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．利用如图所示的甲、乙两滑轮组，在相同的时间内用大小相同的力和分别把质量相等的重物提升到相同的高度，则（　　）
A．力做功的功率小 B．甲、乙两个滑轮组的额外功相同
C．乙滑轮组的机械效率高 D．甲、乙两个滑轮组的总功相同
2．如图甲所示的装置，A是重10N的空吊篮，绳子B和C能承受的最大拉力分别为100N和60N。质量为50kg的小张同学将A提升到高处，施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦，。下列结论正确的是（　　）
动滑轮的重力为9N；
内拉力F做的功为；
内拉力F的功率为4W；
此装置提升重物的最大机械效率约为。
A． B． C． D．
3．用如图所示的滑轮组提起重4.5N的物体，使其沿竖直方向以0.1m/s的速度匀速向上运动了2s，绳子自由端的拉力为2N，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．绳子自由端移动的距离为0.2m B．动滑轮重为1N
C．滑轮组的机械效率为75% D．拉力的功率为0.2W
4．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5．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%
6．如图所示，甲、乙分别为同一滑轮组的不同绕法，忽略绳重及一切摩擦，用图甲绕法匀速提升重为900N的物体时，机械效率为90%。下列判断正确的是（　　）
A．拉力F1的大小为450 N
B．用图乙绕法匀速提升400N的重物时，机械效率为80%
C．分别用两种绕法匀速提升相同重物时，图乙绕法的机械效率更大
D．分别用两种绕法匀速提升相同重物升高相同高度，F1、F2做功不相等
7．用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆A点下面的钩码缓缓上升，实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为0.5N。若杠杆的本身的重力不计，则下列说法正确的是（　　）
A．拉力对杠杆做的额外功为0.1J
B．匀速竖直拉动过程中弹簧测力计示数先变小后变大
C．若将钩码从A点移到B点，用同样的方式将钩码提升0.1m，则机械效率降低
D．若将钩码从A点移到B点，用同样的方式将钩码提升0.1m，则机械效率升高
8．某人将一箱书用两种方式搬上楼，第一种方式是先搬一部分书上楼，再搬剩下的部分；第二种方式是把所有的书一起搬上楼。假设他上楼的速度相同，用这两种方式搬书的功率分别为P1、P2，机械效率分别为η1、η2，则（ ）
A．P1>P2 η1>η2 B．P1>P2 η1<η2
C．P1η2 D．P19．如图所示，斜面长s=3m，高h=0.5m，建筑工人用绳子在5s内将重400N的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是120N（忽略绳子的重力）．则下列说法正确的是（　　）
A．克服斜面摩擦力所做的功是160J B．拉力的功率是50W
C．拉力所做的功是300J D．斜面的机械效率是80%
10．用如图甲所示的滑轮组匀速提升不同物体，每次物体被提升的高度均为0.8m，滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示，不计绳重和摩擦，下列分析正确的是（　　）
A．动滑轮的重力为5N
B．该滑轮组的机械效率可以达到100%
C．每次提升重物时，做的额外功均为4J
D．若物体重为30N时，滑轮组的机械效率为75%
