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初中物理中考复习 专题25 滑轮及其工作特点（解析版）-2022年中考物理二轮专项复习核心考点突破与必刷题型汇编（全国通用）
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这是一份初中物理中考复习 专题25 滑轮及其工作特点（解析版）-2022年中考物理二轮专项复习核心考点突破与必刷题型汇编（全国通用），共22页。
专题25 滑轮及其工作特点
【核心考点讲解】
1、定滑轮、动滑轮及其特点
（1）定滑轮
①定滑轮使用时，滑轮的位置固定不变。
②定滑轮的特点：不省力也不费力，但可以改变作用力方向。
③定滑轮的原理：定滑轮实质是个等臂杠杆，动力臂、阻力臂等于滑轮半径，根杠杆平衡条件可以得出定滑轮不省力的结论。
（2）动滑轮
①动滑轮使用时，滑轮随重物一起移动。
②动滑轮的特点：使用动滑轮能省一半力，费距离。
③动滑轮的原理：动滑轮实质是个动力臂（）为阻力臂（）二倍的省力杠杆，使用动滑轮时，钩码由两段绳子吊着，每段绳子只承担钩码重的一半，使用动滑轮虽然省了力，但动力移动的距离大于钩码升高的距离，即费距离。
2、滑轮组及其特点
（1）定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫做滑轮组。使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距离。
（2）使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即动力F＝，
若忽略滑轮重，则有F＝，其中n为承担物重的绳子的段数。
（3）用滑轮组提升物体时，虽然省力，但是费距离，滑轮组有几段绳子吊着物体，绳子自由端移动的距离就是重物升高距离的几倍。设物体升高的距离为h，则绳子自由端移动的距离为s＝n h（n表示承担物重的绳子的段数）。
3、机械效率的计算
（1）用W总表示总功，用W有用表示有用功，用η表示机械效率，即η＝。
（2）由于额外功不可避免，有用功只是总功的一部分，因此机械效率总小于1。
（3）计算方法：
杠杆
滑轮或滑轮组
斜面
提升重物
水平匀速拉动物体
η＝＝
其中G为提升重物重力；h为重物上升高度；F为动力；s为动力作用点移动距离。
①η＝＝＝
②不计绳重及摩擦
η＝＝
其中G为物重；G动为动滑轮的重力；h为重物上升高度；s为绳自由端移动距离；n为承担物重的绳子段数。
η＝＝＝
其中F摩为物体与水平面的摩擦力；
F为拉力；s物为物体移动的距离；
S绳为绳子自由端移动的距离；
n为承担摩擦力的绳子的段数。
①η＝＝
②η＝
其中G为物重；h为斜面高度；L为斜面长度；F为拉力；F摩为摩擦力
【必刷题型精练】
1．（2021•盐城中考）旗杆顶端装有定滑轮，升旗时旗手向下拉绳子，国旗冉冉升起。下列说法正确的是（ ）
A．旗手对绳的拉力一定等于国旗重力
B．旗手对绳的拉力等于国旗重力的一半
C．国旗上升的距离等于被旗手拉下的绳端移动距离
D．国旗上升的距离等于被旗手拉下的绳端移动距离的一半
解：AB、旗杆顶端装有的定滑轮，实质是等臂杠杆，使用时，不省力也不费力。不计绳重和摩擦且国旗匀速上升时，旗手对绳的拉力一定等于国旗重力，若计绳重和摩擦，旗手对绳的拉力大于国旗重力，故AB错误；
CD、旗杆顶端装有定滑轮，定滑轮实质是等臂杠杆，使用时，不省距离也不费距离，则国旗上升的距离等于被旗手拉下的绳端移动距离，故C正确、D错误。
答案：C。
2．（2020•绍兴中考）如图，甲、乙实验可以得出“定滑轮不能省力”这一结论。小敏想通过一次实验既得出结论，又能直接显示出钩码的重力大小，于是在左侧加上一个相同的弹簧测力计（弹簧测力计重力不能忽略、绳和滑轮之间摩擦不计）。下列四套装置中能实现的是（ ）
A． B． C． D．
解：
（1）在AC两图中，钩码挂在拉环上（即左边测力计倒置使用），因为弹簧测力计本身有重力，所以此时测力计显示的示数等于测力计自身的重力与钩码重力之和，则不能直接显示出钩码的重力大小，故AC错误；
（2）在BD两图中，钩码挂在挂钩上（即左边测力计正常使用），所以能直接显示出钩码的重力大小；
①B图中，右边的测力计倒置使用，此时右边测力计的示数等于左边测力计的重力与钩码重力之和，而左边测力计的示数等于钩码的重力，所以两边测力计的示数不相等，不能得出正确结论，故B错误；
②设两测力计的重力均为G，由于定滑轮上的左边都是钩码和一个测力计在拉绳子，则绳子的拉力为F＝G1+G；
D图中，左边测力计的示数为：F左＝G1；
手拉右边测力计的挂钩，由力的平衡条件可得，右边测力计的示数（即测力计受到向下的拉力）：F右＝F﹣G＝G1+G﹣G＝G1；
所以，F左＝F右＝G1，能得出正确结论，故D装置中能实现所有的要求；
答案：D。
3．（2021•青岛中考）如图所示，建筑工人使用滑轮组匀速向楼上运送石料，下列不能提高滑轮组机械效率的是（ ）
A．换用轻质的动滑轮
B．滑轮转轴处加润滑油
C．增大匀速提升的速度
D．增大单次运送石料的重力
解：A、换用轻质的动滑轮，减少了动滑轮的重力，可以减小克服动滑轮重力所做的额外功，在有用功相同的情况下，总功减小，由η＝可知，能提高滑轮组的机械效率，故A不符合题意；
B、在轴上加润滑油，可以减小克服摩擦所做的额外功，在有用功相同的情况下，总功减小，由η＝可知，能提高滑轮组的机械效率，故B不符合题意；
C、根据η＝＝＝＝可知，滑轮组的机械效率与物体运动的速度无关，故C符合题意；
D、增大所提升物体的重力，在提升高度不变时，有用功增大；在额外功不变的情况下，有用功增大，有用功在总功中所占的比例增大，能提高滑轮组的机械效率，故D不符合题意。
答案：C。
4．（2021•淄博中考）现有史籍中最早讨论滑轮的是《墨经》。书中将向上提举重物的力称为“挈”，将自由往下降落称为“收”，将整个滑轮称为“绳制”（图1）。现分别用甲、乙两个力替代“收”（图2），使重物在相同的时间内匀速上升相同高度。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．使用这个滑轮能省力
B．甲拉力大小等于乙拉力大小
C．甲拉力做的功大于乙拉力做的功
D．甲拉力使绳自由端移动的速度小于乙拉力使绳自由端移动的速度
解：A、由图可知，图中的滑轮是定滑轮，使用定滑轮只能改变力的方向，不能省力，故A错误；
B、定滑轮是等臂杠杆，由于阻力和阻力臂不变，动力臂都等于滑轮的半径，即甲、乙拉力的力臂相等，根据杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2，可知，甲拉力大小等于乙拉力的大小，故B正确
