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2023-2024学年人教版八年级物理下册同步训练培优卷：12.2 滑轮
一、选择题
1．如图所示，不计滑轮重与摩擦，物体A质量为2kg，物体B质量为5kg，体积为103 cm3．先用手托住A，待放手后（　　）
A．物体B将沉到杯底 B．物体B将停留在水面下任何地方
C．物体B将离开水面上升 D．物体B最后浮在水面上
【答案】B
【知识点】二力平衡的条件及其应用；阿基米德原理；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】根据题意可知，物体A的重力GA=mAg=2kg×10N/kg=20N，
物体B的重力GB=mBg=5kg×10N/kg=50N；
由图可知n=2，不计滑轮重与摩擦，则GA=FB，
那么物体B受到向上的拉力FB=2GA=2×20N=40N，
物体B浸没在水中，V排=V=103cm3=1×10-3m3
受到的浮力为：F浮=ρ液gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N。
则物体B竖直向上的合力为F=FB+F浮=40N+10N=50N；
因为F=GB，
所有物体B将悬浮，即可以停留在水面下任何地方。
故选B。
【分析】利用G=mg求出物体的重力，根据滑轮组的使用特点求出动滑轮对物体B的拉力，利用阿基米德原理F浮=ρ液gV排求出物体B的浮力。接下来然后对物体B受力分析，求出B受到的合力的方向，根据这个合力的方向可知运动情况。
2．（2023九上·常州月考）用图甲所示滑轮组装置将放置在水平地面上，重为100N的物体提升一定高度。当用图乙所示随时间变化的竖直向上的拉力F拉绳时，物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示。（不计绳重和摩擦）下列计算结果不正确的是（　　）
A．动滑轮重20N
B．2s~3s内，拉力F的功率是24W
C．0.5s时，物体对地面的压力是10N
D．1s~2s内，拉力F做的功是15J
【答案】C
【知识点】功率的计算；二力平衡的条件及其应用；滑轮组绳子拉力的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】A：由图丙可知在2～3s内，重物做匀速运动，由图乙可知此时拉力F=40N，
由图甲可知，从动滑轮上直接引出的绳子股数（承担物重的绳子股数）n=3，所以，即，解得，故A正确。
B：由图丙可知在2～3s内，重物做匀速运动，v=0.2m/s，由图乙可知此时拉力F=40N，
由图甲可知，从动滑轮上直接引出的绳子股数（承担物重的绳子股数）n=3，
所以拉力端移动速度v′=3v=3×0.2m/s=0.6m/s，
拉力做功功率（总功率）：P总=FV′=40N×0.6m/s=24W，故B正确。
C：由图丙可知，0.5s时，物体的速度为0，处于静止状态，图乙可知，此时拉力F=30N，设重物对挂钩的拉力为F拉，，解得，
对物体进行受力分析得，，即，F=30N，即对地面的压力是30N，故C错误。
D：由图乙、丁可知，1s~2s内，拉力F=40N，物体上升的高度为0.1m，绳端移动的距离，拉力F做的功是。故D错误。
【分析】本题是一道力学综合题，涉及到功、功率的计算，能从题目提供的图中得出每秒内的相关信息是本题的关键。
3．（2023九上·吴江月考）如图所示，物体A、B的重分别为40N、20N，动滑轮重为10N，此时物体A在水平面上向右以2m/s做匀速直线运动，则下列说法正确的是（绳子和滑轮间的摩擦不计）（　　）
A．A物体所受摩擦力方向水平向左大小为10N
B．B物体下落速度为1m/s
C．若用力F向左拉物体A，使物体A向左做匀速直线运动，所需力的大小为15N
D．若用F＝15N向左拉物体A，可以使物体A向左做加速直线运动
【答案】B
【知识点】二力平衡的条件及其应用；滑轮组及其工作特点
【解析】【解答】A.根据图片可知，动滑轮组由2段绳子承担物重，
所以A物体对绳子的拉力：，
跟机物体间力的作用是相互的可知，物体A受到的拉力为：FA'=FA=15N，
此时物体A在水平面上向右做匀速直线运动，则物体A受到的摩擦力为：f=FA'=15N，故A错误；
B.B物体下落速度为：，故B错误；
CD.使物体A向左做匀速直线运动时，根据平衡力的知识得到：F=f+FA'=15N+15N=30N。要使物体A向左做加速直线运动，则向左拉物体A的力F＞30N，故C错误，D正确。
故选D。
【分析】A.根据图片确定承担重力的绳子段数n，根据计算A物体受到的拉力，再根据平衡力的知识计算A物体受到的摩擦力；
B.物体B的绳子连接在动滑轮的轴心上，根据计算物体B的速度；
C.对物体A进行受力分析，根据平衡力的知识计算需要的拉力；
D.根据力与运动的关系分析物体A运动状态的改变。
4．（2023八下·岳阳期末）用如图所示的滑轮组提升重80N的物体，在10s内匀速上升10m，拉力F为50N，则提升重物的过程中（　　）
A．做的有用功是800J B．绳子自由端的速度为1m/s
C．拉力的功率为80W D．滑轮组的机械效率为60%
