【知識點(diǎn)總結(jié)+例題講解】
一、定滑輪：
1.滑輪：
（1）定義：周邊有槽，中心有一轉(zhuǎn)動的輪子叫滑輪。
（2）特點(diǎn)：因?yàn)榛喛梢赃B續(xù)旋轉(zhuǎn)，因此可看作是能夠連續(xù)旋轉(zhuǎn)的杠桿，仍可以用杠桿的平衡條件來分析。
（3）分類：根據(jù)使用情況不同，滑輪可分為 定滑輪 和 動滑輪 。
2.定滑輪：
（1）定義：工作時，中間的軸固定不動的滑輪叫定滑輪；如下左圖所示。
（2）實(shí)質(zhì)：是個等臂杠桿；（如下中圖所示）
軸心O點(diǎn)固定不動為支點(diǎn)，其動力臂和阻力臂都等于圓的半徑r，
根據(jù)杠桿的平衡條件：F1L1=F2L2可知F=G，所以不省力。
（3）特點(diǎn)：不省力，但可改變力的方向。
（4）動力移動的距離與重物移動的距離相等：S=h。（如上右圖所示）
【例題1】學(xué)校旗桿頂上的滑輪是一個 ，使用該滑輪的好處是 。
【變式1】學(xué)校升旗時，旗桿頂端裝的滑輪是 滑輪，它的作用是 ，當(dāng)國旗緩緩上升10m，旗手向下拉動繩端移動的距離為 m。
【例題2】如圖所示，用一根繩子繞過定滑輪，一端拴在鉤碼上，手執(zhí)另一端，分別用力F1、F2、F3勻速拉起鉤碼。忽略繩子與滑輪的摩擦，則F1、F2、F3的大小關(guān)系是（ ）
A.F1＞F2＞F3
B.F1＜F2＜F3
C.F1＝F2＝F3
D.F1、F2、F3的大小不能確定
【變式2】學(xué)校升旗時，旗手向下拉繩子，國旗徐徐上升，旗杠頂部安裝了定滑輪，使用它可以 ；如圖所示，某人用一個定滑輪將水平地面上一個質(zhì)量為68kg的的物體向上拉，此人的質(zhì)量為60kg。當(dāng)此人用550N的拉力拉物體時，此時物體對水平地面的壓力為 N。（不計(jì)繩重與摩擦，g取10N/kg）
二、動滑輪：
1.定義：工作時，軸隨重物一起移動的滑輪叫動滑輪；（如下左圖所示）
2.實(shí)質(zhì)：是個動力臂為阻力臂二倍的杠桿；（如下中圖所示）
圖中O可看作是一個能運(yùn)動的支點(diǎn)，其動力臂l1=2r ，阻力臂l2=r，
根據(jù)杠桿平衡條件：F1l1=F2l2，即F1·2r=F2·r，得出，
當(dāng)重物豎直勻速向上時，F(xiàn)2=G，則。
3.特點(diǎn)：省一半力，但不能改變力的方向。
4.動力移動的距離是重物移動距離的2倍：S=2h（如上右圖所示）
5.說明：
（1）動滑輪在移動的過程中，支點(diǎn)也在不停地移動；
（2）動滑輪省一半力的條件是：動滑輪與重物一起勻速移動；動力F1的方向與并排繩子平行；不計(jì)動滑輪重、繩重和摩擦。
【例題3】如圖所示，工人用動滑輪提升重物，使用動滑輪的作用是（ ）
A.既能省力，又能改變力的方向
B.既不能省力，也不能改變力的方向
C.不能省力，但能改變力的方向
D.能省力，但不能改變力的方向
【變式3】如圖所示，用5牛的拉力F勻速豎直提升重為G的物體，使其上升了0.2米。若不計(jì)滑輪自重及摩擦，關(guān)于物體的重力G和繩子自由端移動的距離s，下列判斷中正確的是（ ）
A.G＝2.5牛 s＝0.1米
B.G＝2.5牛 s＝0.4米
C.G＝10 牛 s＝0.1米
D.G＝10牛 s＝0.4米
【例題4】如圖所示，用滑輪提升重為G＝100N的物體，使物體以0.2m/s速度上升（繩重和各種摩擦不計(jì)），已知動滑輪重G動＝10N，則繩端拉力F和移動速度v的判斷正確的是：（ ）
A.55N，0.1m/s
B.210N，0.1m/s
C.55N，0.4m/s
D.210N，0.4m/s
【變式4】如圖，用100N的力拉著物體A以2m/s的速度在水平面勻速前進(jìn)，若A受到的摩擦力是20N，則B受到的摩擦力是 N，B物體的速度是 m/s。（不考慮繩子與滑輪之間的摩擦）
三、滑輪組：
1.定義：由若干個定滑輪和動滑輪匹配而成。
2.特點(diǎn)：可以省力，也可以改變力的方向。
（1）使用滑輪組時，有幾段繩子吊著物體，
提起物體所用的力就是物重的幾分之一，即：（條件：不計(jì)動滑輪、繩重和摩擦）。
（2）如果不忽略動滑輪的重量，則：
3.動力移動的距離s和重物移動的距離h的關(guān)系是：s=nh
使用滑輪組時，滑輪組用n段繩子吊著物體，提起物體所用的力移動的距離就是物體移動距離的n倍，即s=nh。如上圖所示。（n表示承擔(dān)物重繩子的段數(shù)）
4.繩子端的速度與物體上升的速度關(guān)系：
5.滑輪組的組裝：
（1）根據(jù)的關(guān)系，求出動滑輪上繩子的段數(shù)n；
（2）確定動滑輪的個數(shù)；
（3）根據(jù)施力方向的要求，確定定滑輪個數(shù)。
確定定滑輪個數(shù)的原則是：
一個動滑輪應(yīng)配置一個定滑輪，當(dāng)動滑輪上為偶數(shù)段繩子時，可減少一個定滑輪，
但若要求改變力的作用方向時，則應(yīng)在增加一個定滑輪。
在確定了動、定滑輪個數(shù)后，繩子的連接應(yīng)遵循“奇動、偶定”的規(guī)則，由內(nèi)向外纏繞滑輪。
【例題5】在有著“世界工廠”之稱的東莞，車間工人們用如圖所示的滑輪組把重物提起2m的高度，下列關(guān)于這個滑輪組工作的說法中，正確的是（ ）
A.繩子自由端被拉下了10m
B.這個滑輪組能省距離
C.這個滑輪組能省力
D.這個滑輪組不僅能省力，還能省距離
【變式5】在有著“世界工廠”之稱的東莞，車間工人們用如圖所示的滑輪組把重物提起2m的高度，下列關(guān)于這個滑輪組工作的說法中，正確的是（ ）
A.繩子自由端被拉下了10m
B.這個滑輪組能省距離
C.這個滑輪組能省力
D.這個滑輪組能省功
【例題6】小明用圖中裝置提升某一物體，拉力為100N，物體勻速上升了2m，不計(jì)摩擦、繩重和滑輪自重，下列說法正確的是（ ）
A.兩個滑輪均為定滑輪
B.小明克服重力做功為200J
C.物體的重力為200N
D.使用該裝置不但能省力，還能省功
【變式6】如圖（繩子和滑輪重不計(jì)，忽略繩子和動滑輪的摩擦力）重為60N的物體A，在10N的拉力作用下，物體在水平路面上以1m/s的速度做勻速直線運(yùn)動6s，則（ ）（多選）
A.物體A與水平路面間的摩擦力為120N
B.物體A與水平路面間的摩擦力為20N
C.在6s內(nèi)繩子自由端移動了12m
D.在6s內(nèi)繩子自由端移動了18m
四、機(jī)械效率：
1.有用功（W有） ：為了達(dá)到工作目的，必須要做的功。
2.額外功（W額）：對人們沒有用但不得不做的功；
3.總功（W總）：利用機(jī)械做功時，對機(jī)械所做的功叫做總功；
4.說明：
（1）W總=W有+W額
（2）總功、有用功、額外功的單位都是焦（J）。
5.機(jī)械效率：物理學(xué)中，將有用功跟總功的比值叫做機(jī)械效率；用符號η表示；
6.公式：；
7.物理意義：機(jī)械效率是標(biāo)志機(jī)械做功性能好壞的重要指標(biāo)，機(jī)械效率越高，機(jī)械的性能越好；
8.說明：
（1）機(jī)械效率只有大小，沒有單位；
（2）由于有用功總小于總功，所以機(jī)械效率總小于1 ；
（3）機(jī)械效率通常用百分?jǐn)?shù)表示；
（4）對一個機(jī)械來說，機(jī)械效率不是固定不變的，機(jī)械效率反映的是機(jī)械在一次做功過程中有用功跟總功的比值，同一機(jī)械在不同的做功過程中，有用功不同，機(jī)械效率也會不同。
【例題7】下列說法中正確的是（ ）
A.機(jī)械效率高的機(jī)械，做功就越多 B.功率大的機(jī)械，做功就越多
C.功率小的機(jī)械，其機(jī)械效率越低 D.功率大的機(jī)械，做功就越快
【變式7】 和 的比值稱為機(jī)械效率。使用機(jī)械時，由于存在額外功，因此所做的有用功必 總功，因此，機(jī)械效率必 1．（填：“小于”、“大于”或“等于”）
【例題8】工人師傅利用如圖所示的滑輪組提貨物，貨物重200N，動滑輪重為40N，重物在10s內(nèi)上升2m。不計(jì)繩重和摩擦，則下列說法正確的是（ ）
A.工人做的有用功為1200J
B.動滑輪移動了4m
C.機(jī)械效率約為83.3%
D.工人做功的功率為16W
【變式8】如圖所示，牽引車通過滑輪組將水平面上的物體勻速吊起，物體重900N、底面積為200cm2，物體20s內(nèi)勻速豎直上升1m，牽引車的拉力為400N。不計(jì)繩重和摩擦，則下列結(jié)果正確的是（ ）
A.動滑輪的重力為200N
B.20s內(nèi)牽引車的拉力做功為3600J
C.該滑輪組提升重物的機(jī)械效率為75%
D.當(dāng)物體受到100N的拉力時，物體對地面的壓強(qiáng)為4.5×104Pa
跟蹤訓(xùn)練
1．如圖所示，使用定滑輪提升重物，當(dāng)分別在A方向、B方向和C方向拉重物時（ ）
A．A方向拉力最小
B．B方向拉力最小
C．C方向拉力最小
D．三個方向拉力都一樣
2．如圖所示，用滑輪裝置提升同一重物，若不計(jì)滑輪自重及摩擦，則省力情況相同的是（ ）
A．①④B．③④C．②③D．①②
3．如圖所示，三個滑輪拉同一物體在同一水平面做勻速直線運(yùn)動，所用拉力分別為F1、F2、F3，不計(jì)滑輪重及繩與滑輪間摩擦，那么這三個力的關(guān)系是（ ）
