3.4简单机械（滑轮培优训练）（含解析）

浙教版九年级科学3.4简单机械-滑轮培优训练
一、单选题
1．近年来,地球上的地震、海啸、龙卷风等自然灾害频发,严重地威胁到了人类的生命财产安全.在灾害发生后救护伤员时,医生、护士所采取的措施和用到的器材中,包含着许多物理知识.下列说法正确的是 (　 　)
A．用听诊器诊断伤员的心跳声和呼吸声,是利用固体能够传声的道理
B．用B超检查伤员内脏是否受到损伤,是利用声能传递能量
C．夹取消毒棉擦伤口的镊子是费力杠杆,虽然费了力,但可以省距离
D．用针筒抽取药液时,药液因受到针筒的吸引力作用而进入了针筒
2．如图所示，各图中所挂重物均为12N，当物体静止时，所需的拉力分别为F1 、F2、 F3、 F4（不计摩擦和滑轮重），则所需拉力最小的是（ ）
A．F1 B．F2 C．F3 D．F4
3．如图所示，用开瓶器在P处用力开启瓶盖，下列说法正确的是（ ）
A．N点为开瓶器的支点
B．开瓶器受到的阻力方向为竖直向上
C．使用开瓶器能省力
D．使用开瓶器能省功
4．如图所示，用动滑轮把一个物体匀速拉起，不计摩擦，则下列说法中正确的是（ ）
A．使用这个滑轮可以省功
B．使用这个滑轮可以省距离
C．拉起的物体质量越大，滑轮的机械效率越高
D．把物体拉起的越高，滑轮的机械效率越高
5．人直接用F1的拉力匀速提升重物，所做的功是W1；若人使用某机械匀速提升该重物到同一高度则人的拉力为F2，所做的功是W2（ ）
A．F1一定大于F2 B．F1一定小于F2
C．W2一定大于W1 D．只有F2大于F1，W2才大于W1
6．如图所示，甲、乙滑轮重均为1N，匀速提升重均为10N的A、B两物体，滑轮与轴的摩擦、绳子的质量忽略不计。提升过程中下列说法中正确的是
A．乙图中手的拉力F乙= 11N
B．A物体受到的合力与B物体受到的合力不相等
C．若A、B两物体都被提升1m，则利用甲装置做的有用功比较多
D．乙装置提升质量更大的物体时，机械效率变大
7．如图所示，杠杆处于平衡状态，如果将物体A和B同时向靠近支点的方向移动相同的距离，下列判断正确的是（ ）
A．杠杆仍能平衡 B．杠杆不能平衡，左端下沉
C．杠杆不能平衡，右端下沉 D．无法判断
8．如图所示，用不变的拉力F匀速拉动重为G的物体A，使物体A沿水平方向移动一段距离s。在此过程中，拉力F做的功为( )
A．3Fs B．Gs C．2Fs D．(G+F)s
9．某装置如图所示，水平向右匀速拉滑轮，木板A在时间t内移动距离为s，物块B始终相对地面静止，弹簧测力计的示数为F，此过程中地面受到的摩擦力为f。不计绳重、滑轮重、弹簧测力计重和滑轮与轴之间的摩擦，则在此过程中
A．滑轮移动的速度为 B．手对滑轮的拉力为2f－F
C．木板A所受拉力做功的功率为 D．手对滑轮拉力做的功为(F＋f)s
10．如图所示，若把同一个物体从斜面底部沿AB、AC、AD三个斜面匀速拉到顶端A点时，（不计摩擦）则（ ）
A．沿着AB用的拉力最小，做功最多
B．沿着AD用的拉力最小，做功最多
C．沿着AD用的拉力最大，做功最少
D．沿着AB用的拉力最小，三种情况做功一样多
11.如图甲所示，重为80N的物体在大小为10N,水平向左的拉力F1作用下，沿水平地面以3m/s的速度做匀速直线运动。如图乙所示，保持拉力F1不变，用水平向右的拉力F2拉物体匀速向右运动1m.若不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦，则(▲)
A.物体向左运动时，拉力F1的功率P1=30W
B.物体向右运动时，物体与地面之间的摩擦力f=10 N
C.物体向右运动时，拉力F2=10N
D.物体向右运动时，拉力F2所做的功W=40J
12.如图所示，质量为2kg的物体A放在水平桌面上，(不计绳重及绳与轮的摩擦)动滑轮重6N,滑轮下面悬挂一物体B,当物体B重8N时，恰能匀速下滑。用一个水平向左的拉力F作用在物体A,使物体A以1m/s的速度向左做匀速直线运动，时间为3s.下列说法正确的是(▲)
A.拉力F的大小为8N
B.拉力F的功率是14W
C.拉力F做的功是60J
D.物体A在F作用下向左运动时，动滑轮以1m/s的速度匀速上升
13.如图所示，光滑水平地面上有一块足够长的木板，在木板的右端固定着一个滑轮(不计滑轮自重及轴心的摩擦），木板上面放置一个小木块，小木块一端连接着弹簧测力计。在绳端5N的水平拉力F的作用下，木板向右匀速运动了0.2m.下列分析正确的是(▲)
