中考物理重难点精讲讲练(全国通用)专题13-2简单机械第2节滑轮斜面机械效率专题练习(原卷版+解析)

这是一份中考物理重难点精讲讲练(全国通用)专题13-2简单机械第2节滑轮斜面机械效率专题练习(原卷版+解析)，共28页。试卷主要包含了滑轮，斜面和轮轴，功的分类，机械效率等内容，欢迎下载使用。

基础知识过关
一、滑轮
二、斜面和轮轴
三、功的分类
1.有用功：无论是否使用机械，必须要做的功，用W有表示。
2.额外功：使用机械时，克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素的影响而多做的一些功，用W额表示。
3.总功： 与 之和，用W总表示。
四、机械效率
1.定义：物理学中，将 和 的比值叫做机械效率，用符号 表示。
2.计算公式： 。注意：机械效率通常用百分数表示。
3.滑轮组和斜面的机械效率
高频考点过关
考点一：滑轮、滑轮组的相关计算
1．（2022•菏泽）如图所示，在快递仓库内工人把重为600N的货物用滑轮组以0.2m/s的速度匀速提升，忽略摩擦及绳重，该过程中滑轮组的机械效率为80%，则（ ）
A．工人所用的拉力为200N
B．动滑轮的重力为100N
C．拉力的功率为150W
D．提升重力不同的货物时，此滑轮组机械效率不变
2．（2022•辽宁）使用如图所示的滑轮组，沿水平方向匀速拉动质量为300kg的物体，弹簧测力计的示数为200N，物体在10s内移动1m。物体所受的摩擦力为物重的0.1倍。不计绳重和滑轮组内的摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．滑轮组的机械效率为50%
B．动滑轮重为100N
C．绳子自由端拉力的功率为20W
D．增大物重机械效率不变
3．（2021•鄂尔多斯）甲装置中，空吊篮A重25N，B处绳子承受的拉力足够大，C处绳子承受的最大拉力为100N。小壮将A提升到高处，施加拉力F随时间变化关系如图乙，A上升速度随时间变化关系如图丙。忽略绳重、摩擦、空气阻力。下列说法不正确的是（ ）
A．动滑轮所受的重力为15N
B．第2秒内克服滑轮重做的额外功为30J
C．此装置最多能匀速运载160N重的货物
D．此装置运载货物最高机械效率为92.5%
4．（2021•通辽）如图所示，重为800N的物体在100N的水平拉力F的作用下以0.1m/s的速度沿水平地面，向左匀速直线运动了20s，滑轮组的机械效率为60%，在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动距离为4m
B．物体与地面间的滑动摩擦力大小为120N
C．额外功的功率为12W
D．若物体的重力和运动速度不变，只增大水平地面的粗糙程度，则滑轮组的机械效率会降低
5．（2021•鞍山）某工人用如图所示的装置提升一堆砖。已知每块砖重40N，工人的质量为70kg，他的双脚与地面的接触面积为400cm2（不计绳重和摩擦）。当工人匀速提升20块砖时，此装置的机械效率为80%，则工人对地面的压强为 Pa。在此过程中，砖块上升的速度是0.2m/s，则工人做功的功率是 W。当工人用此装置提升 块砖时，该装置的机械效率最高。（g取10N/kg）
6．（2021•玉林）如图所示，在F＝200N的拉力作用下，物体A以2m/s的速度沿水平面做匀速直线运动，若滑轮组所做有用功的功率为960W，则地面对物体的摩擦力为 N，滑轮组的机械效率为 。（忽略绳子和滑轮的重力）
7．（2022•福建）如图，用滑轮组帮助汽车脱困时，滑轮B的作用是 ；汽车被匀速拉动时，作用在绳子上的拉力F为1000N，滑轮组的机械效率为80%，则汽车受到的摩擦力为 N。
8．（2020•百色）如图所示，分别用甲、乙两个滑轮将同一个物体G匀速提升相同的高度h，已知两次拉力之比F甲：F乙＝5：3，则这两个过程中，有用功之比W甲：W乙＝ ，两个滑轮的机械效率之比η甲：η乙＝ 。
9．（2020•长春）如图所示，用甲、乙两个动滑轮将物体A、B匀速竖直提升相同高度。已知GA＝2GB，两个动滑轮的机械效率相等。忽略绳重和摩擦，拉力做功W甲：W乙＝ 。若在A、B下方均增加重为G的钩码，匀速竖直提升相同高度，则机械效率η甲 η乙（选填“＞”、“＝”或“＜”）。