【答案】A
【知识点】功率的计算；机械效率的计算；滑轮组绳子拉力的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】A.滑轮组做的总功W有=Gh=80N×10m=800J，故A正确；
B.自由端移动的距离s=nh=10m×2=20m，自由端移动的速度，故B错误；
C.拉力的功率P=Fv=50N×2m/s=100W，故C错误；
D.滑轮组的机械效率，故D错误。
故选A。
【分析】A.根据W有=Gh计算滑轮组做的有用功；
B.根据s=nh计算自由端移动的距离，再根据计算自由端绳子的速度；
C.根据P=Fv计算拉力的功率；
D.根据计算滑轮组的机械效率。
5．（2023八下·宽城期末）如图所示，分别使用甲 、乙 、丙三种方式把同一物体 M 匀速提升至相同 高度（绳长不变， 乙丙滑轮完全相同），G动 A．利用机械乙提升 M 时最省力
B．F甲 做的功的功率一定小于 F乙 的
C．F乙 和 F丙 两个力所做的功相同
D．丙的机械效率小于乙的
【答案】D
【知识点】功率的计算；定滑轮及其工作特点；动滑轮及其工作特点；机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】A.根据图片可知，甲：直接提升物体，那么F甲=G；乙：定滑轮不省力不费力，则F乙=G；丙：动滑轮省一半的力，即。根据G动B.根据P=Fv可知，拉力的功率大小与拉力和速度有关，由于二者速度大小不知道，那么二者的功率大小无法比较，故B错误；
C.根据图片可知，F乙只对物体M做功，F丙对动滑轮和M做功，因此二者做功不同，故C错误；
D.根据W有=Gh可知，丙和乙做的有用功相等。乙不对动滑轮做功，而丙对动滑轮做功，那么总功W乙故选D。
【分析】A.根据定滑轮和动滑轮的特点计算拉力大小，然后进行比较即可；
B.根据P=Fv分析做功功率大小；
C.注意是否对动滑轮做功即可；
D.根据比较机械效率大小。
6．（2023·莲湖模拟）工人师傅用如图所示的两种方式， 分别将重力均为 400N 的货物从图示位置向上缓慢提升一段距离。已知 F1 、F2始终沿竖直方向，图甲中 OB＝2OA，图乙中每个滑轮重 50N，不计杠杆重、绳重和摩擦。则下列说法正确的是（　　）
A．甲、乙两种方式都能省功 B．F1 大小为 300N 且保持不变
C．乙方式的机械效率约为 88.9% D．F2 的功率为 30W
【答案】C
【知识点】杠杆的平衡条件；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】A.在使用机械时，不可避免的克服摩擦等因素做额外功，因此甲和乙两种方式都不能省功，故A错误；
B.根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：400N×OA=F1×OB，解得：F1=200N，故B错误；
C.根据乙图可知，滑轮组的机械效率：，故C正确；
D.题目中没有时间信息，因此无法根据计算F2的功率，故D错误。
故选C。
【分析】（1）根据功的原理判断；
（2）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2计算F1的大小；
（3）根据公式计算滑轮组的机械效率；
（4）根据公式计算功率。
7．（2022八下·硚口期末）如图甲所示，质量为40kg的小林同学站在高台上竖直向上匀速拉动绳子，脚与地面的总接触面积为0.04m2，现改变G物，计算并绘出机械效率η与G物的关系图象，如图乙所示，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　）
①此滑轮组动滑轮的重力为20N
②当G物＝150N时，小林对绳子的拉力为60N
③当G物′=120N时，若此时的拉力的功率为15W，则物体上升的速度为0.3m/s
④若水平高台能承受的最大压强为12500Pa，则该滑轮组所能提升物体的最大机械效率为90%
A．只有②④ B．只有② C．只有①③ D．只有①②
【答案】A
【知识点】滑轮组及其工作特点；滑轮（组）的机械效率；滑轮与功的综合题
【解析】【解答】①计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率
由图象可知当物体的重力为120N时，滑轮组的机械效率80%，即
解得动滑轮重力为G动=30N
故①错误；
②图知绳子的有效段数n=3，不计绳重和摩擦，当G物=150N时，小林对绳子的拉力
故②正确；
③不计绳重和摩擦，当G物′=120N时，小林对绳子的拉力
根据
可知，绳子自由端移动的速度
则物体上升的速度
故③错误；
④人的重力G人=m人g=40kg×10N/kg=400N
由压强公式可知，水平高台能承受的最大压力F压=pS=12500Pa×0.04m2=500N
则人受到的最大支持力F支=F压=500N
由力的平衡条件可知，绳子的最大拉力F最大=F支-G人=500N-400N=100N
因为不计绳重和摩擦时，作用在绳子自由端的最大拉力为
则小林所能提升的最大物重G最大=nF最大-G动=3×100N-30N=270N
根据①可知滑轮组的机械效率
