沪科版八年级物理下册同步精品讲义 第12讲 滑轮组及其应用（讲义）（原卷版+解析）

这是一份沪科版八年级物理下册同步精品讲义 第12讲 滑轮组及其应用（讲义）（原卷版+解析），共48页。
\l "_Tc7067" 考点二 水平方向滑轮组 PAGEREF _Tc7067 \h 4
\l "_Tc29070" 考点三 滑轮组强化 PAGEREF _Tc29070 \h 7
\l "_Tc24041" 考点四 滑轮组连线问题 PAGEREF _Tc24041 \h 9
\l "_Tc1715" 考点五 滑轮组机械效率实验 PAGEREF _Tc1715 \h 10
\l "_Tc15524" 考点六 滑轮组综合应用 PAGEREF _Tc15524 \h 14
考点一 竖直方向的滑轮组
1．如图所示，分别用力F1、F2、F3匀速提起重物A，若不计摩擦，关于三个力的大小关系，下列选项中正确的是（ ）
A．F1＝F2＝F3B．F1＞F2＞F3C．F2＞F1＝F3D．F1＜F2＜F3
2．如图所示的各种情况中，用同样大小的力F将重物匀速提升，不计绳与滑轮自重、不计摩擦，物重最大的是（ ）
A．GAB．GBC．GCD．GD
3．如图所示，G＝100N，G动＝10N，用力F将重物G以0.1m/s的速度匀速提升，则所需拉力F及力F拉绳的速度v分别为（不计摩擦）（ ）
A．50N，0.2m/sB．5.5N，0.2 m/s
C．200N，0.05 m/sD．210N，0.05 m/s
4．如图，甲、乙两滑轮组由完全相同的滑轮和绳子组装而成，每个滑轮重20N，现在用这两个滑轮组分别匀速提起80N的重物，使物体以0.1m/s的速度升高1m，不计绳重和摩擦，下列说法中正确的有（ ）
①F1和F2都是50N
②总功都是100J
③F1和F2的功率都是10W
④甲、乙的机械效率都是80%
A．①②B．③④C．②③④D．①②③
5．如图所示滑轮组，在50s内将重5000N货物匀速吊起10m高。绳的自由端受到的拉力大小是1500N。关于该滑轮组的说法错误的是（ ）
A．滑轮组的机械效率约为83.3%
B．绳的自由端移动的距离是40m
C．滑轮组所做有用功的功率是1000W
D．该装置中的动滑轮总重为1000N
6．如图，工人师傅用两种不同的滑轮装置把同一物体提升相同的高度（G动＜G物），若不计绳重和摩擦，则（ ）
A．绳子自由端的拉力F甲＜F乙
B．工人师傅做的总功W甲＞W乙
C．滑轮的机械效率η甲＞η乙
D．绳子自由端移动的距离s甲＞s乙
7．利用如图所示的滑轮组，在5s内将重100N的物体匀速提升1m。动滑轮重20N，不计绳重与摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．滑轮组所做的有用功120J
B．滑轮组所做的总功180J
C．滑轮组的机械效率为66.7%
D．滑轮组中绳子自由端的拉力的功率为24W
8．用如图甲所示的滑轮组从水中提升物体M，已知被提升的物体M重力为760N，M的体积为3×10﹣3m3，在物体M未露出水面的过程中，绳子自由端的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升了10m的高度，此过程中，拉力F做的功W随时间t的变化图象如图乙所示，不计绳重和摩擦力大小（g取10N/kg）．下面分析中（ ）
①动滑轮的重力为40N
②当物体M没有露出水面的过程中，该滑轮组提升货物的机械效率为95%
③此过程中，绳子自由端的拉力F大小为400N
④当物体M没有露出水面时，动滑轮下端挂钩上绳子的拉力为730N
A．只有①②正确B．只有②③④正确
C．只有③④正确D．只有①③正确
考点二 水平方向滑轮组
9．如图，用滑轮拉同一物体沿同一水平面做匀速直线运动，所用的拉力分别为F1、F2、F3下列关系中正确的是（ ）
A．F1＞F2＞F3B．F1＜F2＜F3C．F2＞F1＞F3D．F2＜F1＜F3
10．如图所示，水平桌面上放一重为100N的物体A，A与桌面间的摩擦力为40N，当用力F拉绳子的自由端使A匀速运动时，拉力F的大小为（不计绳重、滑轮重及绳轮间摩擦）（ ）
A．20NB．50NC．60ND．70N
11．如图所示，在一水平地面上，木箱重400N，受到的摩擦力为200N，用力F拉动木箱使它在2s内匀速直线运动了3m，不计滑轮重量及绳与滑轮间的摩擦。下列说法正确的是（ ）
A．拉力F的大小为400N
B．拉力F移动速度为1.5m/s
C．A是定滑轮，B是动滑轮
D．绳子自由端移动了6m
12．如图所示，每个滑轮的重力为6N，物体A的重力GA＝100N，物体B的重力GB＝60N，F1＝16N，F2＝12N，此时物体A相对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动。绳重及滑轮转轴处的摩擦等次要因素忽略不计。下列说法正确的是（ ）
A．F2的功率为1.2W
B．物体A与地面之间的摩擦力为2N，方向向左
C．如果增大F2，物体A可能向左运动
D．滑轮组的机械效率为75%
13．用如图所示的滑轮牵引小车沿水平地面匀速前进，已知小车的重力G＝10N，拉力大小F＝15N，该装置的机械效率是60%，则小车与地面之间摩擦力为（ ）
A．27NB．36NC．18ND．270N
14．如图所示，滑轮组在拉力F1的作用下，拉着重300N的物体A以1.5m/s的速度在水平面上匀速移动，滑轮组的机械效率为80%，物体A匀速运动时受的阻力为56N，拉力F1的功率为P1，若滑轮组在拉力F2的作用下，拉着物体A以0.5m/s的速度在此水平面上匀速移动，拉力F2的功率为P2，滑轮自重和绳重忽略不计，则下列说法正确的是（ ）
A．F1＝168N，P1＝225WB．F2＝210N，P2＝30W
C．F2＝3F1，P1＝P2D．F1＝F2，P1＝3P2
15．如图，在水平拉力F的作用下，使物体A沿水平桌面以速度v向右匀速运动了距离s，已知物重为G，水平桌面对物体的摩擦力为f。下列说法正确的是（ ）
A．拉力移动的距离2sB．拉力的功率为3Fs
C．额外功为（3F+f）sD．装置的机械效率为
16．如图所示，体重为500N的人，用滑轮组拉重400N的物体A沿水平方向以0.2m/s的速度匀速运动。运动中物体A受到地面的摩擦阻力为200N，动滑轮重为100N（不计绳重和摩擦，人对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上），则下列计算结果中正确的是（ ）
A．人对地面的压力为250N
B．滑轮组的机械效率为80%
C．绳子自由端运动速度是0.2m/s
D．拉力的功率为60W
考点三 滑轮组强化
17．如图所示，G1＝20N，台秤示数8N，不计滑轮重，物体G2重（ ）
A．2NB．18NC．28ND．20N
18．如图所示，不计绳子的质量和一切摩擦作用，整个系统处于静止平衡状态。重物G1＝100N，每一个滑轮重力均为20N，则下列说法正确的是（ ）
A．b处绳子的拉力为50NB．G2＝280N
C．e处绳子的拉力为140ND．G2＝200N
19．n个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组，每个动滑轮的质量与所悬挂的物体质量相等。不计一切摩擦和绳的重力，滑轮组平衡时拉力大小为F，如图所示。若在图示中再增加一个同样质量的动滑轮，其它条件不变，则滑轮组再次平衡时拉力大小为（ ）
A．B．FC．FD．F
20．如图所示，吊篮的重力为400N，动滑轮总重力为50N，定滑轮总重力为40N，人的重力为600N，不计绳重与摩擦，人在吊篮里拉着绳子不动时需用力（ ）
A．218NB．220NC．210ND．236N
21．如图所示，动滑轮和定滑轮的重力均为100N，人在吊篮里用力拉着绳子使人和吊篮处于静止状态。此时拴在天花板上的绳子的拉力为1000N，人对吊篮底板的压力为100N，不计绳重及绳与滑轮的摩擦。则人和吊篮的重力G人、G篮分别是 、 。
考点四 滑轮组连线问题
22．画出如图中滑轮组最省力且站在地面向下拉绳的绕法。
23．给滑轮组绕线。（不计动滑轮重和摩擦）
24．如图所示，要想用最小的力将汽车拖出来，请给滑轮组绕绳。
25．如题图所示，某人在A处用滑轮组提起物体，请画出最省力的绳线绕法.