C、由题意可知，重物上升的距离相同；在使用定滑轮中，绳子移到的距离等于重物上升的距离；由于甲、乙拉力大小相等，根据W＝Fs可知甲、乙拉力做功的大小相等，故C错误；
D、由题意可知，重物在相同时间内上升的距离相同，即重物上升的速度相同；在使用定滑轮中，绳子移动的距离等于重物上升的距离，绳子移动的时间和重物上升的时间相同，根据v＝可知，甲、乙拉力移动的速度都等于重物上升的速度，故D错误。
答案：B。
5．（2021•永州中考）如图所示，用F＝10N的拉力使重物匀速上升0.1m，已知物体的重力为27N（忽略绳子与滑轮的摩擦及绳子的重力），下列说法正确的是（ ）
A．绳子末端移动的距离是0.2m
B．拉力做的功是2.7J
C．滑轮组的机械效率是90%
D．动滑轮的重力是1N
解：
A、由图知n＝3，则绳子末端移动的距离：s＝3h＝3×0.1m＝0.3m，故A错误；
B、拉力做的总功：W总＝Fs＝10N×0.3m＝3J，故B错误；
C、有用功为：W有用＝Gh＝27N×0.1m＝2.7J；
机械效率为：η＝＝＝90%，故C正确；
D、拉力做的额外功：W额＝W总﹣W有用＝3J﹣2.7J＝0.3J；
不计绳重和滑轮的摩擦，由W额＝G动h可得，动滑轮的重力：G动＝＝＝3N，故D错误。
答案：C。
6．（2021•南通中考）物理学中把机械对重物施加的力与人对机械施加的力的比值叫作机械效益MA，用于比较不同机械的省力程度，现用图示滑轮组匀速提升重物，不计绳重和摩擦，则下列描述滑轮组的机械效益MA与物体重力G、机械效率η与机械效益MA的关系图线中，可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
解：AB、机械对重物施加的力与人对机械施加的力的比值叫作机械效益MA，即：MA＝，不计绳重和摩擦，则F＝（G+G动），则：MA＝＝＝＝，由此可知，MA与G的光线是一条向MA轴凸的斜线，故AB错误；
CD、MA＝，不计绳重和摩擦，η＝＝＝＝，则：＝＝n，即MA与η是成正比的，故C正确，D错误。
答案：C。
7．（2021•长春中考）图甲是《墨经》中记载的古代提升重物的工具——“车梯”，图乙是其等效图。利用此“车梯”匀速提升重物时，下列说法正确的是（ ）
A．绳端移动的距离是物体上升距离的5倍
B．被提升的物重是绳子拉力的4倍
C．增大物重，所做的有用功增大
D．增大物重，“车梯”的机械效率变高
解：
A．由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝4，则绳端移动的距离是物体上升距离的4倍，故A错误；
B．不考虑动滑轮重力和摩擦时，绳子拉力F＝（G+G动），实际应用中需要考虑动滑轮重力和摩擦，则绳子拉力大于（G+G动），即被提升的物重小于绳子拉力的4倍，故B错误；
C．由W＝Gh可知，所做的有用功与物体的重力和提升的高度有关，由于重物提升的高度未知，不能得出增大物重时所做的有用功增大，故C错误；
D．增大物重提升相同的高度时，有用功增大，额外功不变，有用功与总功的比值增大，“车梯”的机械效率变高，故D正确。
答案：D。
8．（2021•鄂尔多斯中考）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%
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。
答案：D。
9．（2020•绵阳中考）将一个定滑轮和挂有一个重60N钩码的动滑轮，分别组装成如图甲和乙所示的两种滑轮组．在图甲滑轮组，用大小为36N的竖直向下的拉力F1把钩码匀速提升了0.3m；在图乙滑轮组，用竖直向上的拉力F2把钩码匀速提升了0.6m．不计摩擦和绳重．设图甲滑轮组的机械效率为η甲，图乙滑轮组的机械效率为η乙，则（ ）
A．η甲＞η乙 B．η甲＜η乙 C．η甲≈55.5% D．η乙≈83.3%
解：根据图示可知，n甲＝2，n乙＝3；
由F＝（G+G动）可得，G动＝2F1﹣G＝2×36N﹣60N＝12N；
则F2＝（G+G动）＝×（60N+12N）＝24N；
由η＝＝＝可得，甲滑轮组的机械效率：η甲＝×100%＝×100%≈83.3%；
乙滑轮组的机械效率：η乙＝×100%＝×100%≈83.3%；
故ABC错误，D正确。
答案：D。
10．（2021•自贡中考）将规格完全相同的滑轮，用绳子绕成图中的甲、乙滑轮组。使用甲、乙滑轮组分别匀速提升重力为G1、G2的两物体，升高相同的高度。绳自由端施加的拉力大小分别为F1和F2，物重G1＞G2，不计绳重和摩擦。则下列判断正确的是（ ）
A．拉力F1一定大于F2
B．乙滑轮组的机械效率较高
C．甲、乙滑轮组的有用功相同
D．甲的额外功与有用功的比值较小
解：A、由图可知，甲、乙动滑轮上绳子股数n分别为3和2，且物重G1＞G2，动滑轮重G动相同，由公式：可知：F1与F2的大小关系不能确定，故A错误；
B、已知物体上升的高度h相同，且物重G1＞G2，动滑轮重G动相同，由公式：W有＝Gh、W额＝G动h可知：甲的有用功大于乙的有用功，两者的额外功相同，则甲的额外功与有用功的比值较小，故C错误、D正确；
再由公式：η＝可知：在额外功相同时，甲的有用功大，其效率就高，故B错误。
答案：D。
11．（2020•广州中考）如图所示，小明分别使用甲、乙、丙、丁四种机械匀速提升物体（绳长不变），测得拉力和物体M、N所受的重力如表所示，则（ ）
F甲
F乙
F丙
F丁
GM
GN
5.5N
12N
5.5N
8N
5N
10N
A．甲的机械效率比丙的大
B．乙、丁的机械效率相同
C．使用丙提升物体M时省力
D．实验测得的数据无法算出机械效率
解：
设承担物重的绳子股数为n，则拉力端移动的距离s＝nh，
拉力做的有用功W有用＝Gh，拉力做的总功W总＝Fs＝F×nh＝nFh，机械效率η＝＝＝。
甲图中，使用的是定滑轮，n甲＝1，机械效率η甲＝＝×100%≈90.9%；
乙图中，使用的是定滑轮，n乙＝1，机械效率η乙＝＝×100%≈83.3%；
丙图中，使用的是动滑轮，n丙＝2，机械效率η丙＝＝×100%≈45.5%；
丁图中，使用的是滑轮组，n丁＝2，机械效率η丁＝＝×100%＝62.5%。
A、由上面计算可知，η甲≈90.9%，η丙≈45.5%，所以甲的机械效率比丙的大，故A正确；
B、由上面计算可知，η乙≈83.3%，η丁＝62.5%，所以乙的机械效率比丁的大，故B错误；
C、使用丙提升物体M时，GM＝5N，F丙＝5.5N，F丙＞GM，是费力的，故C错误；
D、由上面计算可知，利用实验测得的数据可以算出机械效率，故D错误。
答案：A。