11．如图所示，在斜面上将一个重4.5N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为1.8N，斜面长s＝1.2m、高h＝0.3m。把重物直接提升h所做的功作为有用功，则（　　）
A．有用功为1.35J，机械效率为75%
B．有用功为2.16J，机械效率为62.5%
C．有用功为1.35J，机械效率为62.5%
D．有用功为1.35J，机械效率为100%
12．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
二、填空题
13．如图所示，用弹簧测力计竖直向上匀速提升重为5.4N的物体，弹簧测力计的示数是___________N，则滑轮组的机械效率是___________。
14．在测定滑轮组的机械效率的实验中，用同一滑轮组先后两次将重力不同的两组钩码匀速提升相同的高度，第二次比第一次钩码重，如图所示，两次实验中摩擦均不计。则两次实验中额外功W甲额外______W乙额外，滑轮组的机械效率η甲______η乙。（均选填“>”“=”或“<”）
15．如图甲和乙所示为研究定滑轮和动滑轮特点的装置和实验操作；实验证明：使用定滑轮可以 ______；使用动滑轮可以省力，但不改变力的方向；分析可知 ______的机械效率较高。
16．在“测量滑轮组机械效率”的实验中，实验装置和弹簧测力的示数如图所示，已知每个钩码的重力为0.5N，缓慢拉动弹簧测力计，5s内使钩码升高了10cm，不计摩擦，则拉力做的有用功为______，拉力做功的功率为______。
三、综合题
17．港珠澳大桥是世界上最长的跨海大桥，总长约55公里。图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图，使用电动机和滑轮组（图中未画出）将实心长方体A从江底竖直方向匀速吊起，图乙是钢缆绳对A的拉力F1随时间t变化的图像。A完全离开水面后，电动机对绳的拉力F大小为6.25×103N，滑轮组的机械效率为80%，已知上升的速度始终为0.1m/s。（不计钢缆绳与滑轮间的摩擦及绳重，不考虑风浪、水流等因素的影响，g=10N/kg），求：
(1)长方体A的重力是_______N；未露出水面时受到的浮力是_______N。
(2)长方体A的密度是多少？在如图虚线框中的滑轮组通过动滑轮吊起物体，动滑轮上的绳子段数是多少？______
(3)把长方体A放在岸边的水平地面上，它对地面的压强是多少？______
(4)长方体A完全离开水面后，在上升过程电动机对绳的拉力F的功率。______
18．在一次课外活动中，老师带领同学们到海运码头去参观．看到大型起重机一台挨一台，个个高昂着头．老师指着它们问身边的同学：知道这些“大力士”是根据什么道理制造的吗？“滑轮组呀！”同学们脱口而出．“用它们来钓（吊）鱼怎么样？”大家捧腹大笑．“笑什么啊！”老师越是一本正经，同学们越是笑得前仰后合．
“你们多少也要体谅点儿，它们整天忙碌着，闲暇时钓钓鱼轻松一下难道不应该？”
“应该还是应该，就是太不合算了，也就是说用它们来钓鱼，其机械效率太低了．”小明应答着．
小明同学的说法对吗？请你结合上述情景，对其说法作出评价．
19．如图甲所示，用弹簧测力计拉着绳子利用滑轮组将重3N的物体匀速提升0.5m。
（1）求图甲中弹簧测力计对绳的拉力所做的功；
（2）求图甲中滑轮组的机械效率；
（3）请在图乙中画出比图甲更省力的绕线。
20．如图所示的是某施工队在岸边打捞掉入水中石材时的装置示意图，每个滑轮重为100N，均匀实心石材的密度为2.5×103kg/m3，石材的质量为250kg。绳重和摩擦、滑轮与轴的摩擦、水对石材的阻力均忽略不计。（ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
(1)在向上提拉石材的过程中，石材受到的水的压强越来越______（选填“大”或“小”）；
(2)石材未露出水面前，石材所受到的浮力；( )
