2024-2025九上浙教版科学第三章第4节 简单机械——滑轮专题练习（含解析）

2024-2025九上浙教版科学第三章第四节简单机械——滑轮专题练习
一、单选题
1．建筑工人用如图所示的滑轮组（不计绳重及摩擦阻力），在4s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动2m的过程中，所用的拉力为400N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍。在此过程中，下列说法错误的是（　　）
A．绳子自由端沿水平方向移动了4m
B．物体移动的速度为0.5m/s
C．拉力F的功率为200W
D．物体受到的摩擦力为600N
2．如图所示，重600N 的物体在大小为 100N 的水平拉力作用下，以0.1m/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60%。下列说法正确的是 (　　)
A．物体与地面间的滑动摩擦力为100 N
B．拉力 F 做的功为100J
C．额外功的功率是8W
D．绳子自由端移动的速度为0.3m/s
3．如图所示，物体A 放在水平桌面上，小华同学在绳自由端用5N竖直向下的力拉绳时，物体在10s内匀速向右运动1m，不计滑轮重、绳重和轮轴摩擦，下列说法不正确的是 (　　)
A．物体与桌面间的滑动摩擦力是 15N
B．10s内拉力做的功是10J
C．10s内拉力的功率是1.5W
D．10s内绳子自由端移动距离为3m
4．如图所示，用40N的力F沿水平方向拉滑轮，可使重20N的物体A以0.3m/s的速度在水平面上匀速运动。物体B重10N，弹簧测力计的示数恒为10N（不计滑轮、测力计、绳子的重力，滑轮的转轴光滑）。下列说法不正确的是（　　）
A．物体A受到水平面的摩擦力是10N
B．滑轮移动的速度是0.15m/s
C．在2s内绳子对物体A做的功为6J
D．水平拉力F的功率是6W
5．质量为6kg的物体A放在水平桌面上，利用如图所示的装置使物体以0.2m/s的速度做匀速直线运动，弹簧测力计始终保持水平，其示数为3N，不计绳子与滑轮组之间的摩擦，则（　　）
A．作用在绳端的拉力F为9N B．水平桌面对物体A的摩擦力是3N
C．在2s内拉力F做功1.2J D．在2s内拉力F的功率是1.8W
二、填空题
6．如图所示， 物体A 静止于光滑水平面上，物体B 在物体A 表面向左匀速运动了0.2m(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)。
（1） 滑轮1 和滑轮2中，属于动滑轮的是　 　。
（2） 弹簧测力计的读数为　 　N。
（3）若F2增大，则物体A 相对地面的运动状态如何 　 　 (填“向左运动”“向右运动”或“静止”)。
7．如图所示，小科用180N的拉力F使重1000N的物体以1m/s的速度做匀速直线运动，已知物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.3倍。（绳子和滑轮间有摩擦且不能忽略）
（1）绳子自由端移动的速度是　 　；
（2）物体受到的拉力为　 　；
（3）拉力F做功的功率是　 　。
三、实验探究题
8．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，某实验小组用同一滑轮组进行了三次实验（如图所示），实验数据记录如表。
次数 钩码重/N 钩码上升距离/cm 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计上升距离/cm 机械效率/%
1 2 10 0.8 30 83.3
2 4 10 1.5 30
3 6 10
30 90.9
（1）在第2次实验中，滑轮组的机械效率η为 　 　；（保留一位小数）
（2）分析数据可得结论：同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越 　 　（填“高”或“低”）；
（3）根据实验结论推测，使用该滑轮组再次将重为8N的物体匀速提升10cm，此时滑轮组的机械效率可能为 　 　；
A.71.6% B.82.6% C.92.4% D.100%
