中考物理总复习《机械效率计算题》测试卷(带有答案)

中考物理总复习《机械效率计算题》专项测试卷(带有答案)

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1.如图甲所示，用一个动滑轮匀速提升重为800N的物体A,在卷扬机拉力厂的作用下，绳子自由端竖直移动

的距离随时间变化的关系如图乙中图线a所示；用该装置匀速提升物体B时，绳子自由端竖直移动的距离随时间变

化的关系如图乙中图线6所示。已知动滑轮受到的重力为200N,在这两次提升物体的过程中，卷扬机拉力厂的功率

保持不变，且不计绳重和轮与轴间的摩擦。求：

(1)提升物体A时，绳子自由端的速度;

(2)拉力厂的功率；

(3)物体B受到的重力；

(4)提升物体B时动滑轮的机械效率。

2.如图所示，滑轮组悬挂在水平支架上，某工人站在水平地面上，向下拉动绳子自由端，使物体A以0.lm/s

的速度匀速上升，提升过程中滑轮组的机械效率为90%。已知物体A重450N,两个滑轮重力相等，不计滑轮组的绳

重和轴摩擦。求：

(1)绳子自由端受到向下的拉力久

(2)绳子自由端拉力的功率几

(3)动滑轮的重力61方。(画出动滑轮和物体A整体的受力分析图)

(4)支架对定滑轮的拉力。(画出定滑轮的受力分析图)

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3.如图所示，工地有4t沙子，工人站在水平地面上，用竖直向下的力尸拉动绳子自由端，可使重力为400N

的沙子匀速上升。此时，滑轮组的机械效率为80%。已知：两个滑轮质量相等，麻袋一次可装重1800N的沙子，麻

袋质量、绳重和摩擦不计。求：

（1）忽略麻袋，将动滑轮和沙子视为一个整体，做受力分析；

（2）匀速提升400N沙子时，绳子自由端受到的拉力；

（3）动滑轮的重力；

（4）若工人重力为700N,支架可承担的最大拉力是1600N,绳子和滑轮足够结实。在保证安全的情况下，此

滑轮组一次可以匀速提升沙子的最大重力爆"。

4.如图甲所示，用卷扬机（其内部有电动机提供动力）通过动滑轮提升重力为G=36ON的物体并使其匀速上

升时，卷扬机对动滑轮绳子端的拉力为凡平台对卷扬机的支持力为是，拉力尸的功率为R动滑轮的机械效率为

〃=75%；已知被提升物体移动的距离随时间变化的图像如图乙所示，卷扬机的重力为G机=600N,吸盘和绳子的

质量及滑轮与轴的摩擦均可忽略不计，g取10N/kg。求：

（1）拉力/的大小；

（2）平台对卷扬机的支持力G；

（3）拉力厂的功率?；

（4）若卷扬机通过动滑轮提升物体的最大重力是Gm=68ON,此时动滑轮提升重物的机械效率是多少？

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5.如图所示，放在水平地面上的物体A,质量为114kg,物体A与水平地面的接触面积为1.SXIO'cm'工人师

傅用600N的拉力厂匀速向上提升物体A,物体A上升的速度为0.2m/s。不计摩擦及绳重，g取10N/kg。求：

(1)工人师傅5s时间做的功。

(2)提升物体A时，此滑轮组的机械效率。

(3)若工人师傅用450N的拉力提升物体A,物体A没有被拉动，求此时物体A对地面的压强。

6.如图所示，体重为600N的小刚用滑轮组提升400N的重物时，若滑轮组的机械效率%=80%.不计绳重和

轴摩擦.求：

/

(1)动滑轮受到的重力G动；

(2)地面对小刚的支持力公；

(3)绳子能够承受的最大拉力吃=200N,滑轮组的最大机械效率%,.

7.如图所示，滑轮组悬挂在水平支架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A以0.2m/s

的速度匀速上升，提升过程中滑轮组的机械效率为90%。已知物体A重540N,该工人重500N,两个滑轮质量相等,

不计滑轮组的绳重和摩擦，计算：

(1)绳子自由端拉力的功率；

(2)地面对该工人的支持力；

(3)支架对定滑轮的拉力。

8.如图甲所示，是使用动滑轮匀速提升物体的装置图。如图乙所示，是提升不同重物时卷扬机对绳子竖直向

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上拉力/与卷扬机拉动绳子速度■的关系图像。当使用这个装置提升重力为500N的物体A时，卷扬机拉动绳子的

速度为0.2m/s,卷扬机拉动绳子的功率保持不变。不计绳重及轮与轴的摩擦。

求：(1)提升物体A时，卷扬机对绳子的拉力司；

(2)动滑轮受到的重力G动;