26．如图1是一款升降座椅装置，其简图如图2，请在图2中画出滑轮组的绕线情况，要求绳子的末端绕至按钮处。
考点五 滑轮组机械效率实验
27．如图所示，小明用一个相同的滑轮组成不同的滑轮组，完成“测滑轮组机械效率的实验”。测得的数据记录如表中。请回答下列问题：
（1）第4次实验的机械效率为 （百分数保留一位小数），并在图丁中画出相应的滑轮组绕线方法。
（2）通过比较 （填实验次数的序号）两次实验数据可得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越重，滑轮组机械效率越高；利用图甲的滑轮组匀速提升相同的物体时，仅增大提升物体的速度，滑轮组的机械效率 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
（3）小明分析实验数据发现，只要滑轮组的结构和绕线方式一定，测滑轮组机械效率时，实验器材可以不需要 。
[拓展]若实验中使用的弹簧测力计的量程为“0～5N”，忽略绳重和摩擦，甲、乙两个滑轮组中，甲的最大机械效率 （选填“大于”、“小于”或“等于”）乙的最大机械效率。
28．在生活和生产中，简单机板有着十分重要的作用。
（1）为了探究“杠杆的平衡条件”，小明用图1的装置进行实验。实验前，杠杆左端下沉，应将右端的平衡螺母向 调节（选填“左”或“右”），使杠杆在水平位置平衡，目的是便于测量 。
（2）小明用图2的实验装置探究滑轮组机械效率。实验中用同一滑轮组提升钩码，记录数据如表。
①实验时沿竖直方向拉绳子自由端最省力，且应 拉动弹簧测力计。由图2可知，第2次实验中弹簧测力计示数为 N；
②分析实验数据可得：同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。若提升同一物体时，减小动滑轮的重力，则滑轮组的机械效率 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
（3）小明用图3的实验装置探究斜面的机械效率。发现斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。保持斜面倾斜程度不变，可以采用 的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率。某次实验测得物重G＝4N、斜面长s＝1m、高h＝0.2m，若机械效率η＝80%，则物体在斜面上受到的摩擦力为 N。
29．乌海湖大桥建筑工地上矗立的塔吊，是用电动机来带动滑轮组提升重物的设备。如何提高滑轮组机械效率，节约电能呢？为此同学们进行了“影响滑轮组机械效率因素”的实验探究，用到的装置如图所示，
实验数据记录如表所示。
（1）实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计。
（2）分析表中数据可知：第4次实验是用图 所示装置来完成的。
（3）通过比较1、2两次实验数据可得出：使用同一滑轮组提升相同重物，滑轮组的机械效率与重物上升高度 。
（4）通过比较 两次实验数据可得出：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高。
（5）通过比较3、4两次实验数据可得出：不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重机械效率 。
（6）（多选）为提高滑轮组机械效率、节约电能，根据以上结论和生活经验，你建议可采取的措施有 。
A.减轻动滑轮重
B.增加所提物体重
C.机械加润滑油
D.增加重物上升高度
30．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，某小组用同一滑轮组进行了三次实验（如图）。
实验数据记录如上表：
（1）实验中，应竖直向上 拉动弹簧测力计。
（2）在第2次实验中，滑轮组的机械效率η为 （保留一位小数）；第3次实验如图丙，请读出图中弹簧测力计读数： 。
（3）根据实验结论推测，使用该滑轮组再次将重为8N的物体匀速提升10cm，此时滑轮组的机械效率可能为： 。
A.71.6%
B.82.6%
C.92.4%
D.100%
（4）另一实验小组改变动滑轮的重，提升同一物体进行多次实验，并绘制出如图丁的图像。可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越 （填“高”或“低”）；实验中使用了不同的滑轮组，还多次改变提升的物重来测量滑轮组的机械效率，目的是为了 。（填字母）
A.减小摩擦
B.多次测量取平均值减小误差
C.获得多组数据归纳出物理规律
考点六 滑轮组综合应用
31．如图所示，小汽车通过滑轮组从竖直矿井中提升矿石，矿石以0.5m/s的速度匀速上升8s，已知矿石重2700N，动滑轮重300N，不计绳的重力及滑轮摩擦，求该过程中：
（1）汽车所受拉力的大小；
（2）汽车所做的有用功；
（3）滑轮组的机械效率。
32．如图所示，质量50kg、体积0.02m3的长方体石块沉在水底，工人师傅用滑轮组将石块从水底匀速提到地面，已知水深3m，从水面到地面的距离为2m，两个动滑轮总重为100N（不计绳重、摩擦和水的阻力，ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg）。求：
（1）石块浸没在水中时，受到的浮力是多少？
（2）石块完全露出水面后，继续匀速上升的过程中，工人的拉力大小是多少？
（3）石块从离开水面到地面的过程中，工人做了多少功？
（4）在石块离开水面后，滑轮组的机械效率是多少？
33．将一块重为2×103N的岩石打捞上来，现用滑轮组将这块浸没在水中的岩石以1m/s的速度匀速提起，动滑轮重为4×102N，如图所示，岩石没有露出水面时，绳端的拉力为8×102N，不计绳重、摩擦及水的阻力。g取10N/kg，求：
（1）岩石浸没在水中匀速上升时，拉力的功率；
（2）岩石完全露出水面后，匀速上升过程中滑轮组的机械效率；（结果保留到1%）
（3）该岩石的密度。
34．用如图甲所示的滑轮组提升浸没在水中的实心圆柱形物体，已知物体的体积为0.12m³，重为2000N，物体始终以0.5m/s的速度匀速上升，物体浸没在水中匀速上升时，作用在绳端的拉力F所做的功随时间的变化关系如图乙所示。（不计绳重、摩擦及水的阻力，ρ水＝1.0×10³kg/m³，g取10N/kg）求：
（1）物体浸没在水中时受到的浮力；
（2）物体浸没在水中匀速上升时，滑轮组的机械效率（结果保留一位小数）；
（3）物体出水后绳端拉力的功率。
35．如图所示，圆柱体物体高为2m，底面积为200cm2，密度为2.5×103kg/m3，水的密度为1.0×103kg/m3，某人在河边通过图示滑轮装置（滑轮、绳子质量和摩擦均不计）将该物体从水中以0.2m/s的速度匀速拉起，水面高度始终不变，人手中绳子能承受的最大拉力为400N，g取10N/kg。某时刻，圆柱体下底面距离河面为5m；求：
（1）从此时算起，经过多长时间绳子将被拉断？
（2）在上述过程中，人所做的功是多少焦耳？
（3）已知一个物体重力势能的变化（△EP）等于该物体的重力（mg）与该物体重心高度的变化△h的乘积，公式为△EP＝mg△h，试求上述过程中水的重力势能的变化为多少？