A.小木块受到的摩擦力为20N
B.弹簧测力计的示数为10N
C.该过程拉力做功为4J
D.小木块相对地面做匀速直线运动
三、填空题
14．如图是火星探测器70m天线反射体的吊装现场。吊装时用到滑轮组，其中能改变拉力方向的是______________滑轮；若吊装机械在10min内将质量为的反射体匀速提升了6m，则吊装机械对反射体做功_______J，做功的功率为_____________W。（g取10N/kg）
15．如图所示，物体A在水平地面上做匀速直线运动，此时弹簧测力计的示数为3牛，水平拉力F=________牛，物体A受到的摩擦力f=_________牛。若拉力F以2米/秒的速度匀速拉动物体，2秒内拉力F做的功为____________焦。（不计滑轮重力以及轮与绳之间的摩擦）
16．如图所示，用力F1和F2分别匀速提起物体C时，滑轮______可以看作等臂杠杆（选填“A”或“B”）。若物体C重为50牛，（不计滑轮重和摩擦）则力F1的大小为______牛，物体C在F2的作用下5秒内匀速提起2米时，拉力F2=______牛，拉力F2所做的功为__________焦，物体C的动能将______。（选填“变大”或“变小”或“不变”）
17．如图所示，工人要将一块重900N的建材运到10m高处，装置中每个滑轮重100N，建材上升的速度是0.8m/s。在施工过程中，滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计，工人的拉力为________N；人拉绳运动的距离为_________m。
18．小黄同学用水平力F拉动如图所示装置，使重200N的A物体5s内在水平地面上匀速运动了120cm，物体B重100N（物体B与A始终接触），此过程中A受到地面的摩擦力为24N，弹簧测力计的示数为16N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和绳与滑轮间摩擦，则滑轮移动的速度为______m/s，物体A受到B施加的摩擦力______（选填“水平向左”、“水平向右”或“为零”），水平拉力F大小为______N。
19．如图所示，在绳子自由端拉力作用下重为的物体沿水平面以0.01m/s的速度匀速行驶，受到的摩擦力为。拉力___________，绳子自由端拉动的速度是___________。（忽略绳子和滑轮的重力及滑轮间的摩擦）
三.实验探究题
20.(科学探究)小明在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2N,测得的数据如表：
次数 钩码总重G/N 钩码上升的高度h/m 测力计示数F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η
1 4 1.8 0.3 0.3
2 6 2.4 0.3 0.3 83％
3 4 0.1 0.5 0.5 57％
4 4 0.2 1.0 1.0 57％
(1)在实验中，测绳端拉力F时，应竖直向上 ▲ 拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数。
(2)第1次实验测得的机械效率为 ▲ ，若不计绳重与摩擦，动滑轮重为 ▲ N。
(3)分析表中数据可知：第2次实验是用 ▲ 图做的；第4次实验是用 ▲ (填“a”“b”或“c”)图做的。
(4)分析第1.2次实验数据可知：使用同一滑轮组， ▲ 可以提高滑轮组的机械效率；分析第1.3次实验数据可知，使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多(即动滑轮总重越重)，滑轮组的机械效率 ▲ 。
（5)分析第3.4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度 ▲ 。
（6)若小明在实验时弹簧测力计拉动方偏离了竖直方向，则测出的机械效率将 ▲ (填“变大”“不变”或“变小”)。
21.小明同学做“测量滑轮组机械效率”的实验。如图所示，用相同的滑轮组提升不同数量的钩码，记录数据如表所示。
试验次数 钩码的重力G/N 钩码提升高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η
1 2 0.1 0.9 0.3 74％
