杭州专版2020中考物理复习方案课时训练17简单机械――滑轮斜面

课时训练(十七)　简单机械——滑轮、斜面

(限时：60分钟)

|基础过关|

1.[2019·哈尔滨]关于如图WK17-1所示简单机械的使用，下列说法不正确的是 (　　)

图WK17-1

2.[2019·东营]如图WK17-2所示，下列简单机械中，忽略杠杆、滑轮、绳的自重及摩擦，当提起同一重物时，最省力的是              (　　)

A　　　　　　　　　　　　B

C　　　　　　　 　　　   D

图WK17-2

3.[2019·益阳]在野外用滑轮组拉越野车脱困时的情景如图WK17-3所示，有关力的分析正确的是(　　)

图WK17-3

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2400 N的拉力时，绳索自由端的力F至少为1200 N

D.脱困必需2400 N的拉力时，绳索自由端的力F至少为800 N

4.[2019·济宁]两个滑轮按如图WK17-4所示的方式组合，用5 N的拉力F拉动绳端，使物体在5 s内水平向左匀速滑动1 m，物体与地面间的摩擦力为9 N，下列选项正确的是              (　　)

图WK17-4

A.A是定滑轮，B是动滑轮

B.拉力F做的功为5 J

C.拉力F的功率为1.8 W

D.滑轮组的机械效率为90%

5.[2019·荆门]如图WK17-5所示，用同一滑轮组分别将两个不同的物体A和B匀速提升相同的高度，不计绳重和摩擦的影响，提升A的过程中滑轮组的机械效率较大，则下列判断正确的是              (　　)

①A物体比B物体轻        ②提升A的拉力较大

③提升A所做的额外功较少      ④提升A做的有用功较多

图WK17-5

A.只有①③    B.只有②④    C.只有②③    D.只有①④

6.[2019·广州]如图WK17-6所示，把重为G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至B点，此过程绳的拉力对甲做的功为WAB；用平行于斜面的拉力把重也为G的物体乙沿斜面从C点匀速拉至与B等高的D点.在此过程中绳的拉力对乙做的功为WCD.斜面的机械效率为              (　　)

图WK17-6

A.     B.     C.    D.

7.[2018·临沂]小明用如图WK17-7所示的动滑轮提起140 N的水桶，动滑轮重20 N(不计绳重和摩擦)，小明拉绳子的动力为　　　　N；如果向水桶内再加入40 N的水，提起时动滑轮的机械效率　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”). 

图WK17-7

8.[2019·达州]救援车工作原理如图WK17-8所示，当车载电机对钢绳施加的拉力F大小为2.5×103 N时，小车A恰能匀速缓慢地沿斜面上升.已知小车A的质量为1 t，斜面高为2 m，斜面长为5 m.在小车A由水平路面被拉上救援车的过程中，钢绳所做的有用功为　　　　J，整个装置的机械效率为　　　　，小车A与斜面间的摩擦力大小为　　　　N.(不计车长、钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦，g取10 N/kg) 

图WK17-8

9.下面是小明和小红的“测量滑轮组机械效率”的实验报告.

实验名称：测量滑轮组的机械效率

实验步骤：

①用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入表格；

②按图WK17-9安装滑轮组，分别记下钩码和弹簧测力计的位置；

图WK17-9

③拉动弹簧测力计并读出拉力F的值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s，将这三个量填入表格；

④算出有用功W有用、总功W总、机械效率η并填入表格；

⑤改变钩码上升的高度，重复上面的实验，记录并计算实验数据.

实验记录：

实验结论：在忽略绳子的重力和摩擦的情况下，滑轮组的机械效率与所提升物体的重力和高度无关.

请你评价小明和小红的实验报告.

(1)指出实验步骤中存在的错误和不足.

(2)从理论上分析说明他们实验结论的局限性.

10.[2018·潍坊]如图WK17-10所示，工人用滑轮组提升重为400 N的货物，所用拉力恒为240 N，货物被匀速提升10 m.求：

图WK17-10

(1)工人做的功.

