1、第 7 讲 简单机械第二节 滑轮 滑轮组(建议答题时间：30 分钟)一、选择题1. (2017 湘西)如图是小李使用动滑轮匀速提升 100 N 货物的示意图(动滑轮重、绳重及摩擦不计)，小李用的力 F 应为 ( )第 1 题图A. 100 N B. 60 N C. 50 N D. 40 N2. (2017 大渡口区二诊)如图所示，用滑轮组提升重物时，将重 600 N 的物体在 10 s 内匀速提升了 2 m，已知动滑轮重为 100 N(不计绳重和摩擦)，则提升重物的过程中正确的是 ( )第 2 题图A. 滑轮组的机械效率是 60%B. 绳子自由端拉力 F 大小为 300 NC. 绳子自由端拉力
2、 F 的功率为 70 WD. 提升重物的过程中所做额外功为 200 J3. (2017 永川区指标到校)如图所示，工人用滑轮组吊起质量为 80 kg 的箱子，绳自由端施加的拉力为 500 N，箱子被匀速竖直提升了 3 m，不计绳重和摩擦，则工人做的功和滑轮组的机械效率分别是 ( )第 3 题图A. 2 400 J 62.5% B. 3 000 J 80%C. 3 000 J 53.3% D. 1 500 J 62.5%4. (2017 通辽)某实验小组分别用如图所示的甲乙两个滑轮组 (每个滑轮重相同)匀速提起相同的重物，所用的拉力分别为 F1 和 F2，机械效率分别为 1 和 2，不计绳重及摩
3、擦，下列说法正确的是 ( )第 4 题图A. F1 F2， 1 2 B. F1F 2， 1 2C. F1F 2， 1 2 D. F1F 2， 1 25. (2017 南岸区指标到校)如图甲所示，滑轮组在竖直向上的拉力 F 作用下，将重为 96 N 的物体匀速提起，在 5 s 时间内绳子自由端移动的距离为 s3 m，滑轮组工作时的拉力 F 与绳自由端移动距离 s 的关系如图乙所示下列说法正确的是 ( )第 5 题图A. 物体上升的速度为 0.3 m/sB. 拉力克服物体重力做功的功率为 24 WC. 该滑轮组的机械效率为 80%D. 图乙中阴影部分面积表示拉力的功率为 120 W6. (2017
4、 六盘水)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 ( )第 6 题图A. 20 N 2 W B. 20 N 6 WC. 60 N 2 W D. 30 N 6 W7. (2017 陕西)如图所示，某工地用滑轮组将重为 5 000 N 的货物匀速提升 6 m，所用时间为 20 s，在绳的末端所用拉力为 2 200 N，下列说法错误的是 ( )第 7 题图A. M 处滑轮的作用是改变力的方向B. 提升货物过程中的有用功是 3104 JC. 拉力的
5、功率为 660 WD. 若只增加货物所受的重力，滑轮组的机械效率将增大8. (2017 随州 )如图，水平地面 ABOCD，以 O 点为界，AO 段是一种材质，OD段是另一种材质细线一端系在物体上，绕过轻质滑轮，另一端系在墙上，拉滑轮的水平力 F 恒为 4 N，物体经 A 点开始计时，此后各段路程及耗时见下表以下说法正确的是 ( )第 8 题图区间 AB BO OC CD距离 1 m 1 m 1.5 m 2.5 m耗时 1 s 1 s 1 s 1 sA. 物体在 CD 区间运动的平均速度为 2 m/sB. 物体在 BO 区间运动时物体受到水平向左 4 N 摩擦力C. 物体在 OC 区间运动过程
6、中，拉力 F 做的功为 3 JD. 物体在 BO 区间运动过程中，拉力 F 做功的功率为 1 W二、填空题9. (2017 南岸区二诊)利用如图所示的装置，在 10 s 内将重为 90 N 的物体匀速提升 1 m，不计绳重和摩擦，若整个装置的机械效率为 75%，则拉力的功率为_W；若绳子能承受的最大拉力为 50 N此装置的机械效率最大可提高到_%.第 9 题图10. (2017 巴南区指标到校 )如图所示，在 20 N 的水平拉力 F 作用下，使重 200 N 的物体沿水平地面向左做匀速直线运动，不计绳重和绳子与滑轮间的摩擦，则物体与地面间的滑动摩擦力为_N; 若物体的速度为 0.3 m/s，