10．（2022•威海）为了建设精致城市，每到春天园林工人要在过街天桥上放置花草，为城市增添一抹绿色。如图所示，工人用长木棒、滑轮、轻绳组装提升装置。木棒放置在天桥栏杆上始终保持水平，与栏杆M接触点为O；用沙袋将木棒B端压在栏杆N上，在木棒A端吊装滑轮组。OA：OB＝1：2，每个沙袋重300N，每个滑轮重24N。（木棒和绳的重力、滑轮与轴的摩擦均忽略不计）
（1）若A点受到竖直向下的拉力为1000N，为了保持木棒水平平衡，在B端至少需要放置几个沙袋？
（2）若某次工人利用滑轮组竖直向下拉绳子，将重为376N的花架匀速提升5m。求：
①滑轮组的机械效率。
②滑轮组对绳AC的拉力。
11．（2021•达州）如图甲、乙所示，物体M先后浸没在水和浓盐水中（ρ盐水＞ρ水），用同一滑轮组从两种液体中将物体M匀速提出水面，拉力F和F′随时间t变化的图像如图丙所示。不计绳重、摩擦及水的阻力，物体M不吸水、不沾水，g＝10N/kg。
（1）图丙中 （选填“A”“B”）曲线表示拉力F随时间t变化的图像。
（2）求物体M浸没在水中受到的浮力。
（3）如果物体M浸没在水中滑轮组的机械效率为η1，完全拉出水面滑轮组的机械效率为η0，浸没在浓盐水中滑轮组的机械效率为η2，已知η0：η1＝25：24，η0：η2＝20：19，求物体M浸没在盐水中的浮力。
考点二：斜面的相关计算
12.（2022•兰州）如图所示，斜面长10m，高4m。用平行于斜面F＝50N的拉力，将重100N的物体，从斜面的底端匀速拉到顶端。在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．利用此装置既可以省力，也可以省功
B．物体受到的摩擦力为50N
C．对物体所做的有用功为500J
D．该斜面的机械效率为80%
13．（2021•丹东）如图所示，重力为6N的物体在4N拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿斜面匀速上升。当物体升高0.6m时，恰好沿斜面前进1.2m的距离。（忽略绳重和动滑轮自重）（ ）
A．物体对斜面的压力为6N
B．该装置的机械效率为75%
C．物体与斜面间的摩擦力为5N
D．拉力F的功率为1.6W
14．（2021•乐山）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%
15.（2020•郴州）如图所示，用细绳将一重为6N的物体沿光滑斜面匀速拉到高处，斜面长s＝1m，高h＝0.25m，在此过程中，细绳的拉力F为 N；若斜面粗糙，匀速拉动同一物体时，斜面的机械效率为75%，则细绳的拉力F'为 N。
16．（2021•资阳）随着疫情防控形势的好转，人民群众的生产生活秩序逐步恢复正常，各地的基础设施项目正在热火朝天的开工建设。如图所示，某建筑工地上，工人通过固定在斜面顶端的滑轮组把工件匀速拉上斜面。已知斜面高h＝6m，长L＝10m，工人施加的拉力F＝600N，工件的质量m＝250kg，工件沿斜面上升的速度v＝0.5m/s；若不计工件和滑轮组长度，忽略绳和动滑轮重量及绳与滑轮间、滑轮与轮轴间的摩擦，g取10N/kg。求：
（1）拉力F做功的功率P；
（2）整个装置的机械效率η；
（3）工件所受斜面的摩擦力f。
考点三：测量滑轮组的机械效率
17.（2022•南通）用图甲滑轮组做“探究动滑轮的重对滑轮组机械效率的影响”实验。实验中把不同的磁铁吸附在动滑轮边框上以改变滑轮的重，每次实验都匀速拉动绳端使物体上升10cm。不计绳重，实验数据如表。
（1）每次实验绳端移动距离为 cm；
（2）第2次实验中拉力F的示数如图乙，读数为 N，第2次实验滑轮组的机械效率为 %。分析数据可知：在物重不变的情况下，动滑轮越重滑轮组的机械效率越 ；
（3）实验中若仅增大绳端移动的距离，则滑轮组的机械效率将 ；
（4）本实验中，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额外功的比例 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
考点四：斜面相关实验
18.（2021•广元）小敏在利用斜面搬运物体A的过程中，提出了一个问题：“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系？”针对这个问题，他通过在斜面上匀速直线拉动物体进行了实验探究（如图所示），测得的实验数据如表所示：
