滑轮组、斜面、机械效率专题训练 -2025-2026学浙教版科学九年级上册

知识点 一、定滑轮和动滑轮 1、 定滑轮（左）：轴固定不动的滑轮。不能省力（等臂杠杆），但是可以改变力的作用方向。 2、 动滑轮（右）：随重物一起移动的滑轮。动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆，并且不能改变力的作用方向。 2、 滑轮组 1、 定义：定滑轮、动滑轮组合在一起。 2、 特点：使用滑轮组既省力也能改变力的方向。 3、 滑轮组省力情况分析：F=G总/n（n为承担重物和动滑轮总重的绳子股数） 4、 绳子自由端移动的距离：s=n h 5、 滑轮组组装原则：奇动偶定 ①先根据题意求出承担总重的绳子股数n=？ ②若承担总重的绳子股数为奇数，则绳子起点从动滑轮开始绕线； 若承担总重的绳子股数为偶数，则绳子起点从定滑轮开始绕线。 三、有用功、额外功、总功 ①有用功:为了达到某一目的而必须要做的功叫有用功，用（ ）表示。 ②额外功：并非需要，又不得不额外做的功叫额外功，用（ ）表示。 ③总功:动力对机械所做的功叫总，用（ ）表示，总功等于有用功和额外功之和，即 四、机械效率 ①定义:有用功与总功的比值叫机械效率，用（ ）表示。 ②提高机械效率的方法:在有用功一定时，尽可能减小额外功;在额外功一定时,增大有用功。 ③斜面的机械效率:对光滑程度相同的斜面，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高。 习题演练 1、 选择题 1.如图所示用三个力沿不同的方向拉绳子，则（　　） A． F1最大 B．F2 C．F3最大 D．一样大 2.学校升国旗的旗杆顶上有一个滑轮，升旗时往下拉动绳子国旗就会上升。对这个滑轮的说法正确的是 ( ) A.这是一个动滑轮，可省力 B.这是一个定滑轮，可省力 C.这是一个动滑轮，可改变力的方向 3．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． 4.一辆汽车不小心陷进泥潭后，司机按如图所示的甲、乙两种方法安装滑轮，均可将汽车从泥潭中匀速拉出。比较这两个装置，下列说法正确的是( ) A.甲、乙安装的都是动滑轮，都能省力 B.甲、乙安装的都是定滑轮，都不能省力 C.甲安装的是动滑轮，能省力 D.乙安装的是动滑轮，能省力 5．机械的发明和使用，极大提高了人们的工作效率。下列四种简单机械，一定不能省力的是（　　） A．杠杆 B．动滑轮 C．定滑轮 D．斜面 6．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．克服A重力做功为3.6焦耳 7.用如图所示的四种机械提起同一重物，不计机械自重和摩擦，最省力的是( ) 8．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，g取10N/kg，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% 9.我们经常用摩擦力的知识来分析拔河比赛的输赢情况。如图，小明和爸爸妈妈通过一个滑轮组进行拔河比赛。已知爸爸与地面之间的摩擦力最大可达540牛。为了胜过爸爸，小明能挺住不动，则妈妈与地面间的摩擦力至少应达到（不计滑轮重、绳重及其摩擦）（　　） A．540牛 B．270牛 C．360牛 D．200牛 10.用如图所示的滑轮组拉动重300N的箱子，以0.2m/s的速度在水平地面上做匀速直线运动，箱子与地面间的摩擦力为自身重力的0.2倍，滑轮组的机械效率为75%，下列说法正确的是（　　） A．拉力F为80N B．10s内绳子自由端移动2m C．3s内物体重力做功180J D．拉力F的功率为16W 11.如图所示，小宁用竖直向上的拉力F提升物体，使物体在内匀速上升了。已知物体重为，动滑轮重为，不计绳重和摩擦。这一过程中，下列说法错误的是（　　）    A．绳子自由端移动速度为 B．拉力F的大小为 C．拉力F做功为 D．该滑轮的机械效率为80% 12.小柯用图中装置提升重为400牛的物体，不计摩擦和滑轮自重，下列说法正确的是（　　） A．两个滑轮均为定滑轮 B．人将绳子拉过1米，物体也上升1米 C．物体匀速上升时，人对绳子的拉力为200牛 D．使用该装置不能省力，但能改变力的方向 13.如图两个光滑的斜面甲和乙，斜面长度一致，甲的高度小于乙，不考虑其他阻力的影响，现用两个不同的力F1和F2将相同的物体推上斜面顶端，则（　　） A．拉力F1＞F2 B．拉力所做的功W1＞W2 C．