2022年滑轮斜面机械效率专题练习（1）（含答案）

2022滑轮斜面机械效率专题复习
一．滑轮的计算
（2021杭中月考）质量为4kg的物体A放在水平桌面上，利用如图所示的装置使物体以2m/s的速度做匀速直线运动，弹簧测力计拉力F始终保持水平，弹簧测力计的示数是6N,绳子的伸长及滑轮的摩擦不计，则( )
A.对物体的拉力是3N B.水平桌面対A的滑动摩擦力是6N
C.在1s内弾簧测力计拉力做功是12J D.1s内弹簧测力计拉力的功率是24W
（2021育才月考）某同学使用图中装置探究滑轮组，物体重30N，下面说法错误的是（　　）
A．该滑轮组由一个定滑轮和一个动滑轮组成，既可以省力，又可以改变力的方向
B．若不考虑绳重、滑轮重及摩擦，要提起重物，拉力至少为10N
C．若将重物提升3cm，绳子自由端需要移动9cm
D．实验中，该同学匀速提升物体，所用拉力大于10N
（2021采实期中）重为200N的物体，利用轻质滑轮组在拉力F为30N的作用下，以0.2ms的速度在水平地面上匀速移动了5s。不计轮重、绳重和轴摩擦，则下列判断正确的是（　　）
A.物体受到的摩擦力为90N
B．拉力F做的功为30J
C．拉力F的功率为12W
D．拉力F做的功等于克服物体重力做的功
（2021大关期中）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，把质量相等的重物G提升了相同的高度，所用的拉力分别为F甲、F乙，拉力做的功分别为`W甲、W 乙，拉力的功率分别为P甲、P乙，机械效率分别是η甲，η乙（忽略绳与摩擦），下列关系式正确的是（　　）
A.W甲< W乙 P甲 = P乙 B.F甲 < F乙 η甲=η乙
C.W甲 > W乙 P甲 > P乙 D.F甲 > F乙 η甲=η乙
（2021大关期中）如图所示，用24N的水平拉力F拉滑轮，可以使重20N的物体A以0.2 m/s的速度在水平地面上匀速运动。物体B重10N，弹簧测力计的示数为5N且不变。若不计轮重、弹簧测力计重、绳重和轴摩擦，则下列说法中正确的是（　　　）
A.地面受到的摩擦力为10N
B.滑轮移动的速度为0.4 m/s
C.水平拉力F的功串为4.8W
D.在2s内绳子对物体A所做的功为4.8J
（2021育才月考）如图所示的简单机械，忽略各种摩擦及杠杆和滑轮的重力，当提起相同重物时，最省力的是（　　）
A． B． C． D．
（2021公益期中）如图所示物体A通过动滑轮在水平拉力F作用下沿水平面以2m/s的速度匀速运动，此时弹簧测力计的示数是8N，若滑轮绳子、弹簧测力计的重力和摩擦力均不计，那么物体A与水乎面的摩擦力以及2s内F的功率分别为（ ）
A.16N，16W B.16N，32W C.8N，16W D.8N，32W
（2021公益期中）如图所示，用相同的滑轮和绳子分别组成甲、乙两个滑轮组，用相同的拉力分别用甲、乙两个滑轮组在相同时间内将重物匀速提升相同的高度，不计绳重及摩擦，则下列说法正确的是（ ）
A.物体的重力G甲＞G乙 B.拉力所做的功W甲＞W乙
C.拉力的功率P甲＞P乙 D.滑轮组的机械效率η甲＜η乙
（2021公益期中）如图所示，利用轻质滑轮组拉动水平地面上重为300N的物体，拉力F的大小为30N时，绳子自由端速度为2m/s，滑轮组的机械效率为75%，请计算10秒内拉力F所做的功为 J，物体受的摩擦力为 N。
