3.4.2 简单机械-滑轮与机械效率讲练-2025-2026学年浙教版科学九年级上册

第4节 简单机械-滑轮与机械效率 ( 思维导图 ) 考点一、滑轮的分类与作用 使用滑轮工作时，根据滑轮轴的位置是否移动，可将滑轮分成定滑轮和动滑轮两类。 定滑轮 动滑轮 定义 轴固定不动 轴随物体一起移动 特点 不省力，不省距离，但能改变力的方向 省一半力，费一倍距离，且不能改变力的方向 应用 旗杆顶部的滑轮 起重机的动滑轮 定滑轮和动滑轮的实质 (1)定滑轮可以看做一个变形的杠杆，如图所示，滑轮的轴相当于支点，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径，根据杠杆的平衡条件可知:F=G,所以不省力。因此，定滑轮的实质是一个等臂杠杆。 (2) 动滑轮也可以看做一个变形的杠杆，如图所示，支点o在滑轮的边缘上，动力臂为阻力臂的2倍，故动力F是阻力F的二分之一，即动滑轮能够省一半力。因此，动滑轮的实质是动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆，使用动滑轮费一倍的距离，如物体上升距离为h，则绳子自由端移动的距离s=2h。 ( 典例分析 ) 典例1：在实验中，某同学用滑轮把重为1牛的钩码以0.1米/秒的速度匀速提升1米，在不计摩擦的情况下，以下说法正确的是（） A．该滑轮为动滑轮 B．钩码上升的高度为0.5米 C．拉力F的大小为0.5牛 D．该同学做功的功率为0.1瓦 【解析】【分析】定滑轮不能省力，但可以改变力的方向。 【解答】A、该滑轮的位置不会随着钩码位置变化而变化，所以是定滑轮，故A错误； B、由题中信息可知，钩码上升的高度为1米，故B错误； C、定滑轮不能省力，拉力等于钩码的重力等于1N，故C错误； D、该同学作用的功率，故D正确。 故答案为：D。 ( 举一反三 ) 变式1：如图所示，物体G在竖直向上的拉力F的作用下，匀速上升0.2m。已知G=18N， F=10N。这一过程中， 不能得到的结论是 （　　） A．绳子自由端上升0.4m B．拉力F做功4J C．动滑轮重为2N D．物体克服重力做功3.6J 【解析】【分析】 由图示可知，承重绳子的有效股数n=2，由滑轮组的特点，结合功的计算公式分析解答。 【解答】 由图示可知，滑轮承重绳子的有效股数n=2， A.绳子自由端上升的高度s=nh=2×0.2m=0.4m，故A正确不合题意； B.拉力的功W=Fs=10N×0.4m=4J，故B正确不合题意； C.根据可知，则动滑轮的重力G滑轮=nF-G=2×10N-18N=2N，实际上滑轮是存在摩擦的，因此滑轮的重力小于2N，故C错误符合题意； D.有用功W有=Gh=18N×0.2m=3.6J，故D正确不合题意。 故选C。 变式2：一辆汽车不小心陷进泥潭后，司机按如图所示的两种方法拉车（不计绳子与滑轮间的摩擦及滑轮自重），下列说法正确的是（　　） A．甲、乙都省力 B．甲省力，乙不省力 C．甲不省力，乙省力 D．甲、乙都不省力 【解析】【分析】定滑轮不省力不费力，但是可以改变用力方向；动滑轮不能改变用力方向，但是可以省力，据此分析判断。 【解答】根据图片可知，甲中的滑轮固定在大树上，不随汽车一起移动，为定滑轮，不省力； 乙中的滑轮与汽车相连，跟随汽车一起移动，为动滑轮，可以省力。 故C正确，而A、B、D错误。 故选C。 变式3：如图所示，下列滑轮使用过程中（不计摩擦、滑轮重力和绳重）可以省力的是（　　） A． B． C． D． 【解析】【分析】定滑轮和动滑轮都可以看成是变形的杠杆，由杠杆的平衡条件，将杠杆分为省力、费力和等臂三类杠杆。本题的关键在于判断这个滑轮是定滑轮还是动滑轮。 【解答】A.该滑轮为定滑轮，定滑轮相当于等臂杠杆，动力等于阻力，不能省力。故A不符合题意。 B.该滑轮为动滑轮，动滑轮相当于动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆，可以省力。故B符合题意。 C.该滑轮为定滑轮，定滑轮相当于等臂杠杆，动力等于阻力，不能省力。故C不符合题意。 D.该滑轮为定滑轮，定滑轮相当于等臂杠杆，动力等于阻力，不能省力。故D不符合题意。 故答案为：B 考点二、使用定滑轮和动滑轮的几种情况(图中物体全部匀速运动) 定滑轮 动滑轮 图示 表达式 F=G F=F摩，F摩物体与地面的摩擦力 F=(G+G轮)/2 S绳=2h物 v绳=2v物 F=F摩/ 2 S绳=2h物 v绳=2v物 F=2G+G轮 S轮=s物/2 v轮=v物/2 F=2F摩 S轮=s物/2 v轮=v物/2 ( 典例分析 ) 典例1：如图所示， 物体A 重为200N， C、D滑轮重均为30N。物体B重为120N，它恰好能拉着A向右匀速运动。现用水平向左的拉力F作用于物体A上，使物体B在5s内匀速上升了0.8m，则：(不计绳重和摩擦) （1） 图中D为　 　(填“定”或“动”) 滑轮， C在此次提升重物过程中的作用是　 　。 （2） 拉力F的大小为　 　N， 拉力F的功率为　 　w。 【解析】【分析】 （1）定滑轮使用时，滑轮的位置固定不变；定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向； 动滑轮使用时，滑轮随重物一起移动；动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，可以省一半的力，但费1倍距离； （2）由图可知，承担物重的绳子股数n=2，利用不计绳重和摩擦时求出绳子自由端的拉力，物体A匀速运动，拉力和摩擦力是一对平衡力，可知物体A所受摩擦力大小。 若用一水平向左的力F拉动物体A，拉力F的大小等于物体A所受摩擦力与绳子自由端的拉力之和，又知物体B在5s内匀速上升了0.8m，利用s=nh求物体A移动的距离，根据功和功率公式可求出拉力的功率。 【解答】 （1）由图可知，D滑轮随物体一起运动，因此D滑轮是动滑轮；C滑轮固定不动，因此C滑轮是定滑轮，其作用是改变力的方向； （2）由图可知，承担物重的绳子股数n=2，不计动滑轮、绳重以及滑轮轮轴间摩擦，绳子自由端的拉力：； 物体A匀速运动，则拉力和摩擦力是一对平衡力，物体A所受摩擦力：f=F绳=75N。 用一水平向左的力F拉动物体A，拉力：F=f+F绳=75N+75N=150N， 物体B在5s内匀速上升的距离h=0.8m，则物体A在5s内匀速移动的距离：s=nh=2×0.8m=1.6m， 拉力做的功：W=Fs=150N×1.6m=240J， 拉力F的功率为：。 ( 举一反三 ) 变式1：质量为6kg的物体A放在水平桌面上，利用如图所示的装置使物体以0.2m/s的速度做匀速直线运动，弹簧测力计始终保持水平，其示数为3N，不计绳子与滑轮组之间的摩擦，则（） A．作用在绳端的拉力F为9N B．在2s内拉力F的功率是1.8W C．在2s内拉力F做功1.2J D．水平桌面对物体A的摩擦力是3N 【解析】【分析】A.根据作用在绳端的拉力与弹簧测力计的示数相等可知作用在绳端的拉力； B.根据求出拉力F的功率； C.根据速度公式求出2s内物体通过的距离，绳子自由端移动的距离s=ns物，根据W=Fs求出在2s内拉力F做功； D.由图可知n=3，利用不计绳重、测力计重和滑轮组内部的摩擦时求可求出物体A受到的摩擦力； 【解答】A.因为弹簧测力计的示数是3N，且同一根绳子各处的拉力大小相同，所以，作用在绳端的拉力F为3N，故A错误； B.在2s内拉力F的功率：，故B正确； C.由可知，物体A在2s内通过的距离：s'=vt=0.2m/s×2s=0.4m， 绳子自由端移动的距离：s=ns物=3×0.4m=1.2m， 在2s内拉力F做功：W=Fs=3N×1.2m=3.6J，故C错误； D.由图可知n=3，因为不计绳重、测力计重和滑轮组内部的摩擦时，所以，水平桌面对物体A的摩擦力：f=nF=3×3N=9N，故D错误。 故答案为：B。 变式2：如图所示，不计滑轮与绳、滑轮与转轴间的摩擦及绳及滑轮重力前提下，用三个同样的滑轮分别拉同一物体，使物体沿同一水平面做匀速直线运动，速度分别为、、（），所用的拉力分别为、、，则、、大小关系是（　　） A． B． C． D．无法判断 【解析】【分析】物体在水平方向上做匀速直线运动，根据二力平衡的条件可知物体所受的拉力等于物体受到的摩擦力，然后根据定滑轮和动滑轮的工作特点，分别求出F1、F2、F3，即可比较其大小。 【解答】设物体移动时与地面的摩擦力是f，三个图中物体对水平面的压力和粗糙程度相同，则摩擦力相同，第一个图中滑轮是动滑轮则 第二个图中是定滑轮不省力也不费距离所以 F2=f 第三个图中因为动力作用在了轴上所以费力 F3=2f 所以可以得出 故答案为： B。 变式3：小明利用如图所示的简单机械移动物体A时，当沿不同方向分别用F1、F2、F3的力，以不同速度匀速拉动物体时，忽略绳子与滑轮的摩擦，下列说法中正确的是（　　） A．F1=F2 B．F1F2F3 C．F1F2F3 D．F1=F2=F3 【解析】【分析】动滑轮能改变力的方向，不能改变力的大小，物体做匀速直线运动，受力平衡，拉力等于摩擦力。滑动摩擦力大小与压力大小及接触面的粗糙程度有关。【解答】由图可知，图中滑轮是定滑轮，定滑轮不能省力，因为物体A匀速运动，所以F1、F2、F3都与物体A受到地面的摩擦力相等，所以三种拉法所用拉力一样大，故ABC错误，故D正确。 故答案为：D。 考点三、滑轮组 由定滑轮和动滑轮组成，同时具备定滑轮和动滑轮特点，既可以省力，又能改变力的方向(但费距离)。 (1)探究滑轮组的省力情况: ①用弹簧测力计测出钩码和动滑轮的总重。 ②按图甲方式匀速拉动绳子，记录此时承担重物和动滑轮总重的绳子股数和弹簧测力计读数F1 ③按图乙方式匀速拉动绳子，记录此时承担重物和动滑轮总重的绳子股数和弹簧测力计读数F2。 分析实验数据可以得出，在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下，弹簧测力计的示数F与钩码的重G以及动滑轮的重G轮的关系为F=(G+G轮)/2即重物与动滑轮的总重由几股绳子承担，提起重物所用的力就是总重的几分之几。 (2)利用滑轮组提起物体时，动力F通过的距离s与物体被提高的高度h的关系是s=nh (n表示承担物重的绳子股数)。 ( 典例分析 ) 典例1：建筑工人用如图所示的滑轮组（不计绳重及摩擦阻力），在4s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动2m的过程中，所用的拉力为400N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍。在此过程中，下列说法错误的是（　　） A．绳子自由端沿水平方向移动了4m B．物体移动的速度为0.5m/s C．拉力F的功率为200W D．物体受到的摩擦力为600N 【解析】【分析】①物体匀速直线运动，物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力；②滑轮组中，若承担物重的绳子股数n，绳端移动距离与物体移动距离之间的关系是：s绳＝nhA； 不计绳重和摩擦力，绳端拉力与物体的重力和动滑轮的重力之间的关系是：F＝FA。 【解答】A、如图所示，有2段绳子拉动动滑轮，物体沿水平方向匀速移动2m的过程中，绳子自由端沿水平方向移动的距离为 故A正确，不符合题意； B、物体移动的速度为 故B正确，不符合题意； C、拉力F的功率为 故C错误，符合题意； D、物体受到的摩擦力为 故D正确，不符合题意。 故答案为：C。 ( 举一反三 ) 变式1：如图所示， 物体A 静止于光滑水平面上，物体B 在物体A 表面向左匀速运动了0.2m(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)。 （1） 滑轮1 和滑轮2中，属于动滑轮的是　 　。 （2） 弹簧测力计的读数为　 　N。 （3）若F2增大，则物体A 相对地面的运动状态如何?　 　 (填“向左运动”“向右运动”或“静止”)。 【解析】【分析】（1）根据动滑轮的特点判断那个是动滑轮； （2）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，即定滑轮受到向左的拉力等于拉力F2的3倍； （3）一个物体在另一个物体发生挤压且有相对运动或相对运动的趋势时，则两物体之间就产生摩擦力；静止的物体，所受合力为0；一对相互作用力大小相等，方向相反。 