人教版八年级物理下册同步考点专题训练专题15滑轮和机械效率综合培优(原卷版+解析)

这是一份人教版八年级物理下册同步考点专题训练专题15滑轮和机械效率综合培优(原卷版+解析)，共39页。试卷主要包含了滑轮组的计算技巧等内容，欢迎下载使用。



1、滑轮组的计算技巧:先对滑轮进行行受力分析,再找出动力与阻力之间的关系,最后利用平衡力的知识求解。
2、使用滑轮组提升物体，不计摩擦和蝇重时有:
(1)W有=G物h。
(2)W额=G动h。
(3)nF=G物+G动。
(4)。
典例分析＋变式训练
考点1 滑轮组的绕线（作图题）
【典例1】如图所示，用滑轮组提升物体，已知滑轮质量均为，物体重，绳子能承受的最大拉力为，请画出绳子的正确绕法，并在绳的末端标出力的方向。（不考虑绳重及摩擦，取
【典例2】如图所示，用滑轮组沿水平地面拉动物体，请画出最省力的绕绳方法。
【变式训练1】用如图所示的滑轮组将重物提起，要求人站在地面上向下拉绳子的自由端，请画出正确的绕线方法。

【变式训练2】如图所示，小明利用滑轮组来提升重物，请帮他画出图中滑轮组最省力的绕线方法。
考点2 半理想滑轮组的简单计算（不计摩擦阻力）
【典例1】如图所示，滑轮重及滑轮转动时的摩擦均不计。向上拉绳的速度是，拉绳的力是．由此可知
A．物重是，物体的速度是
B．物重是，物体的速度是
C．物体受到的摩擦力是，物体的速度是
D．物体受到的摩擦力是，物体的速度是
【典例2】建筑工地上，工人们需要将一堆建材运到高处。小华同学设计安装了如图所示的装置。装置中每个滑轮重，工人利用该装置每次提升一块重的建材，不计绳重和摩擦，在施工过程中
A．每次工人的拉力为 B．每次工人的拉力为
C．每次工人的拉力为 D．每次工人拉绳移动的距离为
【典例3】如图，分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为的物体匀速向上提起；已知每个滑轮重，忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦，图甲中车对绳子的拉力为 400 ，图乙中人对绳子的拉力为 。
【变式训练1】如图所示，整个装置处于静止状态，重力和摩擦不计，弹簧测力计、、的示数分别为、、，则可以判断
A． B．
C．弹簧测力计对墙壁的拉力大于 D．弹簧测力计对墙壁的拉力小于
【变式训练2】如图所示各滑轮组匀速提起重均为的重物时，不计滑轮重、绳重和摩擦，所用拉力最小的是
A．B．C．D．
【变式训练3】如图1所示，沿水平方向匀速拉动物体前进时，若绳子自由端拉力，物体重，不计滑轮重、绳重及滑轮与轴之间的摩擦，物体与地面间摩擦力是
，当绳子自由端移动，则物体移动 。如图2所示，建筑工人用滑轮组提升重为的泥桶，动滑轮重为，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重，工人将绳子匀速向上拉，手拉绳子的力为 。
考点3 动滑轮的“反用”
【典例1】如图所示，用同一个动滑轮先后提升同一物体，使物体以相同的速度匀速上升相同的高度，所用的力分别是和，拉力做功的功率分别是和．若不计摩擦、动滑轮重和绳重，则与、与之间的大小关系是
A．、B．、
C．、D．、
【典例2】某人到健身房进行健身活动。用如图所示的牵引装置来锻炼腿部和手部肌肉功能（轮重和绳重忽略不计）。使用时，
（1）绳处固定不动，手在处用力拉绳，使重物匀速上升；
（2）绳处固定不动，腿在处用力拉绳，使重物匀速上升。
下列说法正确的是
A． B． C． D．条件不足，无法确定
【变式训练1】如图所示，用滑轮或滑轮组将物体匀速拉起，不计绳重以及轮与轴间的摩擦。每个滑轮质量相等，物体重力相等，、、、中拉力最大的图是
A．B．C．D．
【变式训练2】如图是胖子和瘦子两人用滑轮组锻炼身体的简易装置（不考虑轮重和摩擦）。使用时：
（1）瘦子固定不动，胖子用力拉绳使货物匀速上升。
（2）胖子固定不动，瘦子用力拉绳使货物匀速上升。
下列说法中正确的是
A．B．C．D．
考点4 滑轮组的“平用”
【典例1】在野外用滑轮组拉越野车脱困时的情景如图所示，有关力的分析正确的是

A．车对地面的压力与车的重力是一对平衡力
B．车拉滑轮组的力与滑轮组对车的拉力是一对平衡力
C．脱困必需的拉力时，绳索自由端的力至少为
D．脱困必需的拉力时，绳索自由端的力至少为
【典例2】如图装置，物体在水平拉力的作用下，水平向左匀速直线运动。若物体在水平面滑动时所受摩擦力为重力的0.4倍，绳子所能承受的最大拉力为，不计滑轮与绳的重力及绳与滑轮的摩擦，则可以拉动物体的最大质量为 。
【变式训练1】如图（不计绳重、滑轮重以及绳与滑轮间的摩擦）重为的木块，在的拉力作用下，物体在水平路面上以的速度匀速运动了，则
A．木块与水平路面间的摩擦力为 B．木块与水平路面间的摩擦力为
C．在内绳子自由端移动了 D．在内绳子自由端移动了
【变式训练2】高速铁路的输电线、无论冬、夏都需要绷直，以保障列车电极与输电线的良好接触。图乙为输电线的牵引装置工作原理图。钢绳通过滑轮组悬挂30个相同的坠砣，每个坠砣配重为，若某段时间内坠砣串下降了，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，下列说法正确的是
