北师大版八年级下9.6测滑轮组的机械效率同步练习（有解析）

北师大版八年级下 9.6 测滑轮组的机械效率 同步练习
一、单选题
1．如图所示，物体的受到的重力为300N，在20N的水平拉力F的作用下物体以0.3m/s的速度匀速运动了20s，滑轮组的机械效率为85%。不计绳重和滑轮重。在此过程中，下列说法错误的是（　　）
A．拉力的功率为18W
B．物体受到的摩擦力为60N
C．绳子自由端移动的距离是18m
D．额外功为54J
2．如图所示，用滑轮组提升重物时，将重500N的物体在10s内匀速提升了2m，已知动滑轮重为100N（不计绳重和摩擦），则提升重物的过程中（　　）
A．滑轮组对重物做的功为500J
B．滑轮组的机械效率为55.6%
C．绳子自由端拉力F的功率为120W
D．提升的重物变为400N时，滑轮组的机械效率将变大
3．为运送物体搭制的斜面如图所示，斜面长为s，高为h，用沿斜面向上的力F把一个重为G的物体由斜面底端以速度v匀速拉到顶端。下列说法中错误的是（　　）
A．整个过程中拉力F所做的有用功
B．整个过程中拉力F所做的总功
C．若斜面的机械效率为η，则拉力
D．若斜面的机械效率为η，则物体与斜面间的摩擦力
4．2022年北京冬季奥林匹克运动会某场馆建设中，采用如图所示的装置：滑轮组悬挂在水平支架上，工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A在5s内匀速上升了1m。已知物体A重400N，该工人重500N，两个滑轮重都为40N，不计滑轮组的绳重和摩擦。关于该过程，下列说法正确的是（　　）
A．水平地面对工人的支持为300N B．滑轮组的机械效率为80%
C．支架受到滑轮组的拉力大小为700N D．人对绳子拉力的功为120W
5．如图所示的斜面长s为3m，高h为0.6m，建筑工人用绳子在6s内将重500N的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是150N，（忽略绳子的重力）则下列说法正确的是（　　）
A．物体运动时所受摩擦力是150N
B．拉力所做的功是300J
C．拉力的功率是75W
D．斜面的机械效率是80％
6．利用四个相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把质量相等的重物G提升了相同的高度，所用的拉力分别为F甲、F乙，机械效率分别是η甲、η乙（忽略绳重与摩擦），下列关系式正确的是（　　）
A．F甲>F乙，η甲<η乙 B．F甲=F乙，η甲=η乙
C．F甲7．如图所示，用滑轮组在1s内将重为10N的物体沿竖直方向匀速提升0.2m，作用在绳端的拉力F为4N，不计绳重和轮轴摩擦，以下计算正确的是（　　）
A．拉力F的功率为2W
B．滑轮组的有用功为2.4J
C．动滑轮的重力为2N
D．滑轮组的机械效率为80%
8．用如图所示的滑轮组，在4s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动2m的过程中，所用的拉力大小为375N，滑轮组的机械效率为80%。在此过程中，下列说法正确的是（　　）
A．绳子自由端沿水平方向移动了6m
B．物体受到的拉力为750N
C．如果只增加物体的重力，滑轮组的机械效率不变
D．拉力做的额外功为300J
9．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．吃饭时使用的筷子是费力杠杆 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100%
10．下列说法中正确的是（　　）
A．做功越多的机械，机械效率越高 B．功率大的机械，做功就越多
C．功率大的机械，做功就越快 D．部分机械的机械效率可以大于1
11．用如图所示的滑轮组拉动物体，已知物体质量为40kg，与地面的摩擦力为其重力的0.2倍。10s内物体被拉动了10m，动滑轮重20N。（不计绳重和滑轮间的摩擦）下列说法中正确的是（　　）
A．自由端的拉力F为100N
B．滑轮组所做的有用功为4000J
C．拉力的功率为150W
D．滑轮组的机械效率为80%
12．以下关于功、功率、机械效率的说法正确的是（ ）
A．机械效率越高，则做功越多 B．机械做功越快，机械效率就越高
C．功率大的机械比功率小的做功多 D．做功越快，功率越大
二、填空题
13．如图所示，利用滑轮组匀速提升重为8N的物体，动滑轮重2N，物体被提升了0.5m，不计绳重和摩擦，则绳子自由端的拉力F为___N，拉这次重物，滑轮组的机械效率为___。
14．小明利用如图所示滑轮组，使重为 180N 的物体匀速直线运动了 2m，所用的拉力 F=40N，物体受到地面的滑动摩擦力为 60N．则此过程中，绳子自由端移动了______m、有用功是______J，滑轮组的机械效率为______。