A．F1＞F2＞F3B．F1＜F2＜F3C．F2＞F1＞F3D．F2＜F1＜F3
4．某興趣小組用如圖所示的滑輪組（物體與動滑輪用繩子連接）勻速拉動放在同一水平面上的不同物體，物體的質(zhì)量為100kg，受到的摩擦力為200N，用80N的拉力F，10秒內(nèi)把物體拉動的距離為2m。（不計(jì)繩重和繩與滑輪間的摩擦）則動滑輪重力（ ）
A．30N
B．40N
C．50N
D．60N
5．如圖所示，拉力F的功率為3.6W，物體A以0.2m/s的速度沿水平地面向左勻速運(yùn)動，A與地面間的摩擦力是A重力的0.3倍，不計(jì)滑輪處摩擦和繩重，則（ ）
A．1s內(nèi)重力做功3.6J
B．A的重力為120N
C．拉力F＝36N
D．摩擦力為18N
6．如圖所示為建筑工地上常用的吊裝工具，物體M為重5000N的配重，杠桿AB的支點(diǎn)為O，已知OA：OB＝1：2，滑輪下面掛有建筑材料P，每個滑輪重100N，工人體重為700N，杠桿與繩的自重、滑輪組摩擦均不計(jì)，當(dāng)工人用300N的力豎直向下以1m/s的速度勻速拉動繩子時（ ）
A．工人對地面的壓力為400N
B．建筑材料P重為600N
C．建筑材料P上升的速度為3m/s
D．物體M對地面的壓力為4400N
7．如圖所示的滑輪組，每個滑輪重100N。用力F在10s內(nèi)將物體勻速提升2m，其滑輪組的機(jī)械效率η為80%，若不計(jì)繩重和摩擦。下列說法中正確的是（ ）
A．拉力做的有用功為1200J
B．拉力大小為300N
C．拉力的功率為200W
D．在勻速提升的過程中，物體的機(jī)械能不變
8．如圖所示，牽引車通過滑輪組將水平面上的物體勻速吊起，物體重900N、底面積為200cm2，物體20s內(nèi)勻速豎直上升1m，牽引車的拉力為400N。不計(jì)繩重和摩擦，則下列結(jié)果正確的是（ ）
A．動滑輪的重力為200N
B．20s內(nèi)牽引車的拉力做功為3600J
C．該滑輪組提升重物的機(jī)械效率為75%
D．當(dāng)物體受到100N的拉力時，物體對地面的壓強(qiáng)為4.5×104Pa
9．用如圖甲所示的滑輪組緩慢提升不同的物體，每次物體被提升的高度均為0.5m，滑輪組的機(jī)械效率與物體受到重力的關(guān)系如圖乙所示，不計(jì)繩重和摩擦，下列分析正確的是（ ）
A．滑輪組的機(jī)械效率越高，功率越大
B．該滑輪組的機(jī)械效率能達(dá)到100%
C．滑輪組的機(jī)械效率越高，拉力做的功越多
D．每次提升重物時，滑輪組做的額外功均為5J
10．如圖斜面長為2m、高為0.4m，現(xiàn)將重為20N的物體沿斜面向上從底端勻速拉到頂端，若拉力F為5N，則（ ）
A．拉力所做的功為2J
B．斜面的機(jī)械效率為80%
C．物體受到的摩擦力為5N
D．有用功為40J
11．如圖所示，工人利用滑輪組提升重為810N的物體，某段過程中物體勻速上升的速度為0.1m/s，工人拉力F的功率為90W，不計(jì)繩重和摩擦。求這段過程中：
（1）工人拉繩子的速度；
（2）作用在繩子自由端的拉力F；
（3）滑輪組的機(jī)械效率。
12．如圖1，輕質(zhì)杠桿在水平位置平衡?，F(xiàn)利用該杠桿提升貨物（如圖2），貨物P重120N，在豎直向下大小為120N的拉力F作用下，該杠桿從圖中水平位置緩慢勻速轉(zhuǎn)至虛線位置，此過程中重物P上升的高度為0.8m，拉力F下降的高度為1m。求：
（1）提升貨物做的有用功W有；
（2）拉力F做的額外功W額；
（3）該杠桿的機(jī)械效率η。
、
真題過關(guān)
一、選擇題（共10小題）：
1．（2022?湘西州）湘西自治州矮寨公路被修成環(huán)繞山坡的盤山公路，這樣車輛向上行駛時可以（ ）
A．省力
B．省距離
C．省時間
D．省能量
2．（2022?廣東）分別使用圖中四種裝置勻速提升同一重物，不計(jì)滑輪重、繩重和摩擦，最省力的是（ ）
3．（2022?蘭州）如圖所示，斜面長10m，高4m。用平行于斜面F＝50N的拉力，將重100N的物體，從斜面的底端勻速拉到頂端。在此過程中，下列說法正確的是（ ）
A．利用此裝置既可以省力，也可以省功
B．物體受到的摩擦力為50N
C．對物體所做的有用功為500J
D．該斜面的機(jī)械效率為80%
4．（2022?遼寧）使用如圖所示的滑輪組，沿水平方向勻速拉動質(zhì)量為300kg的物體，彈簧測力計(jì)的示數(shù)為200N，物體在10s內(nèi)移動1m。物體所受的摩擦力為物重的0.1倍。不計(jì)繩重和滑輪組內(nèi)的摩擦，下列說法正確的是（ ）
A．滑輪組的機(jī)械效率為50% B．動滑輪重為100N
C．繩子自由端拉力的功率為20W D．增大物重機(jī)械效率不變
5．（2022?通遼）用如圖甲所示的滑輪組提升物體M，已知物體M所受的重力為550N，卷揚(yáng)機(jī)加在繩子自由端的拉力F將物體M在20s內(nèi)沿豎直方向勻速提升10m，拉力F做的功W隨時間t的變化圖象如圖乙所示，忽略繩重及摩擦，下列說法正確的是（ ）
A．拉力F為350N B．繩子自由端移動的速度為0.5m/s
C．動滑輪重為50N D．該滑輪組的機(jī)械效率為83.3%
6．（2022?哈爾濱）如圖所示，用一個動滑輪把重100N的沙袋從地面勻速提到6m高的樓上，所用拉力60N（繩重和摩擦不計(jì)），下列說法正確的是（ ）
A．動滑輪重40N B．繩子自由端通過的距離為12m
C．拉力做的有用功為720J D．動滑輪的機(jī)械效率為8.3%
7．（2022?眉山）小廖同學(xué)家里正在修建樓房，他通過調(diào)查了解到工人利用如圖的裝置，將重力為900N的物體勻速提升了6m，工人對繩子施加的拉力F為475N。忽略繩重和機(jī)械之間的一切摩擦。下列說法中正確的是（ ）
①拉力F做功為2850J
②動滑輪的重力為50N
③拉力F做的額外功為600J
④如用該裝置勻速提升重力為950N的物體，則該滑輪組的機(jī)械效率為95%
A．①③B．②④C．①②D．③④
8．（2022?陜西）如圖，這是一種塔式起重機(jī)。已知起重機(jī)上的滑輪組在勻速起吊330kg的物體時，滑輪組的機(jī)械效率是60%，g取10N/kg。下列分析和計(jì)算錯誤的是（ ）
A．起重機(jī)的吊臂AOB可視為杠桿
B．物體上升2m，滑輪組所做有用功是6.6×103J
C．物體上升2m，滑輪組所做總功是1.1×104J
D．增加起吊物體的質(zhì)量，滑輪組的機(jī)械效率將減小
9．（2022?樂山）如圖所示，在50N的水平拉力F的作用下，重600N的物體沿水平地面做勻速直線運(yùn)動，物體與地面間的滑動摩擦力是自身重力的0.2倍，繩子自由端向前移動的速度為0.6m/s。則（ ）
A．拉力F的功率為3W
B．1min內(nèi)物體移動的距離為36m
C．1min內(nèi)所做的有用功為1440J
D．該滑輪組的機(jī)械效率為85%
10．（2021?鄂爾多斯）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(yùn)載160N重的貨物
D．此裝置運(yùn)載貨物最高機(jī)械效率為92.5%
二、填空題（共4小題）：
11．（2022?鹽城）在“再探動滑輪”的實(shí)驗(yàn)中，小明用彈簧測力計(jì)沿豎直方向勻速拉動滑輪，使掛在它下面重為3N的鉤碼緩緩上升0.2m，鉤碼上升的時間為4s。繩受到的拉力為2N，此過程中鉤碼上升的速度為 m/s，拉力的功率為 W，動滑輪的機(jī)械效率為 。
12．（2022?淮安）如圖所示，向上用125N的拉力，10s內(nèi)將重200N的物體勻速提升2m。此過程中，重物上升的速度為 m/s，拉力做的功為 J，動滑輪的機(jī)械效率是 。
13．（2022?錦州）如圖所示的滑輪組，在拉力F的作用下，物體A以0.1m/s的速度勻速直線運(yùn)動了10s。物體A受到的摩擦力為4.2N，彈簧測力計(jì)示數(shù)為2N（不計(jì)繩、彈簧測力計(jì)和滑輪重）。則繩子自由端移動的距離為 m，拉力F的功率為 W，滑輪組的機(jī)械效率為 。
14．（2022?長沙）用如圖所示的電動起重機(jī)將3000N的貨物提高4m，起重機(jī)對貨物做的有用功是
J；它的電動機(jī)功率為3000W，此過程用時10s，起重機(jī)的機(jī)械效率為 %；若減小動滑輪的重力，起重機(jī)的機(jī)械效率將變 。
三、實(shí)驗(yàn)探究題（共1小題）：
15．（2022?襄陽）某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測量滑輪組的機(jī)械效率，相關(guān)數(shù)據(jù)記錄在下表中。
（1）實(shí)驗(yàn)中，使用滑輪組提升重物時，應(yīng)豎直向上 拉動彈簧測力計(jì)；
（2）第二次實(shí)驗(yàn)中，滑輪組的機(jī)械效率為 ；
（3）分析1、2、3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，使用同一滑輪組提升重物時，重物越 （選填“重”或“輕”），滑輪組的機(jī)械效率越高；
