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科学第4节 简单机械达标测试
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这是一份科学第4节 简单机械达标测试，共30页。
【同步练习-解析】
一、选择题
1．（2023·浙江台州中考真题）某同学研究滑轮的作用，用重为0.2牛的滑轮，把2牛的钩码匀速提升1米。在不计绳重和摩擦的情况下，拉力F做的功为（ ）
A．0焦B．1.1焦C．2.2焦D．4.4焦
2．（2023·浙江宁波中考真题）如图所示，小宁用竖直向上的拉力F提升物体，使物体在内匀速上升了。已知物体重为，动滑轮重为，不计绳重和摩擦。这一过程中，下列说法错误的是（ ）
A．绳子自由端移动速度为B．拉力F的大小为
C．拉力F做功为D．该滑轮的机械效率为80%
3．（2023·浙江一模）如图所示，工人用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。下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度是3m/sB．物体受到的拉力为360N
C．在2秒内拉力做的功为360JD．滑轮组的机械效率为83.3%
4．（2023·浙江宁波模拟）小滨同学用如图滑轮组提起一个重物，已知重物重力为G，小滨重力为500N，不计绳重及绳与滑轮之间的摩擦。以下说法正确的是（ ）
A．若不计滑轮重力，小滨可以提起的重物最大重力不超过500N
B．若小滨将绳子竖直向下拉动2m，则重物可以提升4m
C．若G=600N时，滑轮组的机械效率为75%，则动滑轮的重力为200N
D．若小滨向右拉动绳子，所需的拉力将会逐渐增大
5．（2023·浙江绍兴二模）我们经常用摩擦力的知识来分析拔河比赛的输赢情况。如图，小明和爸爸妈妈通过一个滑轮组进行拔河比赛。已知爸爸与地面之间的摩擦力最大可达540牛。为了胜过爸爸，小明能挺住不动，则妈妈与地面间的摩擦力至少应达到（不计滑轮重、绳重及其摩擦）（ ）
A．540牛B．270牛C．360牛D．200牛
6．（2022·浙江宁波一模）如图所示，滑轮组悬挂在水平钢架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，5s 内使物体A匀速上升1.5m，提升过程中拉力F的功率为180W。已知物体A重540N，该工人重700N。不计绳重和摩擦，下列关于该过程的说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度为0.3m/s B．动滑轮重160N
C．该工人对地面的压力为400N D．工人利用该滑轮组提升物体的最大机械效率为90%
7．（2022·浙江宁波一模）如图所示，北京冬奥会升旗所用的旗杆顶部装有一个滑轮，这类滑轮的主要特点是（ ）
A．省力 B．改变力的方向 C．省距离 D．省功
8．（2022·舟山一模）如图所示的甲、乙两套装置，每个滑轮的质量均相等，且绳重和摩擦不计。用它们分别将质量相同的重物匀速提升相同高度，若拉力均竖直向上，两装置中，下列四个科学量不相同的是（ ）
A．额外功B．有用功C．机械效率D．拉力大小
9．（2022·浙江宁波二模）如图所示的甲、乙两套装置，每个滑轮的质量均相等且绳重和摩擦不计。用它们分别将重力为200N和100N的重物匀速提升相同高度，若拉力均竖直向上，两装置中，相同的是（ ）
A．拉力大小B．有用功C．额外功D．机械效率
10．（2022·浙江丽水一模）如图所示，用10N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的物体A以0.4m/s的速度在水平地面上匀速运动，弹簧测力计的示数为3N。下列说法正确的是（不计滑轮、弹簧测力计、绳重及滑轮摩擦）（ ）
A．地面对A的摩擦力为3N B．绳子拉物体A的功率为2W
C．物体B受到的摩擦力为3N，方向水平向左
D．在运动过程中若将拉力F增大到12N，弹簧测力计的示数也增大
11．（2021·浙江嘉兴二模）如图，当B物体重1牛时，AB均静止不动。后将AB对调，B物体向右加速运动（滑轮、绳重及绳与滑轮的摩擦不计）。针对前静止、后加速运动的分析下列说法错误的是（ ）
A．静止时，A受力平衡 B．静止时，滑轮组对A的拉力等于绳子对B的拉力
C．加速运动时，AB的惯性仍保持不变 D．加速运动时，B受到滑轮组的拉力可能比静止时小
12．（2021·浙江宁波一模）为便于研究，某健身器材中训练拉力部分的机械结构可简化为如图所示的滑轮组。若不计摩擦，下列有关分析正确的是（ ）
A．两个滑轮在装置中起的作用相同
B．拉力向下移动的速度与配重上升的速度大小相等
C．沿方向1与2匀速拉动配重提升相同高度，拉力所做的功相等
D．用该装置提升更重的物体，机械效率不变
13．（浙江宁波一模）重为200N的物体，利用轻质滑轮组在拉力F为30N的作用下，以0.2m/s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
14．如图是建筑工地上起重设备“塔吊”的局部示意图。某次绕在滑轮组上的钢丝绳拉力F为700牛，将重1200牛的建筑材料吊高了10米。下列对该过程的说法错误的是（ ）
A．下方滑轮为动滑轮B．拉力F做功12000焦
C．绳子自由端通过的距离为20米D．该滑轮组的机械效率为85.7%
15．如图所示的甲、乙两套装置，每个滑轮的质量均相等且绳子重力和摩擦力不计。用它们分别将重为200N和300N的重物匀速提升相同的高度，拉力均竖直向上，则两装置中，说法不正确的是（ ）
A．拉力大小：甲>乙 B．有用功：甲<乙 C．额外功：甲>乙D．机械效率：甲<乙
16．把质量相等的A、B两物体挂在如图所示滑轮组下面，不计绳重、滑轮重和摩擦，放手后（ ）
A．A上升、B下降 B．A下降、B上升 C．A、B均上升D．A、B均静止
17．如图所示，三个滑轮拉同一物体在水平面上做匀速直线运动，所用拉力分别在一个平面上，所使用的拉力分别为F1、F2和F3，那么有（ ）
A． B． C． D．
18．（2023·浙江一模）小潘同学家里正在修建楼房，他通过调查了解到工人利用如图的装置，将重力为900N的物体匀速提升了6m，工人对绳子施加的拉力F为475N。忽略维重和机械之间的一切摩擦。下列说法中正确的是（ ）
①拉力F做功为2850J ②动滑轮的重力为50N ③拉力F做的额外功为600J
④如用该装置匀速提升重力为950N的物体，则该滑轮组的机械效率为95%
A．①③B．②④C．①②D．③④
19．如图所示，绳子通过光滑滑轮悬挂一个重100N的物体，一个小孩拉着绳端从环正下方出发，沿水平地面向右走过6m，已知开始时，绳端与圆环的距离为8m。则对这一过程中描述正确的是（ ）
A．这个滑轮可以省距离 B．小孩向右运动过程中，因为拉力方向变化，所以大小也变化
C．人对物体做功200焦 D．如果不计绳重和摩擦，该定滑轮的机械效率为80%
20．图甲、图乙是由相同的滑轮组装的滑轮组，甲乙两人分别用两装置在相等时间内将质量相等的重物匀速提升相同的高度，空气阻力、摩擦、滑轮和绳子的重力均不计，下列说法正确的是（ ）
A．甲的拉力是乙的拉力的3倍 B．乙拉绳子的速度大小是甲拉绳子速度大小的2倍
C．甲拉力的功率大于乙拉力的功率 D．如果考虑滑轮重力，图1装置的机械效率比图2的小
21．如图中定滑轮重2N，动滑轮重1N。物体A在拉力F＝4N的作用下，1s内沿竖直方向匀速升高了0.2m，不计绳重和轴摩擦，则以下计算结果正确的是（ ）
A．绳子自由端移动速度为0.1m/s B．滑轮组的机械效率为87.5%
C．天花板对滑轮组的拉力为10N D．滑轮组对物体A做功的功率为1.6W
22．如图装置中，物体A重100N，物体B重I0N，在物体B的作用下，物体A作水平向右的匀速直线运动。现在物体A上加一个水平向左的拉力F，拉力的功率为30w，使物体B匀速上升，则物体B上升3m所用的时间为（不计滑轮与绳子和轴之间的摩擦，不计绳子重和滑轮重）（ ）
A．1sB．2sC．3sD．4s
23．如图所示，重为120N的物体A在拉力F作用下沿水平面做匀速直线运动，其路程随时间变化的图像如图乙所示。已知物体A在水平方向上受到的阻力为物重的0.1倍，滑轮组机械效率为80%，滑轮组和绳子的自重不计。下列分析计算正确的是（ ）
A．10s内，绳子自由端沿水平方向移动了4m B．左侧墙受到滑轮组16牛拉力作用
C．在10s内，作用在绳子自由端的拉力F为5牛 D．在10s内，拉力F做功的功率为1.2W
二、填空题
24．我国企业承建的2022年世界杯主场馆——卢塞尔体育场，创下全球最大跨度索网屋面单体建筑等六大世界之最。
（1）索网的主体部分是索钢，钢是一种______（选填“合金”或“有机合成”）材料，其中加入了一定量的铬和镍，是通过改变金属的______来达到防锈的目的；
（2）在吊索网过程中使用了大量的滑轮装置，用如图甲的滑轮组提升重20000牛的物体，拉力F为7000牛，不计绳重和摩擦，动滑轮的重力是______；物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，则反映绳子自由端运动的图线是______（选填“A”或“B”）。