36．图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图，使用电动机和滑轮组（图中未画出）将实心长方体A从江底竖直方向匀速吊起，图乙是钢缆绳对A的拉力F1随时间t变化的图象A完全离开水面后，电动机对绳的拉力F大小为5×103N，滑轮组的机械效率为80%，已知A上升的速度始终为0.1m/s。（不计钢缆绳与滑轮间的摩擦及绳重，不考虑风浪、水流等因素的影响，g取10N/kg，ρ＝1×103kg/m3），求：
（1）长方体A在水中受的最大浮力；
（2）长方体A完全露出水面后，拉力F的功率；
（3）长方体A完全露出水面后，流过电动机的电流。（已知电动机两端的电压为220V，电动机将电能转换为机械能的效率为50%）
实验
次数
物重
G物/N
动滑轮重
G动/N
钩码上升的
高度h/m
动力
F/N
动力作用点移动的距离s/m
滑轮组的机
械效率η/%
1
1
0.5
0.1
2.7
0.2
74%
2
4
0.5
0.1
1.8
0.3
74%
3
8
0.5
0.1
3.2
0.3
83%
4
8
1
0.1
2.7
0.4
实验次数
物重G/N
物体上升高度h/cm
测力计的示数F/N
测力计移动的距离s/cm
1
4
3
1.6
9
2
4
6
18
3
4
8
1.6
24
实验
次数
钩码重力G/N
钩码上升高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动
距离s/m
机械效率η
1
2
0.1
1.2
0.3
55.6%
2
2
0.2
1.2
0.6
55.6%
3
4
0.1
1.9
0.3
70.2%
4
4
0.1
1.3
0.5
61.5%
次数
钩码重/N
钩码上升距离/cm
弹簧测力计示数/N
弹簧测力计上升距离/cm
机械效率/%
1
2
10
0.8
30
83.3
2
4
10
1.5
30
3
6
10
30
90.9
八年级下物理讲义+强化训练（新沪科版）
第12讲 滑轮组及其应用
TOC \ "1-2" \h \u \l "_Tc26007" 考点一 竖直方向的滑轮组 PAGEREF _Tc26007 \h 1
\l "_Tc7067" 考点二 水平方向滑轮组 PAGEREF _Tc7067 \h 8
\l "_Tc29070" 考点三 滑轮组强化 PAGEREF _Tc29070 \h 13
\l "_Tc24041" 考点四 滑轮组连线问题 PAGEREF _Tc24041 \h 16
\l "_Tc1715" 考点五 滑轮组机械效率实验 PAGEREF _Tc1715 \h 19
\l "_Tc15524" 考点六 滑轮组综合应用 PAGEREF _Tc15524 \h 26
考点一 竖直方向的滑轮组
1．如图所示，分别用力F1、F2、F3匀速提起重物A，若不计摩擦，关于三个力的大小关系，下列选项中正确的是（ ）
A．F1＝F2＝F3B．F1＞F2＞F3C．F2＞F1＝F3D．F1＜F2＜F3
【解答】解：因为定滑轮相当于一等臂杠杆，只能改变力的方向，而不省力，故定滑轮拉同一重物G，不计摩擦，沿三个不同方向，用的拉力大小相等，即F1、F2、F3都等于物体的重力。故A正确，BCD错误。
故选：A。
2．如图所示的各种情况中，用同样大小的力F将重物匀速提升，不计绳与滑轮自重、不计摩擦，物重最大的是（ ）
A．GAB．GBC．GCD．GD
【解答】解：因为定滑轮的实质是动力臂等于阻力臂的杠杆，所以使用定滑轮不能省力，好处是能够改变力的方向；因为动滑轮的实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，使用动滑轮的好处是能够省一半的力；
如图中所示：设将重物匀速提升的力为F，若不计摩擦和滑轮重，
在A中，拉力等于物体重力，F＝GA，
在B中，拉力等于物体重力的一半，即：F＝，所以，GB＝2F，
在C中，拉力等于物体重力的 ，即：F＝，所以，GC＝3F，
在D中，拉力等于物体重力的一半，即：F＝，所以，GD＝2F，
所以物体重力最大的是C。
故选：C。
3．如图所示，G＝100N，G动＝10N，用力F将重物G以0.1m/s的速度匀速提升，则所需拉力F及力F拉绳的速度v分别为（不计摩擦）（ ）
A．50N，0.2m/sB．5.5N，0.2 m/s
C．200N，0.05 m/sD．210N，0.05 m/s
【解答】解：图中动滑轮一共有两根绳子承担重力，n＝2，拉力F＝nG+G动＝2×100N+10N＝210N；绳子自由端移动的速度与拉力移动速度的关系为：vG＝nvF，得vF＝vG＝×0.1m/s＝0.05m/s，D选项符合题意。
故选：D。
4．如图，甲、乙两滑轮组由完全相同的滑轮和绳子组装而成，每个滑轮重20N，现在用这两个滑轮组分别匀速提起80N的重物，使物体以0.1m/s的速度升高1m，不计绳重和摩擦，下列说法中正确的有（ ）
①F1和F2都是50N
②总功都是100J
③F1和F2的功率都是10W
④甲、乙的机械效率都是80%
A．①②B．③④C．②③④D．①②③
【解答】解：①由图可知两滑轮组中承担动滑轮绳子的股数分别为：n1＝2，n2＝3，
因为不计绳重和摩擦，所以绳子自由端的拉力：
F1＝（G+G动）＝×（80N+20N）＝50N，
F2＝（G+G动）＝×（80N+20N）＝N，故①错误；
②绳子自由端移动的距离：
s1＝n1h＝2×1m＝2m，
s2＝n2h＝3×1m＝3m，
则拉力做的总功：
W总1＝F1s1＝50N×2m＝100J，
W总2＝F2s2＝N×3m＝100J，故②正确；
③绳子自由端移动的速度：
v1＝n1v物＝2×0.1m/s＝0.2m/s，
v2＝n2v物＝3×0.1m/s＝0.3m/s，
由P＝＝＝Fv可知，拉力做功的功率；
P1＝F1v1＝50N×0.2m/s＝10W，
P2＝F2v2＝N×0.3m/s＝10W，故③正确；
④因为不计绳重和摩擦，所以滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%＝80%，故④正确。
故选：C。
5．如图所示滑轮组，在50s内将重5000N货物匀速吊起10m高。绳的自由端受到的拉力大小是1500N。关于该滑轮组的说法错误的是（ ）
A．滑轮组的机械效率约为83.3%
B．绳的自由端移动的距离是40m
C．滑轮组所做有用功的功率是1000W
D．该装置中的动滑轮总重为1000N
【解答】解：B、由图可知，通过动滑轮绳子的段数n＝4，绳自由端移动的距离：s＝nh＝4×10m＝40m，故B正确；
C、有用功：W有＝Gh＝5000N×10m＝5×104J；
滑轮组所做有用功的功率：P有＝＝＝1000W，故C正确；
A、总功：W总＝Fs＝1500N×40m＝6×104J，
机械效率：η＝×100%＝×100%≈83.3%，故A正确；
D、当不计绳重及摩擦时，W额＝W总﹣W有＝G动h，
则动滑轮重：G动＝＝＝1000N，
而题目条件中没有“不计绳重及摩擦”这个条件，因此该装置中的动滑轮总重不等于1000N，故D错误。
故选：D。
6．如图，工人师傅用两种不同的滑轮装置把同一物体提升相同的高度（G动＜G物），若不计绳重和摩擦，则（ ）
A．绳子自由端的拉力F甲＜F乙
B．工人师傅做的总功W甲＞W乙
C．滑轮的机械效率η甲＞η乙
D．绳子自由端移动的距离s甲＞s乙
【解答】解：A、不计绳重和摩擦，定滑轮不省力，而动滑轮能省一半的力；
在图中，使用定滑轮时F甲＝G物；
使用动滑轮时，F乙＝（G物+G动），且G动＜G物，所以F甲＞F乙；故A错误；
BC、不计绳重和摩擦，所以使用定滑轮时没有额外功，而使用动滑轮时，要克服动滑轮的重力做额外功，因此工人师傅做的总功W甲＜W乙，