(3)将石材在水中匀速提升3m且石材未露出水面，人的拉力所做的功；( )
(4)在石材未露出水面前，用该装置匀速向上提拉石材时的机械效率。( )
21．“蛟龙号”创造了“中国深度”--下潜7062m．今年“蛟龙号”将远赴印度洋探索2700m深处活火山的奥秘．已知：海水密度ρ=1.03×103kg/m3，声音在海水中的传播速度是1500m/s，取g=10N/kg．问：
（1）“蛟龙号”下潜到2700m深度时受到的海水的压强是多少？
（2）电磁波传播速度大，但是在海水中的传输距离是短．母船与“蛟龙号”信息传递要借助于声呐．在2700m深处的“蛟龙号”收到正上方母船的指令需要多长时间？
（3）“蛟龙号”到达海底扔掉部分配重后，排开的水所受的重力是5×103N，它受到的浮力是多少？
（4）任务完成后，起重机把重2.2×105N的“蛟龙号”吊到母船上，起重机滑轮装置原理如图乙，在滑轮装置作用下，“蛟龙号”离开水面后缓慢竖直上升10m后到达甲板，绳子自由端的拉力为68750N，移动的距离是40m，则滑轮装置的机械效率是多少？
（5）你认为“蛟龙号”面临的主要技术难题是什么（答出一条即可）？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
A．两物体上升速度相同，所以甲绳自由端移动速度大于乙绳端移动速度，根据
P===Fv
可知，拉力F1、F2相同，所以F1的功率大，故A不符合题意；
C．甲滑轮组由3段绳子承担物重，所以
s1=3h
则甲滑轮组的机械效率为
η甲==
乙滑轮组由2段绳子承担物重，所以
s2=2h
则乙滑轮组的机械效率
η乙==
所以乙滑轮组的效率高，故C符合题意；
BD．已知滑轮组把质量相等的重物提升到相同的高度，由公式
W有=Gh=mgh
可知，两个滑轮组做的有用功相同；因为乙滑轮组的机械效率大，由η=可知相同时间，甲滑轮组做的总功较大，由
W额=W总-W有
所以甲做的额外功较多，故BD不符合题意。
故选C。
2．C
【详解】
①由图丙可知，在内，A被匀速提升，由图乙可知拉力，
由图知，，忽略绳重及摩擦，拉力
则动滑轮重力
故错误
由图丙可知，内物体上升的距离
则自由端移动的距离
由图乙可知，内拉力，
则内拉力F做的功
故正确
由图丙可知，A上升的速度，拉力端移动速度
内拉力F的功率
故正确
忽略绳重及摩擦，C处绳子拉力
则当C处最大拉力为60N时，B处拉力为110N；
当B处最大拉力为100N时，C处拉力为55N；所以要以B处最大拉力为准，B处的拉力
此装置最多能匀速运载货物的重力
此装置提升重物的机械效率随提升物重的增大而增大，此装置提升重物的最大机械效率
故正确。
故A、B、D错误，C正确。
故选C。
3．C
【详解】
A．由
可知，物体上升的高度为
h=vt=0.1m/s×2s=0.2m
由图可知，绳子承担重物的段数
n=3
绳子自由端移动的距离为
s=nh=3×0.2m=0.6m
故A错误；
B．因为不计绳重和摩擦时，有
所以动滑轮的重力为
G动=nF-G=3×2N-4.5N=1.5N
故B错误；
C．根据机械效率的计算公式可得，滑轮组的机械效率为
故C正确；
D．绳子自由端移动的速度为
v=nv物=3×0.1m/s=0.3m/s
由功率的计算公式可得，拉力的功率为
故D错误。
故选C。
4．D
【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。
5．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。
6．B
【详解】
A．图甲中n=2，因为机械效率
所以拉力为
故A错误
B．图甲中，忽略绳重及一切摩擦时
则动滑轮的重力：
G动=2F1﹣G物=2×500N﹣900N=100N
在图乙中，忽略绳重及一切摩擦，克服动滑轮重做的功为额外功，则滑轮组的机械效率为
故B正确；
C．分别用两种绕法匀速提升相同重物时，由