2 4 0.1 1.6 0.3 83％
3 6 0.1 ① 0.3 ②
(1)观察图中测力计的示数，表格中编号①的数值是 ▲ ，②的数值是 ▲ 。
(2)小明通过分析表格中的数据，得到了提高滑轮组机械效率的方法，汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义，请你指出以下三种提高效率的方法中，方法 ▲ 是与本实验同理的。
方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员。
方法二：汽车制造用新材料减轻汽车重量。
方法三：经常给汽车做保养，保持良好的润滑。
(3)小明发现绳端移动的距离与钩码提升高度有固定的倍数关系，于是他认为钩码数量一定时，无论将钩码提升多高，都不影响该滑轮组的机械效率。小芳则认为：钩码提升的高度不同，有用功就不同，机械效率就变化了。你认为 ▲ 的看法是正确的。
四.解答题
22.北海、防城港、钦州是广西与东盟经济交流的重要港口城市，滑轮组在港口机械设备中有广泛的应用，机械设备在设计制造过程中需要进行静态模拟实验，某科研室用实心圆柱体A进行静态模拟实验，如图所示，已知A的体积为1.2×10-3m3,质量为2.1kg.整个打捞过程A被匀速提升，A完全浸没在水中时，滑轮组的机械效率为60%。忽略绳重及滑轮摩擦，不考虑水的阻力，求：(ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)A受到的重力。
(2)A完全浸没在水中时受到的浮力。
(3)A完全离开水面后，绳子自由端的拉力F。
(4)A完全离开水面后，滑轮组的机械效率。(保留1位小数)
23.在拓展课上，小泉同学模拟某建筑工地上拉动工件的情景，设置了如图所示的滑轮组。他用该滑轮组在4s内将一个重为100 N的物体，沿着水平地面匀速拉动了2m。人的拉力为18N,物体移动时受到地面的摩擦力为物重的0.35倍，不计绳重及机械的摩擦。求：
(1)人的拉力所做的功。
(2)人的拉力做功的功率。
(3)动滑轮受到的重力。
参考答案
1．C
【解析】用听诊器诊断伤员的心跳声和呼吸声，是利用声音在听诊器导管中集中传播，可以增加声音的响度，故A错误；医生用B超检查伤员内脏是否受到损伤，是利用声音能够传递信息，故B错误；镊子在使用时动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，但可以省距离，故C正确；用针筒抽取药液时，是在大气压的作用下将药液压入针筒内，故D错误，故选C。
2．A
【解析】图1中由平衡条件知道F1=G/4=3N；图2中，绳子是直接系在重物上，而没有随物体一起移动的动滑轮，两个滑动都是定滑轮，所以拉力就等于重力，即F2=G=12N；图3是一个定滑轮和一个动滑轮，n=2，则F3 =G/2=12N/2=6N；图3中n=3，则F4=G/3=12N/4=4N，故选A。
3．D
【解析】
试题分析：杠杆绕着转动的点叫支点，起瓶器绕M点转动，所以M点是支点；故A错误；阻力作用在N点，开瓶器受到的阻力方向为竖直向下的，故B错误；起瓶器开启瓶盖时，动力臂大于阻力臂，可看作是以M为支点的省力杠杆，故C正确．使用任何机械都不省功，因此使用开瓶器不能省功，故D错误．
考点：杠杆的应用
4．C
【解析】
试题分析：A、使用任何机械都不能省功， A错误，不符合题意；B、动滑轮是省力杠杆，可以省力，但费距离． B错误，不符合题意；C、在动滑轮一定时，提起物体的重力越大，机械效率越高．物体质量越大，物重越大，机械效率越高，符合题意；D在物重一定时，动滑轮重越小，所做额外功越小，机械效率越高，与其它因素无关， D错误，不符合题意，答案选C．
考点：动滑轮及其工作特点；滑轮（组）的机械效率
5．C
【详解】
AB．直接用F1的力匀速提升重物，则
F1=G，
使用滑轮匀速提升该重物，由于滑轮种类不清楚，F2与G的大小关系不能判断，则无法比较F1与F2的大小．故A、B均错误；
CD．直接用F1的力匀速提升重物，所做的功是：
W1=W有用=Gh；
使用滑轮匀速提升该重物到同一高度，即
W有用=Gh；
但由于至少要克服摩擦力做额外功，故
W2=W有用+W额外，
则
W2＞W1，
故C正确、D错误。
故选C。
6．D
【解析】
【详解】
A．乙图中滑轮为动滑轮，根据动滑轮特点，其拉力为：
F乙===5.5N.