(3)若用该装置提升另一物体B时，卷扬机拉动绳子的速度为0.4m/s,此时滑轮组的机械效率77o

9.如图所示，置于水平工作台面上的卷扬机，其质量为50kg,工作时做功的功率恒为1000W。现用卷扬机通

过一个动滑轮匀速竖直提升重为4500N的物体A,经过2s物体A被竖直匀速提升了40cm。不计绳重和摩擦，取

交10N/kg,求:

(1)滑轮对物体A做的功；

(2)动滑轮的质量；

(3)动滑轮的机械效率；

(4)工作台面对卷扬机的支持力。

A

10.如图甲所示的装置，A是重12N的空吊篮，绳子B和C能承受的最大拉力分别为120N和50N。质量为45kg

的小张同学将A提升到高处，施加的拉力厂随时间变化关系如图乙所示，A上升的速度y随时间大变化关系如图丙

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所示。小张同学与地面的接触面积为400cm2,忽略绳重及摩擦g取10N7kg。求:

(1)l~2s内拉力尸的功率；

(2)动滑轮所受的重力；

(3)0~ls内人对地面的压强；

(4)用此装置匀速提升重物时的最大机械效率。

11.图甲是用滑轮组匀速提升物体的示意图，卷扬机对绳子竖直向下的拉力户与卷扬机拉动绳子的速度y的关

系如图乙所示。当使用这个装置提升重为850N的物体A时，卷扬机拉动绳子的速度为0.2m/s,不计绳重及摩擦，

卷扬机的拉动绳子的功率保持不变。

(1)求提升物体A时卷扬机对绳子的拉力用；

(2)求动滑轮受到的重力G动;

(3)若用该装置提升另一物体B时，卷扬机拉动绳子的速度为0.5m/s,求此时滑轮组的机械效率(计算

结果保留数)

12.用如图所示的滑轮组，将重为450N的重物匀速提高2m,所用的拉力为200N。不计绳重和滑轮组的摩擦。

(1)此过程中人通过滑轮组所做的总功是多少？机械效率是多少？

(2)求动滑轮的重。

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(3)若小明用此滑轮组以0.2m/s的速度提升某重物，知此时机械效率为60%,求此时拉力的功率。

I

13.如图所示，滑轮组悬挂在水平支架上，重为500N的工人用300N竖直向下的拉力拉动绳子自由端，使重540N

的物体A匀速上升。已知该工人与水平地面的接触面积为500cm2,两个滑轮的质量相等，不计滑轮组的绳重和摩擦。

求：

(1)画出工人的受力分析图；

(2)该工人对地面的压强；

(3)滑轮组的机械效率；

(4)支架受到滑轮组的拉力。

14.如图甲所示是某地修建大桥时使用滑轮组打捞不慎落入水中的柱形石料M的示意图。在整个打捞过程中,

石料以恒定的速度尸0.1m/s上升，石料离开水面之后绳子自由端的拉力尸1000N„图乙是钢丝绳的拉力7随时

间变化的图象，片0时刻石料刚好离开湖底，g取10N/kg。求：

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(1)石料的质量〃；

(2)石料完全浸没在水中受到的浮力尸浮；

(3)湖底受到水的压强0；

(4)石料离开水面之后滑轮组的机械效率no

15.如图甲是用滑轮组提升货物的示意图。在拉力厂的作用下，货物被匀速竖直提升。此滑轮组的机械效率77

随货物所受重力G物的变化关系如图乙所示。g取10N/kg,绳重、轮与轴的摩擦均忽略不计。求：

22、、、、、M/%

G

~0100200300400500U物/〃N、

甲乙

(1)货物所受重力为300N时，该滑轮组的机械效率77;

⑵动滑轮的质量/就

(3)当绳子自由端的拉力广为500N,货物以0.lm/s的速度被匀速提升时，拉力厂的功率几

16.如图所示，工人站在水平台面上用滑轮组提货物。工人竖直向上拉动绳子，使货物匀速上升。已知工人体

重为600N,货物重为810N,动滑轮重为90N。不计滑轮组的绳重和摩擦，求：

(1)工人拉绳子的过程中，工人的拉力公

(2)工人拉绳子的过程中，该滑轮组的机械效率77;

(3)工人拉绳子的过程中，工人对水平台面的压力尸声。

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水平台面

I货物

17.建筑工人用如图所示的滑轮组提升一堆砖块，已知托板重200N,动滑轮重50N,每个砖块重100N,工人的

质量是70kg,不计绳重和轮轴处的摩擦，g<10N/kgo

(1)工人用竖直向下的拉力拉动绳子，匀速提升5个砖块时，求：

①工人对绳子的拉力大小。

②工人对水平地面的压力大小。

③滑轮组的机械效率。(结果保留整数)