A．滑轮为动滑轮，滑轮为定滑轮 B．钢绳上的拉力为
C．输电线端受到的拉力大小为 D．输电线端向左移动了
考点5 测量滑轮组的机械效率
【典例】小宇在探究“滑轮组机械效率与哪些因素有关”实验中，设计了如图所示装置，图中每个滑轮的重相同。用弹簧测力计测出物体重力和拉力，并记下钩码和测力计的起始位置，用刻度尺测出物体和绳端移动距离。
（1）在实验操作中应该竖直向上匀速缓慢拉动弹簧测力计，因为此时系统处于平衡状态，测力计示数 （选填“大于”、“小于”或“等于” 拉力的大小；
（2）小宇把每次测量的数据填入表格中，并计算出滑轮组的机械效率，则①的数据是 ；
（3）分析表中数据知道了影响滑轮组机械效率的因素，请说出提高滑轮组机械效率的方法 （说出一种即可）。

【变式训练1】某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。
（1）实验中应竖直方向下 匀速 拉动绳子的自由端；
（2）第2次实验中做的有用功为 ，第4次实验的机械效率是 ；
（3）由实验数据可知：同一滑轮组提升的重物越重，它的机械效率越 （选填“高”或“低” ，且机械效率与物体上升的高度 （选填“有关”或“无关” 。
【变式训练2】在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小丽用同一滑轮组
提升不同的物体，如图甲、乙所示，实验数据记录如下：
（1）实验中要竖直向上 拉动弹簧测力计，使物体升高；
（2）图乙中弹簧测力计的示数为 ，表格中②处数据应为 ；
（3）如图丙所示，将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”、“不变”或“变小” 。
能力提升训练
一、选择题。
1．如图所示，物体重，滑轮重，若不计摩擦及绳重，当滑轮在恒力作用下，以的速度匀速上升，物体的的速度及拉力的大小分别为
A．，B．，C．，D．，
2．如图（不计绳重与摩擦，且动滑轮小于物重，用它们分别将相同的物体以相同速度提升相同的高度，所用的拉力分别为、，则下列说法正确的是
A．甲图的拉力一定小于乙图的拉力
B．甲装置的机械效率一定小于乙装置的机械效率
C．的功率一定大于的功率
D．做的功一定小于做的功
3．如图所示，甲、乙两个滑轮组的轮重、物重均相同，把物体匀速提升相同的高度，绳子自由端受到的拉力大小分别为和．若不计绳重及摩擦，下列说法中正确的是
A．B．C．D．无法判断
4．如图所示，用三个滑轮分别拉同一个物体，沿同一水平面做匀速直线运动，所用的拉力分别是、、，其中最小的力为
A．B．C．D．一样大
二、填空题。
5．利用如图所示的滑轮组提起一个重为的物体，不计滑轮自重和摩擦，绳子的拉力 ；如果用这个滑轮组达到更加省力的效果，就要改变绳子的绕线方法，则此时拉力 。
6．如图所示，吊篮的重力为，动滑轮总重力为，定滑轮总重力为，人的重力为，人在吊篮里拉绳子使吊篮匀速向上运动，此时人拉绳子的力为 。
7．如图所示，三个质量相同的滑轮提起相同质量的重物时，所需拉力分别为、和，不计绳重和摩擦，若滑轮和物体重分别为和，匀速提升重物时，拉力最大的是
（选填“”、“ ”或“” ，其大小为 。

三、作图题。
8．如图是利用滑轮组帮助汽车脱困的情景，请在图中画出绳子的绕法，使滑轮组达到最省力的效果。
9．56．用如下滑轮组提升重物，请画出最省力的绕线方法。
四、实验探究题。
10．某实验小组用如图甲的实验装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如表所示。
（1）实验中尽量匀速拉动弹簧测力计，是为了能正确测量拉力。
（2）第一次实验中测得滑轮组的机械效率为 （计算结果保留整数）。
（3）分析以上数据可知，使用同一个滑轮组提升重物时，被提升物体的重力 ，滑轮组的机械效率越大。
（4）如果将图甲滑轮组换成图乙所示的绕绳方法，不考虑绳重及滑轮轴间的摩擦，提升相同的物体时，滑轮组的机械效率将 （选填“变大”“变小”或“不变” 。
11．提高机械效率，能够更充分地发挥机械设备的作用，“测量机械效率”实验装置如图（每个动滑轮重相同。忽略摩擦及绳重）。
（1）实验中应 拉动弹簧测力计。
（2）实验过程中收集到、、三组实验数据如下。
计算出组实验的：有用功 ，机械效率 。
（3）比较、两组的机械效率，它们的关系是： ．若提升相同物重到相同高度，与装置相比，装置的优势是 。
比较、滑轮组，它们机械效率的关系是： ，影响它们机械效率高低的因素是 。
12．巴蜀中学实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。
（1）在使用甲弹簧测力计时需要竖直向上 匀速 拖动，若斜向上匀速拉动则弹簧测力计的示数会 （选填“变大”、“变小”和“不变” ；
（2）从表中数据可分析出实验2是用图 （选填甲或乙）做的实验，机械效率为 （结果精确到；