【解答】 （1）滑轮1固定在弹簧测力计的挂钩上静止不动，滑轮2在力F1的作用下随物体一起移动，所以滑轮2是动滑轮； （2）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，此时有三段绳子拉着弹簧测力计，则弹簧测力计的示数F=3F2=3×3N=9N； （3）地面光滑，故物体A只受力F1和物体B对它的摩擦力，物体之间的滑动摩擦力和拉力都不变，所以物体A依然处于静止状态。 变式2：如图所示，重600N 的物体在大小为 100N 的水平拉力作用下，以0.1m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为60%。下列说法正确的是 (　　) A．物体与地面间的滑动摩擦力为100 N B．拉力 F 做的功为100J C．额外功的功率是8W D．绳子自由端移动的速度为0.3m/s 【解析】【分析】 B.n=2，先根据速度公式得出物体移动的距离，再得出绳子自由端移动的距离，根据W总=Fs绳得出拉力F做的功； A.物体与地面间的滑动摩擦力做的功为有用功，根据W有用=W总η得出有用功。根据得出物体与地面间的滑动摩擦力； C.根据W额=W总-W有用得出额外功，根据得出额外功的功率； D.根据速度公式得出绳子自由端移动的速度。 【解答】 B.根据图示可知，承担重力的绳子段数n=2，物体移动的距离s物=vt=0.1m/s×10s=1m，绳子自由端移动的距离s绳=2×1m=2m，拉力F做的功W总=Fs绳=100N×2m=200J，故B错误； A.物体与地面间的滑动摩擦力做的功为有用功，则W有用=W总η=200J×60%=120J，物体与地面间的滑动摩擦力，故A错误； C.额外功W额=W总-W有用=200J-120J=80J，额外功的功率，故C正确； D.绳子自由端移动的速度，故D错误。 故选C。 考点四、机械效率 （一）有用功、额外功、总功的定义 (1)有用功:人们提升重物过程中必须做的功，用w有用表示。 (2)额外功:利用机械时，人们不得不额外做的功，用W额外表示。 (3)总功:人的拉力(动力)对动滑轮(机械)所做的功，用W总表示，W总=W有用+W额外 (4)有用功、额外功、总功的单位都是焦(J)。 （二）机械效率 定义 公式 有用功 提升重物过程中必须要做的功 W有 额外功 利用机械时，人们不得不额外做的功 W额 总功 有用功和额外功之和 W总＝W有＋W额 机械效率 科学上把有用功跟总功的比值 η＝×100% （三）提高机械效率的途径: ①在所做的有用功不变的情况下，减小额外功，具体方法是改进结构，使机械更合理，更轻巧，如减少动滑轮的个数，或换用质量小的动滑轮，尽量减小摩擦等; ②在所做额外功一定的情况下，增大有用功，即在机械能承受范围内尽可能增加每次提起重物重力。 ( 典例分析 ) 典例1：如图是一个定滑轮（质量为）和一个动滑轮（质量为）组成的滑轮组。用该滑轮组在4秒内将重物竖直向上匀速提升，所用拉力F=100N，不考虑绳重和摩擦的影响。 （1）在该滑轮组中滑轮的作用是：　 　。 （2）拉力F做功的功率为　 　。 （3）在提升该重物时滑轮组的机械效率为　 　。 【解析】【分析】（1）定滑轮使用时，滑轮的位置固定不变；定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变力的方向； （2）根据滑轮组装置确定绳子股数，利用求出绳子自由端的速度， 绳求出拉力F做功的功率； （3）不考虑绳重和摩擦的影响，根据F=求出重物的重力， 利用求出该滑轮组的机械效率。 【解答】（1）由图可知，滑轮A的位置固定不变，是定滑轮，其作用是改变力的方向。 （2）由图可知，绳子股数 n=2 绳子自由端的速度为 拉力F做功的功率为 （3）不考虑绳重和摩擦的影响，重物的重力为 G=nF-m动g=2×100N-2kg×10N/kg=180N 该滑轮组的机械效率为 （1）由图可知，滑轮A的位置固定不变，是定滑轮，其作用是改变力的方向。 （2）由图可知，绳子股数 n=2 绳子自由端的速度为 拉力F做功的功率为 （3）不考虑绳重和摩擦的影响，重物的重力为 G=nF-m动g=2×100N-2kg×10N/kg=180N 该滑轮组的机械效率为 ( 举一反三 ) 变式1：如图所示，用相同滑轮组装成的甲、乙两个滑轮组分别将同一个物体在相同时间内匀速提升相同的高度，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（　　） A．F甲=F B．甲、乙绳子自由端移动的速度相同 C．甲、乙两个拉力的功率相同 D．乙滑轮组的机械效率高 【解析】【分析】 A.首先判断绳子的有效股数，然后根据比较拉力的大小； B.用不相同的滑轮组在相同时间内匀速提高到相同高度，拉力移动的速度不相同； C.在提升重物的过程中，若不计绳重及摩擦，那么，克服动滑轮重做的功为额外功，因为动滑轮重相同，提升高度相同，所以额外功相同；有用功相等，拉力做的总功相等，由可分析其功率关系； D.不计绳重及摩擦，利用相同的滑轮和绳子、提升相同的高度，做额外功相同；而总功等于有用功加上额外功，可知利用滑轮组做的总功相同，再根据效率公式判断滑轮组机械效率的大小关系。 【解答】 A.两幅图中的滑轮组承担物重的绳子有效股数n甲=2，n乙=3，不计绳重及摩擦，拉力，，又因为动滑轮重力G动相同，所以F甲＞F乙，故A错误； B.用甲、乙两个滑轮组在相同时间内匀速提高到相同高度h，由s=nh可得，拉力端移动的距离s甲=2h，s乙=3h，则s甲＜s乙。由可得，拉力端移动的速度不相同，v甲＜v乙，故B错误； C.将同一物体在相同时间内匀速提升相同高度时，因不计绳重和摩擦，拉力做的功等于克服物体重力和动滑轮重力所做的功，克服物体重力做的功为有用功，所做的有用功相等、额外功相等，拉力做的总功相等，由可知，甲、乙两个拉力的功率相同，故C正确； D.因为不计绳重及摩擦，动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，由W额=G轮h、W有用=G物h可知，利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，则拉力做的总功相同，因为，所以两滑轮组的机械效率相同，故D错误。 故选C。 变式2：小金利用如图所示的滑轮组将质量为60kg的木箱吊起，木箱在10s内上升4m，他所用的拉力F为400N，不考虑摩擦及绳重，求： （1）所做的有用功是多少？ （2）滑轮组的机械效率为多少？ 【解析】【分析】（1）根据G=mg求木箱的重力，利用W有=Gh求有用功。 （2）由图可知n=2，利用求滑轮组的机械效率。 【解答】（1）木箱的重力 G=mg=60kg×10N/kg=600N 拉力所做的有用功 W有=Gh=600N×4m=2400J （2）由图可知，滑轮组绳子的有效股数n=2，则绳子自由端移动的距离 s=nh=2×4m=8m 拉力做的总功 W总=Fs=400N×8m=3200J 滑轮组的机械效率 答：（1）所做的有用功是2400J； （2）滑轮组的机械效率为75%。 变式3：如图所示，不计摩擦，把重G=16 N的物体匀速提起所用的拉力F=10 N，则关于该动滑轮的说法中错误的是 （　　） A．动滑轮重4 N B．使用该动滑轮要费距离 C．该动滑轮的机械效率为80% D．提升物体的速度越快，机械效率越高 【解析】【分析】（1）已知拉力和物体的重力根据公式G动=2F-G计算即可； （2）动滑轮不能改变力的方向，但可以省力； （3）已知拉力和物体重力根据公式计算动滑轮的机械效率； （4）根据公式可知，动滑轮的机械效率只与物体重力和动滑轮的重力有关，与其它因素无关。 【解答】A.动滑轮的重力为：G动=2F-G=2×10N-16N=4N，故A正确不合题意； B.使用该动滑轮要费距离，故B正确不合题意； C.动滑轮的机械效率为：，故C正确不合题意； D.滑轮组的机械效率与物体重力和动滑轮的重力有关，与提升物体的速度无关，故D错误符合题意。 故选D。 考点五、斜面的机械效率 (1)斜面是一种简单机械，使用它可以省力，但要费距离。对于光滑程度相同的斜面，倾斜程度越大，机械效率越高。 (2)测量斜面的机械效率： ①光滑斜面：Fl＝Gh　 W额＝0　 η＝100% ②有摩擦的斜面：η＝Gh/Fl ③斜面的机械效率与斜面的光滑程度和倾斜程度有关。 测量滑轮组的机械效率：多数情况下仅考虑由于动滑轮自重所带来的额外功，而不考虑绳子的重力和摩擦。此时对于用滑轮组提升物体时有：η＝＝＝。测量杠杆的机械效率：η= = ( 典例分析 ) 典例1：如图所示，在两个等长、等高但材质不同的甲、乙斜面上，用平行于斜面的拉力F，分别将质量为m和2m的A、B两物体从斜面底部匀速拉到顶端。此过程中，甲、乙两斜面上的拉力F所做的功分别为W甲、W乙，斜面的机械效率分别为η甲、η乙，物体在斜面上受到的摩擦力分别为f甲、f乙，则W甲　 　W乙；η甲　 　η乙；f甲　 　f乙（以上三空均选填“<”“=”或“>”）。 【解析】【分析】在斜面上，拉力F做的功即总功：W总=Fs；利用W额外=W总-W有可求额外功。 【解答】由题知，两斜面等长，将A、B两物体从斜面底部匀速拉到顶端，则s相等，拉力均为F，根据W=Fs可知，甲、乙两斜面上的拉力所做的功（即总功）：W甲=W乙； 由题知，两斜面等高，且m甲＜m乙，根据W有=Gh=mgh可知，有用功W甲有＜W乙有， 由机械效率可知，η甲＜η乙； 因为W额外=W总-W有，所以W额甲＞W额乙，由可知，f甲＞f乙。 故答案为：=；＜；＞。 ( 举一反三 ) 变式1：如图所示，甲、乙是固定在水平地面上的两个光滑斜面，长度分别为4m、5m，高度相同。两个工人分别用沿斜面向上的拉力F甲、F乙，把完全相同的工件从斜面底端匀速地拉到斜面顶端，且速度大小相等。此过程拉力F甲、F乙所做的功分别为W甲、W乙，功率分别为P甲、P乙，机械效率分别为η甲、η乙。下列说法正确的是（　　） A．F甲：F乙=4：5 B．P甲：P乙=5：4 C．W甲：W乙=4：5 D．η甲：η乙=5：4 【解析】【分析】 斜面光滑说明摩擦力为0，即使用光滑的斜面没有额外功。匀速拉同一物体到顶端，由于其高度相同，由功的原理可知从而可以判断出两次做的功的大小关系和机械效率关系。 知道斜面长的大小关系，利用W=Fs比较拉力关系，由P=Fv比较功率关系。 【解答】 A.由于斜面光滑，由功的原理可知：W有=W总，即Gh=Fs，那么，，所以F甲：F乙=5：4，故A错误； B.由P=Fv可知，沿两斜面拉物体速度大小相等，所以P甲：P乙=F甲：F乙=5：4，故B正确； CD.斜面光滑所以没有摩擦，即不做额外功，由功的原理可知：沿斜面所做的功都等于不用机械而直接用手所做的功，即W有=W总=Gh。因为两斜面高相同，工件相同，所以W甲：W乙=1：1；由可知，η甲：η乙=1：1．故C、D错误。 故选B。 变式2：有一斜面长s＝5m，高h＝3m，用弹簧测力计把一物块沿斜面从底部匀速拉到顶部，弹簧测力计的示数如图所示。忽略弹簧秤自重，若该斜面的机械效率为80％，则 （1）物体的重力为　 　N，物体受到斜面的摩擦力为　 　N。 （2）使用斜面可以省力，若其他条件不变，将斜面倾斜角度增加，则斜的机械效率　 　80%(选填“大于”、“小于”、“不变”或“无法判断”)。 【解析】【分析】 （1）由图读出弹簧测力计示数，由计算物体的重力； （2）由W有=Gh计算有用功，W总=Fs计算总功，拉力做的额外功等于总功减去有用功，由W额=fs计算物体受到斜面的摩擦力； （3）根据斜面上倾斜程度越大，压力越小，摩擦力越小，分析额外功和总功，得出结论。 【解答】 （1）由图知，弹簧测力计示数为3.6N， 根据可得，物体的重力：； （2）有用功W有=Gh=4.8N×3m=14.4J， 总功W总=Fs=3.6N×5m=18J， 克服物体与斜面间的摩擦做的额外功： W额=W总-W有=18J-14.4J=3.6J， 由W额=fs可得，物体受到斜面的摩擦力：； （3）因为W总＞W额，所以使用斜面不能省功。 若其他条件不变，将斜面倾斜角度增加，物体与斜面的压力减小，摩擦力减小，额外功减小，而有用功不变、总功减小，有用功与总功的比值变大，斜面的机械效率变大，大于80%。 故答案为：4.8；0.72；大于。 变式3：如图用一个长为1.2米的斜面将重为15牛的物体沿斜面匀速拉到0.4米的高台上，斜面的机械效率为，则拉力是　 　牛，物体与斜面间的摩擦力是　 　牛。 【解析】【分析】知道物体的重力和上升的高度，根据W=Gh求出有用功，根据斜面的机械效率求出总功，利用W=Fs求出拉力的大小，总功减去有用功等于额外功，利用W=fs求出摩擦力的大小。 