故A错误。
B．由于A、B两物体都被匀速提升，则A、B两物体都受平衡力，它们受到的合力都为零，即它们受到的合力相等。故B错误。
C．若A、B两物体都被提升1m，根据W=Gh，则两装置对物体做的有用功相同。故C错误。
D．乙装置中，对物体做的功为有用功，对动滑轮最的功为额外功。用乙装置提升质量更大的物体时，有用功变大，额外功不变，则有用功在总功中占的比例增大，所以机械效率变大。故D正确。
7．C
【解析】原来杠杆在水平位置处于平衡状态，此时作用在杠杆上的力分别为物体A、B的重力，其对应的力臂分别为OC、OD，
根据杠杆的平衡条件可得：mAgOC=mBgOD，由图知OC＜OD．所以mA＞mB，当向支点移动相同的距离△L时，两边的力臂都减小△L，此时左边的力矩为：mAg（OC-△L）=mAgOC-mAg△L，
右边的力矩为：mBg（OD-△L）=mBgOD-mBg△L，由于mA＞mB，所以mAg△L＞mBg△L；所以：mAgOC-mAg△L＜mBgOD-mBg△L．
因此杠杆不能平衡，将向悬挂B物体的一端即右端下沉。
故C正确为答案。
8．C
【详解】
由图可以看出，该滑轮组绳子的有效股数
n=2
则绳子自由端移动2s，拉力F做的功为
W=Fs绳=F×2s=2Fs
故选C。
9．D
【详解】
A．根据题意知道，木板A的移动速度，动滑轮的移动速度等于拉力的移动速度等于木板移动速度的二分之一，大小为，故A不符合题意；
B．由于弹簧测力计的示数为F，此过程中地面受到的摩擦力为f，又因为不计滑轮重、绳重和滑轮摩擦，由动滑轮的特点知道，手对滑轮的拉力是：
F拉=2（F+f），
故B不符合题意；
C．木板A所受拉力是：
F′=F+f，
所以，木板A所受拉力做功的功率是：
，
故C不符合题意；
D．手对滑轮拉力做的功是：
，
故D符合题意。
10．D
【详解】不计摩擦时，由图可知，斜面AB倾斜角度最小，所以沿着AB用的拉力最小；
斜面AD斜角度最大，沿着AD的拉力最大；
不考虑摩擦，额外功为0，利用斜面做的功都等于提升物体做的功，所以拉力在三斜面上做功相同；
故选D．
11D
【解析】【分析】本题对动滑轮的受力分析，是解答本题的关键，同时要正确分析物体所受摩擦力的变化，知道物体受到的摩擦力大小没有不变，只是方向不同。
【详解】AB.图甲中是一只动滑轮，用2段绳子拉动物体向左匀速运动，F1的功率P1=F1υ=10N×2×3m/s=60W,故A错误；B.图甲中物体匀速向左运动时，物体受到的拉力F与物体与地面之间的摩擦力f是一对平衡力，拉力F的大小等于摩擦力，根据定滑轮的特点知，物体与地面之间的摩擦力为f=F=2F1=2×10N=20N,因摩擦力的大小与压力和接触面的粗超程度有关，所以物体向右运动时，物体与地面之间的摩擦力f=20N,故B错误；C.图乙中，物体向右匀速运动，物体与地面之间的摩擦力f=20N,方向向左，同时物体向左还受两股绳子施加的拉力，每股绳子的拉力为10N,物体右侧滑轮为动滑轮，对物体的拉力为2F2,因此，2F2=2F1+f=40N,所以F2=20N。故C错误；D.在滑轮与绳子质量及滑轮轴处摩擦均不计的情况下，拉力F2做的功W=F2×2s=20N×2×1m=40J,故D正确。
12.B