（3）通过实验1和实验2的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的重量越重，滑轮组的机械效率越 （选填“高”或“低” ；
（4）比较实验1和实验3可得结论：同一滑轮组，提升的物体越重，机械效率越 （选填“高”或“低” ；
（5）在测拉力时，某同学觉得很难使测力计做匀速直线运动，不便于读数，就让弹簧测力计处于静止状态时才读数，测力计的读数变小，测得机械效率 （选填“变大”、“变小”和“不变” ；
（6）通过实验2的数据分析可得出天花板对定滑轮的拉力为 （忽略绳重和摩擦，同一个滑轮组中每个滑轮重力相等）。
13．小明利用如图所示的装置测量滑轮组的机械效率。同一滑轮组进行了3次实验，实验数据记录如表。
（1）实验过程中，应竖直向上 匀速 拉动弹簧测力计。
（2）第2次实验中滑轮组的机械效率为 （结果保留一位小数）。
（3）如图丙所示，第3次实验中弹簧测力计的示数为 ．（结果保留一位小数）
（4）分析表格中的数据得出结论同一滑轮组， 。
（5）小丽也利用重为、、的物体进行了三次实验，每次测得的机械效率均大于小明的测量值，测量值偏大的原因可能是 。（填字母）
．测拉力时，弹簧测力计未调零，指针指在零刻度线下方
．所使用的动滑轮的重力较小
实验次数
物重
物体上升高度
拉力
绳端移动距离
机械效率
1
1
0.1
0.6
0.2
83.3
2
1
0.1
0.4
0.4
62.5
3
2
0.1
0.65
0.4
76.9
4
1
0.2
0.6
0.4
①
实验次数
物体重
物体上升的高度
有用功
测力计的示数
绳子自由端移距离
总功
机械效率
1
1.5
5.0
0.075
0.8
15.0
0.12
62.5
2
3.0
5.0
1.3
15.0
0.195
76.9
3
4.5
5.0
0.245
1.8
15.0
0.27
83.3
4
4.5
8.0
0.36
1.8
24.0
0.432
5
4.5
10.0
0.45
1.8
30.0
0.54
83.3
实验次数
物体重力
提升高度
拉力
绳端移动的距离
机械效率
1
3
0.1
2.0
0.3
2
6
0.1
①
0.3
②
实验次数
钩码重
钩码上升高度
绳端拉力
绳端移动距离
机械效率
1
0.5
0.1
0.3
0.3
2
1.0
0.1
0.5
0.3
3
1.5
0.1
0.7
0.3
4
2.0
0.1
0.9
0.3
装置
钩码重
钩码上升的高度
弹簧测力计示数
绳子自由端移动的距离
2
0.1
1.5
0.2
2
0.1
1.0
0.3
5
0.1
2.0
0.3
实验次数
1
2
3
钩码重
4
4
6
钩码上升高度
0.1
0.1
0.1
绳端拉力
1.8
1.4
2.4
绳端移动距离
0.3
0.5
0.3
机械效率
74.1
83.3
次数
钩码重
钩码上升
距离
弹簧测力计
示数
弹簧测力计上升
距离
机械
效率
1
2
5
0.8
15
2
4
5
1.5
15
？
3
6
5
？
15
专题15 滑轮和机械效率综合培优（解析版）
考点直击

1、滑轮组的计算技巧:先对滑轮进行行受力分析,再找出动力与阻力之间的关系,最后利用平衡力的知识求解。
2、使用滑轮组提升物体，不计摩擦和蝇重时有:
(1)W有=G物h。
(2)W额=G动h。
(3)nF=G物+G动。
(4)。
典例分析＋变式训练
考点1 滑轮组的绕线（作图题）
【典例1】如图所示，用滑轮组提升物体，已知滑轮质量均为，物体重，绳子能承受的最大拉力为，请画出绳子的正确绕法，并在绳的末端标出力的方向。（不考虑绳重及摩擦，取
【解答】解：动滑轮的重力：
，
不考虑绳重及摩擦，若，拉力；
若，拉力；
因为绳子能承受的最大拉力为，
所以，承担物重的绳子股数应该是，
从下面动滑轮的上挂钩开始绕起，向上绕过定滑轮，再绕过下面的动滑轮，如图所示：
【典例2】如图所示，用滑轮组沿水平地面拉动物体，请画出最省力的绕绳方法。
【解答】解：对由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组，可绕线方法有两股和三股两种，两种方法都达到了省力的目的，但拉力的方向不同，有三股绕线的方法拉力方向向上；有两股绕线的方法拉力方向向下，在不计滑轮自重及摩擦的情况下，动滑轮和重物由几股绳子承担，拉力就是滑轮组提升物重的几分之一。由此可知绳子股数越多越省力，根据题意滑轮组最省力的绕法是绳子股数最多，即三股绕线的方法。
具体图形如下：
【变式训练1】用如图所示的滑轮组将重物提起，要求人站在地面上向下拉绳子的自由端，请画出正确的绕线方法。

【解答】解：对由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组，可绕线方法有两股和三股两种，两种方法都达到了省力的目的，但拉力的方向不同，有三股绕线的方法拉力方向向上；有两股绕线的方法拉力方向向下，根据题意人站在地面上向下拉绳子，可知拉力方向向下，因此从定滑轮的下挂钩开始绕起，依次绕过下面的动滑轮、上面的定滑轮，如图所示：

【变式训练2】如图所示，小明利用滑轮组来提升重物，请帮他画出图中滑轮组最省力的绕线方法。