(2)通过计算，分析讨论该建筑工人用此装置最多可以提升几个砖块。

18.如图甲所示的装置，A是重15N的物体，绳子自由端能承受的最大拉力为45N,施加的拉力F随时间变化

关系如图乙所示，A上升的速度y随时间大变化关系如图丙所示，忽略绳重及摩擦，g取10N/kg。问：

(1)第2s内拉力户的功率为多少？

(2)此装置匀速提升重物的最大机械效率为多少？(若除不尽，结果保留小数点后一位)

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19.如图所示，滑轮组悬挂在水平支架上，重为800N的工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使

重为300N的物体以0.2m/s的速度匀速上升。在这个过程中，人施加的拉力厂为200N,两个滑轮质量相等，不计滑

轮组的绳重和摩擦。求：

(1)该滑轮组的机械效率；

(2)拉力/的功率；

(3)动滑轮受到的重力；

(4)该工人利用此滑轮组提升不同货物时，支架受到滑轮组的最大拉力。

20.如图所示，建筑工地上有一批建筑材料需要运往高处，已知建筑材料的质量妹80kg,卷扬机向下拉绳子的

力片500N,建筑材料上升的速度是lm/s,不计绳重、滑轮与轴之间的摩擦，g取10N/kg。求：

(1)将建筑材料和动滑轮看成一个整体，对它进行受力分析；

(2)动滑轮所受的重力C就

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(3)滑轮组的机械效率n；

(4)卷扬机向下的拉力户的功率。

21.如图所示，质量为60kg的工人站在地面上用滑轮组提起重为600N的物体，在物体匀速上升1m的过程中,

拉力做功800J。滑轮组中的绳均沿竖直方向，绳重和摩擦均可忽略不计，且绳足够结实，取疔10N/kg,求：

(1)滑轮组的机械效率〃；

(2)地面对工人的支持力大小厅戈；

(3)工人站在地面上用这个滑轮组匀速提升不同质量物体的过程中，此滑轮组的最大机械效率

22.如图所示，用滑轮组提升质量为ZXIO'kg的物体A。物体A以0.Im/s的速度匀速上升的过程中，电动

机对绳子自由端拉力的功率恒为2400W,g取ION/kg。求：

(1)物体A受到的重力G-,

(2)电动机对绳子自由端的拉力尸；

(3)该滑轮组的机械效率77„

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/3///户////日/////

电动机

j

23.如图所示，用滑轮组将重为G=1800N的金属块打捞出水面，不计绳重、摩擦和水对金属块的阻力，作用

在绳自由端拉力的功率始终保持1680W,金属块浸没在水中时被匀速提起的速度为r,=0.8m/s,金属块的密度为

8X103kg/m3,g取10N/kg。求：

（1）金属块未露出水面以前的机械效率;7;

（2）金属块被提出水面后匀速上升的速度功（计算结果保留两位小数）。

\\\\\\\\

24.如图工人用250N的力户将重为400N的物体在10s内匀速提升2m。不计绳重和摩擦.求:

（1）工人对物体做的有用功；

（2）拉力厂做功的功率；

（3）若将重为900N的物体提升相同高度，此滑轮组的机械效率。

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25.小明用如图所示滑轮组把重600N的物体匀速提高1.5m,所用时间为9s。

(1)若不计滑轮重、绳重及轮与轴间的摩擦，求人对绳的拉力大小产；

(2)求小明提升该物体的过程中，所做有用功的功率大小产；

(3)若动滑轮所受重力为25N,不计绳重及轴与轮间摩擦，求此过程中滑轮组的机械效率〃。

参考答案与解析

1.如图甲所示，用一个动滑轮匀速提升重为800N的物体A,在卷扬机拉力户的作用下，绳子自由端竖直移动

的距离随时间变化的关系如图乙中图线a所示；用该装置匀速提升物体B时，绳子自由端竖直移动的距离随时间变

化的关系如图乙中图线6所示。已知动滑轮受到的重力为200N,在这两次提升物体的过程中，卷扬机拉力尸的功率

保持不变，且不计绳重和轮与轴间的摩擦。求：

(1)提升物体A时，绳子自由端的速度；

(2)拉力尸的功率；

(3)物体B受到的重力；

(4)提升物体B时动滑轮的机械效率。

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s/cm

卷扬机

Aw\\\W

F

甲

【答案】(1)0.2m/s；(2)100W；(3)3800N；(4)95%

【详解】(1)由图甲可知〃=2,由乙图图象可知，提升物体A时，绳子自由端移动的距离5A=40cm,所用的

时间〃=2.0s,则绳子自由端的速度为

^^=20cm/s=0.2m/s

以2.0s

(2)不计绳重和摩擦时拉力

F=1(GA+Ga)=1x(800N+200N)=500N

拉力的功率

-=FVA=500Nx0.2m/s=100W

人?A

(3)由乙图图象可知，提升物体B时，绳子自由端移动的距离SB=10cm,所用的时间灰=2.0s,物体B上升

的速度为

SR10cm_.___.