【解答】 把重物拉上高台时做的有用功： W有=Gh=15N×0.4m=6J， 由可得，总功： ， 由W=Fs可得，拉力的大小： ； 克服摩擦力所做的额外功： W额外=W总-W有用=12J-6J=6J， 由W额外=fs可得，摩擦力： 。 故答案为：10；5。 ( 课后巩固 ) 一、单选题 1．如图，甲、乙实验可以得出“定滑轮不能省力“这一结论，小敏想通过一次实验既得出结论，又能直接显示出钩码的重力大小，于是在左侧加上一个相同的弹簧测力计(弹簧测力计重力不能忽略、绳和滑轮之间摩擦不计)，下列四套装置中能实现的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】【分析】在左侧的弹簧测力计只能测量左侧两个钩码的重力，在右侧的测力计的拉力只能等于两个钩码的重力，据此对各个选项中的方法进行判断即可。 【解答】A.左侧测力计的挂钩向上，此时它的示数等于钩码与测力计的重力之和，故A错误； B.左侧测力计的挂钩向下，此时它的示数等于钩码的重力；右侧测力计的挂钩向上，此时它的示数等于左侧测力计和钩码的重力之和，故B错误； C.左侧测力计的挂钩向上，此时它的示数等于钩码与测力计的重力之和，故C错误； D.左侧测力计的挂钩向下，它的示数等于两个钩码的重力。右边测力计的挂钩也向下，此时左右两个测力计的重力相互抵消，那么右侧手的拉力等于两个钩码的重力，即右侧测力计的示数也等于两个钩码的重力，故D正确。 故选D。 2．如图所示，用三种不同的方式分别拉同一物体A在水平地面上做匀速直线运动，所用拉力分别为F1、F2和F3（不计滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦），则它们的大小关系正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】【分析】定滑轮的特点：使用定滑轮不省力但能改变力的方向； 动滑轮的特点：动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，使用动滑轮能省一半力，但费距离。 【解答】 不计滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦： 假设物块与地面的摩擦力为f， 左滑轮为定滑轮，F1处于绳端，所以F1=f； 中滑轮为动滑轮，F2处于绳端，则F2=f； 右滑轮为动滑轮，滑轮、物体匀速运动，滑轮受到向左的力2f等于向右的拉力F3，即F3=2f； 故F2＜F1＜F3。 故选：C。 3．重为30牛的A物体，用如图所示甲、乙两种方法被提升和水平移动。若A物体在水平面滑动时受到的摩擦力为20N，F1＝18N，F2＝8N，A物体在5s内匀速移动的距离均为0.3m，则在该过程中，下列分析正确的是（　　） A．绳子自由端F1移动的速度比F2移动的速度大 B．F1做功比F2做功少 C．两种方法中所做的有用功一样多 D．两种方法中机械效率相同 【答案】D 【解析】【分析】（1）根据v=nv物计算自由端绳子移动的速度大小，然后进行比较； （2）根据s=ns物计算出自由端的移动距离，根据W=Fs计算拉力做的功，然后比较大小； （3）提升重物时，克服物体重力做有用功，即W有=Gh；水平拉动物体时，克服摩擦做有用功，即W有=fs，计算比较即可； （4）根据分别计算出机械效率进行比较即可。 【解答】两个物体的移动速度为：； 甲图中承担重力的绳子n=2，那么自由端F1的速度为：v1=nv物1=2×0.06m/s=0.12m/s； 甲图中承担拉力的绳子n=3，那么自由端F2的速度为：v2=nv物2=3×0.06m/s=0.18m/s； 因此速度大的是F2，故A错误； 甲图中F1移动的距离：s1=ns物1=2×0.3m=0.6m； 拉力F1做的总功为：W1=F1s1=18N×0.6m=10.8J； 乙图中F2移动的距离：s2=ns物2=3×0.3m=0.9m； 拉力F2做的总功为：W2=F2s2=8N×0.9m=7.2J； 因此F1做的功多，故B错误； 甲图中做的有用功W有1=Gh=30N×0.3m=9J； 乙图中做的有用功W有2=fs物=20N×0.3m=6J； 因此两种方法做的有用功不同，故C错误； 甲的机械效率：； 乙的机械效率：. 故D正确。 故选D。 4．下列挪动球形石墩的方法中，最省力的是 (　　) A． B． C． D． 【答案】A 【解析】【分析】定滑轮不省力，可以改变力的方向；动滑轮省力，不能改变力的方向。 【解答】A.该方法相当于使用了动滑轮，可以省力，故A符合题意； B.该方式使用的是定滑轮，不省力，故B不符合题意； C.该方式相当于用一根绳子直接拉石墩，不省力，故C不符合题意； D.该方式相当于用双股绳子拉石墩，不省力，故D不符合题意。 故答案为：A。 5． 重为30N的A物体，用图甲、乙所示两种方法被提升和水平移动。若A物体在水平面滑动时受到的摩擦力为20N，F=18N，F2=8N，A物体在5s内速移动的距离均为0.3m，则在该过程中，下列分析正确的是（　　） A．绳子自由端F1移动的速度比F2移动的速度大 B．F1做功比F2做功少 C．两种方法中所做的有用功一样多 D．两种方法中机械效率相同 【答案】D 【解析】【分析】A.首先根据图片确定两个滑轮组承担重力的绳子段数n，然后根据v绳=nv物计算绳子自由端移动的速度； B.利用s绳=ns物求出两图中绳子自由端移动的距离，然后根据W=Fs计算F1和F2做功，进行比较； C.利用W=Gh和W=fs分别求出两种方法做的有用功； D.利用分别求出两种方法的机械效率相同，然后进行比较。【解答】A.A物体移动的速度，甲图中承担重力的绳子段数n=2，则乙图中担重力的绳子段数n=3，则绳子自由端F1移动的速度：v绳1=2v物=2×0.06m/s=0.12m/s，绳子自由端F2移动的速度：v绳2=3v物=3×0.06m/s=0.18m/s，比较可知，绳子自由端F1移动的速度比F2移动的速度小，故A错误； B.甲图中绳子自由端移动的距离：s1=2s=2×0.3m=0.6m，乙图中绳子自由端移动的距离：s2=3s=3×0.3m=0.9m，则F1做功：W总1=F1s1=18N×0.6m=10.8J，F2做功：W总2=F2s2=8N×0.9m=7.2J，比较可知，F1做功比F2做功多，故B错误； C.甲图中的有用功：W有1=Gs=30N×0.3m=9J，乙图中的有用功：W有2=fs=20N×0.3m=6J， 比较可知，甲方法中做的有用功大，故C错误； D.甲图中的机械效率为：，乙图中的机械效率为：，比较可知，两种方法中机械效率相同，故D正确。 故选D。 6．在实践活动基地，同学们体验使用劳动器具。如图所示，分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为400N的箱子匀速向上提起相同的高度，甲用时为10秒，乙用时为30秒。已知每个滑轮重为20N，忽略绳子的重力及滑轮与绳子的摩擦。下列判断正确的是（　　） A．使用甲方式不能省力，但能省功 B．乙方式人对绳子的拉力为220N C．甲方式对箱子做功比乙方式快 D．甲、乙两种方式的机械效率相等 【答案】C 【解析】【分析】（1）使用定滑轮不能省力，使用任何机械都不能省功； （2）由图乙知n=2，忽略绳子的重力及滑轮与绳子的摩擦，根据求出乙方式人对绳子的拉力； （3）功率是表示做功快慢的物理量，分别求出甲、乙两图中人做功的功率，即可解答； （4）忽略绳重和摩擦，在甲图中，额外功为0，在乙图中，需要克服动滑轮重力做额外功，再结合机械效率的定义来比较。 【解答】A、因为图甲中两个滑轮都是定滑轮，所以不能省力，根据功的原理，使用任何机械都不省功，故A错误； B、乙方式人对绳子的拉力 故B错误； C、甲、乙不同方式把箱子提升到相同高度，所以对箱子做功一样多。甲用时为10秒，乙用时为30秒，根据可知，甲方式功率大，所以做功块，故C正确； D、甲方式两个滑轮都是定滑轮，不计绳重和摩擦，不用做额外功，机械效率100%；乙方式有一个动滑轮，需要做额外功，机械效率小于100%，所以甲方式机械效率大于乙方式，故D错误。 故答案为：C。 7．图中的每个滑轮重0.5N，物体A重6N，托板重1N。为了提升重物A，在2s的时间内，拉力F的作用点沿竖直方向匀速升高了1.2m，这个过程中，不计滑轮轴摩擦和绳重，则下列分析正确的是（　　） A．拉力F的大小为1.5N B．天花板对定滑轮拉力大小为4.5N C．物体A上升的速度为0.6m/s D．拉力F克服A重力做功7.2J 【答案】B 【解析】【分析】动滑轮上的绳子有4股，所以绳子自由端的拉力为总重力的四分之一，绳子移动的距离是物体移动距离的4四倍。 【解答】A、由图知，滑轮组由4段绳子承担物重，不计滑轮轴摩擦和绳重，则绳末端的拉力为 故A错误； B、天花板对定滑轮的拉力，故B正确； C、已知2s绳子末端移动的距离为1.2m，则物体A移动的距离为0.3m，则物体A上升的速度为 ，故C错误； D、拉力F克服A重力做的功为，故D错误。 故答案为：B。 8．搬运工人为了将笨重的物体装进汽车车厢，常使用如图所示的装置把物体从斜面底端匀速推上顶端，已知斜面长5m，高2m，物体重1000N，沿斜面向上的推力为500N，则下列判定正确的是（　　） A．斜面是一种可以省功的机械 B．物体上升高度越高机械效率越大 C．斜面的机械效率为85% D．物体受到斜面的摩擦力为100N 【答案】D 【解析】【分析】A.功的原理是使用任何机械都不省功； B.根据斜面的机械效率分析判断； C.根据有用功W有用=Gh，推力做的总功W总=Fs，根据求该斜面的机械效率； D.根据 W额=W总-W有用求额外功，根据W=fs求摩擦力。 【解答】A．斜面可以省力，但是不能省功，故A错误； B．根据可知，斜面机械效率与上升的高度无关，故B错误； C．根据题意可知，克服物体重力所做的有用功W有用=Gh=1000 N×2m=2000J； 推力做的总功W总=Fs=500N×5m=2500J； 故斜面的机械效率， 故C错误； D．克服物体受到的摩擦力做的额外功W额=W总-W有用=2500J-2000J=500J； 则物体受到的摩擦力， 故D正确。 故选D。 9．如图所示，用滑轮组在10s内将重270N的物体匀速提升2m， 动滑轮重30N，不计滑轮与轮轴之间的摩擦及绳重。在此过程中 A．绳子自由端上移了4m B．拉力F的大小为90N C．拉力F的功率为60W D．滑轮组的机械效率为 【答案】C,D 【解析】【分析】（1）由图可知，滑轮组绳子的有效股数为3，根据s=nh求出绳端移动的距离； （2）根据求出拉力；根据W=Fs可求拉力做功；根据可求拉力做功的功率； （3）根据W=Gh求出克服物体重力做的有用功，根据效率公式求出滑轮组的机械效率。 【解答】 A、由图可知，n=3，则绳端移动的距离：s=3h=3×2m=6m，故A错误； B、不计摩擦及绳重，拉力： ，故B错误； C、拉力做功：W总=Fs=100N×6m=600J， 拉力做功的功率：，故C正确； D、有用功：W有用=Gh=270N×2m=540J， 滑轮组的机械效率：，故D正确。 故答案为：CD。 10．重为30牛的A物体，用如图所示甲、乙两种方法被提升和水平移动。若A物体在水平面滑动时受到的摩擦力为20N，F1＝18N，F2＝8N，A物体在5s内匀速移动的距离均为0.3m，则在该过程中，下列分析正确的是（　　） A．绳子自由端F1移动的速度比F2移动的速度大 B．F1做功比F2做功少 C．两种方法中所做的有用功一样多 D．两种方法中机械效率相同 【答案】D 【解析】【分析】（1）首先确定两个滑轮组绳子的有效股数，然后根据v绳=nv物计算绳子自由端移动的速度，进行比较； （2）利用s绳=ns物求出两图中绳子自由端移动的距离，然后根据W=Fs计算F1和F2做功，进行比较； （3）利用W=Gh和W=fs分别求出两种方法做的有用功，然后进行比较； （4）利用分别求出两种方法的机械效率相同，然后进行比较。 【解答】A、根据题意知道，A物体移动的速度是： 甲图中滑轮组绳子的有效股数是n=2，则乙图中滑轮组绳子的有效股数是n=3，所以，绳子自由端F1 移动的速度是： v绳1 =2v物=2×0.06m/s=0.12m/s， 绳子自由端F2 移动的速度是： v绳2 =3v物 =3×0.06m/s=0.18m/s， 所以，绳子自由端F1移动的速度比F2移动的速度小，故A错误； B、甲图中绳子自由端移动的距离是： s1 =2s=2×0.3m=0.6m， 乙图中绳子自由端移动的距离是： s2 =3s=3×0.3m=0.9m， 所以，F1做功是： W总1 =F1 s1=18N×0.6m=10.8J， F2做功是： W总2= F2 s2 =8N×0.9m=7.2J， 所以，F1 做功比F2 做功多，故B错误； C、甲图中的有用功是： W有1 =Gs=30N×0.3m=9J， 乙图中的有用功是： W有2 =fs=20N×0.3m=6J， 所以，甲方法中做的有用功大，故C错误； D、由知道，甲图中的机械效率是： ， 乙图中的机械效率为： ， 即两种方法中机械效率相同，故D正确。 