因动滑轮的重力不变，当重物的重力最大时，机械效率最高，则该滑轮组所能提升物体的最大机械效率
故④正确。
综上所述：A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据公式，求出动滑轮重力；根据公式，求出拉力大小；根据公式，求出绳子速度大小，再根据，求出物体上升的速度；根据公式，求出最大机械效率。
8．（2021八下·合山月考）如图所示，拉力F=20N，在拉力F的作用下，重为100N的物体M沿水平地面以2m/s的速度匀速运动10m，已知每个滑轮重10N，忽略绳子重和滑轮与轴间的摩擦，该过程中（　　）
A．拉力F做的功为200J
B．拉力F的功率为120W
C．滑轮组对物体做的有用功为400J
D．滑轮组的机械效率为75%
【答案】D
【知识点】滑轮组及其工作特点；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】A．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绳=ns物=2×10m=20m
拉力F做的功W总=Fs绳=20N×20m=400J
不符合题意；
B．由v=可得，物体运动的时间即绳端移动的时间t==5s
拉力F的功率P==80W
不符合题意；
C．忽略绳子重和滑轮与轴间的摩擦，克服动滑轮重力做的功为额外功，则拉力做的额外功W额=G动h=G动s物=10N×10m=100J
滑轮组对物体做的有用功W有=W总﹣W额=400J﹣100J=300J
不符合题意；
D．滑轮组的机械效率η=×100%=×100%=75%
符合题意
故答案为：D
【分析】根据图示滑轮组可知绳子的有效股数，根据s绳=ns物求出绳子自由端移动的距离，利用W=Fs绳求出拉力F做的功；根据v=求出物体运动的时间即绳端移动的时间，利用P=求出拉力F的功率.
忽略绳重和滑轮与轴间的摩擦，克服动滑轮重力做的功为额外功，此时动滑轮上升的高度等于物体水平方向移动的距离，根据W额=G动h求出拉力做的额外功，滑轮组对物体做的有用功等于总功减去额外功；根据η=×100%求出滑轮组的机械效率。
二、填空题
9．质量为50kg的工人要用如图甲所示的滑轮组将一批建筑材料运送到楼顶，滑轮组的机械效率随建筑材料所受重力变化的图象如图乙所示，若机械摩擦及绳重忽略不计，该工人竖直向下拉绳子自由端运送建筑材料，此滑轮组机械效率的最大值为　 　。
【答案】80%
【知识点】滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】根据图乙可知，当物体的重力为300N，机械效率为50%，
根据得到：；
解得：G动=300N；
工人对滑轮组的最大拉力F'=G=mg=50kg×10N/kg=500N；
根据得到：；
解得：G=1200N；
则滑轮组的最大机械效率：.
【分析】根据乙图，找到物体的重力和对应的机械效率，根据计算动滑轮的重力。工人对滑轮组产生的最大拉力等于工人重力，再根据计算此时物体的最大重力，最后再根据计算滑轮组的最大机械效率。
10．（2023·惠山模拟）起重机吊臂上的滑轮组如图所示。在匀速起吊重2.4×104N的物体时，物体在5s内上升了5m，此过程中有用功为 　 　J，钢丝绳移动的速度为 　 　m/s；若滑轮组的机械效率为80%，拉力F等于 　 　N，克服绳重摩擦所做的功为2.4×104J，则动滑轮重 　 　N。
【答案】1.2×105；3；1×104；1200
【知识点】机械效率的计算；滑轮组绳子拉力的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】（1）拉力做的有用功：W有=Gh=2.4×104N×5m=1.2×105J；
（2）由图可知，承担重力的绳子段数n=3，
绳子自由端移动的距离：s=nh=3×5m=15m，
则钢丝绳移动的速度：；
（3）由得到：；
解得：F=1×104N；
（4）滑轮组做的总功：，
则滑轮组做的额外功：W额=W总-W有=1.5×105J-1.2×105J=3×104J；
克服绳重摩擦所做的功为2.4×104J，
则克服动滑轮自重做的功为：W′=3×104J-2.4×104J=6000J
则动滑轮重：。
【分析】（1）根据W有=Gh计算拉力做的有用功；
（2）根据图片确定承担重力的绳子段数n，再根据s=nh计算钢丝绳移动的距离，最后根据计算钢丝绳的速度；
（3）根据计算拉力F；
（4）根据计算总功，根据W额=W总-W有计算额外功，再减去克服摩擦做的额外功，从而得到克服动滑轮重力做的额外功，最后根据计算动滑轮重力。
三、作图题
11．（2017九上·玄武期末）如图所示，利用滑轮组提起重物，画出滑轮组最省力的绕法．
【答案】解：如图所示：
【知识点】滑轮组的设计与组装
【解析】【解答】绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，绕过上面的定滑轮，再绕过动滑轮为最省力的绕法，如图所示：
。
【分析】此题主要考查滑轮组承担物重绳子股数，滑轮组的绕线方法不同，拉力的方向不同，达到省力程度也不同．滑轮组绳子的绕法，有两种：
一是绳子先系在定滑轮的固定挂钩上，绕过下面的动滑轮，再绕过上面的定滑轮；