12．（2020•盘锦中考）工人利用滑轮组吊起重为2400N的路灯杆（质量分布均匀）。如图所示，这是路灯杆一端刚被匀速拉起的简图。路灯杆离地后被匀速提升1m，绳端拉力F＝1000N。下列说法正确的是（ ）
A．路灯杆一端刚被匀速拉起时，相当于费力杠杆
B．路灯杆离地后，受到的拉力小于2400N
C．路灯杆离地后，绳端拉力F做的功为1000J
D．路灯杆离地后，滑轮组的机械效率为80%
解：
A、路灯杆一端刚被匀速拉起时，阻力为路灯杆的重力G，作用点在重心上，绳子对路灯杆的拉力是动力F，支点为路灯杆的左端，可见，动力臂大于阻力臂，所以路灯杆相当于省力杠杆，故A错误。
B、路灯杆离地后被匀速提升，杆受到的拉力与重力是一对平衡力，则拉力为：F拉＝G＝2400N，故B错误。
C、由图可知承担物重的绳子段数n＝3，路灯杆离地后被匀速提升1m，
则绳子自由端移动距离为：s＝3h＝3×1m＝3m，
绳端拉力F做的功为：W总＝Fs＝1000N×3m＝3000J，故C错误。
D、路灯杆离地后，所做有用功为：W有＝Gh＝2400N×1m＝2400J，
滑轮组的机械效率为：η＝＝×100%＝80%，故D正确。
答案：D。
13．（2021•陕西中考）如图所示是一种塔式起重机上的滑轮组，它既可以 省力 ，又可以改变施力的方向。现将重1.5×104N的物体沿竖直方向匀速向上吊起3m，滑轮组的机械效率为75%，此过程提升重物的有用功为 4.5×104 J，绳端的拉力为 5×103 N。
解：（1）由滑轮组的工作特点可知，使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向；
（2）此过程提升重物的有用功：
W有＝Gh＝1.5×104N×3m＝4.5×104J；
（3）由图可知n＝4，因为η＝＝＝＝，所以绳端的拉力：
F＝＝＝5×103N。
答案：省力；4.5×104；5×103。
14．（2021•娄底中考）小明用如图所示的滑轮组将600N的物体匀速提升1m，绳子自由端施加的拉力为250N，不计绳重和一切摩擦，则克服物体重力做的功为 600 J，滑轮组的机械效率为 80% 。
解：（1）克服物体重力做的功：
W有＝Gh＝600N×1m＝600J；
（2）由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝3，则绳子自由端移动的距离：
s＝nh＝3×1m＝3m，
绳子自由端拉力做的功：
W总＝Fs＝250N×3m＝750J，
滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝80%。
答案：600；80%。
15．（2021•德阳中考）用如图所示滑轮组拉动物体A在粗糙的水平面上运动，不计绳和滑轮的自重。当F为20N时，物体A在水平面上做匀速直线运动，此时物体A受到地面的摩擦力为30N，则滑轮组的机械效率是 75% ；当F增大到50N时，物体A受到地面的摩擦力为 30 N。
解：（1）克服摩擦力做的功为有用功：W有用＝fs；
由图可知：n＝2，绳子自由端移动的距离sF＝2s，做的总功：W总＝F×2s，
滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝75%；
（2）当拉力改变时，由于接触面的粗糙程度和物体A对地面的压力不变，所以滑动摩擦力大小不变仍为30N。
答案：75%；30。
16．（2021•自贡中考）用图甲所示的滑轮组运送货物上楼，每件货物重为100N，每次运送的量不定，图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图像，则动滑轮重为 100 N；当某次运送4件货物时，滑轮组的机械效率为 80 %（不考虑绳重和摩擦）。
解：
由图乙可知，运送1件货物时，即G＝100N时，滑轮组的机械效率η＝50%，
因不考虑绳重和摩擦时，滑轮组的机械效率η＝＝＝，
所以可得：50%＝，解得G动＝100N；
当某次运送4件货物时，即G′＝4G＝4×100N＝400N；
不计绳重和摩擦，则滑轮组的机械效率：
η′＝＝＝＝＝80%。
答案：100；80。
17．（2020•烟台中考）在建筑工地上，小明同学利用如图所示的装置，用25N的拉力使重为300N的物体A沿着水平地面匀速运动。A在运动时受到地面的摩擦力为其所受重力的0.2倍，不计绳重及滑轮组的摩擦。则动滑轮所受重力为 15 N，该装置的机械效率为 80% 。若增加物体A的重力，仍使物体A匀速运动，则该装置的机械效率将 增大 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
解：
（1）因为物体A在运动时受到地面的摩擦力为其所受重力的0.2倍，
所以物体受到的摩擦力：f＝0.2G＝0.2×300N＝60N；
因物体A匀速运动，绳子对物体的拉力和物体受到的摩擦力是一对平衡力，
所以滑轮组对物体的拉力F拉＝f＝60N，
由图知n＝3，不计绳重与摩擦，由F＝（G动+F拉）可得动滑轮受到的重力：
G动＝nF﹣F拉＝3×25N﹣60N＝15N；
（2）滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%＝80%；
（3）若增加物体A的重力，仍使物体A匀速运动，因物体对地面的压力增大，则摩擦力增大，克服物体与地面间摩擦力做的有用功增大，在额外功不变的情况下，有用功在总功中所占的比例增大，则机械效率将增大。
答案：15；80%；增大。
18．（2020•眉山中考）如图甲所示，某人用200N的力F使物体A沿水平方向匀速直线运动了2m，这个人克服物体A的重力做功 0 J．若将此滑轮组用来提升物体A，如图乙所示（不计绳的重力和滑轮各处的摩擦），这时滑轮组的机械效率为75%，为了提高机械效率，改用轻质材料的新动滑轮后，再提升同一物体A，此时滑轮组的机械效率提高到80%，那么新的动滑轮是原动滑轮重的 0.75 倍。
解：
（1）物体A沿水平方向匀速直线运动，在重力的方向上没有移动距离，则这个人克服物体A的重力做功为0J；
（2）用如图乙的滑轮组提升物体A时，
不计绳的重力和滑轮各处的摩擦，则滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝75%，
则＝G+G动，
解得物体A的重力：
G＝3G动，﹣﹣﹣﹣﹣①
改用轻质材料的新动滑轮后，再提升同一物体A，此时滑轮组的机械效率：
η′＝＝80%，﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
将①代入②可得：
＝80%，
化简解得：
G动′＝G动＝0.75G动。
答案：0；0.75。
