3.4简单机械（滑轮）培优测试（含解析）

浙教版九年级上册科学3.4简单机械-滑轮培优测试
一、单选题
1．用下列方法匀速提升同一重物，若不计绳子、滑轮的重力及摩擦，其中最省力的是（　　）
A． B． C． D．
2．如图所示，用同一根杠杆或同一个滑轮提起同一重物G，滑轮和杠杆自身重力不计，使重物G都处于静止状态，其中用力最大的是（　　）
A．F1 B．F2 C．F3 D．F4
3．如图所示，用滑轮拉着A、B两个物体在同一水平面上做匀速直线运动，若拉力F大小相同，则A、B物体所受滑动摩擦力大小关系式是（　　）
A．fA＞fB B．fA＝fB C．fA＜fB D．无法判断
4．如图所示，用5牛的拉力F匀速竖直提升重为G的物体，使其上升了0.2米。若不计滑轮自重及摩擦，关于物体的重力G和绳子自由端移动的距离s，下列判断中正确的是（　　）
A．G=2.5牛 s=0.1米 B．G=2.5牛 s=0.4米
C．G=10 牛 s=0.4米 D．G=10 牛 s=0.1米
5．工人用如图所示的滑轮组提升重为1200N的物体，物体上升的速度为0.2m/s，工人对滑轮组绳子自由端的拉力为F，拉力移动的速度为v，考虑动滑轮重、摩擦等因素，下列各组值中可能的是（　　）
A．F＝400N，v＝0.8m/s B．F＝300N，v＝0.8m/s
C．F＝400N，v＝0.6m/s D．F＝300N，v＝0.6m/s
6．某人用的力将的重物提高了，那么他可能使用了（　　）
A．一个定滑轮 B．一个杠杆
C．一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组 D．一个动滑轮
7．如图，A物体重力为100N，B物体重力为30N，此时A物体恰好向右做匀速直线运动，A物体受到的滑动摩擦力为其重力的0.2倍，下列说法正确的是（不计绳重和摩擦）（　　）
A．A受到的绳子的拉力为30N
B．若将A匀速向左拉动，则需要给A施加一个水平向左的20N的拉力
C．若将B的重力增加一倍，则A受到的摩擦力也增加一倍
D．动滑轮的重力为10N
8．如图所示各种简单机械中，忽略杠杆、滑轮自重、绳重及摩擦，当提起同一重物时，最省力的是（　　）
A．B． C． D．
9．如图所示，滑轮第一次受到F1的作用，第二次受到竖直向上F2的作用，物体的重力为G。在不计摩擦的情况下，将物体匀速向上提起时（　　）
A．F1＜F2
B．F2＝G
C．F1的力臂为OA
D．在F2方向上移动的距离为物体上升距离的2倍
10．小衡同学的最大拉力是400N，他想站在地上将重900N的物体提起2m，请你在图中选择可能的装置，帮他绕上绳子组成滑轮组解决问题（动滑轮重不计）（　　）
A．只能选丁 B．只能选丙和丁
C．只能选乙、丙、丁 D．甲、乙、丙、丁都能选
11.如图所示，动滑轮重3N,用弹簧测力计竖直向上匀速拉动绳子自由端，1s内将重为27N的物体提高0.2m,如果不计绳重及摩擦，则下列计算结果正确的是(▲)
A.绳子自由端移动的速度为0.2m/s
B.滑轮组的机械效率为90%
C.提升物体所做的有用功为6J
D.弹簧测力计的示数为9N
12.如图所示，F1=4N,F2=3N,此时物体A对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动(不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦)。下列说法错误的是(▲)
A.F2的功率为0.6W B.弹簧测力计读数为9N
C.物体A和地面之间有摩擦力 D.如果增大F2,物体A可能向左运动
