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．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%
2．如图所示，用动滑轮提起一重为的物体，在内将物体匀速提高，已知动滑轮重（不计绳重和摩擦），则（　　）
A．手对绳子的拉力为 B．拉力做功的功率为
C．手拉绳子移动的速度为 D．该装置的机械效率为
3．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。不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．甲图省力，机械效率一样大 B．甲图省力，机械效率甲图大
C．乙图省力，机械效率一样大 D．乙图省力，机械效率乙图大
4．将完全相同的物体A、B置于如图所示的装置中，物体B恰好能够匀速下降；若对物体A施加一个水平向右10N的拉力，可以使物体B以的速度匀速上升；若将物体B取下放置在A的正上方，并对动滑轮施加一个竖直向下16N的拉力，可以使A、B一起水平向左做匀速直线运动。忽略绳重及摩擦，不增减器件。下列说法正确的是（　　）
A．B匀速下降时，A受到的摩擦力为5N
B．动滑轮的重力为6N
C．B匀速上升时，拉力的功率为1W
D．该滑轮组的机械效率最大为
5．吊车上常常需要滑轮组来提升重物，如图所示，该图为简化后的滑轮组，当提升1200牛的重物时，若不计定滑轮和绳的自重（动滑轮的自重不能忽略）以及摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．该装置的机械效率为100%
B．重物匀速上升时，吊车对绳子的拉力为400N
C．若将绳子拉过6m，物体上升2m
D．使用该装置不仅能省力，而且能改变力的方向
6．如图所示，重300N的物体在20N的水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为80%，则在此过程中，下列说法正确的是（　　）
A．绳子自由端移动的距离为2m
B．物体与地面间的滑动摩擦力为60N
C．拉力F的功率为12W
D．有用功为120J
7．空吊篮A重25N，绳子承受最大拉力100N。小壮用20N的力以2m/s的速度将A匀速提升到高处，忽略绳重、摩擦、空气阻力。下列说法不正确的是（ ）
A．动滑轮所受的重力为15N
B．第2秒内克服滑轮重做的额外功为30J
C．此装置最多能匀速运载160N重的货物
D．此装置运载货物最高机械效率为92.5%
8．小杨同学利用如图所示的滑轮组将重为1000N的物体在10s内匀速提升9m，此时绳子自由端的拉力F的大小为400N，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．图中所用动滑轮重力为100N B．人通过滑轮组做的有用功为3600J
C．绳子自由端速度为3m/s D．图中滑轮组的机械效率为83.33%
9．光头强用如图所示的装置将200N的蜂蜜匀速提高3m，送给楼上的熊大、熊二，所用的拉力是125N，不计桶重、绳重和摩擦。下列说法不正确的是（　　）
A．绳子自由端移动的距离为6m B．拉力做的功为750J
C．动滑轮重50N D．该滑轮组的机械效率为75%
10．利用四个相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组。用同样的时间，把质量相等的物体提升相同的高度（忽略绳重和一切摩擦），下列说法中正确的是（　　）
A．甲、乙两图中绳端的拉力相等
B．甲、乙两图中绳端移动速度相等
C．甲、乙两图中滑轮组的机械效率相等
D．甲图中的总功大于乙图中的总功
11．如图所示，将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点A，已知，施加的力分别为、，拉力做的功为、，拉力做功的功率分别为、，则它们的关系正确的是（　　）
A．，， B．，，
C．，， D．，，
12．如图，在水平拉力F的作用下，使物体A沿水平面以速度v向右匀速运动了距离s，若物重为G，平面对物体的摩擦力为f。下列说法正确的是（　　）
