙上O点转动，现在OA的中点B处悬挂一滑轮组。已知每个滑轮重20N，滑轮组上悬挂着重300N的物体甲，将浸没的重物甲缓慢拉离水面后，玻璃缸中水位下降了5cm，（忽略物体带出的水，，g取10N/kg）求： （1）当重物甲拉离水面后，玻璃缸对地面的压强； （2）重物甲浸没在水中时所受的浮力； （3）滑轮组的绳子不会断裂，当时，杆OA刚好水平，若绳子AC能承受的最大拉力时，利用此装置将重物拉离水面后缓慢上升过程中的最大机械效率是多少。（不计杆OA和绳子的重力及绳与滑轮间的摩擦） 5．（2024·山东潍坊·中考真题）如图甲所示的装置由杠杆PQ、圆柱形物体a、b以及水箱、滑轮等组成。杠杆PQ只能绕O点在竖直平面内转动，，P端通过竖直绳连接a，a通过竖直轻杆固定在地面上；b浸没在水中，通过细绳、滑轮与杠杆Q端相连。开始时PQ水平，打开出水口阀门，轻杆对a的作用力F的大小随水面下降高度x变化的规律如图乙所示。已知a、b质量分别为、，滑轮、杠杆和绳的重力均忽略不计，忽略所有摩擦，g取10N/kg，水的密度。求： (1)打开阀门前P端绳对a的拉力； (2)打开阀门前b受到的浮力； (3)b的密度； (4)当b受到的拉力大小为8.4N时，b下表面处的液体压强。 6．（2024·四川遂宁·中考真题）遂宁大英的卓筒井被誉为“世界近代石油钻井之父”，是手工制盐的活化石。从井中提取盐卤水是制盐过程中的关键环节，其装置如甲图所示。某科创小组制作了一个模型来模拟提取过程，如乙图所示，图中的竹制汲卤筒顶端开口，底部装有硬质单向阀门；竹条具有韧性，对汲卤筒可以产生压力或拉力。汲卤筒在盐卤水中下降时单向阀门绕O点转动打开，盐卤水进入筒中；当汲卤筒上升时，单向阀门绕O点转动关闭。已知汲卤筒的高2m，质量2.4kg，密度，盐卤水的密度（汲卤筒底和阀门厚度及质量不计；g取）。求： （1）汲卤筒实心部分的体积； （2）汲卤筒浸没在盐卤水中时受到的浮力大小； （3）汲卤筒浸没在盐卤水中静止时，竹条对它所施加力的大小和方向； （4）取出装满盐卤水的汲卤筒后，在竖直状态下，要将阀门刚好顶开至少需用多大的力（筒的取水口与单向阀门均看作面积为的圆形；盐卤水对阀门压力的作用点等效在阀门圆心处）。 7．（24-25九年级上·广西柳州·阶段练习）使用如图所示的滑轮组，匀速拉动水平面上的物体（不计空气阻力）。已知物体在该水平面上运动时，受到的摩擦力为物重的0.1倍。当物体的质量为30kg时，滑轮组的机械效率为75%。不计绳重和滑轮组内的摩擦。（）求： (1)物体的质量为30kg时，在水平面受到的滑动摩擦力； (2)弹簧测力计的示数； (3)拉动质量为40kg的物体时，该滑轮组的机械效率。 8．（2025·北京·模拟预测）小分重500N站在地面上，利用如图甲所示的滑轮组提升一批不同重力的货物。此时，小分正用竖直向下的拉力F使重为450N的货物A以0.2m/s的速度匀速上升，双脚与水平地面接触的总面积为500cm2，拉力F所做的功W与时间t的关系如图乙所示。已知缠绕滑轮组的绳子最多只能承受550N的拉力，在不计绳重和摩擦的情况下，求： (1)拉力F的功率； (2)小分对地面的压强； (3)小分使用该滑轮组匀速提升货物时，最大机械效率。 9．（2025·安徽六安·一模）工人用如图所示装置把重的物体，从斜面底部匀速拉到高的平台上（斜面与水平地面的夹角为），用时。工人对绳子的拉力为，动滑轮重，不考虑绳重和滑轮转轴的摩擦，求： (1)绳子对物体做的功； (2)物体克服摩擦力所做的功； (3)整个装置的机械效率。 10．（23-24九年级上·北京·阶段练习）工人用如图所示装置把建筑材料运到楼顶，三个滑轮质量相等，绳子质量和滑轮、轮与轴的摩擦不计。质量不计的杠杆AOB，BO＝4AO，B点用绳子系住一个配重G1＝500N，配重与水平楼顶的接触面积为S＝0.2m2。当把重为G2＝2000N的建筑材料匀速竖直向上提起时5m，拉力F1＝700N，此时杠杆AOB保持水平平衡。求滑轮组的机械效率和配重对楼顶的压强。为保持杠杆AOB始终水平平衡，用此装置最多能匀速竖直向上拉起多重的建筑材料？ 1 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题01 简单机械及其效率的计算（解析版） 【A 题型建模·专项突破】 1 题型01：杠杆的分类 1 题型02：力和力臂的作图 3 题型03：杠杆的最省力问题 6 题型04：杠杆平衡条件的应用 8 题型05：杠杆的动态平衡问题 12 题型06：定滑轮和动滑轮的工作特点 15 题型07：竖直面内的滑轮组及其工作特点 17 题型08：水平面内的滑轮组及其工作特点 19 题型09：斜面模型及机械效率的计算 21 题型10：轮轴模型及其的计算 23 题型11：杠杆模型及机械效率的计算 25 题型12：竖直水平拉滑轮组模型及机械效率的计算 28 题型13：水平竖直拉滑轮组模型及机械效率的计算 33 题型13：含复杂滑轮组的机械效率的计算 36 【B 综合攻坚·能力跃升】 40 题型01：杠杆的分类 1．（24-25八年级下·上海·期末）如图所示的工具中，在使用时属于省力杠杆的是（　　） A．B．C． D． 【答案】B 【详解】A．筷子在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故A不符合题意； B．开瓶器在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B符合题意； C．镊子在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故C不符合题意； D．托盘天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，不省力也不费力，故D不符合题意。 故选B。 2．（2025·湖南长沙·三模）中国空间站上的航天员可以在机械储的辅助下进行舱外检修工作。机械臂类似人的手臂，可以省距离。下列工具中，按图中所示方法使用时与机械臂属于同一类杠杆的是（　　） A．筷子 B．扳手 C．羊角锤 D．核桃夹 【答案】A 【详解】A．由题意可知，机械臂类似人的手臂，可以省距离，但是会费力，是费力杠杆；用筷子夹食物时，动力臂小于阻力臂，筷子是费力杠杆，故A符合题意； B．扳手是轮轴，本质是一个杠杆，使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B不符合题意； C．羊角锤使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C不符合题意； D．核桃夹使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D不符合题意。 故选A。 3．（多选）（2025·吉林长春·二模）如图所示是用瓶起子启瓶盖的情景，下列说法正确的是（　　） A．瓶起子使用过程中属于省力杠杆 B．启瓶盖时既可以省力又可以省距离 C．手握瓶起子离瓶盖越远的位置越省力 D．开启后的瓶盖中间出现了凹陷，说明力可以改变物体的形状 【答案】ACD 【详解】AB．起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，省力杠杆可以省力，但是费距离，故A正确，B错误； C．手握瓶起子离瓶盖越远的位置，动力臂越大，阻力和阻力臂不变，由杠杆平衡条件可知，动力越小，越省力，故C正确； D．力可以改变物体的形状和运动状态，开启后的瓶盖中间出现了凹陷，说明力可以改变物体的形状，故D正确。 故选ACD。 4．（23-24九年级上·江苏南通·阶段练习）中国空间站机械臂实质上是一种费力杠杆，下列杠杆与空间站机械臂是同类的是（　　） A．钓鱼竿 B．钢丝钳 C．羊角锤 D．酒起子 【答案】A 【详解】A．钓鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A符合题意； B．钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B不符合题意； C．羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C不符合题意； D．酒起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D不符合题意。 故选A。 题型02：力和力臂的作图 5．（24-25八年级下·四川宜宾·期末）如图所示，用杠杆将物体A吊起，O点是支点，请画出拉力F1的力臂L1和物体A所受的重力G及其力臂L2的示意图。 【答案】 【详解】重力的方向是竖直向下的，作用在重心，从作用点起沿竖直向下的方向，画一条带箭头的线段表示重力，A对杠杆施加的拉力对杠杆来说是阻力，过支点O向阻力作用线作垂线，即为阻力的力臂L2；O点是杠杆的支点，从支点向拉力F1作用线作垂线，即是力臂L1；如下图所示： 6．如图甲所示为我国古代货物装船的场景。其简化模型如图乙所示，把木棒视为杠杆，请在图乙中画出货物重力的示意图及动力F的力臂l1。    【答案】   【详解】从物体的重心沿竖直向下的方向画一条带箭头的线段，表示货物的重力，并用符号G表示；反向延长力F的作用线，从支点O到动力F的作用线作垂线l1，即为动力F的力臂l1，如图所示：    7．如图所示，使用定滑轮可改变照明灯的高度。照明灯重力为5 N，轻质杠杆ABO在力F1作用下可绕O点转动，在图中画出杠杆ABO的动力臂L1和阻力F2。    【答案】   【详解】灯对杠杆竖直向下的拉力为阻力，过A点作竖直向下的阻力F2=5N；为支点，绳子对杠杆斜向上的拉力是动力，过支点向动力作用线作垂线段，即为动力臂。如图所示：    8．如图所示，正方体受到的重力为50N，请在图中画出F1的力臂L1和正方体所受重力的示意图。 【答案】 【详解】由图可知支点是O点，从O点向动力F1的作用线作垂线，支点到垂足的距离就是力臂L1。重力的方向总是竖直向下的，重心要画在物体上。如图所示： 题型03：杠杆的最省力问题 9．如图所示，一轻质杠杆OAB，O为支点，C点挂一重物，请画出重物所受重力的示意图，并画出使杠杆在图示位置保持静止时的最小动力F。（忽略杠杆的粗细）    【答案】   【详解】在重物上找出重力的作用点，竖直向下画一条带箭头的线段，并标上符号G，即为重物受到重力G的示意图；为使动力F最小，根据杠杆平衡条件，动力臂要最长；由图知，支点为O点，动力作用在B端，动力臂为OB最长，且拉力F的方向垂直于OB向右上方，据此作出最小动力F的示意图，如图所示：    10．如图所示，搭在台阶上的长木板ABC上放着一个重物（木板自重忽略不计），若要在C点用最小的力将重物抬起，请在图中画出阻力和最小动力的示意图。    【答案】   【详解】分析原图可知，以A为支点要比以B为支点时的动力臂长得多，而阻力臂基本不变，所以画出将重物抬起的最小力，应该以A为支点，同时为了用最小的力将重物抬起，应该要使动力臂尽量长，所以要在C点施加垂直于杠杆向上的动力，如图所示    11．（24-25九年级上·江苏扬州·期末）如图（a）所示的多功能夹，其中AOB可以看成一个杠杆（b）所示。请在（b）图中画出使用该多功能夹时，作用在A点的最小动力F1的示意图及阻力F2的为臂l2。 【答案】 【详解】过支点O向阻力F2作垂线，可得阻力臂l2；由杠杆的平衡条件可知，当阻力和阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小，连接OA，线段OA就是最长动力臂，过A点向下作OA的垂线，就是最小动力。如图所示： 12．（23-24八年级下·湖北孝感·期末）如图所示，为一个活塞式抽水机的示意图。请在图中画抽水时的阻力臂l2和在A点的最小动力F1。（保留做图痕迹） 【答案】 【详解】做出F2的作用线，由支点O向F2的作用线引垂线，垂线段的长度即为其力臂l2。阻力与阻力臂一定时，要使施加的力最小，根据杠杆的平衡条件，动力臂需最长。以OA为力臂为最长力臂，过A点作OA的垂线就得到在A点施加的最小动力F1，方向向下。 题型04：杠杆平衡条件的应用 13．（24-25九年级上·湖南邵阳·期末）小芳在探究“杠杆平衡条件”的实验中，利用已调水平平衡的杠杆进行实验，将质量均相等的钩码挂在杠杆上使之再次水平平衡，如图所示，已知杠杆上相邻刻度线之间的距离相等。现将右侧钩码向右移动一小格，要使杠杆继续在水平位置平衡，下列操作可行的是（   ） A．左侧增加一个钩码 B．左侧减少一个钩码 C．将左侧钩码向右移动一小格 D．将左侧钩码向左移动一小格 【答案】A 【详解】初始时，杠杆平衡，根据杠杆平衡条件，左边力与力臂的乘积为，右边力与力臂的乘积为，两边相等，杠杆平衡。右侧钩码向右移动一小格后，右边力与力臂的乘积变为。 A．左侧增加一个钩码，左边力与力臂的乘积变为，与右边相等，杠杆可以继续在水平位置平衡，故A符合题意； B．左侧减少一个钩码，左边力与力臂的乘积变为，与右边不相等，故B不符合题意； C．将左侧钩码向右移动一小格，左边力与力臂的乘积变为，与右边不相等，故C不符合题意； D．将左侧钩码向左移动一小格，左边力与力臂的乘积变为，与右边不相等，故D不符合题意。 故选A。 14．（24-25九年级上·江苏苏州·期末）桔槔是中国古代一项伟大的发明。如图是古人利用桔槔从井里汲水的示意图，在它的前端A处用一根轻质细杆系一个水桶，在后端B处绑一块配重的石块，为支点且。汲水时，先缓慢向下拉杆；装水后，缓慢向上提杆。配重石块质量为30kg，桶重20N，桔槔的自重及摩擦不计。（g取） (1)当人沿AC方向向下拉杆时，桔槔是 杠杆；若移动支架，以为支点，则拉力的大小将 ； (2)向上提杆时人不施力，只借助配重石块，一次最多可以提起 kg水； (3)为满足不同场合的提水需求，可以更换配重石块。若汲水时，向下拉杆的力为，装满水后，水和桶总重为200N，向上提桶的力为，当和的大小相等时，配重石块质量应为 kg。 【答案】(1) 省力 变大 (2)8 (3)33 【详解】（1）[1][2]向下拉绳放下空桶时，在A端的力为动力，B端的力为阻力，动力臂O1C大于阻力臂O1D，属于省力杠杆；若移动支架，以O2为支点，阻力的大小不变，拉力的力臂减小，而阻力臂变大，根据杠杆平衡条件可知，拉力变大。 （2）向上提杆时人不施力，杠杆与水平方向的夹角不断变化，，只借助配重石块，根据杠杆的平衡条件可得 解得 （3）若汲水时，向下拉杆的力为，装满水后，水和桶总重为200N，向上提桶的力为，当和的大小相等时，根据杠杆的平衡条件可得，下拉时，由于杠杆支点两侧与是平面的夹角相等，则有 向上提水时有 联立以上两式解得 15．（23-24八年级下·安徽合肥·期末）如图所示是一款轻质悬挂式晾衣杆，OA为晾衣杆，AB为悬线，已知悬线能承受的最大拉力为20N，在悬线拉力F1作用下，晾衣杆保持水平平衡。已知OA＝1m，OC＝0.5m。在C点悬挂衣物的质量为2kg。求： (1)悬挂衣物的挂钩对杠杆的作用力FC。 (2)悬线拉力F1的大小。 【答案】(1)20N (2)20N 【详解】（1）衣物的重力 G=mg=2kg×10N/kg=20N 悬挂衣物的挂钩对杠杆的作用力 FC=G=20N （2）力臂是指从支点到力的作用线的垂直距离。画出F1的力臂，如下图所示： 由直角三角形的知识可知，拉力F1的力臂 杠杆水平平衡，则FC的方向与杠杆的垂直，其力臂等于OC的长（如上图所示），即 LC=OC=0.5m 根据杠杆的平衡条件可得 F1L1=FCLC F1×0.5m=20N×0.5m解得悬线拉力F1的大小 F1=20N 16．（24-25九年级上·江苏常州·期末）杆秤是我国古代劳动人民的一项伟大发明，小明仿照图甲所示的杆秤用轻质细杆制作了一个杆秤（如图乙所示），B、C处各有一秤纽。秤砣最远可移至E点，已知AB=BC=4cm，BD=DE。