二是绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，绕过定滑轮，然后再绕过动滑轮．
提升动滑轮绳子段数越多，越省力，故选第二种方法．
四、实验探究题
12．（2018八下·罗平期末）某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。
物理量 实验次数 1 2 3
钩码重G/N 4 4 6
钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1
绳端拉力F/N 1.8 1.6 2.4
绳端移动距离s/m 0.3 0.4
机械效率η 74.1% 62.5%
（1）实验中应沿竖直方向　 　拉动弹簧测力计使钩码上升。实验中若缺少刻度尺　 　（“能”或“不能”）完成实验。
（2）通过表中数据可分析出第2次实验是用　 　（选填“甲”或“乙”）图所示装置做的实验，若不计绳重和摩擦，这组滑轮组的动滑轮总重为　 　N。
（3）通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率　 　（选填“越高”、“不变”或“越低”）。
（4）小组同学再用第1次实验中使用的装置做第3次实验，表中第3次实验中空缺的数据应为：绳端移动距离s
　 　m，机械效率η=　 　。
（5）比较第1次实验和第3次实验可得出结论：使用同一滑轮组，　 　。
【答案】（1）匀速；能
（2）乙；2.4
（3）越低
（4）0.3；83.3%
（5）增大提升的物重，可以提高滑轮组的机械效率。
【知识点】动滑轮拉力的计算；机械效率的大小比较；机械效率的计算；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】（1）实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计，以保证拉力大小恒定；根据s=nh，可推导出滑轮组的机械效率公式为：η=W有用/W总===，由η=可知，滑轮组的机械效率与物体上升高度h和绳端移动距离s无关，所以物体上升高度h和绳端移动距离s不是必须要测量的量，即缺少刻度尺也能完成实验；
（2）由表中实验数据可知，根据s=nh，由第2次实验数据算出n==0.4m/0.1m=4，由图示滑轮组可知，实验使用的是乙图所示装置做的实验；若不计绳重和摩擦，则F=（G+G动）/4，所以这组滑轮组的动滑轮总重为G动=4F-G=4x1.6N-4N=2.4N；
（3）由表中第1次实验和第2次实验的数据可知，第1次实验绳端移动的距离是钩码上升高度的3倍，所以第1次实验使用的是甲图所示装置做的实验，又因为η1>η2，可知使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率越低；
（4）由表中第1次实验数据可知，绳端移动的距离是钩码上升高度的3倍，第三次实验使用同样的装置，则第3次实验绳端移动距离s=3h=3x0.1m=0.3m；第3次实验机械效率η=W有用/W总==≈83.3%；
（5） 比较第1次实验和第3次实验可得出结论：使用同一滑轮组增大提升的物重，可以提高滑轮组的机械效率。
故答案为：（1）匀速；能；（2）乙；2.4；（3）越低；（4）0.3；83.3%；（5）增大提升的物重，可以提高滑轮组的机械效率。
【分析】（1）应竖直匀速拉动测力计，这样拉力大小不变，弹簧测力计的示数稳定；由η=可知，滑轮组的机械效率与物体上升高度h和绳端移动距离s无关；
（2）根据s=nh确定绳子的股数，判断是哪一个滑轮组；若不计绳重和摩擦，则G动=nF-G；
（3）比较实验1和2的条件和机械效率大小，可得出动滑轮个数多少对滑轮组机械效率的影响；
（4）根据表中实验数据求出绳子移动的距离，应用效率公式求出滑轮组效率；
（5）比较实验1和3的条件和机械效率大小，可得出物重对滑轮组机械效率的影响。
五、计算题
13．（2023八下·昌平期中） 如图所示，滑轮组悬挂在水平支架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A以0.2m/s的速度匀速上升，提升过程中滑轮组的机械效率为90%。已知物体A重540N，该工人重500N，两个滑轮质量相等，不计滑轮组的绳重和摩擦，关于该过程，求：
（1）绳子自由端受到竖直向下的拉力F；
（2）绳子自由端拉力的功率P。
【答案】（1）动滑轮上有两股绳，由题意可得，绳子上的力为
设物体A提升的距离为h，则由题意有
总功为
W2=2Fh
由机械效率计算公式可得
则拉力F为
答：竖直向下的拉力为300N；
（2）由题意可得，A的运动速度为0.2m/s，则绳子端的移动速度为
v=2×0.2m/s=0.4m/s
则绳子自由端拉力的功率为
P=Fv=300N×0.4m/s=120W
答：绳子自由端的功率为120W。
【知识点】功率的计算；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【分析】（1）首先根据图片确定承担重力的绳子段数n，再根据 计算动滑轮的重力，最后根据 计算绳子自由端受到的拉力。
