1、定滑輪、動滑輪及其特點
（1）定滑輪
①定滑輪使用時，滑輪的位置固定不變。
②定滑輪的特點：不省力也不費力，但可以改變作用力方向。
③定滑輪的原理：定滑輪實質(zhì)是個等臂杠桿，動力臂 SKIPIF 1 < 0 、阻力臂 SKIPIF 1 < 0 等于滑輪半徑，根杠桿平衡條件可以得出定滑輪不省力的結(jié)論。
（2）動滑輪
①動滑輪使用時，滑輪隨重物一起移動。
②動滑輪的特點：使用動滑輪能省一半力，費距離。
③動滑輪的原理：動滑輪實質(zhì)是個動力臂（ SKIPIF 1 < 0 ）為阻力臂（ SKIPIF 1 < 0 ）二倍的省力杠桿，使用動滑輪時，鉤碼由兩段繩子吊著，每段繩子只承擔鉤碼重的一半，使用動滑輪雖然省了力，但動力移動的距離大于鉤碼升高的距離，即費距離。
2、滑輪組及其特點
（1）定滑輪和動滑輪組合在一起的裝置叫做滑輪組。使用滑輪組既可以省力，又可以改變力的方向，但要費距離。
（2）使用滑輪組時，滑輪組用幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一，即動力F＝，
若忽略滑輪重，則有F＝，其中n為承擔物重的繩子的段數(shù)。
（3）用滑輪組提升物體時，雖然省力，但是費距離，滑輪組有幾段繩子吊著物體，繩子自由端移動的距離就是重物升高距離的幾倍。設(shè)物體升高的距離為h，則繩子自由端移動的距離為s＝n h（n表示承擔物重的繩子的段數(shù)）。
3、機械效率的計算
（1）用W總表示總功，用W有用表示有用功，用η表示機械效率，即η＝。
（2）由于額外功不可避免，有用功只是總功的一部分，因此機械效率總小于1。
（3）計算方法：
【必刷題型精練】
1．（2021?鹽城中考）旗桿頂端裝有定滑輪，升旗時旗手向下拉繩子，國旗冉冉升起。下列說法正確的是（ ）
A．旗手對繩的拉力一定等于國旗重力
B．旗手對繩的拉力等于國旗重力的一半
C．國旗上升的距離等于被旗手拉下的繩端移動距離
D．國旗上升的距離等于被旗手拉下的繩端移動距離的一半
解：AB、旗桿頂端裝有的定滑輪，實質(zhì)是等臂杠桿，使用時，不省力也不費力。不計繩重和摩擦且國旗勻速上升時，旗手對繩的拉力一定等于國旗重力，若計繩重和摩擦，旗手對繩的拉力大于國旗重力，故AB錯誤；
CD、旗桿頂端裝有定滑輪，定滑輪實質(zhì)是等臂杠桿，使用時，不省距離也不費距離，則國旗上升的距離等于被旗手拉下的繩端移動距離，故C正確、D錯誤。
答案：C。
2．（2020?紹興中考）如圖，甲、乙實驗可以得出“定滑輪不能省力”這一結(jié)論。小敏想通過一次實驗既得出結(jié)論，又能直接顯示出鉤碼的重力大小，于是在左側(cè)加上一個相同的彈簧測力計（彈簧測力計重力不能忽略、繩和滑輪之間摩擦不計）。下列四套裝置中能實現(xiàn)的是（ ）
A．B．C．D．
解：
（1）在AC兩圖中，鉤碼掛在拉環(huán)上（即左邊測力計倒置使用），因為彈簧測力計本身有重力，所以此時測力計顯示的示數(shù)等于測力計自身的重力與鉤碼重力之和，則不能直接顯示出鉤碼的重力大小，故AC錯誤；
（2）在BD兩圖中，鉤碼掛在掛鉤上（即左邊測力計正常使用），所以能直接顯示出鉤碼的重力大??；
①B圖中，右邊的測力計倒置使用，此時右邊測力計的示數(shù)等于左邊測力計的重力與鉤碼重力之和，而左邊測力計的示數(shù)等于鉤碼的重力，所以兩邊測力計的示數(shù)不相等，不能得出正確結(jié)論，故B錯誤；
②設(shè)兩測力計的重力均為G，由于定滑輪上的左邊都是鉤碼和一個測力計在拉繩子，則繩子的拉力為F＝G1+G；
D圖中，左邊測力計的示數(shù)為：F左＝G1；
手拉右邊測力計的掛鉤，由力的平衡條件可得，右邊測力計的示數(shù)（即測力計受到向下的拉力）：F右＝F﹣G＝G1+G﹣G＝G1；