拉力所做的功率P1＞P2 D．斜面的机械效率η1＝η2 14.小金利用如图装置移动质量为5kg的物体A，小金在绳子自由端以5N的拉力使物体A做匀速直线运动，拉了10s共移动了30m，滑轮组机械效率为80%。下列选项中正确的是（　　） A．该装置中用的滑轮一定是轻质滑轮 B．克服摩擦力做功的功率为36W C．物体移动速度是2m/s D．这个装置所做有用功为150J 15.如图甲所示，邻居大叔正吃力地把一重物搬上高台，放学回家的小勇看见后急忙前去帮忙。他找来一块木板，搭成图乙所示的斜面，结果非常轻松地把同样的重物推到了高台上。关于这两种方法，下列说法正确的是( ) A.甲种情况下更省力 B.乙种情况的机械效率高 C.两人做同样多的有用功 D.小勇做功的功率要大些 2、 填空题 1.如图是工人师傅搬运货物时，在地面和卡车的车用间倾斜放置一长木板搭成斜面，将地面上的货物沿斜面匀速推上车厢，用时为t；已知车厢底面离地面高度为h，木板长s，货物的质量为m，沿斜面所用的推力为F，则工人做的有用功是 ，工人做功功率是 ，此斜面的机械效率为 。（以上各空用题中字母表示） 2．建筑工人用如图所示的滑轮组匀速提升建材，每次运送量不定，滑轮组的机械效率随建材重量的变化而变化，不计绳重和摩擦。 （1）在图中所示的3个滑轮中，能改变力的大小的是滑轮 （选填“A”“B”或“C”）； （2）若工人在内将建材匀速竖直提升了，作用在钢绳上的拉力为，求拉力的功率是多少 ？ （3）当滑轮组提起重的建材时，其机械效率为，动滑轮的重力是多少 ？ 3. 一物体质量为18kg，其所受重力为 N。如图所示，小明用定滑轮将该物体在4s内匀速提高2m，所用拉力为200N。此过程中，小明做的有用功是 J，定滑轮的机械效率是 ，拉力的功率是 W。(g取10N/kg) 4.斜面是一种简单机械，生活中人们常常利用它来省力。小明想探究“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度的关系”。于是他找来木块A、长木板B、三个高度不同的长方体C和一个弹簧测力计进行实验，实验装置如图所示。 (1)除上述器材外，小明要完成实验还需要的一种器材是 ； (2)在实验过程中，应沿斜面向上拉动木块，使木块做 ； (3)实验记录数据如下表，则第3次实验时斜面的机械效率为 ； (4)分析比较下表中的实验数据，可得出结论：斜面越陡， ； (5)除了斜面的倾斜程度会影响斜面的机械效率，你还能猜想到斜面的 也会影响到斜面的机械效率，这样猜想的依据是 。 5.如图甲，质量为m的物体A从高度为h、长度为L的斜面上以v1速度匀速下滑；如图乙，在斜面的顶端固定滑轮将物体A与物体P用轻绳连结，物体A以v2速度（v1＜v2）匀速沿斜面上升。 （1）图甲中，物体A受到的重力GA 物体A对斜面的压力F（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 （2）图甲中物体A所受摩擦力f甲 图乙中物体A受到的摩擦力f乙（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 （3）当图乙中物体A从斜面底部上升到顶端时，物体P的重力做的功为 。（用相关字母表示） 6．小奕是一个爱思考问题的学生，他看到一小区正在建造的楼房地基上有起重机在不停地吊起地面上的建筑材料，于是他查阅了起重机资料，下面是其中某一款塔式起重机简易示意图（如图甲），小蒲知道了塔式起重机主要用于房屋建筑中材料的输送及建筑构件的安装（动滑轮重、绳重及摩擦不计，g取10）。 （1）为保持平衡起重臂的长度越长的塔式起重机，配备的平衡重的质量应越 （选填“大”或小”）。 （2）图乙为起重机钢丝绳穿绳简化示意图，滑轮a是 （选填“动滑轮”或“定滑轮”），若钢丝绳能承受的最大拉力为，则能吊起货物的质量不能超过 。 （3）若将重为的货物由地面沿竖直方向匀速提升30m，再沿水平方向移动20m，则此过程克服重力做功是 J，钢丝绳做功 J。 （4）换用如图丙所示滑轮组，在需要考虑动滑轮重力的情形下，用5000N拉力F将重为8000N的物体匀速在5s时间内提升了0.5m，则该过程中拉力F所做功的功率为 。 7.一人利用如图所示的滑轮组匀速提升重为450N的物体，若每个滑轮重50N，人重600N，则人对地面的压力是 N(不计摩擦)。 8．图甲是某简易吊装机，其简化结构如图乙所示。 （1）吊装机工作时，顶端定滑轮的作用是 　 　。 （2）吊装机总重为1500牛，其重力作用线通过A点。结合乙图数据计算，当吊装机匀速吊起重物时，为防止翻倒，最多能吊起（ ）牛的重物？ （3）吊装机在使用时，通常在一定位置压上配重防止翻倒。将同一配重分别放在图中D、E、F处时，能达到最佳防翻效果的是 　 　。 （4）电动机的额定功率是1200瓦，正常工作时消耗的电能有75%转化为重物的机械能。当吊装机配重足够时，可在10秒内使重物匀速上升3米，求所吊重物受到的重力大小。 9．建筑工人用如图所示的滑轮组匀速提升建材，每次运送量不定，滑轮组的机械效率随建材重量的变化而变化，不计绳重和摩擦。 （1）在图中所示的3个滑轮中，能改变力的大小的是滑轮 （选填“A”“B”或“C”）； （2）若工人在内将建材匀速竖直提升了，作用在钢绳上的拉力为，求拉力的功率是多少 ？ （3）当滑轮组提起重的建材时，其机械效率为，动滑轮的重力是多少 ？ 10．如图所示，斜面长s＝1.5m，高h＝0.3m。建筑工人将重G＝500N的货物箱，用绳子从地面匀速拉到顶端时，沿斜面向上的拉力F＝150N．忽略绳子重力。求：该过程拉力F做的功为 J，该装置的机械效率 ；货物箱在斜面上受的摩擦力大小 。 三、计算题 1．一工人用图示装置在10s内将质量为45kg的货物A匀速提升2m，此过程中拉力的功率为120W，不计绳重和一切摩擦，g取10N/kg，问： （1）有用功是多少？ （2）滑轮组的机械效率是多少？ （3）若工人用此装置匀速提升其他货物，测得拉力大小为300N，则货物的重是多少？ 2．如图，杠杆在水平位置平衡，物体M1重为500N，OA：OB＝2：3，每个滑轮重为20N，滑轮组的机械效率为80%，在拉力F的作用下，物体M2以0.5m/s速度匀速上升了5m。（杠杆与绳的自重、摩擦均不计） 求：（1）物体M2的重力； （2）拉力F的功率； （3）物体M1对水平面的压力。 3.如图所示，小强在30s内用滑轮组将物体A沿水平地面匀速移动6m，已知物体A重为800N，它受到的摩擦力为60N，小强所用拉力为25N。求： (1)物体A受到的重力所做的功； (2)小强所用拉力做功的功率； (3)此滑轮组的机械效率。 4．图甲为某大桥吊装最后一个钢梁实现合龙的情形，图乙是起吊装置的简化示意图。钢梁质量为200t，吊机将它以0.1m/s的速度提升20m，绳子自由端的拉力F＝1.4×106N。求： （1）图乙中C为 滑轮。 （2）提升钢梁时，拉力F的功率是多少？ （3）此装置的机械效率是多少？（小数点后保留一位） 5．为了将放置在水平地面上重G＝100N的重物提升到高处，小明同学设计了图（甲）所示的滑轮组装置。当小明用图（乙）所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，重物的速度v和高度随时间t变化的关系图象如图（丙）（丁）所示。绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。（不计绳重和摩擦）求： （1）在1～2s内，拉力F做的功W。 （2）在2～3s内，拉力F的功率P及滑轮组的机械效率η。（保留到0.1%） 答案 3、 选择题 1.如图所示用三个力沿不同的方向拉绳子，则（　　） B． F1最大 B．F2 C．F3最大 D．一样大 【答案】C 2.学校升国旗的旗杆顶上有一个滑轮，升旗时往下拉动绳子国旗就会上升。对这个滑轮的说法正确的是 ( ) A.这是一个动滑轮，可省力 B.这是一个定滑轮，可省力 C.这是一个动滑轮，可改变力的方向 D.这是一个定滑轮，可改变力的方向 【答案】D 【解析】国旗上升的滑轮属于定滑轮，可以改变力的方向。 3．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． 【解答】解：A、左侧弹簧测力计示数大小为钩码重力+弹簧测力计重力，右侧弹簧测力计示数大小为钩码重力+弹簧测力计重力，故A错误； B、左侧弹簧测力计示数大小为钩码重力，右侧弹簧测力计示数大小为钩码重力+弹簧测力计重力，故B错误； C、左侧弹簧测力计示数大小为钩码重力+弹簧测力计重力，右侧弹簧测力计示数大小为钩码重力，故C错误； D、左侧弹簧测力计示数大小为钩码重力，右侧弹簧测力计示数大小为钩码重力，故D正确； 故选：D。 4.一辆汽车不小心陷进泥潭后，司机按如图所示的甲、乙两种方法安装滑轮，均可将汽车从泥潭中匀速拉出。比较这两个装置，下列说法正确的是( ) A.甲、乙安装的都是动滑轮，都能省力 B.甲、乙安装的都是定滑轮，都不能省力 C.甲安装的是动滑轮，能省力 D.乙安装的是动滑轮，能省力 【答案】D 【解析】已知汽车匀速拉出，由图可知，甲图使用定滑轮，拉力等于汽车受到的阻力。