1、第一节 滑轮 斜面及机械效率贵州 4 年真题面对面（20142017）命题点 1 滑轮组、斜面的特点及相关计算类型一 滑轮组的特点及相关计算1. （2016 毕节 12 题 3 分）简单机械与人类的生产活动息息相关.以下关于简单机械的说法中不正确的是( )A. 指甲剪是省力杠杆B. 定滑轮不省力，但能改变力的方向C. 滑轮组既省力，又省距离，还省功D. 斜面的机械效率达不到 1002.(2014 六盘水 12 题 2 分)如图所示，其中 G=180 N,F=100 N,物体 G 在拉力 F 的作用下匀速上升 2 m（不计绳重及摩擦） ，这一过程中，结果错误的是（）A.绳子自由端移动 4 mB.
2、拉力 F 做功 200 JC.动滑轮重为 20 ND.该滑轮组的机械效率为 90%第 2 题图 第 3 题图 第 4 题图3. （2017 六盘水 9 题 2 分）如图所示，在水平拉力 F 的作用下，使重 300 N 的物体在水平桌面上以 0.1 m/s 的速度匀速运动时，物体与桌面的摩擦力为 60 N（不计绳重、动滑轮重及摩擦） ， F 及其功率的大小分别为（ ）A. 20 N 2 W B. 20 N 6 WC. 60 N 2 W D. 30 N 6 W4. （2017 黔东南 10 题 2 分）如图所示为我州某学校升旗的情景，旗杆顶装的滑轮是_滑轮，它的作用是_.5.(2016 黔西南 1
3、3 题 3 分)如图所示，物体 A 和 B 所受重力都为 160 N，不计滑轮重、绳重和摩擦，当分别用力匀速提升物体 A 和 B 时， FA为_N， FB为_N.若与 A 相连的滑轮重 40 N，不计绳重和摩擦，此滑轮的机械效率是_.第 5 题图 第 6 题图6.(2016 安顺 13 题 4 分)用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的物体提升相同的高度，在不计绳重及机械摩擦的情况下，甲所用的拉力_乙所用的拉力；甲滑轮组的效率_乙滑轮组的效率（均选填“大于” “等于”或“小于” ）.7.(2016 六盘水 16 题 4 分)如图所示，小刚欲将一袋粮食从地面抬到楼顶，在不
4、计绳重和摩擦的情况下，小刚用动滑轮把重 40 N 的一袋粮食匀速提高 10 m，他所用拉力为 25 N，则整个过程中，小刚所做的有用功是_J,总功是_J，动滑轮的机械效率是_;如果用该动滑轮把重 100 N 的一袋粮食匀速提升相同高度，则这个动滑轮的机械效率将_(选填“变大” “变小”或“不变”).第 7 题图 第 8 题图8.(2015 遵义 30 题 4 分)如图所示，用滑轮组拉动重为 70 N 的物体 A，使物体 A 在水平方向上移动 5 m，所用拉力 F 为 20 N，地面对物体 A 的摩擦力为 30 N，则拉力 F 做的功为_J，滑轮组的效率为_.9.（2014 黔东南 14 题 2
5、 分）工人用如图所示的滑轮组将质量为 20 kg 的货物竖直匀速提高了 2 m，他所做的有用功是_J，已知该滑轮组的机械效率为 80%，则工人的拉力是_N.（ g=10 N/kg）第 9 题图 第 10 题图10.(2014 铜仁 34 题 3 分)利用如图所示的滑轮组提升重物，不计摩擦和绳子的重力.现用500 N 的拉力 F 将重为 1 800 N 的物体在 5 s 内匀速提升了 3 m.则绳子自由端移动的速度是_ m/s.动滑轮的质量为 _kg，该滑轮组的机械效率为_( g 取 10 N/kg).11.(2016 遵义 35 题 7 分)搬运工人用如图所示的滑轮组将一个重 120 N 的物
6、体匀速提升 3 m,所用的拉力为 50 N，不计绳重及摩擦.求：（1）滑轮组的机械效率；（2）动滑轮的重；（3）若用该滑轮组同时拉 4 个这样的物体，拉力为多大.第 11 题图12.(2016 黔南州 22 题 8 分)用如图甲所示的滑轮组提升物体 M，已知被提升的物体 M 质量为 76 kg， M 的体积为 310-3 m3.在 M 物体未露出水面的过程中，绳子自由端的拉力 F 将物体 M 以 0.5 m/s 的速度匀速提升了 10 m 的高度.此过程中，拉力 F 做的功 W 随时间 t 的变化图像如图乙所示，不计绳重和摩擦力大小.求：（ g10 N/kg）（1）求物体 M 的重力？（2）求
