课时21 滑轮 斜面 机械效率
基础巩固
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 机械做功越多，功率一定越大
B. 机械做功越多，机械效率一定越大
C. 机械做功越快，功率一定越大
D. 功率越大的机械，机械效率一定越大
2. 新考法 [模型建构] （2024盐城）下列挪动球形石墩的方法中，最省力的是（ ）
A B C D
3. （2024哈尔滨）小聪想搬起地面上重350 N的石块，但未搬起；小明用重50 N的动滑轮在6 s内将此石块匀速竖直提升3 m，如图所示（不计绳重和滑轮摩擦），下列说法不正确的是（ ）
第3题图
A. 搬石块时，小聪没有对石块做功
B. 绳子自由端的拉力为200 N
C. 动滑轮的机械效率为87.5％
D. 拉力的功率为100 W
4. （2024中山模拟）如图所示，小明用滑轮组提起重物M，已知重物所受重力为G，小明所受重力为600 N，不计绳重、滑轮重和摩擦力.以下说法中正确的是（ ）
第4题图
A. 小明利用图中装置拉起的重物最重可以达到1 200 N
B. 若小明向右缓慢拉动绳子，所需的拉力将会逐渐增大
C. 若小明将绳子竖直向下拉动1 m，则重物可以提升2 m
D. 利用这个滑轮组提起重物时可省一半的力，所以可省一半的功
5. （2024兰州）如图所示是塔吊吊起重物的情景，在拉力F的作用下，重为1×103 N的重物被竖直向上匀速吊起，已知动滑轮重200 N，重物在8 s内上升了10 m，不计绳重与摩擦.下列说法中不正确的是（ ）
第5题图
A. 拉力F的大小为400 N
B. 拉力F的功率为1 250 W
C. 克服动滑轮重力做功2 000 J
D. 滑轮组的机械效率约为83.3％
6. （2024珠海模拟）如图所示，固定在水平地面上的斜面长s＝5 m，高h＝2 m，用平行于斜面向上F＝4 N的拉力，将重为6 N的物体由斜面底端匀速拉到顶端，下列说法正确的是（ ）
第6题图
A. 拉力F做的功是 8 J
B. 克服物体重力做的功是 30 J
C. 斜面的机械效率是 26.7％
D. 物体在斜面上受到的滑动摩擦力为1.6 N
7. （2024河南）如图，甲、乙两人用不同的装置，在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦.下列说法正确的是（ ）
第7题图
A. 甲做的有用功多 B. 乙做的总功多
C. 甲做总功的功率大 D. 乙所用装置的机械效率小
8. （2022黔西南州）如图所示，通过滑轮沿水平方向拉动重为20 N的物体A，不计滑轮重及其摩擦.当拉力F为4 N时，物体A受到的拉力为 N；用这种方法使用滑轮是为了 .
第8题图
【劳动主题】工人们用机械工作省时省力.请完成9～10题.
9. （2024连云港改编）工人用如图所示的滑轮组将重300 N的物体匀速提升1 m，拉力F大小为120 N，有用功为 J，滑轮组的机械效率为 ％（百分号前保留1位小数）.
第9题图
10. （2024佛山模拟改编）如图甲是工人用工具抬起干木材的情景.已知干木材的体积为0.2 m3，密度为ρ木＝0.5×103 kg/m3，则干木材所受重力为 N；若AO∶OB＝1∶4，那么人在B点施加的力F至少为 N，木材才能被抬起；改用图乙滑轮组匀速提起该木材，若下方的滑轮重200 N，那么人对绳子的拉力为 N（不计绳重和摩擦）.（g取10 N/kg）
甲 乙
第10题图
11. （2024汕尾模拟）小雅家买了个手摇晾衣架，如图.图中动滑轮的个数有 个，查看包装发现晾衣架的总重96 N（不包括滑轮），每个动滑轮都重2 N，不计绳重及摩擦，则静止时绳子自由端的拉力为 N，若横梁上升1.5 m，则自由端的绳子需要拉动 m.
第11题图
12. （2024甘肃）将物体A、B置于如图所示的装置中，物体B恰好匀速下降，已知A重60 N，B重10 N，则A所受地面的摩擦力为 N；若对A施加一个水平向左的拉力F，刚好使A在原来的水平面上匀速向左运动，则拉力F大小为 N.（不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦）
第12题图
13. （2023怀化）提高机械效率能够充分发挥机械设备的作用，一组同学在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，实验测得的数据如表所示.