（2021建兰期中）用如图甲所示的滑轮组提升重200N的物体，已知拉力F为80N，不计绳重和摩擦，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，反映绳子自由端运动的图线是 （填"A"或"B"），动滑轮重为 N.3s内对物体做的有用功为 J
（2021观成月考）（4分）如图所示，用10N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的木板A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动，弹簧测力计的示数为3N．若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，则：（1）B受到的摩擦力大小及方向是　 　 ，（2）绳子拉物体A的功率为　 　W。
（2021观成月考）在日常生活和工农业生产中，提高机械效率有着重要的意义。提高机械效率，要从研究影响机械效率的因素出发，寻求办法。
（1）为了探究影响机械效率的因素，小明选取了大小相同的滑轮，利用图甲和图乙装置进行实验，并把数据整理记录在下表中。
①分析表格数据亏发现，滑轮组的机械效率与 有关，与 无关。
②第5次实验室利用了图 　 　的装置完成的，判断依据是 　 　。
（2）小明利用图丙装置实验发现：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。保持斜面倾斜程度不变，可以采用 　 　的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率。
（3）实验表明：额外功越小，总功越接近有用功；进一步推理得出：假设没有额外功，总功等于有用功；可见使用任何机械都不能省功。下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是 　 　。
A.焦耳定律 B.牛顿第一定律 C.阿基米德原理 D.欧姆定律
（2021采实期中）在探究“滑轮组的机械效率”时，小明利用滑轮组进行了4次测量，测得数据如表所示：
实验次序 物重G/N 钩码上升的高度h/m 动力F/N 动力作用点移动的距离s/m 滑轮组的机械效率η/%
1 1 0.1 0.7 0.3 47.6
2 1 0.2 0.7 0.6 47.6
3 2 0.1 1.1 0.3 60.6
4 4 0.1 2 0.3
（1）请根据表中的数据，在图中画出实验中滑轮组的绕绳方法。
（2）实验中为了测量绳子自由端拉力F的大小，应该在弹簧测力计　　（选填“静止”或“竖直匀速拉动”）时读数。
（3）表格中缺少的一个数据应为　　%。
（4）由表中数据可知，通过　　可以提高滑轮组的机械效率。
（5）若将此滑轮组换一种绕绳方法，不计摩擦及绳重，提升相同的物体时，滑轮组的机械效率 （选填“变大”“变小”或“不变”）
（2021观成月考）如图甲所示，滑轮组在竖直向上的拉力F作用下，将重为90N的物体匀速提起，在5s时间内绳子自由端移动的距离为s＝3m．图乙是滑轮组工作时的拉力F与绳自由端移动距离s的关系图（忽略绳重及摩擦）。
（1）计算物体上升的速度。
（2）图乙中阴影部分的面积表示 。
（3）计算动滑轮的重力。
（4）计算滑轮组提升该重物时的机械效率。
（2021育才月考）（5分）某工人用如图所示的滑轮组匀速打捞水中的工件。已知工件的体积为30dm3，密度为3×103kg/m3。每个滑轮的重力为20N，不计绳与滑轮间的摩擦、绳重及水的阻力。（已知ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg）求：