（1）根据表中的数据可求出第③次实验中斜面的机械效率是 %。
（2）通过对上述实验数据的分析可知，斜面的省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越陡，越 。
（3）通过对上述实验数据的分析，对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是：在其他条件不变的情况下，斜面越陡，机械效率 。
定滑轮
动滑轮
滑轮组
示意图
定义
中间的轴 的滑轮
和重物一起 的滑轮
定滑轮、动滑轮组合成滑轮组
实质
杠杆
动力臂为阻力臂 倍的 杠杆
——
特点
不能 ，但能改变

能省 的力，但不能改变
在不计绳重、滑轮重和摩擦力的情况下（绳子段数为n），F=
距离关系
名称
斜面
轮轴
示意图
定义
一个与水平面成一定夹角的倾斜平面
由 和 组成，能绕共同轴线转动的简单机械叫做轮轴；半径较大的是轮，半径较小的是轴
特点
省力机械
能够连续旋转的
机械图示
有用功
总功
机械效率
W有= ，G为物重，h是物体上升的高度
W总= ，F是拉力，s为绳子移动的距离，s= ，n为承担物重的绳子段数
η=W有W总= =GnF
W总=FL，F是拉力，L为拉力移动的距离
η=W有W总=
次数
G物/N
G动/N
F/N
η/%
1
6.0
0.3
2.2
90.9
2
6.0
1.0
▲
▲
3
6.0
1.9
2.9
69.0
4
6.0
3.2
3.4
58.8
实验序号
斜面的倾斜程度
物体重力G/N
物体上升高度h/m
沿斜面拉力F/N
物体移动距离s/m
有用功
W有/J
总功
W总/J
机械效率
η/%
①
较缓
5.0
0.10
1.6
0.50
0.50
0.80
62.5
②
较陡
5.0
0.15
2.2
0.50
0.75
1.10
68.2
③
最陡
5.0
0.25
3.1
0.50
1.25
1.55
第十三课 简单机械
第2节 滑轮 斜面 机械效率
基础知识过关
一、滑轮
二、斜面和轮轴
三、功的分类
1.有用功：无论是否使用机械，必须要做的功，用W有表示。
2.额外功：使用机械时，克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素的影响而多做的一些功，用W额表示。
3.总功： 有用功 与 额外功 之和，用W总表示。
四、机械效率
1.定义：物理学中，将 有用功 和 总功 的比值叫做机械效率，用符号 η 表示。
2.计算公式： η=W有W总 。注意：机械效率通常用百分数表示。
3.滑轮组和斜面的机械效率
高频考点过关
考点一：滑轮、滑轮组的相关计算
1．（2022•菏泽）如图所示，在快递仓库内工人把重为600N的货物用滑轮组以0.2m/s的速度匀速提升，忽略摩擦及绳重，该过程中滑轮组的机械效率为80%，则（ ）
A．工人所用的拉力为200N
B．动滑轮的重力为100N
C．拉力的功率为150W
D．提升重力不同的货物时，此滑轮组机械效率不变
【答案】C
【解答】解：A、由图知有3段绳子提升重物，所以s＝3h，
根据η＝＝＝＝＝80%，
解得工人所用的拉力为：F＝250N，故A错误；
B、忽略摩擦及绳重，根据F＝（G+G动）知动滑轮的重力为：
G动＝3F﹣G＝3×250N﹣600N＝150N，故B错误；
C、由图知有3段绳子提升重物，则绳子移动的速度为：v绳＝3v物＝3×0.2m/s＝0.6m/s，
拉力的功率为：
P＝＝＝Fv＝250N×0.6m/s＝150W，故C正确；
D、忽略摩擦及绳重，根据η＝＝＝＝＝知提升重力不同的货物时，此滑轮组机械效率不同，故D错误。
故选：C。
2．（2022•辽宁）使用如图所示的滑轮组，沿水平方向匀速拉动质量为300kg的物体，弹簧测力计的示数为200N，物体在10s内移动1m。物体所受的摩擦力为物重的0.1倍。不计绳重和滑轮组内的摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．滑轮组的机械效率为50%
B．动滑轮重为100N
C．绳子自由端拉力的功率为20W
D．增大物重机械效率不变
【答案】B
【解答】解：
（1）由图知，n＝2，则绳子自由端移动的距离：s＝2h＝2×1m＝2m；
不计绳重和滑轮组内的摩擦，力的作用是相互的，绳的拉力F等于弹簧测力计的示数为200N；