定滑轮的机械效率更高，即η甲＞η乙。
D、定滑轮不省力也不省距离，而动滑轮能省一半的力，但费距离，把同一物体提升相同的高度h，则s甲＝h，s乙＝2h，所以s甲＜s乙，故D错误。
故选：C。
7．利用如图所示的滑轮组，在5s内将重100N的物体匀速提升1m。动滑轮重20N，不计绳重与摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．滑轮组所做的有用功120J
B．滑轮组所做的总功180J
C．滑轮组的机械效率为66.7%
D．滑轮组中绳子自由端的拉力的功率为24W
【解答】解：
A、有用功：W有用＝Gh＝100N×1m＝100J，故A错误；
B、不计绳重与摩擦，所做的额外功为：W额＝G动h＝20N×1m＝20J；则总功为：W总＝W有+W额＝100J+20J＝120J；故B错误；
C、滑轮组的机械效率为：η＝＝≈83.3%，故C错误；
D、拉力F做功的功率：P＝＝＝24W，故D正确。
故选：D。
8．用如图甲所示的滑轮组从水中提升物体M，已知被提升的物体M重力为760N，M的体积为3×10﹣3m3，在物体M未露出水面的过程中，绳子自由端的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升了10m的高度，此过程中，拉力F做的功W随时间t的变化图象如图乙所示，不计绳重和摩擦力大小（g取10N/kg）．下面分析中（ ）
①动滑轮的重力为40N
②当物体M没有露出水面的过程中，该滑轮组提升货物的机械效率为95%
③此过程中，绳子自由端的拉力F大小为400N
④当物体M没有露出水面时，动滑轮下端挂钩上绳子的拉力为730N
A．只有①②正确B．只有②③④正确
C．只有③④正确D．只有①③正确
【解答】解：
（1）由v＝得物体运动的时间：
t＝＝＝20s，
根据图乙可知，此过程中绳子自由端拉力F做的总功是8000J，
由图甲可知，滑轮组由2段绳子承担物重，则拉力端移动距离s＝2h＝2×10m＝20m，
由W总＝Fs得拉力：
F＝＝＝400N，故③正确；
（2）当物体M没有露出水面时，物体受到的浮力：
F浮＝ρ水gV排＝ρ水gV＝1×103 kg/m3×10N/kg×3×10﹣3m3＝30N，
不计绳重和摩擦力大小，绳子自由端的拉力F＝（G﹣F浮+G动），
则动滑轮的重力：G动＝2F﹣G+F浮＝2×400N﹣760N+30N＝70 N，故①错误；
（3）当物体M没有露出水面时，动滑轮下端挂钩上绳子的拉力：
F拉＝G﹣F浮＝760N﹣30N＝730N，故④正确；
（4）当物体M没有露出水面时，滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%＝91.25%，故②错误。
故选：C。
考点二 水平方向滑轮组
9．如图，用滑轮拉同一物体沿同一水平面做匀速直线运动，所用的拉力分别为F1、F2、F3下列关系中正确的是（ ）
A．F1＞F2＞F3B．F1＜F2＜F3C．F2＞F1＞F3D．F2＜F1＜F3
【解答】解：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，
左滑轮为定滑轮，F1处于绳端，所以F1＝f；
中滑轮为动滑轮，F2处于绳端，则F2＝f；
右滑轮为动滑轮，滑轮、物体匀速运动，滑轮受到向左的力2f等于向右的拉力F3，即F3＝2f；
故F2＜F1＜F3；
故选：D。
10．如图所示，水平桌面上放一重为100N的物体A，A与桌面间的摩擦力为40N，当用力F拉绳子的自由端使A匀速运动时，拉力F的大小为（不计绳重、滑轮重及绳轮间摩擦）（ ）
A．20NB．50NC．60ND．70N
【解答】解：从图中可知n＝2，不计绳重、滑轮重及绳轮间摩擦，根据F＝f可知，拉力F＝×40N＝20N。
故选：A。
11．如图所示，在一水平地面上，木箱重400N，受到的摩擦力为200N，用力F拉动木箱使它在2s内匀速直线运动了3m，不计滑轮重量及绳与滑轮间的摩擦。下列说法正确的是（ ）
A．拉力F的大小为400N
B．拉力F移动速度为1.5m/s
C．A是定滑轮，B是动滑轮
D．绳子自由端移动了6m
【解答】解：A.由图知，n＝2，不计滑轮重及绳与滑轮间的摩擦，拉力F＝f＝f＝×200N＝100N，故A错误；
B.木箱移动的速度：v木箱＝＝＝1.5m/s，则拉力F移动速度为：v绳＝nv木箱＝2×1.5m/s＝3m/s，故B错误；
C.A滑轮的轴随物体一起运动的滑轮是动滑轮，B滑轮的轴固定不动的滑轮是定滑轮，故C错误；
D.绳子自由端移动的距离：s绳＝ns木箱＝2×3m＝6m，故D正确。
故选：D。
12．如图所示，每个滑轮的重力为6N，物体A的重力GA＝100N，物体B的重力GB＝60N，F1＝16N，F2＝12N，此时物体A相对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动。绳重及滑轮转轴处的摩擦等次要因素忽略不计。下列说法正确的是（ ）
A．F2的功率为1.2W
B．物体A与地面之间的摩擦力为2N，方向向左
C．如果增大F2，物体A可能向左运动
D．滑轮组的机械效率为75%
【解答】解：
A、由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝2，则绳子自由端移动的速度：v2＝nvB＝2×0.1m/s＝0.2m/s，
则F2的功率：P2＝＝＝F2v2＝12N×0.2m/s＝2.4W，故A错误；
B、因绳重及滑轮转轴处的摩擦等次要因素忽略不计，
所以，由F＝（G动+f）可得，物体B受到的摩擦力：fB＝nF2﹣G动＝2×12N﹣6N＝18N，
因物体A对物体B水平向右的摩擦力和物体B对物体A水平向左的摩擦力是一对相互作用力，
所以，物体B对物体A水平向左的摩擦力fB′＝fB＝18N，
因物体A静止时处于平衡状态，其合力为零，
所以，由F1＜fB′可知，地面对物体A的摩擦力方向水平向右，
此时物体A受到水平向右的拉力F1和地面对A的摩擦力f、物体B对物体A水平向左的摩擦力fB′作用处于平衡状态，
由物体A受到的合力为零可得：F1+f＝fB′，
则地面对A的摩擦力大小为f＝fB′﹣F1＝18N﹣16N＝2N，方向向右，故B错误；
C、如果增大F2，B将做加速运动，B对A的压力和接触面的粗糙程度不变，B与A之间的摩擦力不变，A受力不变，还是处于静止状态，故C错误；
D、滑轮组的机械效率η＝＝＝＝＝×100%＝75%，故D正确。
故选：D。
13．用如图所示的滑轮牵引小车沿水平地面匀速前进，已知小车的重力G＝10N，拉力大小F＝15N，该装置的机械效率是60%，则小车与地面之间摩擦力为（ ）
A．27NB．36NC．18ND．270N
【解答】解：使用该滑轮组所做有用功：W有＝fs物，
总功：W总＝Fs绳＝Fns物＝3Fs物，
由＝60%得，
＝60%，即：＝60%，
小车与水平地面之间的摩擦力：f＝3×15N×60%＝27N。
故选：A。
14．如图所示，滑轮组在拉力F1的作用下，拉着重300N的物体A以1.5m/s的速度在水平面上匀速移动，滑轮组的机械效率为80%，物体A匀速运动时受的阻力为56N，拉力F1的功率为P1，若滑轮组在拉力F2的作用下，拉着物体A以0.5m/s的速度在此水平面上匀速移动，拉力F2的功率为P2，滑轮自重和绳重忽略不计，则下列说法正确的是（ ）
A．F1＝168N，P1＝225WB．F2＝210N，P2＝30W