7、动滑轮下端挂钩上的绳子拉力？（3）求滑轮组提升重物的机械效率？第 12 题图13.(2016 铜仁 40 题 10 分)如图所示，物体 A 是正方体金属块，边长是 20 cm，在拉力 F 的作用下物体 A 恰好做匀速直线运动.已知，每个滑轮重 20 N，金属块的密度 金 =5103 kg/m3.物体 A 运动时受到地面的阻力是物体重的 0.3 倍，在 2 s 内被拖动 5 m，不计绳重及绳与滑轮、轮与轴之间的摩擦（ g=10 N/kg）.试求： (1）物体 A 对地面的压强；（2）拉力 F 做功的功率；（3）该滑轮组的机械效率（计算结果保留 1 位小数）.第 13 题图14.(2015 安顺
8、17 题 6 分)如图甲所示，是 2008 北京残奥会开幕式最后一棒火炬手侯斌，靠自己双手的力量，攀爬到火炬台底部并最终点燃圣火的照片.该点火仪式充分体现了残疾人自强自立、拼搏向上的勇气和精神.已知他和轮椅总质量为 80 kg，攀爬高度 39 m，历时200 s.（ g 取 10 N/kg）第 14 题图（1）如果不计机械装置的额外功，求他的平均功率多大？（2）小明同学看到火炬手攀爬很费劲，想用物理课上学过的滑轮组可以省力的方法，将火炬手拉上去.若小明同学站在地面上，用如图乙所示的哪个滑轮组拉起火炬手最合适，理由是什么？如果该滑轮组机械效率为 80，求小明同学的拉力至少要多大？15. （201
9、7 黔南州 21 题 8 分）每天锻炼一小时，幸福生活一辈子”的健康理念被人们接受，引导广大市民走向全民健身行列.如图所示是某型号健身器的结构简化图，每个滑轮质量为 2 kg.小刚质量为 60 kg，他竖直向下拉手柄，将 20 kg 的配重匀速向上拉，2 s 配重上升了 1 m,不计绳重和摩擦， g=10N/kg.求：（1）手柄移动的速度;（2）小刚做功的功率;（3）若小刚站立时，鞋底与地面的接触面积为 500 cm2,配重被匀速拉起时，他对地面的压强是多少？第 15 题图16. (2017 黔东南 25 题 8 分)如图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图，使用电动机和滑轮组（图中未画出）将实
10、心长方体 A 从长江底竖直方向匀速吊起，图乙是钢缆绳对 A 的拉力 F1随时间 t 变化的图像， A 完全离开水面后，电动机对绳的拉力 F 大小为 1104 N，滑轮组的机械效率为 75，已知 A 的重力为 3104 N， A 上升的速度始终为0.1 m/s.（不计钢缆强绳与滑轮间的摩擦及绳重，不考虑风浪、水流等因素的影响， g 取10 N/kg）求：第 16 题图（1）长方体 A 未露出水面时受到的浮力；（2）长方体 A 的体积；（3）长方体 A 的密度；（4）长方体 A 完全离开水面后，在上升过程中 F 的功率.类型二 斜面的相关计算17. （ 2017 铜仁 34 题 2 分）某工人用如
11、图所示的装置，将 G=900 N 的重物沿斜面向上匀速拉动 4 m 用时 30 s，该过程中物体上升的竖直高度为 2 m，此装置的机械效率 =75 %.该过程中，工人所用的拉力 F=_N，拉力做功的功率 P=_W.第 17 题图 第 18 题图18. (2015 六盘水 27 题 7 分)如图所示，现将重为 5 N 的物体 A 沿长1.2 m，高 0.6 m 的斜面匀速从底端拉到顶端，在此过程中， F 的大小恒为 3 N，所用时间是 12 s，求：（1）物体 A 从底端到顶端的平均速度；（2）物体 A 从底端到顶端过程中拉力 F 的功率；（3）求此斜面的机械效率（保留一位小数）.命题点 2 滑