故答案为：D。 11． 如图所示，小柯在探究“斜面的机械效率”的实验中，某次实验数据为斜面长3m，高0.6m，小柯将重50N的物体从斜面底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是15N(忽略绳子的重力)。则下列说法正确的是 (　　) A．实验的额外功为45J B．斜面的机械效率是80% C．物体受到的摩擦力是5N D．斜面的倾斜程度越大，机械效率越大，沿斜面所用的拉力越小 【答案】C 【解析】【分析】A.根据W总=Fs计算总功，根据W有=Gh计算有用功，根据W额=W总-W有计算额外功； B.根据计算斜面的机械效率； C.根据W额=fs计算物体受到的摩擦力； D.根据斜面坡度越小越省力判断。 【解答】A.拉力做的总功W总=Fs=15N×3m=45J，有用功W有=Gh=50N×0.6m=30J，则额外功：W额=W总-W有=45J-30J=15J，故A错误； B.斜面的机械效率，故B错误； C.物体受到的摩擦力，故C正确； D. 斜面的倾斜程度越大，机械效率越大，沿斜面所用的拉力越大，故D错误。 故选C。 12．如图所示的滑轮组挂上砝码A、B后恰好静止(滑轮和绳子的白重及摩擦不计)。下列说法正确的是 A．砝码A与砝码B的质量相等 B．两个滑轮的作用都是既能改变力的方向，又能省力 C．若在A、B下面各挂上一个质量相等的砝码，仍保持静止 D．若对B施加竖直向下的力使其运动，则B的运动距离是A的两倍 【答案】D 【解析】【分析】A.根据动滑轮的特点判断； B.定滑轮不省力，可以改变用力方向；而动滑轮省力，不能改变用力方向； C.根据动滑轮的特点计算出绳子上产生的拉力，然后与砝码B进行比较即可； D.根据s=nh分析判断。 【解答】B.根据图片可知，左边的滑轮跟随物体一起移动，为动滑轮，能省力不能改变方向。右边的滑轮固定不动，为定滑轮，不省力可以改变拉力反向，故B错误； A.绳子上的拉力F=GB，且，即，那么B的质量等于A的质量的2倍，故A错误； C. 若在A、B下面各挂上一个质量相等的砝码， 则绳子上增大的拉力为，而B端增大的拉力为G砝码，比较可知，砝码B端会向下运动，故C错误； D.根据s=nh可知， 若对B施加竖直向下的力使其运动，则B的运动距离是A的两倍 ，故D正确。 故选D。 13．为了搬运一个很重的机器进入车间，某工人设计了下列四种方案（机器下方的小圆圈表示并排放置的圆形钢管的横截面），其中最省力的方案是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】【分析】以滚动摩擦代替滑动摩擦可以减小摩擦力，使用动滑轮可以省一半的力。滑轮的位置随物体位置的变化而变化，属于动滑轮。【解答】在以上四种情况中，BCD都将物体与地面之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，减小了物体与地面之间的摩擦力，而A没有，所以首先可以排除A。 在B中使用的是定滑轮，只能改变力的方向不能省力，其所用力的大小与D是一样的。都等于物体与地面之间的滚动摩擦力。 在C中使用的是动滑轮，动滑轮能够省一半的力，所以，此时的拉力等于物体与地面之间滚动摩擦力的一半。所以此时所用的力最小，即最省力。 故答案为：C。 14．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。如图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100N，若某段时间内坠砣串缓慢下降了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，滑轮B为定滑轮 B．坠坨对钢绳的拉力做功1200J C．输电线P端向左移动了40cm D．输电线P端受到的拉力大小为6×103N 【答案】D 【解析】【分析】 A.轴的位置固定不变的滑轮叫定滑轮；随物体一起运动的滑轮叫动滑轮； B.求出30个坠砣的总重力，坠坨对钢绳的拉力等于坠砣的总重力，利用W=Fh计算坠砣对钢绳的拉力做的功； C.由图知，使用的滑轮组承担P端拉力的绳子股数n=2，图中坠砣挂在钢绳的自由端，输电线P端向左移动的距离；D.不计滑轮和钢绳自重及摩擦，可得，可得输电线P端受到的拉力大小。 【解答】A．根据图片可知，滑轮A固定不动，为定滑轮；滑轮B随输电线一起移动，为动滑轮，故A错误； B．根据题意可知，坠砣的总重力G总=30G=30×100N=3000N， 钢绳在坠砣拉力作用下移动的距离s=20cm=0.2m， 则坠砣对钢绳的拉力做的功W=Fs=3000N×0.2m=600J， 故B错误； C．绕过动滑轮B的绳子数有2股，则坠砣串缓慢下降了20cm时输电线P端向左移动的距离，故C错误； D．则输电线P端受到的拉力大小为，故D正确。 故选D。 15．如图所示，重为120N的物体A在拉力F作用下沿水平面做匀速直线运动，其路程随时间变化的图像如图乙所示。已知物体A在水平方向上受到的阻力为物重的0.1倍，滑轮组机械效率为80%，滑轮组和绳子的自重不计。下列分析计算正确的是（　　） A．在10s内，作用在绳子自由端的拉力F为5牛 B．左侧墙受到滑轮组16牛拉力作用 C．10s内，绳子自由端沿水平方向移动了4m D．在10s内，拉力F做功的功率为1.2W 【答案】A 【解析】【分析】（1）根据甲图确定承担拉力的绳子段数n，根据f=0.1G计算出物体A受到的摩擦力，最后根据列式计算； （2）根据二力平衡的知识解答； （3）根据s=nh计算； （4）首先根据W=Fs计算出拉力做的功，再根据计算拉力的功率。 【解答】根据甲图可知，承担拉力的绳子段数n=3，物体A受到的摩擦力f=0.1G=0.1×120N=12N； 根据得到：； 解得：F=5N，故A正确； 以最左边的滑轮为受力对象分析，左边受到墙壁的拉力，右边受到绳子的拉力共4个。根据二力平衡的知识可知，左侧墙壁受到滑轮的拉力F拉=4F=4×5N=20N，故B错误； 根据乙图可知，10s内物体移动距离1m，则绳子自由端移动距离s=ns'=3×1m=3m，故C错误； 10s内拉力做的功W=Fs=5N×3m=15J，则拉力的功率，故D错误。 故选A。 16．某同学用大小恒定的推力 F=300牛（方向如图所示），10秒钟内将重为500牛的物体从斜面底端匀速推到了顶端，已知斜面高为5米，长为10米。下列说法正确的是（　　） A．使用斜面可以省力也可以省功 B．物体沿斜面运动的速度为0.5米/秒 C．物体受到的摩擦力为300牛 D．推物体时，推力的功率为300瓦 【答案】D 【解析】【分析】本题涉及的知识点如下： （1）斜面的特点：使用任何机械都不省功，使用斜面可以省力，但要多移动距离。 （2）速度的计算公式：，其中v表示速度，s表示路程，t表示时间。 （3）力的分析：物体在斜面上匀速运动时，推力F做的功等于克服重力做的功与克服摩擦力做的功之和。 （4）功率的计算公式： 【解答】A、由功的原理可知，使用任何机械都不能省功，故A错误； B、物体沿斜面运动的速度为 故B错误； C、所做的有用功W有=Gh=500N×5m=2500J 所做的总功W总=Fs=300N×10m=3000J 克服物体受到斜面的摩擦力所做的额外功W额=W总-W有=3000J-2500J=500J 由W额=fs得，物体所受到的摩擦力 故C错误； D、推力所做的功为总功，其功率为 故D正确。 故答案为：D。 17．如图所示，用重为10N的相同滑轮组装成甲、乙两个滑轮组，分别将同一个重为50N的物体在5s内竖直向上匀速提升 10cm，不计绳重及摩擦，下列有关拉力F、拉力功率P、拉力做功W及装置机械效率η的说法中正确的是（　　） A．W甲=3J B．F乙=30N C．P乙=1.2W D．η甲： η乙=2：3 【答案】C 【解析】【分析】绳子自由端移动的距离是物体移动距离的有效绳子股数倍，不计绳子和摩擦时，绳子自由端的拉力等于动滑轮和物体重力之和的有效绳子股数分之一。 【解答】A、甲滑轮组有效绳子股数为2股，拉力所做的功为，故A错误； B、乙滑轮组有效绳子股数为3股，拉力为，故B错误； C、乙的功率，故C正确； D、，可知甲乙的机械效率相等，故D错误。 故答案为：C。 18．如图所示，重为G的物体在平行于斜面的拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动。已知斜面的长为s、高为h，物体从斜面底端匀速运动到顶端的过程中，斜面对物体的摩擦力大小为f，关于该过程，下列判断正确的是（　　） A．拉力与斜面对物体的摩擦力是平衡力 B．拉力做功 W=Fh C．该斜面能省功 D．斜面的机械效率为 【答案】D 【解析】【分析】斜面上拉力做的有用功为W有用=Gh，额外功W额=fs，总功为W总=Fs， 因为W总=W有用+W额，即Fs=Gh+fs， 则摩擦力，机械效率为。 【解答】A、拉力沿斜面向上，摩擦力沿斜面向下，则物体受到的拉力等于摩擦力与物体重力在斜面上的分力和，则拉力与摩擦力不是平衡力，故A错误； B、物体在平行于斜面的拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动，斜面的长为s，则拉力做功W=Fs，故B错误； C、由于使用机械可以省力，使用任何机械都不能省功，所以使用斜面不能省功，故C错误； D、物体的重力为G，斜面的高为h，则克服重力做有用功W有=Gh，则斜面的机械效率为 故D正确。 故答案为：D。 二、填空题 19． 如图所示， 物体A重为200N， C D滑轮重均为30N。物体B重为120N，它恰好能拉着A 向右匀速运动。现用水平向左的拉力 F作用于物体A 上，使物体B在5s内匀速上升了0.8m，则：(不计绳重和摩擦) （1） 图中D为 　 　(填“定”或“动”) 滑轮， C在此次提升重物过程中的作用是　 　 . （2） 拉力F的灭小为 　 　N， 拉力F的功率为 　 　W。 【答案】（1）动滑轮；改变力的方向 （2）75；24 【解析】【分析】（1）动滑轮可以省力，不能改变力的方向，定滑轮不能省力，但可以改变力的方向。 （2）拉力等于物体和动滑轮总重力的有效绳子股数分之一，绳子自由端移动的距离和速度是物体的有效绳子股数倍。 【解答】（1）由图可知，D滑轮的位置随物体一起运动，可知属于动滑轮。 C的位置未发生改变，可知是定滑轮，定滑轮的作用是改变力的方向。 （2）B的重力为120N，D的重力30N，有两股绳子受力，拉力为。 B运动的速度为 拉力的功率为。 20．如图所示，将A、B两个完全相同的物体，分别在拉力F1、F2的作用下沿着光滑斜面的左右两边从底部拉到顶端。A物体运动的路程和时间关系如图甲，B物体运动的速度和时间关系如图乙。据图分析： （1）F1、F2的大小关系为：F1　 　F2（填“＞”“＜”或“=”，下同）； （2）若F1、F2所做的功分别为W1、W2，则W1　 　W2； （3）若F1、F2的功率分别为P1、P2，则P1　 　P2。 【答案】（1）＜ （2）= （3）＜ 【解析】【分析】（1）斜面倾斜角度越小，拉动物体通过的距离越大，则越省力； （2）首先根据W=Gh比较克服物体重力做的有用功大小，再根据斜面光滑不做额外功比较拉力做的总功大小； （3）首先根据图像分别计算出甲和乙的速度，然后比较大小，再根据P=Fv比较拉力做功的功率大小。 【解答】（1）根据图片可知，左侧斜面的倾斜角度小，则更省力，即； （2）根据题意可知，两斜面都是光滑的，那么不克服摩擦力做额外功，所以拉力所做的总功都等于克服物体重力做的有用功。而两物体的重力相等、上升高度也相等，由可知，克服物体重力做的功相等，则拉力做的功也相等，即。 （3）由图甲、乙可知两物体都做匀速直线运动， 且甲的速度为，乙的速度为； 那么且； 根据可知，拉力做功的功率。 （1）由题意和图示可知，两物体的重力相等，左侧斜面的倾斜角度小，则更省力，即 （2）已知两斜面都是光滑的，则额外功为零，所以拉力所做的功（总功）都等于克服物体重力做的功（有用功），而两物体的重力相等、上升高度也相等，由可知，克服物体重力做的功相等，则拉力做的功也相等，即 （3）由图甲、乙可知两物体都做匀速直线运动，且 因为 且 所以根据可知 21．小虞用如图甲所示的滑轮组提升重90N的物体，已知拉力F为40N，不计绳重及摩擦。