7、则拉力 F的功率为_W.第 10 题图11. (2017 巴蜀一模 )如图所示，小明的爸爸用 600 N 的拉力使重 1 140 N 的物体在 10 s 内匀速上升了 2 m，小明的爸爸拉绳做功的功率为_W体重为450 N 的小明也用此滑轮组来提升同一物体，但物体没有被拉动，则物体对水平地面的最小压力为_N(不计摩擦及绳重)第 11 题图三、实验探究题12. (2016 聊城)在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小丽用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法，分别做了甲、乙、丙 3 次实验，实验数据记录如下：第 12 题图实验次数钩码所受的重力 G/N提升高度h/m拉力F/N绳端移动的距离 s/m
8、机械效率 1 2 0.05 1.0 0.15 66.7%2 4 0.05 1.7 0.15 78.4%3 6 0.05 0.15 (1)实验中要竖直向上_拉动弹簧测力计，使钩码升高(2)表格中编号处数据应为_，编号处数据应为_(3)分析以上实验数据可以得出如下结论：同一滑轮组的机械效率主要与_有关(4)若将此滑轮组换一种绕绳方法，不计摩擦及绳重，提升相同的物体时，滑轮组的机械效率_(选填“变大”、“变小”或“不变”)四、论述计算题13. (2017 育才一诊)如图所示，在一次野外救援行动中，救援队通过滑轮组将掉落在深井中的物体拉至井口已知井深 15 m，物体重 G5.9410 3 N，汽车重G
9、 车 1.810 4 N，汽车匀速拉绳子时的拉力 F2.210 3 N，汽车受到的阻力为车重的 0.1 倍求：(1)将物体从井底拉至井口的过程中，汽车拉绳子的拉力对滑轮组做了多少功？(2)滑轮组的机械效率为多少？(3)若汽车运动的速度为 3 m/s，则将物体由井底拉至井口需要多长时间？(4)汽车牵引力为多少？牵引力做功时的功率为多少？第 13 题图答 案1. C 【解析】在不计动滑轮重、绳重以及摩擦的条件下，使用动滑轮可以省一半的力，所以拉力 F 100 N50 N，故选 C.122. D 【解析】由题图可知，承担重物重力绳子的段数 n2，则绳子自由端移动的距离 snh22 m4 m；由于不计
10、绳重和摩擦，则绳子自由端的拉力F (GG 动 ) (600 N100 N)350 N，B 错误；拉力做的总功 W 总1n 12Fs350 N4 m1 400 J，则绳子自由端拉力 F 的功率P 140 W，C 错误；有用功 W 有 Gh600 N2 m1 200 J，W总t 1 400 J10 s则滑轮组的机械效率 100% 100%85.7%，A 错误；提升W有W总 1 200 J1 400 J重物的过程中所做额外功 W 额 W 总 W 有 1 400 J1 200 J200 J，D 正确故选 D.3. B 【解析】箱子受到的重力：Gmg80 kg10 N/kg800 N；由图可知，n2，绳
11、端移动的距离 snh23 m6 m，工人做的总功： W 总 Fs500 N6 m3 000 J，有用功： W 有 Gh 800 N3 m2 400 J，滑轮组的机械效率： 100% 100%80%.故选 B.W有W总 2 400 J3 000 J4. A 【解析】由图可知，甲滑轮组承担物重的绳子为 2 股，乙滑轮组承担物重的绳子为 3 股，不计摩擦和绳重，在滑轮重 G 动 和物重 G 相同时，由 F可知，F 1F 2；由 100% 100%可知，两个滑G G动n W有W有 W额 GG G动轮组的机械效率相同故选 A.5. C 【解析】由题图甲可知，承担物体重力绳子的段数 n3；则在 5 s 时
12、间内物体上升的距离 h 1 m，则物体上升的速度 v 0.2 m/s，Asn 3 m3 ht 1 m5 s错误；拉力克服物体重力所做的功 W 有 Gh96 N1 m96 J，则其功率 P 19.2 W ，B 错误；由题图乙可知，纵坐标表示滑轮组工作时的拉力，W有t 96 J5 s横坐标表示绳自由端移动的距离，则阴影部分的面积表示拉力做的总功，即 W总 Fs40 N3 m120 J，D 错误；该滑轮组的机械效率 100%W有W总100%80% ，C 正确故选 C.96 J120 J6. 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，从图可知，此
13、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 13 13N20 N；水平拉力的功率：P FvFnv 物 20 N30.1 m/s6 Wt FstW故选 B.7. C 【解析】M 处的滑轮固定不动，是定滑轮，其作用是改变力的方向，A正确；提升货物过程中的有用功是 W 有用 Gh5 000 N6 m310 4 J，B 正确；滑轮组由三股绳子承重，绳子自由端通过的距离是 snh36 m18 m，所以总功是 W 总 Fs2 200 N18 m39 600 J，因此拉力的功率是P 1 980 W，C 错误；在其他条件不变时，货物重力增大，有用W