12、轮组绕线作图19.(2015 黔东南 16 题 2 分)一位同学站在地面上，要利用如图所示的滑轮组将重物提升到10 m 高的楼上，请你帮他在图中画出符合要求且省力的绳子绕法.第 19 题图 第 20 题图20.(2015 铜仁 36 题 3 分)请在图中画出滑轮组最省力的绕法.命题点 3 探究滑轮组的机械效率21.(2014 安顺 10 题 4 分)某实验小组研究“影响滑轮组机械效率的因素”的实验装置如图所示，实验数据如下表.若不计摩擦,比较 1 和 2 两次实验数据，可以看出滑轮组的机械效率与有关；比较 1 和 3 两次的实验数据，可以看出滑轮组的机械效率与有关.第 21 题图1 2 3钩码
13、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 1.4 2.4绳端移动距离 s/m 0.3 0.5 0.3机械效率 74% 57% 83%22.(2015 黔南州 18 题 8 分)某班同学在“探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关”时，他们猜想滑轮组的机械效率可能与动滑轮的个数、物重和物体上升的高度等因素有关.各小组利用如图所示的装置进行验证，杨阳那组得到的实验数据如表：实验次数物重（N）物体上升的高度（m）拉力（N）绳子自由端移动的距离（m） 机械效率 (%)1 1 0.1 0.6 0.2 83.32 1 0.1 0.4 0.4 62.53 2 0.
14、1 0.65 0.4 76.94 1 0.2 0.6 0.4 83.3第 22 题图(1)比较第 1、2 次实验数据得出：用不同的滑轮组提升相同的物体，动滑轮的个数越多，_；比较第 2、3 次实验数据得出：同一个滑轮组，提升的物体越重，_；比较第 1、4 次实验数据得出：同一个滑轮组的机械效率与物体上升的高度_；(2)在测拉力时，某同学觉得很难使测力计做匀速直线运动，不便于读数，就让弹簧测力计处于静止状态时才读数.该同学的读数与实际相比_（选填“偏大” “偏小”或“不变” ），测得机械效率_（选填“偏高” “偏低”或“不变” ） ，说明滑轮组的机械效率还与_有关；(3)有两个小组所用的动滑轮重
15、量相同，提升的物体也相同，测的机械效率却不同.原因可能是绳子与滑轮或滑轮与轴之间的_不同，影响了测量结果.所以，我们在生活中经常给各种机械加润滑油，是为了_它的机械效率答案1. C2. B 【解析】由题图知，滑轮组由 2 段绳子承担物重，可知 s2 h22 m4 m，故 A 正确，不符合题意；拉力 F 做的功 W Fs100 N4 m400 J，故 B 错误，符合题意；由 F (G G 动 )得， G 动 2 F G2100 N180 N20 N，故 C 正确，不符合题意；滑1n轮组的机械效率： 100% 100% 100%90%，故 D 正确，不W有W总 GhFs 180 N2 m400 J
16、符合题意故选 B.3. B 【解析】物体匀速运动，可知物体受的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，即 F 拉 f60 N，从题图可知，此滑轮组有三股绳子承担对物体的拉力，不考虑绳的重力和绳的摩擦，所以绳子自由端的水平拉力为： F F 拉 60 N20 N；水平拉力的功率：13 13P Fv Fnv 物 20 N30.1 m/s6 W所以 A、C、D 错误，B 正确故选 B.Wt Fst4. 定 改变力的方向 5. 80 160 80% 【解析】第一个图中的滑轮是动滑轮，使用动滑轮能省一半的力，所以 FA G 160 N 80 N，第二个图中的滑轮是定滑轮，使用定滑轮不省力，所以12 12FB
17、G 160 N此滑轮的机械效率为： 100% 100%W有W总 GhFs100% 100% 80%.Gh12（ G G动 ） 2 h GG G动 160 N160 N 40 N6. 大于 等于 【解析】由图知：甲由两段绳子承担物重，所以 F 甲 (G 物 G 动 )；12乙由 3 段绳子承担物重，所以 F 乙 (G 物 G 动 )所以甲所用的拉力大于乙所用的拉13力而甲乙两滑轮组的动滑轮和物体的重力相同，所以额外功与有用功大小相等根据 100%，所以机械效率相等W有W有 W额7. 400 500 80% 变大 【解析】小明做的有用功 W Gh40 N10 m400 J；总功： W Fs25 N