13.用滑轮组将重为G=1200N的金属块打捞出水面，不计绳重、摩擦和水对金属块的阻力，作用在绳自由端拉力F的功率始终保持1500W,金属块浸没在水中时匀速提起的速度为υ=1m/s,金属块的密度为ρ=6×103kg/m3,g取10 N/kg。则下列说法正确的是(▲)
A.金属块露出水面之前，绳子自由端移动的速度为υ =4m/s
B.金属块露出水面之前滑轮组的机械效率η=85.2%
C.滑轮组中动滑轮的重力为G动=500 N
D.金属块全部出水面后作用在绳子自由端的拉力F 比F大100N
填空题
14.如图所示，重为的物体在的拉力F的作用下内匀速上升，不计绳重和摩擦，拉力F移动的速度为 ，物体上升的速度为 ，若物体的重力变为，则拉力F为
15.如图所示，小轿车的方向盘相当于一个轮轴，若，盘的半径为20cm，轴的直径为4cm，不计摩擦阻力，则______门锁的把手相当于一个______选填“省力”或“费力”轮轴。
16.利用图甲中的撬棒撬石块时，撬棒相当于______选填“省力”或“费力”杠杆：利用图乙中的滑轮组匀速提升900N的重物时，若忽略滑轮自重、绳重及摩擦，人对绳的最小拉力为______N。
17.如题图所示，小丽同学用一个距离手3m高的定滑轮拉住重100N的物体，从滑轮正下方的A点沿水平方向移动4m到B点，用时4s。假设整个过程，物体匀速上升，若不计绳重和摩擦，她在A时对绳子的拉力______ 选填“等于”“小于”或“大于”她在B时对绳子的拉力。小丽从A移动到B，她的平均速度为______ ，她拉绳子做了______ J的功。
18.如图所示，工人用240N的拉力，在15s的时间内，将重600N的建筑材料从地面提升到6m高的楼顶上，绳子自由端移动了 ▲ m,拉力做的功是 ▲ J,拉力的功率是 ▲ W。
三．实验探究题
19．某同学自制了一个可以测人体重心位置的装置，如图所示，取一块与自己等长的木板，一端固定，另一端用轻质细绳通过一个滑轮悬挂起来（摩擦不计），在绳子末端的托盘上放一些重物，使木板水平平衡。如果该同学身高160厘米、重力480牛，平躺到木板上后在托盘中再加上重为150牛的物体，木板再次水平平衡。
(1)该装置中滑轮的作用是______；
(2)在测人体重心之前，先“在绳子末端的托盘上放一些重物，使木板水平平衡”，这样做的目的是______；
(3)请通过计算说明该同学的重心位置。（____）
四、计算题
20．用如图所示的装置提升重为800N的物体A，动滑轮受到的重力为200N。在卷扬机对绳子的拉力F作用下，物体A在10s内竖直匀速上升了2m。在此过程中，不计绳重和轮与轴间的摩擦。求：
（1）物体A上升的速度v。
（2）拉力F。
（3）动滑轮提升物体A的机械效率η。
21．如图所示，是某起重机上的滑轮组，当竖直匀速吊起240kg的物体时，使物体上升2m，用时10s，绳子自由端拉力为1000N，不计绳重和滑轮轴与轮间摩擦．（g取10N/kg）求：
（1）有用功；
（2）滑轮组的机械效率η；
（3）绳端拉力F做功的功率P；
（4）如果用此滑轮组匀速提升5400N的物体，绳端拉力F．
22.如图1所示是小型建筑工地上使用的“罐笼式”提升机，用它能将放在罐笼A中的建筑材料提升到高处。已知被提升的建筑材料重为2800N,拉力F将它以0.5m/s的速度匀速提升到10m的高度。拉力做的功W随时间t的变化图像如图2所示。不计动滑轮及钢丝绳的重、摩擦。问：
(1)有用功是多少？
(2)提升机在提升建筑材料时的机械效率是多少？
(3)罐笼A的重力是多少？
23.如图所示，在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G=9×104N的货物A沿斜面向上匀速运动。货物A的速度为υ=2m/s,经过t=10s,货物A竖直升高h=10m。已知汽车对绳的拉力F的功率P=120 kW,不计绳、滑轮的质量和摩擦，求：