10s内拉力做的总功：W总＝Fs＝200N×2m＝400J，
拉力做功的功率：
P＝＝＝40W，故C错误；
（2）物体的重力为：
G＝mg＝300kg×10N/kg＝3000N，
物体所受的摩擦力为：
f＝0.1G＝0.1×3000N＝300N，
有用功为：
W有＝fh＝300N×1m＝300J，
滑轮组的机械效率为：
η＝＝×100%＝75%，故A错误；
（3）由于不计绳重和滑轮组的摩擦，根据F＝（f+G动）得动滑轮的重力为：
G动＝2F﹣f＝2×200N﹣300N＝100N，故B正确；
（4）由于不计绳重和滑轮组的摩擦，当物体的重力增加时，对水平面的压力增加，摩擦力增加，根据滑轮组的机械效率η＝＝＝＝＝知，增大物体的重力可以增大滑轮组的机械效率，故D错误。
故选：B。
3．（2021•鄂尔多斯）甲装置中，空吊篮A重25N，B处绳子承受的拉力足够大，C处绳子承受的最大拉力为100N。小壮将A提升到高处，施加拉力F随时间变化关系如图乙，A上升速度随时间变化关系如图丙。忽略绳重、摩擦、空气阻力。下列说法不正确的是（ ）
A．动滑轮所受的重力为15N
B．第2秒内克服滑轮重做的额外功为30J
C．此装置最多能匀速运载160N重的货物
D．此装置运载货物最高机械效率为92.5%
【答案】D
【解答】解：
A、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＝20N，由图知，n＝2，忽略绳重及摩擦，动滑轮重力G动＝nF﹣GA＝2×20N﹣25N＝15N，故A正确；
B、由图丙可知，第2s内A上升的速度vA＝2m/s，第2s内滑轮上升的高度h＝vAt＝2m/s×1s＝2m，第2秒内克服滑轮重做的额外功为W额＝G动h＝15N×2m＝30J，故B正确；
C、忽略绳重及摩擦，绳子拉力为：F＝（G+GA+G动），
则提升货物的最大重力为：G＝2F最大﹣GA﹣G动＝2×100N﹣25N﹣15N＝160N，故C正确；
D、此装置提升重物的机械效率随提升物重的增大而增大，
则此装置提升重物的最大机械效率为：η＝＝＝＝＝＝80%，故D错误。
故选：D。
4．（2021•通辽）如图所示，重为800N的物体在100N的水平拉力F的作用下以0.1m/s的速度沿水平地面，向左匀速直线运动了20s，滑轮组的机械效率为60%，在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动距离为4m
B．物体与地面间的滑动摩擦力大小为120N
C．额外功的功率为12W
D．若物体的重力和运动速度不变，只增大水平地面的粗糙程度，则滑轮组的机械效率会降低
【答案】C
【解答】解：
A、由v＝可得，物体移动的距离：s物＝v物t＝0.1m/s×20s＝2m，
由图知，n＝3，则绳子自由端移动的距离：s自由端＝3s物＝3×2m＝6m，故A错误；
B、由η＝＝＝＝×100%可得，物体与地面间的滑动摩擦力：f＝η×3F＝60%×3×100N＝180N，故B错误；
C、总功：W总＝Fs自由端＝100N×6m＝600J，
有用功：W有＝ηW总＝60%×600J＝360J，
额外功：W额＝W总﹣W有＝600J﹣360J＝240J，
额外功的功率：P额＝＝＝12W，故C正确；
D、如果增大接触面的粗糙程度，增大了摩擦力，增大了有用功，而额外功几乎不变，有用功与总功的比值变大，机械效率变大，故D错误。
故选：C。
5．（2021•鞍山）某工人用如图所示的装置提升一堆砖。已知每块砖重40N，工人的质量为70kg，他的双脚与地面的接触面积为400cm2（不计绳重和摩擦）。当工人匀速提升20块砖时，此装置的机械效率为80%，则工人对地面的压强为 Pa。在此过程中，砖块上升的速度是0.2m/s，则工人做功的功率是 W。当工人用此装置提升 块砖时，该装置的机械效率最高。（g取10N/kg）
【解答】解：（1）20块砖重：G＝40N×20＝800N，
由图知，n＝2，拉力端移动距离s＝2h，
由η＝＝＝＝得拉力：F＝＝＝500N；
人的重力为：G人＝mg＝70kg×10N/kg＝700N；
则人对地面的压力为：F压＝G人﹣F＝700N﹣500N＝200N；
人对地面的压强为：p＝＝＝5000Pa；
（2）在此过程中，砖块上升的速度是0.2m/s，则绳子自由端移动的速度为v＝2×0.2m/s＝0.4m/s；