C．F2＝3F1，P1＝P2D．F1＝F2，P1＝3P2
【解答】解：
（1）拉物体A的绳子克服阻力做的功为有用功，拉力F1做的功为总功，
滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝，
拉力：
F1＝＝＝210N﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，
又v拉1＝v物1。
拉力F1的功率为：
P1＝＝＝F1×v拉1＝F1×v物1＝210N××1.5m/s＝105W﹣﹣﹣﹣﹣﹣②；
故A错误；
（2）因滑轮自重和绳重忽略不计，滑轮组在拉力F2作用下时，仍拉着物体A做匀速运动，由影响摩擦力大小的因素，受到阻力不变，故此时滑轮组的机械效率不变，
同理：F2＝＝＝210N﹣﹣﹣﹣﹣﹣③，
P2＝F2×v拉2＝F2×v物2＝210N××0.5m/s＝35W﹣﹣﹣﹣﹣④，故B错误；
（3）由①③得：F1＝F2；
由②④得：
P1＝3P2，故C错误，D正确。
故选：D。
15．如图，在水平拉力F的作用下，使物体A沿水平桌面以速度v向右匀速运动了距离s，已知物重为G，水平桌面对物体的摩擦力为f。下列说法正确的是（ ）
A．拉力移动的距离2sB．拉力的功率为3Fs
C．额外功为（3F+f）sD．装置的机械效率为
【解答】解：A、由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离：s拉＝ns物＝3s，故A错误；
B、拉力做的总功：W总＝Fs拉＝F×3s＝3Fs，拉力的功率P＝＝＝3Fv，故B错误；
C、拉力做的有用功：W有＝fs物＝fs，则额外功：W额＝W总﹣W有＝3Fs﹣fs＝（3F﹣f）s，故C错误；
D、装置的机械效率η＝＝＝，故D正确。
故选：D。
16．如图所示，体重为500N的人，用滑轮组拉重400N的物体A沿水平方向以0.2m/s的速度匀速运动。运动中物体A受到地面的摩擦阻力为200N，动滑轮重为100N（不计绳重和摩擦，人对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上），则下列计算结果中正确的是（ ）
A．人对地面的压力为250N
B．滑轮组的机械效率为80%
C．绳子自由端运动速度是0.2m/s
D．拉力的功率为60W
【解答】解：A、由图知，承担物重的绳子股数n＝2，因为不计绳重和摩擦，所以绳子自由端的拉力：F＝（G动+f）＝×（100N+200N）＝150N，
人对地面的压力F压＝G﹣F＝500N﹣150N＝350N，故A错误；
B、因为不计绳重和摩擦，所以滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝≈66.7%，故B错误；
C、绳子自由端运动速度v＝nvA＝2×0.2m/s＝0.4m/s，故C错误；
D、拉力的功率：P＝＝＝Fv＝150N×0.4m/s＝60W，故D正确。
故选：D。
考点三 滑轮组强化
17．如图所示，G1＝20N，台秤示数8N，不计滑轮重，物体G2重（ ）
A．2NB．18NC．28ND．20N
【解答】解：图中是一定一动的滑轮组，可以将G1由于重力而通过绳子对G2施加的拉力看作是绳子末端的拉力，
则F＝G1＝×20N＝10N，
不计摩擦及滑轮重，即理想状况下，物体G2受重力、拉力和支持力的作用，
则G2＝F+N＝10N+8N＝18N。
故选：B。
18．如图所示，不计绳子的质量和一切摩擦作用，整个系统处于静止平衡状态。重物G1＝100N，每一个滑轮重力均为20N，则下列说法正确的是（ ）
A．b处绳子的拉力为50NB．G2＝280N
C．e处绳子的拉力为140ND．G2＝200N
【解答】解：
A、由图知，a、b、c、d在同一根绳上，拉力相同；e、f在同一根绳上，拉力相同；
G1由两根绳子承担G1+G动＝2Fb，
则b处绳子的拉力为：Fb＝＝＝60N，故A错误；
C、e处绳子的拉力为Fe＝2Fb+G动＝2×60N+20N＝140N，故C正确；
BD、G2由两股绳子加上f承担，则G2+G动＝2Fb+Ff＝2Fb+2Fb+G动＝4Fb+G动，则G2＝4Fb＝4×60N＝240N，故BD错误。
故选：C。
19．n个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组，每个动滑轮的质量与所悬挂的物体质量相等。不计一切摩擦和绳的重力，滑轮组平衡时拉力大小为F，如图所示。若在图示中再增加一个同样质量的动滑轮，其它条件不变，则滑轮组再次平衡时拉力大小为（ ）
A．B．FC．FD．F
【解答】解：每个动滑轮的质量与所悬挂的物体质量相等，可设它们的重力均为G，
第一个动滑轮，拉力F1＝（G+G动）＝（G+G）＝G，
第二个动滑轮，拉力F2＝（F1+G动）＝（G+G）＝G，
第三个动滑轮，拉力F3＝（F2+G动）＝（G+G）＝G，
…
第n个动滑轮，拉力Fn＝（Fn﹣1+G动）＝（G+G）＝G，
滑轮组平衡时拉力大小为F，则再增加一个同样质量的动滑轮时，滑轮组再次平衡时拉力仍为F。
故选：B。
20．如图所示，吊篮的重力为400N，动滑轮总重力为50N，定滑轮总重力为40N，人的重力为600N，不计绳重与摩擦，人在吊篮里拉着绳子不动时需用力（ ）
A．218NB．220NC．210ND．236N
【解答】解：将人、吊篮、动滑轮看作一个整体，由于他们处于静止状态，受力平衡。
则人的拉力F＝（400N+50N+600N）＝210N。
故选：C。
21．如图所示，动滑轮和定滑轮的重力均为100N，人在吊篮里用力拉着绳子使人和吊篮处于静止状态。此时拴在天花板上的绳子的拉力为1000N，人对吊篮底板的压力为100N，不计绳重及绳与滑轮的摩擦。则人和吊篮的重力G人、G篮分别是 400N 、 400N 。
【解答】解：由于力的作用是相互的，则人受到的支持力等于压力，即100N，
对人进行受力分析可知，人受到竖直向上的拉力、支持力和竖直向下的重力，即F＝G人﹣F支持力＝G人﹣100N
由图示可知，作用在定滑轮上绳子的条数：n＝3，
对定滑轮进行受力分析可知，定滑轮受到竖直向上的拉力、竖直向下的重力和三条绳子的拉力，即1000N＝3（G人﹣100N）+100N，故G人＝400N；
由图示可知，提升物体绳子的条数也为3，
将人、吊篮、动滑轮看作一个整体，由于他们处于静止状态，受力平衡，则人的拉力：F＝G总，即（G人﹣100N）＝（G人+100N+G吊篮）
（400N﹣100N）＝（400N+100N+G篮）
G篮＝400N。
故答案为：400N；400N。
考点四 滑轮组连线问题
22．画出如图中滑轮组最省力且站在地面向下拉绳的绕法。
【解答】解：由图可以看出，人站在地面拉动绳子，因此绳子的拉动方向应向下，因此确定自由端的绳子，然后依次向内绕。如图所示：
23．给滑轮组绕线。（不计动滑轮重和摩擦）
【解答】解：①图中有一个动滑轮和一个定滑轮，要求F＝G，所以绳子始端拴在动滑轮的上挂钩上，然后依次绕过定滑轮、动滑轮。绕绳方法如下：
②图中有两个动滑轮和两个定滑轮，要求F＝G，所以绳子始端拴在定滑轮的下挂钩上，然后依次绕过动滑轮、定滑轮、动滑轮和定滑轮。绕绳方法如下：
24．如图所示，要想用最小的力将汽车拖出来，请给滑轮组绕绳。
【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，如下图：
25．如题图所示，某人在A处用滑轮组提起物体，请画出最省力的绳线绕法.