(1)t时间内汽车对绳的拉力所做的功。
(2)汽车对绳的拉力大小。
(3)斜面的机械效率。
参考答案
D2．B3．C4．C5．A6．B7．D8．A9．D10．B
11.B12.D13.C
二.填空题
14.【答案】3 1 30
15.【答案】200；省力
【解答】
轮轴的实质是杠杆的变形，
根据杠杆的平衡条件，，
，，，
；
门锁的把手外轮半径大于轴半径动力作用在轮上，相当于一个省力轮轴。
故答案为：200；省力。
16.【答案】省力；300
【解析】解：用撬棒撬石头时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；
由乙图可知绳子的有效股数，
拉力。
17.【答案】等于 1 200
【解析】解：由图可知，该滑轮为定滑轮，不省力，若不计绳重和摩擦，则拉力；
小丽从A移动到B，她通过的路程为4m，则她的平均速度为：；
滑轮右端的绳子原长为3m，小丽从定滑轮正下方沿水平方向移动4m，则移动后绳长为，所以绳子自由端移动的距离，则物体被提高的高度为。
滑轮为定滑轮，不省力，若不计绳重和摩擦，她至少做的功；
18.【答案】18； 4320； 288
【解析】由滑轮组结构看出，承担物重的绳子股数n=3,s=3h。(1)知道物体上升高度，利用s=3h求绳的自由端移动的距离；(2)利用W总=Fs求拉力做功；(3)又知道做功时间，利用功率公式求拉力做功的功率。
【分析】本题考查了速度的计算，使用滑轮组时有用功、总功、机械效率的计算方法，由图得出n的值，利用好s=nh是本题的关键。
【详解】(1)由题知，n=3,s=3h=3×6m=18m,(2) W总=Fs=240N×18m=4320J,(3)拉力的功率P=W总/t=4320J/15s=288W。故答案为：18；4320；288。
三．实验探究题
19．改变力的方向 让木板先达到平衡状态，避免木板本身重力带来的实验误差 0.5m
【详解】
(1)[1]由图可知，图示滑轮为定滑轮，木板左边的拉力方向向上，而重物的重力方向竖直向下，由此可见，定滑轮的作用是改变力的方向。
(2)[2]若在测量重心前不将杠杆调整为水平平衡，那么在测量过程中，杠杆的阻力实际是人的重力与杠杆自重的和，这样就会影响到测量结果的准确性；所以测量前，先在托盘上放置少量的重物，来平衡杠杆的自重，排除干扰。这样做的目的是：让木板先达到平衡状态，避免木板本身重力带来的实验误差。
(3)[3]物体的重力G物=150N，由杠杆的平衡条件知
G物l物=G人l重
=0.5m
四.解答题
20．（1）0.2m/s；（2）500N；（3）80%
【解析】
（1）已知物体A 上升时间t＝10s,上升高度h＝2m，则物体A上升的速度v ;（2）由图可知n＝2 ，物重为：G＝800N, 动滑轮受到的重力为:G动＝200N则拉力F＝ (G+G动)＝ (800N+200N)＝500N; （3）动滑轮提升物体A的机械效率。η＝80%
21．（1）4800J；（2）80%；（3）600W；（4）2000N．
【解析】（1）根据题意知道，物体所受重力是：G=mg=240kg×10N/kg=2400N，
克服重力做的有用功是：W有用 =Gh=2400N×2m=4800J；
（2）由图知道，n=3，所以拉力端移动的距离是：s=3h=3×2m=6m，
拉力做的总功是：W总 =Fs=Fnh=1000N×6m=6000J，
滑轮组的机械效率：η=W有/W总×100%=4800J/6000J×100%=80%；
（3）绳子的移动速度是：v=s/t=6m/10s=0.6m/s；