25．如图所示，物体A在物体B的重力作用下做匀速直线运动。若在A上再施加一个水平向左、大小为100N的拉力F（图中未画出），则物体A向左做匀速直线运动，此时物体A与桌面之间的摩擦力_______N。物体B的重力是_______N。（不计绳重，轮重和摩擦）
三、简答题
26．某项目建设中，工人用如图所示的装置将质量为70kg的建筑材料匀速提升了6m，用时10s电动机的输出功率恒定为600W，不计绳重和摩擦，g取10N/kg，求：
（1） 10s内电动机输出的总功；
（2） 绳子的拉力；
（3） 滑轮组的机械效率；
（4） 当提升120千克建筑材料时，机械效率为80%，建筑材料的上升速度是多少？
27．质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计。问：
（1）若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m，作用在钢绳上的拉力为400N，拉力的功率是多大；
（2）动滑轮受到的重力；
（3）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，若要工人不被拉离地面，此滑轮组机械效率最大值是多少？
28．（2022·浙江舟山一模）如图甲所示装置，A是重15N的空吊篮，绳子B和C能承受的最大拉力分别为100N和50N。质量为50kg的小明同学将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，g取10N/kg。问：
（1）动滑轮的重力为多少？
（2）第2s内拉力F的功率为多少？
（3）此装置最多能匀速运载多重的货物？
浙教版九年级上册第三章第四节
简单机械--滑轮与机械效率
【同步练习-解析】
一、选择题
1．（2023·浙江台州中考真题）某同学研究滑轮的作用，用重为0.2牛的滑轮，把2牛的钩码匀速提升1米。在不计绳重和摩擦的情况下，拉力F做的功为（ ）
A．0焦B．1.1焦C．2.2焦D．4.4焦
【答案】C
【解析】由图可知，使用的是动滑轮，绕绳子的段数n=2，不计绳重和摩擦，拉力
拉力端移动的距离 s=2h=2×1m=2m
拉力做的功 W=Fs=1.1N×2m=2.2J
2．（2023·浙江宁波中考真题）如图所示，小宁用竖直向上的拉力F提升物体，使物体在内匀速上升了。已知物体重为，动滑轮重为，不计绳重和摩擦。这一过程中，下列说法错误的是（ ）
A．绳子自由端移动速度为B．拉力F的大小为
C．拉力F做功为D．该滑轮的机械效率为80%
【答案】A
【解析】A．由题意可知，绳子的股数为2股，物体上升的速度为
故绳子自由端移动速度为
故A 错误，符合题意；
B．拉力F的大小为
故B正确，不符合题意；
C．拉力F做功为
故C正确，不符合题意；
D．该滑轮的机械效率为
故D正确，不符合题意。
故选A。
3．（2023·浙江一模）如图所示，工人用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。下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度是3m/sB．物体受到的拉力为360N
C．在2秒内拉力做的功为360JD．滑轮组的机械效率为83.3%
【答案】D
【解析】A．由题图可知，通过动滑轮绳子的段数为n=2，则绳子自由端移动的速度是
故A错误；
B．物体受到水平地面的摩擦力为
由于物体是做匀速直线运动，因此物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，则物体受到的拉力为
故B错误；
C．根据
可得，在2秒内拉力做的功，即总功为
故C错误；
D．在2秒内，拉力对物体做的有用功为
根据可得，滑轮组的机械效率为
故D正确。
4．（2023·浙江宁波模拟）小滨同学用如图滑轮组提起一个重物，已知重物重力为G，小滨重力为500N，不计绳重及绳与滑轮之间的摩擦。以下说法正确的是（ ）
A．若不计滑轮重力，小滨可以提起的重物最大重力不超过500N
B．若小滨将绳子竖直向下拉动2m，则重物可以提升4m
C．若G=600N时，滑轮组的机械效率为75%，则动滑轮的重力为200N
D．若小滨向右拉动绳子，所需的拉力将会逐渐增大
【答案】C
【解析】A．小滨同学重500N，他对绳子的最大拉力为500N。有两根绳子与动滑轮接触，不考虑绳重与摩擦。则他能够提起的重物总重（物重与动滑轮总重）为
而动滑轮的重力为几牛或者几十牛，故小滨同学能够提起的物重远超500N。故A错误；
B．有两段绳子与动滑轮接触，绳子自由端移动的距离为动滑轮上升距离的2倍，所以此时物体上升的距离为
故B错误；
C．不考虑绳重与摩擦，滑轮组的机械效率计算式为
当物重G=600N且机械效率为75%时，可求出动滑轮重为
故C正确；
D．绳子自由端最后接触的是定滑轮，定滑轮能改变力的方向，不会改变力的大小。故向右拉绳子，拉力不会增大。故D错误。
5．（2023·浙江绍兴二模）我们经常用摩擦力的知识来分析拔河比赛的输赢情况。如图，小明和爸爸妈妈通过一个滑轮组进行拔河比赛。已知爸爸与地面之间的摩擦力最大可达540牛。为了胜过爸爸，小明能挺住不动，则妈妈与地面间的摩擦力至少应达到（不计滑轮重、绳重及其摩擦）（ ）
A．540牛B．270牛C．360牛D．200牛
【答案】C
【解析】因滑轮组处于静止状态，在水平方向受到的爸爸的拉力大小等于受到妈妈拉力与小明的拉力大小之和。因爸爸、妈妈处都于静止状态，故爸爸、妈妈受到的地面施加的摩擦力与滑轮组对爸爸、妈妈的拉力为一对平衡力，大小相等。爸爸与地面之间的摩擦力最大可达540牛，故滑轮组右端拉爸爸的拉力大小等于540N，由力的作用是相互的，爸爸拉滑轮组的拉力为540N，不计滑轮重、绳重及其摩擦，右侧滑轮组绳子的有效段数为3，小明的拉力大小为
妈妈拉滑轮组的拉力 F妈妈= F爸爸-F= f爸爸-F=540N-180N=360N
滑轮组拉力妈妈的力为360N，根据二力平衡，则妈妈与地面间的摩擦力至少应达到360N，故ABD不符合题意，C符合题意。
6．（2022·浙江宁波一模）如图所示，滑轮组悬挂在水平钢架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，5s 内使物体A匀速上升1.5m，提升过程中拉力F的功率为180W。已知物体A重540N，该工人重700N。不计绳重和摩擦，下列关于该过程的说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度为0.3m/s B．动滑轮重160N
C．该工人对地面的压力为400N D．工人利用该滑轮组提升物体的最大机械效率为90%
【答案】C
【解析】A．由图可知n=2，绳子自由端移动的距离
绳子自由端移动的速度
故A错误；
B．绳子自由端的拉力
所以动滑轮的重力
故B错误；
C．此时工人受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力和支持力，由力的平衡条件可知，工人受到的支持力
工人对地面的压力与工人受到的支持力是一对相互作用力，因此工人对地面的压力 F压=F支=400N
故C正确；
D．人通过定滑轮向下拉绳子时的最大拉力等于人自身的重力，即绳子自由端的最大拉力 F最大=G人=700N
所以此时能提升的最大物重
滑轮组的最大机械效率
故D错误。
7．（2022·浙江宁波一模）如图所示，北京冬奥会升旗所用的旗杆顶部装有一个滑轮，这类滑轮的主要特点是（ ）
A．省力 B．改变力的方向 C．省距离 D．省功
【答案】B
【解析】根据图片可知，旗杆顶部的滑轮固定不动，为定滑轮，它的特点是不改变力的大小，而只能改变力的方向，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
8．（2022·舟山一模）如图所示的甲、乙两套装置，每个滑轮的质量均相等，且绳重和摩擦不计。用它们分别将质量相同的重物匀速提升相同高度，若拉力均竖直向上，两装置中，下列四个科学量不相同的是（ ）
A．额外功B．有用功C．机械效率D．拉力大小
【答案】D
【解析】A．绳重和摩擦不计，所以克服动滑轮所做的功就是额外功，由W额=G动h可知，由于每个滑轮的质量均相等且被提升相同高度，所以两装置中，额外功相同，故A不符合题意；
B．物体的质量，由G=mg可知物体的重力相等，上升的高度相等，由W有=Gh可知，有用功相等，故B不符合题意；
C．有用功和额外功相等，总功等于有用功和额外功之和，所以总功相等，机械效率等于有用功和总功的比值，所以机械效率相等，故C不符合题意；
D．绳重和摩擦不计，物体的重力相等，动滑轮的重力相等，由图可知，甲图中动滑轮绕绳子的段数是2段，乙图中动滑轮绕绳子的段数是3段，由可知拉力大小不同，故D符合题意。
故选D。
9．（2022·浙江宁波二模）如图所示的甲、乙两套装置，每个滑轮的质量均相等且绳重和摩擦不计。用它们分别将重力为200N和100N的重物匀速提升相同高度，若拉力均竖直向上，两装置中，相同的是（ ）
A．拉力大小B．有用功C．额外功D．机械效率
【答案】C
【解析】A．甲图中拉力为
乙图中拉力为
即两个拉力不相等，故A不合题意；
B．由W有=Gh知道，两个物体上升相同的高度时，甲物体的重力大，则甲中做的有用功多，故B不合题意；
C．由W额=G动h，动滑轮的重力和上升的高度都相等知道，做的额外功相等，故C符合题意；
D．由于
所以，当额外功相等时，有用功越大，则机械效率越高。因为甲的有用功大于乙，所以甲的机械效率大于乙，故D不合题意。