秤砣的质量为0.4kg，秤杆、秤钩和秤纽的质量均忽略不计。为了在杆秤上标定出测量需要的刻度值，将质量为3kg的钩码挂在秤钩上，用手提起B处的秤纽，移动秤砣在秤杆上悬挂的位置，至D点时，秤杆达到水平平衡，此时就可以在D点标定出刻度值为m1=3kg。g=10N/kg。求： (1)BD的长度； (2)提起C处的秤纽时，在D点应标定出的刻度值m1'； (3)此杆秤能称量物体的最大质量m最大。 【答案】(1)30cm (2)13kg (3)6kg 【详解】（1）由题意知，提起B处的秤钮，秤杆在水平平衡时，A处受到的力的大小 D处受到力的大小 由 所以BD的长度 （2）提起C处的秤纽时，AC的长度 CD的长度 由杠杆的平衡条件知，A处受到的力的大小 所以在D点应标定出的刻度值 （3）分析可知，当提起B处的秤纽，秤砣移至E点时，此杆秤称量物体的质量最大。BE的长度 据杠杆的平衡条件有 题型05：杠杆的动态平衡问题 17．（23-24八年级下·江苏南通·期末）如图所示，用质地均匀的杠杆匀速提升重物（不计摩擦），若想提高杠杆的机械效率，可采取的方法是（    ） A．将悬挂点B向右移动 B．将提升点A向左移动 C．减小物体所受的重力 D．增加重物上升的高度 【答案】A 【详解】A．物体上升的高度不变，将物体的悬挂点Ｂ向右移，杠杆提升高度比原来小一些，克服杠杆重力做的功减少，即额外功减少，有用功不变，根据得到机械效率升高，故A符合题意； B．将提升点A向左移动。这样做会增大阻力臂OA的长度，而动力臂OB和动力（由于杠杆平衡条件，动力也会相应增大）不变。这会导致总功W总​=Fs增大（因为F和s都增大），而有用功W有用=Gh仍然不变。因此，机械效率会减小，故B不符合题意； C．减小物体所受的重力。这样做会减小有用功W有用​=Gh（因为G减小），而总功W总=Fs可能由于动力或动力臂的变化而有所变化，但即使不变或减小，由于有用功的减小幅度更大，机械效率仍然会减小，故C不符合题意； D．增加重物上升的高度。这样做会增大有用功W有用=Gh（因为h增大），但也会增大动力所做的功（因为动力臂和动力可能随重物位置的变化而变化），从而增大总功W总​。由于有用功和总功都按相同比例增大，所以机械效率保持不变，故D不符合题意。 故选A。 18．（2024·江苏泰州·一模）如图，轻质杠杆的中点悬挂一个重物，在A端施加一个拉力F，逆时针缓慢改变拉力F的方向到图示虚线的位置，这个过程中杠杆始终在水平位置平衡，下列说法正确的是（    ） A．力F的大小变大 B．力F的大小先变大后变小 C．力F和它力臂的乘积先变大后变小 D．力F和它力臂的乘积始终保持不变 【答案】D 【详解】CD．由题可知，阻力和阻力臂不变，根据杠杆平衡条件可知，动力和动力臂的乘积不变，故C错误，D正确。 AB．根据杠杆平衡条件可知，阻力和阻力臂不变时，动力臂越长，动力越小；由图可知，OA是最长的动力臂，在A端施加一个拉力F，逆时针缓慢改变拉力F的方向到图示虚线的位置，动力臂先变长后变短，所以，力F的大小先变小后变大，故AB错误。 故选D。 19．（2012·山东聊城·二模）如图所示，一根重木棒在保持水平方向的动力F的作用下以O点为轴，由竖直位置逆时针匀速转到水平位置的过程中，若动力臂为L，动力与动力臂的乘积为M，则（　　） A．F增大，L增大，M增大 B．F增大，L减小，M减小 C．F增大，L减小，M增大 D．F减小，L增大，M增大 【答案】C 【详解】由图知道，l为动力臂，L为阻力臂由杠杆的平衡条件知道 Fl=GL 以O点为轴，由竖直位置逆时针匀速转到水平位置的过程中l不断变小，L逐渐增大，G不变；由于杠杆匀速转动，处于动态平衡；在公式 Fl=GL 中，G不变，L增大，则GL、Fl都增大；又知：l不断变小，而Fl不断增大，所以F逐渐增大；由以上分析知道，动力F增大，动力臂l减小，动力臂和动力的乘积M=Fl增大，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 20．（2012·江西新余·一模）如图所示，一直杆可绕O点转动，杠杆下端挂一重物，为了提高重物，用一个始终跟杠杆垂直的力使杠杆由竖直位置慢慢转到水平位置，在这个过程中直杆（　　）    A．始终是省力杠杆 B．始终是费力杠杆 C．先是省力的，后是费力的 D．先是费力的，后是省力的 【答案】C 【详解】由图可知动力的力臂始终保持不变，物体的重力G始终大小不变，在杠杆从竖直位置向水平位置转动的过程中，重力的力臂逐渐增大，在之前杠杆是省力杠杆，在之后，杠杆变为费力杠杆，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 题型06：定滑轮和动滑轮的工作特点 21．（23-24八年级下·安徽马鞍山·期末）用滑轮按如图所示的三种不同方式拉同一物体在同一水平面上做匀速直线运动，则（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】假设物块与地面的摩擦力为f，第一个滑轮为定滑轮，F1处于绳端，所以F1=f；第二个滑轮为动滑轮，F2处于绳端，则；第三个滑轮为动滑轮，F3作用在轴上，F3=2f；所以F2＜F1＜F3，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 22．如下图的三种场景中，拉力F1、F2、F3大小相等，在拉力的作用下物体移动的距离相等。若拉力所做的功分别记为W1、W2、W3，下列关于它们大小关系的判断中正确的是（　　） A．W1=W2=W3 B．W1=W2<W3 C．W2<W1=W3 D．W1<W2<W3 【答案】B 【详解】由图可见，第一幅图中滑轮为定滑轮，它的特点是不省力，不省距离，所以拉力移动的距离等于物体移动距离为s，拉力做的功为 W1=F1s 第二幅图中，拉力移动的距离等于物体移动距离为s，拉力做的功为 W2=F2s 第三幅图中滑轮为动滑轮，可以省一半力，但是费距离，拉力移动距离为2s，拉力做的功为 W3=F3×2s=2F3s 又因为拉力F1、F2、F3大小相等，所以 W1=W2<W3 故B正确，ACD错误。 故选B。 23．（23-24八年级上·上海·期中）如图所示，用三个滑轮分别拉同一个物体，沿同一水平平面做匀速直线运动，滑轮质量和摩擦均忽略，（a）（b）（c）图中所用的拉力分别是、、，其中最小的力为（　　） A． B． C． D．一样大 【答案】B 【详解】由图可知（a）为定滑轮，不计滑轮质量和摩擦，定滑轮不省力，则拉力与物块的摩擦力大小相等，即； 由图可知（b）为动滑轮，不计滑轮质量和摩擦，动滑轮省一半的力，即； 由图可知（c）为动滑轮，拉力施加在动滑轮上，则动滑轮的拉力等于2倍绳末端的力，即。 综上所述，故B符合题意，ABD不符合题意。 故选B。 24．（23-24八年级下·上海·期末）如图a、b所示，物体A和B所受重力均为200牛，当用力分别通过甲、乙两滑轮匀速提起物体A和B时，力为 牛；乙滑轮实质上是一个 （选填“省力”、“等臂”或“费力”）杠杆；若力、做功大小相同，则物体A、B被提升的高度为 。（以上均不计滑轮重力及摩擦）    【答案】 100 等臂 1∶1 【详解】[1]a图是动滑轮，动力臂是阻力臂的二倍，绳端的拉力是物重的一半，拉力 [2]b图是定滑轮，动力臂等于阻力臂，乙滑轮实质上是一个等臂杠杆。 [3]AB重力相同，a是动滑轮，b是定滑轮。力、做功大小相同，则 则 则物体A、B被提升的高度。 题型07：竖直面内的滑轮组及其工作特点 25．下图是某工地施工时用于提升重物的滑轮组，工人用大小为160N的拉力，在10s内将重力为400N的重物在竖直方向上匀速提升2m。若不计绳重和机械摩擦，则下列判断错误的是（　　） A．绳子自由端移动的距离为6m B．动滑轮的重力为80N C．绳子自由端移动的速度为0.2m/s D．工人做的功为960J 【答案】C 【详解】A．由图知，动滑轮上端有3段绳子承担拉力，则绳子自由端移动的距离，故A正确，不符合题意； B．