（4）小琪同學(xué)在僅改變提升物體速度的情況下，又做了上述第三次實(shí)驗(yàn)，結(jié)果會發(fā)現(xiàn)滑輪組的機(jī)械效率 （選填“變大”“變小”或“不變”）。
四、計(jì)算題（共5小題）：
16．（2022?鎮(zhèn)江）如圖所示，用拉力F通過動滑輪將重90N的貨物勻速提升1m，動滑輪的機(jī)械效率為90%。不計(jì)繩重及滑輪與軸之間的摩擦。求：
（1）上述過程中的有用功W有；
（2）上述過程中拉力所做的功WF；
（3）動滑輪所受的重力G動。
17．（2022?大連）如圖所示，某工人利用滑輪組將一個重為900N的貨箱在6s內(nèi)勻速提升3m。此過程中，繩子自由端所受的拉力為F，滑輪組的機(jī)械效率為75%。試求：
（1）貨箱上升的速度是多少？
（2）有用功是多少？
（3）拉力F是多少？
18．（2022?宿遷）如圖小明拉著質(zhì)量為30kg行李箱勻速經(jīng)過一段長度s＝3m、高度h＝1m的斜坡路面，用時10s，若此過程拉力方向沿斜面向上，大小為125N。行李箱放在水平地面時與地面接觸面積為4×10﹣4m2（g＝10N/kg）。求：
（1）行李箱靜止放在水平地面上時受到的重力大小和對地面的壓強(qiáng)；
（2）小明對行李箱做的有用功和斜面的機(jī)械效率；
（3）拉力F做功的功率。
19．（2022?張家界）天門山盤山公路是網(wǎng)紅打卡地，公路共計(jì)99道彎，似玉帶環(huán)繞，層層疊起，直沖云霄，公路全長大約10km，公路的海拔落差高度約1000m。為助力“2022年湖南省首屆旅游發(fā)展大會”，實(shí)現(xiàn)省委省政府提出的“立標(biāo)打樣”、“辦一次會、興一座城”的目標(biāo)要求，天門山景區(qū)購置了一批新能源純電動客車，客車滿載時總質(zhì)量為6000kg?，F(xiàn)有一輛滿載的新能源客車，以80kW的恒定功率，4m/s的速度沿盤山公路從山底勻速行駛至山頂。（行駛過程中客車所受重力和阻力大小恒定不變，g取10N/kg）請完成下列問題：
（1）整個過程中，電動機(jī)對客車和游客所做的有用功為多少？
（2）盤山公路的機(jī)械效率為多少？
（3）整個過程中，電動機(jī)的牽引力為多少？汽車受到的阻力為多少？
20．（2022?黔東南州）如圖所示，是某工作隊(duì)用滑輪組從水中打撈正方體物體M的情景。物體M的棱長為1m，密度為2.8×103kg/m3，用7500N的拉力F將物體M以0.5m/s的速度勻速提升2m。忽略繩重、繩與滑輪的摩擦和滑輪與軸的摩擦。（ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求：
（1）物體M上升后，還未露出水面時受到的浮力；
（2）物體M上表面在水面下0.2m時，它的下表面受到水的壓力；
（3）物體M上升后，在未露出水面前，此滑輪組的機(jī)械效率。
章節(jié)
考點(diǎn)
考試題型
難易度
簡單機(jī)械
定滑輪
選擇題、填空題
★
動滑輪
選擇題、填空題
★★
滑輪組
選擇題、填空題、計(jì)算題
★★
機(jī)械效率
選擇題、填空題、計(jì)算題
★★★
實(shí)驗(yàn)
次數(shù)
鉤碼重
G/N
鉤碼上升高度
h/cm
拉力
F/N
繩端移動距離
s/cm
機(jī)械效率
η
1
1.0
10
0.6
30
55.6%
2
2.0
10
1.0
30
3
4.0
10
1.6
30
83.3%
專題29 滑輪
【考點(diǎn)分析】
【知識點(diǎn)總結(jié)+例題講解】
一、定滑輪：
1.滑輪：
（1）定義：周邊有槽，中心有一轉(zhuǎn)動的輪子叫滑輪。
（2）特點(diǎn)：因?yàn)榛喛梢赃B續(xù)旋轉(zhuǎn)，因此可看作是能夠連續(xù)旋轉(zhuǎn)的杠桿，仍可以用杠桿的平衡條件來分析。
（3）分類：根據(jù)使用情況不同，滑輪可分為 定滑輪 和 動滑輪 。
2.定滑輪：
（1）定義：工作時，中間的軸固定不動的滑輪叫定滑輪；如下左圖所示。
（2）實(shí)質(zhì)：是個等臂杠桿；（如下中圖所示）
軸心O點(diǎn)固定不動為支點(diǎn)，其動力臂和阻力臂都等于圓的半徑r，
根據(jù)杠桿的平衡條件：F1L1=F2L2可知F=G，所以不省力。
（3）特點(diǎn)：不省力，但可改變力的方向。
（4）動力移動的距離與重物移動的距離相等：S=h。（如上右圖所示）
【例題1】學(xué)校旗桿頂上的滑輪是一個 ，使用該滑輪的好處是 。
【答案】定滑輪；改變力的方向；
【解析】定滑輪實(shí)質(zhì)上是一等臂杠桿，它的特點(diǎn)是：只能改變力的方向，而不省力。
解：旗桿頂部有一個滑輪，它的軸固定不動，叫定滑輪，用它升國旗的好處就是改變力的方向。
故答案為：定滑輪；改變力的方向；
【變式1】學(xué)校升旗時，旗桿頂端裝的滑輪是 滑輪，它的作用是 ，當(dāng)國旗緩緩上升10m，旗手向下拉動繩端移動的距離為 m。
【答案】定；改變力的方向；10。
【解析】解：由圖可知，旗桿頂部滑輪的軸是固定的，所以該滑輪為定滑輪；使用定滑輪的優(yōu)點(diǎn)是可以改變力的方向，但不能省力也不費(fèi)距離，則國旗緩緩上升10m，旗手向下的拉力移動的距離也為10m。
故答案為：定；改變力的方向；10。
【例題2】如圖所示，用一根繩子繞過定滑輪，一端拴在鉤碼上，手執(zhí)另一端，分別用力F1、F2、F3勻速拉起鉤碼。忽略繩子與滑輪的摩擦，則F1、F2、F3的大小關(guān)系是（ ）
A.F1＞F2＞F3
B.F1＜F2＜F3
C.F1＝F2＝F3
D.F1、F2、F3的大小不能確定
【答案】C
【解析】解：由圖可知，圖中滑輪是定滑輪，定滑輪不能省力，忽略繩子與滑輪的摩擦，則F1、F2、F3都與物體重力相等，所以三種拉法所用拉力一樣大；
故選：C。
【變式2】學(xué)校升旗時，旗手向下拉繩子，國旗徐徐上升，旗杠頂部安裝了定滑輪，使用它可以 ；如圖所示，某人用一個定滑輪將水平地面上一個質(zhì)量為68kg的的物體向上拉，此人的質(zhì)量為60kg。當(dāng)此人用550N的拉力拉物體時，此時物體對水平地面的壓力為 N。（不計(jì)繩重與摩擦，g取10N/kg）
【答案】改變力的方向；130。
【解析】解：（1）由題可知，圖中滑輪是定滑輪，使用定滑輪不能省力，但可以改變力的方向；
（2）當(dāng)此人用550 N的拉力拉物體時，繩子上的拉力為550N，
物體的重力為：G＝mg＝68kg×10N/kg＝680N，
拉力小于重力，故物體不能被拉上來，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，物體此時受到的繩子對物體向上拉力、地面對物體向上的支持力和物體本身向下的重力互相平衡，所以F+N＝G，
故地面對物體的支持力為：N＝G﹣F＝680N﹣550N＝130N，
物體對水平地面的壓力與地面對物體的支持力是一對相互作用力，大小相等，
所以物體對水平地面的壓力為：F壓＝N＝130N。
故答案為：改變力的方向；130。
二、動滑輪：
1.定義：工作時，軸隨重物一起移動的滑輪叫動滑輪；（如下左圖所示）
2.實(shí)質(zhì)：是個動力臂為阻力臂二倍的杠桿；（如下中圖所示）
圖中O可看作是一個能運(yùn)動的支點(diǎn)，其動力臂l1=2r ，阻力臂l2=r，
根據(jù)杠桿平衡條件：F1l1=F2l2，即F1·2r=F2·r，得出，
當(dāng)重物豎直勻速向上時，F(xiàn)2=G，則。
3.特點(diǎn)：省一半力，但不能改變力的方向。
4.動力移動的距離是重物移動距離的2倍：S=2h（如上右圖所示）
5.說明：
（1）動滑輪在移動的過程中，支點(diǎn)也在不停地移動；
（2）動滑輪省一半力的條件是：動滑輪與重物一起勻速移動；動力F1的方向與并排繩子平行；不計(jì)動滑輪重、繩重和摩擦。
【例題3】如圖所示，工人用動滑輪提升重物，使用動滑輪的作用是（ ）
A.既能省力，又能改變力的方向
B.既不能省力，也不能改變力的方向
C.不能省力，但能改變力的方向
D.能省力，但不能改變力的方向
【答案】D
【解析】解：動滑輪的實(shí)質(zhì)是動力臂為阻力臂2倍的杠桿，使用動滑輪時能省力，但不能改變施力的方向，故ABC錯誤、D正確。
故選：D。
【變式3】如圖所示，用5牛的拉力F勻速豎直提升重為G的物體，使其上升了0.2米。若不計(jì)滑輪自重及摩擦，關(guān)于物體的重力G和繩子自由端移動的距離s，下列判斷中正確的是（ ）
A.G＝2.5牛 s＝0.1米
B.G＝2.5牛 s＝0.4米
C.G＝10 牛 s＝0.1米
D.G＝10牛 s＝0.4米
【答案】D
【解析】解：由圖可知，該裝置為動滑輪，使用動滑輪可以省一半的力，費(fèi)一倍的距離，物體上升的高度為0.2m，則繩子自由端通過的距離為s＝0.2m×2＝0.4m；
不計(jì)滑輪自重及摩擦，則F=12G，G＝2F＝2×5N＝10N。
故選：D。
【例題4】如圖所示，用滑輪提升重為G＝100N的物體，使物體以0.2m/s速度上升（繩重和各種摩擦不計(jì)），已知動滑輪重G動＝10N，則繩端拉力F和移動速度v的判斷正確的是：（ ）
A.55N，0.1m/s
B.210N，0.1m/s
C.55N，0.4m/s
D.210N，0.4m/s
【答案】B