可知，两图中的机械效率相等，故C错误；
D．分别用两种绕法匀速提升相同重物升高相同高度时，由W有=Gh可知，两图中的有用功相等，由W额外=G动h可知，两图中的额外功相等，因为W总=W有+W额外，所以F1、F2做的总功相等，故D错误。
故选B。
7．D
【详解】
A．拉力对杠杆做的总功为
拉力对杠杆做的有用功为
拉力对杠杆做的额外功为
故A错误；
B．由图可得OC为钩码的力臂，OD为弹簧测力计拉力的力臂
根据杠杆的平衡条件
由图可知
根据三角形相似，对应表比值相等，因为和G不变，则拉力F不变，弹簧测力计示数不变，故B错误；
CD．若将钩码从A点移到B点，用同样的方式将钩码提升0.1m时，有用功不变，此时杠杆升高的距离变小，则额外功变小，由机械效率公式可知，机械效率升高，故C错误，D正确。
故选D。
8．D
【详解】
由题意得两种方式做的有用功相同，第一种方式克服人的体重做两次额外功；第二种方式只克服人的体重做一次额外功。第一种方式做的总功小于第二种方式的两倍。由于上楼的速度相同，第一方式上楼用的总时间是第二种方式的两倍，根据得
P1两种方式做的有用功相同，第一中方式中做的额外功多，第二中方式做的额外功少，所以第一种方式做功的效率低，即
η1<η2
故ABC不符合题意；故D符合题意。
故选D。
9．A
【详解】
C．拉力所做的功为
W总=Fs=120N×3m=360J
故C错误；
B．拉力的功率为
故B错误；
A．拉力做的有用功为
W有用=Gh=400N×0.5m=200J
克服斜面摩擦力所做的额外功为
W额外=W总-W有用=360J-200J=160J
故A正确；
D．斜面的机械效率为
故D错误。
故选A。
10．D
【详解】
A．由图象可知，当物重为10N时，滑轮组的机械效率为50%，不计摩擦，滑轮组的机械效率
则动滑轮重力为
故A错误；
B．使用滑轮组时，不计摩擦，由可知机械效率不可能达到100%，故B错误；
C．不计绳重和摩擦，动滑轮克服重力做的功为额外功，由于每次提升货物时用的是同一滑轮组，故额外功相同，即
故C错误；
D．物体重为30N时，则滑轮组的机械效率
故D正确。
故选D。
11．C
【详解】
有用功
总功
机械效率
故选C。
12．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。
13． 2.4 75%
【详解】
[1]由图可知，弹簧测力计分度值为0.2N，故其示数是2.4N。
[2]弹簧测立计示数即绳子末端受到的拉力F为2.4N，由图可知绳子承担重物的段数n为3，根据
可得滑轮组的机械效率
14． =
<
【详解】
[1]根据题意可知，摩擦均不计，额外功为克服动滑轮和绳子的重力所做的功，动滑轮和绳子的重力相同，上升的高度也相同，则所做的额外功是相同的，即W甲额外=W乙额外。
[2]根据
可知，在动滑轮和绳子的重力相同的情况下，物体的重力不同，机械效率不同；物体的重力越大，则机械效率越大，即η甲<η乙。
15． 改变力的方向，但不能省力 甲
【详解】
[1]从甲图中可以看出，三次拉力的方向都不相同，在实验过程中不断改变拉力的方向，观察测力计的示数都为1N，等于物重，故可得出结论：定滑轮可以改变力的方向，但不能省力。
[2]由甲图中数据可知，定滑轮的机械效率为
由乙图中数据可知，动滑轮的机械效率为
可知η定>η动，即甲的机械效率高。
16． 0.1J 0.03W
【详解】
[1]由图可知n=3，则拉力做的有用功为
W有=Gh=2×0.5N×0.1m=0.1J
[2]由图知，弹簧测力计的分度值为0.05N，示数为0.5N，即拉力为0.5N，拉力做功的功率为
17． 2×104 104 2×103kg/m3，4 股 4×104Pa 2.5×103W
【详解】
(1)[1]由图象乙可知，长方体A完全露出水面时受到钢缆绳的拉力，因为长方体A做匀速直线运动，所以长方体A处于平衡状态，受平衡力，长方体A受到的重力与受到的拉力是一对平衡力，根据平衡力条件，则