【解答】解：图中有一个动滑轮和一个定滑轮，从动滑轮的挂钩开始依次绕绳子，最后有三段绳子承担物重，这就是最省力的绕法。如图所示：
考点2 半理想滑轮组的简单计算（不计摩擦阻力）
【典例1】如图所示，滑轮重及滑轮转动时的摩擦均不计。向上拉绳的速度是，拉绳的力是．由此可知
A．物重是，物体的速度是
B．物重是，物体的速度是
C．物体受到的摩擦力是，物体的速度是
D．物体受到的摩擦力是，物体的速度是
【答案】C。
【解答】解：本题滑轮组做功是克服摩擦力做功，有3段绳子承担拉力，因此物体受到的摩擦力是；
物体移动的速度：。
故选：。
【典例2】建筑工地上，工人们需要将一堆建材运到高处。小华同学设计安装了如图所示的装置。装置中每个滑轮重，工人利用该装置每次提升一块重的建材，不计绳重和摩擦，在施工过程中
A．每次工人的拉力为 B．每次工人的拉力为
C．每次工人的拉力为 D．每次工人拉绳移动的距离为
【答案】C。
【解答】解：（1）从图中可知，，则不计绳重和摩擦时，每次工人的拉力：，故错误，正确；
（2）根据题意可知，，则每次工人拉绳移动的距离：，故错误。
故选：。
【典例3】如图，分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为的物体匀速向上提起；已知每个滑轮重，忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦，图甲中车对绳子的拉力为 400 ，图乙中人对绳子的拉力为 。
【答案】400；210。
【解答】解：
图甲中使用的是两个定滑轮，忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦，车对绳子的拉力；
图乙中使用的是一动一定的滑轮组，，忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦，人对绳子的拉力。
故答案为：400；210。
【变式训练1】如图所示，整个装置处于静止状态，重力和摩擦不计，弹簧测力计、、的示数分别为、、，则可以判断
A． B．
C．弹簧测力计对墙壁的拉力大于 D．弹簧测力计对墙壁的拉力小于
【答案】B。
【解答】解：、因为弹簧测力计处于静止状态，
所以拉力与大滑轮对弹簧测力计的拉力是一对平衡力，大小相等，
即；
由图可知，连接大滑轮绳子的股数，
则弹簧测力计的示数，即；
连接小滑轮绳子股数，
则弹簧测力计，
故弹簧测力计的示数，即；
所以，即，故错误；正确；
、弹簧测力计对墙壁的拉力与墙壁对弹簧测力计的拉力（即弹簧测力计的示数是一对相互作用力，
因此弹簧测力计对墙壁的拉力等于，故错误；
、弹簧测力计对墙壁的拉力与墙壁对弹簧测力计的拉力（即弹簧测力计的示数是一对相互作用力，
因此弹簧测力计对墙壁的拉力等于，故错误。
故选：。
【变式训练2】如图所示各滑轮组匀速提起重均为的重物时，不计滑轮重、绳重和摩擦，所用拉力最小的是
A．B．C．D．
【答案】B。
【解答】解：由图可知，动滑轮上的绳子段数是3段，不计绳重、滑轮重和摩擦时，绳端的拉力大小为，
由图可知，动滑轮上的绳子段数是4段，不计绳重、滑轮重和摩擦时，绳端的拉力大小为，
由图可知，动滑轮上的绳子段数是2段，不计绳重、滑轮重和摩擦时，绳端的拉力大小为，
由图可知，动滑轮上的绳子段数是3段，不计绳重、滑轮重和摩擦时，绳端的拉力大小为，
由以上分析可知，图中滑轮组绳端拉力最小，故符合题意，不符合题意。
故选：。
【变式训练3】如图1所示，沿水平方向匀速拉动物体前进时，若绳子自由端拉力，物体重，不计滑轮重、绳重及滑轮与轴之间的摩擦，物体与地面间摩擦力是 270 ，当绳子自由端移动，则物体移动 。如图2所示，建筑工人用滑轮组提升重为的泥桶，动滑轮重为，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重，工人将绳子匀速向上拉，手拉绳子的力为 。
【答案】270；1；80。
【解答】解：（1）由图1可知，滑轮组上作用在动滑轮上绳子的条数，不计滑轮重、绳重及滑轮与轴之间的摩擦，则物体与地面间的摩擦力：；
物体移动的距离：；
（2）由图2可知，滑轮组上作用在动滑轮上绳子的条数，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重，
则手拉绳子的力。
故答案为：270；1；80。
考点3 动滑轮的“反用”
【典例1】如图所示，用同一个动滑轮先后提升同一物体，使物体以相同的速度匀速上升相同的高度，所用的力分别是和，拉力做功的功率分别是和．若不计摩擦、动滑轮重和绳重，则与、与之间的大小关系是
A．、B．、
C．、D．、
【答案】C。
【解答】解：
由题知，两装置都不计摩擦、动滑轮重和绳重，提升物体的重相同，
甲图，拉力作用在动滑轮的轴上，费一倍的力，即；
乙图，拉力作用在绳子自由端，省一半的力，即，故，错误；
物体上升的速度相同，则拉力端的速度分别为：，，
甲图拉力的功率：；
乙图拉力的功率：，故，正确，错误；
故选：。