拉力做功功率是：P=Fv=1000N×0.6m/s=600W；
（4）摩擦及绳子重均不计，拉力F=（G+G轮）/3，则动滑轮重力是：G轮=3F-G=3×1000N-2400N=600N；
如果用此滑轮组匀速提升G′=5400N的物体，摩擦及绳子重均不计，此时绳端的拉力是：F′=（G′+G轮）/3=（5400N+600N）/3=2000N
点睛：本题考查的是使用滑轮组拉力、功、功率、机械效率的计算，解题的关键是利用好摩擦及绳子重均不计时的拉力关系式F=（G+G轮）/3 ，难度不大。
22.【答案】(1)有用功是2.8×104J;(2)提升机在提升建筑材料时的机械效率是70%;(3)罐笼A的重力是1200N
【解析】(1)先计算出材料的重力，再根据公式W=Gh计算拉力F对所提升的建筑材料做的功。(2)据货物上升的高度和速度，可以计算出货物上升的时间，进而据图2,可以确定此时拉力做的功，即总功，再据机械效率的计算公式计算即可。(3)据图1能看出有两端绳子调着动滑轮，故应该费2倍的距离，所以结合公式W=FS可以计算出绳子自由端的拉力，在据不计动滑轮及钢丝绳的重、摩擦的特点计算出罐笼的重力。
【分析】本题的关键是求出拉力的大小，求拉力的时候容易出错的是忘记罐笼A的重力。
【详解】(1)G材=m材g=280kg×10N/kg=2.8×103N,W=G材h=2800N×10m=2.8×104J；(2)货物以0.5m/s的速度匀速提升到10m的高度，故其运动的时间是，据V=S/t可知，t=s/V=10m/(0.5m/s)=20s；故据图2可知，此时拉力做的总功是40000J,所以其机械效率是：η=W有/W总×100％=2.8×104J/(40000J)×100%=
70%。(3)据图1能看出有两端绳子调着动滑轮，故应该费2倍的距离，所以绳子自由端移动的距离是S=2×10m=20m；故据(2)中的数据可知，W=FS,故F=W/s=40000J/20m=2000N；所以罐笼A的重力是GA=2F-G材＝2×2×103N-2.8×103N=1200N。答：(1)有用功是2.8×104J,(2)提升机在提升建筑材料时的机械效率是70%,(3)罐笼A的重力是1200N。
23.【答案】(1)t时间内汽车对绳的拉力所做的功为1.2×106J；(2)汽车对绳的拉力大小为20000N；(3)斜面的机械效率为75%。
【解析】(1)知道功率和时间，利用P=W/t求t时间内汽车对绳的拉力所做的功；(2)利用速度公式求货物移动的距离，由图知，n=3,拉力端移动距离s=3s物，利用W总＝Fs求汽车对绳的拉力大小；(3)不计绳、滑轮的质量和摩擦，滑轮组对重物的拉力等于汽车拉力的3倍，斜面的机械效率等于对物体做的有用功与滑轮组对物体做的功之比。
【分析】本题考查了使用滑轮组时速度公式、功的公式、功率公式、机械效率公式的应用，注意斜面的机械效率不等于整个装置的效率！
【详解】(1)由P=W/t可得t时间内汽车对绳的拉力所做的功：W=Pt=1.2×105W×10s=1.2×106J；(2)10s内货物移动的距离：s物=υt=2m/s×10s=20m,由图知，n=3,拉力端移动距离：S=3s物=3×20m=60m,由W=Fs可得汽车对绳的拉力大小：W=W/s=1.2×106J/60m=20000N；(3)不计绳、滑轮的质量和摩擦，滑轮组对重物的拉力：F拉＝3F=3×20000N=60000N,拉斜面的机械效率:η=W有用/W总=Gh/F拉s物=(9×104N×10m)/(60000N×20m)×100％=75%。答：(1)t时间内汽车对绳的拉力所做的功为1.2×106J；(2)汽车对绳的拉力大小为20000N；(3)斜面的机械效率为75%。