【解析】此題是動滑輪的一種特殊使用方法，正常使用時是將物體掛在輪軸上，拉繩子的一端。而特殊使用方法恰好相反，拉輪軸而將物體掛在繩子的末端。動滑輪的特殊使用方法，不僅不省力而且費(fèi)2倍的力，但能夠省一半的距離。
解：圖中是動滑輪的一種特殊使用方法，它的特點(diǎn)是費(fèi)2倍的力卻省一半的距離。
拉力F＝2G+G動＝2×100N+10N＝210N；
拉力端移動速度：v=12v物=12×0.2m/s＝0.1m/s。
故選：B。
【變式4】如圖，用100N的力拉著物體A以2m/s的速度在水平面勻速前進(jìn)，若A受到的摩擦力是20N，則B受到的摩擦力是 N，B物體的速度是 m/s。（不考慮繩子與滑輪之間的摩擦）
【答案】40；4。
【解析】解：已知：F＝100N，fA＝20N，vA＝2m/s，n＝2
（1）因?yàn)槲矬w在水平面上勻速前進(jìn)，所以fA+2fB＝F，
所以B與地面的摩擦力：fB=12（F﹣fA）=12（100N﹣20N）＝40N；
（2）B運(yùn)動的速度：vB＝2vA＝2×2m/s＝4m/s。
故答案為：40；4。
三、滑輪組：
1.定義：由若干個定滑輪和動滑輪匹配而成。
2.特點(diǎn)：可以省力，也可以改變力的方向。
（1）使用滑輪組時，有幾段繩子吊著物體，
提起物體所用的力就是物重的幾分之一，即：（條件：不計(jì)動滑輪、繩重和摩擦）。
（2）如果不忽略動滑輪的重量，則：
3.動力移動的距離s和重物移動的距離h的關(guān)系是：s=nh
使用滑輪組時，滑輪組用n段繩子吊著物體，提起物體所用的力移動的距離就是物體移動距離的n倍，即s=nh。如上圖所示。（n表示承擔(dān)物重繩子的段數(shù)）
4.繩子端的速度與物體上升的速度關(guān)系：
5.滑輪組的組裝：
（1）根據(jù)的關(guān)系，求出動滑輪上繩子的段數(shù)n；
（2）確定動滑輪的個數(shù)；
（3）根據(jù)施力方向的要求，確定定滑輪個數(shù)。
確定定滑輪個數(shù)的原則是：
一個動滑輪應(yīng)配置一個定滑輪，當(dāng)動滑輪上為偶數(shù)段繩子時，可減少一個定滑輪，
但若要求改變力的作用方向時，則應(yīng)在增加一個定滑輪。
在確定了動、定滑輪個數(shù)后，繩子的連接應(yīng)遵循“奇動、偶定”的規(guī)則，由內(nèi)向外纏繞滑輪。
【例題5】在有著“世界工廠”之稱的東莞，車間工人們用如圖所示的滑輪組把重物提起2m的高度，下列關(guān)于這個滑輪組工作的說法中，正確的是（ ）
A.繩子自由端被拉下了10m
B.這個滑輪組能省距離
C.這個滑輪組能省力
D.這個滑輪組不僅能省力，還能省距離
【答案】C
【解析】解：AB、由圖知，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n＝2，拉力端移動距離：s＝2h＝2×2m＝4m，所以使用該滑輪組費(fèi)距離，故AB錯誤；
C、使用圖中滑輪組時，由兩股繩子承擔(dān)重物和動滑輪重，所以省力，故C正確；
D、使用滑輪組時，省了力，肯定要費(fèi)距離，故D錯誤。
故選：C。
【變式5】在有著“世界工廠”之稱的東莞，車間工人們用如圖所示的滑輪組把重物提起2m的高度，下列關(guān)于這個滑輪組工作的說法中，正確的是（ ）
A.繩子自由端被拉下了10m
B.這個滑輪組能省距離
C.這個滑輪組能省力
D.這個滑輪組能省功
【答案】C
【解析】解：AB、由圖知，n＝2，拉力端移動距離s＝2h＝2×2m＝4m，使用該滑輪組要費(fèi)距離，故AB錯誤；
C、使用這個滑輪組由兩股繩子承擔(dān)物重和動滑輪重，能省力，故C正確；
D、使用該滑輪組要提升動滑輪、克服摩擦做額外功，所以要多做功，故D錯誤。
故選：C。
【例題6】小明用圖中裝置提升某一物體，拉力為100N，物體勻速上升了2m，不計(jì)摩擦、繩重和滑輪自重，下列說法正確的是（ ）
A.兩個滑輪均為定滑輪
B.小明克服重力做功為200J
C.物體的重力為200N
D.使用該裝置不但能省力，還能省功
【答案】C
【解析】解：A、由圖可知，該裝置由一個動滑輪和一個定滑輪組成，故A錯誤；
B、不計(jì)摩擦和滑動自重，使用動滑輪能省一半的力，F(xiàn)=G2，得G＝2F＝2×100N＝200N，小明克服重力做功為W＝Gh＝200N×2m＝400J，故B錯誤；
C、不計(jì)摩擦和滑動自重，使用動滑輪能省一半的力，F(xiàn)=G2，得G＝2F＝2×100N＝200N，故C正確；
D、使用動滑輪能省力但費(fèi)距離，使用定滑輪能改變力的方向，使用任何機(jī)械都不省功，故D錯誤。
故選：C。
【變式6】如圖（繩子和滑輪重不計(jì)，忽略繩子和動滑輪的摩擦力）重為60N的物體A，在10N的拉力作用下，物體在水平路面上以1m/s的速度做勻速直線運(yùn)動6s，則（ ）（多選）
A.物體A與水平路面間的摩擦力為120N
B.物體A與水平路面間的摩擦力為20N
C.在6s內(nèi)繩子自由端移動了12m
D.在6s內(nèi)繩子自由端移動了18m
【答案】BC
【解析】解：由滑輪組結(jié)構(gòu)看出，n＝2，作用在物體上的水平拉力：F＝2×10N＝20N；
∵物體勻速運(yùn)動，
∴物體受到的滑動摩擦力：f＝F＝20N，故A不符合題意；
物體移動的距離：s＝vt＝1m/s×6s＝6m；
繩子自由端通過的距離：s′＝2s＝2×6m＝12m，故D不符合題意；
故選：BC。
四、機(jī)械效率：
1.有用功（W有） ：為了達(dá)到工作目的，必須要做的功。
2.額外功（W額）：對人們沒有用但不得不做的功；
3.總功（W總）：利用機(jī)械做功時，對機(jī)械所做的功叫做總功；
4.說明：
（1）W總=W有+W額
（2）總功、有用功、額外功的單位都是焦（J）。
5.機(jī)械效率：物理學(xué)中，將有用功跟總功的比值叫做機(jī)械效率；用符號η表示；
6.公式：；
7.物理意義：機(jī)械效率是標(biāo)志機(jī)械做功性能好壞的重要指標(biāo)，機(jī)械效率越高，機(jī)械的性能越好；
8.說明：
（1）機(jī)械效率只有大小，沒有單位；
（2）由于有用功總小于總功，所以機(jī)械效率總小于1 ；
（3）機(jī)械效率通常用百分?jǐn)?shù)表示；
（4）對一個機(jī)械來說，機(jī)械效率不是固定不變的，機(jī)械效率反映的是機(jī)械在一次做功過程中有用功跟總功的比值，同一機(jī)械在不同的做功過程中，有用功不同，機(jī)械效率也會不同。
【例題7】下列說法中正確的是（ ）
A.機(jī)械效率高的機(jī)械，做功就越多 B.功率大的機(jī)械，做功就越多
C.功率小的機(jī)械，其機(jī)械效率越低 D.功率大的機(jī)械，做功就越快
【答案】D
【解析】解：A、機(jī)械效率等于有用功與總功的比值，反映了有用功在總功中所占比例的大小，所以機(jī)械效率高的機(jī)械，做功不一定越多，故A錯誤；
B、功率大的機(jī)械，做功不一定越多，因?yàn)樽龉Φ臅r間不明確，故B錯誤；
C、功率和機(jī)械效率是兩個不同的物理概念，二者沒有必然的聯(lián)系，故C錯誤；
D、功率表示物體做功快慢的物理量，機(jī)械功率越大，則機(jī)械做功越快，故D正確。
故選：D。
【變式7】 和 的比值稱為機(jī)械效率。使用機(jī)械時，由于存在額外功，因此所做的有用功必 總功，因此，機(jī)械效率必 1．（填：“小于”、“大于”或“等于”）
【答案】有用功；總功；小于；小于。
【解析】解：有用功和總功的比值，叫做機(jī)械效率；
只要使用機(jī)械，就必然會在機(jī)械上消耗一部分額外功，也就是說額外功總是存在的，所以有用功總是會小于總功，機(jī)械效率總是小于1。
故答案為：有用功；總功；小于；小于。
【例題8】工人師傅利用如圖所示的滑輪組提貨物，貨物重200N，動滑輪重為40N，重物在10s內(nèi)上升2m。不計(jì)繩重和摩擦，則下列說法正確的是（ ）
A.工人做的有用功為1200J
B.動滑輪移動了4m
C.機(jī)械效率約為83.3%
D.工人做功的功率為16W
【答案】C
【解析】解：由圖知，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n＝3；
A、有用功：W有＝Gh＝200N×2m＝400J，故A錯誤；
B、動滑輪移動的距離與物體上升的高度相同，即動滑輪移動了2m，故B錯誤；
C、繩子自由端移動的距離：s＝3h＝3×2m＝6m，
不計(jì)繩重和摩擦，拉力的大?。篎=13（G+G動）=13（200N+40N）＝80N，
總功：W總＝Fs＝80N×6m＝480J，
滑輪組的機(jī)械效率：η=W有W總×100%=400J480J×100%≈83.3%，故C正確；
D、工人做功的功率：P=W總t=480J10s=48W，故D錯誤。
故選：C。
【變式8】如圖所示，牽引車通過滑輪組將水平面上的物體勻速吊起，物體重900N、底面積為200cm2，物體20s內(nèi)勻速豎直上升1m，牽引車的拉力為400N。不計(jì)繩重和摩擦，則下列結(jié)果正確的是（ ）
A.動滑輪的重力為200N
B.20s內(nèi)牽引車的拉力做功為3600J
C.該滑輪組提升重物的機(jī)械效率為75%
D.當(dāng)物體受到100N的拉力時，物體對地面的壓強(qiáng)為4.5×104Pa