19．（2021•徐州中考）如图所示，用两个滑轮组成滑轮组提升重物，请画出滑轮组最省力的绕法。
解：图中有一个动滑轮和一个定滑轮，要求最省力，则由3段绳子承担物重时，是最省力的绕绳方法；绳子先系在动滑轮的上挂钩，绕过上面的定滑轮，再绕过动滑轮，如图所示：
20．（2021•鄂尔多斯中考）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：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：
答案：见上图。
21．（2020•湘潭中考）测量如图所示滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表。
实验次数
钩码重力G/N
钩码上升高度h/cm
拉力F/N
绳端移动距离s/cm
机械效率η
1
1.0
5
15
55.6%
2
1.5
5
0.8
15
3
2.0
5
1.0
15
66.7%
4
2.0
10
1.0
30
66.7%
（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做 匀速 运动。第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为 0.6 N。
（2）第2次实验时所做的有用功为 0.075 J，滑轮组的机械效率是 62.5% 。
（3）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越 大 （选填“大”或“小”），滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 无关 （选填“有关”或“无关”）。
（4）结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是 B 。
A．增大绳重
B．减轻动滑轮重
C．加快物体提升的速度
解：
（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速运动。测力计分度值为0.1N，第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为0.6N；
（2）第2次实验时所做的有用功为：
W有用2＝G2h2＝1.5N×0.05m＝0.075J；
第2次做的总功：W总2＝F2s2＝0.8N×0.15m＝0.12J；
滑轮组的机械效率是：
η＝＝×100%＝62.5%；
（3）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越大，滑轮组的机械效率越高；
分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关；
（4）A．增大绳重，增大了额外功，有用功与总功的比值变小，机械效率变小；
B．减轻动滑轮重，减小了额外功，有用功与总功的比值变大，机械效率大；
C．由（3）知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关，根据v＝，机械效率与物体提升的速度无关，
故选B。
答案：（1）匀速；0.6；（2）0.075；62.5%；（3）大；无关；（4）B。
22．（2021•遂宁中考）涪江六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，实验数据记录如下表所示：
实验次数
钩码重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%
（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 丙 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（填实验次数的序号）。
（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小。
（6）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（多选） 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：（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；
（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；
（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。
答案：（1）匀速；（2）丙；（4）1、3；（6）ABC。
23．（2020•沈阳中考）工人师傅利用如图甲所示的滑轮组搬运石材，质量为1.8×103kg的石材放在水平地面上，在拉力F的作用下沿水平方向做匀速直线运动，其路程随时间变化的图象如图乙所示。石材在水平方向上受到的阻力为石材重的0.1倍，滑轮组的机械效率为75%，滑轮组和绳子的自重不计。（g＝10N/kg）求：
（1）石材受到的阻力；
（2）在石材移动40s过程中，工人做的有用功；
（3）在石材移动40s过程中，工人作用在绳子自由端的拉力F。
解：
（1）石材的重力：
G＝mg＝1.8×103kg×10N/kg＝1.8×104N，
石材受到的阻力：
f＝0.1G＝0.1×1.8×104N＝1800N；
（2）由乙图可得，在t＝10s内石材移动的距离s＝1.0m，石材匀速运动的速度：
v＝＝＝0.1m/s，
石材在t′＝40s移动的距离：
s′＝vt′＝0.1m/s×40s＝4m，
因为石材做匀速直线运动，受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，
则滑轮组对石材的拉力：
F拉＝f＝1800N，
工人做的有用功：
W有用＝F拉s′＝1800N×4m＝7200J；
（3）由η＝＝75%可得工人做的总功：
W总＝＝＝9600J，
由图知，n＝3，工人拉力端移动的距离：
sF＝3s′＝3×4m＝12m，
由W总＝Fs可得工人的拉力：
F＝＝＝800N。
答：（1）石材受到的阻力为1800N；
（2）在石材移动40s过程中，工人做的有用功为7200J；
（3）在石材移动40s过程中，工人作用在绳子自由端的拉力为800N。