所以，F(xiàn)左＝F右＝G1，能得出正確結(jié)論，故D裝置中能實現(xiàn)所有的要求；
答案：D。
3．（2021?青島中考）如圖所示，建筑工人使用滑輪組勻速向樓上運送石料，下列不能提高滑輪組機械效率的是（ ）
A．換用輕質(zhì)的動滑輪
B．滑輪轉(zhuǎn)軸處加潤滑油
C．增大勻速提升的速度
D．增大單次運送石料的重力
解：A、換用輕質(zhì)的動滑輪，減少了動滑輪的重力，可以減小克服動滑輪重力所做的額外功，在有用功相同的情況下，總功減小，由η＝可知，能提高滑輪組的機械效率，故A不符合題意；
B、在軸上加潤滑油，可以減小克服摩擦所做的額外功，在有用功相同的情況下，總功減小，由η＝可知，能提高滑輪組的機械效率，故B不符合題意；
C、根據(jù)η＝＝＝＝可知，滑輪組的機械效率與物體運動的速度無關(guān)，故C符合題意；
D、增大所提升物體的重力，在提升高度不變時，有用功增大；在額外功不變的情況下，有用功增大，有用功在總功中所占的比例增大，能提高滑輪組的機械效率，故D不符合題意。
答案：C。
4．（2021?淄博中考）現(xiàn)有史籍中最早討論滑輪的是《墨經(jīng)》。書中將向上提舉重物的力稱為“挈”，將自由往下降落稱為“收”，將整個滑輪稱為“繩制”（圖1）?，F(xiàn)分別用甲、乙兩個力替代“收”（圖2），使重物在相同的時間內(nèi)勻速上升相同高度。不計繩重和摩擦，下列說法正確的是（ ）
A．使用這個滑輪能省力
B．甲拉力大小等于乙拉力大小
C．甲拉力做的功大于乙拉力做的功
D．甲拉力使繩自由端移動的速度小于乙拉力使繩自由端移動的速度
解：A、由圖可知，圖中的滑輪是定滑輪，使用定滑輪只能改變力的方向，不能省力，故A錯誤；
B、定滑輪是等臂杠桿，由于阻力和阻力臂不變，動力臂都等于滑輪的半徑，即甲、乙拉力的力臂相等，根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1＝F2l2，可知，甲拉力大小等于乙拉力的大小，故B正確
C、由題意可知，重物上升的距離相同；在使用定滑輪中，繩子移到的距離等于重物上升的距離；由于甲、乙拉力大小相等，根據(jù)W＝Fs可知甲、乙拉力做功的大小相等，故C錯誤；
D、由題意可知，重物在相同時間內(nèi)上升的距離相同，即重物上升的速度相同；在使用定滑輪中，繩子移動的距離等于重物上升的距離，繩子移動的時間和重物上升的時間相同，根據(jù)v＝可知，甲、乙拉力移動的速度都等于重物上升的速度，故D錯誤。
答案：B。
5．（2021?永州中考）如圖所示，用F＝10N的拉力使重物勻速上升0.1m，已知物體的重力為27N（忽略繩子與滑輪的摩擦及繩子的重力），下列說法正確的是（ ）
A．繩子末端移動的距離是0.2m
B．拉力做的功是2.7J
C．滑輪組的機械效率是90%
D．動滑輪的重力是1N
解：
A、由圖知n＝3，則繩子末端移動的距離：s＝3h＝3×0.1m＝0.3m，故A錯誤；
B、拉力做的總功：W總＝Fs＝10N×0.3m＝3J，故B錯誤；
C、有用功為：W有用＝Gh＝27N×0.1m＝2.7J；
機械效率為：η＝＝＝90%，故C正確；
D、拉力做的額外功：W額＝W總﹣W有用＝3J﹣2.7J＝0.3J；
不計繩重和滑輪的摩擦，由W額＝G動h可得，動滑輪的重力：G動＝＝＝3N，故D錯誤。
答案：C。
6．（2021?南通中考）物理學中把機械對重物施加的力與人對機械施加的力的比值叫作機械效益MA，用于比較不同機械的省力程度，現(xiàn)用圖示滑輪組勻速提升重物，不計繩重和摩擦，則下列描述滑輪組的機械效益MA與物體重力G、機械效率η與機械效益MA的關(guān)系圖線中，可能正確的是（ ）
A． B．
C． D．