【答案】C
【解析】解：A.由圖可知，滑輪組繩子的有效股數(shù)n＝3，不計(jì)繩重和摩擦，由F=1n（G+G動）可得，動滑輪的重力G動＝nF﹣G＝3×400N﹣900N＝300N，故A錯誤；
B.牽引車的拉力端移動的距離s＝nh＝3×1m＝3m，20s內(nèi)牽引車的拉力做的功W總＝Fs＝400N×3m＝1200J，故B錯誤；
C.拉力做的有用功W有＝Gh＝900N×1m＝900J，該滑輪組提升重物的機(jī)械效率η=W有W總×100%=900J1200J×100%＝75%，故C正確；
D.當(dāng)物體受到100N的拉力時，物體對地面的壓力F′＝G﹣F拉＝900N﹣100N＝800N，物體對地面的壓強(qiáng)p=F′S=800N200×10?4m2=4×104Pa，故D錯誤。
故選：C。
跟蹤訓(xùn)練
1．如圖所示，使用定滑輪提升重物，當(dāng)分別在A方向、B方向和C方向拉重物時（ ）
A．A方向拉力最小
B．B方向拉力最小
C．C方向拉力最小
D．三個方向拉力都一樣
【答案】D
【解析】解決此題要知道定滑輪實(shí)質(zhì)是等臂杠桿，不省力也不費(fèi)力，但可以改變作用力方向。
解：圖中的滑輪是定滑輪，所以使用時不省力也不費(fèi)力，但可以改變作用力方向，所以在A方向、B方向和C方向拉重物時，三個方向拉力都一樣。
故選：D。
2．如圖所示，用滑輪裝置提升同一重物，若不計(jì)滑輪自重及摩擦，則省力情況相同的是（ ）
A．①④B．③④C．②③D．①②
【答案】A
【解析】解：若不計(jì)滑輪自重及摩擦，①是動滑輪，省一半力，F(xiàn)1=12G；
②是定滑輪，單獨(dú)使用都不能省力，F(xiàn)2＝G；③滑輪組有三段繩子承擔(dān)物重故F3=13G；
④滑輪組有二段繩子承擔(dān)物重故F4=12G。則省力情況相同的是①④。
故選：A。
3．如圖所示，三個滑輪拉同一物體在同一水平面做勻速直線運(yùn)動，所用拉力分別為F1、F2、F3，不計(jì)滑輪重及繩與滑輪間摩擦，那么這三個力的關(guān)系是（ ）
A．F1＞F2＞F3B．F1＜F2＜F3C．F2＞F1＞F3D．F2＜F1＜F3
【答案】D
【解析】解：由題意可知，滑輪的重和繩的摩擦不計(jì)，
假設(shè)物體與地面的摩擦力為f，
第一幅圖中滑輪為定滑輪，不省力，則F1＝f，
第二幅圖中滑輪為動滑輪，省一半的力，則F2=12f，
第三幅圖中滑輪為動滑輪，但動力作用在動滑輪的軸上，費(fèi)1倍的力，則F3＝2f；
所以，F(xiàn)2＜F1＜F3，故ABC不符合題意，D符合題意。
故選：D。
4．某興趣小組用如圖所示的滑輪組（物體與動滑輪用繩子連接）勻速拉動放在同一水平面上的不同物體，物體的質(zhì)量為100kg，受到的摩擦力為200N，用80N的拉力F，10秒內(nèi)把物體拉動的距離為2m。（不計(jì)繩重和繩與滑輪間的摩擦）則動滑輪重力（ ）
A．30N
B．40N
C．50N
D．60N
【答案】B
【解析】解：（1）因?yàn)椴挥?jì)繩重和繩與滑輪間的摩擦，由圖可知，n＝3，
由受力分析可得，F(xiàn)=1n（f+G動），動滑輪重，G動＝nF﹣f＝3×80N﹣200N＝40N；
故選：B。
5．如圖所示，拉力F的功率為3.6W，物體A以0.2m/s的速度沿水平地面向左勻速運(yùn)動，A與地面間的摩擦力是A重力的0.3倍，不計(jì)滑輪處摩擦和繩重，則（ ）
A．1s內(nèi)重力做功3.6J
B．A的重力為120N
C．拉力F＝36N
D．摩擦力為18N
【答案】D
【解析】解：A、因?yàn)橹亓Φ姆较蜇Q直向下，而物體在豎直方向沒有移動距離，所以重力沒有做功，即重力做功為0J；故A錯誤；
BCD、由圖知n＝2，則繩子自由端的速度v′＝2v＝2×0.2m/s＝0.4m/s，
根據(jù)P=Wt=Fst=Fv可得拉力：F=Pv′=；故C錯誤；
不計(jì)滑輪處摩擦和繩重，由F=12f可得物體受到的摩擦力：f＝2F＝2×9N＝18N；故D正確；
由題知f＝0.3G，則A的重力：G=f0.3=18N0.3=60N．故B錯誤。
故選：D。
6．如圖所示為建筑工地上常用的吊裝工具，物體M為重5000N的配重，杠桿AB的支點(diǎn)為O，已知OA：OB＝1：2，滑輪下面掛有建筑材料P，每個滑輪重100N，工人體重為700N，杠桿與繩的自重、滑輪組摩擦均不計(jì)，當(dāng)工人用300N的力豎直向下以1m/s的速度勻速拉動繩子時（ ）
A．工人對地面的壓力為400N
B．建筑材料P重為600N
C．建筑材料P上升的速度為3m/s
D．物體M對地面的壓力為4400N
【答案】A
【解析】解：（1）當(dāng)工人用300N的力豎直向下拉繩子時，因力的作用是相互的，則繩子對工人會施加豎直向上的拉力，其大小也為300N，
此時人受豎直向下的重力G、豎直向上的拉力F、豎直向上的支持力F支，
由力的平衡條件可得：F+F支＝G，
則F支＝G﹣F＝700N﹣300N＝400N，
因?yàn)榈孛鎸θ说闹С至腿藢Φ孛娴膲毫κ且粚ο嗷プ饔昧Γ笮∠嗟龋?br>所以工人對地面的壓力：F壓＝F支＝400N，故A正確；
B、由圖可知n＝2，且滑輪組摩擦均不計(jì)，
由F=12（G+G動）可得，建筑材料P重；
G＝2F﹣G動＝2×300N﹣100N＝500N，故B錯誤；
C、物重由2段繩子承擔(dān)，建筑材料P上升的速度v=12v繩=12×1m/s＝0.5m/s，故C錯誤；
D、定滑輪受向下的重力、3段繩子向下的拉力、杠桿對定滑輪向上的拉力，
由力的平衡條件可得：FA′＝3F+G定＝3×300N+100N＝1000N；
杠桿對定滑輪的拉力和定滑輪對杠桿的拉力是一對相互作用力，大小相等，即FA＝F′A＝1000N；
根據(jù)杠桿的平衡條件：FA×OA＝FB×OB，且OA：OB＝1：2，
所以，F(xiàn)B=FA×OAOB=1000N×OA2OA=500N；
因?yàn)槲矬w間力的作用是相互的，
所以杠桿對物體M的拉力等于物體M對杠桿的拉力，即FB′＝FB＝500N；
物體M受豎直向下的重力、豎直向上的支持力、豎直向上的拉力，
則物體M受到的支持力為：FM支持＝GM﹣FB′＝5000N﹣500N＝4500N，
因?yàn)槲矬w間力的作用是相互的，
所以物體M對地面的壓力：FM壓＝FM支持＝4500N．故D錯誤；
故選：A。
7．如圖所示的滑輪組，每個滑輪重100N。用力F在10s內(nèi)將物體勻速提升2m，其滑輪組的機(jī)械效率η為80%，若不計(jì)繩重和摩擦。下列說法中正確的是（ ）
A．拉力做的有用功為1200J
B．拉力大小為300N
C．拉力的功率為200W
D．在勻速提升的過程中，物體的機(jī)械能不變
【答案】C
【解析】解：A、不計(jì)繩重和摩擦，根據(jù)η=W有用W總=W有用W有用+W額=GhGh+G動h=GG+G動可得物重：
ηG+ηG動＝G，
G=ηG動1?η=80%×2×100N1?80%=800N，
拉力做的有用功：W有用＝Gh＝800N×2m＝1600J，故A錯誤；
B、繩子自由端移動距離s＝nh＝4×2m＝8m，
由圖可知，n＝4，拉力大?。篎=1n（G+G動）=14（800N+200N）＝250N，故B錯誤；
C、拉力做的功：W總＝F×s＝250N×8m＝2000J，
拉力的功率：P=W總t=2000J10s=200W，故C正確；
D、勻速上升過程中，物體的質(zhì)量不變、速度不變，動能不變；質(zhì)量不變、高度變大，重力勢能變大，所以機(jī)械能變大，故D錯誤。
故選：C。
8．如圖所示，牽引車通過滑輪組將水平面上的物體勻速吊起，物體重900N、底面積為200cm2，物體20s內(nèi)勻速豎直上升1m，牽引車的拉力為400N。不計(jì)繩重和摩擦，則下列結(jié)果正確的是（ ）
A．動滑輪的重力為200N
B．20s內(nèi)牽引車的拉力做功為3600J
C．該滑輪組提升重物的機(jī)械效率為75%
D．當(dāng)物體受到100N的拉力時，物體對地面的壓強(qiáng)為4.5×104Pa
【答案】C
【解析】解：A.由圖可知，滑輪組繩子的有效股數(shù)n＝3，不計(jì)繩重和摩擦，
由F=1n（G+G動）可得，動滑輪的重力G動＝nF﹣G＝3×400N﹣900N＝300N，故A錯誤；
B.牽引車的拉力端移動的距離s＝nh＝3×1m＝3m，20s內(nèi)牽引車的拉力做的功W總＝Fs＝400N×3m＝1200J，故B錯誤；
C.拉力做的有用功W有＝Gh＝900N×1m＝900J，該滑輪組提升重物的機(jī)械效率η=W有W總×100%=900J1200J×100%＝75%，故C正確；
D.當(dāng)物體受到100N的拉力時，物體對地面的壓力F′＝G﹣F拉＝900N﹣100N＝800N，物體對地面的壓強(qiáng)p=F′S=800N200×10?4m2=4×104Pa，故D錯誤。
故選：C。
9．用如圖甲所示的滑輪組緩慢提升不同的物體，每次物體被提升的高度均為0.5m，滑輪組的機(jī)械效率與物體受到重力的關(guān)系如圖乙所示，不計(jì)繩重和摩擦，下列分析正確的是（ ）
A．滑輪組的機(jī)械效率越高，功率越大
B．該滑輪組的機(jī)械效率能達(dá)到100%
C．滑輪組的機(jī)械效率越高，拉力做的功越多