A．有用功的功率为fs B．拉力的功率为3Fs
C．额外功为(3F-f)s D．装置的机械效率为
二、填空题
13．如图所示，建筑工人用滑轮组提升重为100N的泥桶，动滑轮重为20N，不计摩擦及绳重，若工人将绳子匀速向上拉6m，则泥桶上升的高度为________m，手拉绳子的力为_______N，滑轮组的机械效率为_________。
14．一个质量为50kg的同学，由于找不到机械，只能自己用重为20N的桶亲自将100N的沙子从一楼搬上三楼，若每层楼的高度为3m，则有用功为___________J，额外功是___________J，他做功的效率是___________。
15．某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法是______（填“正确”或“错误”）的，因为她没有考虑到______对滑轮组机械效率的影响，结果使机械效率变______。（填“大”或者“小”）
16．如图所示，小丽用滑轮组拉动重为600N的物体A，以0.1m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动10s，所施加的拉力F=100N（忽略绳重和滑轮重）。若该滑轮组的机械效率为75%，则绳端移动的距离为______m，滑轮组做的有用功为______J，地面对物体A的摩擦力为______N。
三、综合题
17．如图，s=60cm，与之对应的h=30cm．现用弹簧测力计进行如下操作：①沿竖直方向匀速提升小车；②沿斜面方向匀速拉动小车．记录数据如上表 ：
（1）小明根据表格中的数据得到利用斜面提升物体时，可以省力的结论，你认为此结论是否可靠？答___________．
（2）此斜面的机械效率是______________．
18．如图所示装置，绳重及摩擦不计．装卸工人将重为800N的货物提至高处，人对绳的拉力F1为500N，货物在1min内匀速上升了5m．
求：（1）请在图上画出绳子的绕法______；
（2）求滑轮组的机械效率_______；
（3）如果重物是600N，要把重物在1min内匀速提升5m，求拉力的功率和滑轮组的机械效率_______．
19．电动汽车是世界各国大力推广的新型交通工具，它具有节能、环保等特点．我国生产的某品牌电动汽车配备容量为120kW·h的锂电池．研究人员对汽车在行驶中所受到的阻力Ff与速度的关系，通过实验得到有关数据如下表所示.
（1）表漏填了一个数据，漏填的数据应为_____N．
（2）当该车以40m/s的测试速度匀速行驶时，牵引力功率为多少？
（3）该车充满电后以30m/s的速度匀速行驶，最多能行驶360km，则牵引力做的功是多少？电能转化为机械能的效率是多少？
20．2019年3月31日，农业路大桥正式建成通车，大桥由梁、斜拉索和塔柱三部分组成，塔柱高150米；桥面为双向10车道；共设36对72根斜拉索，具有塔柱高、桥面宽、斜拉索索力大等特点；
（1）“塔柱为什么要造这么高？”科学兴趣小组的同学对此进行了研究：他们将大桥的结构进行简化，抽象成图1中甲的模型，又画了塔柱高低不同的两幅图乙和丙；可以看出它用到了杠杆的相关知识，其中O是支点，______代表桥重和过往车辆等产生的对桥的作用力；同学们通过比较发现：适当增加塔柱的高度，可______（选填“增大”或“减小”）斜拉索拉力的力臂，从而减轻斜拉索承受的拉力；
（2）大桥在历经四年修建过程中常用到如图2中甲所示的起重机，若起重器吊臂前端是由如图2中乙所示的滑轮组组成，动滑轮质量为100kg，绳重和摩擦不计；如果拉力的功率为6kW，则把2×103kg的货物匀速提高10m；（g取10N/kg）求：
①拉力F的大小是多少？______
②这一过程需要多长时间？______
③滑轮组机械效率是多少？______
21．小彤家的阳台上安装了如图甲所示的可升降晾衣装置．一次洗衣后，小彤帮妈妈晾衣服．若衣服的总质量为8kg，他以拉力F竖直向下匀速拉动绳的自由端，在2s内，将绳自由端拉下1m．若提升衣服过程中晾衣装置的机械效率为80%，求：

甲 乙
（1）在图乙中画出人拉绳子时的受力示意图；
（2）小彤做的有用功及晾衣装置的总重；
（3）小彤以不变的速度把衣服提升2m，他做功的功率．（不计绳重和摩擦，g取10N/kg）