10．（2022·浙江丽水一模）如图所示，用10N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的物体A以0.4m/s的速度在水平地面上匀速运动，弹簧测力计的示数为3N。下列说法正确的是（不计滑轮、弹簧测力计、绳重及滑轮摩擦）（ ）
A．地面对A的摩擦力为3N
B．绳子拉物体A的功率为2W
C．物体B受到的摩擦力为3N，方向水平向左
D．在运动过程中若将拉力F增大到12N，弹簧测力计的示数也增大
【答案】B
【解析】AC．测力计对B的拉力与A对B的摩擦力是一对平衡力，这两个力大小相等，弹簧测力计示数为3N，所以A对B的摩擦力为3N，方向水平向右；由于物体间力的左右是相互的，则B对A的摩擦力为3N，方向水平向左，对A受力分析，A受到水平向右的绳子的拉力、水平向左的B对A的摩擦力、水平向左的地面对A的摩擦力，F作用在动滑轮上，对滑轮的拉力为10N，则拉动A的力为5N，所以地面对A的摩擦力为 f=5N-3N=2N
故AC错误；
B．绳子拉物体A的功率为
故B正确；
D．在运动过程中若将拉力F增大，但是AB间的压力大小和接触面的粗糙程度不变，则AB间的摩擦力不变，且物体B仍然静止，由二力平衡条件可知，测力计的示数不变，仍为3N，故D错误。
故选B。
11．（2021·浙江嘉兴二模）如图，当B物体重1牛时，AB均静止不动。后将AB对调，B物体向右加速运动（滑轮、绳重及绳与滑轮的摩擦不计）。针对前静止、后加速运动的分析下列说法错误的是（ ）
A．静止时，A受力平衡 B．静止时，滑轮组对A的拉力等于绳子对B的拉力
C．加速运动时，AB的惯性仍保持不变 D．加速运动时，B受到滑轮组的拉力可能比静止时小
【答案】B
【解析】A.当A静止时，处于平衡状态，此时受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，故A正确，不符合题意；
B.由图可知，滑轮组绳子股数为3，则滑轮组对A的拉力等于绳子对B的拉力的3倍，故B错误，符合题意；
C.惯性是物质的一种属性，惯性大小只和物体的质量有关，AB物质质量不变，则惯性不变，故C正确，不符合题意；
D.AB静止不动时，B受平衡力，滑轮组对B的拉力等于GB。后将AB对调，B物体向右加速运动，则B此时受非平衡力。B受到向右的拉力和向左的摩擦力，拉力为3GA，由于不知道GA和GB的大小关系，所以B受到滑轮组的拉力可能比静止时小，故D正确，不符合题意。
故选B。
12．（2021·浙江宁波一模）为便于研究，某健身器材中训练拉力部分的机械结构可简化为如图所示的滑轮组。若不计摩擦，下列有关分析正确的是（ ）
A．两个滑轮在装置中起的作用相同
B．拉力向下移动的速度与配重上升的速度大小相等
C．沿方向1与2匀速拉动配重提升相同高度，拉力所做的功相等
D．用该装置提升更重的物体，机械效率不变
【答案】C
【解析】A．由图可知，该装置由一个动滑轮和一个定滑轮组成，动滑轮能够省力，但不能改变力的方向；定滑轮不能省力，可以改变力的方向，故A错误；
B．该滑轮组中n=2，由s=2h可知，拉力移动距离等于配重上升高度的二倍，故B错误；
C．如图所示，绳子最后绕过的是定滑轮，定滑轮相当于等臂杠杆，沿方向1与2匀速拉动配重，动力臂都等于定滑轮的半径，所以两次的拉力相等，若不计摩擦，均等于，故C正确；
D．用该装置提升更重的物体，有用功变大，额外功不变，则有用功与总功的比值变大，机械效率变大，故D错误。
故选C。
13．（浙江宁波一模）重为200N的物体，利用轻质滑轮组在拉力F为30N的作用下，以0.2m/s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
【答案】C
【解析】由题可知，不计轮重、绳重和轴摩擦，摩擦力共由两段绳子共同承担着，即n=2。
A．由图可知，物体匀速运动，摩擦力 f=nF=2×30N=60N
故A错误；
B．绳端所移动的距离 s绳=ns物=2×0.2m/s×5s=2m
拉力F所做的功 W=Fs绳=30N×2m=60J
故B错误；
C．拉力的功率
故C正确；
D．由图可知，物体在拉力作用下水平移动，所以并没有克服物体重力做功，故D错误。
14．如图是建筑工地上起重设备“塔吊”的局部示意图。某次绕在滑轮组上的钢丝绳拉力F为700牛，将重1200牛的建筑材料吊高了10米。下列对该过程的说法错误的是（ ）
A．下方滑轮为动滑轮B．拉力F做功12000焦
C．绳子自由端通过的距离为20米D．该滑轮组的机械效率为85.7%
【答案】B
【解析】A．滑轮组下面的滑轮跟随着物体一块上升，属于动滑轮，故A正确，不符合题意；
BC．滑轮组的动滑轮绕2段绳，则绳子自由端移动的距离 s=2h=2×10m=20m
拉力做的功 W总=Fs=700N×20m=14000J
故B错误，符合题意，C正确，不符合题意；
D．有用功 W有=Gh=1200N×10m=12000J
该滑轮组的机械效率为
故D正确，不符合题意。
15．（2022秋·浙江温州·九年级瑞安市安阳实验中学校考阶段练习）如图所示的甲、乙两套装置，每个滑轮的质量均相等且绳子重力和摩擦力不计。用它们分别将重为200N和300N的重物匀速提升相同的高度，拉力均竖直向上，则两装置中，说法不正确的是（ ）
A．拉力大小：甲>乙 B．有用功：甲<乙 C．额外功：甲>乙D．机械效率：甲<乙
【答案】C
【解析】A．每个滑轮的质量均相等且绳重和摩擦不计，由图可知，甲图绳子承重股数为n甲=2，而乙图绳子承重股数为n乙=3，所以甲中拉力大小为
乙中拉力大小为
则F甲>F乙，故A正确，不符合题意；
B．克服重力所做的功就是有用功，即W=Gh，甲做的有用功为 W有甲=200N×h
乙做的有用功为 W有乙=300N×h>W有甲
故B正确，不符合题意；
C．绳重和摩擦不计，所以克服动滑轮所做的功就是额外功，W额=G动h，由于每个滑轮的质量均相等且被提升相同高度，所以两装置中，额外功相同，故C不正确，符合题意；
D．根据
可知，W额相同，甲装置所做的有用功较少，所以甲机械效率较低，故D正确，不符合题意。
故选C。
16．把质量相等的A、B两物体挂在如图所示滑轮组下面，不计绳重、滑轮重和摩擦，放手后（ ）
A．A上升、B下降 B．A下降、B上升 C．A、B均上升D．A、B均静止
【答案】B
【解析】由图可知，承担物体B的物重的绳子股数n=2，要将物体B拉起，绳子的拉力为
现在绳子的实际拉力大小等于物体A的重力，即F2=GA，因为A、B的质量相等，所以GA=GB，所以绳子的实际拉力F2>F1。所以放手后A下降，B上升。故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
17．如图所示，三个滑轮拉同一物体在水平面上做匀速直线运动，所用拉力分别在一个平面上，所使用的拉力分别为F1、F2和F3，那么有（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】不计滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦，假设物块与地面的摩擦力为f，第一个图中滑轮为定滑轮，不省力，拉力
第二个图中滑轮为动滑轮，省一半的力，拉力
第三个图中滑轮为动滑轮，但处作用在动滑轮上，费2倍的力，所以
比较可知，
故C符合题意，ABD不符合题意
18．（2023·浙江一模）小潘同学家里正在修建楼房，他通过调查了解到工人利用如图的装置，将重力为900N的物体匀速提升了6m，工人对绳子施加的拉力F为475N。忽略维重和机械之间的一切摩擦。下列说法中正确的是（ ）
①拉力F做功为2850J ②动滑轮的重力为50N ③拉力F做的额外功为600J
④如用该装置匀速提升重力为950N的物体，则该滑轮组的机械效率为95%
A．①③B．②④C．①②D．③④
【答案】B
【解析】①由图可知，滑轮组的动滑轮绕绳子的段数n=2，拉力端移动距离 s=nh=2×6m=12m
拉力做功 W总=Fs=475N×12m=5700J
故①错误；
②不计绳重和摩擦时，则动滑轮的重力 G动=nF-G=2×475N-900N=50N
故②正确；
③拉力做的有用功 W有=Gh=900N×6m=5400J
拉力做的额外功 W额=W总-W有=5700J-5400J=300J
故③错误；
④不计绳重和摩擦时，提升重力为950N的物体，滑轮组的机械效率
故④正确。
19．如图所示，绳子通过光滑滑轮悬挂一个重100N的物体，一个小孩拉着绳端从环正下方出发，沿水平地面向右走过6m，已知开始时，绳端与圆环的距离为8m。则对这一过程中描述正确的是（ ）
A．这个滑轮可以省距离 B．小孩向右运动过程中，因为拉力方向变化，所以大小也变化
C．人对物体做功200焦 D．如果不计绳重和摩擦，该定滑轮的机械效率为80%
【答案】C
【解析】A．图中滑轮是定滑轮，不能省距离，故A错误；
B．使用定滑轮不能省力，因此在拉动的过程中拉力大小不变，故B错误；
C．物体上升的距离
人拉力所做的功 W=Fs=Gh=100N×2m=200J
故C正确；
D．如果不计绳重和摩擦，有用功和总功相等，由可知定滑轮的机械效率为100%，故D错误。
20．图甲、图乙是由相同的滑轮组装的滑轮组，甲乙两人分别用两装置在相等时间内将质量相等的重物匀速提升相同的高度，空气阻力、摩擦、滑轮和绳子的重力均不计，下列说法正确的是（ ）
A．甲的拉力是乙的拉力的3倍 B．乙拉绳子的速度大小是甲拉绳子速度大小的2倍