D．每次提升重物時，滑輪組做的額外功均為5J
【答案】D
【解析】解：A、滑輪組的機(jī)械效率越高，說明有用功與總功的比值越大，拉力做功的功率不一定大，故A錯誤；
B、使用滑輪組時，需要提升動滑輪做額外功，使得有用功小于總功，滑輪組的機(jī)械效率總小于100%，故B錯誤；
C、滑輪組的機(jī)械效率高，有用功在總功中所占比值大，不能說明拉力做的功越多，故C錯誤；
D、由圖乙可知，提升物重G＝10N時，滑輪組的機(jī)械效率η＝50%，
不計(jì)繩重和摩擦，滑輪組的機(jī)械效率η=W有用W總=GhGh+G動h=GG+G動=10N10N+G動=50%，
解得動滑輪重力：G動＝10N，
由題知，利用滑輪組每次物體被提升的高度均為0.5m，提升動滑輪上升的高度也都是0.5m，則每次提升重物時，不計(jì)繩重和摩擦，滑輪組做的額外功都為：W額＝G動h＝10N×0.5m＝5J，故D正確。
故選：D。
10．如圖斜面長為2m、高為0.4m，現(xiàn)將重為20N的物體沿斜面向上從底端勻速拉到頂端，若拉力F為5N，則（ ）
A．拉力所做的功為2J
B．斜面的機(jī)械效率為80%
C．物體受到的摩擦力為5N
D．有用功為40J
【答案】B
【解析】解：A、拉力做的總功W總＝Fs＝5N×2m＝10J，故A錯誤；
BD、拉力做的有用功W有＝Gh＝20N×0.4m＝8J，
斜面的機(jī)械效率η=W有用W總=8J10J×100%＝80%，故D錯誤、B正確；
C．物體克服摩擦力做的額外功W額＝W總﹣W有＝10J﹣8J＝2J，
由W額＝fs可得物體與斜面間的摩擦力：f=W額s=2J2m=1N，故C錯誤。
故選：B。
11．如圖所示，工人利用滑輪組提升重為810N的物體，某段過程中物體勻速上升的速度為0.1m/s，工人拉力F的功率為90W，不計(jì)繩重和摩擦。求這段過程中：
（1）工人拉繩子的速度；
（2）作用在繩子自由端的拉力F；
（3）滑輪組的機(jī)械效率。
【答案】（1）工人拉繩子的速度為0.3m/s；
（2）作用在繩子自由端的拉力為300N；（3）滑輪組的機(jī)械效率為90%。
【解析】解：（1）由圖知，n＝3，則工人拉繩子的速度：v＝3v物＝3×0.1m/s＝0.3m/s；
（2）由P=Wt=Fst=Fv可得作用在繩子自由端的拉力：F=Pv=90W0.3m/s=300N；
（3）滑輪組的機(jī)械效率：η=W有用W總=GhFs=GhF3h=G3F=810N3×300N×100%＝90%。
答：（1）工人拉繩子的速度為0.3m/s；（2）作用在繩子自由端的拉力為300N；
（3）滑輪組的機(jī)械效率為90%。
12．如圖1，輕質(zhì)杠桿在水平位置平衡?，F(xiàn)利用該杠桿提升貨物（如圖2），貨物P重120N，在豎直向下大小為120N的拉力F作用下，該杠桿從圖中水平位置緩慢勻速轉(zhuǎn)至虛線位置，此過程中重物P上升的高度為0.8m，拉力F下降的高度為1m。求：
（1）提升貨物做的有用功W有；
（2）拉力F做的額外功W額；
（3）該杠桿的機(jī)械效率η。
【答案】（1）提升貨物做的有用功W有為96J；（2）拉力F做的額外功W額為24J；
（3）該杠桿的機(jī)械效率η為80%。
【解析】解：（1）提升貨物做的有用功W有＝Gh＝120N×0.8m＝96J；
（2）拉力F做的總功為：W＝Fs＝120N×1m＝120J，
額外功：W額＝W﹣W有＝120J﹣96J＝24J；
（3）該杠桿的機(jī)械效率：η=W有W×100%=96J120J×100%＝80%。
答：（1）提升貨物做的有用功W有為96J；（2）拉力F做的額外功W額為24J；
（3）該杠桿的機(jī)械效率η為80%。
真題過關(guān)
一、選擇題（共10小題）：
1．（2022?湘西州）湘西自治州矮寨公路被修成環(huán)繞山坡的盤山公路，這樣車輛向上行駛時可以（ ）
A．省力
B．省距離
C．省時間
D．省能量
【答案】A
【解析】解：山區(qū)的公路多修成環(huán)繞山坡的盤山公路，而盤山公路是變形的斜面，根據(jù)功的原理Gh＝Fs可知，斜面增大長度可以減小車輛向上行駛的牽引力。
故選：A。
2．（2022?廣東）分別使用圖中四種裝置勻速提升同一重物，不計(jì)滑輪重、繩重和摩擦，最省力的是（ ）
【答案】A
【解析】解：由題知，不計(jì)摩擦和動滑輪重，
A、使用的是滑輪組，n＝3，F(xiàn)=13G。
B、使用的是滑輪組，n＝2，F(xiàn)=12G；
C、使用的是定滑輪，F(xiàn)＝G；
D、使用的是動滑輪，F(xiàn)=12G；
由此可知A圖中最省力，F(xiàn)=13G。
故選：A。
3．（2022?蘭州）如圖所示，斜面長10m，高4m。用平行于斜面F＝50N的拉力，將重100N的物體，從斜面的底端勻速拉到頂端。在此過程中，下列說法正確的是（ ）
A．利用此裝置既可以省力，也可以省功
B．物體受到的摩擦力為50N
C．對物體所做的有用功為500J
D．該斜面的機(jī)械效率為80%
【答案】D
【解析】解：A、此裝置為斜面，可以省力，根據(jù)功的原理可知，使用任何機(jī)械都不省功，故使用此裝置不省功，故A錯誤；
BCD、對物體所做的有用功W有用＝Gh＝100N×4m＝400J，故C錯誤；
總功W總＝Fs＝50N×10m＝500J，機(jī)械效率η=W有用W總=400J500J×100%＝80%，故D正確；
額外功W額外＝W總﹣W有用＝500J﹣400J＝100J，
物體受到的摩擦力f=W額外s=100J10m=10N，故B錯誤。
故選：D。
4．（2022?遼寧）使用如圖所示的滑輪組，沿水平方向勻速拉動質(zhì)量為300kg的物體，彈簧測力計(jì)的示數(shù)為200N，物體在10s內(nèi)移動1m。物體所受的摩擦力為物重的0.1倍。不計(jì)繩重和滑輪組內(nèi)的摩擦，下列說法正確的是（ ）
A．滑輪組的機(jī)械效率為50%
B．動滑輪重為100N
C．繩子自由端拉力的功率為20W
D．增大物重機(jī)械效率不變
【答案】B
【解析】解：（1）由圖知，n＝2，則繩子自由端移動的距離：s＝2h＝2×1m＝2m；
不計(jì)繩重和滑輪組內(nèi)的摩擦，力的作用是相互的，繩的拉力F等于彈簧測力計(jì)的示數(shù)為200N；
10s內(nèi)拉力做的總功：W總＝Fs＝200N×2m＝400J，
拉力做功的功率：P=W總t=400J10s=40W，故C錯誤；
（2）物體的重力為：G＝mg＝300kg×10N/kg＝3000N，
物體所受的摩擦力為：f＝0.1G＝0.1×3000N＝300N，
有用功為：W有＝fh＝300N×1m＝300J，
滑輪組的機(jī)械效率為：η=W有W總=300J400J×100%＝75%，故A錯誤；
（3）由于不計(jì)繩重和滑輪組的摩擦，根據(jù)F=12（f+G動）得動滑輪的重力為：
G動＝2F﹣f＝2×200N﹣300N＝100N，故B正確；
（4）由于不計(jì)繩重和滑輪組的摩擦，當(dāng)物體的重力增加時，對水平面的壓力增加，摩擦力增加，
根據(jù)滑輪組的機(jī)械效率η=W有W總=W有W有+W額=f?f?+G動?=ff+G動=11+G動f知，
增大物體的重力可以增大滑輪組的機(jī)械效率，故D錯誤。
故選：B。
5．（2022?通遼）用如圖甲所示的滑輪組提升物體M，已知物體M所受的重力為550N，卷揚(yáng)機(jī)加在繩子自由端的拉力F將物體M在20s內(nèi)沿豎直方向勻速提升10m，拉力F做的功W隨時間t的變化圖象如圖乙所示，忽略繩重及摩擦，下列說法正確的是（ ）
A．拉力F為350N
B．繩子自由端移動的速度為0.5m/s
C．動滑輪重為50N
D．該滑輪組的機(jī)械效率為83.3%
【答案】C
【解析】解：A．由圖乙可知，在20s內(nèi)拉力F做的功：W總＝6000J，
由圖甲可知，滑輪組繩子的有效股數(shù)n＝2，
則物體M沿豎直方向勻速提升10m時，繩子自由端移動的距離：s＝nh＝2×10m＝20m，
由W總＝Fs可得，拉力：F=W總s=6000J20m=300N，故A錯誤；
B．繩子自由端移動的速度：v=st=20m20s=1m/s，故B錯誤；
C．忽略繩重及摩擦，由F=1n（G+G動）可得，動滑輪的重力：G動＝nF﹣G＝2×300N﹣550N＝50N，故C正確；
D．拉力做的有用功：W有＝Gh＝550N×10m＝5500J，滑輪組的機(jī)械效率：η=W有W總×100%=5500J6000J×100%≈91.7%，故D錯誤。
故選：C。
6．（2022?哈爾濱）如圖所示，用一個動滑輪把重100N的沙袋從地面勻速提到6m高的樓上，所用拉力60N（繩重和摩擦不計(jì)），下列說法正確的是（ ）
A．動滑輪重40N
B．繩子自由端通過的距離為12m
C．拉力做的有用功為720J
D．動滑輪的機(jī)械效率為8.3%
【答案】B
【解析】解：A、由圖知，n＝2，因?yàn)椴挥?jì)繩重和摩擦?xí)rF=1n（G+G動），
所以動滑輪的重力：G動＝2F﹣G＝2×60N﹣100N＝20N，故A錯誤；
B、由圖可知n＝2，繩子自由端移動的距離s＝nh＝2×6m＝12m，故B正確；
C、拉力做的有用功：W有用＝Gh＝100N×6m＝600J，故C錯誤；
D、滑輪組的機(jī)械效率：η=W有用W總=G?Fs=G?Fn?=GnF=100N2×60N≈83.3%，故D錯誤。
故選：B。