解：AB、機械對重物施加的力與人對機械施加的力的比值叫作機械效益MA，即：MA＝，不計繩重和摩擦，則F＝（G+G動），則：MA＝＝＝＝，由此可知，MA與G的光線是一條向MA軸凸的斜線，故AB錯誤；
CD、MA＝，不計繩重和摩擦，η＝＝＝＝，則：＝＝n，即MA與η是成正比的，故C正確，D錯誤。
答案：C。
7．（2021?長春中考）圖甲是《墨經(jīng)》中記載的古代提升重物的工具——“車梯”，圖乙是其等效圖。利用此“車梯”勻速提升重物時，下列說法正確的是（ ）
A．繩端移動的距離是物體上升距離的5倍
B．被提升的物重是繩子拉力的4倍
C．增大物重，所做的有用功增大
D．增大物重，“車梯”的機械效率變高
解：
A．由圖可知，滑輪組繩子的有效股數(shù)n＝4，則繩端移動的距離是物體上升距離的4倍，故A錯誤；
B．不考慮動滑輪重力和摩擦時，繩子拉力F＝（G+G動），實際應用中需要考慮動滑輪重力和摩擦，則繩子拉力大于（G+G動），即被提升的物重小于繩子拉力的4倍，故B錯誤；
C．由W＝Gh可知，所做的有用功與物體的重力和提升的高度有關(guān)，由于重物提升的高度未知，不能得出增大物重時所做的有用功增大，故C錯誤；
D．增大物重提升相同的高度時，有用功增大，額外功不變，有用功與總功的比值增大，“車梯”的機械效率變高，故D正確。
答案：D。
8．（2021?鄂爾多斯中考）甲裝置中，空吊籃A重25N，B處繩子承受的拉力足夠大，C處繩子承受的最大拉力為100N。小壯將A提升到高處，施加拉力F隨時間變化關(guān)系如圖乙，A上升速度隨時間變化關(guān)系如圖丙。忽略繩重、摩擦、空氣阻力。下列說法不正確的是（ ）
A．動滑輪所受的重力為15N
B．第2秒內(nèi)克服滑輪重做的額外功為30J
C．此裝置最多能勻速運載160N重的貨物
D．此裝置運載貨物最高機械效率為92.5%
解：
A、由圖丙可知，在1～2s內(nèi)（第2s內(nèi)）A被勻速提升，由圖乙可知拉力F＝20N，由圖知，n＝2，忽略繩重及摩擦，動滑輪重力G動＝nF﹣GA＝2×20N﹣25N＝15N，故A正確；
B、由圖丙可知，第2s內(nèi)A上升的速度vA＝2m/s，第2s內(nèi)滑輪上升的高度h＝vAt＝2m/s×1s＝2m，第2秒內(nèi)克服滑輪重做的額外功為W額＝G動h＝15N×2m＝30J，故B正確；
C、忽略繩重及摩擦，繩子拉力為：F＝（G+GA+G動），
則提升貨物的最大重力為：G＝2F最大﹣GA﹣G動＝2×100N﹣25N﹣15N＝160N，故C正確；
D、此裝置提升重物的機械效率隨提升物重的增大而增大，
則此裝置提升重物的最大機械效率為：η＝＝＝＝＝＝80%，故D錯誤。
答案：D。
9．（2020?綿陽中考）將一個定滑輪和掛有一個重60N鉤碼的動滑輪，分別組裝成如圖甲和乙所示的兩種滑輪組．在圖甲滑輪組，用大小為36N的豎直向下的拉力F1把鉤碼勻速提升了0.3m；在圖乙滑輪組，用豎直向上的拉力F2把鉤碼勻速提升了0.6m．不計摩擦和繩重．設(shè)圖甲滑輪組的機械效率為η甲，圖乙滑輪組的機械效率為η乙，則（ ）
A．η甲＞η乙B．η甲＜η乙C．η甲≈55.5%D．η乙≈83.3%
解：根據(jù)圖示可知，n甲＝2，n乙＝3；
由F＝（G+G動）可得，G動＝2F1﹣G＝2×36N﹣60N＝12N；
則F2＝（G+G動）＝×（60N+12N）＝24N；
由η＝＝＝可得，甲滑輪組的機械效率：η甲＝×100%＝×100%≈83.3%；
乙滑輪組的機械效率：η乙＝×100%＝×100%≈83.3%；
故ABC錯誤，D正確。
答案：D。
10．（2021?自貢中考）將規(guī)格完全相同的滑輪，用繩子繞成圖中的甲、乙滑輪組。使用甲、乙滑輪組分別勻速提升重力為G1、G2的兩物體，升高相同的高度。繩自由端施加的拉力大小分別為F1和F2，物重G1＞G2，不計繩重和摩擦。則下列判斷正確的是（ ）