24．（2021•达州中考）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 A （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：（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。
专题25 滑轮及其工作特点
【核心考点讲解】
1、定滑轮、动滑轮及其特点
（1）定滑轮
①定滑轮使用时，滑轮的位置固定不变。
②定滑轮的特点：不省力也不费力，但可以改变作用力方向。
③定滑轮的原理：定滑轮实质是个等臂杠杆，动力臂、阻力臂等于滑轮半径，根杠杆平衡条件可以得出定滑轮不省力的结论。
（2）动滑轮
①动滑轮使用时，滑轮随重物一起移动。
②动滑轮的特点：使用动滑轮能省一半力，费距离。
③动滑轮的原理：动滑轮实质是个动力臂（）为阻力臂（）二倍的省力杠杆，使用动滑轮时，钩码由两段绳子吊着，每段绳子只承担钩码重的一半，使用动滑轮虽然省了力，但动力移动的距离大于钩码升高的距离，即费距离。
2、滑轮组及其特点
（1）定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫做滑轮组。使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距离。
（2）使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即动力F＝，
若忽略滑轮重，则有F＝，其中n为承担物重的绳子的段数。
（3）用滑轮组提升物体时，虽然省力，但是费距离，滑轮组有几段绳子吊着物体，绳子自由端移动的距离就是重物升高距离的几倍。设物体升高的距离为h，则绳子自由端移动的距离为s＝n h（n表示承担物重的绳子的段数）。
3、机械效率的计算
（1）用W总表示总功，用W有用表示有用功，用η表示机械效率，即η＝。
（2）由于额外功不可避免，有用功只是总功的一部分，因此机械效率总小于1。
（3）计算方法：
杠杆
滑轮或滑轮组
斜面
提升重物
水平匀速拉动物体
η＝＝
其中G为提升重物重力；h为重物上升高度；F为动力；s为动力作用点移动距离。
①η＝＝＝
②不计绳重及摩擦
η＝＝
其中G为物重；G动为动滑轮的重力；h为重物上升高度；s为绳自由端移动距离；n为承担物重的绳子段数。
η＝＝＝
其中F摩为物体与水平面的摩擦力；
F为拉力；s物为物体移动的距离；
S绳为绳子自由端移动的距离；
n为承担摩擦力的绳子的段数。
①η＝＝
②η＝
其中G为物重；h为斜面高度；L为斜面长度；F为拉力；F摩为摩擦力
【必刷题型精练】
1．（2021•盐城中考）旗杆顶端装有定滑轮，升旗时旗手向下拉绳子，国旗冉冉升起。下列说法正确的是（ ）
A．旗手对绳的拉力一定等于国旗重力
B．旗手对绳的拉力等于国旗重力的一半
C．国旗上升的距离等于被旗手拉下的绳端移动距离
D．国旗上升的距离等于被旗手拉下的绳端移动距离的一半
解：AB、旗杆顶端装有的定滑轮，实质是等臂杠杆，使用时，不省力也不费力。不计绳重和摩擦且国旗匀速上升时，旗手对绳的拉力一定等于国旗重力，若计绳重和摩擦，旗手对绳的拉力大于国旗重力，故AB错误；
CD、旗杆顶端装有定滑轮，定滑轮实质是等臂杠杆，使用时，不省距离也不费距离，则国旗上升的距离等于被旗手拉下的绳端移动距离，故C正确、D错误。
答案：C。
2．（2020•绍兴中考）如图，甲、乙实验可以得出“定滑轮不能省力”这一结论。小敏想通过一次实验既得出结论，又能直接显示出钩码的重力大小，于是在左侧加上一个相同的弹簧测力计（弹簧测力计重力不能忽略、绳和滑轮之间摩擦不计）。下列四套装置中能实现的是（ ）
A． B． C． D．
解：
（1）在AC两图中，钩码挂在拉环上（即左边测力计倒置使用），因为弹簧测力计本身有重力，所以此时测力计显示的示数等于测力计自身的重力与钩码重力之和，则不能直接显示出钩码的重力大小，故AC错误；
（2）在BD两图中，钩码挂在挂钩上（即左边测力计正常使用），所以能直接显示出钩码的重力大小；
①B图中，右边的测力计倒置使用，此时右边测力计的示数等于左边测力计的重力与钩码重力之和，而左边测力计的示数等于钩码的重力，所以两边测力计的示数不相等，不能得出正确结论，故B错误；
②设两测力计的重力均为G，由于定滑轮上的左边都是钩码和一个测力计在拉绳子，则绳子的拉力为F＝G1+G；
D图中，左边测力计的示数为：F左＝G1；
手拉右边测力计的挂钩，由力的平衡条件可得，右边测力计的示数（即测力计受到向下的拉力）：F右＝F﹣G＝G1+G﹣G＝G1；
所以，F左＝F右＝G1，能得出正确结论，故D装置中能实现所有的要求；
答案：D。
3．（2021•青岛中考）如图所示，建筑工人使用滑轮组匀速向楼上运送石料，下列不能提高滑轮组机械效率的是（ ）
A．换用轻质的动滑轮
B．滑轮转轴处加润滑油
C．增大匀速提升的速度
D．增大单次运送石料的重力
解：A、换用轻质的动滑轮，减少了动滑轮的重力，可以减小克服动滑轮重力所做的额外功，在有用功相同的情况下，总功减小，由η＝可知，能提高滑轮组的机械效率，故A不符合题意；
B、在轴上加润滑油，可以减小克服摩擦所做的额外功，在有用功相同的情况下，总功减小，由η＝可知，能提高滑轮组的机械效率，故B不符合题意；
C、根据η＝＝＝＝可知，滑轮组的机械效率与物体运动的速度无关，故C符合题意；
D、增大所提升物体的重力，在提升高度不变时，有用功增大；在额外功不变的情况下，有用功增大，有用功在总功中所占的比例增大，能提高滑轮组的机械效率，故D不符合题意。
答案：C。
4．（2021•淄博中考）现有史籍中最早讨论滑轮的是《墨经》。书中将向上提举重物的力称为“挈”，将自由往下降落称为“收”，将整个滑轮称为“绳制”（图1）。现分别用甲、乙两个力替代“收”（图2），使重物在相同的时间内匀速上升相同高度。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．使用这个滑轮能省力
B．甲拉力大小等于乙拉力大小
C．甲拉力做的功大于乙拉力做的功
D．甲拉力使绳自由端移动的速度小于乙拉力使绳自由端移动的速度
解：A、由图可知，图中的滑轮是定滑轮，使用定滑轮只能改变力的方向，不能省力，故A错误；
B、定滑轮是等臂杠杆，由于阻力和阻力臂不变，动力臂都等于滑轮的半径，即甲、乙拉力的力臂相等，根据杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2，可知，甲拉力大小等于乙拉力的大小，故B正确
C、由题意可知，重物上升的距离相同；在使用定滑轮中，绳子移到的距离等于重物上升的距离；由于甲、乙拉力大小相等，根据W＝Fs可知甲、乙拉力做功的大小相等，故C错误；