(2)滑轮组的机械效率.

|走进重高|

1.[2019·自贡]如图WK17-11所示，物体A、B的重分别为20 N、10 N，滑轮和绳子的重力忽略不计，此时物体A在水平面上向右做匀速直线运动，若用力F向左拉物体A，使物体A向左做匀速直线运动，则              (　　)

图WK17-11

A.F=20 N          B.F=10 N

C.F=5 N           D.F=30 N

2.生活中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WK17-12所示，小明和爸爸妈妈通过一个轻质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600 N.为了胜过爸爸，则小明所使用的拉力及妈妈与地面间的摩擦力至少应达到              (　　)

图WK17-12

A.300 N、600 N 

B.300 N、400 N

C.200 N、600 N 

D.200 N、400 N

3.[2019·宜昌]如图WK17-13所示的吊车有大小两个吊钩，在确保安全的前提下，下列关于该吊车机械效率的说法正确的是              (　　)

图WK17-13

A.吊起相同货物，使用小吊钩机械效率高

B.吊起相同货物，上升速度快的机械效率高

C.每次吊起的货物越少，机械效率越高

D.货物升高的高度越高，机械效率越高

4.[2019·绵阳]用水平力F1拉动如图WK17-14所示装置，使木板A在粗糙水平面上向右匀速运动，物块B在木板A上表面相对地面静止，连接B与竖直墙壁的水平绳的拉力大小为F2.不计滑轮重和绳重，滑轮轴光滑.则F1与F2的大小关系是              (　　)

图WK17-14

A.F1=F2     B.F2<F1<2F2    C.F1=2F2     D.F1>2F2

5.[2019·成都改编]如图WK17-15甲所示的装置，每个滑轮的重力为10 N，物体A的重力GA=100 N，物体B的重力GB=40 N，对A施加水平向右的拉力F1=110 N，使A以0.1 m/s的速度匀速向右运动；撤去拉力F1，在A的右侧加挂一个与它相同的物体，如图乙所示，对B施加一个竖直向下的拉力F2，使A以0.2 m/s的速度匀速向左运动.绳重及滑轮轴处的摩擦等次要因素忽略不计.则下列说法正确的是              (　　)

图WK17-15

A.图甲中，A受到的摩擦力为110 N

B.图乙中，F2的大小为45 N

C.图乙中，P点处受到的拉力为145 N

D.图乙中，F2做功的功率为1 W

6.[2019·眉山]为了探究斜面的机械效率与斜面倾斜程度之间的关系，探究小组的同学利用木板、刻度尺、 弹簧测力计、木块等器材设计了如图WK17-16所示的实验装置.实验测得的数据如下表：

图WK17-16

请你根据表中的数据解答下列问题：

(1)实验中要求用沿斜面向上的力拉着木块在斜面上做　　　　运动，该过程中木块的机械能　　　　(选填“变大”“不变”或“变小”). 

(2)第2次实验中，斜面的机械效率为　　　　，斜面对木块的摩擦力为　　　　N. 

(3)斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系是　　　　　　　　　　　　　. 

(4)试列举出生活中利用斜面的一个实例：                                                           

　　　　　　　                                                                           　　. 

7.质量为60 kg的工人用如图WK17-17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关系图像如图乙所示，机械中摩擦力及绳重忽略不计.(g取10 N/kg)

(1)影响滑轮组机械效率的因素之一是　　　　　　　　　　. 

(2)若工人在1 min内将货物匀速向上提高了6 m，作用在钢绳上的拉力为400 N，求拉力的功率.

(3)求动滑轮受到的重力.

(4)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是多少?(计算结果精确到0.1%)

图WK17-17

8.[2019·攀枝花]如图WK17-18所示，在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G=9×104 N的货物A沿斜面向上匀速运动.货物A的速度为v=2 m/s，经过t=10 s，货物A竖直升高h=10 m.已知汽车对绳的拉力F的功率P=120 kW，不计绳、滑轮的质量和摩擦，求：

(1)t时间内汽车对绳的拉力所做的功.