7．（2022?眉山）小廖同學(xué)家里正在修建樓房，他通過調(diào)查了解到工人利用如圖的裝置，將重力為900N的物體勻速提升了6m，工人對繩子施加的拉力F為475N。忽略繩重和機(jī)械之間的一切摩擦。下列說法中正確的是（ ）
①拉力F做功為2850J
②動滑輪的重力為50N
③拉力F做的額外功為600J
④如用該裝置勻速提升重力為950N的物體，則該滑輪組的機(jī)械效率為95%
A．①③B．②④C．①②D．③④
【答案】B
【解析】解：①由圖知，使用滑輪組承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n＝2，拉力移動距離s＝2h，拉力F做功：
W總＝Fs＝475N×2×6m＝5700J，故①錯誤；
②不計(jì)繩重和摩擦?xí)r，由F=1n（G+G輪）可得，動滑輪的重力：
G動＝nF﹣G＝2×475N﹣900N＝50N，故②正確；
③有用功W有＝Gh＝900N×6m＝5400J，
拉力F做的額外功W額＝W總﹣W有＝5700J﹣5400J＝300J，故③錯誤；
④滑輪組的機(jī)械效率η=W有用W總×100%=G′?(G′+G動)?×100%=G′G′+G動×100%=950N950N+50N×100%＝95%，故④正確。
故選：B。
8．（2022?陜西）如圖，這是一種塔式起重機(jī)。已知起重機(jī)上的滑輪組在勻速起吊330kg的物體時，滑輪組的機(jī)械效率是60%，g取10N/kg。下列分析和計(jì)算錯誤的是（ ）
A．起重機(jī)的吊臂AOB可視為杠桿
B．物體上升2m，滑輪組所做有用功是6.6×103J
C．物體上升2m，滑輪組所做總功是1.1×104J
D．增加起吊物體的質(zhì)量，滑輪組的機(jī)械效率將減小
【答案】D
【解析】解：A、吊臂AOB是可以在力的作用下繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動的硬棒，因此吊臂AOB可視為杠桿，故A正確；
B、物體的重力：G＝mg＝330kg×10N/kg＝3300N，
滑輪組所做有用功：W有＝Gh＝3300N×2m＝6.6×103J，故B正確；
C、由η=W有W總×100%可知，滑輪組所做總功：W總=W有η=6.6×103J60%=1.1×104J，故C正確；
D、若僅增加起吊物體的質(zhì)量，起吊物體的重力變大，額外功不變，有用功變大，有用功在總功中所占的比例變大，則滑輪組的機(jī)械效率變大，故D錯誤。
故選：D。
9．（2022?樂山）如圖所示，在50N的水平拉力F的作用下，重600N的物體沿水平地面做勻速直線運(yùn)動，物體與地面間的滑動摩擦力是自身重力的0.2倍，繩子自由端向前移動的速度為0.6m/s。則（ ）
A．拉力F的功率為3W
B．1min內(nèi)物體移動的距離為36m
C．1min內(nèi)所做的有用功為1440J
D．該滑輪組的機(jī)械效率為85%
【答案】C
【解析】解：A、根據(jù)P=Wt=Fst=Fv計(jì)算拉力的功率：P＝Fv＝50N×0.6m/s＝30W，故A錯誤；
B、繩子自由端移動的距離：s＝vt＝0.6m/s×60s＝36m；
動滑輪上繩子的股數(shù)n＝3，物體移動的距離：s物=13s=13×36m＝12m，故B錯誤；
C、物體與地面間的滑動摩擦力：f＝0.2G＝0.2×600N＝120N，克服物體與地面間的滑動摩擦力做的功為有用功，W有用＝fs物＝120N×12m＝1440J，故C正確；
D、1min內(nèi)拉力做的功：W總＝Pt＝30W×60s＝1800J，
該滑輪組的機(jī)械效率為：η=W有用W總×100%=1440J1800J×100%＝80%，故D錯誤。
故選：C。
10．（2021?鄂爾多斯）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(yùn)載160N重的貨物
D．此裝置運(yùn)載貨物最高機(jī)械效率為92.5%
【答案】D
【解析】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=1n（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(jī)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(jī)械效率為：η=W有用W總=G?F最大s=G?F最大×2?=G2F最大=160N2×100N=80%，故D錯誤。
故選：D。
二、填空題（共4小題）：
11．（2022?鹽城）在“再探動滑輪”的實(shí)驗(yàn)中，小明用彈簧測力計(jì)沿豎直方向勻速拉動滑輪，使掛在它下面重為3N的鉤碼緩緩上升0.2m，鉤碼上升的時間為4s。繩受到的拉力為2N，此過程中鉤碼上升的速度為 m/s，拉力的功率為 W，動滑輪的機(jī)械效率為 。
【答案】0.05；0.2；75%。
【解析】解：鉤碼上升的速度為：v=?t=0.2m4s=0.05m/s。
拉力的功率為：P=Wt=Fst=2N×(0.2m×2)4s=0.2W。
動滑輪的機(jī)械效率為：η=W有用W總=G?Fs=3N×0.2m2N×(0.2m×2)=75%。
故答案為0.05；0.2；75%。
12．（2022?淮安）如圖所示，向上用125N的拉力，10s內(nèi)將重200N的物體勻速提升2m。此過程中，重物上升的速度為 m/s，拉力做的功為 J，動滑輪的機(jī)械效率是 。
【答案】0.2；500；80%。
【解析】解：（1）由圖可知，動滑輪上繩子的段數(shù)n＝2，繩子自由端移動距離s＝nh＝2×2m＝4m，
重物移動的速度v=?t=2m10s=0.2m/s；
（2）工人對滑輪組做的功（總功）：W總＝Fs＝125N×4m＝500J；
（3）滑輪組對物體A所做的功（有用功）：W有＝Gh＝200N×2m＝400J，
此滑輪組的機(jī)械效率：η=W有W總×100%=400J500J×100%＝80%。
故答案為：0.2；500；80%。
13．（2022?錦州）如圖所示的滑輪組，在拉力F的作用下，物體A以0.1m/s的速度勻速直線運(yùn)動了10s。物體A受到的摩擦力為4.2N，彈簧測力計(jì)示數(shù)為2N（不計(jì)繩、彈簧測力計(jì)和滑輪重）。則繩子自由端移動的距離為 m，拉力F的功率為 W，滑輪組的機(jī)械效率為 。
【答案】3；0.6；70%。
【解析】解：從圖中可知n＝3，繩子自由端的速度v＝nv物＝3×0.1m/s＝0.3m/s，繩子自由端移動的距離s＝vt＝0.3m/s×10s＝3m；
不計(jì)繩、彈簧測力計(jì)和滑輪重，彈簧測力計(jì)示數(shù)為2N，則拉力為2N，根據(jù)P=Wt=Fst=Fv可知拉力F的功率P＝Fv＝2N×0.3m/s＝0.6W；
滑輪組的機(jī)械效率η=W有用W總=fs物Fs=fs物F×ns物=fnF=4.2N3×2N×100%＝70%。
故答案為：3；0.6；70%。
14．（2022?長沙）用如圖所示的電動起重機(jī)將3000N的貨物提高4m，起重機(jī)對貨物做的有用功是
J；它的電動機(jī)功率為3000W，此過程用時10s，起重機(jī)的機(jī)械效率為 %；若減小動滑輪的重力，起重機(jī)的機(jī)械效率將變 。
【答案】1.2×104；40；大。
【解析】解：（1）起重機(jī)對貨物做的有用功：W有＝Gh＝3000N×4m＝1.2×104J；
（2）電動機(jī)所做的總功：W總＝Pt＝3000W×10s＝3×104J；
起重機(jī)的機(jī)械效率：η=W有W總×100%=1.2×104J3×104J×100%＝40%；
（3）提升同一物體時，減小動滑輪的重力，則所做的有用功相同，額外功減小，總功減小，由公式η=W有W總×100%可知，滑輪組的機(jī)械效率變大。
故答案為：1.2×104；40；大。
三、實(shí)驗(yàn)探究題（共1小題）：
15．（2022?襄陽）某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測量滑輪組的機(jī)械效率，相關(guān)數(shù)據(jù)記錄在下表中。
（1）實(shí)驗(yàn)中，使用滑輪組提升重物時，應(yīng)豎直向上 拉動彈簧測力計(jì)；
（2）第二次實(shí)驗(yàn)中，滑輪組的機(jī)械效率為 ；
（3）分析1、2、3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，使用同一滑輪組提升重物時，重物越 （選填“重”或“輕”），滑輪組的機(jī)械效率越高；
（4）小琪同學(xué)在僅改變提升物體速度的情況下，又做了上述第三次實(shí)驗(yàn)，結(jié)果會發(fā)現(xiàn)滑輪組的機(jī)械效率 （選填“變大”“變小”或“不變”）。
【答案】（1）勻速直線；（2）66.7%；（3）重；（4）不變。
【解析】解：（1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該勻速豎直向上拉動彈簧測力計(jì)，以保證拉力大小恒定；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，不計(jì)繩重與摩擦，滑輪組的機(jī)械效率：