【典例2】某人到健身房进行健身活动。用如图所示的牵引装置来锻炼腿部和手部肌肉功能（轮重和绳重忽略不计）。使用时，
（1）绳处固定不动，手在处用力拉绳，使重物匀速上升；
（2）绳处固定不动，腿在处用力拉绳，使重物匀速上升。
下列说法正确的是
A． B． C． D．条件不足，无法确定
【答案】B。
【解答】解：不论是在处拉绳，还是在处拉绳，滑轮和绳都没有变，故、处的拉力关系是不变的，即，所以。
故选：。
【变式训练1】如图所示，用滑轮或滑轮组将物体匀速拉起，不计绳重以及轮与轴间的摩擦。每个滑轮质量相等，物体重力相等，、、、中拉力最大的图是
A．B．C．D．
【答案】B。
【解答】解：每个滑轮质量相等，由可知动滑轮的重力相等，物体重力相等，
、不计绳重以及轮与轴间的摩擦，动滑轮省一半力，则；
、不计绳重以及轮与轴间的摩擦，则；
、不计绳重以及轮与轴间的摩擦，定滑轮不省力，；
、不计绳重以及轮与轴间的摩擦，，则；
所以最大，故正确，错误。
故选：。
【变式训练2】如图是胖子和瘦子两人用滑轮组锻炼身体的简易装置（不考虑轮重和摩擦）。使用时：
（1）瘦子固定不动，胖子用力拉绳使货物匀速上升。
（2）胖子固定不动，瘦子用力拉绳使货物匀速上升。
下列说法中正确的是
A．B．C．D．
【答案】C。
【解答】解：读图分析可知，上下两只都是定滑轮，只是改变了力的方向，而中间一只相对于瘦子来讲，只是改变了力的方向，为定滑轮，相对于胖子来讲，则是一只费力的动滑轮，因此，可知当装置匀速运动时，各力的关系为，，所以符合题意。
故选：。
考点4 滑轮组的“平用”
【典例1】在野外用滑轮组拉越野车脱困时的情景如图所示，有关力的分析正确的是

A．车对地面的压力与车的重力是一对平衡力
B．车拉滑轮组的力与滑轮组对车的拉力是一对平衡力
C．脱困必需的拉力时，绳索自由端的力至少为
D．脱困必需的拉力时，绳索自由端的力至少为
【答案】C。
【解答】解：、车对地面的压力与车的重力是作用在不同物体上的两个力，所以不是一对平衡力。故错误；
、车拉滑轮组的力与滑轮组对车的拉力是作用在不同物体上的两个力，所以不是一对平衡力。故错误；
、由图可知，，不计绳重和摩擦，则绳子自由端的拉力，因为绳重和摩擦必然存在，所以绳索自由端的力至少为．故正确，错误。
故选：。
【典例2】如图装置，物体在水平拉力的作用下，水平向左匀速直线运动。若物体在水平面滑动时所受摩擦力为重力的0.4倍，绳子所能承受的最大拉力为，不计滑轮与绳的重力及绳与滑轮的摩擦，则可以拉动物体的最大质量为 9 。
【答案】9。
【解答】解：从图中可知，所以，
由于绳子所能承受的最大拉力为，且，所以，即，
解得，
根据可知，可以拉动物体的最大质量为。
故答案为：9。
【变式训练1】如图（不计绳重、滑轮重以及绳与滑轮间的摩擦）重为的木块，在的拉力作用下，物体在水平路面上以的速度匀速运动了，则
A．木块与水平路面间的摩擦力为 B．木块与水平路面间的摩擦力为
C．在内绳子自由端移动了 D．在内绳子自由端移动了
【答案】B。
【解答】解：
、由滑轮组结构看出，，
不计绳重、滑轮重以及绳与滑轮间的摩擦，作用在绳自由端的拉力等于木块受摩擦力的，
木块受到的摩擦力：
，故错误、正确；
、物体移动的距离：；
绳子自由端通过的距离：
，故错误；
故选：。
【变式训练2】高速铁路的输电线、无论冬、夏都需要绷直，以保障列车电极与输电线的良好接触。图乙为输电线的牵引装置工作原理图。钢绳通过滑轮组悬挂30个相同的坠砣，每个坠砣配重为，若某段时间内坠砣串下降了，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，下列说法正确的是
A．滑轮为动滑轮，滑轮为定滑轮 B．钢绳上的拉力为
C．输电线端受到的拉力大小为 D．输电线端向左移动了
【答案】C。
【解答】解：、图中为定滑轮，滑轮为动滑轮，故错误；
、30个坠砣的总重力：，钢绳上的拉力，故错误；
、由图知，使用的滑轮组承担端拉力的绳子股数，
图中坠砣挂在钢绳的自由端，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，可得，
则输电线端受到的拉力大小：
；故正确；
、图中坠砣挂在钢绳的自由端，且，则坠砣串下降高度，
则输电线端向左移动的距离：，故错误。
故选：。
考点5 测量滑轮组的机械效率
【典例】小宇在探究“滑轮组机械效率与哪些因素有关”实验中，设计了如图所示装置，图中每个滑轮的重相同。用弹簧测力计测出物体重力和拉力，并记下钩码和测力计的起始位置，用刻度尺测出物体和绳端移动距离。
（1）在实验操作中应该竖直向上匀速缓慢拉动弹簧测力计，因为此时系统处于平衡状态，测力计示数 等于 （选填“大于”、“小于”或“等于” 拉力的大小；
（2）小宇把每次测量的数据填入表格中，并计算出滑轮组的机械效率，则①的数据是 ；
（3）分析表中数据知道了影响滑轮组机械效率的因素，请说出提高滑轮组机械效率的方法 （说出一种即可）。

【答案】（1）等于；（2）83.3；（3）增大提升的物体重力。
【解答】解：（1）在实验操作中应该竖直向上匀速缓慢拉动弹簧测力计，因为此时系统处于平衡状态，根据二力平衡知识，可知测力计示数等于拉力的大小；