18、20 m500 J；所以机械效率： 100% 100%80%；如W有W总 400 J500 J果把重 100 N 的一袋粮食匀速提升相同高度，则这个动滑轮的机械效率将变大，因为额外功没变，而有用功增大，所以机械效率变大8. 200 75% 【解析】由题图可知滑轮组对摩擦力的拉力由 2 段绳子承担，即n2，物体 A 移动 s15 m，则 F 通过的距离为 s ns125 m10 m，则拉力 F 做的功为 W Fs20 N10 m200 J；此过程中摩擦力做的功为 W 有 fs130 N5 m150 J，则滑轮组的机械效率为 100% 100%75%.W有W 150 J200 J9. 400 12
19、5 【解析】货物的重力 G mg20 kg10 N/kg200 N，有用功 W 有 Gh200 N2 m400 J由于 100% 100% 100%，故工人的W有W总 GhF2h G2F拉力 F 125 N.G2 200 N280%10. 2.4 20 90% 【解析】绳子自由端移动的距离 s nh43 m12 m，绳子自由端移动的速度 v 2.4 m/s；在不计摩擦和绳子的重力时， F ， G 动st 12 m5 s G物 G动n nF G 物 4500 N1 800 N200 N，动滑轮的质量 m 动 20 kg；滑G动g 200 N10 N/kg轮组的机械效率 100% 100% 100
20、%90%.W有 用W总 GhFs 1 800 N3 m500 N43 m11. 解：(1)由题图可以看出物体由 3 段绳子承担，则绳子自由端通过的距离s nh33 m9 m，工人做的有用功为： W 有 Gh120 N3 m360 J，总功为 W 总 Fs50 N9 m450 J；滑轮组的机械效率为 100% 100%80%(3 分) W有W总 360 J450 J(2)物体和动滑轮由 3 段绳子承担，不计绳重和摩擦，则由 F ，即 50 NG物 G动n，可得 G 动 30 N(2 分)120 N G动3(3)4 个相同的物体总重力为 4G4120 N480 N，由(2)知 G 动 30 N，则
21、此时 F 170 N(2 分)G物 G动n 480 N 30 N312. 解：(1)物体的重力为 G mg76 kg10 N/kg760 N(2 分)(2)因为物体完全浸没，所以物体受到的浮力：F 浮 gV 排 gV 1.010 3 kg/m310 N/kg3103 m330 N(1 分)挂钩上的绳子拉力： F 绳 G F 浮 760 N30 N730 N(2 分)(3)拉力 F 作用的时间为： t 20 s，由图乙可知，拉力做功为 8 000 sv 10 m0.5 m/sJ，所以滑轮的机械效率为： 100% 100% 100%91.25%(3 分)W有W总 GhW总 730 N10 m8 0
22、00 N13. 解：(1) V(20 cm) 38 000 cm 3810 3 m3m V 510 3 kg/m38103 m340 kg(1 分)G mg40 kg10 N/kg400 N(1 分)S(20 cm) 2400 cm 2410 2 m2p 110 4 Pa(1 分)FS 400 N410 2 m2(2)f0.3 G0.3400 N120 N(1 分)F1 70 N(1 分)G动 fn 20 N 120 N2s nsA25 m10 mW 总 F1s7010 m700 J(1 分)P 350 W(1 分)Wt 700 J2 s(3)W 有 F2sA120 N5 m600 J(2 分