【解析】(1)物体B匀速下滑，根据F拉=1/2(G+G动)计算作用在物体A上绳子的拉力；物体A向右做匀速运动，因此A的摩擦力与绳子拉力相互平衡，即f=F拉；当物体A向左做匀速直线运动时，根据F=F拉＋f计算拉力F；(2)已知拉力F和速度根据公式P=W/t= Fs/t=Fυ计算功率；(3)已知功率和时间根据W=Pt计算拉力做的功；(4)已知绳子自由端的速度根据V=1/2υ计算动滑轮上升的速度。
【分析】此题涉及到二力平衡条件的应用，滑轮组及其工作特点，功率计算公式的应用，综合性较强。
【详解】A.由图知，动滑轮上有2段绳子承担重力，不计绳重及绳与轮的摩擦，则物体B匀速下滑时，绳子上的拉力为：F拉=1/2 (G+G动) =1/2 (6N+8N) =7N； 物体A向右做匀速直线运动，那么A受到的摩擦力为：f=F拉=7N；当物体A向左做匀速直线运动时，作用在A上的拉力：F=F拉＋f=7N+7N=14N；故A错误； B.物体A以1m/s的速度向左做匀速运动，则拉力F的功率为：P=W/t=Fs/t=Fυ=14N×1m/s＝14W，故B正确；C.时间为3s,则拉力F做的功为：W=Pt=14W×3s=42J,故C错误；D.滑轮B上升的速度为：υ ＝1/2υ=1/2×1m/s=0.5m/s,故D错误。故选：B.
13.B
【解析】【分析】【详解】A.当木板做匀速直线运动时，它受到平衡力，由于地面光滑，地面对木板没有摩擦力，因此木板受到小木块对它的摩擦力与动滑轮对它的拉力是一对平衡力，不计滑轮自重及轴心的摩擦，动滑轮对木板的拉力F拉＝2F=2×5N=10N,则木板受到小木块施加的摩擦力为f=F拉=10N,小木块受到木板的摩擦力与木板受到小木块的摩擦力是相互作用力，二者大小相等，因此小木块受到的摩擦力为f =f=10N,故A错误；B.木块保持静止，它受到的摩擦力与弹簧测力计的拉力是一对平衡力，则弹簧测力计的拉力即弹簧测力计的示数F拉 =f =10N,故B正确；C.拉力作用点移动的距离为s=ns =2×0. 2m=0.4m,拉力做的功为W=Fs=5N×0.4m=2J,故C错误；D.小木块相对于地面的位置没有发生变化，所以它是静止的，故D错误。故选：B
二.填空题
14．定 2.7×107 4.5×104
15．3 6 12
16．A 50 25 100 不变
17．500 20
18．0.12 水平向右 80
19．15 0.02
三.实验探究
20．【答案】(1)匀速；(2)74％ 1.4；(3)b；c；(4)增加物重；越小；(5)无关；(6)变小
【解析】(1)在实验中，应竖直向上匀速拉动测力计，这样才能正确地测出拉力的大小；(2)根据η=W有/W总×100%=Gh/Fs×100%计算出机械效率的大小；根据F=1/n(G物＋G动)代入数据计算出G动，要根据钩码上升的高度h和测力计移动距离s来判断承担物重的绳子段数n=s/h；(3)由n=s/h来判断承担物重的绳子段数n、结合物重的大小，然后得出结论。(4)分析第1、2次实验数据，确定变化的量和不变的量，得出提高机械效率的因素；分析第1、3次实验数据，分析提升相同的重物，动滑轮个数增多时，机械效率的变化，综合分析得出结论；(5)分析第3、4次实验数据，当被提升的高度变化时，滑轮组的机械效率是否改变得出结论；(6)弹簧测力计拉动方向偏离了竖直方向，则拉力测量偏大，总功偏大，根据公式η=W有/W总×100%析即可。
21.【答案】(1)2.3；87％；(2)一；(3)小明