v=—=-------=5cm/s=0.05m/s

BR

tB2.0s

在这两次提升物体的过程中，卷扬机拉力尸的功率保持不变，由尸可得，物体B时的拉力

P100W

=2000N

vB0.05m/s

由

可得，物体B受到的重力

GB=2"一G动=2x2000N-200N=3800N

(4)提升物体B时动滑轮的机械效率

〃=还＞100%=.==3800N=95%

强B稣

、BsF^nhnFB2x2000N

2.如图所示，滑轮组悬挂在水平支架上，某工人站在水平地面上，向下拉动绳子自由端，使物体A以0.lm/s

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的速度匀速上升，提升过程中滑轮组的机械效率为90%。已知物体A重450N,两个滑轮重力相等，不计滑轮组的绳

重和轴摩擦。求：

(1)绳子自由端受到向下的拉力凡

(2)绳子自由端拉力的功率凡

(3)动滑轮的重力G动。(画出动滑轮和物体A整体的受力分析图)

(4)支架对定滑轮的拉力7。(画出定滑轮的受力分析图)

【答案】Cl)250N；(2)50W；(3)50N；(4)800N

【详解】(1)由图可知，承担重物的绳子股数〃=2,滑轮组的机械效率

唉FsFxnhnF

则绳子自由端的拉力

G_450N

=250N

nrj2x90%

(2)物体A上升的速度v物二0.lm/s,绳子自由端移动的速度

v=ftv物=2x0.1m/s=0.2m/s

绳子自由端拉力的功率

Fv=250Nx0.2m/s=50W

t

(3)不计滑轮组的绳重和轴摩擦，动滑轮和物体A作为一个整体，受到向上的拉力F拉1、重力的作用，如图

所示:

由图知

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%=G"G+G动

F也=2F

所以动滑轮重力

G动=2尸-G=2x250N-450N=50N

(4)定滑轮受力，如图所示:

支架对滑轮组的拉力

7=遍2+6定=3尸+6定=3x250N+50N=800N

3.如图所示，工地有4t沙子，工人站在水平地面上，用竖直向下的力/拉动绳子自由端，可使重力为400N

的沙子匀速上升。此时，滑轮组的机械效率为80虬己知：两个滑轮质量相等，麻袋一次可装重1800N的沙子，麻

袋质量、绳重和摩擦不计。求：

(1)忽略麻袋，将动滑轮和沙子视为一个整体，做受力分析；

(2)匀速提升400N沙子时，绳子自由端受到的拉力；

(3)动滑轮的重力；

(4)若工人重力为700N,支架可承担的最大拉力是1600N,绳子和滑轮足够结实。在保证安全的情况下，此

滑轮组一次可以匀速提升沙子的最大重力以。

【答案】(1)整体受竖直向下的重力和两端绳子对该整体竖直向上的拉力；(2)250N；(3)100N；(4)900N

【详解】解：(1)忽略麻袋，将动滑轮和沙子视为一个整体，该整体受竖直向下的重力和两端绳子对该整体竖

直向上的拉力。由题意可知，该整体做匀速直线运动，受力平衡，故该整体受到的重力和拉力大小相等，方向相反，

在同一直线上。

W

(2)由图可知，承担物重的绳子段数n为2；由叶萨可知，滑轮组的机械效率

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W有GhGhG

77=--------------=---------=-------

FsFnhnF

故匀速提升400N沙子时，绳子自由端受到的拉力

(3)由"P=G+G动可知，动滑轮的重力

G动=nF-G=2x250N-400N=100N

(4)由题意可知，支架可承担的最大拉力

%x=G定+3%=1600N

代入数据可得

100N+3^=1600N

计算得施加在绳子上的最大拉力F拉=500N,则此滑轮组一次可以匀速提升沙子的最大重力

G沙=咻-G动=3?500N-100N=900N

4.如图甲所示，用卷扬机(其内部有电动机提供动力)通过动滑轮提升重力为G=360N的物体并使其匀速上

升时，卷扬机对动滑轮绳子端的拉力为凡平台对卷扬机的支持力为G，拉力尸的功率为户，动滑轮的机械效率为

7=75%；已知被提升物体移动的距离随时间变化的图像如图乙所示，卷扬机的重力为G机=600N,吸盘和绳子的

质量及滑轮与轴的摩擦均可忽略不计，g取10N/kg。求：

(1)拉力户的大小；

(2)平台对卷扬机的支持力七；

(3)拉力广的功率只

(4)若卷扬机通过动滑轮提升物体的最大重力是G.=680N,此时动滑轮提升重物的机械效率是多少？

0.51.01.52.0t/s

乙

【答案】(1)240N；(2)840N；(3)960W；(4)85%

【详解】解：(1)由图甲可知，绳子的段数为2段，则s=2h,所以

〃=*100%=誓xl00%=磊xl00%=察100%

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由于动滑轮的机械效率为n=75%,物体的重力为G=360N,则

^^xl00%=75%

2F

解得：拉力F=240N。

(2)卷扬机受到重力、绳子的拉力和平台对它的支持力，且卷扬机处于静止状态，则平台对卷扬机的支持力

F支=。机+F=600N+240N=840N

(3)2s内运动的高度为4m,则2s内绳子移动的距离为

s=2X4m=8m

2s内拉力做功为

W=Fs=240Nx8m=1920J

拉力F的功率为

P=W=W20J=960W

2s

(4)吸盘和绳的质量及滑轮与轴的摩擦均可忽略不计，这种情况下尸=：(G物+G动)，则G^=nF-G,由于

n=2,则

G项=2F-G=2x240N-360N=120N

若卷扬机通过动滑轮提升物体的最大重力是Gm=680N,此时动滑轮提升重物的机械效率是

〃'=犀x100%=7G*、X100%=—4_X100%=——X100%=85%

%(G.+G动”G.+G动680N+120N

5.如图所示，放在水平地面上的物体A,质量为114kg,物体A与水平地面的接触面积为LSXlO'cm"工人师

傅用600N的拉力尸匀速向上提升物体A,物体A上升的速度为0.2m/so不计摩擦及绳重，g取10N/kg»求：

(1)工人师傅5s时间做的功。

(2)提升物体A时，此滑轮组的机械效率。

(3)若工人师傅用450N的拉力提升物体A,物体A没有被拉动，求此时物体A对地面的压强。

【答案】(1)1200J；(2)95%；(3)2000Pa

【详解】解：(1)工人师傅5s时间做的功

W=Fs=Fvt=600Nx0.2m/sx2x5s=l200J

⑵由

GhG

xlOO%=——

F2h2F

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可得，滑轮组的机械效率为

^=114kgxlQN/kg=95%

nF2x600N

（3）不计绳重以及摩擦力

T（G+G动）

所以动滑轮重

G动=2月—G=2x600N-1140N=60N

工人师傅拉绳子时的拉力等于重力

F=450N

因为

尸=＜（G+G动）

所以绳子对物体的拉力

F拉=2尸-%=2x450N-60N=840N

物体对地面的压力

/=G=G—%=1140N-840N=300N

物体对地面的压强

300N

〃-维-=2000Pa

°一S一1(5?lbm42

6.如图所示，体重为600N的小刚用滑轮组提升400N的重物时，若滑轮组的机械效率%=80%.不计绳重和

（1）动滑轮受到的重力G动；

（2）地面对小刚的支持力打；

（3）绳子能够承受的最大拉力耳“=200N,滑轮组的最大机械效率%,.

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【答案】(1)100N(2)500N(3)90%

【详解】(1).滑轮组的机械效率为：

.%一%GhG

7/————

现%r+%Gh+GQhG+Go

代入数据%=80%,G=400N,即可求出动滑轮重力为：

G0=100N；

(2).由图像可知，绳子股数n=5,因此拉力F为：

F=1(G+Go)=|(4OON+lOON)=lOON

即绳子对小刚的拉力为100N,由力的平衡条件可知，此时地面对小刚的支持力为：

FN=G人-尸=600N-100N=500N.