C．甲拉力的功率大于乙拉力的功率 D．如果考虑滑轮重力，图1装置的机械效率比图2的小
【答案】B
【解析】根据题意知道，重物重力相同（设其大小为G），物体升高的速度相同（设其大小为v），
（1）对于图甲，因为两个都是定滑轮，空气阻力、摩擦、滑轮和绳子的质量均不计，所以F甲=G
绳子的速度 v甲=v
拉力功率 P甲=F甲v甲=Gv
如果考虑滑轮质量，但空气阻力、摩擦、绳子的质量均不计，该装置的额外功为0，则 η甲=100%
（2）对于图乙，因为是一个定滑轮、一个动滑轮，n=2，空气阻力、摩擦、滑轮和绳子的质量均不计，所以
绳子的速度 v乙=2v
拉力功率
如果考虑滑轮质量，空气阻力、摩擦、绳子的质量均不计，该装置的额外功大于0，则 η乙＜100%
由以上分析知道
A．甲的拉力不是乙的拉力的3倍，故A错误；
B．乙拉绳子的速度大小是甲拉绳子速度大小的2倍，故B正确；
C．因为甲拉力功率 P甲=F甲v甲=Gv
乙拉力功率
所以，甲拉力的功率等于乙拉力的功率，故C错误；
D．如果考虑滑轮质量，图甲装置的机械效率比图乙的大，故D错误。
21．如图中定滑轮重2N，动滑轮重1N。物体A在拉力F＝4N的作用下，1s内沿竖直方向匀速升高了0.2m，不计绳重和轴摩擦，则以下计算结果正确的是（ ）
A．绳子自由端移动速度为0.1m/s B．滑轮组的机械效率为87.5%
C．天花板对滑轮组的拉力为10N D．滑轮组对物体A做功的功率为1.6W
【答案】B
【解析】A．由图知，承担物重的绳子股数n=2，绳子自由端移动的距离
绳子自由端移动速度
故A错误；
B．由图知，承担物重的绳子股数n=2，根据拉力可得，物体的重力
有用功
额外功
总功
滑轮组的机械效率
故B正确；
C．滑轮组整体受到竖直向上的拉力和竖直向下的重力的绳子自由端的拉力作用，处于平衡状态，由力的平衡条件可得，天花板对滑轮组的拉力
故C错误；
D．滑轮组对物体A做功的功率\
故D错误。故选B。
22．如图装置中，物体A重100N，物体B重I0N，在物体B的作用下，物体A作水平向右的匀速直线运动。现在物体A上加一个水平向左的拉力F，拉力的功率为30w，使物体B匀速上升，则物体B上升3m所用的时间为（不计滑轮与绳子和轴之间的摩擦，不计绳子重和滑轮重）（ ）
A．1sB．2sC．3sD．4s
【答案】B
【解析】不计滑轮与轴之间的摩擦、不计绳重和滑轮重，滑轮组上承受力的绳子股数为n=3，物体A在物体B的作用下向右做匀速直线运动时，A受到地面的摩擦力为
拉动A向左运动时，A受到向右的拉力不变，摩擦力的方向向右，A受到地面的摩擦力大小不变，对A向左的拉力为
使物体B匀速上升3m，由于，所以A移动的距离为
因此拉力F做功为
所用时间为
故ACD不符合题意，B符合题意。
23．如图所示，重为120N的物体A在拉力F作用下沿水平面做匀速直线运动，其路程随时间变化的图像如图乙所示。已知物体A在水平方向上受到的阻力为物重的0.1倍，滑轮组机械效率为80%，滑轮组和绳子的自重不计。下列分析计算正确的是（ ）
A．10s内，绳子自由端沿水平方向移动了4mB．左侧墙受到滑轮组16牛拉力作用
C．在10s内，作用在绳子自由端的拉力F为5牛D．在10s内，拉力F做功的功率为1.2W
【答案】C
【解析】A．根据图可知，承担拉力的绳子段数n=3；根据图乙可知，10s内物体移动了1m，则绳子自由端移动了 s=ns物=3×1m=3m
故A错误。
BC．根据公式
得到
解得 F=5N
以定滑轮为受力对象可知，墙壁对它的拉力等于4根绳子产生的拉力之和，即 F墙壁=4F=5N×4=20N
墙壁受到滑轮组的拉力与墙壁对滑轮组的拉力为相互作用力，因此左侧墙壁受到滑轮组的拉力为20N，故B错误，C正确。
D．10s内拉力做的总功 W总=Fs=5N×3m=15J
则拉力的功率
故D错误。
二、填空题
24．我国企业承建的2022年世界杯主场馆——卢塞尔体育场，创下全球最大跨度索网屋面单体建筑等六大世界之最。
（1）索网的主体部分是索钢，钢是一种______（选填“合金”或“有机合成”）材料，其中加入了一定量的铬和镍，是通过改变金属的______来达到防锈的目的；
（2）在吊索网过程中使用了大量的滑轮装置，用如图甲的滑轮组提升重20000牛的物体，拉力F为7000牛，不计绳重和摩擦，动滑轮的重力是______；物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，则反映绳子自由端运动的图线是______（选填“A”或“B”）。
【答案】 合金 化学性质 1000N A
【解析】（1）[1]钢是在铁中混有少量的碳，所以钢是含碳量的较低的合金。
[2]在铁中混合铬和镍，能改变金属的内部结构，通过改变金属的化学性质来防锈。
（2）[3]观察图甲中的滑轮组，动滑轮上有3根绳，则动滑轮的重力
[4]由于动滑轮上有3根绳，所以相同时间，绳子端移动距离是物体运动距离的3倍，故反映绳子自由端运动的图线是A。
25．如图所示，物体A在物体B的重力作用下做匀速直线运动。若在A上再施加一个水平向左、大小为100N的拉力F（图中未画出），则物体A向左做匀速直线运动，此时物体A与桌面之间的摩擦力_______N。物体B的重力是_______N。（不计绳重，轮重和摩擦）
【答案】 50 25
【解析】[1][2]物体A在物体B的重力作用下向右做匀速直线运动时，A受到的摩擦力等于动滑轮对A的拉力，即 f=F动
当物体A向左做匀速直线运动时，受到向左的拉力F、向右的摩擦力f和F动，即 F=f+F动
因 f=F动
所以 F=2f
即 100N=2f
解得 f=F动=50N
动滑轮上有2段绳子承担拉力，滑轮与绳间摩擦、绳重和滑轮重均不计，
那么动滑轮上受到的拉力和物体B的重力的关系为 F动=2GB
则
三、简答题
26．某项目建设中，工人用如图所示的装置将质量为70kg的建筑材料匀速提升了6m，用时10s电动机的输出功率恒定为600W，不计绳重和摩擦，g取10N/kg，求：
（1） 10s内电动机输出的总功；
（2） 绳子的拉力；
（3） 滑轮组的机械效率；
（4） 当提升120千克建筑材料时，机械效率为80%，建筑材料的上升速度是多少？
【答案】（1）6000J；（2）500N；（3）70%；（4）0.4m/s
【解析】解：（1）用时10s电动机的输出功率恒定为600W，则电动机输出的总功
（2）建筑材料匀速提升了6m，由图可知，动滑轮上有2股绳子，所以绳子端移动距离 s=6m×2=12m
故绳子的拉力
（3）将质量为70kg的建筑材料匀速提升了6m，则有用功
滑轮组的机械效率
（4）由
当提升120千克建筑材料时，机械效率为80%，建筑材料的上升速度
答：（1） 10s内电动机输出的总功为6000J；
（2） 绳子的拉力为500N；
（3） 滑轮组的机械效率为70%；
（4） 当提升120千克建筑材料时，机械效率为80%，建筑材料的上升速度是0.4m/s。
27．质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计。问：
（1）若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m，作用在钢绳上的拉力为400N，拉力的功率是多大；
（2）动滑轮受到的重力；
（3）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，若要工人不被拉离地面，此滑轮组机械效率最大值是多少？
【答案】（1）120W；（2）200N；（3）88.9%
【解析】解：（1）由图可知，n=3，则绳端移动的距离
拉力做的功
拉力的功率
（2）由图乙可知，物重G=300N时，滑轮组的机械效率η=60%，因机械中摩擦力及绳重忽略不计，克服物重做的功为有用功，克服动滑轮重力和物重做的功为总功，所以，滑轮组的机械效率
所以
（3）已知工人的质量为60kg，则该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力
由可得，提升的最大物重
则滑轮组的最大机械效率
答：（1）拉力的功率是120W；
（2）动滑轮受到的重力为200N；
（3）滑轮组机械效率最大值是88.9%。
28．（2022·浙江舟山一模）如图甲所示装置，A是重15N的空吊篮，绳子B和C能承受的最大拉力分别为100N和50N。质量为50kg的小明同学将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，g取10N/kg。问：
（1）动滑轮的重力为多少？
（2）第2s内拉力F的功率为多少？
（3）此装置最多能匀速运载多重的货物？
【答案】（1）5N；（2）40W；（3）80N
【解析】解：（1）由图丙可知，在1～2s内（第2s内）A被匀速提升，由图乙可知拉力 F=10N
由图 n=2
忽略绳重及摩擦，拉力，则动滑轮重力 G动=2F-GA=2×10N-15N=5N
（2）由图丙可知，第2s内A上升的速度 vA=2m/s
拉力端移动速度 v=2vA=2×2m/s=4m/s
第2s内拉力F的功率
（3）忽略绳重及摩擦，C处绳子拉力
则当C处最大拉力为50N时，B处拉力为95N，小于绳子B能承受的最大拉力100N；
当B处最大拉力为100N时，C处拉力为52.5N，大于绳子C能承受的最大拉力50N；
所以要以C处最大拉力为准，此时B处的拉力 FB=GA+G货物=95N
此装置最多能匀速运载货物的重力 G货物=FB-GA=95N-15N=80N
答：（1）动滑轮的重力为5N。