【解答】解：从动滑轮上挂钩开始，依次绕过定滑轮和动滑轮，绳端回到人的手中，则提升物体绳子段数为3，是最省力的绕法，如图所示：
26．如图1是一款升降座椅装置，其简图如图2，请在图2中画出滑轮组的绕线情况，要求绳子的末端绕至按钮处。
【解答】解：由题意可知，要求绳子的末端绕至按钮处，则可从按钮开始，引出一条绳子，依次绕过最上面的定滑轮、下面的动滑轮、上面的第二个定滑轮，最后回到动滑轮的挂钩上，如
图所示：
故答案为：见上图。
考点五 滑轮组机械效率实验
27．如图所示，小明用一个相同的滑轮组成不同的滑轮组，完成“测滑轮组机械效率的实验”。测得的数据记录如表中。请回答下列问题：
（1）第4次实验的机械效率为 74.1% （百分数保留一位小数），并在图丁中画出相应的滑轮组绕线方法。
（2）通过比较 2和3 （填实验次数的序号）两次实验数据可得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越重，滑轮组机械效率越高；利用图甲的滑轮组匀速提升相同的物体时，仅增大提升物体的速度，滑轮组的机械效率 不变 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
（3）小明分析实验数据发现，只要滑轮组的结构和绕线方式一定，测滑轮组机械效率时，实验器材可以不需要 刻度尺 。
[拓展]若实验中使用的弹簧测力计的量程为“0～5N”，忽略绳重和摩擦，甲、乙两个滑轮组中，甲的最大机械效率 小于 （选填“大于”、“小于”或“等于”）乙的最大机械效率。
【解答】解：（1）第4次实验：
W有用＝Gh＝8N×0.1m＝0.8J，
W总＝Fs＝2.7N×0.4m＝1.08J，
所以机械效率：η＝＝≈0.741＝74.1%。
物体升高0.1m时，绳子自由端移动0.4m，可以判断由4段绳子承担物体和动滑轮的重，滑轮组绕法如图。
（2）比较实验2和3，同一滑轮组，物体上升的高度相同，绳子自由端移动的距离相同，滑轮组提起的物体越重，滑轮组的效率越高。
滑轮组的机械效率跟提起的物重、摩擦、绳重、动滑轮的重有关，跟提升的速度无关，所以利用图甲的滑轮组匀速提升相同的物体时，仅增大提升物体的速度，滑轮组的机械效率不变。
（3）由于绳子自由端和物体升高的高度比值是一定的，可以不用测量物体升高的距离和绳子自由端移动的距离，实验器材中可以省略刻度尺。
甲和乙绳子的绕法不同，其它相同情况下，滑轮组的机械效率相同。若实验中使用的弹簧测力计的量程为“0～5N”，忽略绳重和摩擦，甲由两段绳子承担动滑轮和物体的重，所以乙能提起更重的物体，所以乙的机械效率更高。
故答案为：（1）74.1%；（2）2和3；不变；（3）刻度尺；小于。
28．在生活和生产中，简单机板有着十分重要的作用。
（1）为了探究“杠杆的平衡条件”，小明用图1的装置进行实验。实验前，杠杆左端下沉，应将右端的平衡螺母向 右 调节（选填“左”或“右”），使杠杆在水平位置平衡，目的是便于测量 力臂 。
（2）小明用图2的实验装置探究滑轮组机械效率。实验中用同一滑轮组提升钩码，记录数据如表。
①实验时沿竖直方向拉绳子自由端最省力，且应 匀速 拉动弹簧测力计。由图2可知，第2次实验中弹簧测力计示数为 1.6 N；
②分析实验数据可得：同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。若提升同一物体时，减小动滑轮的重力，则滑轮组的机械效率 变大 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
（3）小明用图3的实验装置探究斜面的机械效率。发现斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。保持斜面倾斜程度不变，可以采用 减小接触面的粗糙程度 的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率。某次实验测得物重G＝4N、斜面长s＝1m、高h＝0.2m，若机械效率η＝80%，则物体在斜面上受到的摩擦力为 0.2 N。
【解答】解：（1）杠杆静止时，杠杆左端下沉，右端偏高，平衡螺母需向右调节，直到杠杆在水平位置平衡，目的是便于测量力臂的大小；
（2）①实验中应匀速直线拉动弹簧测力计，使挂在动滑轮下的钩码缓缓上升，此时测力计的示数等于绳端拉力；由图2知，测力计的分度值为0.2N，其示数为1.6N；
②由表中三次实验数据知，同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高；若提升同一物体时，减小动滑轮的重力，相同情况下所做额外功减小，所以滑轮组的机械效率变大；
（3）保持斜面倾斜程度不变，可以采用减小接触面的粗糙程度的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率。
利用斜面做的有用功W有′＝Gh＝4N×0.2m＝0.8J；
总功为：W总′＝＝＝1J；
克服摩擦做的额外功W额＝W总′﹣W有′＝1J﹣0.8J＝0.2J；
物体在斜面上受到的摩擦力：f＝＝＝0.2N。
故答案为：（1）右；力臂；（2）①匀速；1.6；②变大；（3）减小接触面的粗糙程度；0.2。
29．乌海湖大桥建筑工地上矗立的塔吊，是用电动机来带动滑轮组提升重物的设备。如何提高滑轮组机械效率，节约电能呢？为此同学们进行了“影响滑轮组机械效率因素”的实验探究，用到的装置如图所示，
实验数据记录如表所示。
（1）实验中应沿竖直方向 匀速 拉动弹簧测力计。
（2）分析表中数据可知：第4次实验是用图 丙 所示装置来完成的。
（3）通过比较1、2两次实验数据可得出：使用同一滑轮组提升相同重物，滑轮组的机械效率与重物上升高度 无关 。
（4）通过比较 1、3 两次实验数据可得出：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高。
（5）通过比较3、4两次实验数据可得出：不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重机械效率 越低 。
（6）（多选）为提高滑轮组机械效率、节约电能，根据以上结论和生活经验，你建议可采取的措施有 ABC 。
A.减轻动滑轮重
B.增加所提物体重
C.机械加润滑油
D.增加重物上升高度
【解答】解：（1）为了准确测出滑轮组的机械效率，应使弹簧测力计沿竖直方向做匀速直线运动；
（2）在第四次实验中，s＝0.5m，h＝0.1m，由s＝nh可得n＝5，即承担物重的绳子股数n＝5，所以第4次实验是用丙图所示装置来完成的；
（3）通过比较实验1、2数据可得出：使用同一滑轮组提升相同重物，物体上升的高度不同，滑轮组的机械效率相同，所以滑轮组的机械效率与重物上升高度无关；
（4）1、3两次实验，s＝0.3m，h＝0.1m，由s＝nh可得n＝3，使用同样的滑轮组，即使用的甲、乙两图，通过得出的实验数据可知提升的物体重力越大，滑轮组的机械效率越高，得出结论：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高；
（5）通过比较3、4两次实验数据可得出：不同滑轮组提升相同重物，动滑轮的重力不同，机械效率不同，动滑轮越重机械效率越低；