乙图使用动滑轮，拉力为汽车所受阻力的一半，所以乙使用的滑轮是能省力的，故D正确。 5．机械的发明和使用，极大提高了人们的工作效率。下列四种简单机械，一定不能省力的是（　　） A．杠杆 B．动滑轮 C．定滑轮 D．斜面 【答案】C 【解答】解：A、杠杆在使用过程中如果动力臂大于阻力臂，可以省力，故A错误； B、使用动滑轮可以省一半的力，故B错误； C、使用定滑轮不能省力，只能改变力的方向，故C正确； D、使用斜面多走距离，但可以省力，故D错误。 故选：C。 6．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．克服A重力做功为3.6焦耳 【解答】解： A、题图中与托板相连的两个滑轮为动滑轮，共有4股绳子跨过动滑轮，提升总重力G＝GA+G滑轮+G托板＝6N+0.5N+0.5N+1N＝8N， 不计滑轮轴摩擦和绳重，作用在绳端的力为：F2N，故A错误； B、定滑轮对天花板的拉力等于两股绳对定滑轮的拉力加上定滑轮的重力，即T＝2N+2N+0.5N＝4.5N，天花板对定滑轮拉力大小等于4.5N，故B正确； C、绳端移动的距离s和物体上升的距离h的关系是s＝nh，物体上升的高度h0.3m， 物体A上升的速度为：v0.15m/s，故C错误； 故选：B。 7.用如图所示的四种机械提起同一重物，不计机械自重和摩擦，最省力的是( ) 【答案】D 【解析】本题考查杠杆的平衡分析法及其应用和滑轮组绳子拉力的计算。A选项，动力力臂小于阻力力臂，所以是费力杠杆；B选项，是等臂杠杆，不省力不费力；C选项，吊动滑轮的为2股绳子，拉力为物重的二分之一；D选项，吊动滑轮的为3股绳子，拉力为物重的三分之一；综上所述，D选项的方法最省力，故D正确。 8．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，g取10N/kg，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% 【解答】解： A、物体B的重力： GB＝mBg＝30kg×10N/kg＝300N， 由图可知，n＝3，不计绳重及滑轮的摩擦，A对滑轮组的拉力： F拉（GB+G动）（300N+30N）＝110N， 因A物体向右做匀速直线运动，则由二力平衡条件可得A物体所受滑动摩擦力： f＝F拉＝110N，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： F＝f（GB+G动）＝110N（300N+30N）＝220N；故B错误； C、拉力端移动速度v＝3v物＝3×6cm/s＝18cm/s＝0.18m/s， 拉力做功的功率： PFv＝220N×0.18m/s＝39.6W，故C错误； D、匀速提升物体B时，A对滑轮组的拉力F拉′＝F﹣f＝220N﹣110N＝110N， 因为滑轮组的机械效率η， 所以此时滑轮组的机械效率： η′100%≈90.9%，故D错误。 故选：A。 9.我们经常用摩擦力的知识来分析拔河比赛的输赢情况。如图，小明和爸爸妈妈通过一个滑轮组进行拔河比赛。已知爸爸与地面之间的摩擦力最大可达540牛。为了胜过爸爸，小明能挺住不动，则妈妈与地面间的摩擦力至少应达到（不计滑轮重、绳重及其摩擦）（　　） A．540牛 B．270牛 C．360牛 D．200牛 【答案】C 【解析】因滑轮组处于静止状态，在水平方向受到的爸爸的拉力大小等于受到妈妈拉力与小明的拉力大小之和。因爸爸、妈妈处都于静止状态，故爸爸、妈妈受到的地面施加的摩擦力与滑轮组对爸爸、妈妈的拉力为一对平衡力，大小相等。爸爸与地面之间的摩擦力最大可达540牛，故滑轮组右端拉爸爸的拉力大小等于540N，由力的作用是相互的，爸爸拉滑轮组的拉力为540N，不计滑轮重、绳重及其摩擦，右侧滑轮组绳子的有效段数为3，小明的拉力大小为 妈妈拉滑轮组的拉力 F妈妈= F爸爸-F= f爸爸-F=540N-180N=360N 滑轮组拉力妈妈的力为360N，根据二力平衡，则妈妈与地面间的摩擦力至少应达到360N，故ABD不符合题意，C符合题意。 10.用如图所示的滑轮组拉动重300N的箱子，以0.2m/s的速度在水平地面上做匀速直线运动，箱子与地面间的摩擦力为自身重力的0.2倍，滑轮组的机械效率为75%，下列说法正确的是（　　） A．拉力F为80N B．10s内绳子自由端移动2m C．3s内物体重力做功180J D．拉力F的功率为16W 【答案】D 【解析】A．物体所受摩擦力为 由图可知，相当于两段绳子拉着物体，又由于物体匀速运动，绳子拉物体的拉力等于摩擦力，则有 所以拉力为 故A错误； B．