[2]由图象乙可知，长方体A浸没在水中时，受到钢缆绳的拉力，因为长方体A做匀速直线运动，所以长方体A处于平衡状态，受平衡力，长方体A受到的重力与受到的拉力和浮力三个力平衡，根据平衡力条件，则
(2)[3]长方体A浸没时，可求长方体A的体积，根据阿基米德原理，则
长方体A的质量，由得
则长方体A的密度
设绳子股数为，A完全离开水面后，滑轮组的机械效率为80%，则
则
(3)[4]由图象乙可知，长方体A上表面刚好到达水面处至下表面刚好离开水面所用时间是20s，上升的速度始终为0.1m/s，则长方体A的长度
则长方体A的横截面积
则长方体A对水平地面的压强
(4)[5]绳子自由端移动的速度
长方体A完全离开水面后，绳子自由端拉力的功率
18．见解析
【详解】
由η=和W总=W有+W额，经过数学变形可得：
η=．
由此可知，对于同一滑轮组而言，克服额外阻力所做的功W额是一定的，因此，在机械所能承受的范围内，所做的有用功越多，机械效率就越大，所做的有用功越少，机械效率就越小．
若用滑轮组来钓鱼，因鱼的重力比较小，对它做的有用功小，还要比额外功小得多，故它的机械效率就很小很小，显然，小明同学的说法是正确的．
19．（1）2.4J ；（2）62.5％ ；（3）
【详解】
（1）由图甲知道，承担物重绳子的段数n＝2，则绳端移动的距离s＝2h＝2×0.5m＝1m，由图读出拉力F＝2.4N，拉力做功：W总＝Fs＝2.4N×1m＝2.4J；（2）有用功：W有＝Gh＝3N×0.5m＝1.5J；滑轮组的机械效率是：．
20． 小 1000N 4800J 93.75%
【详解】
(1)[1]在向上提拉石材的过程中，石材所处的深度越来越小，水的密度不变，由p＝ρgh可知石材受到水的压强越来越小。
(2)[2]由可得石材未露出水面前，排开水的体积为
V排＝V石＝＝＝0.1m3
石材所受的浮力为
F浮＝ρ水gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×0.1m3＝1000N
(3)[3]由图知n＝2，拉力端移动距离为
s＝2h＝2×3m＝6m
石材的重力为
G石＝m石g＝250kg×10N/kg＝2500N
不计绳重和摩擦和水对石材的阻力，则石材未露出水面前拉力大小为
F＝(G石﹣F浮+G动)＝×(2500N﹣1000N+100N)＝800N
拉力做的总功为
W总＝Fs＝800N×6m＝4800J
(4)[4]在石材未露出水面前，用该装置匀速向上提拉石材时的机械效率为
21．（1）2.78×107Pa；（2）1.8s；（3）5×103N；（4）80%；（5）“蛟龙号”面临的主要技术难题是压强
【详解】
试题分析：（1）“蛟龙号”下潜到2700m深度时，蛟龙号壳体受到海水的压强：
p=ρgh=1.03×103kg/m3×10N/kg×2700m≈2.78×107Pa；
（2）母船与“蛟龙号”信息传递要借助于声呐，声呐发出的超声波在海水中的传播速度是1500m/s，“蛟龙号”收到正上方母船的指令需要的时间：
（3）由阿基米德原理可知，“蛟龙”号受到的浮力等于它排开海水的重力：F浮=G=5×103N；
（4）方法一：起重机把“蛟龙号”吊到母船的甲板上，克服“蛟龙号”的重力作的功是有用功，知道“蛟龙号”的重力，及“蛟龙号”上升的高度用公式W有用=Gh可计算出有用功；绳子自由端的拉力为68750N，移动的距离是40m，可用公式W总=Fs求出总功．最后用公式计算．
方法二：分析图乙，滑轮组承担物体重力的绳子股数：n=4，∴拉力移动的距离s=4h
滑轮装置的机械效率：
（5）随着下潜深度的增大，压强会越来越大，所以下潜至深海需要克服的技术难题是：压强．
考点：液体的压强的计算；浮力大小的计算；滑轮（组）的机械效率．
答案第1页，共2页
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