23、) 100% 100%85.7%(1 分)W有W总 600 J700 J14. 解：(1) P 156 W(2 分)Wt Ght mght 80 kg10 N/kg39 m200 s(2)D 滑轮组，拉力方向向下且更省力(1 分) 100% 100% 100% 100%W有W总 GhFs Gh4Fh G4F故 F 250 N(3 分)G4 80 kg10 N/kg480%15. 解： (1)配重物体移动的速度 v 0.5 m/s，动滑轮上面有两段绳子，所st 1 m2 s以手柄移动的速度 v 动 v0.50.5 m/s0.25 m/s(2 分)12(2)动滑轮的重力 G 动 m 动 g2 kg
24、10 N/kg20 N配重的重力 G 物 m 物 g20 kg10 N/kg200 N拉力通过定滑轮作用在动滑轮轴上，所以手柄的拉力 F G 动 2 G 物 420 N(1 分)拉力的功率 P Fv 动 420 N0.25 m/s105 W(2 分)(3)小刚的重力 G mg60 kg10 N/kg600 N，当他站立匀速拉动配重时，他对地面的压力等于支持力，因为 F 支 F 拉 G，所以 F 支 G F 拉 600 N420 N180 N(1 分)所以他对地面的压力 F F 支 180 N，他对地面的压强 p 3 600 FS 180 N50010 4m2Pa(2 分)16. 解：(1)根据
25、图像乙可知，长方体 A 未露出水面时受到的浮力：F 浮 G F1310 4 N110 4 N210 4 N(1 分)(2)根据阿基米德原理可知，当物体浸没时：V 物 V 排 2 m 3(2 分)F浮 水 g 2104 N1.0103 kg/m310 N/kg(3)长方体 A 的质量为 m 310 3 kg(1 分)Gg 3104 N10 N/kg长方体 A 的密度为 A 1.510 3 kg/m3(1 分)mV物 3103 kg2 m3(4)长方体 A 离开水面后，根据 100% 100% 100%可得：滑轮图中W有W总 GhFs GFn承担物重的绳子股数 n 4(1 分)G F 3104 N
26、75%1104 N所以绳端移动的速度 vF nvA40.1 m/s0.4 m/s(1 分)F 的功率为 PF FvF110 4 N0.4 m/s410 3 W(1 分)17. 300 80 【解析】工人所做的有用功为： W 有 Gh900 N2 m1 800 J；拉力F 移动的距离 s24 m8 m；斜面的机械效率为 100% 100%，得W有W总 GhFsF 300 N；拉力的功率 P 80 W.Gh s 1 800 J75%8 m Wt Fst 300 N8 m30 s18. 解：(1)物体由底端到顶端的速度为： v 0.1 m/s(2 分)st 1.2 m12 s(2)物体从底端到顶端拉
27、力的功率为： P Fv3 N0.1 m/s0.3 W(2 分)(3)此斜面的机械效率为： 100% 100% 100%83.3%(3W有W总 GhFs 5 N0.6 m3 N1.2 m分)19. 如答图所示(2 分)第 19 题答图20. 如答图所示(3 分)第 20 题答图21. (每空 2 分，共 4 分)动滑轮的个数(或动滑轮的总重) 提升的物重22. (每空 1 分，共 8 分)(1)机械效率越低 机械效率越高 无关 (2)偏小 偏高 运动状态(其他答案合理即给分) (3)摩擦 提高【解析】(1)比较第 1、2 次实验数据得出：用不同的滑轮组提升相同的物体，动滑轮个数越多，其机械效率越低；比较第 2、3 次实验数据得出：同一个滑轮组，提升的物体越重，它的机械效率越高；比较第 1、4 次实验数据可知，两次实验的效率相同，因此同一个滑轮组的机械效率与物体上升的高度无关；(2)要正确测量拉力，所以弹簧测力计需要做匀速运动，而当弹簧测力计静止读数时，便不会存在摩擦力对拉力的影响，所以所测拉力偏小，机械效率偏高；说明滑轮组的机械效率还与物体的运动状态有关；(3)两个小组所用的动滑轮重量相同，提升的物体也相同，测得的机械效率却不同，原因可能是绳子与滑轮或滑轮轴之间的摩擦不同，影响了测量结果；所以我们在生活中经常给各种机械加润滑油，是为了减小摩擦，提高机械效率