（2）首先根据v=nv物计算绳子自由端移动的速度，再根据P=Fv计算拉力的功率。
1 / 12023-2024学年人教版八年级物理下册同步训练培优卷：12.2 滑轮
一、选择题
1．如图所示，不计滑轮重与摩擦，物体A质量为2kg，物体B质量为5kg，体积为103 cm3．先用手托住A，待放手后（　　）
A．物体B将沉到杯底 B．物体B将停留在水面下任何地方
C．物体B将离开水面上升 D．物体B最后浮在水面上
2．（2023九上·常州月考）用图甲所示滑轮组装置将放置在水平地面上，重为100N的物体提升一定高度。当用图乙所示随时间变化的竖直向上的拉力F拉绳时，物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示。（不计绳重和摩擦）下列计算结果不正确的是（　　）
A．动滑轮重20N
B．2s~3s内，拉力F的功率是24W
C．0.5s时，物体对地面的压力是10N
D．1s~2s内，拉力F做的功是15J
3．（2023九上·吴江月考）如图所示，物体A、B的重分别为40N、20N，动滑轮重为10N，此时物体A在水平面上向右以2m/s做匀速直线运动，则下列说法正确的是（绳子和滑轮间的摩擦不计）（　　）
A．A物体所受摩擦力方向水平向左大小为10N
B．B物体下落速度为1m/s
C．若用力F向左拉物体A，使物体A向左做匀速直线运动，所需力的大小为15N
D．若用F＝15N向左拉物体A，可以使物体A向左做加速直线运动
4．（2023八下·岳阳期末）用如图所示的滑轮组提升重80N的物体，在10s内匀速上升10m，拉力F为50N，则提升重物的过程中（　　）
A．做的有用功是800J B．绳子自由端的速度为1m/s
C．拉力的功率为80W D．滑轮组的机械效率为60%
5．（2023八下·宽城期末）如图所示，分别使用甲 、乙 、丙三种方式把同一物体 M 匀速提升至相同 高度（绳长不变， 乙丙滑轮完全相同），G动 A．利用机械乙提升 M 时最省力
B．F甲 做的功的功率一定小于 F乙 的
C．F乙 和 F丙 两个力所做的功相同
D．丙的机械效率小于乙的
6．（2023·莲湖模拟）工人师傅用如图所示的两种方式， 分别将重力均为 400N 的货物从图示位置向上缓慢提升一段距离。已知 F1 、F2始终沿竖直方向，图甲中 OB＝2OA，图乙中每个滑轮重 50N，不计杠杆重、绳重和摩擦。则下列说法正确的是（　　）
A．甲、乙两种方式都能省功 B．F1 大小为 300N 且保持不变
C．乙方式的机械效率约为 88.9% D．F2 的功率为 30W
7．（2022八下·硚口期末）如图甲所示，质量为40kg的小林同学站在高台上竖直向上匀速拉动绳子，脚与地面的总接触面积为0.04m2，现改变G物，计算并绘出机械效率η与G物的关系图象，如图乙所示，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　）
①此滑轮组动滑轮的重力为20N
②当G物＝150N时，小林对绳子的拉力为60N
③当G物′=120N时，若此时的拉力的功率为15W，则物体上升的速度为0.3m/s
④若水平高台能承受的最大压强为12500Pa，则该滑轮组所能提升物体的最大机械效率为90%
A．只有②④ B．只有② C．只有①③ D．只有①②
8．（2021八下·合山月考）如图所示，拉力F=20N，在拉力F的作用下，重为100N的物体M沿水平地面以2m/s的速度匀速运动10m，已知每个滑轮重10N，忽略绳子重和滑轮与轴间的摩擦，该过程中（　　）
A．拉力F做的功为200J
B．拉力F的功率为120W
C．滑轮组对物体做的有用功为400J
D．滑轮组的机械效率为75%
二、填空题
9．质量为50kg的工人要用如图甲所示的滑轮组将一批建筑材料运送到楼顶，滑轮组的机械效率随建筑材料所受重力变化的图象如图乙所示，若机械摩擦及绳重忽略不计，该工人竖直向下拉绳子自由端运送建筑材料，此滑轮组机械效率的最大值为　 　。
10．（2023·惠山模拟）起重机吊臂上的滑轮组如图所示。在匀速起吊重2.4×104N的物体时，物体在5s内上升了5m，此过程中有用功为 　 　J，钢丝绳移动的速度为 　 　m/s；若滑轮组的机械效率为80%，拉力F等于 　 　N，克服绳重摩擦所做的功为2.4×104J，则动滑轮重 　 　N。
三、作图题
11．（2017九上·玄武期末）如图所示，利用滑轮组提起重物，画出滑轮组最省力的绕法．
四、实验探究题
12．（2018八下·罗平期末）某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。
物理量 实验次数 1 2 3
钩码重G/N 4 4 6
钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1
绳端拉力F/N 1.8 1.6 2.4
绳端移动距离s/m 0.3 0.4
机械效率η 74.1% 62.5%
（1）实验中应沿竖直方向　 　拉动弹簧测力计使钩码上升。实验中若缺少刻度尺　 　（“能”或“不能”）完成实验。
（2）通过表中数据可分析出第2次实验是用　 　（选填“甲”或“乙”）图所示装置做的实验，若不计绳重和摩擦，这组滑轮组的动滑轮总重为　 　N。