（2）第2s内拉力F的功率为40W。
（3）此装置最多能匀速运载80N的货物。
【同步练习-解析】
一、选择题
1．（2023·浙江台州中考真题）某同学研究滑轮的作用，用重为0.2牛的滑轮，把2牛的钩码匀速提升1米。在不计绳重和摩擦的情况下，拉力F做的功为（ ）
A．0焦B．1.1焦C．2.2焦D．4.4焦
2．（2023·浙江宁波中考真题）如图所示，小宁用竖直向上的拉力F提升物体，使物体在内匀速上升了。已知物体重为，动滑轮重为，不计绳重和摩擦。这一过程中，下列说法错误的是（ ）
A．绳子自由端移动速度为B．拉力F的大小为
C．拉力F做功为D．该滑轮的机械效率为80%
3．（2023·浙江一模）如图所示，工人用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。下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度是3m/sB．物体受到的拉力为360N
C．在2秒内拉力做的功为360JD．滑轮组的机械效率为83.3%
4．（2023·浙江宁波模拟）小滨同学用如图滑轮组提起一个重物，已知重物重力为G，小滨重力为500N，不计绳重及绳与滑轮之间的摩擦。以下说法正确的是（ ）
A．若不计滑轮重力，小滨可以提起的重物最大重力不超过500N
B．若小滨将绳子竖直向下拉动2m，则重物可以提升4m
C．若G=600N时，滑轮组的机械效率为75%，则动滑轮的重力为200N
D．若小滨向右拉动绳子，所需的拉力将会逐渐增大
5．（2023·浙江绍兴二模）我们经常用摩擦力的知识来分析拔河比赛的输赢情况。如图，小明和爸爸妈妈通过一个滑轮组进行拔河比赛。已知爸爸与地面之间的摩擦力最大可达540牛。为了胜过爸爸，小明能挺住不动，则妈妈与地面间的摩擦力至少应达到（不计滑轮重、绳重及其摩擦）（ ）
A．540牛B．270牛C．360牛D．200牛
6．（2022·浙江宁波一模）如图所示，滑轮组悬挂在水平钢架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，5s 内使物体A匀速上升1.5m，提升过程中拉力F的功率为180W。已知物体A重540N，该工人重700N。不计绳重和摩擦，下列关于该过程的说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度为0.3m/s B．动滑轮重160N
C．该工人对地面的压力为400N D．工人利用该滑轮组提升物体的最大机械效率为90%
7．（2022·浙江宁波一模）如图所示，北京冬奥会升旗所用的旗杆顶部装有一个滑轮，这类滑轮的主要特点是（ ）
A．省力 B．改变力的方向 C．省距离 D．省功
8．（2022·舟山一模）如图所示的甲、乙两套装置，每个滑轮的质量均相等，且绳重和摩擦不计。用它们分别将质量相同的重物匀速提升相同高度，若拉力均竖直向上，两装置中，下列四个科学量不相同的是（ ）
A．额外功B．有用功C．机械效率D．拉力大小
9．（2022·浙江宁波二模）如图所示的甲、乙两套装置，每个滑轮的质量均相等且绳重和摩擦不计。用它们分别将重力为200N和100N的重物匀速提升相同高度，若拉力均竖直向上，两装置中，相同的是（ ）
A．拉力大小B．有用功C．额外功D．机械效率
10．（2022·浙江丽水一模）如图所示，用10N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的物体A以0.4m/s的速度在水平地面上匀速运动，弹簧测力计的示数为3N。下列说法正确的是（不计滑轮、弹簧测力计、绳重及滑轮摩擦）（ ）
A．地面对A的摩擦力为3N B．绳子拉物体A的功率为2W
C．物体B受到的摩擦力为3N，方向水平向左
D．在运动过程中若将拉力F增大到12N，弹簧测力计的示数也增大
11．（2021·浙江嘉兴二模）如图，当B物体重1牛时，AB均静止不动。后将AB对调，B物体向右加速运动（滑轮、绳重及绳与滑轮的摩擦不计）。针对前静止、后加速运动的分析下列说法错误的是（ ）
A．静止时，A受力平衡 B．静止时，滑轮组对A的拉力等于绳子对B的拉力
C．加速运动时，AB的惯性仍保持不变 D．加速运动时，B受到滑轮组的拉力可能比静止时小
12．（2021·浙江宁波一模）为便于研究，某健身器材中训练拉力部分的机械结构可简化为如图所示的滑轮组。若不计摩擦，下列有关分析正确的是（ ）
A．两个滑轮在装置中起的作用相同
B．拉力向下移动的速度与配重上升的速度大小相等
C．沿方向1与2匀速拉动配重提升相同高度，拉力所做的功相等
D．用该装置提升更重的物体，机械效率不变
13．（浙江宁波一模）重为200N的物体，利用轻质滑轮组在拉力F为30N的作用下，以0.2m/s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
14．如图是建筑工地上起重设备“塔吊”的局部示意图。某次绕在滑轮组上的钢丝绳拉力F为700牛，将重1200牛的建筑材料吊高了10米。下列对该过程的说法错误的是（ ）
A．下方滑轮为动滑轮B．拉力F做功12000焦
C．绳子自由端通过的距离为20米D．该滑轮组的机械效率为85.7%
15．如图所示的甲、乙两套装置，每个滑轮的质量均相等且绳子重力和摩擦力不计。用它们分别将重为200N和300N的重物匀速提升相同的高度，拉力均竖直向上，则两装置中，说法不正确的是（ ）
A．拉力大小：甲>乙 B．有用功：甲<乙 C．额外功：甲>乙D．机械效率：甲<乙
16．把质量相等的A、B两物体挂在如图所示滑轮组下面，不计绳重、滑轮重和摩擦，放手后（ ）
A．A上升、B下降 B．A下降、B上升 C．A、B均上升D．A、B均静止
17．如图所示，三个滑轮拉同一物体在水平面上做匀速直线运动，所用拉力分别在一个平面上，所使用的拉力分别为F1、F2和F3，那么有（ ）
A． B． C． D．
18．（2023·浙江一模）小潘同学家里正在修建楼房，他通过调查了解到工人利用如图的装置，将重力为900N的物体匀速提升了6m，工人对绳子施加的拉力F为475N。忽略维重和机械之间的一切摩擦。下列说法中正确的是（ ）
①拉力F做功为2850J ②动滑轮的重力为50N ③拉力F做的额外功为600J
④如用该装置匀速提升重力为950N的物体，则该滑轮组的机械效率为95%
A．①③B．②④C．①②D．③④
19．如图所示，绳子通过光滑滑轮悬挂一个重100N的物体，一个小孩拉着绳端从环正下方出发，沿水平地面向右走过6m，已知开始时，绳端与圆环的距离为8m。则对这一过程中描述正确的是（ ）
A．这个滑轮可以省距离 B．小孩向右运动过程中，因为拉力方向变化，所以大小也变化
C．人对物体做功200焦 D．如果不计绳重和摩擦，该定滑轮的机械效率为80%
20．图甲、图乙是由相同的滑轮组装的滑轮组，甲乙两人分别用两装置在相等时间内将质量相等的重物匀速提升相同的高度，空气阻力、摩擦、滑轮和绳子的重力均不计，下列说法正确的是（ ）
A．甲的拉力是乙的拉力的3倍 B．乙拉绳子的速度大小是甲拉绳子速度大小的2倍
C．甲拉力的功率大于乙拉力的功率 D．如果考虑滑轮重力，图1装置的机械效率比图2的小
21．如图中定滑轮重2N，动滑轮重1N。物体A在拉力F＝4N的作用下，1s内沿竖直方向匀速升高了0.2m，不计绳重和轴摩擦，则以下计算结果正确的是（ ）
A．绳子自由端移动速度为0.1m/s B．滑轮组的机械效率为87.5%
C．天花板对滑轮组的拉力为10N D．滑轮组对物体A做功的功率为1.6W
22．如图装置中，物体A重100N，物体B重I0N，在物体B的作用下，物体A作水平向右的匀速直线运动。现在物体A上加一个水平向左的拉力F，拉力的功率为30w，使物体B匀速上升，则物体B上升3m所用的时间为（不计滑轮与绳子和轴之间的摩擦，不计绳子重和滑轮重）（ ）
A．1sB．2sC．3sD．4s
23．如图所示，重为120N的物体A在拉力F作用下沿水平面做匀速直线运动，其路程随时间变化的图像如图乙所示。已知物体A在水平方向上受到的阻力为物重的0.1倍，滑轮组机械效率为80%，滑轮组和绳子的自重不计。下列分析计算正确的是（ ）
A．10s内，绳子自由端沿水平方向移动了4m B．左侧墙受到滑轮组16牛拉力作用
C．在10s内，作用在绳子自由端的拉力F为5牛 D．在10s内，拉力F做功的功率为1.2W
二、填空题
24．我国企业承建的2022年世界杯主场馆——卢塞尔体育场，创下全球最大跨度索网屋面单体建筑等六大世界之最。
（1）索网的主体部分是索钢，钢是一种______（选填“合金”或“有机合成”）材料，其中加入了一定量的铬和镍，是通过改变金属的______来达到防锈的目的；
（2）在吊索网过程中使用了大量的滑轮装置，用如图甲的滑轮组提升重20000牛的物体，拉力F为7000牛，不计绳重和摩擦，动滑轮的重力是______；物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，则反映绳子自由端运动的图线是______（选填“A”或“B”）。
25．如图所示，物体A在物体B的重力作用下做匀速直线运动。若在A上再施加一个水平向左、大小为100N的拉力F（图中未画出），则物体A向左做匀速直线运动，此时物体A与桌面之间的摩擦力_______N。物体B的重力是_______N。（不计绳重，轮重和摩擦）
三、简答题
