专题11 滑轮与机械效率综合-5年（2019-2023）中考1年模拟物理分项汇编（天津专用）

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（多选）1．（2023•天津）在测量滑轮组机械效率的实验中，用如图所示的滑轮组先匀速提升重为G1的物体，额外功与有用功之比为1：3；再匀速提升重为G2的物体。先后两次绳子自由端的拉力之比为2：5。若不计绳重和摩擦，则（ ）
A．G1：G2＝2：5
B．G1：G2＝1：3
C．先后两次滑轮组的机械效率之比为3：4
D．先后两次滑轮组的机械效率之比为5：6
解：
AB．由题意可知，使用滑轮组匀速提升重为G1的物体时，额外功与有用功之比为1：3，
因不计绳重和摩擦时，克服物体重力所做的功为有用功，克服动滑轮重力所做的功为额外功，
所以，由W＝Gh可得：W额W有=G动hG1h=G动G1=13，即G动=G13，
因使用同一个滑轮组先后匀速提升重为G1和G2的物体时，两次绳子自由端的拉力之比为2：5，
所以，由F=1n（G+G动）可得：F1F2=1n(G1+G动)1n(G2+G动)=G1+G动G2+G动=G1+G13G2+G13=25，
解得：G1G2=13，故A错误、B正确；
CD．不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η=W有W总=GhGh+G动h=GG+G动，
则先后两次滑轮组的机械效率之比：η1η2=G1G1+G动G2G2+G动=G1G1+G133G13G1+G13=56，故C错误、D正确。
答案：BD。
2．（2022•天津）实验时，小芳用如图所示的滑轮组，将重为8N的物体匀速提升0.5m。已知动滑轮的重为2N，不计绳重和摩擦，则（ ）
A．拉力F为4N
B．有用功为5J
C．绳子自由端移动距离为1.5m
D．该滑轮组的机械效率为80%
解：A、由图可知，n＝2；不计绳重和摩擦时，拉力F=1n（G物+G动）=12×（8N+2N）＝5N，故A错误；
B、拉力做的有用功：W有用＝Gh＝8N×0.5m＝4J，故B错误；
C、绳子自由端移动距离s＝2h＝2×0.5m＝1m，故C错误；
D、拉力做的总功：W总＝Fs＝5N×1m＝5J，
滑轮组的机械效率：η=W有用W总×100%=4J5J×100%＝80%，故D正确。
答案：D。
（多选）3．（2021•天津）利用如图所示的滑轮组先后匀速提升重为200N和150N的物体。已知提升200N的物体时，绳子自由端的拉力为125N，拉力的功率为125W。若两次物体上升的速度相同，不计摩擦和绳重，则提升重为150N的物体时（ ）
A．机械效率为80%B．机械效率为75%
C．拉力的功率为50WD．拉力的功率为100W
解：由图可知，n＝2，绳子自由端移动的距离为物体移动距离的2倍，
不计摩擦和绳重，提升200N的物体时，则绳子自由端的拉力：F=12（G+GL），即125N=12（200N+GL），解得：GL＝50N，
拉力的功率：P=Wt=Fst=Fv，即125W＝125N×v，解得：v＝1m/s，
提升重为150N的物体时，绳子自由端的拉力：F′=12（G′+GL）=12（150N+50N）＝100N，
拉力的功率：P′＝F′v＝100N×1m/s＝100W，
拉力所做的有用功：W′＝G′h＝150N×h，
拉力做的总功：W＝2F′h＝2×100N×h＝200N×h，
滑轮组的机械效率：
η=W'W×100%=150N×h200N×h×100%＝75%。
答案：BD。
4．（2020•天津）在探究影响滑轮组机械效率的因素时，小明提出了如下猜想：
猜想一：滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关
猜想二：滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关
为了验证猜想，准备的器材如下：两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计。
小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组，用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实验，数据如表所示：