（3）通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率　 　（选填“越高”、“不变”或“越低”）。
（4）小组同学再用第1次实验中使用的装置做第3次实验，表中第3次实验中空缺的数据应为：绳端移动距离s
　 　m，机械效率η=　 　。
（5）比较第1次实验和第3次实验可得出结论：使用同一滑轮组，　 　。
五、计算题
13．（2023八下·昌平期中） 如图所示，滑轮组悬挂在水平支架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A以0.2m/s的速度匀速上升，提升过程中滑轮组的机械效率为90%。已知物体A重540N，该工人重500N，两个滑轮质量相等，不计滑轮组的绳重和摩擦，关于该过程，求：
（1）绳子自由端受到竖直向下的拉力F；
（2）绳子自由端拉力的功率P。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】二力平衡的条件及其应用；阿基米德原理；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】根据题意可知，物体A的重力GA=mAg=2kg×10N/kg=20N，
物体B的重力GB=mBg=5kg×10N/kg=50N；
由图可知n=2，不计滑轮重与摩擦，则GA=FB，
那么物体B受到向上的拉力FB=2GA=2×20N=40N，
物体B浸没在水中，V排=V=103cm3=1×10-3m3
受到的浮力为：F浮=ρ液gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N。
则物体B竖直向上的合力为F=FB+F浮=40N+10N=50N；
因为F=GB，
所有物体B将悬浮，即可以停留在水面下任何地方。
故选B。
【分析】利用G=mg求出物体的重力，根据滑轮组的使用特点求出动滑轮对物体B的拉力，利用阿基米德原理F浮=ρ液gV排求出物体B的浮力。接下来然后对物体B受力分析，求出B受到的合力的方向，根据这个合力的方向可知运动情况。
2．【答案】C
【知识点】功率的计算；二力平衡的条件及其应用；滑轮组绳子拉力的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】A：由图丙可知在2～3s内，重物做匀速运动，由图乙可知此时拉力F=40N，
由图甲可知，从动滑轮上直接引出的绳子股数（承担物重的绳子股数）n=3，所以，即，解得，故A正确。
B：由图丙可知在2～3s内，重物做匀速运动，v=0.2m/s，由图乙可知此时拉力F=40N，
由图甲可知，从动滑轮上直接引出的绳子股数（承担物重的绳子股数）n=3，
所以拉力端移动速度v′=3v=3×0.2m/s=0.6m/s，
拉力做功功率（总功率）：P总=FV′=40N×0.6m/s=24W，故B正确。
C：由图丙可知，0.5s时，物体的速度为0，处于静止状态，图乙可知，此时拉力F=30N，设重物对挂钩的拉力为F拉，，解得，
对物体进行受力分析得，，即，F=30N，即对地面的压力是30N，故C错误。
D：由图乙、丁可知，1s~2s内，拉力F=40N，物体上升的高度为0.1m，绳端移动的距离，拉力F做的功是。故D错误。
【分析】本题是一道力学综合题，涉及到功、功率的计算，能从题目提供的图中得出每秒内的相关信息是本题的关键。
3．【答案】B
【知识点】二力平衡的条件及其应用；滑轮组及其工作特点
【解析】【解答】A.根据图片可知，动滑轮组由2段绳子承担物重，
所以A物体对绳子的拉力：，
跟机物体间力的作用是相互的可知，物体A受到的拉力为：FA'=FA=15N，
此时物体A在水平面上向右做匀速直线运动，则物体A受到的摩擦力为：f=FA'=15N，故A错误；
B.B物体下落速度为：，故B错误；
CD.使物体A向左做匀速直线运动时，根据平衡力的知识得到：F=f+FA'=15N+15N=30N。要使物体A向左做加速直线运动，则向左拉物体A的力F＞30N，故C错误，D正确。
故选D。
【分析】A.根据图片确定承担重力的绳子段数n，根据计算A物体受到的拉力，再根据平衡力的知识计算A物体受到的摩擦力；
B.物体B的绳子连接在动滑轮的轴心上，根据计算物体B的速度；
C.对物体A进行受力分析，根据平衡力的知识计算需要的拉力；
D.根据力与运动的关系分析物体A运动状态的改变。
4．【答案】A
【知识点】功率的计算；机械效率的计算；滑轮组绳子拉力的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】A.滑轮组做的总功W有=Gh=80N×10m=800J，故A正确；
B.自由端移动的距离s=nh=10m×2=20m，自由端移动的速度，故B错误；
C.拉力的功率P=Fv=50N×2m/s=100W，故C错误；
D.滑轮组的机械效率，故D错误。
故选A。
【分析】A.根据W有=Gh计算滑轮组做的有用功；
B.根据s=nh计算自由端移动的距离，再根据计算自由端绳子的速度；
C.根据P=Fv计算拉力的功率；
D.根据计算滑轮组的机械效率。