（2）滑轮组的机械效率：；
（3）使用同样的滑轮组，做的额外功相同，增加提升的物重，做的有用功越多，有用功占总功的比值越大，机械效率越大。
故答案为：（1）等于；（2）83.3；（3）增大提升的物体重力。
【变式训练1】某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。
（1）实验中应竖直方向下 匀速 拉动绳子的自由端；
（2）第2次实验中做的有用功为 ，第4次实验的机械效率是 ；
（3）由实验数据可知：同一滑轮组提升的重物越重，它的机械效率越 （选填“高”或“低” ，且机械效率与物体上升的高度 （选填“有关”或“无关” 。
【答案】（1）匀速；（2）0.15；；（3）高；无关。
【解答】解：（1）图中最上方两个定滑轮改变了施力方向，但不能改变力的大小。为使弹簧测力计的示数等于拉力大小，实验中应竖直向下匀速拉动绳子的自由端，以保证弹簧测力计示数稳定。
（2）第2次实验中做的有用功为：
，
第4次实验的机械效率是：。
（3）由第1、2、3次实验数据可知，物体重逐渐增加，机械效率不断提高。可得出结论：同一滑轮组提升的重物越重，它的机械效率越高。
由第3、4、5次实验数据可知，当物体重相同，物体上升高度不同时，机械效率不变。故可得出结论：同一滑轮组的机械效率与物体上升的高度无关。
故答案为：（1）匀速；（2）0.15；；（3）高；无关。
【变式训练2】在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小丽用同一滑轮组
提升不同的物体，如图甲、乙所示，实验数据记录如下：
（1）实验中要竖直向上 缓慢匀速 拉动弹簧测力计，使物体升高；
（2）图乙中弹簧测力计的示数为 ，表格中②处数据应为 ；
（3）如图丙所示，将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”、“不变”或“变小” 。
【答案】（1）缓慢匀速；（2）3.2；62.5；（3）不变。
【解答】解：（1）实验中要竖直向上缓慢匀速拉动弹簧测力计，使物体升高；
（2）图乙中弹簧测力计的分度值为，示数为；
第2次实验的机械效率为：
；
表格中②处数据应为。
（3）不计摩擦及绳重，则克服动滑轮的重做的功为额外功，有用功：；
额外功：，
总功：，
滑轮组的机械效率，
因用一滑轮组提升相同的物体，故和不变，故滑轮组的机械效率不变。
故答案为：（1）缓慢匀速；（2）3.2；62.5；（3）不变。
能力提升训练
一、选择题。
1．如图所示，物体重，滑轮重，若不计摩擦及绳重，当滑轮在恒力作用下，以的速度匀速上升，物体的的速度及拉力的大小分别为
A．，B．，C．，D．，
【答案】C。
【解答】解：由图可知是动滑轮的特殊使用方法，根据动滑轮的特点可知：；
物体上升距离是拉力和滑轮移动的距离的二倍，滑轮以的速度匀速上升，
故物体上升速度为。
故选：。
2．如图（不计绳重与摩擦，且动滑轮小于物重，用它们分别将相同的物体以相同速度提升相同的高度，所用的拉力分别为、，则下列说法正确的是
A．甲图的拉力一定小于乙图的拉力
B．甲装置的机械效率一定小于乙装置的机械效率
C．的功率一定大于的功率
D．做的功一定小于做的功
【答案】D。
【解答】解：、不计绳重和摩擦，
由图知，甲是定滑轮，则绳子自由端的拉力：；
乙是动滑轮，则绳子自由端的拉力：；
由于，所以，即；
因此，．故错误。
、在不计绳重和摩擦，使用定滑轮时不需要做额外功，因此甲装置的机械效率为；而使用动滑轮时，由于要克服动滑轮的重力做额外功，所以乙装置的机械效率小于，则甲装置的机械效率一定大于乙装置的机械效率，故错误；
、将相同物体提升相同的高度，根据可知，两图中做的有用功相同；因乙装置中要克服动滑轮重做额外功，所以乙装置中做的总功多，即做的功一定小于做的功，正确；
将物体以相同速度提升相同的高度，根据可知，两图中提升物体所用时间相同，且做的功较小，根据可知的功率一定小于的功率，故错误。
故选：。
3．如图所示，甲、乙两个滑轮组的轮重、物重均相同，把物体匀速提升相同的高度，绳子自由端受到的拉力大小分别为和．若不计绳重及摩擦，下列说法中正确的是
A．B．C．D．无法判断
【答案】C。
【解答】解：由题意可知，两图中动滑轮的重力、物体的重力都相等，
由图可知，，，
不计绳重及轴间摩擦，拉力，，
所以，。
故选：。
4．如图所示，用三个滑轮分别拉同一个物体，沿同一水平面做匀速直线运动，所用的拉力分别是、、，其中最小的力为
A．B．C．D．一样大
【答案】B。
【解答】解：
用三个滑轮分别拉同一个物体，沿同一水平面做匀速直线运动，根据影响摩擦力大小的因素可知，物体受到水平面的摩擦力大小相等，设物体与水平面间的摩擦力为，
不计滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦，
（a）图滑轮为定滑轮，由定滑轮的特点可知，拉力；
（b）图滑轮为动滑轮，作用在绳端，由动滑轮的特点可知，拉力；
（c）图滑轮为动滑轮，但作用在动滑轮的轴上，滑轮受到向左的拉力等于向右的力，即；