请你解答如下问题：
（1）表中第3次实验时滑轮组的机械效率为 80.0% ；根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式；
（2）分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率 越高 （选填“越高”“越低”或“不变”）；
（3）为了验证猜想二，还需增加的实验器材是 几个自重不同的滑轮 。
解：（1）表中第3次实验时滑轮组的机械效率为：
η=W有W总=GhFs=6.0N××0.3m=80.0%；
由s＝nh可得绳子的有效段数：n=sh=，该滑轮组的绕线方式如下图所示：
（2）分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率越高；
（3）为了验证猜想二，滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关，要改变动滑轮的重力，故还需增加的实验器材是几个自重不同的滑轮。
答案：（1）80.0%；如上图所示；
（2）越高；
（3）几个自重不同的滑轮。
5．（2019•天津）用如图所示的滑轮组，将一重为450N的物体以0.1m/s的速度匀速向上提起2m，拉力F为200N．求：
（1）滑轮组的机械效率；
（2）拉力F的功率。
解：
（1）工人做的有用功：
W有用＝Gh＝450N×2m＝900J，
由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝3，拉力端移动距离s＝3h＝3×2m＝6m，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝200N×6m＝1200J，
滑轮组的机械效率：
η=W有用W总×100%=900J1200J×100%＝75%；
（2）由v=st得做功时间：
t=hv=2m0.1m/s=20s，
拉力做功的功率：
P=W总t=1200J20s=60W；
答：（1）滑轮组的机械效率为75%；
（2）拉力F的功率为60W。
（多选）6．（2023•河东区一模）用如图所示的滑轮组提升重物，将重90N的物体在10s内匀速提升0.5m，已知拉力F为50N，不计绳重及摩擦，则提升重物的过程中（ ）
A．做的有用功是45J
B．拉力F的功率是50W
C．该滑轮组的机械效率是60%
D．动滑轮的重力为10N
解：
A、克服物体重力做的有用功W有＝Gh＝90N×0.5m＝45J，故A正确；
B、由图知，承担重物绳子的段数n＝3，由s＝nh和W总＝Fs可得，总功W总＝Fnh＝50N×3×0.5m＝75J，
拉力的功率P=W总t=75J10s=7.5W，故B错误；
C、滑轮组的机械效率η=W有W总=45J75J=60%，故C正确；
D、不计绳重及摩擦，由F=1n（G+G动）可得，动滑轮重力G动＝nF﹣G＝3×50N﹣90N＝60N，故D错误。
答案：AC。
7．（2023•河北区二模）如图所示，用F＝12N的拉力竖直向上匀速提升木块，2s内木块升高的高度为0.1m，木块重力G＝30N，下列判断正确的是（ ）
A．拉力F做功为1.2J
B．滑轮组做的有用功为9J
C．滑轮组机械效率为83.3%
D．拉力F做功的功率为0.6W
解：AB、滑轮组做的有用功为：W有用＝Gh＝30N×0.1m＝3J，
由图可知，n＝3，s＝3h＝3×0.1m＝0.3m，
拉力F做功为：W总＝Fs＝12N×0.3m＝3.6J，故AB错误；
C、机械效率为：η=W有用W总×100%=3J3.6J×100%≈83.3%，故C正确；
D、拉力F做功的功率为：P=W总t=3.6J2s=1.8W，故D错误。
答案：C。
（多选）8．（2023•南开区二模）在劳动实践中，某同学想将240kg的重物搬到距地面高h＝2m的货车上，但力气不足，于是同学们想到课上讲的简单机械知识，在水平地面与车厢间用木板搭了长L＝5m的斜面，如图所示，该同学用1200N的力花了2min将重物匀速推到车上，下列说法中正确的是（ ）
A．该同学所做的有用功为480J
B．该同学推力做功的功率为50W
C．此简易斜面装置的机械效率为80%
D．重物与斜面之间的摩擦力为1200N
解：A．物体的重力G＝mg＝240kg×10N/kg＝2.4×103N，