26．某项目建设中，工人用如图所示的装置将质量为70kg的建筑材料匀速提升了6m，用时10s电动机的输出功率恒定为600W，不计绳重和摩擦，g取10N/kg，求：
（1） 10s内电动机输出的总功；
（2） 绳子的拉力；
（3） 滑轮组的机械效率；
（4） 当提升120千克建筑材料时，机械效率为80%，建筑材料的上升速度是多少？
27．质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计。问：
（1）若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m，作用在钢绳上的拉力为400N，拉力的功率是多大；
（2）动滑轮受到的重力；
（3）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，若要工人不被拉离地面，此滑轮组机械效率最大值是多少？
28．（2022·浙江舟山一模）如图甲所示装置，A是重15N的空吊篮，绳子B和C能承受的最大拉力分别为100N和50N。质量为50kg的小明同学将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，g取10N/kg。问：
（1）动滑轮的重力为多少？
（2）第2s内拉力F的功率为多少？
（3）此装置最多能匀速运载多重的货物？
浙教版九年级上册第三章第四节
简单机械--滑轮与机械效率
【同步练习-解析】
一、选择题
1．（2023·浙江台州中考真题）某同学研究滑轮的作用，用重为0.2牛的滑轮，把2牛的钩码匀速提升1米。在不计绳重和摩擦的情况下，拉力F做的功为（ ）
A．0焦B．1.1焦C．2.2焦D．4.4焦
【答案】C
【解析】由图可知，使用的是动滑轮，绕绳子的段数n=2，不计绳重和摩擦，拉力
拉力端移动的距离 s=2h=2×1m=2m
拉力做的功 W=Fs=1.1N×2m=2.2J
2．（2023·浙江宁波中考真题）如图所示，小宁用竖直向上的拉力F提升物体，使物体在内匀速上升了。已知物体重为，动滑轮重为，不计绳重和摩擦。这一过程中，下列说法错误的是（ ）
A．绳子自由端移动速度为B．拉力F的大小为
C．拉力F做功为D．该滑轮的机械效率为80%
【答案】A
【解析】A．由题意可知，绳子的股数为2股，物体上升的速度为
故绳子自由端移动速度为
故A 错误，符合题意；
B．拉力F的大小为
故B正确，不符合题意；
C．拉力F做功为
故C正确，不符合题意；
D．该滑轮的机械效率为
故D正确，不符合题意。
故选A。
3．（2023·浙江一模）如图所示，工人用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。下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度是3m/sB．物体受到的拉力为360N
C．在2秒内拉力做的功为360JD．滑轮组的机械效率为83.3%
【答案】D
【解析】A．由题图可知，通过动滑轮绳子的段数为n=2，则绳子自由端移动的速度是
故A错误；
B．物体受到水平地面的摩擦力为
由于物体是做匀速直线运动，因此物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，则物体受到的拉力为
故B错误；
C．根据
可得，在2秒内拉力做的功，即总功为
故C错误；
D．在2秒内，拉力对物体做的有用功为
根据可得，滑轮组的机械效率为
故D正确。
4．（2023·浙江宁波模拟）小滨同学用如图滑轮组提起一个重物，已知重物重力为G，小滨重力为500N，不计绳重及绳与滑轮之间的摩擦。以下说法正确的是（ ）
A．若不计滑轮重力，小滨可以提起的重物最大重力不超过500N
B．若小滨将绳子竖直向下拉动2m，则重物可以提升4m
C．若G=600N时，滑轮组的机械效率为75%，则动滑轮的重力为200N
D．若小滨向右拉动绳子，所需的拉力将会逐渐增大
【答案】C
【解析】A．小滨同学重500N，他对绳子的最大拉力为500N。有两根绳子与动滑轮接触，不考虑绳重与摩擦。则他能够提起的重物总重（物重与动滑轮总重）为
而动滑轮的重力为几牛或者几十牛，故小滨同学能够提起的物重远超500N。故A错误；
B．有两段绳子与动滑轮接触，绳子自由端移动的距离为动滑轮上升距离的2倍，所以此时物体上升的距离为
故B错误；
C．不考虑绳重与摩擦，滑轮组的机械效率计算式为
当物重G=600N且机械效率为75%时，可求出动滑轮重为
故C正确；
D．绳子自由端最后接触的是定滑轮，定滑轮能改变力的方向，不会改变力的大小。故向右拉绳子，拉力不会增大。故D错误。
5．（2023·浙江绍兴二模）我们经常用摩擦力的知识来分析拔河比赛的输赢情况。如图，小明和爸爸妈妈通过一个滑轮组进行拔河比赛。已知爸爸与地面之间的摩擦力最大可达540牛。为了胜过爸爸，小明能挺住不动，则妈妈与地面间的摩擦力至少应达到（不计滑轮重、绳重及其摩擦）（ ）
A．540牛B．270牛C．360牛D．200牛
【答案】C
【解析】因滑轮组处于静止状态，在水平方向受到的爸爸的拉力大小等于受到妈妈拉力与小明的拉力大小之和。因爸爸、妈妈处都于静止状态，故爸爸、妈妈受到的地面施加的摩擦力与滑轮组对爸爸、妈妈的拉力为一对平衡力，大小相等。爸爸与地面之间的摩擦力最大可达540牛，故滑轮组右端拉爸爸的拉力大小等于540N，由力的作用是相互的，爸爸拉滑轮组的拉力为540N，不计滑轮重、绳重及其摩擦，右侧滑轮组绳子的有效段数为3，小明的拉力大小为
妈妈拉滑轮组的拉力 F妈妈= F爸爸-F= f爸爸-F=540N-180N=360N
滑轮组拉力妈妈的力为360N，根据二力平衡，则妈妈与地面间的摩擦力至少应达到360N，故ABD不符合题意，C符合题意。
6．（2022·浙江宁波一模）如图所示，滑轮组悬挂在水平钢架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，5s 内使物体A匀速上升1.5m，提升过程中拉力F的功率为180W。已知物体A重540N，该工人重700N。不计绳重和摩擦，下列关于该过程的说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度为0.3m/s B．动滑轮重160N
C．该工人对地面的压力为400N D．工人利用该滑轮组提升物体的最大机械效率为90%
【答案】C
【解析】A．由图可知n=2，绳子自由端移动的距离
绳子自由端移动的速度
故A错误；
B．绳子自由端的拉力
所以动滑轮的重力
故B错误；
C．此时工人受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力和支持力，由力的平衡条件可知，工人受到的支持力
工人对地面的压力与工人受到的支持力是一对相互作用力，因此工人对地面的压力 F压=F支=400N
故C正确；
D．人通过定滑轮向下拉绳子时的最大拉力等于人自身的重力，即绳子自由端的最大拉力 F最大=G人=700N
所以此时能提升的最大物重
滑轮组的最大机械效率
故D错误。
7．（2022·浙江宁波一模）如图所示，北京冬奥会升旗所用的旗杆顶部装有一个滑轮，这类滑轮的主要特点是（ ）
A．省力 B．改变力的方向 C．省距离 D．省功
【答案】B
【解析】根据图片可知，旗杆顶部的滑轮固定不动，为定滑轮，它的特点是不改变力的大小，而只能改变力的方向，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
8．（2022·舟山一模）如图所示的甲、乙两套装置，每个滑轮的质量均相等，且绳重和摩擦不计。用它们分别将质量相同的重物匀速提升相同高度，若拉力均竖直向上，两装置中，下列四个科学量不相同的是（ ）
A．额外功B．有用功C．机械效率D．拉力大小
【答案】D
【解析】A．绳重和摩擦不计，所以克服动滑轮所做的功就是额外功，由W额=G动h可知，由于每个滑轮的质量均相等且被提升相同高度，所以两装置中，额外功相同，故A不符合题意；
B．物体的质量，由G=mg可知物体的重力相等，上升的高度相等，由W有=Gh可知，有用功相等，故B不符合题意；
C．有用功和额外功相等，总功等于有用功和额外功之和，所以总功相等，机械效率等于有用功和总功的比值，所以机械效率相等，故C不符合题意；
D．绳重和摩擦不计，物体的重力相等，动滑轮的重力相等，由图可知，甲图中动滑轮绕绳子的段数是2段，乙图中动滑轮绕绳子的段数是3段，由可知拉力大小不同，故D符合题意。
故选D。
9．（2022·浙江宁波二模）如图所示的甲、乙两套装置，每个滑轮的质量均相等且绳重和摩擦不计。用它们分别将重力为200N和100N的重物匀速提升相同高度，若拉力均竖直向上，两装置中，相同的是（ ）
A．拉力大小B．有用功C．额外功D．机械效率
【答案】C
【解析】A．甲图中拉力为
乙图中拉力为
即两个拉力不相等，故A不合题意；
B．由W有=Gh知道，两个物体上升相同的高度时，甲物体的重力大，则甲中做的有用功多，故B不合题意；
C．由W额=G动h，动滑轮的重力和上升的高度都相等知道，做的额外功相等，故C符合题意；
D．由于
所以，当额外功相等时，有用功越大，则机械效率越高。因为甲的有用功大于乙，所以甲的机械效率大于乙，故D不合题意。
10．（2022·浙江丽水一模）如图所示，用10N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的物体A以0.4m/s的速度在水平地面上匀速运动，弹簧测力计的示数为3N。下列说法正确的是（不计滑轮、弹簧测力计、绳重及滑轮摩擦）（ ）