物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示。 （1）该滑轮组中动滑轮的重为　 　。 （2）反映物体上升情况随时间变化的图线是图乙上的　 　（选填“A”或“B”）。 （3）若整个过程用时4s，求拉力F的功率。 【答案】（1）30N （2）B （3）解：根据图片可知，绳子自由端的速度； 拉力F做功的功率。 【解析】【分析】（1）根据图片确定承担重力的绳子段数n，根据计算动滑轮的重力； （2）根据s=nh比较相同时间内物体上升的高度与自由端移动距离的大小关系即可； （3）首先根据计算绳子自由端的移动速度，然后根据P=Fv计算拉力F的功率。 【解答】（1）根据图片可知，承担重力的绳子段数n=3， 根据得到：； 解得：该滑轮组中动滑轮重G动=30N。 （2）根据s=nh可知，相同时间内绳子自由端移动的距离大于物体上升的高度，所以图乙中上面的倾斜直线A是绳子自由端运动的s-t图线，而下面的倾斜直线B是物体运动的s-t图线。 （1）不计绳重及摩擦，根据可知，该滑轮组中动滑轮重G动=nF-G=3×40N-90N=30N （2）由图甲可知，n=3，则拉力端移动距离s=3h，所以图乙中上面的倾斜直线A是绳子自由端运动的s-t图线，而下面的倾斜直线B是物体运动的s-t图线。 （3）从图中可知绳子自由端的速度 拉力F做功的功率 22．舞台剧演出时常用威亚控制演员升降。如图甲所示，是一个定点提升式威亚系统，图乙是威亚系统中滑轮组的简易示意图。已知演员质量为50千克，动滑轮质量为10千克。(不计钢丝绳质量、滑轮与绳子之间摩擦) （1）图乙中A、B两个滑轮中属于动滑轮的是　 　(填字母)。 （2）为使演员匀速上升，升降电机要提供的拉力为　 　N。 （3）一次演出中，演员位置升高了2米，则升降电机的拉力做功为　 　J。 【答案】（1）B （2）300 （3）1200 【解析】【分析】（1）跟随物体一起移动的滑轮为动滑轮，不随物体一起移动的滑轮为定滑轮； （2）根据计算电机提供的拉力； （3）根据s=nh计算绳子移动的距离，根据W总=Fs计算电机拉力做的功。 【解答】（1）根据图片可知，滑轮甲固定不动，为定滑轮；滑轮B跟随物体一起移动，为动滑轮； （2）根据图片可知，承担重力的绳子段数n=2，则电机的拉力为：； （3）拉力移动的距离s=nh=2×2m=4m， 则拉力做功：W总=Fs=300N×4m=1200J。 23．若小科用10N的力提升重为10N的物体使物体在6s内提升3m。若不计绳重和摩擦，则滑轮的重力为　 　N，若他想使用该滑轮组提高机械效率，可以采取什么措施？　 　 【答案】10；减小A的重力（或增加货物的重力） 【解析】【分析】（1）根据图片确定承担重力的绳子段数，根据计算动滑轮的重力； （2）根据分析影响滑轮组机械效率的因素即可。 【解答】（1）根据图片可知，承担重力的绳子段数n=2， 根据可知，滑轮的重力为。 （2）根据可知，若他想用该滑轮组提高机械效率，可以采取减小A的重力或增加货物的重力。 24．如图所示，当重为10牛的物体G静止时，弹簧测力计b的读数是6N。回答下列问题：（不计绳重及摩擦） （1）弹簧测力计a的读数是　 　； （2）若2秒内将重物匀速提升10cm，弹簧测力计b施加拉力的功率为　 　； （3）若把20牛的物体匀速提升10cm，则装置的机械效率如何变化　 　? 【答案】（1）6N （2）0.6W （3）变大 【解析】【分析】（1）滑轮题目中同一绳子上的大小相同，可知b与a的示数相同，也为6N。 （2）由图可知，动滑轮上的绳子有两股，可知有效绳子股数为两股，则绳子自由端移动的距离是物体的2倍。 （3）物体重力变大，但移动距离不变，有用功增大，克服动滑轮重力所做的功即额外功不变，由机械效率的定义可知机械效率将变大。 【解答】（1）根据图片可知，弹簧测力计a和b都连接在同一根绳子上，则当绳子静止时，两个测力计的示数应是相等的，即b的读数为6N。 （2）由图可知n=2，拉力移动的距离为：，则拉力做的功为：，则拉力的功率为：。 （3）若把20N的物体匀速提升10cm，相对于把10N的物体匀速提升10cm，所做有用功会变大，在不计绳重和摩擦，额外功是提升动滑轮造成的，即额外功不变，根据可知，滑轮组的机械效率会变大。 （1）根据图片可知，弹簧测力计a和b都连接在同一根绳子上，则当绳子静止时，两个测力计的示数应是相等的，即b的读数为6N。 （2）由图可知n=2，拉力移动的距离为：，则拉力做的功为：，则拉力的功率为：。 （3）若把20N的物体匀速提升10cm，相对于把10N的物体匀速提升10cm，所做有用功会变大，在不计绳重和摩擦，额外功是提升动滑轮造成的，即额外功不变，根据可知，滑轮组的机械效率会变大。 25．如图所示，物体A放在木板B上的右端，木板B放在光滑的水平地面上，它们用绳子通过滑轮组相连。现用水平拉力把木板匀速向右拉。已知A与B之间的滑动摩擦力的大小为6N，木板长1.2米，不计绳子与滑轮的重，不计绳与滑轮间的摩擦，A物体的形状大小可以忽略不计。则当物体A从木板的右端匀速滑到木板左端时，拉力的大小及拉力所做的功分别是：　 　，　 　J。 【答案】18；7.2 【解析】【分析】由二力平衡可知，物体做匀速直线运动时，受力平衡，可知A受到的拉力为6N。 力的作用是相互的，相互作用力大小相等、方向相反，可知A给B的摩擦力水平向左，大小为6N。【解答】木板B放在光滑的水平地面上，当木板B运动时，受到地面的施加的摩擦力为0，物体A从木板的右端匀速滑到木板左端，物体A受到绳子的拉力与受到木板B对木块施加的摩擦力为一对平衡力，大小相等，可知绳子上的拉力大小为T=6N，由图示滑轮组可知，承重绳子的股数n=2，A给B的摩擦力水平向左，可知拉力F=2T+f=2×6N+6N=18N。 物体A从木板的右端匀速滑到木板左端移动的距离为1.2米，拉力F移动的距离为 拉力F所做的功为W=Fs=18N×0.4m=7.2J。 26．小科家需要将重54N的物体运上楼。如图甲所示，在拉力F1的作用下匀速向上运动了5m，则绳子末端移动的距离为　 　m，物体克服重力做功的大小为　 　J。改用图乙所示的方法拉，竖直拉力F2的大小为24牛，物体也匀速运动了5m，此滑轮组的机械效率为　 　。 【答案】20m；6000J；75% 【解析】【分析】（1）根据s=nh计算绳子末端移动的距离，根据W=Gh计算克服物体重力做功大小； （2）根据计算乙中滑轮组的机械效率。 【解答】（1）根据甲图可知，承担重力的绳子段数n=2， 则绳子末端移动的距离为s=nh=2×5m=10m； 则克服物体重力做功W=Gh=54N×10m=540J； （2）根据乙图可知，滑轮组的机械效率：。 27．用两个完全相同且质量较小的滑轮，分别以图中两种方式将质量较大的物体G匀速提升相同高度(绳重、摩擦不计)，使用　 　(选填“甲”或“乙”)滑轮可以改变用力方向，所用拉力F1　 　F2(选填“大于”“等于”或“小于”，下同)，滑轮的机械效率η甲=　 　η乙。 【答案】甲；大于；大于 【解析】【分析】 （1）使用定滑轮不能省力，但可以改变力的方向；使用动滑轮可以省力但不能改变力的方向； （2）绳重、摩擦不计，用两个滑轮相同且质量较小，使用定滑轮时，拉力F=G；使用动滑轮时， 拉力； （3）绳重、摩擦不计，使用定滑轮时，额外功为0，机械效率等于100%；使用动滑轮时，提升动滑轮做的功为额外功，机械效率小于100%。 【解答】 （1）图甲使用的时定滑轮，不能省力，但可以改变力的方向；图乙使用的是动滑轮，可以省力但不能改变力的方向； （2）绳重、摩擦不计，用两个滑轮相同且质量较小，使用定滑轮时，拉力F1=G；使用动滑轮时，拉力；所以F1＞F2； （3）绳重、摩擦不计，使用定滑轮时，额外功为0，机械效率η甲=100%；使用动滑轮时，提升动滑轮做的功为额外功，机械效率η乙＜100%，所以η甲＞η乙。 28．将一个重240N的物体匀速推到斜面顶端，人沿斜面向上的推力为120N，如图所示，物体沿斜面移动的距离s=3m，上升的高度h=1.2m，则推力所做的总功是　 　J，斜面的机械效率是　 　。若忽略空气阻力，物体在运动过程中受到的摩擦力为　 　N。 【答案】360；80%；24 【解析】【分析】 （1）推力所做的功是总功，利用W=Fs计算总功； （2）克服物体重力所做的功是有用功，利用W=Gh计算有用功；机械效率等于有用功与总功的比值； （3）忽略空气阻力，克服物体受摩擦力做的额外功，摩擦力等于额外功与斜面长的比值。 【解答】 （1）推力做的总功： W总=Fs=120N×3m=360J； （2）克服物体重力所做的有用功： W有=Gh=240N×1.2m=288J； 斜面的机械效率： ； （3）忽略空气阻力，克服物体受摩擦力做的额外功：W额=W总-W有=360J-288J=72J， 由W额=fs可得摩擦力： 。 29．在测量斜面机械效率的实验中，斜面长1.0m、高0.4m，现将一重为6N的物体用沿斜面向上的拉力F由底部匀速拉至顶部，若F的大小为4N，则其做的有用功为　 　J，斜面的机械效率为　 　，物体受到的摩擦力为　 　N。 【答案】2.4；60%；1.6 【解析】【分析】（1）根据W有=Gh求出拉力做的有用功； （2）根据W总=Fs求出拉力做的总功，利用求出斜面的机械效率； （3）克服摩擦力做的功为额外功，根据W总=W有+W额求出额外功，利用W额=fs求出物体受到的摩擦力。 【解答】 拉力做的有用功为： W有=Gh=6N×0.4m=2.4J； 拉力做的总功为： W总=Fs=4N×1.0m=4J， 则斜面的机械效率为： ； 克服摩擦力做的功为额外功，根据W总=W有+W额可知，额外功为： W额=W总-W有=4J-2.4J=1.6J， 物体受到的摩擦力为： 。 30．如图甲所示装置，A是重15N的空吊篮，绳子B和C能承受的最大拉力分别为100N和50N。质量为50kg的小科同学将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t变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦，g取10N/kg。问： （1）B上方的滑轮属于　 　（选填“定滑轮”、“动滑轮”） （2）第2s内拉力F的功率为多少　 　? （3）此装置最多能匀速运载多大重力的货物　 　? 【答案】（1）动滑轮 （2）40W （3）80N 【解析】【分析】（1）轴的位置固定不动的滑轮称之为定滑轮，轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮； （2）根据滑轮组装置确定绳子股数，由图乙确定拉力F大小，利用求出第2s内拉力F的功率； （3）由图丙可知，在第2s内A被匀速提升，由图乙可知第2s内拉力F大小；由图知，n=2，忽略绳重及摩擦，据此求动滑轮重力；忽略绳重及摩擦，C处绳子拉力，据此判断要以C处最大拉力为准并求出B处绳子的拉力，此装置最多能匀速运载货物的重力等于B处拉力减去A的重力。 【解答】（1）B上方的滑轮能够随物体一起向上移动，属于动滑轮。 （2）由图丙可知，A上升的速度，拉力端移动速度 第2s内拉力F的功率 （3）忽略绳重及摩擦，C处绳子拉力 解得 当C处最大拉力为50N时，B处拉力为 当B处最大拉力为100N时，C处拉力为 所以要以C处最大拉力为准，B处的拉力 此装置最多能匀速运载货物的重力 （1）B上方的滑轮能够随物体一起向上移动，属于动滑轮。 （2）由图丙可知，A上升的速度，拉力端移动速度 第2s内拉力F的功率 （3）忽略绳重及摩擦，C处绳子拉力 解得 当C处最大拉力为50N时，B处拉力为 当B处最大拉力为100N时，C处拉力为 所以要以C处最大拉力为准，B处的拉力 此装置最多能匀速运载货物的重力 三、实验探究题 31．用图甲滑轮组探究“动滑轮的重量对滑轮组机械效率的影响”实验。实验中把不同的磁铁吸附在动滑轮边框上以改变滑轮的重量，每次实验都匀速拉动绳子自由端使物体上升10厘米，实验数据如表所示。 次数 G物/N G动/N F/N η/% 1 6.0 0.3 2.2 90.9 2 6.0 1.0 　 　 3 6.0 1.9 2.9 69.0 （1）每次实验时，绳子自由端移动的距离为 　 　厘米。 （2）第2次实验中拉力F的示数如图乙，读数为　 　牛。 （3）分析数据可知：在物重不变的情况下，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越　 　。 （4）保持物体和动滑轮的重量不变，增大绳子自由端移动的距离，滑轮组的机械效率将　 　。(选填“变大”、 “变小”或“不变”)。 