动滑轮的重力，故B正确，不符合题意； C．绳子自由端移动的速度，故C错误，符合题意； D．工人做的功，故D正确，不符合题意。 故选C。 26．（23-24八年级下·广东汕尾·期末）端午将至，甄宝玉同学正在用滑轮组提升一箱重60N的粽子，如图，以下说法错误的是（　　） A．滑轮组绳子股数n=3 B．若宝玉所用拉力为22N，不计绳重和摩擦，则动滑轮重4N C．若粽子上升5m，则宝玉需要拉动绳子15m D．若宝玉拉动绳子的速度为3m/s，则粽子上升的速度为1m/s 【答案】B 【详解】A．由图知，使用滑轮组时，承担物重的绳子股数n=3，故A正确，不符合题意； B．不计绳重和摩擦，拉力，则动滑轮的重力 故B错误，符合题意； C．绳子自由端移动距离 故C正确，不符合题意； D．拉动绳子的速度v=3m/s，粽子上升的速度 故D正确，不符合题意。 故选B。 27．（24-25九年级上·云南楚雄·期末）某工人站在水平地面上，用竖直向下的力拉动绳子自由端，使物体匀速上升，如图甲所示。已知物体重为900N，竖直向下的拉力，物体上升的高度随时间变化的规律如图乙所示。则绳子自由端移动的速度为 m/s，拉力F做功的功率为 W。 【答案】 0.4 200 【详解】[1]物体上升的速度 由图甲知，承担物重的绳子的股数是 绳子自由端移动的速度 [2]拉力的功率 28．（24-25九年级上·江苏宿迁·期末）如图所示的滑轮组，不计拉线质量及滑轮转动摩擦。重物，每一个滑轮重。当绳自由端拉力F竖直向上大小为时，重物G对地面的压力为 N。拉力F为 N时，恰能让重物G匀速上升。 【答案】 30 40 【详解】[1]由图示知，动滑轮承重绳子为3根，不计拉线质量及滑轮转动摩擦，当绳子自由端拉力为30N时，重物对滑轮组的拉力 此时重物静止，受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力及拉力的作用，而滑轮组对重物的拉力等于重物对滑轮组的拉力，重物受到的支持力与重物对地面的压力是一对相互作用力，所以重物对地面的压力 [2]重物恰能匀速上升时，受到竖起向下的重力及竖直向上的拉力的作用，此时滑轮组受到重物向下的拉力等于物重为100N。此时绳端拉力 题型08：水平面内的滑轮组及其工作特点 29．（23-24八年级下·河北衡水·期末）高速铁路的输电线、无论冬、夏都需要绷直，以保障列车电极与输电线的良好接触。图乙为输电线的牵引装置工作原理图。钢绳通过滑轮组悬挂30个相同的坠砣，每个坠砣配重为150N，若某段时间内坠砣串下降了20cm，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，下列说法正确的是（　　） A．滑轮A为动滑轮、B为定滑轮 B．该牵引装置既能省力又能省距离 C．输电线P端受到的拉力大小为5000N D．坠砣对钢绳的拉力做功为900J 【答案】D 【详解】A．由图可知，滑轮A的轴不随物体运动，是定滑轮；滑轮B的轴随物体运动，是动滑轮，故A错误； B．使用动滑轮可以省力，但费距离，使用任何机械都不能省功。故B错误； C．图中坠砣挂在钢绳的自由端，由图知，使用的滑轮组承担P端拉力的绳子股数n=2，不计滑轮和钢绳自重、摩擦，可得 则输电线P端受到的拉力大小为 故C错误； D．坠砣对钢绳的拉力做功为 故D正确。 故选D。 30．（23-24八年级下·广东深圳·期末）如图所示，力F将重为400N的物体匀速拉动2m，物体与地面间的摩擦力为100N，不计滑轮和绳重及滑轮与绳之间的摩擦，下列选项正确的是（　　）    A．A是动滑轮 B．拉力F为50N C．拉力F所做的有用功是800J D．增大拉力F时，物体与地面之间的摩擦力也会增大 【答案】B 【详解】AB．根据图知，左侧B为动滑轮，A滑轮轴固定是定滑轮，承担物重的绳子股数为2，不计滑轮重及绳与轮之间的摩擦，人的水平拉力 故A错误，B正确； C．拉力F所做的有用功是 故C错误； D．增大拉力F时，物体与地面之间的压力和接触面的粗糙程度不变，摩擦力不变，故D错误。 故选B。 31．如图所示，人向下匀速直线拉绳提升重物，已知物体重80N，动滑轮重10N，不计绳重及摩擦，在5s内将重物匀速提升0.5m，人需用的拉力为 N，绳子自由端移动的距离为 m，绳子自由端移动速度是 m/s。 【答案】 45 1 0.2 【详解】[1]如图所示，两段绳子分担动滑轮和物体的重力，故人需用的拉力为 [2]绳子自由端移动的距离为 [3]绳子移动速度是 32．如图甲所示用一滑轮组提升重200N的物体，已知拉力F为80N，不计绳重和摩擦，物体、绳子自由端的运动情况如图乙所示，动滑轮重为 N，2s内拉力做的功为 J。 【答案】 40 240 【详解】[1]由图甲可知动滑轮上的绳子段数n＝3，则拉力端移动距离s＝3h，不计绳重和摩擦，拉力 则动滑轮重力 G动＝3F﹣G＝3×80N﹣200N＝40N [2]由图乙可知t＝2s时，物体运动的高度h＝1m，则2s内拉力做的功 W＝Fs＝Fnh＝80N×3×1m＝240J 题型09：斜面模型及机械效率的计算 33．（2025·安徽亳州·一模）如图所示，工人用沿斜面向上的拉力F，将木箱匀速拉到高处。已知整个过程中拉力F为100N，木箱沿斜面移动的距离s为8m，若斜面的机械效率η=60%，则木箱所受斜面的摩擦力f= N。 【答案】40 【详解】由题意可知，拉力F所做的总功为W总=Fs=100N×8m=800J 又因为斜面的机械效率为60%，则可得额外功为W额外=W总×(1-η)=800J×40%=320J 因为整个过程中木箱做匀速直线运动，摩擦力大小不变，对其进行受力分析可知，额外功全部为克服摩擦力做功，则木箱所受斜面的摩擦力为 34．（23-24八年级下·湖北孝感·期末）如图所示，工人用500N的推力在斜面上将重为1200N箱子向上推到到0.3m高处，箱子沿斜面移动了1m，共耗时5s，则推力的功率为 W，此斜面的机械效率为 ，克服摩擦力做功 J。 【答案】 100 72% 140 【详解】[1]根据题意可知，推力做的总功为 W总=F拉s=500N×1m=500J 推力的功率为 [2]根据题意可知，推力做的有用功为 W有=G物h=1200N×0.3m=360J 斜面的机械效率为 [3]根据题意可知，克服摩擦力做功即为额外功，即 W额=W总-W有=500J-360J=140J 35．（23-24八年级下·山东烟台·期末）如图所示，AC、BC为两个光滑斜面， AC>BC，在相等时间内把重为G的同一物体从斜面底端分别沿AC、BC匀速推至C点。若推力大小分别为 F₁、F₂，推力做功分别为 W₁、W₂，功率分别为P₁、P₂，则 F₁ F₂，W₁ W₂，P₁ P₂（均选填“>”、“<”或“=”）。 【答案】 ＜ = = 【详解】[1]因为AC＞BC且两斜面均光滑，斜面越长越省力，故F1小于F2。 [2][3]把物体分别沿AC、BC匀速推至C点，推力做的功等于克服物体重力做的功，根据 可知W1等于W2，又因为时间相等，故功率P1=P2。 36．（23-24八年级下·辽宁铁岭·期末）如图所示，用300N的力沿斜面把600N的重物匀速拉到顶端，物体在斜面上移动的距离为3m，共用时10s，上升的高度为1m。则运动过程中，拉力的功率为 W，斜面的机械效率是 。 【答案】 90 66.7% 【详解】[1]物体在斜面上运动的速度 则运动过程中，拉力的功率为 [2]斜面的机械效率是 题型10：轮轴模型及其的计算 37．（23-24八年级下·广西崇左·期末）如图所示是我国传统的农具风车，转动摇柄，风箱内的风叶向车斗送风，入料仓漏出的稻谷经过车斗而被筛选：饱粒将落入 （选填“A”或“B”）出料口，瘪粒落入另一个出料口，草屑被吹出出风口；风车的摇柄属于 （选填“滑轮”“斜面”或“轮轴”）。 【答案】 A 轮轴 【详解】[1]饱满稻谷，质量大，惯性大，运动状态难以改变，在重力作用下落入A出料口。 [2]风车的摇柄工作时由“轮“和“轴“组成，能绕共同轴线旋转，属于轮轴。 