（6）要提高滑轮组的机械效率，可以：
A、减轻动滑轮重力，在提升相同重物、提升相同高度时，减小额外功，而有用功不变，总功减小，有用功与总功的比值增大，提高了滑轮组的机械效率；故A正确；
B、由实验得出的结论可知，增大提升的物体重力，可以提高滑轮组的机械效率，故B正确；
C、机械加润滑油，在提升相同重物、提升相同高度时，减小额外功，而有用功不变，总功减小，有用功与总功的比值增大，提高了滑轮组的机械效率；故C正确；
D、滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，可见滑轮组的机械效率与提升物体的高度无关，所以，增加重物上升高度，不能提高滑轮组的机械效率；故D错误；
故选ABC。
故答案为：（1）匀速；（2）丙；（3）无关；（4）1、3；（5）越低；（6）ABC。
30．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，某小组用同一滑轮组进行了三次实验（如图）。
实验数据记录如上表：
（1）实验中，应竖直向上 匀速 拉动弹簧测力计。
（2）在第2次实验中，滑轮组的机械效率η为 88.9% （保留一位小数）；第3次实验如图丙，请读出图中弹簧测力计读数： 2.2N 。
（3）根据实验结论推测，使用该滑轮组再次将重为8N的物体匀速提升10cm，此时滑轮组的机械效率可能为： C 。
A.71.6%
B.82.6%
C.92.4%
D.100%
（4）另一实验小组改变动滑轮的重，提升同一物体进行多次实验，并绘制出如图丁的图像。可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越 低 （填“高”或“低”）；实验中使用了不同的滑轮组，还多次改变提升的物重来测量滑轮组的机械效率，目的是为了 C 。（填字母）
A.减小摩擦
B.多次测量取平均值减小误差
C.获得多组数据归纳出物理规律
【解答】解：（1）实验操作中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使物体受力平衡；
（2）由表中数据可得，第2次实验中h＝10cm＝0.1m，s＝30cm＝0.3m，
滑轮组的机械效率为：
η＝＝×100%＝×100%≈88.9%；
由图知弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为2.2N；
（3）由表格数据可知，“用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高”，所以，使用该滑轮组再次将重8N的物体匀速提升10cm（此时物重比第3次实验的物重还大），则此时滑轮组的机械效率可能为92.4%，不可能为100%，故选C；
（4）根据图丁可知，被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低；
多次改变提升的物重测量滑轮组的机械效率，是为了进行多次测量，获得多组数据，总结实验规律，使实验结论具有普遍性；选C。
故答案为：（1）匀速；（2）88.9%；2.2N；（3）C；（4）低；C。
考点六 滑轮组综合应用
31．如图所示，小汽车通过滑轮组从竖直矿井中提升矿石，矿石以0.5m/s的速度匀速上升8s，已知矿石重2700N，动滑轮重300N，不计绳的重力及滑轮摩擦，求该过程中：
（1）汽车所受拉力的大小；
（2）汽车所做的有用功；
（3）滑轮组的机械效率。
【解答】解：（1）由图可知n＝3，因为不计绳重和摩擦，所以汽车所受拉力的大小：
F＝（G+G动）＝×（2700N+300N）＝1000N；
（2）由v＝可知，矿石上升的高度：h＝v石t＝0.5m/s×8s＝4m，有用功：
W有＝Gh＝2700N×4m＝1.08×104J；
（3）绳子自由端移动的距离：
s＝nh＝3×4m＝12m，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝1000N×12m＝1.2×104J，
滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝90%。
答：（1）汽车所受拉力的大小为1000N；
（2）汽车所做的有用功为1.08×104J；
（3）滑轮组的机械效率为90%。
32．如图所示，质量50kg、体积0.02m3的长方体石块沉在水底，工人师傅用滑轮组将石块从水底匀速提到地面，已知水深3m，从水面到地面的距离为2m，两个动滑轮总重为100N（不计绳重、摩擦和水的阻力，ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg）。求：
（1）石块浸没在水中时，受到的浮力是多少？
（2）石块完全露出水面后，继续匀速上升的过程中，工人的拉力大小是多少？
（3）石块从离开水面到地面的过程中，工人做了多少功？
（4）在石块离开水面后，滑轮组的机械效率是多少？
【解答】解：（1）因为物体完全浸没，所以V排＝V＝0.02m3，
所以它受到的浮力：
F浮＝ρ水g V排＝1×103kg/m3×10N/kg×0.02m3＝200N；
（2）石块的重力：
G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N，
由图可知n＝4，因为不计绳重和摩擦，所以工人的拉力：
F＝（G+G动）＝（500N+100N）＝150N；
（3）绳子自由端移动的距离：
s＝nh＝4×2m＝8m，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝150N×8m＝1200J；
（4）有用功：
W有＝Gh＝500N×2m＝1000J，
滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%≈83.3%。
答：（1）石块浸没在水中时，受到的浮力是200N；
（2）石块完全露出水面后，继续匀速上升的过程中，工人的拉力大小是150N；
（3）石块从离开水面到地面的过程中，工人做的功为1200J；
（4）在石块离开水面后，滑轮组的机械效率是83.3%。
33．将一块重为2×103N的岩石打捞上来，现用滑轮组将这块浸没在水中的岩石以1m/s的速度匀速提起，动滑轮重为4×102N，如图所示，岩石没有露出水面时，绳端的拉力为8×102N，不计绳重、摩擦及水的阻力。g取10N/kg，求：
（1）岩石浸没在水中匀速上升时，拉力的功率；
（2）岩石完全露出水面后，匀速上升过程中滑轮组的机械效率；（结果保留到1%）
（3）该岩石的密度。
【解答】解：（1）由图可知，n＝2，绳子自由端移动的速度：
v＝nv物＝2×1m/s＝2m/s，
岩石浸没在水中匀速上升时，拉力的功率：
P＝＝＝Fv＝8×102N×2m/s＝1.6×103W；
（2）不计绳重、摩擦及水的阻力，岩石完全露出水面后，匀速上升过程中滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝≈83.3%；
（3）由G＝mg得，岩石的质量：
m＝＝＝2×102kg，
岩石没有露出水面时受到的浮力：
F浮＝G﹣（nF﹣G动）＝2×103N﹣（2×8×102N﹣4×102N）＝8×102N，