D、由题意可知，重物在相同时间内上升的距离相同，即重物上升的速度相同；在使用定滑轮中，绳子移动的距离等于重物上升的距离，绳子移动的时间和重物上升的时间相同，根据v＝可知，甲、乙拉力移动的速度都等于重物上升的速度，故D错误。
答案：B。
5．（2021•永州中考）如图所示，用F＝10N的拉力使重物匀速上升0.1m，已知物体的重力为27N（忽略绳子与滑轮的摩擦及绳子的重力），下列说法正确的是（ ）
A．绳子末端移动的距离是0.2m
B．拉力做的功是2.7J
C．滑轮组的机械效率是90%
D．动滑轮的重力是1N
解：
A、由图知n＝3，则绳子末端移动的距离：s＝3h＝3×0.1m＝0.3m，故A错误；
B、拉力做的总功：W总＝Fs＝10N×0.3m＝3J，故B错误；
C、有用功为：W有用＝Gh＝27N×0.1m＝2.7J；
机械效率为：η＝＝＝90%，故C正确；
D、拉力做的额外功：W额＝W总﹣W有用＝3J﹣2.7J＝0.3J；
不计绳重和滑轮的摩擦，由W额＝G动h可得，动滑轮的重力：G动＝＝＝3N，故D错误。
答案：C。
6．（2021•南通中考）物理学中把机械对重物施加的力与人对机械施加的力的比值叫作机械效益MA，用于比较不同机械的省力程度，现用图示滑轮组匀速提升重物，不计绳重和摩擦，则下列描述滑轮组的机械效益MA与物体重力G、机械效率η与机械效益MA的关系图线中，可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
解：AB、机械对重物施加的力与人对机械施加的力的比值叫作机械效益MA，即：MA＝，不计绳重和摩擦，则F＝（G+G动），则：MA＝＝＝＝，由此可知，MA与G的光线是一条向MA轴凸的斜线，故AB错误；
CD、MA＝，不计绳重和摩擦，η＝＝＝＝，则：＝＝n，即MA与η是成正比的，故C正确，D错误。
答案：C。
7．（2021•长春中考）图甲是《墨经》中记载的古代提升重物的工具——“车梯”，图乙是其等效图。利用此“车梯”匀速提升重物时，下列说法正确的是（ ）
A．绳端移动的距离是物体上升距离的5倍
B．被提升的物重是绳子拉力的4倍
C．增大物重，所做的有用功增大
D．增大物重，“车梯”的机械效率变高
解：
A．由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝4，则绳端移动的距离是物体上升距离的4倍，故A错误；
B．不考虑动滑轮重力和摩擦时，绳子拉力F＝（G+G动），实际应用中需要考虑动滑轮重力和摩擦，则绳子拉力大于（G+G动），即被提升的物重小于绳子拉力的4倍，故B错误；
C．由W＝Gh可知，所做的有用功与物体的重力和提升的高度有关，由于重物提升的高度未知，不能得出增大物重时所做的有用功增大，故C错误；
D．增大物重提升相同的高度时，有用功增大，额外功不变，有用功与总功的比值增大，“车梯”的机械效率变高，故D正确。
答案：D。
8．（2021•鄂尔多斯中考）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%
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。
答案：D。
9．（2020•绵阳中考）将一个定滑轮和挂有一个重60N钩码的动滑轮，分别组装成如图甲和乙所示的两种滑轮组．在图甲滑轮组，用大小为36N的竖直向下的拉力F1把钩码匀速提升了0.3m；在图乙滑轮组，用竖直向上的拉力F2把钩码匀速提升了0.6m．不计摩擦和绳重．设图甲滑轮组的机械效率为η甲，图乙滑轮组的机械效率为η乙，则（ ）
A．η甲＞η乙 B．η甲＜η乙 C．η甲≈55.5% D．η乙≈83.3%
解：根据图示可知，n甲＝2，n乙＝3；
由F＝（G+G动）可得，G动＝2F1﹣G＝2×36N﹣60N＝12N；
则F2＝（G+G动）＝×（60N+12N）＝24N；
由η＝＝＝可得，甲滑轮组的机械效率：η甲＝×100%＝×100%≈83.3%；
乙滑轮组的机械效率：η乙＝×100%＝×100%≈83.3%；
故ABC错误，D正确。
答案：D。
10．（2021•自贡中考）将规格完全相同的滑轮，用绳子绕成图中的甲、乙滑轮组。使用甲、乙滑轮组分别匀速提升重力为G1、G2的两物体，升高相同的高度。绳自由端施加的拉力大小分别为F1和F2，物重G1＞G2，不计绳重和摩擦。则下列判断正确的是（ ）
A．拉力F1一定大于F2
B．乙滑轮组的机械效率较高
C．甲、乙滑轮组的有用功相同
D．甲的额外功与有用功的比值较小
解：A、由图可知，甲、乙动滑轮上绳子股数n分别为3和2，且物重G1＞G2，动滑轮重G动相同，由公式：可知：F1与F2的大小关系不能确定，故A错误；
B、已知物体上升的高度h相同，且物重G1＞G2，动滑轮重G动相同，由公式：W有＝Gh、W额＝G动h可知：甲的有用功大于乙的有用功，两者的额外功相同，则甲的额外功与有用功的比值较小，故C错误、D正确；
再由公式：η＝可知：在额外功相同时，甲的有用功大，其效率就高，故B错误。
答案：D。
11．（2020•广州中考）如图所示，小明分别使用甲、乙、丙、丁四种机械匀速提升物体（绳长不变），测得拉力和物体M、N所受的重力如表所示，则（ ）
F甲
F乙
F丙
F丁
GM
GN
5.5N
12N
5.5N
8N
5N
10N
A．甲的机械效率比丙的大
B．乙、丁的机械效率相同
C．使用丙提升物体M时省力
D．实验测得的数据无法算出机械效率
解：
设承担物重的绳子股数为n，则拉力端移动的距离s＝nh，
拉力做的有用功W有用＝Gh，拉力做的总功W总＝Fs＝F×nh＝nFh，机械效率η＝＝＝。
甲图中，使用的是定滑轮，n甲＝1，机械效率η甲＝＝×100%≈90.9%；
乙图中，使用的是定滑轮，n乙＝1，机械效率η乙＝＝×100%≈83.3%；
丙图中，使用的是动滑轮，n丙＝2，机械效率η丙＝＝×100%≈45.5%；
丁图中，使用的是滑轮组，n丁＝2，机械效率η丁＝＝×100%＝62.5%。
A、由上面计算可知，η甲≈90.9%，η丙≈45.5%，所以甲的机械效率比丙的大，故A正确；
B、由上面计算可知，η乙≈83.3%，η丁＝62.5%，所以乙的机械效率比丁的大，故B错误；
C、使用丙提升物体M时，GM＝5N，F丙＝5.5N，F丙＞GM，是费力的，故C错误；
D、由上面计算可知，利用实验测得的数据可以算出机械效率，故D错误。
答案：A。
12．（2020•盘锦中考）工人利用滑轮组吊起重为2400N的路灯杆（质量分布均匀）。如图所示，这是路灯杆一端刚被匀速拉起的简图。路灯杆离地后被匀速提升1m，绳端拉力F＝1000N。下列说法正确的是（ ）
A．路灯杆一端刚被匀速拉起时，相当于费力杠杆
B．路灯杆离地后，受到的拉力小于2400N
C．路灯杆离地后，绳端拉力F做的功为1000J