绳端移动的距离为 故B错误； C．重力方向竖直向下，在力的方向上，物体没有移动，故重力不做功，故C错误； D．绳子端移动速度为 拉力功率为 故D正确。 故选D。 11.如图所示，小宁用竖直向上的拉力F提升物体，使物体在内匀速上升了。已知物体重为，动滑轮重为，不计绳重和摩擦。这一过程中，下列说法错误的是（　　）    A．绳子自由端移动速度为 B．拉力F的大小为 C．拉力F做功为 D．该滑轮的机械效率为80% 【答案】A 【解析】A．由题意可知，绳子的股数为2股，物体上升的速度为 故绳子自由端移动速度为 故A    错误，符合题意； B．拉力F的大小为 故B正确，不符合题意； C．拉力F做功为 故C正确，不符合题意； D．该滑轮的机械效率为 故D正确，不符合题意。 故选A。 12.小柯用图中装置提升重为400牛的物体，不计摩擦和滑轮自重，下列说法正确的是（　　） A．两个滑轮均为定滑轮 B．人将绳子拉过1米，物体也上升1米 C．物体匀速上升时，人对绳子的拉力为200牛 D．使用该装置不能省力，但能改变力的方向 【答案】C 【解答】解： A、由图可知，该装置由一个动滑轮和一个定滑轮组成，故A错误； B、使用动滑轮时，物体上升1m，则绳子的自由端会通过2m，故B错误； C、不计摩擦和滑轮自重，使用动滑轮能省一半的力，物体的重力为400N，则拉力为200N，故C正确； D、使用动滑轮能省力，使用定滑轮能改变力的方向，故D错误。 故选：C。 13.如图两个光滑的斜面甲和乙，斜面长度一致，甲的高度小于乙，不考虑其他阻力的影响，现用两个不同的力F1和F2将相同的物体推上斜面顶端，则（　　） A．拉力F1＞F2 B．拉力所做的功W1＞W2 C．拉力所做的功率P1＞P2 D．斜面的机械效率η1＝η2 【答案】D 14.小金利用如图装置移动质量为5kg的物体A，小金在绳子自由端以5N的拉力使物体A做匀速直线运动，拉了10s共移动了30m，滑轮组机械效率为80%。下列选项中正确的是（　　） A．该装置中用的滑轮一定是轻质滑轮 B．克服摩擦力做功的功率为36W C．物体移动速度是2m/s D．这个装置所做有用功为150J 【答案】B 【解答】解：A、水平拉动物体，影响机械效率的是滑轮组的摩擦力，故A错误； BD、由图可知，连接动滑轮绳子的股数n＝3， 由η＝＝＝×100%得物体A受到的摩擦力： f＝ηnF＝80%×3×5N＝12N， 物体移动的距离： s物＝s绳＝×30m＝10m， 则机械所做的有用功： W有＝fs物＝12N×30m＝360J， 克服摩擦力做功的功率： P＝＝＝36W，故B正确、D错误。 C、绳子移动的速度v绳＝＝＝3m/s， 物体移动速度v物＝v绳＝×3m/s＝1m/s，故C错误； 故选：B。 15.如图甲所示，邻居大叔正吃力地把一重物搬上高台，放学回家的小勇看见后急忙前去帮忙。他找来一块木板，搭成图乙所示的斜面，结果非常轻松地把同样的重物推到了高台上。关于这两种方法，下列说法正确的是( ) A.甲种情况下更省力 B.乙种情况的机械效率高 C.两人做同样多的有用功 D.小勇做功的功率要大些 【答案】C 【解析】A选项，斜面是一种省力机械，利用斜面将物体推上高台更省力，故A项错误。B选项，由于乙种情况需要克服摩擦力做功，做了额外功，所以乙种情况下的机械效率低，故B项错误。C选项，两种方法都把重物抬高到了相同高度的高台上，克服重力做功相同，两人做同样多的有用功，故C项正确。D选项，功率等于功与时间的比值，由于题中没有给出时间，所以不能确定哪种情况做功的功率大，故D项错误。 4、 填空题 1.如图是工人师傅搬运货物时，在地面和卡车的车用间倾斜放置一长木板搭成斜面，将地面上的货物沿斜面匀速推上车厢，用时为t；已知车厢底面离地面高度为h，木板长s，货物的质量为m，沿斜面所用的推力为F，则工人做的有用功是 ，工人做功功率是 ，此斜面的机械效率为 。（以上各空用题中字母表示） 【解答】解：工人做的有用功是W有用＝Gh＝mgh； 工人做的总功W总＝Fs，工人做功的功率P； 此斜面的机械效率η。 故答案为：mgh；；。 2．建筑工人用如图所示的滑轮组匀速提升建材，每次运送量不定，滑轮组的机械效率随建材重量的变化而变化，不计绳重和摩擦。 （1）在图中所示的3个滑轮中，能改变力的大小的是滑轮 （选填“A”“B”或“C”）； （2）若工人在内将建材匀速竖直提升了，作用在钢绳上的拉力为，求拉力的功率是多少 ？ （3）当滑轮组提起重的建材时，其机械效率为，动滑轮的重力是多少 ？ 【答案】 A 80W 200N 【详解】（1）[1]图中A滑轮可以随物体一起移动，是动滑轮，可以省力，即A滑轮可以改变力的大小；BC滑轮只能绕转轴转动，是定滑轮，不能省力。 （2）[2]由图可知绳子承重段数n=2，则钢绳移动的距离 拉力做的功 拉力的功率 （3）[3]当运送建材的重力800N时，滑轮组的机械效率80%，因滑轮和钢绳的摩擦力及绳重忽略不计，所以，克服建材重力做的功为有用功，克服建材和动滑轮总重力做的功为总功，则滑轮组的机械效率 解得 G轮=200N 3. 一物体质量为18kg，其所受重力为 N。如图所示，小明用定滑轮将该物体在4s内匀速提高2m，所用拉力为200N。此过程中，小明做的有用功是 J，定滑轮的机械效率是 ，拉力的功率是 W。(g取10N/kg) 【答案】180 360 90% 100 【解析】重力G=mg=18kg×10N/kg=180N， 有用功W有用=Gh=180N×2m=360J，机械效率η=W有用/W总×100%=360J/(200N×2m) ×100%=90%，拉力的功率P= W总/t=200N×2m/4s=100W。 4.斜面是一种简单机械，生活中人们常常利用它来省力。小明想探究“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度的关系”。于是他找来木块A、长木板B、三个高度不同的长方体C和一个弹簧测力计进行实验，实验装置如图所示。 (1)除上述器材外，小明要完成实验还需要的一种器材是 ； (2)在实验过程中，应沿斜面向上拉动木块，使木块做 ； (3)实验记录数据如下表，则第3次实验时斜面的机械效率为 ； (4)分析比较下表中的实验数据，可得出结论：斜面越陡， ； (5)除了斜面的倾斜程度会影响斜面的机械效率，你还能猜想到斜面的 也会影响到斜面的机械效率，这样猜想的依据是 。 【答案】(1)刻度尺 (2)匀速直线运动 (3)71.4% (4)机械效率高 (5)粗糙程度 摩擦力越大做的额外功越多 【解析】(1)要测量斜面的高度和木块沿斜面移动的距离就要使用长度的测量工具 刻度尺；(2)要测量沿斜面的拉力，就要让木块做匀速直线运动，因为只有这样，弹簧测力计的示数稳定，测量才够准确；(3)第3次实验时，斜面的机械效率门η=W有用/W总×100%=Gh/Fs×100%=(0.5N×0.3m)/(4.2N×0.5m)×100%≈71.4%；(4)分析题表中数据可知，斜面越陡，斜面的机械效率越高；(5)斜面越粗糙，摩擦力越大，则向上拉木块时克服摩擦力做的额外功越多. 5.如图甲，质量为m的物体A从高度为h、长度为L的斜面上以v1速度匀速下滑；如图乙，在斜面的顶端固定滑轮将物体A与物体P用轻绳连结，物体A以v2速度（v1＜v2）匀速沿斜面上升。 （1）图甲中，物体A受到的重力GA 物体A对斜面的压力F（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 （2）图甲中物体A所受摩擦力f甲 图乙中物体A受到的摩擦力f乙（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 （3）当图乙中物体A从斜面底部上升到顶端时，物体P的重力做的功为 。（用相关字母表示） 【解答】解：（1）甲图中物体A受竖直向下的重力GA、垂直斜面向上的支持力、沿斜面向上的滑动摩擦力，物体A在这三个力作用下保持平衡状态，且物体A的重力垂直斜面向下的分力大小等于垂直斜面向上的支持力大小；斜面对物体A的支持力与物体A对斜面的压力F是一对相互作用力，大小相等，故物体A受到的重力GA大于物体A对斜面的压力F； （2）甲、乙两图中，物体所受的都是滑动摩擦力，物体对斜面的压力和接触面粗糙程度都相同，所以物体A所受的滑动摩擦力大小也相同； （3）在图甲中，克服斜面摩擦力做功等于物体Q重力做功等于mgh， 在图乙中，物体P的重力做功等于绳子对物体Q做功，而绳子对物体Q做功等于克服物体Q重力做功加上克服斜面摩擦力做功，为W＝mgh+mgh＝2mgh。 故答案为：大于；等于；2mgh。 6．小奕是一个爱思考问题的学生，他看到一小区正在建造的楼房地基上有起重机在不停地吊起地面上的建筑材料，于是他查阅了起重机资料，下面是其中某一款塔式起重机简易示意图（如图甲），小蒲知道了塔式起重机主要用于房屋建筑中材料的输送及建筑构件的安装（动滑轮重、绳重及摩擦不计，g取10）。 （1）为保持平衡起重臂的长度越长的塔式起重机，配备的平衡重的质量应越 （选填“大”或小”）。 （2）图乙为起重机钢丝绳穿绳简化示意图，滑轮a是 （选填“动滑轮”或“定滑轮”），若钢丝绳能承受的最大拉力为，则能吊起货物的质量不能超过 。 （3）若将重为的货物由地面沿竖直方向匀速提升30m，再沿水平方向移动20m，则此过程克服重力做功是 J，钢丝绳做功 J。 （4）换用如图丙所示滑轮组，在需要考虑动滑轮重力的情形下，用5000N拉力F将重为8000N的物体匀速在5s时间内提升了0.5m，则该过程中拉力F所做功的功率为 。 【答案】 大 定滑轮 1000W 【详解】（1）[1]由杠杆的平衡条件可知 则由题意可知，、不变，越长，则越大，由可知，配备的平衡重的质量应越大。 （2）[2]由图乙可知，滑轮a固定不动，因此滑轮a为定滑轮。 [3]由图可知，绳子承重段数n为2，当动滑轮重、绳重及摩擦不计时，能吊起货物的重力 可知，能吊起货物的质量 （3）[4]克服重力做功 [5]绳子自由端移动的距离 因为动滑轮重、绳重及摩擦不计，所以钢丝绳的拉力 钢丝绳做的功 （4）[6]由图丙可知n'＝2，绳子自由端移动的距离 拉力F所做功的功率为 7.一人利用如图所示的滑轮组匀速提升重为450N的物体，若每个滑轮重50N，人重600N，则人对地面的压力是 N(不计摩擦)。 【答案】350 【解析】人对地面的压力大小取决于人受的力，而人受的力又与滑轮组绳子上的拉力F有关。滑轮组上承担物重的绳子段数为2，所以滑轮组绳子上的拉力F=(G+G动)=(450N+50N)=250N，人受到的力为重力G'，绳子的拉力F和地面的支持力FN，则F+FN=G'，支持力FN=G'-F=600N-250N=350N，根据相互作用力大小相等知，人对地面的压力F'= FN =350N。 8．图甲是某简易吊装机，其简化结构如图乙所示。 （1）吊装机工作时，顶端定滑轮的作用是 　 　。 （2）吊装机总重为1500牛，其重力作用线通过A点。结合乙图数据计算，当吊装机匀速吊起重物时，为防止翻倒，最多能吊起（ ）牛的重物？ （3）吊装机在使用时，通常在一定位置压上配重防止翻倒。将同一配重分别放在图中D、E、F处时，能达到最佳防翻效果的是 　 　。 （4）电动机的额定功率是1200瓦，正常工作时消耗的电能有75%转化为重物的机械能。当吊装机配重足够时，可在10秒内使重物匀速上升3米，求所吊重物受到的重力大小。 【答案】（1）改变力的方向；（2）所吊起物体重为300N； 9．建筑工人用如图所示的滑轮组匀速提升建材，每次运送量不定，滑轮组的机械效率随建材重量的变化而变化，不计绳重和摩擦。 （1）在图中所示的3个滑轮中，能改变力的大小的是滑轮 （选填“A”“B”或“C”）； （2）若工人在内将建材匀速竖直提升了，作用在钢绳上的拉力为，求拉力的功率是多少 ？ （3）当滑轮组提起重的建材时，其机械效率为，动滑轮的重力是多少 ？ 【答案】 A 80W 200N 10．如图所示，斜面长s＝1.5m，高h＝0.3m。建筑工人将重G＝500N的货物箱，用绳子从地面匀速拉到顶端时，沿斜面向上的拉力F＝150N．忽略绳子重力。求：该过程拉力F做的功为 J，该装置的机械效率 ；货物箱在斜面上受的摩擦力大小 。 【解答】解：（1）该过程拉力F做的功： W总＝Fs＝150N×1.5m＝225J； （2）有用功： W有＝Gh＝500N×0.3m＝150J， 该装置的机械效率： η100%100%≈66.7%； （3）额外功： W额＝W总﹣W有＝225J﹣150J＝75J， 由W额＝fs可得，货物箱在斜面上受的摩擦力大小： f50N。 故答案为：225；66.7%；50N。 三、计算题 1．一工人用图示装置在10s内将质量为45kg的货物A匀速提升2m，此过程中拉力的功率为120W，不计绳重和一切摩擦，g取10N/kg，问： （1）有用功是多少？ （2）滑轮组的机械效率是多少？ （3）若工人用此装置匀速提升其他货物，测得拉力大小为300N，则货物的重是多少？ 【解答】解： （1）货物的重力：G＝mg＝45kg×10N/kg＝450N； 有用功：W有用＝Gh＝450N×2m＝900J； （2）拉力做的总功：W总＝Pt＝120W×10s＝1200J； 滑轮组的机械效率：η100%100%＝75%； （3）由W总＝W有用+W额可得，额外功：W额＝W总﹣W有用＝1200J﹣900J＝300J， 由W额＝G动h可得，动滑轮重：G动150N， 由图可知n＝3，已知不计绳重和一切摩擦， 提升其他货物时，W总′＝W有用′+W额′， 即F′nh＝G′h+G动h， 整理可得：nF′＝G′+G动， 所以提升物体的重力：G′＝nF′﹣G动＝3×300N﹣150N＝750N。 答：（1）有用功是900J； （2）滑轮组的机械效率是75%； （3）货物的重是750N。 2．