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【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。
2．B
【详解】
A．手对绳子的拉力为
故A不符合题意；
B．拉力做的总功为
拉力做功的功率为
故B符合题意；
C．由可知，手拉绳子移动的速度为
故C不符合题意；
D．有用功为
机械效率为
故D不符合题意。
故选B。
3．A
【详解】
不计绳重及摩擦，拉力
由图可知

甲绳子受到的拉力为
乙绳子受到的拉力为
则有
可见甲图更省力。提升的物体高度相同时，滑轮组的机械效率为
由此可以看出，此时滑轮组的机械效率与滑轮受到的重力和物体受到的重力有关，因为甲与乙中滑轮受到的重力和物体受到的重力相同，所以甲与乙滑轮组的机械效率一样大。
故选A。
4．A
【详解】
A．由图可知，滑轮组绳子的有效股数
物体B恰好能够匀速下降时，物体A处于平衡状态，受到的向右的滑动摩擦力和向左绳子的拉力是一对平衡力，则此时滑轮组绳子的拉力
忽略绳重及摩擦，由
可得
即
——①
若对物体A施加一个水平向右10N的拉力，可以使物体B以的速度匀速上升，因滑动摩擦力的大小只与接触面的粗糙和压力的大小有关，所以，此时物体A受到的摩擦力不变，对物体A受力分析可知，物体A受到向右的拉力拉力和向左摩擦力、滑轮组绳子拉力作用处于平衡状态，所以，由物体A受到的合力为零可得
即
可得
——②
由①②可得：A受到的摩擦力
故A正确；
B．若将物体B取下放置在A的正上方，并对动滑轮施加一个竖直向下16N的拉力，可以使A、B一起水平向左做匀速直线运动，此时A、B受到的滑动摩擦力为，由A、B整体受到向右的滑动摩擦力与滑轮组绳子的拉力是一对平衡力可得
由滑轮组绳子拉力公式可得
即
解得
故B错误；
C．B匀速上升时，绳子自由端移动的速度
拉力的功率
故C错误；
D．物体B的重力
由
可知，A、B一起水平向左做匀速直线运动时滑轮组的机械效率最大，则最大机械效率
故D错误。
故选A。
5．C
【详解】
A．由于动滑轮的自重不能忽略，在用滑轮组来提升重物时，需要克服动滑轮重，故该装置的机械效率不可能为100%。故A错误；
B．由图可知，当提升1200牛的重物时，有三根绳子承担物重。但由于动滑轮的自重不能忽略，故重物匀速上升时，吊车对绳子的拉力大于400N。故B错误；
C．由s=nh可知，当将绳子拉过6m时，物体上升的高度为
故C正确；
D．由图可知，有三根绳子承担物重，故使用该装置可以省力，但没有改变力的方向。故D错误。
故选C。
6．C
【详解】
由图知，n=3，则绳子自由端移动的距离
s绳=3s物=3v物t=3×0.2m/s×10s=6m
故A错误；
拉力做的有用功和总功
W有=fs物，W总=Fs绳
因为
η=
所以物体与地面间的滑动摩擦力
故B错误；
拉力做功为
W总=Fs绳=20N×6m=120J
拉力做功的功率
P==12W
故C正确；
有用功
W有=fs物=fv物t=48N×0.2m/s×10s=96J
故D错误。
故选C。
7．D
【详解】
A．由图可知承重绳子股数n=2，因为忽略绳重、摩擦、空气阻力时所需拉力
所以动滑轮的重力
故A正确，不符合题意；
B．由可知，A移动的距离等于动滑轮移动的距离
所以克服滑轮重做的额外功
故B正确，不符合题意；
C．因为忽略绳重、摩擦、空气阻力时
所以货物的最大重力
故C正确，不符合题意；
D．因为此装置提升重物的机械效率随提升物重的增大而增大，所以此装置运载货物的最高机械效率
故D错误，D符合题意。
故选D。
8．D
【详解】
A．由图中可知，动滑轮上有三股绳子承重，则可知绳子自由端的拉力为
解得动滑轮的重力为
故A错误；
B．由题意可知，物体上升的高度为h=9m，故滑轮组所做的有用功为
W有=Gh=1000N×9m=9000J
故B错误；
C．因动滑轮上有三股绳子承重，故绳子自由端移动的距离s为物体上升的高度h的三倍，即
s=3h=3×9m=27m
故绳子自由端的速度为
故C错误；
D．由题意可知，滑轮组所做的总功为
W总=Fs=400N×27m=10800J
则滑轮组的机械效率为
故D正确。
故选D。
9．D