【解析】(1)弹簧测力计的读数，应该先看分度值再读数；根据W有用=Gh算出有用功，根据W总=Fs算出总功，根据η=W有用/W总 算出机械效率；(2)对于改变滑轮组机械效率的方法，有两种情况：一是减轻动滑轮质量、加润滑油减小摩擦，这些方法可以减少额外功，提高机械效率；二是增加提升物体的重，在额外功不变的情况下，增大有用功，从而提高机械效率。据此分析。(3)根据η=W有用/W总=Gh/Fs=Gh/F3h=G/3F来分析。
【分析】本题考查了测量滑轮组机械效率的实验，涉及到拉力的计算和滑轮组机械效率的计算以及实验的注意事项、分析实验数据得出结论、多次测量的目的等，要注意影响滑轮组机械效率因素的掌握。
四.解答题
22.【答案】(1)A受到的重力为21N；(2)A完全浸没在水中时受到的浮力是12N；(3)A完全离开水面后，绳子自由端的拉力为9N；(4)A完全离开水面后，滑轮组的机械效率为77.8%。
【解析】(1)已知物体质量，利用G=mg计算所受重力；(2)据公式F浮＝P液gV排进行计算；(3)当物体在水中时，有用功是克服(G-F浮)做的功，总功是拉力F做的功，根据此时的机械效率计算出动滑轮的重力，可根据F=1/n(G+G动)计算出A完全打捞出水面后，绳子自由端的拉力F；(4)利用n=G/nF滑轮组的机械效率。
【分析】此题考查了有关浮力、滑轮组的机械效率及功率的计算，将机械效率与浮力结合，在计算机械效率时注意A在水中与在水面上的有用功的变化，解决此题的关键是求出动滑轮的重力。
【详解】(1)物体A所受重力：GA=mg=2.1kg×10N/kg=21N；(2)A完全浸没在水中时受到的浮力：F浮=P水gV排＝1.0×103kg/m3×10N／kg×1.2×10-3m3=12N；(3)A完全浸没在水中时，η=60%,则：W有= (GA-F浮)·h W总= (GA-F浮)·h+G动·h 由η=W有/W总得，(GA-F浮)h/(GA-F浮)h+G动h=60%,即(21N-12N)h/(21N-12N)h+G动h=60％ 解得：G动＝6N,由图知，滑轮组由3段绳子承担物重，A完全出水后，钢绳拉力：F=1/n (GA+G动) =1/3 (21N+6N)＝9N；(4)由η=W有/W总=Gh/Fs=Gh/Fnh得，A完全离开水面后，滑轮组的机械效率：η=GA/nF×100%=21N/3×9N×100%≈77.8%。答：(1)A受到的重力为21N；(2)A完全浸没在水中时受到的浮力是12N；(3)A完全离开水面后，绳子自由端的拉力为9N；(4)A完全离开水面后，滑轮组的机械效率为77.8%。
23.【答案】(1)人的拉力所做的功为72J；(2)人的拉力做功的功率18W；(3)动滑轮受到的重力为1N。
【解析】由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据s绳＝nS物 求出绳端移动的距离，根据W=Fs 求出人的拉力所做的功；(2)知道拉力F做的功和做功时间，根据P=W/t求出拉力F做功的功率；(3)根据摩擦力为物重的0.35倍，算出摩擦力；物体匀速移动时处于平衡状态，受到的拉力F拉和摩擦力是一对平衡力，二力大小相等，不计绳重及机械的摩擦，根据F=1/n(G动＋F拉)求出动滑轮的重力。
【分析】本题考查了功率公式、做功公式、滑轮组绳子拉力公式的应用，关键是滑轮组公式的灵活运用是关键。