工人做功的功率是：P＝Fv＝500N×0.4m/s＝200W；
（3）当工人匀速提升20块砖时，根据F＝（G+G动）可知，动滑轮的重力为：根据G动＝2F﹣G＝2×500N﹣800N＝200N；
在滑轮组相同的情况下，物体越重，机械效率越大，拉力越大，当拉力最大时，机械效率是最大的；人的重力为700N，则最大拉力为：F'＝700N；
根据F＝（G+G动）可知，提升的物体的最大重力为：G'＝2F'﹣G动＝2×700N﹣200N＝1200N；
提升砖块的数目为：n'＝＝30。
故答案为：5000；200；30。
6．（2021•玉林）如图所示，在F＝200N的拉力作用下，物体A以2m/s的速度沿水平面做匀速直线运动，若滑轮组所做有用功的功率为960W，则地面对物体的摩擦力为 N，滑轮组的机械效率为 。（忽略绳子和滑轮的重力）
【解答】解：（1）由P有＝＝＝fv物可得，地面对物体的摩擦力：
f＝＝＝480N；
（2）由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝3，则滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝80%。
故答案为：480；80%。
7．（2022•福建）如图，用滑轮组帮助汽车脱困时，滑轮B的作用是 ；汽车被匀速拉动时，作用在绳子上的拉力F为1000N，滑轮组的机械效率为80%，则汽车受到的摩擦力为 N。
【解答】解：滑轮B为定滑轮，作用为改变力的方向；
从图中可知n＝2，根据η＝＝＝＝＝＝80%，故汽车受到的摩擦力f＝1600N。
故答案为：改变力的方向；1600。
8．（2020•百色）如图所示，分别用甲、乙两个滑轮将同一个物体G匀速提升相同的高度h，已知两次拉力之比F甲：F乙＝5：3，则这两个过程中，有用功之比W甲：W乙＝ ，两个滑轮的机械效率之比η甲：η乙＝ 。
【解答】解：
（1）将同一物体匀速提升相同的高度，物重和提升的高度均相同，由W＝Gh可知，所做的有用功相同，即有用功之比为W甲：W乙＝1：1；
（2）由图知，甲、乙分别是定滑轮和动滑轮，则拉力端移动的距离s甲＝h，s乙＝2h，所以s甲：s乙＝1：2，
则总功之比：＝＝×＝；
机械效率之比：
η甲：η乙＝：＝×＝×＝。
故答案为：1：1；6：5。
9．（2020•长春）如图所示，用甲、乙两个动滑轮将物体A、B匀速竖直提升相同高度。已知GA＝2GB，两个动滑轮的机械效率相等。忽略绳重和摩擦，拉力做功W甲：W乙＝ 。若在A、B下方均增加重为G的钩码，匀速竖直提升相同高度，则机械效率η甲 η乙（选填“＞”、“＝”或“＜”）。
【解答】解：（1）拉力做的功为总功，由η＝可得，W总＝，
已知GA＝2GB，有用功W有用＝Gh，则W有用甲＝2W有用乙，
两个动滑轮的机械效率相等，则拉力做功W甲：W乙＝2：1；
（2）由η＝＝＝可得，
两个动滑轮的机械效率分别为η甲＝，η乙＝，
已知GA＝2GB，两个动滑轮的机械效率相等。
则＝，
＝，
整理可得，G动甲＝2G动乙；
若在A、B下方均增加重为G的钩码，匀速竖直提升相同高度，则机械效率
η甲′＝＝＝，
η乙′＝＝＝＝，
因为G动甲＝2G动乙，GA＝2GB，
2GB+G＜2GB+2G
所以此时机械效率η甲′＜η乙′。
故答案为：2：1；＜。
10．（2022•威海）为了建设精致城市，每到春天园林工人要在过街天桥上放置花草，为城市增添一抹绿色。如图所示，工人用长木棒、滑轮、轻绳组装提升装置。木棒放置在天桥栏杆上始终保持水平，与栏杆M接触点为O；用沙袋将木棒B端压在栏杆N上，在木棒A端吊装滑轮组。OA：OB＝1：2，每个沙袋重300N，每个滑轮重24N。（木棒和绳的重力、滑轮与轴的摩擦均忽略不计）
（1）若A点受到竖直向下的拉力为1000N，为了保持木棒水平平衡，在B端至少需要放置几个沙袋？
（2）若某次工人利用滑轮组竖直向下拉绳子，将重为376N的花架匀速提升5m。求：
①滑轮组的机械效率。
②滑轮组对绳AC的拉力。
【解答】解：（1）由图可知，O为杠杆AB的支点，
由杠杆平衡条件可得：
FA×OA＝FB×OB，
解得：
FB＝×FA＝×1000N＝500N，
因为杠杆始终保持水平，所以B点的压力大小等于沙袋的重力，
则沙袋的总重力：
G总＝FB＝500N，
因此所需沙袋的个数：
n＝＝≈2；