A．地面对A的摩擦力为3N
B．绳子拉物体A的功率为2W
C．物体B受到的摩擦力为3N，方向水平向左
D．在运动过程中若将拉力F增大到12N，弹簧测力计的示数也增大
【答案】B
【解析】AC．测力计对B的拉力与A对B的摩擦力是一对平衡力，这两个力大小相等，弹簧测力计示数为3N，所以A对B的摩擦力为3N，方向水平向右；由于物体间力的左右是相互的，则B对A的摩擦力为3N，方向水平向左，对A受力分析，A受到水平向右的绳子的拉力、水平向左的B对A的摩擦力、水平向左的地面对A的摩擦力，F作用在动滑轮上，对滑轮的拉力为10N，则拉动A的力为5N，所以地面对A的摩擦力为 f=5N-3N=2N
故AC错误；
B．绳子拉物体A的功率为
故B正确；
D．在运动过程中若将拉力F增大，但是AB间的压力大小和接触面的粗糙程度不变，则AB间的摩擦力不变，且物体B仍然静止，由二力平衡条件可知，测力计的示数不变，仍为3N，故D错误。
故选B。
11．（2021·浙江嘉兴二模）如图，当B物体重1牛时，AB均静止不动。后将AB对调，B物体向右加速运动（滑轮、绳重及绳与滑轮的摩擦不计）。针对前静止、后加速运动的分析下列说法错误的是（ ）
A．静止时，A受力平衡 B．静止时，滑轮组对A的拉力等于绳子对B的拉力
C．加速运动时，AB的惯性仍保持不变 D．加速运动时，B受到滑轮组的拉力可能比静止时小
【答案】B
【解析】A.当A静止时，处于平衡状态，此时受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，故A正确，不符合题意；
B.由图可知，滑轮组绳子股数为3，则滑轮组对A的拉力等于绳子对B的拉力的3倍，故B错误，符合题意；
C.惯性是物质的一种属性，惯性大小只和物体的质量有关，AB物质质量不变，则惯性不变，故C正确，不符合题意；
D.AB静止不动时，B受平衡力，滑轮组对B的拉力等于GB。后将AB对调，B物体向右加速运动，则B此时受非平衡力。B受到向右的拉力和向左的摩擦力，拉力为3GA，由于不知道GA和GB的大小关系，所以B受到滑轮组的拉力可能比静止时小，故D正确，不符合题意。
故选B。
12．（2021·浙江宁波一模）为便于研究，某健身器材中训练拉力部分的机械结构可简化为如图所示的滑轮组。若不计摩擦，下列有关分析正确的是（ ）
A．两个滑轮在装置中起的作用相同
B．拉力向下移动的速度与配重上升的速度大小相等
C．沿方向1与2匀速拉动配重提升相同高度，拉力所做的功相等
D．用该装置提升更重的物体，机械效率不变
【答案】C
【解析】A．由图可知，该装置由一个动滑轮和一个定滑轮组成，动滑轮能够省力，但不能改变力的方向；定滑轮不能省力，可以改变力的方向，故A错误；
B．该滑轮组中n=2，由s=2h可知，拉力移动距离等于配重上升高度的二倍，故B错误；
C．如图所示，绳子最后绕过的是定滑轮，定滑轮相当于等臂杠杆，沿方向1与2匀速拉动配重，动力臂都等于定滑轮的半径，所以两次的拉力相等，若不计摩擦，均等于，故C正确；
D．用该装置提升更重的物体，有用功变大，额外功不变，则有用功与总功的比值变大，机械效率变大，故D错误。
故选C。
13．（浙江宁波一模）重为200N的物体，利用轻质滑轮组在拉力F为30N的作用下，以0.2m/s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
【答案】C
【解析】由题可知，不计轮重、绳重和轴摩擦，摩擦力共由两段绳子共同承担着，即n=2。
A．由图可知，物体匀速运动，摩擦力 f=nF=2×30N=60N
故A错误；
B．绳端所移动的距离 s绳=ns物=2×0.2m/s×5s=2m
拉力F所做的功 W=Fs绳=30N×2m=60J
故B错误；
C．拉力的功率
故C正确；
D．由图可知，物体在拉力作用下水平移动，所以并没有克服物体重力做功，故D错误。
14．如图是建筑工地上起重设备“塔吊”的局部示意图。某次绕在滑轮组上的钢丝绳拉力F为700牛，将重1200牛的建筑材料吊高了10米。下列对该过程的说法错误的是（ ）
A．下方滑轮为动滑轮B．拉力F做功12000焦
C．绳子自由端通过的距离为20米D．该滑轮组的机械效率为85.7%
【答案】B
【解析】A．滑轮组下面的滑轮跟随着物体一块上升，属于动滑轮，故A正确，不符合题意；
BC．滑轮组的动滑轮绕2段绳，则绳子自由端移动的距离 s=2h=2×10m=20m
拉力做的功 W总=Fs=700N×20m=14000J
故B错误，符合题意，C正确，不符合题意；
D．有用功 W有=Gh=1200N×10m=12000J
该滑轮组的机械效率为
故D正确，不符合题意。
15．（2022秋·浙江温州·九年级瑞安市安阳实验中学校考阶段练习）如图所示的甲、乙两套装置，每个滑轮的质量均相等且绳子重力和摩擦力不计。用它们分别将重为200N和300N的重物匀速提升相同的高度，拉力均竖直向上，则两装置中，说法不正确的是（ ）
A．拉力大小：甲>乙 B．有用功：甲<乙 C．额外功：甲>乙D．机械效率：甲<乙
【答案】C
【解析】A．每个滑轮的质量均相等且绳重和摩擦不计，由图可知，甲图绳子承重股数为n甲=2，而乙图绳子承重股数为n乙=3，所以甲中拉力大小为
乙中拉力大小为
则F甲>F乙，故A正确，不符合题意；
B．克服重力所做的功就是有用功，即W=Gh，甲做的有用功为 W有甲=200N×h
乙做的有用功为 W有乙=300N×h>W有甲
故B正确，不符合题意；
C．绳重和摩擦不计，所以克服动滑轮所做的功就是额外功，W额=G动h，由于每个滑轮的质量均相等且被提升相同高度，所以两装置中，额外功相同，故C不正确，符合题意；
D．根据
可知，W额相同，甲装置所做的有用功较少，所以甲机械效率较低，故D正确，不符合题意。
故选C。
16．把质量相等的A、B两物体挂在如图所示滑轮组下面，不计绳重、滑轮重和摩擦，放手后（ ）
A．A上升、B下降 B．A下降、B上升 C．A、B均上升D．A、B均静止
【答案】B
【解析】由图可知，承担物体B的物重的绳子股数n=2，要将物体B拉起，绳子的拉力为
现在绳子的实际拉力大小等于物体A的重力，即F2=GA，因为A、B的质量相等，所以GA=GB，所以绳子的实际拉力F2>F1。所以放手后A下降，B上升。故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
17．如图所示，三个滑轮拉同一物体在水平面上做匀速直线运动，所用拉力分别在一个平面上，所使用的拉力分别为F1、F2和F3，那么有（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】不计滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦，假设物块与地面的摩擦力为f，第一个图中滑轮为定滑轮，不省力，拉力
第二个图中滑轮为动滑轮，省一半的力，拉力
第三个图中滑轮为动滑轮，但处作用在动滑轮上，费2倍的力，所以
比较可知，
故C符合题意，ABD不符合题意
18．（2023·浙江一模）小潘同学家里正在修建楼房，他通过调查了解到工人利用如图的装置，将重力为900N的物体匀速提升了6m，工人对绳子施加的拉力F为475N。忽略维重和机械之间的一切摩擦。下列说法中正确的是（ ）
①拉力F做功为2850J ②动滑轮的重力为50N ③拉力F做的额外功为600J
④如用该装置匀速提升重力为950N的物体，则该滑轮组的机械效率为95%
A．①③B．②④C．①②D．③④
【答案】B
【解析】①由图可知，滑轮组的动滑轮绕绳子的段数n=2，拉力端移动距离 s=nh=2×6m=12m
拉力做功 W总=Fs=475N×12m=5700J
故①错误；
②不计绳重和摩擦时，则动滑轮的重力 G动=nF-G=2×475N-900N=50N
故②正确；
③拉力做的有用功 W有=Gh=900N×6m=5400J
拉力做的额外功 W额=W总-W有=5700J-5400J=300J
故③错误；
④不计绳重和摩擦时，提升重力为950N的物体，滑轮组的机械效率
故④正确。
19．如图所示，绳子通过光滑滑轮悬挂一个重100N的物体，一个小孩拉着绳端从环正下方出发，沿水平地面向右走过6m，已知开始时，绳端与圆环的距离为8m。则对这一过程中描述正确的是（ ）
A．这个滑轮可以省距离 B．小孩向右运动过程中，因为拉力方向变化，所以大小也变化
C．人对物体做功200焦 D．如果不计绳重和摩擦，该定滑轮的机械效率为80%
【答案】C
【解析】A．图中滑轮是定滑轮，不能省距离，故A错误；
B．使用定滑轮不能省力，因此在拉动的过程中拉力大小不变，故B错误；
C．物体上升的距离
人拉力所做的功 W=Fs=Gh=100N×2m=200J
故C正确；
D．如果不计绳重和摩擦，有用功和总功相等，由可知定滑轮的机械效率为100%，故D错误。
20．图甲、图乙是由相同的滑轮组装的滑轮组，甲乙两人分别用两装置在相等时间内将质量相等的重物匀速提升相同的高度，空气阻力、摩擦、滑轮和绳子的重力均不计，下列说法正确的是（ ）
A．甲的拉力是乙的拉力的3倍 B．乙拉绳子的速度大小是甲拉绳子速度大小的2倍
C．甲拉力的功率大于乙拉力的功率 D．如果考虑滑轮重力，图1装置的机械效率比图2的小
【答案】B
【解析】根据题意知道，重物重力相同（设其大小为G），物体升高的速度相同（设其大小为v），