对重物做的有用功W有=Gh=2.4×103N×2m=4.8×103J，故A错误；
B．该同学推力做的功W总=Fs=1200N×5m=6×103J，
该同学推力做功的功率P=W总t=6×103J2×60s=50W，故B正确；
C．此简易斜面装置的机械效率η=W有W总×100%=4.8×103J6×103J×100%=80%，故C正确；
D．此简易斜面装置的额外功W额=W总-W有=6×103J-4.8×103J=1.2×103J，
此简易斜面装置中重物与斜面之间的摩擦力f=W额L=1.2×103J5m=240N，故D错误。
答案：BC。
（多选）9．（2023•东丽区一模）如图所示，人向下拉绳提升重物，已知物体重300N，动滑轮重60N，不计绳重及摩擦，将重物匀速提升0.5m用了5s，下列说法正确是（ ）
A．人所用拉力为120N
B．绳子自由端移动的距离为1m
C．滑轮组的机械效率为83.3%
D．拉力的功率为36W
解：A、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=1n（G+G动）=12×（300N+60N）＝180N，故A错误；
B、绳子自由端移动的距离：s＝nh＝2×0.5m＝1m，故B正确；
C、滑轮组的机械效率：η=W有W总=GhFs=GhFnh=GnF=300N2×180N×100%≈83.3%，故C正确；
D、拉力做的总功：W总＝Fs＝180N×1m＝180J，
拉力做功的功率：P=W总t=180J5s=36W，故D正确。
答案：BCD。
（多选）10．（2023•西青区一模）用图所示的滑轮组提升重6×104N的物体，已知滑轮组的机械效率为80%，拉力F的功率为2500W，要把重物匀速竖直提升1米，不计绳重和滑轮与轴的摩擦。下列说法中正确的是（ ）
A．拉力所做的有用功是6×104 J
B．拉力F是2×104N
C．物体上升的速度为0.1m/s
D．动滑轮的重力是1.5×104N
解：A、滑轮组提升物体所做的有用功：
W有用＝Gh＝6×104N×1m＝6×104J；故A正确；
B、由η=W有用W总=80%可得，拉力F做的总功：
W总=W有用80%=6×104J80%=7.5×104J；
由W总＝Fs可得，拉力F=W总s=7.5×104J3m=2.5×104N，故B错误；
C、由P=Wt可得，拉力做功时间t=W总P=7.5×104J2500W=30s，
物体上升的速度v=ht=1m30s≈0.03m/s，故C错误；
D、额外功：W额＝W总﹣W有用＝7.5×104J﹣6×104J＝1.5×104J，
不计绳重和滑轮与轴的摩擦，则W额＝G动h，
则动滑轮的重力：
G动=W额h=1.5×104J1m=1.5×104N，故D正确。
答案：AD。
11．（2023•滨海新区一模）某建筑工地上，工人用如图所示的动滑轮将重450N的物体匀速竖直提升了6m，若已知动滑轮此时的机械效率为90%，则工人提升重物所做的有用功是 2700 J，总功是 3000 J。
解：（1）工人提升重物所做的有用功即是直接提升物体所做的功，W有＝Gh＝450N×6m＝2700J；
（2）根据机械效率的公式η=W有W总可得：W总=W有η=2700J90%=3000J。
答案：2700；3000。
12．（2023•河东区二模）学习了滑轮组的机械效率之后，小明用同样的滑轮，组装成两个滑轮组，完成了两次不同的实验，分别如图甲、乙所示，实验的部分数据如表格所示。
（1）第一次实验的机械效率为 66.7% ；
（2）第二次实验如图乙所示，则弹簧测力计移动的距离是 30 cm，分析比较两次机械效率，发现第二次实验测得滑轮组的机械效率 等于 （选填“大于”“小于”或“等于”）第一次实验测得滑轮组的机械效率；
（3）想提高此滑轮组的机械效率，以下措施中可行的是 ①②④ （填序号）。
①选用轻质动滑轮
②给滑轮的轴心加润滑油
③增加物体被提升的高度
④增大被提升的物体的重力
解：（1）第一次实验时滑轮组的机械效率η1=W有1W总1=Gh1Fs1=2N×10×10-2m1.5N×20×10-2m≈66.7%；
（2）由图乙可知，有三段绳子拉着动滑轮，则s＝3h，
所以弹簧测力计移动的距离s1＝3h1＝3×10cm＝30cm＝0.3m，