38．（22-23八年级下·安徽淮北·期末）如图所示，物重为G的物体在不同的简单机械的作用下均处于平衡状态。若不计机械自重和摩擦，则拉力F1、F2、F3、F4的大小关系是（　　）    A．F2<F3=F4<F1 B．F2<F4<F1<F3 C．F4=F2<F1<F3 D．F4<F2<F3<F1 【答案】B 【详解】由题意知，不计机械自重和摩擦；第一幅图中L1=L2，为等臂杠杆，由杠杆平衡条件可得F1=G；第二幅图是滑轮组，承担总重的绳子段数n=3，则；第三幅图是轮轴，此时的，根据平衡条件得 GR=F3r 即此时的动力为F3=3G；图中使用的是动滑轮，动力作用在轮上，省一半的力，则；由此可知 F2<F4<F1<F3 故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 39．如图甲，方向盘相当于一个轮轴，若F1＝20N，轮盘的半径为20cm，轴的半径为2cm，不计摩擦阻力，该轮轴平衡时F2＝ N．如图乙，门锁的把手相当于一个 （选填“省力”或“费力”）轮轴。 【答案】 200 省力 【详解】[1]由题知，F1＝20N，盘的半径R＝20cm，轴的半径r＝2cm，轮轴的实质是杠杆的变形，根据杠杆的平衡条件可得 F1R＝F2r F2＝＝200N [2]门锁的把手，外轮半径大于轴半径，动力作用在轮上，相当于一个省力轮轴。 40．在物理实践活动中，小明设计了如图所示的机械模型。推动硬棒CD或EF，使它们在水平面内绕轴O转动，即可将绳逐渐绕到轴O上，重物被提升。装置中的滑轮B （选填“能”或“不能”）改变力的大小。在使重物上升的过程中，请指出该装置的一个主要优点： ，该装置使用带来的一个不利影响： 。 【答案】 不能 可以省力 不能省距离，效率不高 【详解】[1]A、B都是定滑轮，使用时不能省力，也不能省距离。 [2][3]轮轴（省力杠杆）和定滑轮共同组合的好处是既可以省力，又可以改变力的方向；弊端时不能省距离，效率不高。 题型11：杠杆模型及机械效率的计算 41．工人用一均匀杠杆将重为1000N的货物匀速提高1m，如果动力臂与阻力臂之比始终为2：1，而工人所用的拉力为600N。则在此过程中有用功为 J，总功为 J，杠杆的机械效率为 。 【答案】 1000 1200 83.3% 【详解】[1]在此过程中有用功 [2]因为动力臂与阻力臂之比始终为2：1，则动力移动距离s是阻力移动距离的二倍，总功即拉力做的功 [3]杠杆的机械效率 42．如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为36N的物体缓慢升高10cm，拉力大小F为16N，拉力移动的距离为25cm，拉力F的大小将 （变大/变小/不变），杠杆的机械效率为 ；若将重物的悬挂点A向右移动到B点，将重物提升相同的高度，则杠杆的机械效率将 （变大/变小/不变）（不考虑摩擦）。 【答案】 不变 变大 【详解】[1]因为拉力和重力方向刚好平行，而拉力的力臂和重物对杠杆作用力的力臂都是支点到两个力的垂直距离，即重合，所以根据平行线分线段成比例的特征，拉力在竖直向上拉的过程中，动力臂和阻力臂的比值不变，所以根据杠杆平衡条件，重物对杠杆的作用力不变，拉力也不变。 [2]根据题意，，物体上升的高度 由功的计算公式可得 根据题意，，拉力移动的距离为 由功的计算公式可得 由机械效率的计算公式可得 [3]若将重物的悬挂点A向右移动到B点，将重物提升相同的高度，则所做的有用功不变，但杠杆向上移动的角度变小，杠杆向上移动的距离也变小，即克服杠杆自重所做额外功减小，在有用功不变，总功减小时，根据效率的公式，此时的效率变大。 43．小明在探究利用杠杆做功的实践活动中，杠杆一端固定，中点处挂有一重力G为20N的重物，现用手竖直提起杠杆的另一端，使物体缓慢匀速提升（摩擦忽略不计）。 （1）若不计杠杆自重，求拉力F的大小？ （2）若杠杆是一根自重为5N、材料均匀的硬棒，将重物提升的高度h为0.10m，小明使用杠杆所做的有用功W有用为多大？机械效率η是多大？ 【答案】（1）10N；（2）2J， 80% 【详解】解：（1）由杠杆原理可知 Fl1=Gl2 因为重物悬挂在杠杆中点，根据几个知识可知，重力力臂是拉力力臂的一半。则 （2）提升重物做的有用功 W有用=Gh=20N×0.1m=2J 克服杠杆自重做的额外功 W额外=G杆h=5N×0.1m=0.5J 总功 W总=W有用+W额外=2J+0.5J=2.5J 则杠杆机械效率 答：（1）不计杠杆自重，拉力F的大小是10N； （2）小明使用杠杆所做的有用功W有用为2J，机械效率η是 80%。 44．（23-24九年级上·海南省直辖县级单位·期末）“塔吊”是建筑工地上常见的起重设备，用塔吊可以很方便的将很重的建筑材料运送到高处的工作区域。如图所示，它有一水平臂AB，AO叫平衡臂，OB叫吊臂，C为可沿AB移动的滑轮组，移动范围是从O点到B点。 （1）已知AO=10m，OB=50m。若塔身的宽度和铁架、滑轮组所受重力及摩擦均不计，在A端所装配重为5t，要想起吊质量为1.25t的水泥板，则C点应移动到距离O点多远的地方？ （2）若塔吊20s内将质量为1.25t的水泥板匀速提高了4m，那么，塔吊提升水泥板的功率是多少？ （3）如果整个过程中克服机械做了3×104J的功，则塔吊的机械效率是多少？    【答案】（1）40m；（2）；（3）62.5% 【详解】解：（1）根据杠杠的平衡条件可得 则 所以 （2）塔吊对水泥板做的功 塔吊提升水泥板的功率是 （3）塔吊做的总功为 则塔吊的机械效率是 答：（1）C点应移动到距离O点40m的地方； （2）塔吊提升水泥板的功率是2.5×103W； （3）塔吊的机械效率是62.5%。 题型12：竖直水平拉滑轮组模型及机械效率的计算 45．（23-24八年级下·山东滨州·期末）如图甲所示装置，小明用力F向下拉绳子，使物体M在水平地面匀速移动，地面ab、bc粗糙程度不同。物体M重为400N，动滑轮重为5N，ab=2m，bc=3m。物体M从a点到c点过程中，拉力F与物体M移动距离的关系如图乙，不考虑物体大小对运动的影响，忽略绳子重力及滑轮转轴摩擦，对此过程的分析，下列结论错误的是（　　） A．绳子自由端移动的距离为10m B．拉力F做的功为840J C．拉力F在ab段做的额外功等于在bc段做的额外功 D．物体从ab段到bc段，滑轮组的机械效率变大 【答案】C 【详解】A．由甲图可知，绳子段数有2段，物体M从a点到c点过程中，物体移动的距离为 则绳子自由端移动的距离为 故A正确，不符合题意； B．由图乙可知，物体M从a点到b点过程中，拉力为60N，绳子自由端移动的距离为 拉力做的功为 物体M从b点到c点过程中，拉力为100N，绳子自由端移动距离为 拉力做的功为 所以物体M从a点到c点过程中，拉力做的功总共为 故B正确，不符合题意； C．不考虑物体大小对运动的影响，忽略绳子重力及滑轮转轴摩擦，拉力F在ab段做的额外功为 拉力F在bc段做的额外功为 所以拉力F在ab段做的额外功小于在bc段做的额外功，故C错误，符合题意； D．在ab段，滑轮组的机械效率为 在bc段，滑轮组的机械效率为 所以物体从ab段到bc段，滑轮组的机械效率变大，故D正确，不符合题意。 故选C。 46．如图所示，物体A重50N，物体B重15N，此时A恰能沿着水平桌面以0.2m/s的速度向右做匀速直线运动：对A施加水平向左的力F使B以原速度匀速上升，（不计机械摩擦、绳重及滑轮重）下列选项正确的是（　　） A．物体B匀速下降的速度是0.6m/s B．物体A受到的摩擦力为45N C．利用拉力F提升B时的机械效率为50% D．物体B匀速上升时，绳子拉力的功率为9W 【答案】C 【详解】A．由图知，滑轮组拉A匀速运动时，通过动滑轮绳子的段数，B下降的速度 故A错误； B．绳端拉力FB大小等于B的重力，不计机械摩擦、绳重及滑轮重，由可得：A物体受到滑轮组的拉力 物体A水平方向受到的滑轮组拉力与摩擦力是一对平衡力，所以A受到的摩擦力 故B错误； C．