η2=W有用W總=G?Fs=2.0N××0.3m×100%≈66.7%；
（3）分析1、2、3次實(shí)驗(yàn)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(jī)械效率越高；
（4）影響機(jī)械效率的只有摩擦力、繩子重力、動滑輪重力，僅改變提升物體速度的情況下，又做了上述第三次實(shí)驗(yàn)，結(jié)果會發(fā)現(xiàn)滑輪組的機(jī)械效率不變。
故答案為：（1）勻速直線；（2）66.7%；（3）重；（4）不變。
四、計(jì)算題（共5小題）：
16．（2022?鎮(zhèn)江）如圖所示，用拉力F通過動滑輪將重90N的貨物勻速提升1m，動滑輪的機(jī)械效率為90%。不計(jì)繩重及滑輪與軸之間的摩擦。求：
（1）上述過程中的有用功W有；
（2）上述過程中拉力所做的功WF；
（3）動滑輪所受的重力G動。
【答案】（1）上述過程中的有用功W有為90J；
（2）上述過程中拉力所做的功WF為100J；（3）動滑輪的重力為10N。
【解析】解：（1）上述過程中的有用功：W有用＝Gh＝90N×1m＝90J；
（2）由η=W有W總得拉力做的總功：WF=W有η=90J90%=100J，
（3）由圖知，繩子的有效股數(shù)為2股，則s＝2h＝2×1m＝2m，
由W＝Fs得，繩端的拉力：F=WFs=100J2m=50N，
不計(jì)繩重及滑輪與軸之間的摩擦，由F=1n（G+G動）可得，動滑輪的重力：
G動＝nF﹣G＝2×50N﹣90N＝10N。
答：（1）上述過程中的有用功W有為90J；（2）上述過程中拉力所做的功WF為100J；
（3）動滑輪的重力為10N。
17．（2022?大連）如圖所示，某工人利用滑輪組將一個重為900N的貨箱在6s內(nèi)勻速提升3m。此過程中，繩子自由端所受的拉力為F，滑輪組的機(jī)械效率為75%。試求：
（1）貨箱上升的速度是多少？
（2）有用功是多少？
（3）拉力F是多少？
【答案】（1）貨箱上升的速度是0.5m/s（2）有用功是2700J；
（3）拉力F是為400N。
【解析】解：（1）貨箱上升的速度為：v=st=3m6s=0.5m/s；
（2）有用功為：W有＝Gh＝900N×3m＝2700J；
（3）由圖可知，有3段繩子拉著動滑輪，則n＝3；
根據(jù)η=W有W總=G?Fs=G?F×n?=GnF可知，拉力的大小為：F=Gnη=900N3×75%=400N。
答：（1）貨箱上升的速度是0.5m/s（2）有用功是2700J；（3）拉力F是為400N。
18．（2022?宿遷）如圖小明拉著質(zhì)量為30kg行李箱勻速經(jīng)過一段長度s＝3m、高度h＝1m的斜坡路面，用時10s，若此過程拉力方向沿斜面向上，大小為125N。行李箱放在水平地面時與地面接觸面積為4×10﹣4m2（g＝10N/kg）。求：
（1）行李箱靜止放在水平地面上時受到的重力大小和對地面的壓強(qiáng)；
（2）小明對行李箱做的有用功和斜面的機(jī)械效率；
（3）拉力F做功的功率。
【答案】（1）行李箱靜止放在水平地面上時受到的重力大小為300N，對地面的壓強(qiáng)7.5×105Pa；
（2）小明對行李箱做的有用功為300J，斜面的機(jī)械效率為80%；
（3）拉力F做功的功率為37.5W。
【解析】解：（1）行李箱受到的重力為：G＝mg＝30kg×10N/kg＝300N；
因?yàn)槲矬w在水平面，所以行李箱對水平地面的壓力為：F壓＝G＝300N，
行李箱對地面的壓強(qiáng)：p=F壓S=300N4×10?4m2=7.5×105Pa；
（2）沿斜面拉物體時，所做有用功：W有＝Gh＝300N×1m＝300J，
總功為：W總＝Fs＝125N×3m＝375J，
斜面的機(jī)械效率為：η=W有W總×100%=300J375J×100%＝80%；
（3）拉力F做功的功率：P=W總t=375J10s=37.5W。
答：（1）行李箱靜止放在水平地面上時受到的重力大小為300N，對地面的壓強(qiáng)7.5×105Pa；
（2）小明對行李箱做的有用功為300J，斜面的機(jī)械效率為80%；
（3）拉力F做功的功率為37.5W。
19．（2022?張家界）天門山盤山公路是網(wǎng)紅打卡地，公路共計(jì)99道彎，似玉帶環(huán)繞，層層疊起，直沖云霄，公路全長大約10km，公路的海拔落差高度約1000m。為助力“2022年湖南省首屆旅游發(fā)展大會”，實(shí)現(xiàn)省委省政府提出的“立標(biāo)打樣”、“辦一次會、興一座城”的目標(biāo)要求，天門山景區(qū)購置了一批新能源純電動客車，客車滿載時總質(zhì)量為6000kg?，F(xiàn)有一輛滿載的新能源客車，以80kW的恒定功率，4m/s的速度沿盤山公路從山底勻速行駛至山頂。（行駛過程中客車所受重力和阻力大小恒定不變，g取10N/kg）請完成下列問題：
（1）整個過程中，電動機(jī)對客車和游客所做的有用功為多少？
（2）盤山公路的機(jī)械效率為多少？
（3）整個過程中，電動機(jī)的牽引力為多少？汽車受到的阻力為多少？
【答案】（1）整個過程中，電動機(jī)對客車和游客所做的有用功為6×107J；
（2）盤山公路的機(jī)械效率為30%；
（3）整個過程中，電動機(jī)的牽引力為2×104N，汽車受到的阻力為1.4×104N。
【解析】解：（1）客車和游客總重力G＝mg＝6000kg×10N/kg＝6×104N；
電動機(jī)對客車和游客所做的有用功：W有用＝Gh＝6×104N×1000m＝6×107J；
（2）由v=st可得，整個過程所用時間：t=sv=10×103m4m/s=2.5×103s，
由P=Wt可得，總功W總＝Pt＝80×103W×2.5×103s＝2×108J，
盤山公路的機(jī)械效率：η=W有用W總×100%=6×107J2×108J×100%＝30%；
（3）由P=Wt=Fst=Fv可得，電動機(jī)的牽引力：F=Pv=80×103W4m/s=2×104N，
額外功：W額＝W總﹣W有用＝2×108J﹣6×107J＝1.4×108J，
由W額＝fs可得，汽車受到的阻力：f=W額s=1.4×108J10×103m=1.4×104N。
答：（1）整個過程中，電動機(jī)對客車和游客所做的有用功為6×107J；
（2）盤山公路的機(jī)械效率為30%；
（3）整個過程中，電動機(jī)的牽引力為2×104N，汽車受到的阻力為1.4×104N。
20．（2022?黔東南州）如圖所示，是某工作隊(duì)用滑輪組從水中打撈正方體物體M的情景。物體M的棱長為1m，密度為2.8×103kg/m3，用7500N的拉力F將物體M以0.5m/s的速度勻速提升2m。忽略繩重、繩與滑輪的摩擦和滑輪與軸的摩擦。（ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求：
（1）物體M上升后，還未露出水面時受到的浮力；
（2）物體M上表面在水面下0.2m時，它的下表面受到水的壓力；
（3）物體M上升后，在未露出水面前，此滑輪組的機(jī)械效率。
【答案】（1）物體M上升后，還未露出水面時受到的浮力是104N；
（2）物體M上表面在水面下0.2m時，它的下表面受到水的壓力是1.2×104N；
（3）物體M上升后，在未露出水面前，此滑輪組的機(jī)械效率是＝80%。
【解析】解：（1）物體M上升后，還未露出水面時，
物體排開液體體積等于物體體積，V排＝V＝a3＝1m3；
F?。溅阉甮V排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1m3＝104N；
（2）物體M上表面在水面下0.2m時，它的下表面深度h＝1m+0.2m＝1.2m；
下表面受到水的壓強(qiáng)p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1.2m＝1.2×104Pa；
下表面受到水的壓力F＝pS＝1.2×104Pa×（1m）2＝1.2×104N；
（3）物體重力G＝ρgV＝2.8×103kg/m3×10N/kg×1m3＝2.8×104N；
由圖可知動滑輪上3股繩，所以n＝3；
滑輪組的機(jī)械效率η=W有W總×100%=(G?F浮)?Fs=(G?F浮)3F=2.8×104N?104N3×7500N=80%。
答：（1）物體M上升后，還未露出水面時受到的浮力是104N；
（2）物體M上表面在水面下0.2m時，它的下表面受到水的壓力是1.2×104N；
（3）物體M上升后，在未露出水面前，此滑輪組的機(jī)械效率是＝80%。
章節(jié)
考點(diǎn)
考試題型
難易度
簡單機(jī)械
定滑輪
選擇題、填空題
★
動滑輪
選擇題、填空題
★★
滑輪組
選擇題、填空題、計(jì)算題
★★
機(jī)械效率
選擇題、填空題、計(jì)算題
★★★
實(shí)驗(yàn)
次數(shù)
鉤碼重
G/N
鉤碼上升高度
h/cm
拉力
F/N
繩端移動距離
s/cm
機(jī)械效率
η
1
1.0
10
0.6
30
55.6%
2
2.0
10
1.0
30
3
4.0
10
1.6
30
83.3%

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