【答案】（1）30 （2）2.5 （3）小 （4）不变 【解析】【分析】（1）根据甲图确定承担重力的绳子段数n，根据s=nh计算绳子自由端移动的距离； （2）根据乙图确定测力计的分度值，根据指针的位置读出示数； （3）根据表格数据分析滑轮组的机械效率与动滑轮重力的变化规律； （4）根据分析解答。 【解答】（1）根据图片可知，承担重力的绳子段数n=3，则绳子自由端移动的距离s=nh=3×10cm=30cm； （2）根据图乙可知，测力计的分度值为0.1N，则测力计的示数为2.5N； （3）根据表格数据可知， 在物重不变的情况下，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越小； （4）根据公式可知，滑轮组的机械效率与绳子自由端移动的距离大小无关，则： 持物体和动滑轮的重量不变，增大绳子自由端移动的距离，滑轮组的机械效率将不变。 32．在探究动滑轮使用特点的实验中，各小组按照如图所示的实验器材进行实验、每个小组的实验器材都相同（摩擦和绳重忽略不计）。 甲小组按照实验要求在滑轮上挂上钩码，竖直向上拉弹簧测力计，每次都匀速提起钩码，如图a所示。乙、丙两个小组的同学实验时，没有注意按照要求规范操作，他们偏离竖直方向斜向上拉弹簧测力计，匀速提起钩码，实验情况分别如图b、c所示。各小组的实验数据记录在表格中。 表一（甲小组） 表二（乙小组） 表三（丙小组） 实验序号 物体的重力（牛） 弹簧测力计的示数（牛） 实验序号 物体的重力（牛） 弹簧测力计的示数（牛） 实验序号 物体的重力（牛） 弹簧测力计的示数（牛） 1 1.0 0.6 4 1.0 0.7 7 1.0 0.8 2 2.0 1.1 5 2.0 1.3 8 2.0 1.6 3 3.0 1.6 6 3.0 1.8 9 3.0 2.3 （1）第1次实验滑轮的机械效率为　 　；实验中所用动滑轮的重力为　 　N。 （2）分析比较实验序号1、4、7（或2、5、8或3、6、9）的实验数据和相关条件，得出的初步结论是　 　。 （3）如果家里安装日光灯，你认为更合理的为图　 　（填“甲”或“乙”）。 【答案】（1）83.3%；0.2 （2）拉力与竖直方向夹角越大，拉力也越大 （3）甲 【解析】【分析】（1）图a使用的是动滑轮，有效绳子股数为2股，绳子自由端移动的距离是物体的2倍，绳子自由端的拉力等于物体和动滑轮总重力的二分之一。 （2）由表中数据可知，分析的三组数据中，物体的重力均相同，拉力的方向不同，拉力大小不同，说明拉力大小与角度力的方向有关。 （3）由（2）可知，拉力与竖直方向夹角越大，拉力越大，所以为了省力，应减小拉力与竖直方向夹角。 【解答】（1）图a中绳子股数n=2，第1次实验滑轮的机械效率为 不计绳重和摩擦，动滑轮的重力G动=2F-G=2×0.6N-1.0N=0.2N （2）分析比较实验序号1、4、7（或2、5、8或3、6、9）的实验数据和相关条件可知，使用动滑轮匀速提起同一重物时，测力计与竖直方向夹角不同，拉力的大小不同，并且拉力与竖直方向夹角越大，拉力也越大。 （3）根据得出的结论“拉力与竖直方向夹角越大，拉力也越大”可知，图乙绳子承受的拉力大，应该选用甲图比较合理。 （1）[1]图a中绳子股数n=2，第1次实验滑轮的机械效率为 [2]不计绳重和摩擦，动滑轮的重力G动=2F-G=2×0.6N-1.0N=0.2N （2）分析比较实验序号1、4、7（或2、5、8或3、6、9）的实验数据和相关条件可知，使用动滑轮匀速提起同一重物时，测力计与竖直方向夹角不同，拉力的大小不同，并且拉力与竖直方向夹角越大，拉力也越大。 （3）根据得出的结论“拉力与竖直方向夹角越大，拉力也越大”可知，图乙绳子承受的拉力大，应该选用甲图比较合理。 33．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，小雨用如图所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据如下表所示。 实验序号 物重G/N 物体上升高度h/m 拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η 1 1 0.2 0.7 0.4 71.4% 2 2 0.2 1.3 0.4 76.9% 3 3 0.2 1.9 0.4 一 （1）小雨是用图中的　 　(选填“甲”或“乙”)滑轮组完成实验的； （2）实验中要用到的测量工具有　 　； （3）在第3次实验中，滑轮组的机械效率是　 　； （4）分析数据可知：使用同一滑轮组，滑轮组的机械效率与物重的关系可能是　 　(选填字母)。 【答案】（1）乙 （2）弹簧测力计和刻度尺 （3）78.9% （4）A 【解析】【分析】 （1）由表中数据得出绳子的有效段数分析； （2）因表中要测量长度，据此回答； （3）在第③次实验中，根据机械效率公式得出滑轮组的机械效率； （4）通过分析实验数据得出结论； 【解答】 （1）由表中数据可知，绳子的有效段数为：； 小雨是利用图中的乙滑轮组完成实验的； （2）因表中要测量长度和拉力，故实验中用到的测量工具有弹簧测力计和刻度尺； （3）在第③次实验中，滑轮组的机械效率是： ； （4）使用同一滑轮组，不计绳重和摩擦，动滑轮的重力G动不变， 滑轮组的机械效率， 据此可知，升高物重增大，机械效率逐渐增大，机械效率η与物体重力G的关系并不成正比。 故选A。 四、解答题 34．某工地上用如图所示的滑轮组，匀速提升质量为240kg的物体，在物体上升0.8m的过程中，此滑轮组的机械效率为80%，不计绳重和摩擦，求： （1）滑轮组做的有用功。 （2）拉力F的大小。 （3）动滑轮的重力。 （4）若用该滑轮组吊起4400N的重物，则此时滑轮组的机械效率为多少？ 【答案】（1）解：W有＝Gh＝2400N×0.8m＝1920J （2）解：根据可知， （3）解：根据()； （4）解： 【解析】【分析】 （1）知道物体的质量，可利用公式G=mg计算出物体的重力，又知道物体上升的高度，可利用公式W有=Gh计算出滑轮组做的有用功； （2）根据滑轮组装置确定绳子股数，利用η求出拉力F ； （3） 不计绳重和摩擦，根据F=（G+G动）求出动滑轮的重力 ； （4） 不计绳重和摩擦，根据η表达式分析回答。 35．小虞用如图甲所示的滑轮组提升重90N的物体，已知拉力F为40N，不计绳重及摩擦。物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示。 （1）该滑轮组中动滑轮的重为　 　。 （2）反映物体上升情况随时间变化的图线是图乙上的　 　（选填“A”或“B”）。 （3）若整个过程用时4s，求拉力F的功率。 【答案】（1）30 （2）B （3）W=F×s=40N×6m=240J P=W/t=240J/4s=60W 【解析】【分析】 （1）不计绳重和摩擦，拉力F=（G+G动），据此求动滑轮重力； （2）由图甲可知，n=3，则拉力端移动距离s=3h，据此确定图乙中绳子自由端运动的s-t图像是A还是B； （3）根据功率 P=W/t求解。 【解答】（1） 不计绳重和摩擦，拉力F=（G+G动），则动滑轮重力： G动=3F-G=3×40N-90N=30N； （2）图甲中滑轮组有3段绳子承担重物，在相等时间内，绳子自由端移动的距离是物体上升距离的三倍，所以图乙中上面的倾斜直线A是绳子自由端运动的s-t图像，而下面的倾斜直线B是物体运动的s-t图像； 36．如图所示，质量为60kg的工人在水平地面上，用滑轮组把货物运到高处。第一次运送货物时，货物质量为130kg，工人用力F1匀速拉绳，地面对工人的支持力为N1，滑轮组的机械效率为η1；第二次运送货物时，货物质量为90kg，工人用力F2匀速拉绳的功率为P2，货箱以0.1m/s的速度匀速上升，地面对人的支持力为N2，N1与N2之比为2：3。（不计绳重及滑轮摩擦） 求： （1）动滑轮重和力F1的大小； （2）机械效率η1； （3）功率P2。 【答案】（1）300N，400N （2）81.25% （3）120W 【解析】【分析】（1）以人为研究对象进行受力分析，N=G人-F，而由图可知承担物重的绳子股数n=4，因为不计绳重及滑轮摩擦，所以拉力，可得压力N=G人-，据此列方程求动滑轮重和拉力大小； （2）根据计算第一次运送货物时滑轮组的机械效率； （3）知道第二次货物上升速度为0.1m/s，求出拉力端移动的速度，再利用P=Fv求第二次拉力做功功率。 【解答】（1）第一次提升货物时，以人为研究对象得到：N1=G人-F1′，------① 绳对人的拉力与人对绳的拉力相等，F1′=F1 由图可知，承担重力的绳子段数n=4， 则---------② 由①②得： N1=G人-=60kg×10N/kg-， 即N1=600N-------③ 第二次提升货物时，以人为研究对象 N2=G人-F2′-----------------④ 绳对人的拉力与人对绳的拉力相等，F2′=F2， F2′=-----------⑤ 由④⑤得： N2=G人-=60kg×10N/kg-， ∴N2=600N-------⑥ 由题知，， 即：（600N-）：（600N-）=2：3， 解得：G动=300N， 代入②式：F1=F1′===400N， 代入⑤式：F2=F2′===300N， （2）第一次运送货物时滑轮组的机械效率：； （3）第二次货物上升速度为0.1m/s，人匀速拉绳的速度为v2′=4×0.1m/s=0.4m/s， 拉力做功功率：P2=F2v2′=300N×0.4m/s=120W。 37． 如图甲所示为用滑轮组匀速提升重物的示意图；如图乙所示为卷扬机对绳子竖直向下的拉力 F与卷扬机拉绳子的速度v的关系图，卷扬机拉绳子的功率 P 保持不变，动滑轮重为90N。不计绳重及摩擦。 （1）滑轮组匀速提升不同重物时，随着卷扬机对绳子竖直向下的拉力 F的减小，滑轮组的机械效率　 　(选填“增大” “不变”或“减小”) 。 （2）当卷扬机拉绳子的速度v为0.2m/时，求卷扬机拉绳子的功率 P 和滑轮组的机械效率。 【答案】（1）减小 （2）当卷扬机拉绳子的速度v为0.2m/s时，由图可知，卷扬机对绳子竖直向下的拉力F为450N， 则卷扬机拉绳子的功率为： ； 由图甲可知，n=2，不计绳重及摩擦，根据可知，物重为： G=nF-G动=2×450N-90N=810N， 滑轮组的机械效率为： 【解析】【分析】 （1）根据结合分析回答； （2）当卷扬机拉绳子的速度v为0.2m/s时，由图确定卷扬机对绳子竖直向下的拉力F的大小，根据求出卷扬机拉绳子的功率； 根据滑轮组装置确定绳子股数，不计绳重及摩擦，利用求出物重，根据 求出滑轮组的机械效率。 【解答】 （1）动滑轮重为90N，不计绳重及摩擦，根据可知，随着卷扬机对绳子竖直向下的拉力F的减小，说明G减小， 由可知，滑轮组的机械效率减小。 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页） 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第4节 简单机械-滑轮与机械效率 ( 思维导图 ) 考点一、滑轮的分类与作用 使用滑轮工作时，根据滑轮轴的位置是否移动，可将滑轮分成定滑轮和动滑轮两类。 定滑轮 动滑轮 定义 轴固定不动 轴随物体一起移动 特点 不省力，不省距离，但能改变力的方向 省一半力，费一倍距离，且不能改变力的方向 应用 旗杆顶部的滑轮 起重机的动滑轮 定滑轮和动滑轮的实质 (1)定滑轮可以看做一个变形的杠杆，如图所示，滑轮的轴相当于支点，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径，根据杠杆的平衡条件可知:F=G,所以不省力。因此，定滑轮的实质是一个等臂杠杆。 (2) 动滑轮也可以看做一个变形的杠杆，如图所示，支点o在滑轮的边缘上，动力臂为阻力臂的2倍，故动力F是阻力F的二分之一，即动滑轮能够省一半力。因此，动滑轮的实质是动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆，使用动滑轮费一倍的距离，如物体上升距离为h，则绳子自由端移动的距离s=2h。 ( 典例分析 ) 典例1：在实验中，某同学用滑轮把重为1牛的钩码以0.1米/秒的速度匀速提升1米，在不计摩擦的情况下，以下说法正确的是（） A．该滑轮为动滑轮 B．钩码上升的高度为0.5米 C．拉力F的大小为0.5牛 D．该同学做功的功率为0.1瓦 ( 举一反三 ) 变式1：如图所示，物体G在竖直向上的拉力F的作用下，匀速上升0.2m。已知G=18N， F=10N。