第二次实验时滑轮组的机械效率η2=W有2W总2=Gh1Fs1=2N×10×10-2m1.0N×30×10-2m≈66.7%；
由此可知，第二次实验测得滑轮组的机械效率等于第一次实验测得滑轮组的机械效率。
（3）①选用轻质动滑轮，在提升相同重物、提升相同高度时，动滑轮重力做的功减小，即额外功减小，总功减小，有用功不变，根据η=W有W总可知，有用功与总功的比值增大，机械效率增大，故①符合题意。
②给滑轮的轴心加润滑油，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②符合题意；
③滑轮组的机械效率η=W有W总=GhFs=GnF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③不符合题意；
④增大提升的物重，有用功增大，而额外功几乎不变，有用功与总功的比值增大，滑轮组的机械效率增大，故④符合题意。
故选①②④。
答案：（1）66.7%；（2）30；等于；（3）①②④。
13．（2023•滨海新区二模）在某建筑工地上，工人用如图所示的滑轮组将重为1200N的建筑材料从地面运到高20m的楼上，手竖直向上的拉力是500N，在这个过程中，工人做了 6000 J的额外功，滑轮组的机械效率是 80% 。
解：物体由三根绳子承担，故绳子自由端移动的距离s＝3h＝3×20m＝60m，
有用功W有＝Gh＝1200N×20m＝24000J，
总功W＝Fs＝500N×60m＝30000J，
W额＝W﹣W有＝30000J﹣24000J＝6000J，
答案：6000；80%。
14．（2023•和平区三模）一个工人用如图所示的滑轮组在4s内把重350N的货物匀速提起1m，所用的拉力是100N．则拉力做功的功率是 125 W，此滑轮组的机械效率是 70% 。
解：从图可知，由五段绳子吊着物体，
而h＝1m，
故S＝5h＝5×1m＝5m，
∵F＝100N，G＝350N，
∴拉力做的总功为：W总＝FS＝100N×5m＝500J，
对货物做的有用功为：W有用＝Gh＝350N×1m＝350J，
而t＝4s，
∴拉力做功的功率为：P=W总t=500J4s=125W
该滑轮组的机械效率为：η=W有用W总=350J500J=70%。
答案：125，70%。
15．（2023•西青区二模）在“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验中，小明用同一滑轮组进行了三次实验，实验数据如表：
（1）根据表格中的数据，在图甲种画出滑轮组的绕绳方法；
（2）第三次实验时，测力计示数如图乙所示，此时绳端受到的拉力为 1.8 N，所做的有用功为 0.4 J，滑轮组的机械效率为 74.1 %；
（3）根据表格中的数据分析可知：随着物重的增大，滑轮组机械效率 变大 （选填“变小”、“不变”或“变大”）。
解：（1）根据表格中的数据可知，绳子自由端移动的距离是物体上升高度的3倍，所以动滑轮上有三条绳，如图所示：
（2）如乙图所示，每个小格表示0.2N，弹簧测力计的示数是1.8N。
由表可知第三次所做的有用功W有用＝Gh＝4N×0.1m＝0.4J，
由表可知第三次所做的总功W总＝Fs＝1.8N×0.3m＝0.54J，
滑轮组机械效率η=W有用W总×100%=×100%=74.1%。
（3）根据表中数据可知，物重由1N增大到4N，其他条件不变时，滑轮组的机械效率由55.6%增大到74.1%，故可得出随着物重的增大，滑轮组机械效率变大。
答案：（1）见解析；（2）1.8；0.4；74.1；（3）变大。
16．（2023•红桥区三模）如图所示，滑轮组下面悬挂一重为12N的物体，在竖直向上的拉力F的作用下，该物体在10s内被匀速提升了0.5m，拉力F的大小为5N。求：
（1）该滑轮组的有用功为多少？
（2）该滑轮组的总功为多少？
（3）该装置的机械效率为少？
解：（1）该滑轮组的有用功：W有＝Gh＝12N×0.5m＝6J；
（2）由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝3×0.5m＝1.5m，
拉力做的总功：W总＝Fs＝5N×1.5m＝7.5J；
（3）滑轮组的机械效率：η=W有W总×100%=6J7.5J×100%＝80%。
答：（1）该滑轮组的有用功为6J；
（2）该滑轮组的总功为7.5J；
（3）该装置的机械效率为80%。