（2）①因为不计绳重和摩擦，所以滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%＝94%；
②由图可知n＝2，因为不计绳重和摩擦，所以绳子自由端的拉力：
F＝（G+G动）＝×（376N+24N）＝200N，
滑轮组对绳AC的拉力：
FA＝3F+G定＝3×200N+24N＝624N。
答：（1）为了保持木棒水平平衡，在B端至少需要放置2个沙袋；
（2）①滑轮组的机械效率为94%；
②滑轮组对绳AC的拉力为624N。
11．（2021•达州）如图甲、乙所示，物体M先后浸没在水和浓盐水中（ρ盐水＞ρ水），用同一滑轮组从两种液体中将物体M匀速提出水面，拉力F和F′随时间t变化的图像如图丙所示。不计绳重、摩擦及水的阻力，物体M不吸水、不沾水，g＝10N/kg。
（1）图丙中 （选填“A”“B”）曲线表示拉力F随时间t变化的图像。
（2）求物体M浸没在水中受到的浮力。
（3）如果物体M浸没在水中滑轮组的机械效率为η1，完全拉出水面滑轮组的机械效率为η0，浸没在浓盐水中滑轮组的机械效率为η2，已知η0：η1＝25：24，η0：η2＝20：19，求物体M浸没在盐水中的浮力。
【解答】解：（1）当物体M浸没在液体中时，由F浮＝ρ液gV排可知，液体的密度越大，物体M受到浮力越大，
因为ρ甲＜ρ乙，所以M浸在两种液体受到的浮力F甲＜F乙，
而浸在液体中的物体受到的浮力F浮＝G﹣FM，所以M在液体中受到的拉力FM甲＞FM乙，
又因为绳自由端的拉力F＝（FM+G动），
所以拉力F＞F′，则图丙中A曲线表示拉力F随时间t变化的图像；
（2）由图丙可知物体M在完全离开水面时绳自由端的拉力F0＝180N，
此时有：F0＝（G+G动）——①
当物体M浸没在水中时绳自由端受到的拉力FA＝150N，令此时物体M在水中受到的拉力为F1，
则有：FA＝（F1+G动）——②
①﹣②有：G﹣F1＝2（F0﹣FA）＝2×（180N﹣150N）＝60N
所以物体M浸没在水中受到的浮力为：F浮＝G﹣F1＝60N；
（3）由于绳重和摩擦不计，则η＝＝＝，
所以，物体离开水面前，滑轮组的机械效率：η1＝＝＝＝，
物体离开水面后，滑轮组的机械效率：η0＝＝＝，
所以，＝＝，
解得：G＝300N，
则动滑轮的重力为：G动＝2F0﹣G＝2×180N﹣300N＝60N，
令物体M在浓盐水中受到的拉力为F2，浮力为F浮'，绳自由端受到的拉力为FB，物体离开浓盐水前，滑轮组的机械效率：η2＝＝＝，
所以，＝＝＝，
解得：F浮'＝72N。
答：（1）A；
（2）物体M浸没在水中受到的浮力为60N；
（3）物体M浸没在盐水中的浮力72N。
考点二：斜面的相关计算
12.（2022•兰州）如图所示，斜面长10m，高4m。用平行于斜面F＝50N的拉力，将重100N的物体，从斜面的底端匀速拉到顶端。在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．利用此装置既可以省力，也可以省功
B．物体受到的摩擦力为50N
C．对物体所做的有用功为500J
D．该斜面的机械效率为80%
【答案】D
【解答】解：A、此装置为斜面，可以省力，根据功的原理可知，使用任何机械都不省功，故使用此装置不省功，故A错误；
BCD、对物体所做的有用功W有用＝Gh＝100N×4m＝400J，故C错误；
总功W总＝Fs＝50N×10m＝500J，机械效率η＝＝×100%＝80%，故D正确；
额外功W额外＝W总﹣W有用＝500J﹣400J＝100J，
物体受到的摩擦力f＝＝＝10N，故B错误。
故选D。
13．（2021•丹东）如图所示，重力为6N的物体在4N拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿斜面匀速上升。当物体升高0.6m时，恰好沿斜面前进1.2m的距离。（忽略绳重和动滑轮自重）（ ）
A．物体对斜面的压力为6N
B．该装置的机械效率为75%
C．物体与斜面间的摩擦力为5N
D．拉力F的功率为1.6W
【答案】D
【解答】解：A、物体在斜面时对斜面的压力小于物体的重力，故A错误；
B、由动滑轮的特点可知，绳子自由端移动的距离：s＝2s物＝2×1.2m＝2.4m，
拉力做的总功：W总＝Fs＝4N×2.4m＝9.6J，
该装置做的有用功：W有用＝Gh＝6N×0.6m＝3.6J，