对A施加水平向左的力F使B以原速度匀速上升时，A受到的水平向左的力F与水平向右的摩擦力、滑轮组对A拉力平衡，所以 由于A对水平面间的压力和接触面的粗糙程度不变，所以A受到的摩擦力，所以水平向左的力 克服B重力所做功为有用功 拉力F做的功为总功 所以利用拉力F提升B时的机械效率 故C正确； D．B以原速度匀速上升，绳子拉力大小等于B的重力，绳子拉力的功率 故D错误。 故选C。 47．如图所示，工人师傅用250N的拉力，使重为2000N的物体以0.2m/s的速度在水平地面上做匀速直线运动，已知物体在运动时受到地面的摩擦力为物重的0.2倍，动滑轮受到的重力为80N，则工人师傅拉力的功率为 W，该滑轮组的机械效率为 。 【答案】 100 80% 【详解】[1]由图可知， n=2，则绳子自由端移动的速度 v绳=nv物=2×0.2m/s=0.4m/s 工人师傅拉力的功率 [2]物体在运动时受到地面的摩擦力 该滑轮组的机械效率 48．（23-24八年级下·北京通州·期末）如图甲所示，晓明利用滑轮组拉动物体M，使其在水平拉力的作用下，在水平地面上的ab段和bc段分别做匀速直线运动。已知ab段和bc段的粗糙程度不同，长度分别为2m和3m。物体M重为400N，动滑轮重为40N，与天花板相连的定滑轮重为50N。物体M从a点运动到c点的过程中，晓明对绳的拉力F与物体移动距离s的关系如图乙所示。绳重、轮与轴的摩擦均忽略不计，请完成下列问题。 （1）物体M在bc段运动时，画出其水平方向所受力的示意图。 （2）物体M在bc段运动时，M受到水平拉力.为多少? （3）物体M在bc段运动时，滑轮组的机械效率为多少? （4）物体从a点运动到c点的过程中，拉力F做的功为多少? 【答案】（1）；（2）160N；（3）80%；（4）840J 【详解】解：（1）由图甲可知，滑轮组中承重绳子股数n=2，由图乙可知，物体在bc段运动时，绳子自由端的拉力F=100N，则绳子对物体M的拉力为 由于物体做匀速直线运动，受到的摩擦力等于绳子对物体的拉力，大小为160N，方向与运动方向相反，如图所示： （2）由图甲可知，滑轮组中承重绳子股数n=2，由图乙可知，物体在bc段运动时，绳子自由端的拉力F=100N，则绳子对物体M的拉力为 （3）滑轮组的机械效率为 （4）物体从a点运动到c点的过程中，拉力F做的功为 答：（1）物体M在bc段运动时，其水平方向所受力的示意图如图所示： （2）物体M在bc段运动时，M受到水平拉力.Fb为160N； （3）物体M在bc段运动时，滑轮组的机械效率为； （4）物体从a点运动到c点的过程中，拉力F做的功为840J。 题型13：水平竖直拉滑轮组模型及机械效率的计算 49．（2024·山东泰安·中考真题）如图所示，汽车通过滑轮组将物体吊起。已知汽车的质量为，牵引力为，对绳子的拉力为；物体的重力为，物体匀速上升的速度始终为，汽车受到的摩擦力为汽车重力的0.05倍，取。下列说法中（    ） ①滑轮组的机械效率为    ②汽车受到的摩擦力为 ③汽车牵引力在4s内做的功为    ④汽车牵引力的功率为 A．只有①正确 B．只有①④正确 C．只有①②正确 D．只有③④正确 【答案】B 【详解】②汽车受到的摩擦力为 ①由图可知，滑轮组有效绳子段数，则滑轮组的机械效率为 ④汽车速度为 汽车牵引力的功率为 ③汽车牵引力在4s内做的功为 故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 50．如图所示，汽车通过滑轮组将物体吊起。已知汽车的质量为，牵引力为4000N，对绳子的拉力为2500N；物体的重力为6000N，物体匀速上升的速度始终为0.5m/s，汽车受到的摩擦力为其重力的0.05倍，g取。下列说法正确的是（　　） A．滑轮组的机械效率为80% B．汽车受到的摩擦力为150N C．汽车牵引力在4s内做的功为 D．汽车牵引力做功的功率为6000W 【答案】AD 【详解】A．由图可知，绳子的有效段数，则滑轮组的机械效率 故A正确； B．汽车受到的摩擦力 故B错误； C．4s内物体上升的高度 则汽车牵引力所做的功 故C错误； D．汽车牵引力做功的功率，故D正确。 故选AD。 51．（2025·重庆·一模）工人用如图所示装置将一个重为300N的矿石从井底匀速拉向井面，装置中动滑轮重100N，不计绳重与摩擦，则使用该动滑轮的机械效率为 %；若井深30m，当矿石从井底匀速拉出井面时，拉力F做的功为 J。 【答案】 75 1.2×104 【详解】[1]不计绳重与摩擦，动滑轮的机械效率为 [2]矿石从井底匀速拉出井面时，所做的有用功为W有用=Gh=300N×30m=9000J 拉力F做的功为 52．（2025·辽宁葫芦岛·二模）如图，工人用汽车和滑轮组将深井中的物体拉至井口。若井深10m，物体所受重力为6×103N。当汽车以3m/s匀速拉绳子时的拉力为2.5×103N，输出功率为9×103W（不计滑轮组的绳重与摩擦，g取10N/kg）。求： (1)将物体由井底拉至井口需要的时间； (2)滑轮组的机械效率； (3)汽车以3m/s匀速汽车匀速行驶时所受到的阻力。 【答案】(1)10s (2)80% (3)500N 【详解】（1）由图可知，滑轮组有效绳子段数，则绳子自由端移动距离为 则将物体由井底拉至井口需要的时间 （2）滑轮组的机械效率 （3）根据，汽车牵引力 汽车以3m/s匀速汽车匀速行驶时受力平衡，根据力的平衡条件，阻力为 题型13：含复杂滑轮组的机械效率的计算 53．如图所示，物体A在大小为10N的拉力F作用下，以0.3m/s 的速度向右匀速运动（不计细绳的摩擦及重力），若物体A与桌面间的摩擦力为6N，已知动滑轮重为1N，下列说法正确的是（g=10N/kg）（  ） A．拉力F做功的功率是3W B．物体B的质量是1.1 kg C．物体B上升的速度是0.15 m/s D．去掉F，物体A仍保持静止则物体B的重力可以增加到17N 【答案】ABD 【详解】A．拉力的功率 故A正确； B．因为A做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡状态得 得 由图示可知，滑轮组承重绳子的有效股数n= 3，则物体B的重力 物体B的质量 故B正确； C．B的上升速度 故C错误； D．去掉F后，仍保持物体A静止，F拉的最大值等于f，物体B的重力可以增加到 根据 可得 故D正确。 故选ABD。 54．如图，用滑轮组拉着重为80N的物体沿水平地面匀速直线运动，拉力F为12N，滑轮组机械效率为75%，不计绳重、轮与轴间的摩擦。下列说法正确的是（　　） A．此滑轮组动滑轮的重力为6N B．用一个质量更小的滑轮替换最下面的滑轮，滑轮组的机械效率会增大 C．物体受到水平地面的摩擦力为20N D．若在此物体上加一砝码，使其一起沿水平地面匀速直线运动，机械效率将变大 【答案】AD 【详解】AC．由图可知，连接动滑轮绳子的股数n=2，由于不计绳重、轮与轴间的摩擦，滑轮组的机械效率为 所以物体受到的摩擦力 f=ηnF=75%×2×12N=18N 故C错误； 因为不计绳重、轮与轴间的摩擦，绳端拉力 所以动滑轮的重力为 G动=nF-f=2×12N-18N=6N 故A正确； B．最下面的滑轮为定滑轮，定滑轮只改变力的方向，因此更换后不影响机滑轮组的械效率，故B错误； D．在物体上加一砝码后，物体对地面的压力增加，根据滑动摩擦力影响因素，在接触面的粗糙程度不变时压力越大滑动摩擦力越大可知，此时物体受到的摩擦力f增大，根据不计绳重、轮与轴间的摩擦时，机械效率 G动不变，f增大，机械效率增大，故D正确。 故选AD。 55．如图所示，利用轻质滑轮匀速拉动水平地面上重300N的A物体，使A物体在10s内向右移动了2m，若A物体受到的摩擦力大小为20N，拉力F大小为50N，则：弹簧测力计的示数为 ；水平拉力F所做的功为 ，功率为 ；滑轮的机械效率为 。 