D．路灯杆离地后，滑轮组的机械效率为80%
解：
A、路灯杆一端刚被匀速拉起时，阻力为路灯杆的重力G，作用点在重心上，绳子对路灯杆的拉力是动力F，支点为路灯杆的左端，可见，动力臂大于阻力臂，所以路灯杆相当于省力杠杆，故A错误。
B、路灯杆离地后被匀速提升，杆受到的拉力与重力是一对平衡力，则拉力为：F拉＝G＝2400N，故B错误。
C、由图可知承担物重的绳子段数n＝3，路灯杆离地后被匀速提升1m，
则绳子自由端移动距离为：s＝3h＝3×1m＝3m，
绳端拉力F做的功为：W总＝Fs＝1000N×3m＝3000J，故C错误。
D、路灯杆离地后，所做有用功为：W有＝Gh＝2400N×1m＝2400J，
滑轮组的机械效率为：η＝＝×100%＝80%，故D正确。
答案：D。
13．（2021•陕西中考）如图所示是一种塔式起重机上的滑轮组，它既可以 省力 ，又可以改变施力的方向。现将重1.5×104N的物体沿竖直方向匀速向上吊起3m，滑轮组的机械效率为75%，此过程提升重物的有用功为 4.5×104 J，绳端的拉力为 5×103 N。
解：（1）由滑轮组的工作特点可知，使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向；
（2）此过程提升重物的有用功：
W有＝Gh＝1.5×104N×3m＝4.5×104J；
（3）由图可知n＝4，因为η＝＝＝＝，所以绳端的拉力：
F＝＝＝5×103N。
答案：省力；4.5×104；5×103。
14．（2021•娄底中考）小明用如图所示的滑轮组将600N的物体匀速提升1m，绳子自由端施加的拉力为250N，不计绳重和一切摩擦，则克服物体重力做的功为 600 J，滑轮组的机械效率为 80% 。
解：（1）克服物体重力做的功：
W有＝Gh＝600N×1m＝600J；
（2）由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝3，则绳子自由端移动的距离：
s＝nh＝3×1m＝3m，
绳子自由端拉力做的功：
W总＝Fs＝250N×3m＝750J，
滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝80%。
答案：600；80%。
15．（2021•德阳中考）用如图所示滑轮组拉动物体A在粗糙的水平面上运动，不计绳和滑轮的自重。当F为20N时，物体A在水平面上做匀速直线运动，此时物体A受到地面的摩擦力为30N，则滑轮组的机械效率是 75% ；当F增大到50N时，物体A受到地面的摩擦力为 30 N。
解：（1）克服摩擦力做的功为有用功：W有用＝fs；
由图可知：n＝2，绳子自由端移动的距离sF＝2s，做的总功：W总＝F×2s，
滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝75%；
（2）当拉力改变时，由于接触面的粗糙程度和物体A对地面的压力不变，所以滑动摩擦力大小不变仍为30N。
答案：75%；30。
16．（2021•自贡中考）用图甲所示的滑轮组运送货物上楼，每件货物重为100N，每次运送的量不定，图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图像，则动滑轮重为 100 N；当某次运送4件货物时，滑轮组的机械效率为 80 %（不考虑绳重和摩擦）。
解：
由图乙可知，运送1件货物时，即G＝100N时，滑轮组的机械效率η＝50%，
因不考虑绳重和摩擦时，滑轮组的机械效率η＝＝＝，
所以可得：50%＝，解得G动＝100N；
当某次运送4件货物时，即G′＝4G＝4×100N＝400N；
不计绳重和摩擦，则滑轮组的机械效率：
η′＝＝＝＝＝80%。
答案：100；80。
17．（2020•烟台中考）在建筑工地上，小明同学利用如图所示的装置，用25N的拉力使重为300N的物体A沿着水平地面匀速运动。A在运动时受到地面的摩擦力为其所受重力的0.2倍，不计绳重及滑轮组的摩擦。则动滑轮所受重力为 15 N，该装置的机械效率为 80% 。若增加物体A的重力，仍使物体A匀速运动，则该装置的机械效率将 增大 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
解：
（1）因为物体A在运动时受到地面的摩擦力为其所受重力的0.2倍，
所以物体受到的摩擦力：f＝0.2G＝0.2×300N＝60N；
因物体A匀速运动，绳子对物体的拉力和物体受到的摩擦力是一对平衡力，
所以滑轮组对物体的拉力F拉＝f＝60N，
由图知n＝3，不计绳重与摩擦，由F＝（G动+F拉）可得动滑轮受到的重力：
G动＝nF﹣F拉＝3×25N﹣60N＝15N；
（2）滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%＝80%；
（3）若增加物体A的重力，仍使物体A匀速运动，因物体对地面的压力增大，则摩擦力增大，克服物体与地面间摩擦力做的有用功增大，在额外功不变的情况下，有用功在总功中所占的比例增大，则机械效率将增大。
答案：15；80%；增大。
18．（2020•眉山中考）如图甲所示，某人用200N的力F使物体A沿水平方向匀速直线运动了2m，这个人克服物体A的重力做功 0 J．若将此滑轮组用来提升物体A，如图乙所示（不计绳的重力和滑轮各处的摩擦），这时滑轮组的机械效率为75%，为了提高机械效率，改用轻质材料的新动滑轮后，再提升同一物体A，此时滑轮组的机械效率提高到80%，那么新的动滑轮是原动滑轮重的 0.75 倍。
解：
（1）物体A沿水平方向匀速直线运动，在重力的方向上没有移动距离，则这个人克服物体A的重力做功为0J；
（2）用如图乙的滑轮组提升物体A时，
不计绳的重力和滑轮各处的摩擦，则滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝75%，
则＝G+G动，
解得物体A的重力：
G＝3G动，﹣﹣﹣﹣﹣①
改用轻质材料的新动滑轮后，再提升同一物体A，此时滑轮组的机械效率：
η′＝＝80%，﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
将①代入②可得：
＝80%，
化简解得：
G动′＝G动＝0.75G动。
答案：0；0.75。
19．（2021•徐州中考）如图所示，用两个滑轮组成滑轮组提升重物，请画出滑轮组最省力的绕法。
解：图中有一个动滑轮和一个定滑轮，要求最省力，则由3段绳子承担物重时，是最省力的绕绳方法；绳子先系在动滑轮的上挂钩，绕过上面的定滑轮，再绕过动滑轮，如图所示：