（1）工件浸没在水中时所受的浮力；
（2）工件受到的重力；
（3）工件在水中上升6m的过程中（工件始终浸没在水中），工人做了多少功。
（2021采荷期中）如图是滑轮组提起重物装置的示意图，物体重G＝6×104N滑轮组的机械效率为80%，要把重物匀速提升1m求：
（1）有用功？（2）额外功？（3）拉力F？
（2021大关期中）在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化如图。为了尽快疏通道路，交警只用了30s的时间，指挥拖车在水平路面上将质量是1.5t的故障车匀速拖离了现场。若故障车被拖离的速度是6m/s，绳子自由端的拉力F是500N，该装置的机械效率是80%．求：
（1）故障车在30s内通过的路程；
（2）拉力F在30s内所做的功；
（3）故障车在被拖离过程中受到的阻力。
（2021大关期中）工人用如图甲所示的滑轮组利用箱子运送建材上楼，每次运送量不定。滑轮组的机械效率随重力不同的建材变化的图像如图乙所示，滑轮与钢绳间的摩擦力及箱子和绳重忽略不计。求：
（1）若工人用300N的拉力，将建材匀速竖直向上提升了6m，工人所做功；
（2）当所运送建材的重为400N时，工人作用在绳子上的拉力；
（3）当滑轮组的机械效率为80%时，所运送建材受到的重力。
（2021公益期中）“龙门吊”是港口、货场中常见的起重设备，其滑轮组部分如图所示。现用此装置将地面上一个质量为2600kg，与地面的接触面积为1.3m2的重物匀速吊到3m的高处，动滑轮的重力为1000N（g取10N/kg）
（1）求重物被吊起前对地面的压强；
（2）求提升重物过程中拉力做的有用功
（3）若钢索能够承受的最大拉力为1×104N，提升过程中钢索的重和摩擦对应的额外功始终占总功的10%,求滑轮组的最大机械效率。
（2021拱中期中）使用滑轮组即能省力又能改变力的方向，爱学习的小段同学用自制的滑轮组把600N的重物缓慢提升2m,如右图所示，此时该滑轮组的机械效率为80%。求：
（1）克服物体重力做的有用功是多少？
（2）拉力F的大小为多少？
（3）若不计一切摩擦和绳重，该滑轮组的动滑轮重力为多少？
（2021拱中期中）如图的“塔吊” ,AB是竖直支架，CD是水平臂，其中OC段叫平衡臂，0C=10m, C端装有配重体，OD段叫吊臂，E处装有滑轮组，可在0、D两点间移动。水平臂的重力、 滑轮组重力及各种摩擦力忽略不计。
（1）当OE=10m时，若用此“塔吊”能起吊重物的最大质量是1.6t,则当滑轮组移到D点（0D=25m）时能够安全起吊重物的最大质量是多少？
（2）0E=15m时，用此“塔吊”将0.5t的钢材先竖直匀速吊起8m高，然后沿水平方向慢慢旋转，通过5米 后即送达指定位置，在这一过程中“塔吊”对钢材做了多少功
二．斜面计算
（2021采荷期中）用大小为250N、方向沿斜面向上的推力F,将重为400N的货物由斜面底端推至车箱，己知斜面长s为4m,高h为2m,如图所示，则此过程中推力所做的功为__ _J, 斜面的机械效率为____， 斜面对货物的摩擦力为__ _N。
（2021大关期中）（4分）如图所示，斜面长为5 m，高为3 m。现用大小为90N的平行于斜面的拉力F，将一个为120N的物体由斜面底端匀速拉到顶端，则该斜面的机械效率是 物体受到的摩擦力是 N.