14、t 39 600 J20 s功增大，而提升动滑轮所做额外功不变，所以有用功在总功中所占比例增大，因此机械效率增大，D 正确故选 C.8. C 【解析】物体在 CD 间运动的平均速度为 v 2.5 m/s，A 项st 2.5 m1 s错误；物体在 AB、BO 区间做匀速直线运动，此时绳子上的拉力为 F 4 12 12N2 N，由于物体做匀速直线运动，物体受到的摩擦力与绳子的拉力是一对平衡力，大小也是 2 N，方向水平向左，B 项错误；物体在 OC 区间运动时，物体移动的距离为 1.5 m，而动滑轮移动的距离为 1.5 m0.75 m，所以拉力 F 做12的功为 WFs4 N0.75 m3 J，C
15、 项正确；物体在 BO 区间运动时，拉力 F做的功为 WFs4 N 1 m2 J，功率为 P 2 W，D 项错12 Wt 2 J1 s误故选 C.9. 12 80 【解析】 由图可知：承担物体重力绳子的段数 n3；由 100% 100% 100%可得：拉力 F W有W总 100% GhFs GhF3h G3F G340 N；绳子自由端移动的距离 snh31 m3 m；则拉力做的功90 N375%W 总 Fs40 N3 m120 J，拉力的功率 P 拉 12 W；不计绳重W总t 120 J10 s和摩擦，由 F (GG 动 )可得，G 动 3F G3 40 N90 N30 N；由13Fmax (
16、GmaxG 动 )可得，提升的最大物重 Gmax350 NG 动 150 N30 13N120 N；此时滑轮组的机械效率 100% 100%W有 用 W总 GmaxhFmaxs100% 100%80%.Gmax3Fmax 120 N350 N10. 60 18 【解析】由图可知，由三段绳子承重，故 F 则 f3F60 f3N；P Fv 20 N30.3 m/s18 W.11. 240 300 【解析】由图可以看出物重由两段绳子承担，物体上升 2 m，则绳子自由端通过的距离为 snh22 m4 m，则小明爸爸做的功是WFs 600 N4 m2 400 J，其功率为 P 240 W；由 FWt 2
17、 400 J10 s可得，600 N ，解得 G 动 60 N，体重为 450 N 的小明G物 G动n 1 140 N G动2拉动绳子时，作用在绳子上的最大的拉力为 450 N，则动滑轮和物体承受的最大拉力为 900 W，则物体受到向上的拉力为 900 N60 N840 N，物体对水平地面的压力为 1 140 N840 N300 N.12. (1)匀速 (2)2.4 83.3% (3)所提物体的重力 (4)不变【解析】(1)根据二力平衡可知，只有沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，弹簧测力计的示数才等于拉力的大小；(2)从题图丙中可知弹簧测力计的示数为 2.4 N；第 3 次实验中滑轮组的机械效率为
18、 100% W有 用W总 GhFs100%83.3%；(3) 分析对比 3 次实验数据可知，同一滑轮组6 N0.05 m2.4 N0.15 m的机械效率主要与所提物体的重力有关，且提升物体的重力越大，滑轮组的机械效率越高；(4)使用滑轮组提升物体时，若不计摩擦及绳重，则仅需克服动滑轮的重力做额外功，滑轮组的机械效率可以表示为 100%W有W总100% 100% 100%，由该公式可知，滑轮W有W有 W额 GhGh G动 h GG G动组的机械效率与它的绕绳方式无关，所以上述实验中换一种绕绳方法，滑轮组的机械效率是不变的13. 解：(1)n 3，s nh3h315 m45 m 汽车拉绳子的拉力对滑轮组做的功WFs 2.210 3 N45 m9.910 4 J (2)滑轮组的机械效率 100% 100% 100% 100%W有W总 GhFs GhF3h G3F100%90%5.94103 N32.2103 N(3)v 物 v 3 m/s1 m/s 13 13由 v 得，将物体由井底拉至井口需要的时间stt 物 15 s hv物 15 m1 m/s(4)牵引力F 牵 FfF 0.1G 车 2.2103 N0.11.810 4 N410 3 N牵引力做功的功率P F 牵 v410 3 N3 m/s1.210 4 WWt F牵 st