(2)汽车对绳的拉力大小.

(3)斜面的机械效率.

图WK17-18

9.桥式起重机在工业生产上有广泛的应用.如图WK17-19所示是某桥式起重机的示意图，水平横梁MN架在轨道A和B上，电动机D可沿横梁左右移动.横梁、电动机、挂钩、滑轮、钢索、导线的质量以及滑轮上的摩擦均不计.

(1)电动机通过滑轮组，将质量为600 kg的零件，以0.4 m/s的速度匀速吊高4 m，求电动机对零件做的功，电动机的最小功率.(g取10 N/kg)

(2)已知横梁长度为L，零件质量为m，电动机吊着零件从M点出发并开始计时，以水平速度v匀速运动到N点，横梁对轨道A的压力F与时间t的关系式为：F=　　　　　　. 

图WK17-19

10.[2019·无锡]在更换家用轿车的轮胎时，剪式千斤顶是一种常用工具，图WK17-20甲所示是某型号剪式千斤顶的结构示意图.使用时，将底部支撑台置于水平地面，保持千斤顶竖直，将顶升置于汽车车身下，用手摇动扳手使扳手不断旋转，带动丝杆转动.通过丝杆水平拉动左端铰链，使支架向内收缩，顶升升高，从而将汽车车身顶起，丝杆上刻有梯形扣，图乙是梯形扣的实物图.

(1)该型号的剪式千斤顶是由一些简单机械组合而成的，在顶起车身的过程中，丝杆上的梯形扣属于下列哪一种简单机械?　　　　. 

A.滑轮           B.滑轮组

C.杠杆           D.斜面

(2)现使用该剪式千斤顶更换轮胎，顶起汽车车身后，若顶升受到车身竖直向下的压力大小始终为10000 N，且等于顶升对车身的支持力，千斤顶自身重力忽略不计.

①若底部支撑台与地面接触面积为0.04 m2，顶起汽车车身后手不再用力，则千斤顶对地面产生的压强是多大?

②顶起汽车车身后，为了方便更换轮胎，需要继续摇动扳手，使顶升继续升高一段距离，若人摇动扳手使顶升在1 min内升高12 cm，用千斤顶顶起车身时的机械效率为80%，则人做功的功率是多大?

图WK17-20

【参考答案】

基础过关

1.C　2.A　

3.C　[解析]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，且方向相同，所以不是一对平衡力，故A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B错误；由图可知，n=2，若不计绳重和摩擦，则绳子自由端的拉力F=F'=×2400 N=1200 N，因为绳重和摩擦必然存在，所以绳索自由端的拉力F至少为1200 N，故C正确，D错误.

4.D　5.B　6.A

7.80　变大

8.2×104　80%　103

[解析]钢绳克服小车的重力做的有用功W有用=Gh=mgh=103 kg×10 N/kg×2 m=2×104 J.钢绳自由端移动的距离s=nh=2×5 m=10 m，钢绳拉力做的总功W总=Fs=2.5×103 N×10 m=2.5×104 J，则该装置机械效率η=×100%=×100%=80%.额外功W额外=W总-W有用=2.5×104 J-2×104 J=5×103 J，在此过程中，额外功就是克服A与斜面间摩擦力所做的功，所以摩擦力f===103 N.

9.(1)有用功和总功计算错误；在研究滑轮组机械效率与物体的重力关系时，小明和小红没有改变提升物体的重力大小.

(2)探究滑轮组机械效率与所提升物体高度的关系时，原实验只使用了一个滑轮组做了实验；探究滑轮组机械效率与所提升物体重力的关系时，原实验没有改变物体的重力且只使用了同一滑轮组做实验.

[解析] (1)①表中有用功W有用=Gh和总功W总=Fs的计算值都是错误的，原因在于计算时，物体上升的高度和弹簧测力计通过的距离均以cm为单位，在计算时没有换算成国际单位m.