【详解】
A．由图示知，滑轮组承重绳子的根数为2，则绳子自由端移动的距离
s=2h=2×3m=6m
故A正确，不符合题意；
B．拉力做的功
W总=Fs=125N×6m=750J
故B正确，不符合题意；
C．不计桶重、绳重和摩擦时，据滑轮组的特点得，动滑轮的重力
故C正确，不符合题意；
D．提升蜂蜜所做的有用功
W有=Gh=200N×3m=600J
该滑轮组的机械效率
故D错误，符合题意。
故选D。
10．C
【详解】
A．由题图可知，承担物重的绳子段数
n甲=3，n乙=2
由题可知，动滑轮重、物体的重力均相等，不计绳重与摩擦，根据
F=(G物+G动)
可知，作用在甲滑轮组的拉力较小，即
F甲＜F乙
故A错误；
B．将物体提升相同的高度h，绳子自由端移动的距离分别为
s甲=3h，s乙=2h
根据
在相同时间内，甲图中绳端移动的速度较大，故B错误；
C．两滑轮组的有用功、总功均相等，由
η=
可知，两滑轮组的机械效率相等，即
η甲=η乙
故C正确；
D．物重相等，提升相同的高度，则有用功相同；不计绳重与摩擦，动滑轮重相同，则做的额外功相同，由
W总=W有+W额
可知，拉力做的总功相等，即
W总甲=W总乙
故D错误。
故选C。
11．D
【详解】
由图知，斜面AB的倾斜角度小于斜面AC，且分别拉动同一物体，所以物体沿AB运动时拉力F1较小，即：F1＜F2；斜面光滑说明摩擦力为0，则在光滑的斜面上没有做额外功，所以拉力在两斜面上做功都等于克服物体重力做的功，由 W=Gh可知，拉力做的功相同，即： W1=W2；从底部匀速拉到顶点A物体的速度相同，且F1＜F2，根据公式
P=== Fv
可知，物体沿AB运动时拉力F1的功率较小，即P1＜P2。综上所述，故ABC错误；D正确。
故选D。
12．C
【详解】
A．由图示知，滑轮组承重绳子的根数为3，克服摩擦力所做的功为有用功，则
W有=fs
有用功的功率
P有=fv
故A错误；
BCD．在向右匀速移动过程中，绳子端移动的距离
s绳=ns=3s
所用的时间
则拉力的所做的功
W总=F 3s=3Fs
拉力的功率
那么额外功
W额=W总-W有=3Fs-fs=(3F-f)s
装置的机械效率
故BD错误，C正确。
故选C。
13． 2 40 83.3%
【详解】
[1]由题知，该滑轮组有3段绳子承担重物，根据绳子自由端移动距离为物体被提升高度的n倍（n为承担重物的绳子段数），所以，桶上升的高度为
[2]根据滑轮组的省力情况得
[3]滑轮组的机械效率为
14． 600 3120 16.1%
【详解】
[1]将100N的沙子从一楼搬上三楼，若每层楼的高度为3m，则物体上升的高度为
h=2×3m=6m
由W=Gh得，有用功
W有用=100N×6m=600J
[2]额外功
W额=G′h=(G桶+m人g)h=(20N+50kg×10N/kg)×6m=3120J
[3]做功的效率
η=×100%=×100%= ×100%=16.1%
15． 错误 摩擦力 大
【详解】
[1][2][3]测滑轮组机械效率的实验中，应该缓慢匀速拉动弹簧测力计。若保持静止读数，摩擦力会对实验产生影响，导致测出的拉力会偏小，即总功的测量值会偏小，所以机械效率测量值会偏大。因此该同学的想法是错误的。
16． 2 150 150
【详解】
[1]由图可知，滑轮组中n=2，物体移动的距离为
则绳端移动的距离为
[2]拉力做的总功为
滑轮组克服物体与地面之间的摩擦力做的功，即有用功为
[3]故由可得，地面对物体A的摩擦力为
17． 不可靠 96.2%
【详解】
试题分析：（1）不可靠，实验次数仅一次，存在偶然性，不具有普遍性，应该多次测量，寻找普遍规律．
（2）斜面的机械效率
考点：多次实验 斜面机械效率
18． 滑轮组的机械效率为80% 拉力的功率和滑轮组的机械效率分别为66.7W、75%
【详解】
试题分析：（1）人站在地面上拉绳子，所以应先绕过定滑轮，固定端在定滑轮的挂钩上．
（2）利用滑轮组做功时，对物体所做的功为有用功，利用W=Gh计算；动力（手的拉力）做的功为总功，利用W=Fs计算．再利用效率公式求滑轮组的机械效率；
（3）利用W=Gh计算有用功；绳重及摩擦不计，根据F=（G+G动）求出动滑轮重，再根据F=（G+G动）求出提升600N重物时的拉力，根据s=2h求出拉力移动距离，根据W=Fs求出拉力做的总功，利用效率公式求此时的机械效率；知道做功时间，利用功率公式即可求出拉力的功率．