所以可得：，故最小的力为。
故选：。
二、填空题。
5．利用如图所示的滑轮组提起一个重为的物体，不计滑轮自重和摩擦，绳子的拉力 ；如果用这个滑轮组达到更加省力的效果，就要改变绳子的绕线方法，则此时拉力 。
【答案】；。
【解答】解：
（1）由图可知，滑轮组承担物重的绳子段数为4，
不计滑轮自重和摩擦，绳子的拉力：
；
（2）要使这个滑轮组达到更加省力的效果，绳子应从动滑轮上面的挂钩开始绕起，依次经过上面的定滑轮、下面的动滑轮，如图所示：
；
此时承担物重的绳子段数为5，
此时拉力：
。
故答案为：；。
6．如图所示，吊篮的重力为，动滑轮总重力为，定滑轮总重力为，人的重力为，人在吊篮里拉绳子使吊篮匀速向上运动，此时人拉绳子的力为 。
【答案】。
【解答】解：将人、吊篮、动滑轮看作一个整体，由于它们处于静止状态时，整体受力平衡；
由图可知，有5段绳子承受整体的总重力，则绳子的拉力。
故答案为：。
7．如图所示，三个质量相同的滑轮提起相同质量的重物时，所需拉力分别为、和，不计绳重和摩擦，若滑轮和物体重分别为和，匀速提升重物时，拉力最大的是 （选填“”、“ ”或“” ，其大小为 。

【答案】；22。
【解答】解：由题知，不计绳重和摩擦，滑轮和物体重分别为和，
图甲中，滑轮为动滑轮，提升物体的绳子有两股，则；
图乙中，作用在绳子上的力等于物重，而作用在动滑轮上有两股绳子，则；
图丙中，滑轮为定滑轮，定滑轮不省力，则。
综上所述，三个力最大的是，其大小为。
故答案为：；22。
三、作图题。
8．如图是利用滑轮组帮助汽车脱困的情景，请在图中画出绳子的绕法，使滑轮组达到最省力的效果。
【解答】解：只有一个动滑轮，要求最省力，绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，然后绕过左边的定滑轮，再绕过动滑轮，如图所示
9．56．用如下滑轮组提升重物，请画出最省力的绕线方法。
【解答】解：从动滑轮的挂钩开始依次绕绳子，最后有5段绳子承担物重，这就是最省力的绕法。如图所示。
故答案为：（1）见解析；（2）。
四、实验探究题。
10．某实验小组用如图甲的实验装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如表所示。
（1）实验中尽量匀速拉动弹簧测力计，是为了能正确测量拉力。
（2）第一次实验中测得滑轮组的机械效率为 （计算结果保留整数）。
（3）分析以上数据可知，使用同一个滑轮组提升重物时，被提升物体的重力 ，滑轮组的机械效率越大。
（4）如果将图甲滑轮组换成图乙所示的绕绳方法，不考虑绳重及滑轮轴间的摩擦，提升相同的物体时，滑轮组的机械效率将 （选填“变大”“变小”或“不变” 。
【答案】（2）；（3）越大；（4）不变。
【解答】解：
（2）第一次实验滑轮组的机械效率：
；
（3）分析以上数据可知：使用同一个滑轮组提升重物时，被提升物体的重力越大，滑轮组的机械效率越大；
（4）将图甲滑轮组换成图乙所示的绕绳方法，不考虑绳重及滑轮轴间的摩擦，克服动滑轮重做的功为额外功，根据可知提升相同的物体时，滑轮组的机械效率不变。
故答案为：（2）；（3）越大；（4）不变。
11．提高机械效率，能够更充分地发挥机械设备的作用，“测量机械效率”实验装置如图（每个动滑轮重相同。忽略摩擦及绳重）。
（1）实验中应 竖直向上匀速 拉动弹簧测力计。
（2）实验过程中收集到、、三组实验数据如下。
计算出组实验的：有用功 ，机械效率 。
（3）比较、两组的机械效率，它们的关系是： ．若提升相同物重到相同高度，与装置相比，装置的优势是 。
比较、滑轮组，它们机械效率的关系是： ，影响它们机械效率高低的因素是 。
【答案】（1）竖直向上匀速；（2）0.2；；（3）；省力；；提升物体的重力不同。
【解答】解：
（1）在实验操作中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，这样弹簧测力计示数稳定，便于读数；
（2）由第三组数据知，的有用功为：；
总功为：；
则机械效率为：；
（3）的有用功为：；总功为：；
的有用功和总功相同，机械效率相同，即；
根据数据可知，的拉力大于的拉力，所以的优势是省力；
的有用功为：；总功为：；
则机械效率为：；
、滑轮组，它们机械效率的关系是：，其原因是提升物体的重力不同。
故答案为：（1）竖直向上匀速；（2）0.2；；（3）；省力；；提升物体的重力不同。
12．巴蜀中学实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。
（1）在使用甲弹簧测力计时需要竖直向上 匀速 拖动，若斜向上匀速拉动则弹簧测力计的示数会 （选填“变大”、“变小”和“不变” ；
（2）从表中数据可分析出实验2是用图 （选填甲或乙）做的实验，机械效率为 （结果精确到；
（3）通过实验1和实验2的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的重量越重，滑轮组的机械效率越 （选填“高”或“低” ；