A．拉力F1一定大于F2
B．乙滑輪組的機械效率較高
C．甲、乙滑輪組的有用功相同
D．甲的額外功與有用功的比值較小
解：A、由圖可知，甲、乙動滑輪上繩子股數(shù)n分別為3和2，且物重G1＞G2，動滑輪重G動相同，由公式：可知：F1與F2的大小關(guān)系不能確定，故A錯誤；
B、已知物體上升的高度h相同，且物重G1＞G2，動滑輪重G動相同，由公式：W有＝Gh、W額＝G動h可知：甲的有用功大于乙的有用功，兩者的額外功相同，則甲的額外功與有用功的比值較小，故C錯誤、D正確；
再由公式：η＝可知：在額外功相同時，甲的有用功大，其效率就高，故B錯誤。
答案：D。
11．（2020?廣州中考）如圖所示，小明分別使用甲、乙、丙、丁四種機械勻速提升物體（繩長不變），測得拉力和物體M、N所受的重力如表所示，則（ ）
A．甲的機械效率比丙的大
B．乙、丁的機械效率相同
C．使用丙提升物體M時省力
D．實驗測得的數(shù)據(jù)無法算出機械效率
解：
設(shè)承擔物重的繩子股數(shù)為n，則拉力端移動的距離s＝nh，
拉力做的有用功W有用＝Gh，拉力做的總功W總＝Fs＝F×nh＝nFh，機械效率η＝＝＝。
甲圖中，使用的是定滑輪，n甲＝1，機械效率η甲＝＝×100%≈90.9%；
乙圖中，使用的是定滑輪，n乙＝1，機械效率η乙＝＝×100%≈83.3%；
丙圖中，使用的是動滑輪，n丙＝2，機械效率η丙＝＝×100%≈45.5%；
丁圖中，使用的是滑輪組，n?。?，機械效率η?。剑健?00%＝62.5%。
A、由上面計算可知，η甲≈90.9%，η丙≈45.5%，所以甲的機械效率比丙的大，故A正確；
B、由上面計算可知，η乙≈83.3%，η丁＝62.5%，所以乙的機械效率比丁的大，故B錯誤；
C、使用丙提升物體M時，GM＝5N，F(xiàn)丙＝5.5N，F(xiàn)丙＞GM，是費力的，故C錯誤；
D、由上面計算可知，利用實驗測得的數(shù)據(jù)可以算出機械效率，故D錯誤。
答案：A。
12．（2020?盤錦中考）工人利用滑輪組吊起重為2400N的路燈桿（質(zhì)量分布均勻）。如圖所示，這是路燈桿一端剛被勻速拉起的簡圖。路燈桿離地后被勻速提升1m，繩端拉力F＝1000N。下列說法正確的是（ ）
A．路燈桿一端剛被勻速拉起時，相當于費力杠桿
B．路燈桿離地后，受到的拉力小于2400N
C．路燈桿離地后，繩端拉力F做的功為1000J
D．路燈桿離地后，滑輪組的機械效率為80%
解：
A、路燈桿一端剛被勻速拉起時，阻力為路燈桿的重力G，作用點在重心上，繩子對路燈桿的拉力是動力F，支點為路燈桿的左端，可見，動力臂大于阻力臂，所以路燈桿相當于省力杠桿，故A錯誤。
B、路燈桿離地后被勻速提升，桿受到的拉力與重力是一對平衡力，則拉力為：F拉＝G＝2400N，故B錯誤。
C、由圖可知承擔物重的繩子段數(shù)n＝3，路燈桿離地后被勻速提升1m，
則繩子自由端移動距離為：s＝3h＝3×1m＝3m，
繩端拉力F做的功為：W總＝Fs＝1000N×3m＝3000J，故C錯誤。
D、路燈桿離地后，所做有用功為：W有＝Gh＝2400N×1m＝2400J，
滑輪組的機械效率為：η＝＝×100%＝80%，故D正確。
答案：D。
13．（2021?陜西中考）如圖所示是一種塔式起重機上的滑輪組，它既可以 省力 ，又可以改變施力的方向。現(xiàn)將重1.5×104N的物體沿豎直方向勻速向上吊起3m，滑輪組的機械效率為75%，此過程提升重物的有用功為 4.5×104 J，繩端的拉力為 5×103 N。
解：（1）由滑輪組的工作特點可知，使用滑輪組既可以省力，又可以改變力的方向；