15．如图所示，物体重6N，用滑轮组和弹簧测力计拉着物体匀速向上运动，5s使物体上升3m，动滑轮重为______N，拉力的有用功为______J，此滑轮组的机械效率为______。（不计绳重和摩擦）
16．用如图所示的滑轮组吊起重物，不计绳重及摩擦；当物重为150N时，绳端所用的拉力是60N，此时滑动组的机械效率是______；当所吊重物为300N时，10s内重物被匀速提高2m时，绳端拉力做功的功率是______。
三、综合题
17．用如图所示的滑轮组将重85N的物体匀速提升2m，拉力F为50N。此过程中有用功为___________J，总功为___________J，滑轮组机械效率为___________，根据已知条件，以下四个物理量：①动滑轮上升的高度、②动滑轮的重力、③额外功、④拉力的功率，还能求出的有___________ （选填序号）
18．如图1的“塔吊”是建筑工地上普遍使用的起重设备，AB是竖直支架，CD是水平臂，其上OC段叫平衡臂，C端装有配重体，OD段叫吊臂，E处装有滑轮，可在O、D两点间移动。
（1）由“塔吊”结构图可知，当E点越靠近D点时，能安全吊起重物的最大质量越 _____（大/小）；
（2）用此“塔吊”将1.5t的钢材先竖直匀速吊起10m高，然后沿水平方向慢慢旋转90°后即送达指定位置，在这一过程中“塔吊”对钢材做功多少_____？（g＝10N/kg）
（3）“塔吊”通过电动机带动如图2所示的滑轮组，竖直吊起物体。某次吊起的重物为3×104N，物体匀速上升的速度为1.5m/s，电动机对滑轮组钢丝上的水平拉力F做功的功率为75kW，求作用在滑轮组上的水平拉力F_____和这次起吊时滑轮组的机械效率_____？
19．大明驾驶额定功率为100kW，质量为3t的某小型载重汽车，把装在车上的6t砂石运送到山顶上的施工现场，若g取10N/kg。请完成以下问题：
（1）图中的山路相当于一个______，山路这样修其主要是为了______；
（2）汽车先以20kW的功率在平直公路上匀速行驶了10min，速度为10m/s。该过程汽车受到的阻力为多少？______
（3）然后汽车从山坡底沿如图所示的山路，又以额定功率行驶了2min，将砂石运送到50m高的坡顶。该过程汽车运送砂石所做的有用功和总功分别为多少？______、______；
（4）从坡底向坡顶运送砂石时汽车的机械效率是多少？______
20．如图甲是某建筑工地用升降机提起重物，当它把重力为3000N的货物匀速提起时，钢丝绳的拉力为2000N。钢丝绳移动的距离和时间的关系图象如图乙所示。求：
（1）图甲中有________段钢丝绳承担货箱的重力。
（2）6s内拉力F做功的功率。( )
（3）货物匀速上升时，升降机的机械效率。( )
21．如图所示，小明分别使用甲、乙两种不同的机械匀速提升同一物体到同一高度。测得两次拉力和物体所受的重力如表所示。当使用乙机械时，测得绳子自由端移动的距离是物体上升高度的3倍。
（1）利用以上数据算出甲提升物体时的机械效率是___________；
（2）根据题意在图乙中正确画出滑轮组的绕法； ( )
（3）使用乙提升物体时___________（选填“省力”、“不省力也不费力”或“费力”）。
参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
A．由图可知n＝3，绳子自由端移动的速度
v＝nv物＝3×0.3m/s＝0.9m/s
则拉力F的功率
P＝＝＝Fv物＝20N×0.9m/s＝18W
故A正确，不符合题意；
B．由可得，拉力做的总功
W总＝Pt＝18W×20s＝360J
因为η＝×100%，所以有用功
W有＝ηW总＝85%×360J＝306J
因为v＝，所以物体移动的距离
s物＝v物t＝0.3m/s×20s＝6m
又W有＝fs物，所以物体受到的摩擦力
f＝＝＝51N
故B错误，符合题意；
C．绳子自由端移动的距离
s＝ns物＝3×6m＝18m
故C正确，不符合题意；
D．额外功
W额＝W总﹣W有＝360J﹣306J＝54J
故D正确，不符合题意。
故选B。
2．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．滑轮组对重物做的功为
故A错误；
B．因为不计绳重和摩擦，所以额外功产生的原因只有动滑轮的重力，所以额外功为
拉力F做的总功为
滑轮组的机械效率为
故B错误；
C．绳子自由端拉力F的功率为
故C正确；
D．在不计绳重和摩擦的情况下，滑轮组的机械效率和所提升物体重力、动滑轮重力有关，当提升的重物变为400N时，所提升物体重力变小，动滑轮重力不变，所以滑轮组的机械效率变小，故D错误。
故选C。