（1）对于图甲，因为两个都是定滑轮，空气阻力、摩擦、滑轮和绳子的质量均不计，所以F甲=G
绳子的速度 v甲=v
拉力功率 P甲=F甲v甲=Gv
如果考虑滑轮质量，但空气阻力、摩擦、绳子的质量均不计，该装置的额外功为0，则 η甲=100%
（2）对于图乙，因为是一个定滑轮、一个动滑轮，n=2，空气阻力、摩擦、滑轮和绳子的质量均不计，所以
绳子的速度 v乙=2v
拉力功率
如果考虑滑轮质量，空气阻力、摩擦、绳子的质量均不计，该装置的额外功大于0，则 η乙＜100%
由以上分析知道
A．甲的拉力不是乙的拉力的3倍，故A错误；
B．乙拉绳子的速度大小是甲拉绳子速度大小的2倍，故B正确；
C．因为甲拉力功率 P甲=F甲v甲=Gv
乙拉力功率
所以，甲拉力的功率等于乙拉力的功率，故C错误；
D．如果考虑滑轮质量，图甲装置的机械效率比图乙的大，故D错误。
21．如图中定滑轮重2N，动滑轮重1N。物体A在拉力F＝4N的作用下，1s内沿竖直方向匀速升高了0.2m，不计绳重和轴摩擦，则以下计算结果正确的是（ ）
A．绳子自由端移动速度为0.1m/s B．滑轮组的机械效率为87.5%
C．天花板对滑轮组的拉力为10N D．滑轮组对物体A做功的功率为1.6W
【答案】B
【解析】A．由图知，承担物重的绳子股数n=2，绳子自由端移动的距离
绳子自由端移动速度
故A错误；
B．由图知，承担物重的绳子股数n=2，根据拉力可得，物体的重力
有用功
额外功
总功
滑轮组的机械效率
故B正确；
C．滑轮组整体受到竖直向上的拉力和竖直向下的重力的绳子自由端的拉力作用，处于平衡状态，由力的平衡条件可得，天花板对滑轮组的拉力
故C错误；
D．滑轮组对物体A做功的功率\
故D错误。故选B。
22．如图装置中，物体A重100N，物体B重I0N，在物体B的作用下，物体A作水平向右的匀速直线运动。现在物体A上加一个水平向左的拉力F，拉力的功率为30w，使物体B匀速上升，则物体B上升3m所用的时间为（不计滑轮与绳子和轴之间的摩擦，不计绳子重和滑轮重）（ ）
A．1sB．2sC．3sD．4s
【答案】B
【解析】不计滑轮与轴之间的摩擦、不计绳重和滑轮重，滑轮组上承受力的绳子股数为n=3，物体A在物体B的作用下向右做匀速直线运动时，A受到地面的摩擦力为
拉动A向左运动时，A受到向右的拉力不变，摩擦力的方向向右，A受到地面的摩擦力大小不变，对A向左的拉力为
使物体B匀速上升3m，由于，所以A移动的距离为
因此拉力F做功为
所用时间为
故ACD不符合题意，B符合题意。
23．如图所示，重为120N的物体A在拉力F作用下沿水平面做匀速直线运动，其路程随时间变化的图像如图乙所示。已知物体A在水平方向上受到的阻力为物重的0.1倍，滑轮组机械效率为80%，滑轮组和绳子的自重不计。下列分析计算正确的是（ ）
A．10s内，绳子自由端沿水平方向移动了4mB．左侧墙受到滑轮组16牛拉力作用
C．在10s内，作用在绳子自由端的拉力F为5牛D．在10s内，拉力F做功的功率为1.2W
【答案】C
【解析】A．根据图可知，承担拉力的绳子段数n=3；根据图乙可知，10s内物体移动了1m，则绳子自由端移动了 s=ns物=3×1m=3m
故A错误。
BC．根据公式
得到
解得 F=5N
以定滑轮为受力对象可知，墙壁对它的拉力等于4根绳子产生的拉力之和，即 F墙壁=4F=5N×4=20N
墙壁受到滑轮组的拉力与墙壁对滑轮组的拉力为相互作用力，因此左侧墙壁受到滑轮组的拉力为20N，故B错误，C正确。
D．10s内拉力做的总功 W总=Fs=5N×3m=15J
则拉力的功率
故D错误。
二、填空题
24．我国企业承建的2022年世界杯主场馆——卢塞尔体育场，创下全球最大跨度索网屋面单体建筑等六大世界之最。
（1）索网的主体部分是索钢，钢是一种______（选填“合金”或“有机合成”）材料，其中加入了一定量的铬和镍，是通过改变金属的______来达到防锈的目的；
（2）在吊索网过程中使用了大量的滑轮装置，用如图甲的滑轮组提升重20000牛的物体，拉力F为7000牛，不计绳重和摩擦，动滑轮的重力是______；物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，则反映绳子自由端运动的图线是______（选填“A”或“B”）。
【答案】 合金 化学性质 1000N A
【解析】（1）[1]钢是在铁中混有少量的碳，所以钢是含碳量的较低的合金。
[2]在铁中混合铬和镍，能改变金属的内部结构，通过改变金属的化学性质来防锈。
（2）[3]观察图甲中的滑轮组，动滑轮上有3根绳，则动滑轮的重力
[4]由于动滑轮上有3根绳，所以相同时间，绳子端移动距离是物体运动距离的3倍，故反映绳子自由端运动的图线是A。
25．如图所示，物体A在物体B的重力作用下做匀速直线运动。若在A上再施加一个水平向左、大小为100N的拉力F（图中未画出），则物体A向左做匀速直线运动，此时物体A与桌面之间的摩擦力_______N。物体B的重力是_______N。（不计绳重，轮重和摩擦）
【答案】 50 25
【解析】[1][2]物体A在物体B的重力作用下向右做匀速直线运动时，A受到的摩擦力等于动滑轮对A的拉力，即 f=F动
当物体A向左做匀速直线运动时，受到向左的拉力F、向右的摩擦力f和F动，即 F=f+F动
因 f=F动
所以 F=2f
即 100N=2f
解得 f=F动=50N
动滑轮上有2段绳子承担拉力，滑轮与绳间摩擦、绳重和滑轮重均不计，
那么动滑轮上受到的拉力和物体B的重力的关系为 F动=2GB
则
三、简答题
26．某项目建设中，工人用如图所示的装置将质量为70kg的建筑材料匀速提升了6m，用时10s电动机的输出功率恒定为600W，不计绳重和摩擦，g取10N/kg，求：
（1） 10s内电动机输出的总功；
（2） 绳子的拉力；
（3） 滑轮组的机械效率；
（4） 当提升120千克建筑材料时，机械效率为80%，建筑材料的上升速度是多少？
【答案】（1）6000J；（2）500N；（3）70%；（4）0.4m/s
【解析】解：（1）用时10s电动机的输出功率恒定为600W，则电动机输出的总功
（2）建筑材料匀速提升了6m，由图可知，动滑轮上有2股绳子，所以绳子端移动距离 s=6m×2=12m
故绳子的拉力
（3）将质量为70kg的建筑材料匀速提升了6m，则有用功
滑轮组的机械效率
（4）由
当提升120千克建筑材料时，机械效率为80%，建筑材料的上升速度
答：（1） 10s内电动机输出的总功为6000J；
（2） 绳子的拉力为500N；
（3） 滑轮组的机械效率为70%；
（4） 当提升120千克建筑材料时，机械效率为80%，建筑材料的上升速度是0.4m/s。
27．质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计。问：
（1）若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m，作用在钢绳上的拉力为400N，拉力的功率是多大；
（2）动滑轮受到的重力；
（3）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，若要工人不被拉离地面，此滑轮组机械效率最大值是多少？
【答案】（1）120W；（2）200N；（3）88.9%
【解析】解：（1）由图可知，n=3，则绳端移动的距离
拉力做的功
拉力的功率
（2）由图乙可知，物重G=300N时，滑轮组的机械效率η=60%，因机械中摩擦力及绳重忽略不计，克服物重做的功为有用功，克服动滑轮重力和物重做的功为总功，所以，滑轮组的机械效率
所以
（3）已知工人的质量为60kg，则该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力
由可得，提升的最大物重
则滑轮组的最大机械效率
答：（1）拉力的功率是120W；
（2）动滑轮受到的重力为200N；
（3）滑轮组机械效率最大值是88.9%。
28．（2022·浙江舟山一模）如图甲所示装置，A是重15N的空吊篮，绳子B和C能承受的最大拉力分别为100N和50N。质量为50kg的小明同学将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，g取10N/kg。问：
（1）动滑轮的重力为多少？
（2）第2s内拉力F的功率为多少？
（3）此装置最多能匀速运载多重的货物？
【答案】（1）5N；（2）40W；（3）80N
【解析】解：（1）由图丙可知，在1～2s内（第2s内）A被匀速提升，由图乙可知拉力 F=10N
由图 n=2
忽略绳重及摩擦，拉力，则动滑轮重力 G动=2F-GA=2×10N-15N=5N
（2）由图丙可知，第2s内A上升的速度 vA=2m/s
拉力端移动速度 v=2vA=2×2m/s=4m/s
第2s内拉力F的功率
（3）忽略绳重及摩擦，C处绳子拉力
则当C处最大拉力为50N时，B处拉力为95N，小于绳子B能承受的最大拉力100N；
当B处最大拉力为100N时，C处拉力为52.5N，大于绳子C能承受的最大拉力50N；
所以要以C处最大拉力为准，此时B处的拉力 FB=GA+G货物=95N
此装置最多能匀速运载货物的重力 G货物=FB-GA=95N-15N=80N
答：（1）动滑轮的重力为5N。
（2）第2s内拉力F的功率为40W。
（3）此装置最多能匀速运载80N的货物。
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