这一过程中， 不能得到的结论是 （　　） A．绳子自由端上升0.4m B．拉力F做功4J C．动滑轮重为2N D．物体克服重力做功3.6J 变式2：一辆汽车不小心陷进泥潭后，司机按如图所示的两种方法拉车（不计绳子与滑轮间的摩擦及滑轮自重），下列说法正确的是（　　） A．甲、乙都省力 B．甲省力，乙不省力 C．甲不省力，乙省力 D．甲、乙都不省力 变式3：如图所示，下列滑轮使用过程中（不计摩擦、滑轮重力和绳重）可以省力的是（　　） A． B． C． D． 考点二、使用定滑轮和动滑轮的几种情况(图中物体全部匀速运动) 定滑轮 动滑轮 图示 表达式 F=G F=F摩，F摩物体与地面的摩擦力 F=(G+G轮)/2 S绳=2h物 v绳=2v物 F=F摩/ 2 S绳=2h物 v绳=2v物 F=2G+G轮 S轮=s物/2 v轮=v物/2 F=2F摩 S轮=s物/2 v轮=v物/2 ( 典例分析 ) 典例1：如图所示， 物体A 重为200N， C、D滑轮重均为30N。物体B重为120N，它恰好能拉着A向右匀速运动。现用水平向左的拉力F作用于物体A上，使物体B在5s内匀速上升了0.8m，则：(不计绳重和摩擦) （1） 图中D为　 　(填“定”或“动”) 滑轮， C在此次提升重物过程中的作用是　 　。 （2） 拉力F的大小为　 　N， 拉力F的功率为　 　w。 ( 举一反三 ) 变式1：质量为6kg的物体A放在水平桌面上，利用如图所示的装置使物体以0.2m/s的速度做匀速直线运动，弹簧测力计始终保持水平，其示数为3N，不计绳子与滑轮组之间的摩擦，则（） A．作用在绳端的拉力F为9N B．在2s内拉力F的功率是1.8W C．在2s内拉力F做功1.2J D．水平桌面对物体A的摩擦力是3N 变式2：如图所示，不计滑轮与绳、滑轮与转轴间的摩擦及绳及滑轮重力前提下，用三个同样的滑轮分别拉同一物体，使物体沿同一水平面做匀速直线运动，速度分别为、、（），所用的拉力分别为、、，则、、大小关系是（　　） A． B． C． D．无法判断 变式3：小明利用如图所示的简单机械移动物体A时，当沿不同方向分别用F1、F2、F3的力，以不同速度匀速拉动物体时，忽略绳子与滑轮的摩擦，下列说法中正确的是（　　） A．F1=F2 B．F1F2F3 C．F1F2F3 D．F1=F2=F3 考点三、滑轮组 由定滑轮和动滑轮组成，同时具备定滑轮和动滑轮特点，既可以省力，又能改变力的方向(但费距离)。 (1)探究滑轮组的省力情况: ①用弹簧测力计测出钩码和动滑轮的总重。 ②按图甲方式匀速拉动绳子，记录此时承担重物和动滑轮总重的绳子股数和弹簧测力计读数F1 ③按图乙方式匀速拉动绳子，记录此时承担重物和动滑轮总重的绳子股数和弹簧测力计读数F2。 分析实验数据可以得出，在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下，弹簧测力计的示数F与钩码的重G以及动滑轮的重G轮的关系为F=(G+G轮)/2即重物与动滑轮的总重由几股绳子承担，提起重物所用的力就是总重的几分之几。 (2)利用滑轮组提起物体时，动力F通过的距离s与物体被提高的高度h的关系是s=nh (n表示承担物重的绳子股数)。 ( 典例分析 ) 典例1：建筑工人用如图所示的滑轮组（不计绳重及摩擦阻力），在4s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动2m的过程中，所用的拉力为400N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍。在此过程中，下列说法错误的是（　　） A．绳子自由端沿水平方向移动了4m B．物体移动的速度为0.5m/s C．拉力F的功率为200W D．物体受到的摩擦力为600N ( 举一反三 ) 变式1：如图所示， 物体A 静止于光滑水平面上，物体B 在物体A 表面向左匀速运动了0.2m(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)。 （1） 滑轮1 和滑轮2中，属于动滑轮的是　 　。 （2） 弹簧测力计的读数为　 　N。 （3）若F2增大，则物体A 相对地面的运动状态如何?　 　 (填“向左运动”“向右运动”或“静止”)。 变式2：如图所示，重600N 的物体在大小为 100N 的水平拉力作用下，以0.1m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为60%。下列说法正确的是 (　　) A．物体与地面间的滑动摩擦力为100 N B．拉力 F 做的功为100J C．额外功的功率是8W D．绳子自由端移动的速度为0.3m/s 考点四、机械效率 （一）有用功、额外功、总功的定义 (1)有用功:人们提升重物过程中必须做的功，用w有用表示。 (2)额外功:利用机械时，人们不得不额外做的功，用W额外表示。 (3)总功:人的拉力(动力)对动滑轮(机械)所做的功，用W总表示，W总=W有用+W额外 (4)有用功、额外功、总功的单位都是焦(J)。 （二）机械效率 定义 公式 有用功 提升重物过程中必须要做的功 W有 额外功 利用机械时，人们不得不额外做的功 W额 总功 有用功和额外功之和 W总＝W有＋W额 机械效率 科学上把有用功跟总功的比值 η＝×100% （三）提高机械效率的途径: ①在所做的有用功不变的情况下，减小额外功，具体方法是改进结构，使机械更合理，更轻巧，如减少动滑轮的个数，或换用质量小的动滑轮，尽量减小摩擦等; ②在所做额外功一定的情况下，增大有用功，即在机械能承受范围内尽可能增加每次提起重物重力。 ( 典例分析 ) 典例1：如图是一个定滑轮（质量为）和一个动滑轮（质量为）组成的滑轮组。用该滑轮组在4秒内将重物竖直向上匀速提升，所用拉力F=100N，不考虑绳重和摩擦的影响。 （1）在该滑轮组中滑轮的作用是：　 　。 （2）拉力F做功的功率为　 　。 （3）在提升该重物时滑轮组的机械效率为　 　。 ( 举一反三 ) 变式1：如图所示，用相同滑轮组装成的甲、乙两个滑轮组分别将同一个物体在相同时间内匀速提升相同的高度，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（　　） A．F甲=F B．甲、乙绳子自由端移动的速度相同 C．甲、乙两个拉力的功率相同 D．乙滑轮组的机械效率高 变式2：小金利用如图所示的滑轮组将质量为60kg的木箱吊起，木箱在10s内上升4m，他所用的拉力F为400N，不考虑摩擦及绳重，求： （1）所做的有用功是多少？ （2）滑轮组的机械效率为多少？ 变式3：如图所示，不计摩擦，把重G=16 N的物体匀速提起所用的拉力F=10 N，则关于该动滑轮的说法中错误的是 （　　） A．动滑轮重4 N B．使用该动滑轮要费距离 C．该动滑轮的机械效率为80% D．提升物体的速度越快，机械效率越高 考点五、斜面的机械效率 (1)斜面是一种简单机械，使用它可以省力，但要费距离。对于光滑程度相同的斜面，倾斜程度越大，机械效率越高。 (2)测量斜面的机械效率： ①光滑斜面：Fl＝Gh　 W额＝0　 η＝100% ②有摩擦的斜面：η＝Gh/Fl ③斜面的机械效率与斜面的光滑程度和倾斜程度有关。 测量滑轮组的机械效率：多数情况下仅考虑由于动滑轮自重所带来的额外功，而不考虑绳子的重力和摩擦。此时对于用滑轮组提升物体时有：η＝＝＝。测量杠杆的机械效率：η= = ( 典例分析 ) 典例1：如图所示，在两个等长、等高但材质不同的甲、乙斜面上，用平行于斜面的拉力F，分别将质量为m和2m的A、B两物体从斜面底部匀速拉到顶端。此过程中，甲、乙两斜面上的拉力F所做的功分别为W甲、W乙，斜面的机械效率分别为η甲、η乙，物体在斜面上受到的摩擦力分别为f甲、f乙，则W甲　 　W乙；η甲　 　η乙；f甲　 　f乙（以上三空均选填“<”“=”或“>”）。 ( 举一反三 ) 变式1：如图所示，甲、乙是固定在水平地面上的两个光滑斜面，长度分别为4m、5m，高度相同。两个工人分别用沿斜面向上的拉力F甲、F乙，把完全相同的工件从斜面底端匀速地拉到斜面顶端，且速度大小相等。此过程拉力F甲、F乙所做的功分别为W甲、W乙，功率分别为P甲、P乙，机械效率分别为η甲、η乙。下列说法正确的是（　　） A．F甲：F乙=4：5 B．P甲：P乙=5：4 C．W甲：W乙=4：5 D．η甲：η乙=5：4 变式2：有一斜面长s＝5m，高h＝3m，用弹簧测力计把一物块沿斜面从底部匀速拉到顶部，弹簧测力计的示数如图所示。忽略弹簧秤自重，若该斜面的机械效率为80％，则 （1）物体的重力为　 　N，物体受到斜面的摩擦力为　 　N。 （2）使用斜面可以省力，若其他条件不变，将斜面倾斜角度增加，则斜的机械效率　 　80%(选填“大于”、“小于”、“不变”或“无法判断”)。 变式3：如图用一个长为1.2米的斜面将重为15牛的物体沿斜面匀速拉到0.4米的高台上，斜面的机械效率为，则拉力是　 　牛，物体与斜面间的摩擦力是　 　牛。 ( 课后巩固 ) 一、单选题 1．如图，甲、乙实验可以得出“定滑轮不能省力“这一结论，小敏想通过一次实验既得出结论，又能直接显示出钩码的重力大小，于是在左侧加上一个相同的弹簧测力计(弹簧测力计重力不能忽略、绳和滑轮之间摩擦不计)，下列四套装置中能实现的是（　　） A． B． C． D． 2．如图所示，用三种不同的方式分别拉同一物体A在水平地面上做匀速直线运动，所用拉力分别为F1、F2和F3（不计滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦），则它们的大小关系正确的是（　　） A． B． C． D． 3．重为30牛的A物体，用如图所示甲、乙两种方法被提升和水平移动。若A物体在水平面滑动时受到的摩擦力为20N，F1＝18N，F2＝8N，A物体在5s内匀速移动的距离均为0.3m，则在该过程中，下列分析正确的是（　　） A．绳子自由端F1移动的速度比F2移动的速度大 B．F1做功比F2做功少 C．两种方法中所做的有用功一样多 D．两种方法中机械效率相同 4．下列挪动球形石墩的方法中，最省力的是 (　　) A． B． C． D． 5． 重为30N的A物体，用图甲、乙所示两种方法被提升和水平移动。若A物体在水平面滑动时受到的摩擦力为20N，F=18N，F2=8N，A物体在5s内速移动的距离均为0.3m，则在该过程中，下列分析正确的是（　　） A．绳子自由端F1移动的速度比F2移动的速度大 B．F1做功比F2做功少 C．两种方法中所做的有用功一样多 D．两种方法中机械效率相同 6．在实践活动基地，同学们体验使用劳动器具。如图所示，分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为400N的箱子匀速向上提起相同的高度，甲用时为10秒，乙用时为30秒。已知每个滑轮重为20N，忽略绳子的重力及滑轮与绳子的摩擦。下列判断正确的是（　　） A．使用甲方式不能省力，但能省功 B．乙方式人对绳子的拉力为220N C．甲方式对箱子做功比乙方式快 D．甲、乙两种方式的机械效率相等 7．图中的每个滑轮重0.5N，物体A重6N，托板重1N。为了提升重物A，在2s的时间内，拉力F的作用点沿竖直方向匀速升高了1.2m，这个过程中，不计滑轮轴摩擦和绳重，则下列分析正确的是（　　） A．拉力F的大小为1.5N B．天花板对定滑轮拉力大小为4.5N C．物体A上升的速度为0.6m/s D．拉力F克服A重力做功7.2J 8．搬运工人为了将笨重的物体装进汽车车厢，常使用如图所示的装置把物体从斜面底端匀速推上顶端，已知斜面长5m，高2m，物体重1000N，沿斜面向上的推力为500N，则下列判定正确的是（　　） A．斜面是一种可以省功的机械 B．物体上升高度越高机械效率越大 C．斜面的机械效率为85% D．物体受到斜面的摩擦力为100N 9．如图所示，用滑轮组在10s内将重270N的物体匀速提升2m， 动滑轮重30N，不计滑轮与轮轴之间的摩擦及绳重。在此过程中 A．绳子自由端上移了4m B．拉力F的大小为90N C．拉力F的功率为60W D．滑轮组的机械效率为 10．重为30牛的A物体，用如图所示甲、乙两种方法被提升和水平移动。若A物体在水平面滑动时受到的摩擦力为20N，F1＝18N，F2＝8N，A物体在5s内匀速移动的距离均为0.3m，则在该过程中，下列分析正确的是（　　） A．绳子自由端F1移动的速度比F2移动的速度大 B．F1做功比F2做功少 C．两种方法中所做的有用功一样多 D．两种方法中机械效率相同 11． 