3．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．整个过程中拉力F所做的有用功即是克服物体重力做功，即有用功为
故A正确，不符合题意；
B．整个过程中拉力F所做的总功即是拉力做的功，即总功为
故B错误，符合题意；
C．若斜面的机械效率为η，则
η=×100％=×100％
变换可得
故C正确，不符合题意；
D．整个过程中，额外功即是克服摩擦做功，即额外功为
则总功为
W总=W有+W额=Gh+fs
若斜面的机械效率为η，则
η=×100％=×100％
变换可得物体与斜面间的摩擦力为
故D正确，不符合题意。
故选B。
4．C
【解析】
【详解】
由图得，工人对绳子拉力为
由力的作用是相互的得，绳子对工人的拉力为
A．工人静止在水平地面上，水平地面对工人的支持为
故A错误；
B．滑轮组的机械效率为
故B错误；
C．支架受到滑轮组的拉力为小为
故C正确；
D．人对绳子拉力的功为
故D错误。
故选C。
5．C
【解析】
【详解】
A．根据题意
可得
则
所以，故A错误；
B．根据题意，由可得
故B错误；
C．根据题意，由可得
故C正确；
D．根据题意，由，对物体所做的有用功为
由效率公式可得
故D错误。
故选C。
6．D
【解析】
【分析】
【详解】
甲滑轮组中承担重物和动滑轮由3段绳子，则有
F
乙滑轮组中承担重物和动滑轮由2段绳子，则有
物体重力和动滑轮重力均相等，所以
F甲忽略绳重与摩擦，额外功用来提升动滑轮，所以甲、乙滑轮组中，动滑轮重力相等，提升高度相等，所做的额外功均为
W额=G动h
即额外功相等，甲、乙滑轮组中，所做的有用功均为
W有=Gh
物体重力相等，提升高度相等，所以有用功相等由W总=W有+W额得，甲、乙滑轮组的总功相等；由可知，因为有用功和总功均相等，所以机械效率大小相等。故ABC错误，D正确。
故选D。
7．C
【解析】
【分析】
【详解】
由图可得，滑轮组中绳子承担重物的段数
物体的重力
物体移动的距离
绳子末端的拉力
则绳子末端移动的距离
A．拉力F的功率
故A错误；
B．滑轮组的有用功即物体自身重力做的功
故B错误；
C．根据可得动滑轮重力
故C正确；
D．拉力所做的总功为
则滑轮组的机械效率
故D错误。
故选C。
8．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图示知，滑轮组承重绳子的根数为2根，物体移动2m时，绳子自由端移动的距离
s=nh=2×2m=4m
故A错误；
BD．拉力所做的总功
W总=Fs=375N×4m=1500J
据知，拉动物体做的有用功
W有=ηW总=80%×1500J=1200J
拉力所做的额外功
W额=W总-W有=1500J-1200J-300J
物体所受的拉力
F拉=
故B错误，D正确；
C．物体是被匀速拉动的，那么物体在水平方向所受的摩擦力和拉力是一对平衡力，则增加物体的重力，则物体对地面的压力变大，则地面对物体的摩擦力变大，拉动物体时所需的拉力变大，所做的有用功变大，那么机械效率会变化，故C错误。
故选D。
9．C
【解析】
【详解】
A．吃饭时使用的筷子时，动力臂小于阻力臂，所以是费力杠杆，故A正确，A不符合题意；
B．定滑轮实质是动力臂等于阻力臂的一种等臂杠杆，所以不省力，但能改变力的方向，故B正确，B不符合题意；
C．由功的原理知使用任何机械都不省功，故C错误，C符合题意；
D．使任何机械都要做额外功，即有用功总是小于总功，所以斜面的机械效率达不到100%，故D正确，D不符合题意。
故选C。
10．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．机械效率是机械所做的有用功与总功的比值，故机械做功多，其机械效率不一定大，故A错误；
B．功率是表示单位时间内做功的多少，功率大的机械，只能表明机械做功快，不能表明机械做功多，故B错误；
C．因功率是表示做功快慢的物理量，功率大说明机械做功快，故C正确；
D．因任何机械做功过程中都要克服摩擦做功，故机械所做的有用功小于总功，即任何机械的机械效率均小于1，故D错误。
故选C。
11．D
【解析】
【分析】
【详解】
由图可知滑轮组中有一个动滑轮，且n=2，物体与地面的摩擦力为
不计绳重和滑轮间的摩擦，由受力平衡可知
则自由端的拉力F为
滑轮组所做的有用功为
拉力做功为
则拉力的功率为
滑轮组的机械效率为
故选D。
12．D
【解析】
【详解】
AB．机械效率是指有用功占总功的百分比。机械效率越高只是有用功占总功的百分比大，与做功的多少及做功越快无关，故AB错误；
C．根据知，物体做功的多少与功率大小和做功时间长短都有关系，功率大的机械不一定比功率小的做功多，故C错误；
D．功率是表示物体做功快慢的物理量。功率越大表示物体做功越快，故D正确。
故选D。
13． 5 80%
【解析】
【详解】