5．【答案】D
【知识点】功率的计算；定滑轮及其工作特点；动滑轮及其工作特点；机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】A.根据图片可知，甲：直接提升物体，那么F甲=G；乙：定滑轮不省力不费力，则F乙=G；丙：动滑轮省一半的力，即。根据G动B.根据P=Fv可知，拉力的功率大小与拉力和速度有关，由于二者速度大小不知道，那么二者的功率大小无法比较，故B错误；
C.根据图片可知，F乙只对物体M做功，F丙对动滑轮和M做功，因此二者做功不同，故C错误；
D.根据W有=Gh可知，丙和乙做的有用功相等。乙不对动滑轮做功，而丙对动滑轮做功，那么总功W乙故选D。
【分析】A.根据定滑轮和动滑轮的特点计算拉力大小，然后进行比较即可；
B.根据P=Fv分析做功功率大小；
C.注意是否对动滑轮做功即可；
D.根据比较机械效率大小。
6．【答案】C
【知识点】杠杆的平衡条件；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】A.在使用机械时，不可避免的克服摩擦等因素做额外功，因此甲和乙两种方式都不能省功，故A错误；
B.根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：400N×OA=F1×OB，解得：F1=200N，故B错误；
C.根据乙图可知，滑轮组的机械效率：，故C正确；
D.题目中没有时间信息，因此无法根据计算F2的功率，故D错误。
故选C。
【分析】（1）根据功的原理判断；
（2）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2计算F1的大小；
（3）根据公式计算滑轮组的机械效率；
（4）根据公式计算功率。
7．【答案】A
【知识点】滑轮组及其工作特点；滑轮（组）的机械效率；滑轮与功的综合题
【解析】【解答】①计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率
由图象可知当物体的重力为120N时，滑轮组的机械效率80%，即
解得动滑轮重力为G动=30N
故①错误；
②图知绳子的有效段数n=3，不计绳重和摩擦，当G物=150N时，小林对绳子的拉力
故②正确；
③不计绳重和摩擦，当G物′=120N时，小林对绳子的拉力
根据
可知，绳子自由端移动的速度
则物体上升的速度
故③错误；
④人的重力G人=m人g=40kg×10N/kg=400N
由压强公式可知，水平高台能承受的最大压力F压=pS=12500Pa×0.04m2=500N
则人受到的最大支持力F支=F压=500N
由力的平衡条件可知，绳子的最大拉力F最大=F支-G人=500N-400N=100N
因为不计绳重和摩擦时，作用在绳子自由端的最大拉力为
则小林所能提升的最大物重G最大=nF最大-G动=3×100N-30N=270N
根据①可知滑轮组的机械效率
因动滑轮的重力不变，当重物的重力最大时，机械效率最高，则该滑轮组所能提升物体的最大机械效率
故④正确。
综上所述：A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据公式，求出动滑轮重力；根据公式，求出拉力大小；根据公式，求出绳子速度大小，再根据，求出物体上升的速度；根据公式，求出最大机械效率。
8．【答案】D
【知识点】滑轮组及其工作特点；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】A．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绳=ns物=2×10m=20m
拉力F做的功W总=Fs绳=20N×20m=400J
不符合题意；
B．由v=可得，物体运动的时间即绳端移动的时间t==5s
拉力F的功率P==80W
不符合题意；
C．忽略绳子重和滑轮与轴间的摩擦，克服动滑轮重力做的功为额外功，则拉力做的额外功W额=G动h=G动s物=10N×10m=100J
滑轮组对物体做的有用功W有=W总﹣W额=400J﹣100J=300J
不符合题意；
D．滑轮组的机械效率η=×100%=×100%=75%
符合题意
故答案为：D
【分析】根据图示滑轮组可知绳子的有效股数，根据s绳=ns物求出绳子自由端移动的距离，利用W=Fs绳求出拉力F做的功；根据v=求出物体运动的时间即绳端移动的时间，利用P=求出拉力F的功率.
忽略绳重和滑轮与轴间的摩擦，克服动滑轮重力做的功为额外功，此时动滑轮上升的高度等于物体水平方向移动的距离，根据W额=G动h求出拉力做的额外功，滑轮组对物体做的有用功等于总功减去额外功；根据η=×100%求出滑轮组的机械效率。
9．【答案】80%
【知识点】滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】根据图乙可知，当物体的重力为300N，机械效率为50%，
根据得到：；
解得：G动=300N；
工人对滑轮组的最大拉力F'=G=mg=50kg×10N/kg=500N；
根据得到：；
解得：G=1200N；
则滑轮组的最大机械效率：.