如图，杠杆在水平位置平衡，物体M1重为500N，OA：OB＝2：3，每个滑轮重为20N，滑轮组的机械效率为80%，在拉力F的作用下，物体M2以0.5m/s速度匀速上升了5m。（杠杆与绳的自重、摩擦均不计） 求：（1）物体M2的重力； （2）拉力F的功率； （3）物体M1对水平面的压力。 【解答】解： （1）因杠杆与绳的自重、摩擦均不计，故克服动滑轮重力做的功为额外功， 则滑轮组的机械效率： η， 即：80%， 解得物体M2的重力：G＝80N； （2）由图知，绳子的有效段数为2，绳的自重、摩擦均不计，则作用在绳子自由端的拉力： F50N； 物体M2以0.5m/s速度匀速上升了h，绳子自由端移动的距离为：s＝2h， 由v可得绳子自由端的速度为： v绳＝2v＝2×0.5m/s＝1m/s； 拉力F的功率： PFv绳＝50N×1m/s＝50W； （3）由力的平衡条件可得，B端对定滑轮向上的拉力： F′B＝3F+G定＝3×50N+20N＝170N， 根据力的作用是相互的，则定滑轮对杠杆B端的拉力为：FB＝F′B＝170N， 根据杠杆的平衡条件可得：FA×OA＝FB×OB， 故绳子对杠杆A端的拉力为： FAFB170N＝255N， 力的作用是相互的，则绳子对M1向上的拉力为FA′＝FA＝255N， 根据力的平衡，地面对M1的支持力： F支＝G1﹣FA′＝500N﹣255N＝245N； 由力的相互性可知，物体M1对水平面的压力： F压＝F支＝245N。 3.如图所示，小强在30s内用滑轮组将物体A沿水平地面匀速移动6m，已知物体A重为800N，它受到的摩擦力为60N，小强所用拉力为25N。求： (1)物体A受到的重力所做的功； (2)小强所用拉力做功的功率； (3)此滑轮组的机械效率。 【答案】(1)0 (2)15W (3)80% 【解析】(1)重为800N的物体，在水平面上匀速前进6m，虽然有力有距离，但在重力的方向上没有通过距离，即重力G没有做功，则A所受的重力做功为0；(2)因重物由3段绳子承担，故s=3s'=3×6m=18m，W=Fs=25N×18m=450J，拉力做功的功率P=W/t=450J/30s=15W；(3)克服滑动摩擦力做的有用功W'=Fs'=60N×6m=360J，滑轮组的机械效率η=W有用/W总×100%=360J/450J×100%=80%. 4．图甲为某大桥吊装最后一个钢梁实现合龙的情形，图乙是起吊装置的简化示意图。钢梁质量为200t，吊机将它以0.1m/s的速度提升20m，绳子自由端的拉力F＝1.4×106N。求： （1）图乙中C为 滑轮。 （2）提升钢梁时，拉力F的功率是多少？ （3）此装置的机械效率是多少？（小数点后保留一位） 【解答】解：（1）由图乙可知，提升钢梁的过程中，滑轮C的位置会发生改变，所以滑轮C是动滑轮； （2）由图乙可知，滑轮组绳子的有效股数n＝2， 则绳子自由端移动的速度：v绳＝nv钢梁＝2×0.1m/s＝0.2m/s， 拉力F的功率：PFv绳＝1.4×106N×0.2m/s＝2.8×105W； （3）此装置的机械效率：η100%100%100%100%100%≈71.4%。 5．为了将放置在水平地面上重G＝100N的重物提升到高处，小明同学设计了图（甲）所示的滑轮组装置。当小明用图（乙）所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，重物的速度v和高度随时间t变化的关系图象如图（丙）（丁）所示。绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。（不计绳重和摩擦）求： （1）在1～2s内，拉力F做的功W。 （2）在2～3s内，拉力F的功率P及滑轮组的机械效率η。（保留到0.1%） 【解答】解：（1）由甲图可知，n＝3； 已知1～2s内重物上升的高度h1＝1.25m，则拉力端移动距离s＝3h1＝3×1.25m＝3.75m， 由甲图可知，1～2s内，拉力F＝50N， 则拉力F做的功： W＝Fs＝50N×3.75m＝187.5J； （2）由图乙可知，2～3s内绳端的拉力F′＝40N， 由图丁可知，2～3s内物体上升的高度h2＝3.75m﹣1.25m＝2.5m， 则绳端移动的距离： s′＝3h2＝3×2.5m＝7.5m， 2～3s内拉力做的总功： W总＝F′s′＝40N×7.5m＝300J， 在2～3s内，拉力F的功率： P300W； 有用功： W有＝Gh2＝100N×2.5m＝250J， 滑轮组的机械效率： η100%100%≈83.3%， 答：（1）拉力F做的功为187.5J； （2）拉力F的功率为300W；滑轮组的机械效率为83.3%。 学科网（北京）股份有限公司 $