（2）此過程提升重物的有用功：
W有＝Gh＝1.5×104N×3m＝4.5×104J；
（3）由圖可知n＝4，因為η＝＝＝＝，所以繩端的拉力：
F＝＝＝5×103N。
答案：省力；4.5×104；5×103。
14．（2021?婁底中考）小明用如圖所示的滑輪組將600N的物體勻速提升1m，繩子自由端施加的拉力為250N，不計繩重和一切摩擦，則克服物體重力做的功為 600 J，滑輪組的機械效率為 80% 。
解：（1）克服物體重力做的功：
W有＝Gh＝600N×1m＝600J；
（2）由圖可知，滑輪組繩子的有效股數(shù)n＝3，則繩子自由端移動的距離：
s＝nh＝3×1m＝3m，
繩子自由端拉力做的功：
W總＝Fs＝250N×3m＝750J，
滑輪組的機械效率：
η＝×100%＝×100%＝80%。
答案：600；80%。
15．（2021?德陽中考）用如圖所示滑輪組拉動物體A在粗糙的水平面上運動，不計繩和滑輪的自重。當F為20N時，物體A在水平面上做勻速直線運動，此時物體A受到地面的摩擦力為30N，則滑輪組的機械效率是 75% ；當F增大到50N時，物體A受到地面的摩擦力為 30 N。
解：（1）克服摩擦力做的功為有用功：W有用＝fs；
由圖可知：n＝2，繩子自由端移動的距離sF＝2s，做的總功：W總＝F×2s，
滑輪組的機械效率：η＝＝＝＝＝75%；
（2）當拉力改變時，由于接觸面的粗糙程度和物體A對地面的壓力不變，所以滑動摩擦力大小不變?nèi)詾?0N。
答案：75%；30。
16．（2021?自貢中考）用圖甲所示的滑輪組運送貨物上樓，每件貨物重為100N，每次運送的量不定，圖乙記錄了在整個過程中滑輪組的機械效率隨貨物重力增加而變化的圖像，則動滑輪重為 100 N；當某次運送4件貨物時，滑輪組的機械效率為 80 %（不考慮繩重和摩擦）。
解：
由圖乙可知，運送1件貨物時，即G＝100N時，滑輪組的機械效率η＝50%，
因不考慮繩重和摩擦時，滑輪組的機械效率η＝＝＝，
所以可得：50%＝，解得G動＝100N；
當某次運送4件貨物時，即G′＝4G＝4×100N＝400N；
不計繩重和摩擦，則滑輪組的機械效率：
η′＝＝＝＝＝80%。
答案：100；80。
17．（2020?煙臺中考）在建筑工地上，小明同學利用如圖所示的裝置，用25N的拉力使重為300N的物體A沿著水平地面勻速運動。A在運動時受到地面的摩擦力為其所受重力的0.2倍，不計繩重及滑輪組的摩擦。則動滑輪所受重力為 15 N，該裝置的機械效率為 80% 。若增加物體A的重力，仍使物體A勻速運動，則該裝置的機械效率將 增大 （選填“增大”、“減小”或“不變”）。
解：
（1）因為物體A在運動時受到地面的摩擦力為其所受重力的0.2倍，
所以物體受到的摩擦力：f＝0.2G＝0.2×300N＝60N；
因物體A勻速運動，繩子對物體的拉力和物體受到的摩擦力是一對平衡力，
所以滑輪組對物體的拉力F拉＝f＝60N，
由圖知n＝3，不計繩重與摩擦，由F＝（G動+F拉）可得動滑輪受到的重力：
G動＝nF﹣F拉＝3×25N﹣60N＝15N；
（2）滑輪組的機械效率：
η＝＝＝＝＝×100%＝80%；
（3）若增加物體A的重力，仍使物體A勻速運動，因物體對地面的壓力增大，則摩擦力增大，克服物體與地面間摩擦力做的有用功增大，在額外功不變的情況下，有用功在總功中所占的比例增大，則機械效率將增大。
答案：15；80%；增大。
18．（2020?眉山中考）如圖甲所示，某人用200N的力F使物體A沿水平方向勻速直線運動了2m，這個人克服物體A的重力做功 0 J．若將此滑輪組用來提升物體A，如圖乙所示（不計繩的重力和滑輪各處的摩擦），這時滑輪組的機械效率為75%，為了提高機械效率，改用輕質(zhì)材料的新動滑輪后，再提升同一物體A，此時滑輪組的機械效率提高到80%，那么新的動滑輪是原動滑輪重的 0.75 倍。