解：
（1）要求施力方向向下，从绳子末端开始，依次绕过定滑轮、动滑轮，这样反复完成，绕法如图所示：
（2）由图可知，n=2，则s=2h=2×5m=10m，
有用功：W有=Gh=800N×5m=4000J，
总功：W总=Fs=500N×10m=5000J，
机械效率：η=×100%=×100%=80%；
（3）提升800N重物时，绳重及摩擦不计，拉力F=（G+G动），动滑轮重G轮=2F﹣G=2×500﹣800N=200N，
如果重物G′=600N，要把重物在1min内匀速提升5m，
有用功：W有′=G′h=600N×5m=3000J，
绳重及摩擦不计，动滑轮重不变，拉力F′=（G′+G动）=（600N+200N）=400N，
s=2h=2×5m=10m，
总功：W总′=Fs′=400N×10m=4000J，
机械效率：η′=×100%=×100%=75%；
拉力的功率：P′==≈66.7W．
答：（1）如图所示
（2）滑轮组的机械效率为80%；
（3）拉力的功率和滑轮组的机械效率分别为66.7W、75%．
19．（1）400 N （2）6．4×104W（3）3.24×108J 75%
【详解】
（1）根据表格数据可知，汽车速度增大为原来的3倍，则阻力增大为原来的9倍（9=32 ）；速度增大为原来的4倍，则阻力增大为原来的16倍（16=42 ）；即汽车所受的阻力与速度的平方成正比，所以，当汽车的速度为20m/s时，汽车受到的阻力为10m/s时阻力的22 =4倍，则此时的阻力Ff =4×100N=400N，所以漏填的数据应为400N；
（2）根据表格数据可知，当该车以40m/s的测试速度匀速行驶时，阻力Ff ′=1600N，因为匀速行驶，所以此时的牵引力：F牵 =Ff ′=1600N，牵引力的功率：P=F牵 v=1600N×40m/s=6.4×104 W=64kW；
（3）当该车以30m/s的测试速度匀速行驶时，牵引力F牵 ′=Ff ″=900N，
牵引力做的功：W牵 =F牵 ′s=900N×360×103 m=3.24×108 J，
已知“电动汽车配备容量为120kW h的锂电池”，则汽车消耗的电能：
W电 =P电 t=120×103 W×3600s=4.32×108 J，
电能转化为机械能的效率：η=W牵/W电×100%=3.24×108J/4.32×108J×100%=75%
20． F1 增大 7000N 35s 95.2%
【详解】
（1）[1]由抽象成的模型图可知，它用到的杠杆的相关知识，图中F0为拉索的拉力，F1相当于桥重和过往车辆等产生的对桥的作用力，O点此杠杆的支点。
[2]如下图所示，桥塔高度增加后，阻力F1及其力臂不变，L0'＞L0，即动力臂增大，由杠杆的平衡条件可知：斜拉索的拉力F0减小。
（2）①[3]由图知，n＝3，拉力端移动距离
s＝3h＝3×10m＝30m
绳重和摩擦不计，拉力
F＝(G+G轮)＝× (2×103kg×10N/kg+100kg×10N/kg)＝7000N
②[4]拉力做功
W＝Fs＝7000N×30m＝2.1×105J
由P＝得做功时间
t＝＝＝35s
③[5]有用功
W有用＝Gh＝2×104N×10m＝2×105J
滑轮组的机械效率
η＝×100%＝×100%≈95.2%
21．（1）见解析所示；（2）20N；（3）12.5W
【详解】
（1）人拉绳子时的受到绳子的拉力和重力，如图所示；
（2）衣物重力：G1＝mg＝8kg×10N/kg＝80N， h＝s＝,W有用＝G1h＝80N0.25m＝20 J; 晾衣架的总重为G2,由η＝×100%＝80%得×100%＝80%，解得G2＝N；（3）η＝×100%＝80%，解得W总＝25J，则功率P＝＝12.5W.
点睛：（1）人拉绳子的力和绳子对人的拉力是相互作用力；（2）根据G＝mg求出衣物的重力，有用功W有用＝G1h，根据η＝×100%＝80% 求出晾衣架的总重；（3）根据η＝＝80%求出W总，再根据 P＝求出功率．
答案第1页，共2页
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