【答案】 20N 50J 5W 80% 【详解】[1]对A进行受力分析，其受到了绳子向右的拉力和摩擦力，因做匀速运动，绳子拉力与摩擦力是平衡力，故绳子拉力等于摩擦力等于20N，由于同一根绳子拉力处处相同，故弹簧测力计的示数为20N。 [2]拉力F移动的距离是物体的移动距离的一半，故拉力F移动的距离为1m，故拉力做功为 故拉力做功为； [3] 拉力的功率为 拉力的功率为； [4] 滑轮的机械效率为 滑轮的机械效率为。 56．在建筑工地上，小明同学利用如图所示的装置，用25N的拉力使重为300N的物体A沿着水平地面匀速运动，A在运动时受到地面的摩擦力为其所受重力的0.2倍，不计绳重及滑轮组的摩擦，则动滑轮所受重力 N，该装置的机械效率为 ，若增加物体A的重力，仍使物体A匀速运动，则该装置的机械效率将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 【答案】 15N 80% 增大 【详解】[1]物体A受到的摩擦力 由题意可知，人施加的拉力 所以动滑轮的重力 [2]该装置的机械效率 [3]若增加物体A的重力，物体A对地面的压力增大，物体受到的滑动摩擦力增大，由于物体A匀速运动，所以拉力也会增大，总功一定时，有用功占总功的比例会增大，故机械效率会增大。 1．（2025·安徽·中考真题）图示为某工人利用一滑轮提升物体的示意图。若该工人将质量为的物体沿竖直方向匀速提升，此过程中滑轮的机械效率为80%，取。求： (1)物体受到的重力大小； (2)工人所做的有用功； (3)工人所做的总功。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）物体受到的重力大小 （2）工人所做的有用功 （3）根据机械效率的计算公式，可得工人所做的总功 2．（2024·山东日照·中考真题）港口装载货物时，经常通过斜面将货物拉到甲板上。如图甲所示，倾角为30°的斜面固定在水平地面上，体重为800N的工人用300N竖直向下的拉力将重500N的货物从斜面底端拉到顶端。货物沿着斜面运动的速度随时间变化的图像如图乙所示，工人的鞋底与地面的总接触面积约为，不计滑轮的摩擦和绳子的重力。求： (1)拉动货物时工人对地面的压强； (2)货物在0～10s内运动的平均速度； (3)货物运动时受到的摩擦力大小。 【答案】(1) (2)1.2m/s (3)50N 【详解】（1）根据题意可知，地面对工人的支持力为 地面对工人的支持力和工人对地面的压力为相互作用力，大小相等，工人对地面的压力为 工人对地面的压强为 （2）根据图乙可知，货物0-5s通过的路程为 货物5-10s通过的路程为 货物0-10s运动的路程为 则货物0-10s运动的平均速度为 （3）根据题意可知，工人所做的有用功为 工人所做的总功为 货物运动时受到的摩擦力为 3．（24-25九年级上·江苏镇江·阶段练习）小雨用滑轮组提升重物。每个滑轮等重，不计绳重、摩擦和液体的阻力。（） (1)物体A的质量为50kg，求物体A的重力是多少？ (2)如图甲所示，小雨对绳子自由端的拉力为150N时，地面对物体A的支持力是100N。为了提起物体A，他增加了滑轮个数，组装了如图乙所示的滑轮组，并利用它将物体A在空气中匀速提升了2m，求小雨做的功是多少？ (3)小雨用图乙所示的滑轮组，将另一密度为的物体B从某液体中匀速向上拉至空气中，拉力F随时间t变化的图像如图丙所示。已知与之差为50N，在空气中提升B时滑轮组的机械效率为75%。求液体密度是多少？ 【答案】(1)500N (2)1200J (3)1×103kg/m3 【详解】（1）物体A的重力 G=mg=50kg×10N/kg=500N （2）如图甲，由题意可知，小雨没有把重物A提起来，对A进行受力分析如下图1，由力的平衡条件可得 G=F拉+F支 滑轮组对A的拉力 F拉=G-F支=500N-100N=400N 根据力的作用是相互的，A对滑轮组的拉力等于滑轮组对A的拉力，由图甲可知，n=3，对甲滑轮组的动滑轮进行受力分析，如图2所示，由力的平衡条件可得 3F=F拉+G动 所以动滑轮的重力 G动=3F-F拉=3×150N-400N=50N 为了提起物体A，他增加了滑轮个数，组装了如图乙所示的滑轮组，对乙图的动滑轮和A物体进行受力分析，如图3： 此时绳端的拉力 由图乙可知，n′=4，绳子移动的距离 s=4h=4×2m=8m 小雨做的功 W=F′s=150N×8m=1200J （3）不计绳重、摩擦，在空气中提升B时滑轮组的机械效率 代入数据可得 GB=300N B的体积 在空气中，绳端的拉力 已知 F2-F1=50N 则在水中绳端的拉力 F1=F2-50N=100N-50N=50N B物体浸没在水中时，以B物体和2个动滑轮为研究对象，其受力情况如图4，由力的平衡条件可得 4F1+F浮B=GB+2G动 则B在水中受到的浮力 F浮B=GB+2G动-4F1=300N+2×50N-4×50N=200N 液体的密度 4．（2024·四川达州·中考真题）如图所示，一重为200N底面积为0.4的方形玻璃缸（玻璃缸壁的厚度忽略不计），玻璃缸中装有重1000N的水。上方有一轻质杆OA，在绳子AC的拉力作用下可绕竖直墙上O点转动，现在OA的中点B处悬挂一滑轮组。已知每个滑轮重20N，滑轮组上悬挂着重300N的物体甲，将浸没的重物甲缓慢拉离水面后，玻璃缸中水位下降了5cm，（忽略物体带出的水，，g取10N/kg）求： （1）当重物甲拉离水面后，玻璃缸对地面的压强； （2）重物甲浸没在水中时所受的浮力； （3）滑轮组的绳子不会断裂，当时，杆OA刚好水平，若绳子AC能承受的最大拉力时，利用此装置将重物拉离水面后缓慢上升过程中的最大机械效率是多少。（不计杆OA和绳子的重力及绳与滑轮间的摩擦） 【答案】（1）3000Pa；（2）200N；（3）95% 【详解】解：（1）玻璃缸对地面的压力等于玻璃缸的重力加上水的重力，即 则当重物甲拉离水面后，玻璃缸对地面的压强为 （2）将浸没的重物甲缓慢拉离水面后，玻璃缸中水位下降了5cm，则重物甲排开水的体积为 重物甲浸没在水中时所受的浮力为 （3）先做出绳AC拉力的力臂OD，如图，直角三角形ADO中，∠A=30°，，B是OA的中点，，OB=OD 根据杠杆平衡条件 ，绳子AC能承受的最大拉力FA=620N，B点最大拉力FB=620N；滑轮组绳子的最大拉力 物体最大重力 滑轮组的最大机械效率 答：（1）当重物甲拉离水面后，玻璃缸对地面的压强3000Pa； （2）重物甲浸没在水中时所受的浮力200N； （3）滑轮组的绳子不会断裂，当∠CAO=30°时，杆OA刚好水平，若绳子AC能承受的最大拉力FA=620N时，利用此装置将重物拉离水面后缓慢上升过程中的最大机械效率是95%。 5．（2024·山东潍坊·中考真题）如图甲所示的装置由杠杆PQ、圆柱形物体a、b以及水箱、滑轮等组成。杠杆PQ只能绕O点在竖直平面内转动，，P端通过竖直绳连接a，a通过竖直轻杆固定在地面上；b浸没在水中，通过细绳、滑轮与杠杆Q端相连。开始时PQ水平，打开出水口阀门，轻杆对a的作用力F的大小随水面下降高度x变化的规律如图乙所示。已知a、b质量分别为、，滑轮、杠杆和绳的重力均忽略不计，忽略所有摩擦，g取10N/kg，水的密度。求： (1)打开阀门前P端绳对a的拉力； (2)打开阀门前b受到的浮力； (3)b的密度； (4)当b受到的拉力大小为8.4N时，b下表面处的液体压强。 【答案】(1) (2) (3) (4) 【详解】（1）由图乙可知，当水面下降高度x小于10cm时，轻杆对a的作用力F不变，则P端绳对a的拉力不变，Q端绳的拉力不变，绳对b的拉力不变，b受到的浮力不变，此时b完全浸没在水中；当水面下降高度x在10cm至50cm之间时，轻杆对a的作用力F方向先向上，大小逐渐减小，直至减小为零，之后F方向变为向下，大小逐渐增大，此时P端绳对a的拉力逐渐增大，Q端绳的拉力也逐渐增大，绳对b的拉力也逐渐增大，b受到的浮力逐渐减小，此过程为b上表面刚露出水面到b下表面刚露出水面的过程；当水面下降高度x大于50cm时，轻杆对a的作用力F不变，则P端绳对a的拉力不变，Q端绳的拉力不变，绳对b的拉力不变，b受到的浮力不变，此时b完全露出水面。