解：
（1）物體A沿水平方向勻速直線運動，在重力的方向上沒有移動距離，則這個人克服物體A的重力做功為0J；
（2）用如圖乙的滑輪組提升物體A時，
不計繩的重力和滑輪各處的摩擦，則滑輪組的機械效率：
η＝＝＝＝75%，
則＝G+G動，
解得物體A的重力：
G＝3G動，﹣﹣﹣﹣﹣①
改用輕質(zhì)材料的新動滑輪后，再提升同一物體A，此時滑輪組的機械效率：
η′＝＝80%，﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
將①代入②可得：
＝80%，
化簡解得：
G動′＝G動＝0.75G動。
答案：0；0.75。
19．（2021?徐州中考）如圖所示，用兩個滑輪組成滑輪組提升重物，請畫出滑輪組最省力的繞法。
解：圖中有一個動滑輪和一個定滑輪，要求最省力，則由3段繩子承擔物重時，是最省力的繞繩方法；繩子先系在動滑輪的上掛鉤，繞過上面的定滑輪，再繞過動滑輪，如圖所示：
20．（2021?鄂爾多斯中考）如圖1是一款升降座椅裝置，其簡圖如圖2，請在圖2中畫出滑輪組的繞線情況，要求繩子的末端繞至按鈕處。
解：由題意可知，要求繩子的末端繞至按鈕處，則可從按鈕開始，引出一條繩子，依次繞過最上面的定滑輪、下面的動滑輪、上面的第二個定滑輪，最后回到動滑輪的掛鉤上，如
圖所示：
答案：見上圖。
21．（2020?湘潭中考）測量如圖所示滑輪組的機械效率，部分實驗數(shù)據(jù)如下表。
（1）實驗過程中，應緩慢拉動彈簧測力計，使鉤碼豎直向上做 勻速 運動。第1次實驗時，彈簧測力計示數(shù)如圖所示，為 0.6 N。
（2）第2次實驗時所做的有用功為 0.075 J，滑輪組的機械效率是 62.5% 。
（3）分析1、2、3次實驗的數(shù)據(jù)可知，使用同一滑輪組提升重物時，重物重力越 大 （選填“大”或“小”），滑輪組的機械效率越高；分析3、4次實驗的數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機械效率與鉤碼上升的高度 無關(guān) （選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）。
（4）結(jié)合生產(chǎn)生活實際，用滑輪組提升重物時，下列選項中也可提高機械效率的是 B 。
A．增大繩重
B．減輕動滑輪重
C．加快物體提升的速度
解：
（1）實驗過程中，應緩慢拉動彈簧測力計，使鉤碼豎直向上做勻速運動。測力計分度值為0.1N，第1次實驗時，彈簧測力計示數(shù)如圖所示，為0.6N；
（2）第2次實驗時所做的有用功為：
W有用2＝G2h2＝1.5N×0.05m＝0.075J；
第2次做的總功：W總2＝F2s2＝0.8N×0.15m＝0.12J；
滑輪組的機械效率是：
η＝＝×100%＝62.5%；
（3）分析1、2、3次實驗的數(shù)據(jù)可知，使用同一滑輪組提升重物時，重物重力越大，滑輪組的機械效率越高；
分析3、4次實驗的數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機械效率與鉤碼上升的高度無關(guān)；
（4）A．增大繩重，增大了額外功，有用功與總功的比值變小，機械效率變小；
B．減輕動滑輪重，減小了額外功，有用功與總功的比值變大，機械效率大；
C．由（3）知，滑輪組的機械效率與鉤碼上升的高度無關(guān)，根據(jù)v＝，機械效率與物體提升的速度無關(guān)，
故選B。
答案：（1）勻速；0.6；（2）0.075；62.5%；（3）大；無關(guān)；（4）B。