所以该装置的机械效率：η＝＝×100%＝37.5%，故B错误；
C、由于忽略绳重和动滑轮自重，若再忽略轮与轴之间的摩擦，该装置的额外功为克服物体与斜面间的摩擦力所做的功，所以W额外＝W总﹣W有用＝9.6J﹣3.6J＝6J，物体与斜面间的摩擦力f＝＝＝5N，而题目条件没有忽略轮与轴之间的摩擦，因此物体与斜面的实际摩擦力比所求摩擦力5N要小，故C错误；
D、由动滑轮的特点可知，绳子自由端移动的速度v＝2v物＝2×0.2m/s＝0.4m/s，所以拉力F的功率P＝＝＝Fv＝4N×0.4m/s＝1.6W，故D正确。
故选：D。
14．（2021•乐山）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%
【答案】C
【解答】解：有用功W有用＝Gh＝4.5N×0.3m＝1.35J，
总功W总＝Fs＝1.8N×1.2m＝2.16J，
机械效率η＝×100%＝×100%＝62.5%。
故选：C。
15.（2020•郴州）如图所示，用细绳将一重为6N的物体沿光滑斜面匀速拉到高处，斜面长s＝1m，高h＝0.25m，在此过程中，细绳的拉力F为 N；若斜面粗糙，匀速拉动同一物体时，斜面的机械效率为75%，则细绳的拉力F'为 N。
【解答】解：
（1）将物体沿光滑斜面匀速拉到高处，额外功为0J，拉力做的功等于提升重物做的功，W＝Fs＝Gh，此时拉力F＝＝＝1.5N；
（2）若斜面粗糙，匀速拉动同一物体时，拉力做的有用功：
W有用＝Gh＝6N×0.25m＝1.5J，
由η＝可得，拉力做的总功：
W总＝＝＝2J；
由W＝Fs可得，细绳的拉力：
F′＝＝＝2N。
故答案为：1.5；2。
16．（2021•资阳）随着疫情防控形势的好转，人民群众的生产生活秩序逐步恢复正常，各地的基础设施项目正在热火朝天的开工建设。如图所示，某建筑工地上，工人通过固定在斜面顶端的滑轮组把工件匀速拉上斜面。已知斜面高h＝6m，长L＝10m，工人施加的拉力F＝600N，工件的质量m＝250kg，工件沿斜面上升的速度v＝0.5m/s；若不计工件和滑轮组长度，忽略绳和动滑轮重量及绳与滑轮间、滑轮与轮轴间的摩擦，g取10N/kg。求：
（1）拉力F做功的功率P；
（2）整个装置的机械效率η；
（3）工件所受斜面的摩擦力f。
【解答】解：（1）由图可知n＝3，绳子自由端移动的速度：v＝nv物＝3×0.5m/s＝1.5m/s，
拉力F做功的功率：P＝＝＝Fv＝600N×1.5m/s＝900W；
（2）由v＝可知，工件移动所用的时间：t＝＝＝20s，
由P＝可知，拉力F做的总功：W总＝Pt＝900W×20s＝1.8×104J，
工件的重力：G＝mg＝250kg×10N/kg＝2500N，
则有用功：W有＝Gh＝2500N×6m＝1.5×104J，
所以整个装置的机械效率：η＝×100%＝×100%≈83.3%；
（3）额外功：W额＝W总﹣W有＝1.8×104J﹣1.5×104J＝3000J，
因为不计工件和滑轮组长度，忽略绳和动滑轮重量及绳与滑轮间、滑轮与轮轴间的摩擦，所以克服斜面的摩擦力做的功为额外功，
由W额＝fL可知，工件所受斜面的摩擦力：f＝＝＝300N。
答：（1）拉力F做功的功率P为900W；
（2）整个装置的机械效率η为83.3%；
（3）工件所受斜面的摩擦力f为300N。
考点三：测量滑轮组的机械效率
17.（2022•南通）用图甲滑轮组做“探究动滑轮的重对滑轮组机械效率的影响”实验。实验中把不同的磁铁吸附在动滑轮边框上以改变滑轮的重，每次实验都匀速拉动绳端使物体上升10cm。不计绳重，实验数据如表。
（1）每次实验绳端移动距离为 cm；
（2）第2次实验中拉力F的示数如图乙，读数为 N，第2次实验滑轮组的机械效率为 %。分析数据可知：在物重不变的情况下，动滑轮越重滑轮组的机械效率越 ；
（3）实验中若仅增大绳端移动的距离，则滑轮组的机械效率将 ；
（4）本实验中，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额外功的比例 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
【解答】解：（1）从图中可知n＝3，每次实验绳端移动距离s＝nh＝3×10cm＝30cm＝0.3m；