次数 物体的重力G/N 提升的高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η
1 2 0.1 1 0.3 66.7％
2 3 0.1 1.4 0.3 71.4％
3 4 0.1 1.8 0.3
4 4 0.2 1.8 0.6 74.1％
第13题图
（1）实验中应尽量竖直向上 （选填“匀速”或“加速”）拉动弹簧测力计.
（2）计算出第3次实验的有用功为 J，机械效率是 （结果精确到0.1％）.
（3）分析比较第1、2、3次实验数据可以判定，使用同一个滑轮组提升物体时，被提升的物体越重，滑轮组的机械效率 （选填“越高”“越低”或“不变”）；分析比较第3、 4次实验数据可得，机械效率与物体上升的高度 （选填“有关”或“无关”）.
能力提升
14. （2024汕头模拟）如图甲所示，一木箱重400 N，工人用沿斜面向上的拉力F将木箱匀速拉到高处.已知整个过程中工人做的有用功W有与木箱运动距离s的关系如图乙所示，整个过程的额外功是240 J，则拉力F＝ N，斜面的机械效率η＝ ％，木箱所受的摩擦力f＝ N.
甲 乙
第14题图
15. （2024佛山模拟）如图甲所示是我国古代科学技术著作《天工开物》记载的水碓（duì）（西汉末年出现的机械）.水流冲击水轮转动，推动碓尾把碓头的石杵举起、落下，不断舂米，如图乙所示.
甲 乙
第15题图
（1）如图乙所示，水碓可视为不等臂杠杆，为方便舂米，它是按照 （选填“省力”或“费力”）杠杆来设计的，它的支点是图中的 （选填“A”“B”或“O”）点.
（2）碓头的石杵落下是受到 力的作用，落下过程中石杵的惯性 （选填“变大”“变小”或“不变”）.
（3）水轮一小时可将质量为3 000 kg的水提升4 m，每分钟流水对水轮做的总功为2 400 J，忽略摩擦力，水轮旋转一小时提升水所做的有用功为 J，机械效率是 ％（保留1位小数）.（g取10 N/kg）
16. 一题多设问 如图甲所示，电动卷扬机通过滑轮组提升重物，卷扬机有两个挡位可以调节对绳子自由端施加的拉力F的大小；在某一次提升重物过程中其拉力F随时间变化的关系如图乙所示，重物上升的高度h随时间变化的关系如图丙所示，不计钢丝绳重和摩擦力大小.求2～4 s内：
甲 乙 丙
第16题图
（1）绳子自由端运动的速度；
（2）拉力F做的功；
（3）拉力F做功的功率；
（4）若提升重物的过程中，滑轮组的机械效率为75％，动滑轮的重力.
参考答案
1. C 2. A 3. D 4. A 5. B 6. D 7. C 8. 8 省力 9. 300 83.3 10. 1 000 250 600 11. 2 25 6 12. 20 40 13. （1）匀速 （2）0.4 74.1％ （3）越高 无关 14. 100 70 30 15. （1）费力 O （2）重 不变 （3）1.2×105 83.3
16. 解：（1）由图丙知，2～4 s内物体升高的高度h＝12 m－4 m＝8 m
由v＝可得第2～4 s内提升重物的速度v＝＝＝＝4 m/s
由图甲知，动滑轮上承担重物的绳子段数n＝2，因此绳子自由端移动的速度为重物运动速度的2倍，则绳端运动的速度v绳＝nv＝2v＝2×4 m/s＝8 m/s
（2）由图乙知，2～4 s内的拉力F＝250 N；由图丙知，2～4 s内物体升高的高度h＝8 m，拉力端移动距离s'＝nh＝2h＝2×8 m＝16 m
2～4 s内拉力F所做的功W总＝Fs'＝250 N×16 m＝4 000 J
（3）拉力F做功的功率P＝＝＝2 000 W
（4）由η＝×100％可得，拉力做的有用功W有＝ηW总＝75％×4 000 J＝3 000 J
拉力做的额外功W额＝W总－W有＝4 000 J－3 000 J＝1 000 J
不计钢丝绳重和摩擦力大小，拉力做的额外功等于提升动滑轮做的功，由W额＝G动h得动滑轮的重力G动＝＝＝125 N