G

(3).由推导式〃=而不可知提起的重物重力越大，机械效率越高，因此，当拉力为最大值200N时，机械效

率最高，此时物体重力最大为：

Gm*=5工-G°=5?200N-100N=90(

机械效率为：

_900N

"maxxl00%=90%

G+G。900N+100N

叫%+%G^h+Goh1mx

7.如图所示，滑轮组悬挂在水平支架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A以0.2m/s

的速度匀速上升，提升过程中滑轮组的机械效率为90虹已知物体A重540N,该工人重500N,两个滑轮质量相等,

不计滑轮组的绳重和摩擦，计算：

(1)绳子自由端拉力的功率；

(2)地面对该工人的支持力；

(3)支架对定滑轮的拉力。

【答案】(1)120W；(2)200N；(3)960N

【详解】解：(1)由图可知，滑轮组绳子的有效股数n=2,则滑轮组的机械效率

W^_GhGhG540N

=90%

W~Fs~F2h―2尸一2F

解得

F=300N

.绳子自由端移动的速度

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S物=2x0.2m/s=0.4m/s

绳子自由端拉力的功率

P=Fv=300Nx0.4m=120W

(2)地面对该工人的支持力

辱=G-歹=500N-300N=200N

(3)不计滑轮组的绳重和摩擦，由尸=^(G+G动)可得，动滑轮的重力

n

6动=〃方一G=2x300N—540N=60N

由两个滑轮质量相等可知，两个滑轮的重力也相等，定滑轮的重力

G^=Ga=60N

则支架受到滑轮组的拉力

尸拉=3F+G定=3x300N+60N=960N

8.如图甲所示，是使用动滑轮匀速提升物体的装置图。如图乙所示，是提升不同重物时卷扬机对绳子竖直向

上拉力/与卷扬机拉动绳子速度/的关系图像。当使用这个装置提升重力为500N的物体A时，卷扬机拉动绳子的

速度为0.2m/s,卷扬机拉动绳子的功率保持不变。不计绳重及轮与轴的摩擦。

求：(1)提升物体A时，卷扬机对绳子的拉力用

(2)动滑轮受到的重力G动;