（2）测力计的分度值为0.1N，读数为2.5N，第2次实验滑轮组的机械效率η＝＝＝＝＝＝80%。分析数据可知：在物重不变的情况下，从实验1至实验4，动滑轮的重力逐渐变大，滑轮组的机械效率逐渐变小，故动滑轮越重滑轮组的机械效率越低；
（3）实验中若仅增大绳端移动的距离，根据η＝＝＝＝可知滑轮组的机械效率将不变；
（4）四次实验中，物体上升的高度h＝10cm＝0.1m，有用功W有用＝Gh＝6.0N×0.1m＝0.6J，
第1次实验中，克服动滑轮的重力所做的额外功W动1＝G动1h＝0.3N×0.1m＝0.03J，
总功W总1＝F1s＝2.2N×0.3m＝0.66J，
摩擦引起的额外功W摩1＝W总1﹣W有用﹣W动1＝0.66J﹣0.6J﹣0.03J＝0.03J，
摩擦引起的额外功占总额外功的比例为：＝＝50%；
第4次实验中，克服动滑轮的重力所做的额外功W动4＝G动4h＝3.2N×0.1m＝0.32J，
总功W总4＝F4s＝3.4N×0.3m＝1.02J，
摩擦引起的额外功W摩4＝W总4﹣W有用﹣W动4＝1.02J﹣0.6J﹣0.32J＝0.1J，
摩擦引起的额外功占总额外功的比例为：＝≈24%；
本实验中，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额外功的比例变小。
故答案为：（1）30；
（2）2.5；80；低；
（3）不变；
（4）变小。
考点四：斜面相关实验
18.（2021•广元）小敏在利用斜面搬运物体A的过程中，提出了一个问题：“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系？”针对这个问题，他通过在斜面上匀速直线拉动物体进行了实验探究（如图所示），测得的实验数据如表所示：
（1）根据表中的数据可求出第③次实验中斜面的机械效率是 %。
（2）通过对上述实验数据的分析可知，斜面的省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越陡，越 。
（3）通过对上述实验数据的分析，对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是：在其他条件不变的情况下，斜面越陡，机械效率 。
【解答】解：（1）第3次的有用功：W有＝Gh＝5N×0.25m＝1.25J，
机械效率：η＝＝×100%≈80.6%；
（2）通过比较发现，实验1中力最小，实验3中力最大，而实验1中斜面最缓，实验3中斜面最陡，故可得：在粗糙程度一定时，斜面倾斜程度越缓越省力，越陡越费力；
（3）由数据分析可知，三次实验中，物体的重力相同，上升的高度不同，斜面的倾斜程度不同，斜面越陡，机械效率越高。
故答案为：（1）80.6；（2）费力；（3）越高。
定滑轮
动滑轮
滑轮组
示意图
定义
中间的轴 固定不动 的滑轮
和重物一起 移动 的滑轮
定滑轮、动滑轮组合成滑轮组
实质
等臂 杠杆
动力臂为阻力臂 2 倍的 省力 杠杆
——
特点
不能 省力 ，但能改变 力的方向
能省 一半 的力，但不能改变 力的方向
在不计绳重、滑轮重和摩擦力的情况下（绳子段数为n），F= 1n G
距离关系
S=h
S=2h
S=nh
名称
斜面
轮轴
示意图
定义
一个与水平面成一定夹角的倾斜平面
由 轮 和 轴 组成，能绕共同轴线转动的简单机械叫做轮轴；半径较大的是轮，半径较小的是轴
特点
省力机械
能够连续旋转的 杠杆
机械图示
有用功
总功
机械效率
W有= Gh ，G为物重，h是物体上升的高度
W总= Fs ，F是拉力，s为绳子移动的距离，s= nh ，n为承担物重的绳子段数
η=W有W总= GℎFs =GnF
W总=FL，F是拉力，L为拉力移动的距离
η=W有W总= GℎFL
次数
G物/N
G动/N
F/N
η/%
1
6.0
0.3
2.2
90.9
2
6.0
1.0
▲
▲
3
6.0
1.9
2.9
69.0
4
6.0
3.2
3.4
58.8
实验序号
斜面的倾斜程度
物体重力G/N
物体上升高度h/m
沿斜面拉力F/N
物体移动距离s/m
有用功
W有/J
总功
W总/J
机械效率
η/%
①
较缓
5.0
0.10
1.6
0.50
0.50
0.80
62.5
②
较陡
5.0
0.15
2.2
0.50
0.75
1.10
68.2
③
最陡
5.0
0.25
3.1
0.50
1.25
1.55