由F浮＝ρ水gV排得，岩石的体积：
V＝V排＝＝＝0.08m3，
则岩石的密度：
ρ＝＝＝2.5×103kg/m3。
答：（1）岩石浸没在水中匀速上升时，拉力的功率为1.6×103W；
（2）岩石完全露出水面后，匀速上升过程中滑轮组的机械效率为83.3%；
（3）该岩石的密度为2.5×103kg/m3。
34．用如图甲所示的滑轮组提升浸没在水中的实心圆柱形物体，已知物体的体积为0.12m³，重为2000N，物体始终以0.5m/s的速度匀速上升，物体浸没在水中匀速上升时，作用在绳端的拉力F所做的功随时间的变化关系如图乙所示。（不计绳重、摩擦及水的阻力，ρ水＝1.0×10³kg/m³，g取10N/kg）求：
（1）物体浸没在水中时受到的浮力；
（2）物体浸没在水中匀速上升时，滑轮组的机械效率（结果保留一位小数）；
（3）物体出水后绳端拉力的功率。
【解答】解：（1）物体浸没在水中时：V排＝V物＝0.12m3，
受到的浮力：
F浮＝ρ水V排g＝ρ水V物g＝1.0×103kg/m3×0.12m3×10N/kg＝1200N；
（2）由乙图可知，物体在10s内F所做的做W＝6000J，
绳端所移动的距离：
s＝4s'＝4vt＝4×0.5m/s×10s＝20m，
拉力F＝＝＝300N；
在水中机械效率为：
η＝＝＝＝≈66.7%；
（3）物体浸没在水中匀速上升时，滑轮组对物体的拉力：F'＝G﹣F浮＝2000N﹣1200N＝800N，
由题可知，不计绳重及摩擦，则克服动滑轮所做的功即为额外功，可得：
G动＝＝＝＝4F﹣F'＝4×300N﹣800N＝400N
物体出水后，绳对物体的拉力等于物体的重力，即F''＝G＝2000N，
绳端的拉力：F拉'＝（F''+G动）＝×（2000N+400N）＝600N
绳端拉力的功率：P＝＝＝F拉'v 绳＝600N×0.5m/s×4＝1200W。
答：（1）物体浸没在水中时受到的浮力为1200N；
（2）物体浸没在水中匀速上升时，滑轮组的机械效率为66.7%；
（3）物体出水后绳端拉力的功率为1200W。
35．如图所示，圆柱体物体高为2m，底面积为200cm2，密度为2.5×103kg/m3，水的密度为1.0×103kg/m3，某人在河边通过图示滑轮装置（滑轮、绳子质量和摩擦均不计）将该物体从水中以0.2m/s的速度匀速拉起，水面高度始终不变，人手中绳子能承受的最大拉力为400N，g取10N/kg。某时刻，圆柱体下底面距离河面为5m；求：
（1）从此时算起，经过多长时间绳子将被拉断？
（2）在上述过程中，人所做的功是多少焦耳？
（3）已知一个物体重力势能的变化（△EP）等于该物体的重力（mg）与该物体重心高度的变化△h的乘积，公式为△EP＝mg△h，试求上述过程中水的重力势能的变化为多少？
【解答】解：（1）物体的重力G＝mg＝ρshg＝2.5×103kg/m3×2×10﹣2m2×2m×10N/kg＝1000N，
滑轮、绳子质量和摩擦均不计，则滑轮组对圆柱体的拉力F物＝2F（F为人的手中绳子自由端的力），
F最大拉力为400N，此时，绳子刚好被拉断，
对物体分析，物体受到重力G，浮力F浮＝ρgV排，和滑轮组对它的拉力F物，
G＝F浮+F物
即1000N＝103kg/m3×10N/kg×V排+2×400N，
得到，
露出水面的高度为h＝2m﹣＝1m，
圆柱体上升的高度为H＝5m+1m﹣2m＝4m，
故所用时间为t＝＝＝20s.
（2）物体未露出水面时，拉力不变，露出水面的过程中，拉力均匀增加。
未露出水面时，物体受到重力、滑轮组对它的拉力F物1，和浮力F浮，
其中，F浮＝ρgV排＝103kg/m3×10N/kg×2m×200×10﹣4m3＝400N，
因物体匀速运动，这三个力平衡，
故，绳子自由端拉力F物1＝G﹣F浮＝1000N﹣400N＝600N，
做功W1＝F物1×s1＝600N×3m＝1800J.
露出水面的过程中，滑轮组对物体的拉力从600N均匀的增加到800N，做的功可用拉力的平均值计算，
W2＝F物2×s2＝（）×1m＝700J，
故人所做的功为W＝W1+W2＝1800J+700J＝2500J.
（3）物体上升的高度为△h＝H＝4m，
物体重力势能增加△EP＝mg△h＝G△h＝1000N×4m＝4000J，
人对物体做功为2500J，
故水对物体做功W3＝△EP﹣W＝4000J﹣2500J＝1500J，
故水的重力势能的变化为；减少1500J。
答：（1）经过20s绳子将被拉断（2）人所做的功是2500焦耳；（3）水的重力势能的变化为；减少1500J。
36．图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图，使用电动机和滑轮组（图中未画出）将实心长方体A从江底竖直方向匀速吊起，图乙是钢缆绳对A的拉力F1随时间t变化的图象A完全离开水面后，电动机对绳的拉力F大小为5×103N，滑轮组的机械效率为80%，已知A上升的速度始终为0.1m/s。（不计钢缆绳与滑轮间的摩擦及绳重，不考虑风浪、水流等因素的影响，g取10N/kg，ρ＝1×103kg/m3），求：
（1）长方体A在水中受的最大浮力；
（2）长方体A完全露出水面后，拉力F的功率；
（3）长方体A完全露出水面后，流过电动机的电流。（已知电动机两端的电压为220V，电动机将电能转换为机械能的效率为50%）
【解答】解：
（1）由图乙可知，A的重力G＝2×104N，
根据图乙可知，A未露出水面所受的拉力F1＝1×104N；
长方体A在水中受的最大浮力：F浮＝G﹣F1＝2×104N﹣1×104N＝1×104N；
（2）由η＝＝＝得，承担物重的绳子股数：
n＝＝＝5，
F作用点移动的速度v绳＝nv物＝5×0.1m/s＝0.5m/s，
拉力F的功率P＝Fv绳＝5×103N×0.5m/s＝2500W；
（3）电动机将电能转换为机械能的效率等于其功率之比，
即η＝＝，
由P电＝UI可得，流过电动机的电流I＝＝≈22.7A。
答：（1）长方体A在水中受的最大浮力为1×104N；
（2）长方体A完全露出水面后，拉力F的功率为2500W；
（3）长方体A完全露出水面后，流过电动机的电流为22.7A。
实验
次数
物重
G物/N
动滑轮重
G动/N
钩码上升的
高度h/m
动力
F/N
动力作用点移动的距离s/m
滑轮组的机
械效率η/%
1
1
0.5
0.1
2.7
0.2
74%
2
4
0.5
0.1
1.8
0.3
74%
3
8
0.5
0.1
3.2
0.3
83%
4
8
1
0.1
2.7
0.4
实验次数
物重G/N
物体上升高度h/cm
测力计的示数F/N
测力计移动的距离s/cm
1
4
3
1.6
9
2
4
6
18
3
4
8
1.6
24
实验
次数
钩码重力G/N
钩码上升高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动
距离s/m
机械效率η
1
2
0.1
1.2
0.3
55.6%
2
2
0.2
1.2
0.6
55.6%
3
4
0.1
1.9
0.3
70.2%
4
4
0.1
1.3
0.5
61.5%
次数
钩码重/N
钩码上升距离/cm
弹簧测力计示数/N
弹簧测力计上升距离/cm
机械效率/%
1
2
10
0.8
30
83.3
2
4
10
1.5
30
3
6
10
30
90.9