(3)若用该装置提升另一物体B时，卷扬机拉动绳子的速度为0.4m/s,此时滑轮组的机械效率

卷扬机

【答案】(1)300N；(2)100N；(3)66.7%

【详解】解：(1)由图像可知，卷扬机拉动绳子的速度为0.2m/s,由图乙可知，卷扬机对绳子的拉力FA=300N。

(2)由图甲可知，滑轮组绳子的有效股数n=2,动滑轮受到的重力

G动=nF-G物=2X300N-500N=100N

(3)卷扬机的拉动绳子的功率

P『一月SA

FAVA=300Nx0.2m/s=60W

因卷扬机的拉动绳子的功率保持不变，若用该装置提升另一物体B时，卷扬机拉动绳子的速度为0.4m/s,卷扬

机对绳子的拉力

P60W

=150N

vB0.4m/s

物体B的重力

GB=nFB-G动=2义150NT00N=200N

第20页共36页

此时滑轮组的机械效率

W总FBxnhnFB2xl50N

9.如图所示，置于水平工作台面上的卷扬机，其质量为50kg,工作时做功的功率恒为1000W。现用卷扬机通

过一个动滑轮匀速竖直提升重为4500N的物体A,经过2s物体A被竖直匀速提升了40cm。不计绳重和摩擦，取

5=10N/kg,求：

(1)滑轮对物体A做的功；

(2)动滑轮的质量；

(3)动滑轮的机械效率；

(4)工作台面对卷扬机的支持力。

一人卷扬机

工作台

【答案】(1)1800J；(2)50kg；(3)90%；(4)3000N

【详解】解：(1)滑轮对物体A做的有用功

W有=611=450(^乂0.4m=1800J

(2)卷扬机拉力做的总功

W总=Pt=1000WX2s=2000J

则额外功

W额=川总-W有=2000J-1800J=200J

不计绳重和摩擦，动滑轮的重力

动滑轮的质量

(3)动滑轮的机械效率

〃=区xl00%=^^xl00%=90%

(4)卷扬机的重力

G卷=m卷g=50kgX10N/kg=500N

由图可知n=2,绳子自由端移动的距离

s=nh=2X0.4m=0.8m

卷扬机的拉力

第21页共36页

F=^=2000J=25()0N

s0.8m

卷扬机受到竖直向下的重力、绳子向下的拉力和工作台面对卷扬机的支持力的共同作用，处于静止状态，由力

的平衡条件可知，工作台面对卷扬机的支持力

F支=0卷+F=500N+2500N=3000N

10.如图甲所示的装置，A是重12N的空吊篮，绳子B和C能承受的最大拉力分别为120N和50N。质量为45kg

的小张同学将A提升到高处，施加的拉力尸随时间变化关系如图乙所示，A上升的速度/随时间t变化关系如图丙

所示。小张同学与地面的接触面积为400cm2,忽略绳重及摩擦g取10N/kg。求：

(1)1~2s内拉力厂的功率；

(2)动滑轮所受的重力；

(3)0~1s内人对地面的压强；

(4)用此装置匀速提升重物时的最大机械效率。

【答案】(1)40W；(2)4N；(3)HOOOPa；(4)84%

【详解】解：(1)由图知，n=2,在1〜2s内(第2s内)A被匀速提升，物体A上升的速度是2.5m/s,由图乙

可知拉力F拉2=8N,第2s内拉力F的功率

P="2曝=8Nx2x2.5m/s=40W

(2)忽略绳重及摩擦，动滑轮所受的重力

G动-GA=2X8N-12N=4N

(3)人的重力

G人=m人g=45kgX10N/kg=450N

0〜Is内拉力是10N,第1s内人对地面的压强

〃二4人-%450N-10N

PSS400xl0^m2=11000Pa

(4)当C绳拉力为50N时，所拉物体最大重力

G最大="%c-G动-G篮=2x50N-4N-12N=84N

用此装置匀速提升重物时的最大机械效率

〃=犀x100%=x100%=x100%=84%

叫明4c2X50N

11.图甲是用滑轮组匀速提升物体的示意图，卷扬机对绳子竖直向下的拉力厂与卷扬机拉动绳子的速度/的关

系如图乙所示。当使用这个装置提升重为850N的物体A时，卷扬机拉动绳子的速度为0.2m/s,不计绳重及摩擦，

卷扬机的拉动绳子的功率保持不变。

第22页共36页

(1)求提升物体A时卷扬机对绳子的拉力A；

(2)求动滑轮受到的重力G动;

(3)若用该装置提升另一物体B时，卷扬机拉动绳子的速度为0.5m/s,求此时滑轮组的机械效率(计算

结果保留数)

【答案】(1)450N；(2)50N；(3)86%

【详解】解：(1)由图像可知

vA=0.2m/s

时

f；=450N

(2)由

“二G动+GA

n

得

Gii=nFA-GA=230N-850N=50N?

(3)由图像得

vA=0.2m/s

时

3二450N

所以卷扬机的功率

P=F旌=450N?0.2m/s=90W

卷扬机拉物体B,且拉动绳子的速度为0.5m/s时的拉力

P90W

R=一=------=180N

vB0.5m/s

因此物体B的重力

GB=nFB-Ga=280N-50N=310N?

此时滑轮组的机械效率

第23页共36页

12.用如图所示的滑轮组，将重为450N的重物匀速提高2m,所用的拉力为200N。不计绳重和滑轮组的摩擦。

(1)此过程中人通过滑轮组所做的总功是多少？机械效率是多少？

(2)求动滑轮的重。

(3)若小明用此滑轮组以0.2m/s的速度提升某重物，知此时机械效率为60%,求此时拉力的功率。

——

【答案】(1)1200J,75%；(2)150N；(3)75W

【详解】(1)绳子移动的距离为

s绳="5物=3x2m=6m

人通过滑轮组所做的总功为

町=小绳=200Nx6m=1200J

有用功为

%=G物s物=450Nx2m=900J

机械效率为

区=22"=75%

唯1200J

(2)不计绳重和摩擦时，动滑轮的重力为

6动=〃尸-G物=3x200N-450N=150N

(3)机械效率为60%时，所提升物体的重力为

60%

xl50N=225N

1-60%

此时物体所受的拉力为

片=：(G阑+G3=；x(225N+150N)=125N

此时拉力的功率为

p=f；v=125Nx3x0.2m/s=75W

第24页共36页

13.如图所示，滑轮组悬挂在水平支架上，重为500N的工人用300N竖直向下的拉力拉动绳子自由端，使重540N

的物体A匀速上升。已知该工人与水平地面的接触面积为500cm2,两个滑轮的质量相等，不计滑轮组的绳重和摩擦。

求：

(1)画出工人的受力分析图;

(2)该工人对地面的压强；

(3)滑轮组的机械效率；

(4)支架受到滑轮组的拉力。

【答案】(1)