【分析】根据乙图，找到物体的重力和对应的机械效率，根据计算动滑轮的重力。工人对滑轮组产生的最大拉力等于工人重力，再根据计算此时物体的最大重力，最后再根据计算滑轮组的最大机械效率。
10．【答案】1.2×105；3；1×104；1200
【知识点】机械效率的计算；滑轮组绳子拉力的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】（1）拉力做的有用功：W有=Gh=2.4×104N×5m=1.2×105J；
（2）由图可知，承担重力的绳子段数n=3，
绳子自由端移动的距离：s=nh=3×5m=15m，
则钢丝绳移动的速度：；
（3）由得到：；
解得：F=1×104N；
（4）滑轮组做的总功：，
则滑轮组做的额外功：W额=W总-W有=1.5×105J-1.2×105J=3×104J；
克服绳重摩擦所做的功为2.4×104J，
则克服动滑轮自重做的功为：W′=3×104J-2.4×104J=6000J
则动滑轮重：。
【分析】（1）根据W有=Gh计算拉力做的有用功；
（2）根据图片确定承担重力的绳子段数n，再根据s=nh计算钢丝绳移动的距离，最后根据计算钢丝绳的速度；
（3）根据计算拉力F；
（4）根据计算总功，根据W额=W总-W有计算额外功，再减去克服摩擦做的额外功，从而得到克服动滑轮重力做的额外功，最后根据计算动滑轮重力。
11．【答案】解：如图所示：
【知识点】滑轮组的设计与组装
【解析】【解答】绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，绕过上面的定滑轮，再绕过动滑轮为最省力的绕法，如图所示：
。
【分析】此题主要考查滑轮组承担物重绳子股数，滑轮组的绕线方法不同，拉力的方向不同，达到省力程度也不同．滑轮组绳子的绕法，有两种：
一是绳子先系在定滑轮的固定挂钩上，绕过下面的动滑轮，再绕过上面的定滑轮；
二是绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，绕过定滑轮，然后再绕过动滑轮．
提升动滑轮绳子段数越多，越省力，故选第二种方法．
12．【答案】（1）匀速；能
（2）乙；2.4
（3）越低
（4）0.3；83.3%
（5）增大提升的物重，可以提高滑轮组的机械效率。
【知识点】动滑轮拉力的计算；机械效率的大小比较；机械效率的计算；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】（1）实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计，以保证拉力大小恒定；根据s=nh，可推导出滑轮组的机械效率公式为：η=W有用/W总===，由η=可知，滑轮组的机械效率与物体上升高度h和绳端移动距离s无关，所以物体上升高度h和绳端移动距离s不是必须要测量的量，即缺少刻度尺也能完成实验；
（2）由表中实验数据可知，根据s=nh，由第2次实验数据算出n==0.4m/0.1m=4，由图示滑轮组可知，实验使用的是乙图所示装置做的实验；若不计绳重和摩擦，则F=（G+G动）/4，所以这组滑轮组的动滑轮总重为G动=4F-G=4x1.6N-4N=2.4N；
（3）由表中第1次实验和第2次实验的数据可知，第1次实验绳端移动的距离是钩码上升高度的3倍，所以第1次实验使用的是甲图所示装置做的实验，又因为η1>η2，可知使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率越低；
（4）由表中第1次实验数据可知，绳端移动的距离是钩码上升高度的3倍，第三次实验使用同样的装置，则第3次实验绳端移动距离s=3h=3x0.1m=0.3m；第3次实验机械效率η=W有用/W总==≈83.3%；
（5） 比较第1次实验和第3次实验可得出结论：使用同一滑轮组增大提升的物重，可以提高滑轮组的机械效率。
故答案为：（1）匀速；能；（2）乙；2.4；（3）越低；（4）0.3；83.3%；（5）增大提升的物重，可以提高滑轮组的机械效率。
【分析】（1）应竖直匀速拉动测力计，这样拉力大小不变，弹簧测力计的示数稳定；由η=可知，滑轮组的机械效率与物体上升高度h和绳端移动距离s无关；
（2）根据s=nh确定绳子的股数，判断是哪一个滑轮组；若不计绳重和摩擦，则G动=nF-G；
（3）比较实验1和2的条件和机械效率大小，可得出动滑轮个数多少对滑轮组机械效率的影响；
（4）根据表中实验数据求出绳子移动的距离，应用效率公式求出滑轮组效率；
（5）比较实验1和3的条件和机械效率大小，可得出物重对滑轮组机械效率的影响。
13．【答案】（1）动滑轮上有两股绳，由题意可得，绳子上的力为
设物体A提升的距离为h，则由题意有
总功为
W2=2Fh
由机械效率计算公式可得
则拉力F为
答：竖直向下的拉力为300N；
（2）由题意可得，A的运动速度为0.2m/s，则绳子端的移动速度为
v=2×0.2m/s=0.4m/s
则绳子自由端拉力的功率为
P=Fv=300N×0.4m/s=120W
答：绳子自由端的功率为120W。
【知识点】功率的计算；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【分析】（1）首先根据图片确定承担重力的绳子段数n，再根据 计算动滑轮的重力，最后根据 计算绳子自由端受到的拉力。
（2）首先根据v=nv物计算绳子自由端移动的速度，再根据P=Fv计算拉力的功率。
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