17．（2023•南开区三模）如图，用滑轮组提升重物时，重400N的重物在10s内匀速上升了1m。已知拉绳子的力F为250N，不计绳重和摩擦，则提升重物的过程中；
（1）绳子自由端下降速度为多少m/s；
（2）滑轮组的机械效率为多少；
（3）拉力F的功率是多少。
解：（1）由图知n＝2，则绳子自由端被拉下的距离为：s＝2h＝2×1m＝2m；
绳子自由端下降的速度为：v=st=2m10s=0.2m/s；
（2）有用功为：W有＝G物h＝400N×1m＝400J；
拉力做的总功为：W总＝Fs＝250N×2m＝500J；
滑轮组的机械效率为：η=W有W总=400J500J=80%；
（3）拉力F的功率是：P＝Fv＝250N×0.2m/s＝50W。
答：（1）绳子自由端下降速度为0.2m/s；
（2）滑轮组的机械效率为80%；
（3）拉力F的功率是50W。
18．（2023•和平区二模）如图所示，利用滑轮组将重为80N的物体在30s内匀速提升3m，已知拉力F为50N，若不计绳重和摩擦，求：
（1）滑轮组的机械效率；
（2）拉力做功的功率；
（3）动滑轮重力。
解：（1）由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝3×3m＝9m，
拉力做的有用功：W有＝Gh＝80N×3m＝240J，
拉力做的总功：W总＝Fs＝50N×9m＝450J，
滑轮组的机械效率：η=W有W总×100%=240J450J×100%≈53.3%；
（2）拉力做功的功率：P=W总t=450J30s=15W；
（3）因为不计绳重和摩擦时F=1n（G+G动），所以动滑轮的重力：G动＝nF﹣G＝3×50N﹣80N＝70N。
答：（1）滑轮组的机械效率为53.3%；
（2）拉力做功的功率为15W；
（3）动滑轮重力为70N。
19．（2023•南开区一模）如图，是某工地上运建材的装置图，用滑轮组拉着重800N的小车A沿水平方向匀速直线运动，小车受到的摩擦力为160N。在50s内小车移动了10m，拉力F做的功为2000J，滑轮的重力大小可以忽略不计。求：
（1）拉力F的大小。
（2）滑轮组的机械效率。
解：（1）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距离：sF＝nsA＝2×10m＝20m，
由W＝Fs可得，工人对绳子的拉力：F=W总t=2000J20m=100N；
（2）拉力F做的有用功：W有＝fsA＝160N×10m＝1600J，
滑轮组的机械效率：η=W有W总×100%=1600J2000J×100%＝80%。
答：（1）拉力F的大小为100N。
（2）滑轮组的机械效率为80%。
20．（2023•东丽区二模）利用如图甲所示的滑轮组，在5s内将一重为200N的物体匀速向上提起3m，拉力为150N。求：
（1）滑轮组的机械效率；
（2）拉力F的功率；
（3）如果要用这个滑轮组达到更加省力的效果，在乙图中画出绳子的绕线方式。
解：（1）绳子自由端移动的距离s＝2h＝2×3m＝6m，
所做的有用功W有＝Gh＝200N×3m＝600J，
所做的总功W总＝Fs＝150N×6m＝900J，
滑轮组的机械效率η=W有W总=600J900J≈66.7%；
（2）拉力F的功率P=W总t=900J5s=180W。
（3）要用这个滑轮组达到更加省力的效果，需增加承担物体及动滑轮的绳子段数，承担物体及动滑轮的绳子段数变为3段，可以从动滑轮的挂钩绕起，最后绳子从动滑轮绕出，方向向上，如图所示：
。
答：（1）滑轮组的机械效率为66.7%；
（2）拉力F的功率为180W；
（3）
实验次数
钩码所受的重力G/Ν
提升高度h/m
拉力F/Ν
绳端移动的距离s/m
机械效率η
1
2.0
0.1
1.0
0.3
66.7%
2
4.0
0.1
1.8
0.3
74.1%
3
6.0
0.1
2.5
0.3
次数
物体重G/N
提升高度h/cm
拉力F/N
绳端移动距离s/cm
机械效率η
1
2
10
1.5
20
2
2
10
1.0
序号
动滑轮重G动/N
物重G/N
物体上升的高度h/cm
绳端受到的拉力F/N
绳端移动的距离s/cm
滑轮组的机械效率η/%
1
0.5
1
10
0.6
30
55.6
2
0.5
2
10
1.0
30
66.7
3
0.5
4
10
30