22．（2021?遂寧中考）涪江六橋建筑工地上矗立的塔吊，是用電動機來帶動滑輪組提升重物的設(shè)備。如何提高滑輪組機械效率，節(jié)約電能呢？為此同學們進行了“影響滑輪組機械效率因素”的實驗探究，用到的裝置如圖，實驗數(shù)據(jù)記錄如下表所示：
（1）實驗中應沿豎直方向 勻速 拉動彈簧測力計。
（2）分析表中數(shù)據(jù)可知：第4次實驗是用 丙 圖所示裝置來完成的。
（3）通過比較1、2兩次實驗數(shù)據(jù)可得出：使用同一滑輪組提升相同重物，滑輪組的機械效率與重物上升高度無關(guān)。
（4）通過比較 1、3 兩次實驗數(shù)據(jù)可得出：同一滑輪組提升的物體越重，滑輪組機械效率越高（填實驗次數(shù)的序號）。
（5）通過比較3、4兩次實驗數(shù)據(jù)可得出：不同滑輪組提升相同重物，動滑輪越重機械效率越小。
（6）為提高滑輪組機械效率節(jié)約電能，根據(jù)以上結(jié)論和生活經(jīng)驗，你建議可采取的措施有（多選） ABC 。
A.減輕動滑輪重
B.增加所提物體重
C.機械加潤滑油
D.增加重物上升高度
解：（1）為了準確測出滑輪組的機械效率，應使彈簧測力計沿豎直方向做勻速直線運動；
（2）在第四次實驗中，s＝0.5m，h＝0.1m，由s＝nh可得n＝5，即承擔物重的繩子股數(shù)n＝5，所以第4次實驗是用丙圖所示裝置來完成的；
（4）1、3兩次實驗，s＝0.3m，h＝0.1m，由s＝nh可得n＝3，使用同樣的滑輪組，即使用的甲、乙兩圖，通過得出的實驗數(shù)據(jù)可知提升的物體重力越大，滑輪組的機械效率越高，得出結(jié)論：同一滑輪組提升的物體越重，滑輪組機械效率越高；
（6）要提高滑輪組的機械效率，可以：
A、減輕動滑輪重力，在提升相同重物、提升相同高度時，減小額外功，而有用功不變，總功減小，有用功與總功的比值增大，提高了滑輪組的機械效率；故A正確；
B、由實驗得出的結(jié)論可知，增大提升的物體重力，可以提高滑輪組的機械效率，故B正確；
C、機械加潤滑油，在提升相同重物、提升相同高度時，減小額外功，而有用功不變，總功減小，有用功與總功的比值增大，提高了滑輪組的機械效率；故C正確；
D、滑輪組的機械效率η＝＝＝＝，可見滑輪組的機械效率與提升物體的高度無關(guān)，所以，增加重物上升高度，不能提高滑輪組的機械效率；故D錯誤。
答案：（1）勻速；（2）丙；（4）1、3；（6）ABC。
23．（2020?沈陽中考）工人師傅利用如圖甲所示的滑輪組搬運石材，質(zhì)量為1.8×103kg的石材放在水平地面上，在拉力F的作用下沿水平方向做勻速直線運動，其路程隨時間變化的圖象如圖乙所示。石材在水平方向上受到的阻力為石材重的0.1倍，滑輪組的機械效率為75%，滑輪組和繩子的自重不計。（g＝10N/kg）求：
（1）石材受到的阻力；
（2）在石材移動40s過程中，工人做的有用功；
（3）在石材移動40s過程中，工人作用在繩子自由端的拉力F。
解：
（1）石材的重力：
G＝mg＝1.8×103kg×10N/kg＝1.8×104N，
石材受到的阻力：
f＝0.1G＝0.1×1.8×104N＝1800N；
（2）由乙圖可得，在t＝10s內(nèi)石材移動的距離s＝1.0m，石材勻速運動的速度：
v＝＝＝0.1m/s，
石材在t′＝40s移動的距離：
s′＝vt′＝0.1m/s×40s＝4m，
因為石材做勻速直線運動，受到的拉力和摩擦力是一對平衡力，大小相等，
則滑輪組對石材的拉力：
F拉＝f＝1800N，
工人做的有用功：
W有用＝F拉s′＝1800N×4m＝7200J；
（3）由η＝＝75%可得工人做的總功：
W總＝＝＝9600J，
由圖知，n＝3，工人拉力端移動的距離：
sF＝3s′＝3×4m＝12m，
由W總＝Fs可得工人的拉力：