（2021采实期中）如图所示是某一科学小组探究“斜面的机械效率”实验装置及实验数据记录表：
斜面的倾斜程度 物块重（N） 斜面高（m） 沿斜面拉力（N） 斜面长（m） 机械效率
较缓 10 0.1 5.0 1
较陡 10 0.3 6.7 1 45%
最陡 10 0.5 1 62.55%
（1）沿斜面拉动木块时，为使测力计的示数稳定，应尽量使木块做　 　运动；表格中空缺的两项数据为　 　、　 　。
（2）本实验研究了　 　对斜面机械效率的影响，其影响规律是　 　。
（3）表中数据中，斜面最陡时，拉力所做的额外功为　 　J；物块受到斜面的摩擦力是
　 　N。
（4）比较表中“物块重”和“　 　”两栏对应的数据，可知斜面是一种　 　（选填“省力”或“费力”）的简单机械。
（2021公益期中）斜面是一种简单机械，在生活和生产中使用斜面的好处是可以省力，那么斜面的省力情况与哪些因素有关呢？（使用斜面的省力情况可以通过比较沿斜面拉力F与物体重力G的比值大小来判定，比值越小，越省力）
小明做了如下猜想：
猜想1：与斜面的表面材料有关；猜想2：与斜面的倾斜程度有关；猜想3：与物体受到的重力大小有关。
小明为验证上述猜想，利用如图所示的装置进行了实验。实验中所用的物块材料及其表面粗糙程度相同，在沿斜面拉力的作用下，在斜面上做匀速直线运动。实验中相关的记录如表
实验序号 1 2 3 4 5 6
斜面倾角 θ θ θ θ θ1（θ1＞θ） θ2（θ2＞θ1）
斜面的表面材 木板 毛巾 木板 木板 木板 木板
物块重G/N 2.0 2.0 4.0 6.0 2.0 2.0
沿斜面拉力F/N 1.35 1.52 2.70 4.05 1.52 1.70
回答下列问题：
（1）物体从斜面底端沿斜面匀速拉到顶端过程中，拉力的大小F 物体在斜面上受到的摩擦力f的大小（选填“大于”、“小于”或“等于”）；
（2）通过对比实验1、5、6中的数据，得出的结论是：在其他条件相同时， ；
（3）为验证猜想3，小明做了实验 （填写实验序号），分析实验数据后，小明认为这几次实验省力情况相同，依据是 。
（4）完成实验后，小明还想知道实验1中物体在斜面受到的摩擦力f的大小。已知斜面倾角θ时，斜面长1m、高0.5m，分析可知f N。
参考答案：
DACBD ABD
9.600；45 10.A 40 300
11.（1）5N，水平向右；（2）1
12.（1）滑轮材质、钩码重；提升的高度；乙，第5次试验绳端移动的距离与物块提升的高度一致；
（2）减小接触面粗糙程度；（3）B。
13.（1） （2）竖直方向匀速拉动 （3）66.7% （4）增加物重 （5）不变
14.（1）0.3m/s；（2）做功；（3）10N；（4）90%。
15.（1）工件浸没在水中时，排开水的体积V排＝V＝30dm3＝0.03m3，
受到的浮力F浮＝ρ水gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×0.03m3＝300N；
（2）根据ρ＝可得，工件的质量：
m＝ρV＝3×103kg/m3×0.03m3＝90kg；工件的重力G＝mg＝90kg×10N/kg＝900N；
（3）工件在水中上升受到的拉力F拉＝G﹣F浮＝900N﹣300N＝600N，
绳子移动距离s＝2h＝2×6m＝12m，工人拉绳子的力F＝（F拉+G动）＝（600N+20N）＝310N，
工人做功W总＝Fs＝310N×12m＝3720J。
16.（1）6×104J；（2）1.5×104J；（3）2.5×104N
17.（1）故障车在30s内通过的路程为180m；
（2）拉力F在30s内所做的功为2.7×105J；
（3）故障车在被拖离过程中受到的阻力为1200N。
18.（1）若工人用300N的拉力，将建材匀速竖直向上提升了6m，工人做功3600J；
（2）当所运送建材的重为400N时，工人作用在绳子上的拉力为400N；
（3）当滑轮组的机械效率为80%时，所运送建材受到的重力是1600N
19.（1）重物被吊起前对地面的压强为2×104Pa；
（2）提升重物过程中拉力做的有用功为7.8×104J；
（3）滑轮组的最大机械效率为87.5%。
20.（1）1200J （2）250N （3）150N
21.（1）0.64t （2）4*104J
22. 1000；80%；50
23. 80%；18
24.（1）秒表 斜面高度（2）20% （3）<
25.（1）大于 ；（2）斜面倾角越小越省力；（3）1、3、4；根据1、3、4的实验数据可知，物体的重力变为原来的几倍，拉力会变为原来的几倍，即沿斜面的拉力F与物体的重力G的比值大小相等；（4）0.35