[1]当滑轮匀速上升时，因不计绳重与摩擦，所以阻碍装置上升的力为物体和动滑轮的总重。有两段绳子与动滑轮接触，则作用在绳子自由端的拉力为
[2]滑轮组的机械效率为
14． 4 120 75%
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由图可知，承重绳子段数n=2，绳子自由端移动距离
[2]有用功
[3]拉力F做的总功
机械效率
15． 1.2 18 83.3%
【解析】
【详解】
[1][2][3]图中弹簧测力计的分度值为0.2N，其示数为2.4N，即拉力的大小为
F＝2.4N
由图可知n＝3，因为不计绳重和摩擦时
所以动滑轮的重力
G动＝nF﹣G＝3×2.4N﹣6N＝1.2N
有用功
W有用＝Gh＝6N×3m＝18J
绳端移动的距离
s＝nh＝3×3m＝9m
拉力做的总功
W总＝Fs＝2.4N×9m＝21.6J
滑轮组的机械效率
16． 83.3% 66W
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]由图可知，动滑轮与重物的总重由3段绳子承担，即
n＝3
则滑轮组的机械效率
（2）[2]不计绳重及摩擦，当物重为150N时，绳端所用的拉力是60N，根据可得动滑轮重
G动＝3F﹣G物＝3×60N﹣150N＝30N
当所吊重物为300N时，绳端的拉力
绳子自由端移动的距离为物体升高高度的3倍，拉力的功率
17． 170 200 85% ①③
【解析】
【详解】
[1][2][3]此过程中有用功为
滑轮组中的n=2，总功为
滑轮组机械效率为
[4]根据已知条件，动滑轮上升的高度与重物上升高度相同为2m；额外功为
由于存在摩擦力，且不知道拉力做功的时间，所以动滑轮的重力、拉力的功率无法计算出。
18． 小 1.5×105 25000N 60%
【解析】
【详解】
解：（1）[1]由杠杆的平衡条件可知，当动力与动力臂不变时，阻力与阻力臂成反比，即阻力臂越大，阻力越小；由“塔吊”结构图可知，动力与动力臂都不变，当E点越靠近D点时，阻力臂越长、阻力应越小，而阻力等于起重物的重力，则能安全吊起重物的最大质量越小。
（2）[2]塔吊对重物做功
（3）①[3]由图可知，有两段绳子吊着物体，即n＝2，已知v物＝1.5m/s，则绳子末端移动的速度为
水平拉力F做功的功率
由
可得水平拉力
②[4]提起物重 ，因为滑轮组的机械效率
所以此时滑轮组的机械效率
答：（1）当E点越靠近D点时，能安全吊起重物的最大质量越小；
（2）在这一过程中“塔吊”对钢材做功1.5×105J；
（3）作用在滑轮组上的水平拉力F为，和这次起吊时滑轮组的机械效率为60%。
19． 斜面 省力 2000N 3×106J 1.2×107J 25%
【解析】
【详解】
（1）[1]由图可知，山路相当于一个斜面。
[2]斜面是一种简单机械，使用斜面是为了省力。
（2）[3]汽车在平直公路上匀速行驶时，所受牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，即F牵=f阻，由功率的定义式可得
所以牵引力
故汽车受到的阻力为2000N。
（3）[4]汽车将6t砂石运送到50m高的坡顶，克服重力所做的功为有用功，即
W有=Gh=6×103kg×10N/kg×50m=3×106J
[5]该过程中汽车以额定功率运行了2min，则发动机所做的功为总功，即
W总=Pt=100×103W×2×60s=1.2×107J
（4）[6]由机械效率的定义，则有
20． 3 4000W 50％
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]由图甲可知，动滑轮上有3股绳，故有3段钢丝绳承担货箱的重力。
（2）[2]由图乙可知，钢丝绳的速度
v===2m/s
拉力F做功的功率
P=Fv=2000N×2m/s=4000W
（3）[3]当钢丝绳移动12m时，拉力做的功
W总=Fs=2000N×12m=24000J
当钢丝绳上升12m时，货物上升的高度
h===4m
则对物体货物做的功
W有=Gh=3000N×4m=12000J
升降机的机械效率
η==×100％=50％
21． 60% 费力
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]由表格数据和题意可知，的重力，甲提升物体时的拉力，甲机械中绳子的有效股数，则甲提升物体M时的机械效率
η甲=×100%=×100%=×100%=×100%=×100%=60%
（2）[2]已知绳子自由端移动的距离是物体上升高度的3倍，即，则提升物重绳子的有效股数为3，因此绳子需从动滑轮开始绕，依次绕过定滑轮和动滑轮，如下图所示：
（3）[3]根据表格数据可知，，所以使用乙提升物体时费力。