（4）另一实验小组改变动滑轮的重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图丁的图像。分析可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越 　 　（填“高”或“低”）；分析图像中的A点可知，被提升物体所受的重力为 　 　N。（忽略绳重和摩擦）
四、解答题
9．为迎接亚运会，20辆没有污染的新能源出租车正式投放德清出租车市场，意味着德清出租车正式进入新能源时代。某品牌纯电动出租车提供能量的装置为三元锂电池组，电池容量为60千瓦时，可以续航400千米。
（1）当给纯电动出租车充电时，三元锂电池组相当于　 　（选填“用电器”或“电源”）。
（2）司机使用新能源出租车充电桩的60千瓦快充将电量由充至，需要多少时间 （假设充电时无能量损耗）
（3）若该车和车内乘客的总质量为千克，当该车在水平路面上以20米/秒的速度匀速行驶时，它受到阻力约等于人和车总重的0.02倍，则该车的机械功率是多少？此时电池组加在电动机两端的电压为340伏，通过电动机的电流为50安。若连接导线的电阻、传动装置消耗的能量不计，则该出租车将电能转化为机械能的效率是多少 （结果保留到）
答案解析部分
1．【答案】C
【解析】【分析】①物体匀速直线运动，物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力；②滑轮组中，若承担物重的绳子股数n，绳端移动距离与物体移动距离之间的关系是：s绳＝nhA；
不计绳重和摩擦力，绳端拉力与物体的重力和动滑轮的重力之间的关系是：F＝FA。
【解答】A、如图所示，有2段绳子拉动动滑轮，物体沿水平方向匀速移动2m的过程中，绳子自由端沿水平方向移动的距离为
故A正确，不符合题意；
B、物体移动的速度为
故B正确，不符合题意；
C、拉力F的功率为
故C错误，符合题意；
D、物体受到的摩擦力为
故D正确，不符合题意。
故答案为：C。
2．【答案】C
【解析】【分析】 B.n=2，先根据速度公式得出物体移动的距离，再得出绳子自由端移动的距离，根据W总=Fs绳得出拉力F做的功；
A.物体与地面间的滑动摩擦力做的功为有用功，根据W有用=W总η得出有用功。根据得出物体与地面间的滑动摩擦力；
C.根据W额=W总-W有用得出额外功，根据得出额外功的功率；
D.根据速度公式得出绳子自由端移动的速度。
【解答】 B.根据图示可知，承担重力的绳子段数n=2，物体移动的距离s物=vt=0.1m/s×10s=1m，绳子自由端移动的距离s绳=2×1m=2m，拉力F做的功W总=Fs绳=100N×2m=200J，故B错误；
A.物体与地面间的滑动摩擦力做的功为有用功，则W有用=W总η=200J×60%=120J，物体与地面间的滑动摩擦力，故A错误；
C.额外功W额=W总-W有用=200J-120J=80J，额外功的功率，故C正确；
D.绳子自由端移动的速度，故D错误。
故选C。
3．【答案】B
【解析】【分析】 A.根据图片确定承担拉力的绳子段数n，根据平衡力的知识计算物体受到的摩擦力；
BD.根据s=ns'计算拉力移动的距离，由W=Fs可求得10s时间内拉力做的功；
C.由可求得10s时间内拉力的功率。
【解答】 由滑轮组的结构看出，绳子的股数n=3，
A.当物体水平匀速向右运动时，f=3F=3×5N=15N，故A正确不合题意；
BD.10s时间内绳子自由端移动距离s'=3s=3×1m=3m，
10s时间内拉力做的功W=Fs=5N×3m=15J，故B错误符合题意，D正确不合题意；
C.10s时间内拉力的功率，故C正确不合题意。
故选B。
4．【答案】C
【解析】【分析】（1）首先对动滑轮进行受力分析，根据二力平衡计算出绳子对A的拉力，然后对A进行受力分析，根据二力平衡的知识计算出A受地面的摩擦力；
（2）根据动滑轮的特点及A的移动速度计算滑轮的移动速度；
（3）首先根据sA=vAt计算出物体A移动的距离，再根据公式W=F拉sA计算对A做的功；
（4）根据公式P=Fv计算水平拉力F的功率即可。【解答】A.不计滑轮的摩擦和重力，以动滑轮为研究对象，则两段绳子向右的拉力与向左的拉力平衡，所以2F拉=F，则A物体对滑轮的拉力；因为力的作用是相互的，所以滑轮对A的拉力也为20N；物体B始终处于静止状态，则测力计对B向右的拉力与A对B向左的摩擦力平衡，所以fA对B=F示=10N；因为力的作用是相互的，所以物体B对A的摩擦力为10N，方向向右；