尸拉=300N

『00N

A

77777777777777777771

iG=500N

(2)4000Pa；(3)90%；(4)960N

【详解】解：(1)工人重500N,绳子拉力300N,根据受力平衡可得，地面支持力

F^=G-Fn=500N-300N=200N

如图所示：

第25页共36页

(2)该工人对地面的压力等于地面支持力

『七=200N

工人对地面的压强

Fs_200N200N

P==4000Pa

S500cm20.05m2

(3)拉动滑轮绳子有2段，滑轮组的机械效率

Gh540N-/J

〃=--=90%

300Nx2/i

(4)以动滑轮为研究对象，根据力的平衡

2F『G+G0

可求得滑轮重

Go=2%-G=2x300N-540N=60N

支架受到滑轮组的拉力

F支=3%+G。=3x300N+60N=960N

14.如图甲所示是某地修建大桥时使用滑轮组打捞不慎落入水中的柱形石料M的示意图。在整个打捞过程中,

石料以恒定的速度片0.1m/s上升，石料离开水面之后绳子自由端的拉力41000N„图乙是钢丝绳的拉力7随时

间变化的图象，仁0时刻石料刚好离开湖底，g取10N/kg。求：

(1)石料的质量)；

(2)石料完全浸没在水中受到的浮力尸浮；

(3)湖底受到水的压强0；

(4)石料离开水面之后滑轮组的机械效率

第26页共36页

【答案】(1)160kg；(2)400N；(3)5xlO4Pa；(4)80%

【详解】解：(1)由图乙可知，当石料离开水面后，钢丝绳的拉力为1600N,石料受到的拉力和重力是一对平

衡力，故，它受到的重力

G=Tl=1600N

石料的质量

G1600N

=160N

g10N/kg

(2)由图乙可知，石料完全浸没在水中受到的拉力为1200N,故它受到的浮力

F浮=G-T2=1600N-1200N=400N

(3)由图乙知，当50s时，石料离开水面，故湖深为

/z=v，=0.1m/sx50s=5m

湖底受到水的压强

p=pgh=1.0x103kg/m3xlON/kgx5m=5x104Pa

(4)石料离开水面之后滑轮组的机械效率

77=^3-X100%=—X100%=—X100%=X100%=x80%

%FsnF2x1000?/

15.如图甲是用滑轮组提升货物的示意图。在拉力尸的作用下，货物被匀速竖直提升。此滑轮组的机械效率n

随货物所受重力G物的变化关系如图乙所示。g取10N/kg,绳重、轮与轴的摩擦均忽略不计。求：

甲

(1)货物所受重力为300N时，该滑轮组的机械效率〃；

⑵动滑轮的质量卬就

⑶当绳子自由端的拉力厂为500N,货物以0.lm/s的速度被匀速提升时，拉力户的功率A

【答案】⑴75%；(2)10kg；(3)100W

【详解】(1)如图乙所示为此滑轮组的机械效率n随货物所受重力G物的变化关系，可知当货物所受重力为300N

时，该滑轮组的机械效率n为75%。

(2)动滑轮与两股绳子接触，n=2,滑轮组的机械效率表达式为

X100%G

7=t^

nF

则绳端拉力为

F=—

nq

当该滑轮组的机械效率n为75%时，货物重300N,即

第27页共36页

G_300N

=200N

nrj2x0.75

绳重、轮与轴的摩擦均忽略不计时，由拉力与重物重力、动滑轮之间的关系得

nF=G+G动

则动滑轮的质量为

nF—G2x200N—300N

=10kg

g10N/kg

⑶当货0.Im/s的速度被匀速提升时，绳子自由端的移动速度为

vF=nv

当绳子自由端的拉力F为500N,拉力的功率为

P=FVF=Fnv=500Nx2xO.lm/s=100W

16.如图所示，工人站在水平台面上用滑轮组提货物。工人竖直向上拉动绳子，使货物匀速上升。已知工人体

重为600N,货物重为810N,动滑轮重为90N。不计滑轮组的绳重和摩擦，求：

(1)工人拉绳子的过程中，工人的拉力R

(2)工人拉绳子的过程中，该滑轮组的机械效率〃；

(3)工人拉绳子的过程中，工人对水平台面的压力尸底。

【答案】(1)300N；(2)90%；(3)900N

【详解】解：(1)由图可知，承担物重绳子的根数n=3,工人的拉力

F=-(G+Ga)=1x(810N+90N)=3OON

(2)滑轮组的机械效率

810N

"区上=色=旦=90%

W总FsFnhnF3x300N

(3)对工人进行受力分析，此时人受到向下的重力、绳子向下的拉力和平台向上的支持力，因此工人对水平

台面的压力等于平台对工人向上的支持力，即

F压=F支=6人+F拉=600N+300N=900N

17.建筑工人用如图所示的滑轮组提升一堆砖块，已知托板重200N,动滑轮重50N,每个砖块重100N,工人

的质量是70kg,不计绳重和轮轴处的摩擦，g取10N/kg。

(1)工人用竖直向下的拉力拉动绳子，匀速提升5个砖块时，求：

①工人对绳子的拉力大小。

②工人对水平地面的压力大