20．（2021•鄂尔多斯中考）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：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：
答案：见上图。
21．（2020•湘潭中考）测量如图所示滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表。
实验次数
钩码重力G/N
钩码上升高度h/cm
拉力F/N
绳端移动距离s/cm
机械效率η
1
1.0
5
15
55.6%
2
1.5
5
0.8
15
3
2.0
5
1.0
15
66.7%
4
2.0
10
1.0
30
66.7%
（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做 匀速 运动。第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为 0.6 N。
（2）第2次实验时所做的有用功为 0.075 J，滑轮组的机械效率是 62.5% 。
（3）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越 大 （选填“大”或“小”），滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 无关 （选填“有关”或“无关”）。
（4）结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是 B 。
A．增大绳重
B．减轻动滑轮重
C．加快物体提升的速度
解：
（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速运动。测力计分度值为0.1N，第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为0.6N；
（2）第2次实验时所做的有用功为：
W有用2＝G2h2＝1.5N×0.05m＝0.075J；
第2次做的总功：W总2＝F2s2＝0.8N×0.15m＝0.12J；
滑轮组的机械效率是：
η＝＝×100%＝62.5%；
（3）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越大，滑轮组的机械效率越高；
分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关；
（4）A．增大绳重，增大了额外功，有用功与总功的比值变小，机械效率变小；
B．减轻动滑轮重，减小了额外功，有用功与总功的比值变大，机械效率大；
C．由（3）知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关，根据v＝，机械效率与物体提升的速度无关，
故选B。
答案：（1）匀速；0.6；（2）0.075；62.5%；（3）大；无关；（4）B。
22．（2021•遂宁中考）涪江六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，实验数据记录如下表所示：
实验次数
钩码重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%
（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 丙 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（填实验次数的序号）。
（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小。
（6）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（多选） 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：（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；
（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；
（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。
答案：（1）匀速；（2）丙；（4）1、3；（6）ABC。
23．（2020•沈阳中考）工人师傅利用如图甲所示的滑轮组搬运石材，质量为1.8×103kg的石材放在水平地面上，在拉力F的作用下沿水平方向做匀速直线运动，其路程随时间变化的图象如图乙所示。石材在水平方向上受到的阻力为石材重的0.1倍，滑轮组的机械效率为75%，滑轮组和绳子的自重不计。（g＝10N/kg）求：
（1）石材受到的阻力；
（2）在石材移动40s过程中，工人做的有用功；
（3）在石材移动40s过程中，工人作用在绳子自由端的拉力F。
解：
（1）石材的重力：
G＝mg＝1.8×103kg×10N/kg＝1.8×104N，
石材受到的阻力：
f＝0.1G＝0.1×1.8×104N＝1800N；
（2）由乙图可得，在t＝10s内石材移动的距离s＝1.0m，石材匀速运动的速度：
v＝＝＝0.1m/s，
石材在t′＝40s移动的距离：
s′＝vt′＝0.1m/s×40s＝4m，
因为石材做匀速直线运动，受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，
则滑轮组对石材的拉力：
F拉＝f＝1800N，
工人做的有用功：
W有用＝F拉s′＝1800N×4m＝7200J；
（3）由η＝＝75%可得工人做的总功：
W总＝＝＝9600J，
由图知，n＝3，工人拉力端移动的距离：
sF＝3s′＝3×4m＝12m，
由W总＝Fs可得工人的拉力：
F＝＝＝800N。
答：（1）石材受到的阻力为1800N；
（2）在石材移动40s过程中，工人做的有用功为7200J；
（3）在石材移动40s过程中，工人作用在绳子自由端的拉力为800N。
24．（2021•达州中考）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 A （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：（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。
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