F＝＝＝800N。
答：（1）石材受到的阻力為1800N；
（2）在石材移動40s過程中，工人做的有用功為7200J；
（3）在石材移動40s過程中，工人作用在繩子自由端的拉力為800N。
24．（2021?達州中考）如圖甲、乙所示，物體M先后浸沒在水和濃鹽水中（ρ鹽水＞ρ水），用同一滑輪組從兩種液體中將物體M勻速提出水面，拉力F和F′隨時間t變化的圖像如圖丙所示。不計繩重、摩擦及水的阻力，物體M不吸水、不沾水，g＝10N/kg。
（1）圖丙中 A （選填“A”“B”）曲線表示拉力F隨時間t變化的圖像。
（2）求物體M浸沒在水中受到的浮力。
（3）如果物體M浸沒在水中滑輪組的機械效率為η1，完全拉出水面滑輪組的機械效率為η0，浸沒在濃鹽水中滑輪組的機械效率為η2，已知η0：η1＝25：24，η0：η2＝20：19，求物體M浸沒在鹽水中的浮力。
解：（1）當物體M浸沒在液體中時，由F浮＝ρ液gV排可知，液體的密度越大，物體M受到浮力越大，
因為ρ甲＜ρ乙，所以M浸在兩種液體受到的浮力F甲＜F乙，
而浸在液體中的物體受到的浮力F浮＝G﹣FM，所以M在液體中受到的拉力FM甲＞FM乙，
又因為繩自由端的拉力F＝（FM+G動），
所以拉力F＞F′，則圖丙中A曲線表示拉力F隨時間t變化的圖像；
（2）由圖丙可知物體M在完全離開水面時繩自由端的拉力F0＝180N，
此時有：F0＝（G+G動）——①
當物體M浸沒在水中時繩自由端受到的拉力FA＝150N，令此時物體M在水中受到的拉力為F1，
則有：FA＝（F1+G動）——②
①﹣②有：G﹣F1＝2（F0﹣FA）＝2×（180N﹣150N）＝60N
所以物體M浸沒在水中受到的浮力為：F浮＝G﹣F1＝60N；
（3）由于繩重和摩擦不計，則η＝＝＝，
所以，物體離開水面前，滑輪組的機械效率：η1＝＝＝＝，
物體離開水面后，滑輪組的機械效率：η0＝＝＝，
所以，＝＝，
解得：G＝300N，
則動滑輪的重力為：G動＝2F0﹣G＝2×180N﹣300N＝60N，
令物體M在濃鹽水中受到的拉力為F2，浮力為F浮'，繩自由端受到的拉力為FB，物體離開濃鹽水前，滑輪組的機械效率：η2＝＝＝，
所以，＝＝＝，
解得：F浮'＝72N。
答：（1）A；
（2）物體M浸沒在水中受到的浮力為60N；
（3）物體M浸沒在鹽水中的浮力72N。
杠桿
滑輪或滑輪組
斜面
提升重物
水平勻速拉動物體
η＝＝
其中G為提升重物重力；h為重物上升高度；F為動力；s為動力作用點移動距離。
①η＝＝＝
②不計繩重及摩擦
η＝＝
其中G為物重；G動為動滑輪的重力；h為重物上升高度；s為繩自由端移動距離；n為承擔物重的繩子段數(shù)。
η＝＝＝
其中F摩為物體與水平面的摩擦力；
F為拉力；s物為物體移動的距離；
S繩為繩子自由端移動的距離；
n為承擔摩擦力的繩子的段數(shù)。
①η＝＝
②η＝
其中G為物重；h為斜面高度；L為斜面長度；F為拉力；F摩為摩擦力
F甲
F乙
F丙
F丁
GM
GN
5.5N
12N
5.5N
8N
5N
10N
實驗次數(shù)
鉤碼重力G/N
鉤碼上升高度h/cm
拉力F/N
繩端移動距離s/cm
機械效率η
1
1.0
5
15
55.6%
2
1.5
5
0.8
15
3
2.0
5
1.0
15
66.7%
4
2.0
10
1.0
30
66.7%
實驗次數(shù)
鉤碼重G/N
鉤碼上升高度h/m
繩端拉力F/N
繩端移動距離s/m
機械效率η
1
2
0.1
1.2
0.3
55.6%
2
2
0.2
1.2
0.6
55.6%
3
4
0.1
1.9
0.3
70.2%
4
4
0.1
1.3
0.5
61.5%

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