打开阀门前轻杆对a的作用力F=4.8N，物体a处于静止状态，竖直方向受力平衡，则打开阀门前P端绳对a的拉力为 （2）由 可知，打开阀门前Q端绳的拉力为 图中承重绳子股数n=2，滑轮、杠杆和绳的重力均忽略不计，此时绳子对b的拉力为 此时，物体b处于静止状态，竖直方向受力平衡，则打开阀门前b受到的浮力为 （3）b的体积为 b的密度为 （4）当b浸没时，受到的拉力为6.8N，b的重力不变，当b受到的拉力大小为8.4N时，浮力需减小，则此时b上表面露出水面，b下表面处的液体压力等于浮力，当b受到的拉力大小为8.4N时，b下表面处的液体压力为 由图乙可知，当水面下降高度x小于10cm时，轻杆对a的作用力F不变，则P端绳对a的拉力不变，Q端绳的拉力不变，绳对b的拉力不变，b受到的浮力不变，此时b完全浸没在水中；当水面下降高度x在10cm至50cm之间时，轻杆对a的作用力F方向先向上，大小逐渐减小，直至减小为零，之后F方向变为向下，大小逐渐增大，此时P端绳对a的拉力逐渐增大，Q端绳的拉力也逐渐增大，绳对b的拉力也逐渐增大，b受到的浮力逐渐减小，此过程为b上表面刚露出水面到b下表面刚露出水面的过程；当水面下降高度x大于50cm时，轻杆对a的作用力F不变，则P端绳对a的拉力不变，Q端绳的拉力不变，绳对b的拉力不变，b受到的浮力不变，此时b完全露出水面。由此可知，b的高度为 b的底面积为 b下表面处的液体压强为 6．（2024·四川遂宁·中考真题）遂宁大英的卓筒井被誉为“世界近代石油钻井之父”，是手工制盐的活化石。从井中提取盐卤水是制盐过程中的关键环节，其装置如甲图所示。某科创小组制作了一个模型来模拟提取过程，如乙图所示，图中的竹制汲卤筒顶端开口，底部装有硬质单向阀门；竹条具有韧性，对汲卤筒可以产生压力或拉力。汲卤筒在盐卤水中下降时单向阀门绕O点转动打开，盐卤水进入筒中；当汲卤筒上升时，单向阀门绕O点转动关闭。已知汲卤筒的高2m，质量2.4kg，密度，盐卤水的密度（汲卤筒底和阀门厚度及质量不计；g取）。求： （1）汲卤筒实心部分的体积； （2）汲卤筒浸没在盐卤水中时受到的浮力大小； （3）汲卤筒浸没在盐卤水中静止时，竹条对它所施加力的大小和方向； （4）取出装满盐卤水的汲卤筒后，在竖直状态下，要将阀门刚好顶开至少需用多大的力（筒的取水口与单向阀门均看作面积为的圆形；盐卤水对阀门压力的作用点等效在阀门圆心处）。 【答案】（1）；（2）44N；（3）20N，竖直向下；（4）33N 【详解】解：（1）根据可得，汲卤筒实心部分的体积为 （2）根据阿基米德原理可得，汲卤筒浸没在盐卤水中时受到的浮力大小为 （3）汲卤筒的重力为 小于浮力，汲卤筒浸没在盐卤水中静止时，处于平衡状态，受到平衡力作用，此时竹条对它所施加力为压力，故有 所以竹条对它所施加力的大小为 方向与重力方向相同，为竖直向下。 （4）盐卤水对阀门的压强为 根据可得，盐卤水对阀门的压力为 单向阀门相当于一个杠杆，根据杠杆平衡条件可知，当顶开阀门的力作用在与O点关于圆心对称的点上时，此时动力臂最大，阻力与阻力臂的乘积不变，动力最小，有 所以将阀门刚好顶开的力最少为 答：（1）汲卤筒实心部分的体积为； （2）汲卤筒浸没在盐卤水中时受到的浮力大小为44N； （3）汲卤筒浸没在盐卤水中静止时，竹条对它所施加力的大小为20N，方向为竖直向下； （4）取出装满盐卤水的汲卤筒后，在竖直状态下，要将阀门刚好顶开至少需用33N的力。 7．（24-25九年级上·广西柳州·阶段练习）使用如图所示的滑轮组，匀速拉动水平面上的物体（不计空气阻力）。已知物体在该水平面上运动时，受到的摩擦力为物重的0.1倍。当物体的质量为30kg时，滑轮组的机械效率为75%。不计绳重和滑轮组内的摩擦。（）求： (1)物体的质量为30kg时，在水平面受到的滑动摩擦力； (2)弹簧测力计的示数； (3)拉动质量为40kg的物体时，该滑轮组的机械效率。 【答案】(1)30N (2)20N (3)80% 【详解】（1）物体在水平面受到的滑动摩擦力 （2）由题图可知，，根据得弹簧测力计的示数为 （3）由得动滑轮的重力 质量为40kg的物体在水平面受到的滑动摩擦力 根据该滑轮组的机械效率 8．（2025·北京·模拟预测）小分重500N站在地面上，利用如图甲所示的滑轮组提升一批不同重力的货物。此时，小分正用竖直向下的拉力F使重为450N的货物A以0.2m/s的速度匀速上升，双脚与水平地面接触的总面积为500cm2，拉力F所做的功W与时间t的关系如图乙所示。已知缠绕滑轮组的绳子最多只能承受550N的拉力，在不计绳重和摩擦的情况下，求： (1)拉力F的功率； (2)小分对地面的压强； (3)小分使用该滑轮组匀速提升货物时，最大机械效率。 【答案】(1)120W (2) (3) 【详解】（1）由图乙可知，拉力F所做的功为时用时，则拉力F的功率 （2）滑轮组有效绳子段数，内物体上升高度为 则绳子自由端移动距离为 则绳子自由端拉力为 则小分对地面的压力为 则小分对地面的压强为 （3）不计绳重和摩擦的情况下，动滑轮重力为 小分重500N，缠绕滑轮组的绳子最多只能承受550N的拉力，则当绳子自由端拉力最大为500N时，提升的货物最重，机械效率最高，则提升的货物重力最大为 则最大机械效率 9．（2025·安徽六安·一模）工人用如图所示装置把重的物体，从斜面底部匀速拉到高的平台上（斜面与水平地面的夹角为），用时。工人对绳子的拉力为，动滑轮重，不考虑绳重和滑轮转轴的摩擦，求： (1)绳子对物体做的功； (2)物体克服摩擦力所做的功； (3)整个装置的机械效率。 【答案】(1)3120J (2)1120J (3)62.5% 【详解】（1）从图中可知绳子的股数，工人对绳子的拉力，不考虑绳重和滑轮转轴的摩擦，根据可知，绳子对物体的拉力 斜面与水平地面的夹角为，平台高，根据数学知识可知斜面的长 则绳子对物体做的功 （2）重物沿斜面移动到高台上拉力的有用功 物体克服摩擦力做的功 （3）工人对绳子的拉力做的总功 整个装置的机械效率 10．（23-24九年级上·北京·阶段练习）工人用如图所示装置把建筑材料运到楼顶，三个滑轮质量相等，绳子质量和滑轮、轮与轴的摩擦不计。质量不计的杠杆AOB，BO＝4AO，B点用绳子系住一个配重G1＝500N，配重与水平楼顶的接触面积为S＝0.2m2。当把重为G2＝2000N的建筑材料匀速竖直向上提起时5m，拉力F1＝700N，此时杠杆AOB保持水平平衡。求滑轮组的机械效率和配重对楼顶的压强。为保持杠杆AOB始终水平平衡，用此装置最多能匀速竖直向上拉起多重的建筑材料？ 【答案】95.2%，625Pa，2750N 【详解】解：匀速竖直向上拉起建筑材料，动滑轮受力为重力G动、建筑材料通过绳对动滑轮的拉力F拉，动滑轮上端3根绳子的拉力3F1，则 建筑材料匀速向上运动，则 所以 滑轮组的机械效率 定滑轮受力为重力G定、绳子对定滑轮的拉力2F拉定，A点通过绳子拉定滑轮的拉力FA，定滑轮静止，如图所示： 则 绳子质量不计 已知 则 杠杆A和B点分别受力FA′、FB′，水平平衡如下图所示 根据杠杆平衡条件列出 由力的相互作用得 则 配重静止，受力为重力G1、绳子拉力FB和楼顶的支持力F支，如下图所示： 则 G1＝FB+F支 由力的相互作用得 则 由力的相互作用得，配重对楼顶的压力 配重对楼顶的压强 装置能匀速竖直向上拉起建筑材料最重时，配重对楼顶的压力为零，由力的平衡与相互作用力得 根据杠杆平衡条件 滑轮组每根绳子受力 将动滑轮与建筑材料看成一个整体，整体受重力（G动+G′2）、3F1′作用处于平衡状态，则 因此建筑材料的重力 答：滑轮组的机械效率为95.2%；配重对楼顶的压强为625Pa；用此装置最多能匀速竖直向上拉起2750N的建筑材料。 1 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$