②在探究滑轮组机械效率与物体的重力关系时，应改变所提升的物体重力大小，由表中数据可知，小明和小红没有改变提升物体的重力大小，故无法得出机械效率大小与提升物体重力的关系.

(2)探究滑轮组机械效率与所提升物体高度的关系时，要控制物体的重力相同，为使结论具有普遍性，应换用不同的滑轮组多次实验，原实验只使用了一个滑轮组做了实验；探究滑轮组机械效率与所提升物体重力的关系时，应改变物体的重力大小，使用不同的滑轮组做实验，而原实验没有改变物体的重力.

10.解：(1)由图知，n=2，则绳子自由端移动的距离s=2h=2×10 m=20 m，

工人做的功W总=Fs=240 N×20 m=4800 J.

(2)提升物体做的有用功W有用=Gh=400 N×10 m=4000 J，

则滑轮组的机械效率η=×100%=×100%≈83.3%.

走进重高

1.B　2.D　3.A　4.D　5.C

6.(1)匀速直线　变大

(2)50%　0.9

(3)同一斜面，斜面越陡，机械效率越高

(4)盘山公路(或用木板搭成斜面，将重物推上汽车等)

[解析](1)在本实验中，要求木块处于平衡状态，所以应拉着它在斜面上做匀速直线运动.由于木块沿斜面匀速上升，速度不变，故动能大小不变，但高度增加，重力势能变大，所以机械能变大.

(2)由第2组数据可得，做的有用功W有用=Gh=3 N×0.3 m=0.9 J，总功W总=Fs=1.8 N×1 m=1.8 J，则机械效率η=×100%=×100%=50%；对于斜面来说，克服摩擦力做的功为额外功，额外功W额外=W总-W有用=1.8 J-0.9 J=0.9 J，则斜面对木块的摩擦力为f===0.9 N.

(3)通过3次实验对比，可得出结论：同一斜面，斜面越陡，机械效率越高.

7.解：(1)物重(或动滑轮重)

(2)由题图甲可知，n=3，则绳端移动的距离：s=nh=3×6 m=18 m，

拉力做的功：W=Fs=400 N×18 m=7200 J，

拉力的功率：P===120 W.

(3)由图乙可知，物重G=300 N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：

η=×100%=×100%=×100%=×100%=60%，

解得G动=200 N.

(4)已知工人的质量为60 kg，

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：

F大=G人=m人g=60 kg×10 N/kg=600 N，

由F=(G+G动)可得，提升的最大物重：

G大=nF大-G动=3×600 N-200 N=1600 N，

则滑轮组的最大机械效率：

η大=×100%=×100%≈88.9%.

8.解：(1)t时间内汽车对绳的拉力做的功WF=Pt=120×103 W×10 s=1.2×106 J.

(2)由图可知，承担对A拉力的绳子段数n=3，则拉力端移动速度vF=3v=3×2 m/s=6 m/s，则拉力端移动的距离sF=vF×t=6 m/s×10 s=60 m，由W=Fs可得，汽车对绳的拉力F===2×104 N.

(3)该过程做的有用功W有用=Gh=9×104 N×10 m=9×105 J，

斜面的机械效率η=×100%=×100%=75%.

9.解：(1)电动机对零件做的功：W=Gh=mgh=600 kg×10 N/kg×4 m=2.4×104 J.

因横梁、电动机、挂钩、滑轮、钢索、导线的质量以及滑轮上的摩擦均不计，所以，拉力做的功即为克服零件重力所做的功，则电动机对零件做功的功率P====mgv'=600 kg×10 N/kg×0.4 m/s=2.4×103 W，则电动机的最小功率为2.4×103 W.

(2)mg-t

10.解：(1)D

(2)①千斤顶对地面的压强p===2.5×105 Pa.

②有用功W有用=Gh=10000 N×12×10-2 m=1200 J，

根据η=×100%得，总功W总===1500 J，

做功时间为1 min，则功率P===25 W.