（4）比较实验1和实验3可得结论：同一滑轮组，提升的物体越重，机械效率越 （选填“高”或“低” ；
（5）在测拉力时，某同学觉得很难使测力计做匀速直线运动，不便于读数，就让弹簧测力计处于静止状态时才读数，测力计的读数变小，测得机械效率 （选填“变大”、“变小”和“不变” ；
（6）通过实验2的数据分析可得出天花板对定滑轮的拉力为 （忽略绳重和摩擦，同一个滑轮组中每个滑轮重力相等）。
【答案】（1）匀速；变大；（2）乙；57.1；（3）低；（4）高；（5）变大；（6）8.6。
【解答】解：
（1）在使用弹簧测力计时，要保证匀速直线拉动，才能稳定的读取弹簧测力计的示数；若斜向上匀速拉动弹簧测力计会导致力臂变小，力变大，弹簧测力计的示数变大；
（2）由表中实验数据可知，实验2中绳子自由端移动的距离是钩码上升高度的5倍，承重绳的股数为5，由图示可知，实验用的是乙图所示的滑轮组。
由表中数据可知，滑轮组机械效率为；
（3）由实验1和实验2的数据分析可知，提升重物相同，距离相同，只是滑轮组不同，尤其是动滑轮的个数不同，实验2的机械效率低于实验1，因此可得出：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低；
（4）实验3的机械效率为大于实验1的机械效率，说明使用同一滑轮组，提升重物的重力越大，滑轮组的机械效率越高；
（5）要正确测量拉力，所以弹簧测力计需要做匀速直线运动。而当弹簧测力计静止读数时，便不会存在摩擦力对拉力的影响，所以所测的拉力偏小，机械效率变大了；
（6）根据，通过实验2的数据分析可得出，动滑轮的重力等于定滑轮的重力，
所以天花板对定滑轮的拉力为。
故答案为：（1）匀速；变大；（2）乙；57.1；（3）低；（4）高；（5）变大；（6）8.6。
13．小明利用如图所示的装置测量滑轮组的机械效率。同一滑轮组进行了3次实验，实验数据记录如表。
（1）实验过程中，应竖直向上 匀速 拉动弹簧测力计。
（2）第2次实验中滑轮组的机械效率为 （结果保留一位小数）。
（3）如图丙所示，第3次实验中弹簧测力计的示数为 ．（结果保留一位小数）
（4）分析表格中的数据得出结论同一滑轮组， 。
（5）小丽也利用重为、、的物体进行了三次实验，每次测得的机械效率均大于小明的测量值，测量值偏大的原因可能是 。（填字母）
．测拉力时，弹簧测力计未调零，指针指在零刻度线下方
．所使用的动滑轮的重力较小
【答案】（1）匀速；（2）；（3）2.2；（4）提升物体的重力越大，机械效率越高；（5）。
【解答】解：（1）在实验过程中，应沿竖直方向匀速向上拉动弹簧测力计，此时系统处于平衡状态，受到平衡力的作用，测力计示数才等于拉力大小；
（2）由表中数据可得，第2次实验中滑轮组的机械效率为：
，
（3）图丙中，测力计分度值为，则第3次实验中弹簧测力计的示数为；
（4）纵向分析数据可得结论：用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高；
（5）．测拉力时，弹簧测力计未调零，指针指在零刻度线下方，则测得的拉力变大，总功变大，在有用功一定时，滑轮组的机械效率将变小，故不符合题意；
．使用的动滑轮的重力较小，克服动滑轮重力做的功减小，即额外功减小，在有用功一定时，总功减小，滑轮组的机械效率将变大，故符合题意。
故答案为：（1）匀速；（2）；（3）2.2；（4）提升物体的重力越大，机械效率越高；（5）。实验次数
物重
物体上升高度
拉力
绳端移动距离
机械效率
1
1
0.1
0.6
0.2
83.3
2
1
0.1
0.4
0.4
62.5
3
2
0.1
0.65
0.4
76.9
4
1
0.2
0.6
0.4
①
实验次数
物体重
物体上升的高度
有用功
测力计的示数
绳子自由端移距离
总功
机械效率
1
1.5
5.0
0.075
0.8
15.0
0.12
62.5
2
3.0
5.0
1.3
15.0
0.195
76.9
3
4.5
5.0
0.245
1.8
15.0
0.27
83.3
4
4.5
8.0
0.36
1.8
24.0
0.432
5
4.5
10.0
0.45
1.8
30.0
0.54
83.3
实验次数
物体重力
提升高度
拉力
绳端移动的距离
机械效率
1
3
0.1
2.0
0.3
2
6
0.1
①
0.3
②
实验次数
钩码重
钩码上升高度
绳端拉力
绳端移动距离
机械效率
1
0.5
0.1
0.3
0.3
2
1.0
0.1
0.5
0.3
3
1.5
0.1
0.7
0.3
4
2.0
0.1
0.9
0.3
装置
钩码重
钩码上升的高度
弹簧测力计示数
绳子自由端移动的距离
2
0.1
1.5
0.2
2
0.1
1.0
0.3
5
0.1
2.0
0.3
实验次数
1
2
3
钩码重
4
4
6
钩码上升高度
0.1
0.1
0.1
绳端拉力
1.8
1.4
2.4
绳端移动距离
0.3
0.5
0.3
机械效率
74.1
83.3
次数
钩码重
钩码上升
距离
弹簧测力计
示数
弹簧测力计上升
距离
机械
效率
1
2
5
0.8
15
2
4
5
1.5
15
？
3
6
5
？
15