物体A向左匀速运动，它受到绳子向左的拉力，B对它向右的摩擦力和地面对物体A还有向右的摩擦力，由力的平衡条件可得：F拉=fB对A+f地，所以地面对A的摩擦力为：f地=F拉-fB对A=20N-10N=10N，故A正确不合题意；
B.此时这个滑轮是费力的，因此它省距离，即滑轮的移动速度为：，故B正确不合题意；
C.绳子对物体A的拉力是20N，2s物体A移动的距离为sA=vAt=0.3m/s×2s=0.6m，
所以在2s内绳子对物体A做的功：W=F拉sA=20N×0.6m=12J，故C错误符合题意；
D.水平拉力F的功率为：P=Fv=40N×0.15m/s=6W，故D正确不合题意。
故选C。
5．【答案】D
【解析】【分析】 A.根据作用在绳端的拉力与弹簧测力计的示数相等可知作用在绳端的拉力；
B.由图可知n=3，利用不计绳重、测力计重和滑轮组内部的摩擦时求可求出物体A受到的摩擦力；
C.根据速度公式求出2s内物体通过的距离，绳子自由端移动的距离s=ns物，根据W=Fs求出在2s内拉力F做功；
D.根据 求出拉力F的功率。
【解答】 A.因为弹簧测力计的示数是3N，且同一根绳子各处的拉力大小相同，所以作用在绳端的拉力F为3N，故A错误；
B.由图可知n=3，因为不计绳重、测力计重和滑轮组内部的摩擦时，所以水平桌面对物体A的摩擦力：f=nF=3×3N=9N，故B错误；
C.由可知，物体A在2s内通过的距离：s'=vt=0.2m/s×2s=0.4m，
绳子自由端移动的距离：s=ns物=3×0.4m=1.2m，
在2s内拉力F做功：W=Fs=3N×1.2m=3.6J，故C错误；
D.在2s内拉力F的功率：，故D正确。
故选D。
6．【答案】（1）滑轮
（2）9
（3）静止
【解析】【分析】（1）根据动滑轮的特点判断那个是动滑轮；
（2）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，弹簧测力计的示数，即定滑轮受到向左的拉力等于拉力F2的3倍；
（3）一个物体在另一个物体发生挤压且有相对运动或相对运动的趋势时，则两物体之间就产生摩擦力；静止的物体，所受合力为0；一对相互作用力大小相等，方向相反。
【解答】 （1）滑轮1固定在弹簧测力计的挂钩上静止不动，滑轮2在力F1的作用下随物体一起移动，所以滑轮2是动滑轮；
（2）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，此时有三段绳子拉着弹簧测力计，则弹簧测力计的示数F=3F2=3×3N=9N；
（3）地面光滑，故物体A只受力F1和物体B对它的摩擦力，物体之间的滑动摩擦力和拉力都不变，所以物体A依然处于静止状态。
7．【答案】（1）
（2）300N
（3）360W
【解析】【分析】
【解答】（1）由图可知，n=2，物体运动的速度为，则绳子自由端移动的距离为。
（2）物体做匀速直线运动，受力平衡，拉力等于摩擦力，故拉力为：。
（3）拉力F的功率
。
8．【答案】88.9%；高；C；低；12
9．【答案】（1）用电器
（2）
（3）
【解析】【分析】 （1）当给纯电动出租车充电时，三元锂电池消耗电能，相当于用电器；
（2）根据电池容量可求出将电量由20%充至80%时电池所储存的电能，根据充电时无能量损耗可求出充电时，新能源出租车消耗的电能，根据可求出新能源出租车充电的时间；
（3）由车和车内乘客的总质量，根据G=mg可求出车和车内乘客的总重力，根据汽车匀速行驶时受到的阻力约等于人和车的总重的0.02倍可求出汽车匀速行驶时受到的阻力，根据二力平衡可求出汽车的牵引力，设汽车以20m/s的速度匀速行驶了ts，根据s=vt可求出汽车所通过的路程，根据W=Fs可求出在时间ts内汽车的牵引力所做的有用功，利用求得该车的机械功率；根据W=UIt可求出在时间ts内电动机消耗的电能，根据可求出该电动出租车将电能转化为机械能的效率。
【解答】（1）当给纯电动出租车充电时，三元锂电池消耗电能，相当于用电器；
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