如图所示，小柯在探究“斜面的机械效率”的实验中，某次实验数据为斜面长3m，高0.6m，小柯将重50N的物体从斜面底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是15N(忽略绳子的重力)。则下列说法正确的是 (　　) A．实验的额外功为45J B．斜面的机械效率是80% C．物体受到的摩擦力是5N D．斜面的倾斜程度越大，机械效率越大，沿斜面所用的拉力越小 12．如图所示的滑轮组挂上砝码A、B后恰好静止(滑轮和绳子的白重及摩擦不计)。下列说法正确的是 A．砝码A与砝码B的质量相等 B．两个滑轮的作用都是既能改变力的方向，又能省力 C．若在A、B下面各挂上一个质量相等的砝码，仍保持静止 D．若对B施加竖直向下的力使其运动，则B的运动距离是A的两倍 13．为了搬运一个很重的机器进入车间，某工人设计了下列四种方案（机器下方的小圆圈表示并排放置的圆形钢管的横截面），其中最省力的方案是（　　） A． B． C． D． 14．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。如图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100N，若某段时间内坠砣串缓慢下降了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，滑轮B为定滑轮 B．坠坨对钢绳的拉力做功1200J C．输电线P端向左移动了40cm D．输电线P端受到的拉力大小为6×103N 15．如图所示，重为120N的物体A在拉力F作用下沿水平面做匀速直线运动，其路程随时间变化的图像如图乙所示。已知物体A在水平方向上受到的阻力为物重的0.1倍，滑轮组机械效率为80%，滑轮组和绳子的自重不计。下列分析计算正确的是（　　） A．在10s内，作用在绳子自由端的拉力F为5牛 B．左侧墙受到滑轮组16牛拉力作用 C．10s内，绳子自由端沿水平方向移动了4m D．在10s内，拉力F做功的功率为1.2W 16．某同学用大小恒定的推力 F=300牛（方向如图所示），10秒钟内将重为500牛的物体从斜面底端匀速推到了顶端，已知斜面高为5米，长为10米。下列说法正确的是（　　） A．使用斜面可以省力也可以省功 B．物体沿斜面运动的速度为0.5米/秒 C．物体受到的摩擦力为300牛 D．推物体时，推力的功率为300瓦 17．如图所示，用重为10N的相同滑轮组装成甲、乙两个滑轮组，分别将同一个重为50N的物体在5s内竖直向上匀速提升 10cm，不计绳重及摩擦，下列有关拉力F、拉力功率P、拉力做功W及装置机械效率η的说法中正确的是（　　） A．W甲=3J B．F乙=30N C．P乙=1.2W D．η甲： η乙=2：3 18．如图所示，重为G的物体在平行于斜面的拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动。已知斜面的长为s、高为h，物体从斜面底端匀速运动到顶端的过程中，斜面对物体的摩擦力大小为f，关于该过程，下列判断正确的是（　　） A．拉力与斜面对物体的摩擦力是平衡力 B．拉力做功 W=Fh C．该斜面能省功 D．斜面的机械效率为 二、填空题 19． 如图所示， 物体A重为200N， C D滑轮重均为30N。物体B重为120N，它恰好能拉着A 向右匀速运动。现用水平向左的拉力 F作用于物体A 上，使物体B在5s内匀速上升了0.8m，则：(不计绳重和摩擦) （1） 图中D为 　 　(填“定”或“动”) 滑轮， C在此次提升重物过程中的作用是　 　 . （2） 拉力F的灭小为 　 　N， 拉力F的功率为 　 　W。 20．如图所示，将A、B两个完全相同的物体，分别在拉力F1、F2的作用下沿着光滑斜面的左右两边从底部拉到顶端。A物体运动的路程和时间关系如图甲，B物体运动的速度和时间关系如图乙。据图分析： （1）F1、F2的大小关系为：F1　 　F2（填“＞”“＜”或“=”，下同）； （2）若F1、F2所做的功分别为W1、W2，则W1　 　W2； （3）若F1、F2的功率分别为P1、P2，则P1　 　P2。 21．小虞用如图甲所示的滑轮组提升重90N的物体，已知拉力F为40N，不计绳重及摩擦。物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示。 （1）该滑轮组中动滑轮的重为　 　。 （2）反映物体上升情况随时间变化的图线是图乙上的　 　（选填“A”或“B”）。 （3）若整个过程用时4s，求拉力F的功率。 22．舞台剧演出时常用威亚控制演员升降。如图甲所示，是一个定点提升式威亚系统，图乙是威亚系统中滑轮组的简易示意图。已知演员质量为50千克，动滑轮质量为10千克。(不计钢丝绳质量、滑轮与绳子之间摩擦) （1）图乙中A、B两个滑轮中属于动滑轮的是　 　(填字母)。 （2）为使演员匀速上升，升降电机要提供的拉力为　 　N。 （3）一次演出中，演员位置升高了2米，则升降电机的拉力做功为　 　J。 23．若小科用10N的力提升重为10N的物体使物体在6s内提升3m。若不计绳重和摩擦，则滑轮的重力为　 　N，若他想使用该滑轮组提高机械效率，可以采取什么措施？　 　 24．如图所示，当重为10牛的物体G静止时，弹簧测力计b的读数是6N。回答下列问题：（不计绳重及摩擦） （1）弹簧测力计a的读数是　 　； （2）若2秒内将重物匀速提升10cm，弹簧测力计b施加拉力的功率为　 　； （3）若把20牛的物体匀速提升10cm，则装置的机械效率如何变化　 　? 25．如图所示，物体A放在木板B上的右端，木板B放在光滑的水平地面上，它们用绳子通过滑轮组相连。现用水平拉力把木板匀速向右拉。已知A与B之间的滑动摩擦力的大小为6N，木板长1.2米，不计绳子与滑轮的重，不计绳与滑轮间的摩擦，A物体的形状大小可以忽略不计。则当物体A从木板的右端匀速滑到木板左端时，拉力的大小及拉力所做的功分别是：　 　，　 　J。 26．小科家需要将重54N的物体运上楼。如图甲所示，在拉力F1的作用下匀速向上运动了5m，则绳子末端移动的距离为　 　m，物体克服重力做功的大小为　 　J。改用图乙所示的方法拉，竖直拉力F2的大小为24牛，物体也匀速运动了5m，此滑轮组的机械效率为　 　。 27．用两个完全相同且质量较小的滑轮，分别以图中两种方式将质量较大的物体G匀速提升相同高度(绳重、摩擦不计)，使用　 　(选填“甲”或“乙”)滑轮可以改变用力方向，所用拉力F1　 　F2(选填“大于”“等于”或“小于”，下同)，滑轮的机械效率η甲=　 　η乙。 28．将一个重240N的物体匀速推到斜面顶端，人沿斜面向上的推力为120N，如图所示，物体沿斜面移动的距离s=3m，上升的高度h=1.2m，则推力所做的总功是　 　J，斜面的机械效率是　 　。若忽略空气阻力，物体在运动过程中受到的摩擦力为　 　N。 29．在测量斜面机械效率的实验中，斜面长1.0m、高0.4m，现将一重为6N的物体用沿斜面向上的拉力F由底部匀速拉至顶部，若F的大小为4N，则其做的有用功为　 　J，斜面的机械效率为　 　，物体受到的摩擦力为　 　N。 30．如图甲所示装置，A是重15N的空吊篮，绳子B和C能承受的最大拉力分别为100N和50N。质量为50kg的小科同学将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t变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦，g取10N/kg。问： （1）B上方的滑轮属于　 　（选填“定滑轮”、“动滑轮”） （2）第2s内拉力F的功率为多少　 　? （3）此装置最多能匀速运载多大重力的货物　 　? 三、实验探究题 31．用图甲滑轮组探究“动滑轮的重量对滑轮组机械效率的影响”实验。实验中把不同的磁铁吸附在动滑轮边框上以改变滑轮的重量，每次实验都匀速拉动绳子自由端使物体上升10厘米，实验数据如表所示。 次数 G物/N G动/N F/N η/% 1 6.0 0.3 2.2 90.9 2 6.0 1.0 　 　 3 6.0 1.9 2.9 69.0 （1）每次实验时，绳子自由端移动的距离为 　 　厘米。 （2）第2次实验中拉力F的示数如图乙，读数为　 　牛。 （3）分析数据可知：在物重不变的情况下，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越　 　。 （4）保持物体和动滑轮的重量不变，增大绳子自由端移动的距离，滑轮组的机械效率将　 　。(选填“变大”、 “变小”或“不变”)。 32．在探究动滑轮使用特点的实验中，各小组按照如图所示的实验器材进行实验、每个小组的实验器材都相同（摩擦和绳重忽略不计）。 甲小组按照实验要求在滑轮上挂上钩码，竖直向上拉弹簧测力计，每次都匀速提起钩码，如图a所示。乙、丙两个小组的同学实验时，没有注意按照要求规范操作，他们偏离竖直方向斜向上拉弹簧测力计，匀速提起钩码，实验情况分别如图b、c所示。各小组的实验数据记录在表格中。 表一（甲小组） 表二（乙小组） 表三（丙小组） 实验序号 物体的重力（牛） 弹簧测力计的示数（牛） 实验序号 物体的重力（牛） 弹簧测力计的示数（牛） 实验序号 物体的重力（牛） 弹簧测力计的示数（牛） 1 1.0 0.6 4 1.0 0.7 7 1.0 0.8 2 2.0 1.1 5 2.0 1.3 8 2.0 1.6 3 3.0 1.6 6 3.0 1.8 9 3.0 2.3 （1）第1次实验滑轮的机械效率为　 　；实验中所用动滑轮的重力为　 　N。 （2）分析比较实验序号1、4、7（或2、5、8或3、6、9）的实验数据和相关条件，得出的初步结论是　 　。 （3）如果家里安装日光灯，你认为更合理的为图　 　（填“甲”或“乙”）。 33．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，小雨用如图所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据如下表所示。 实验序号 物重G/N 物体上升高度h/m 拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η 1 1 0.2 0.7 0.4 71.4% 2 2 0.2 1.3 0.4 76.9% 3 3 0.2 1.9 0.4 一 （1）小雨是用图中的　 　(选填“甲”或“乙”)滑轮组完成实验的； （2）实验中要用到的测量工具有　 　； （3）在第3次实验中，滑轮组的机械效率是　 　； （4）分析数据可知：使用同一滑轮组，滑轮组的机械效率与物重的关系可能是　 　(选填字母)。 四、解答题 34．某工地上用如图所示的滑轮组，匀速提升质量为240kg的物体，在物体上升0.8m的过程中，此滑轮组的机械效率为80%，不计绳重和摩擦，求： （1）滑轮组做的有用功。 （2）拉力F的大小。 （3）动滑轮的重力。 （4）若用该滑轮组吊起4400N的重物，则此时滑轮组的机械效率为多少？ 35．小虞用如图甲所示的滑轮组提升重90N的物体，已知拉力F为40N，不计绳重及摩擦。物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示。 （1）该滑轮组中动滑轮的重为　 　。 （2）反映物体上升情况随时间变化的图线是图乙上的　 　（选填“A”或“B”）。 （3）若整个过程用时4s，求拉力F的功率。 36．如图所示，质量为60kg的工人在水平地面上，用滑轮组把货物运到高处。第一次运送货物时，货物质量为130kg，工人用力F1匀速拉绳，地面对工人的支持力为N1，滑轮组的机械效率为η1；第二次运送货物时，货物质量为90kg，工人用力F2匀速拉绳的功率为P2，货箱以0.1m/s的速度匀速上升，地面对人的支持力为N2，N1与N2之比为2：3。（不计绳重及滑轮摩擦） 求： （1）动滑轮重和力F1的大小； （2）机械效率η1； （3）功率P2。 37． 如图甲所示为用滑轮组匀速提升重物的示意图；如图乙所示为卷扬机对绳子竖直向下的拉力 F与卷扬机拉绳子的速度v的关系图，卷扬机拉绳子的功率 P 保持不变，动滑轮重为90N。不计绳重及摩擦。 （1）滑轮组匀速提升不同重物时，随着卷扬机对绳子竖直向下的拉力 F的减小，滑轮组的机械效率　 　(选填“增大” “不变”或“减小”) 。 （2）当卷扬机拉绳子的速度v为0.2m/时，求卷扬机拉绳子的功率 P 和滑轮组的机械效率。 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页） 学科网（北京）股份有限公司 $$