(河北专版)秋中考物理总复习第14讲简单机械检测

　 第 14 讲 简单机械

　第 1 课时 杠杆和滑轮

　命题点 1

　杠杆分类 (8 年 1考)

　1． (2013 ·河北 ) 如图所示的工具中属于费力杠杆的一组是

　(C)

　①核桃夹

　

　②船桨

　

　③手推车

　

　④碗夹

　A．①②

　

　B ．②③

　

　C ．②④

　

　D ．③④

　命题点

　

　2

　

　探究杠杆的平衡条件

　

　( 8

　

　年1考)

　2． (2018 ·河北

　

　) 探究杠杆的平衡条件．

　杠杆两端的螺母作用是 __调节杠杆在水平位置平衡 __．

　(2) 小明用如图甲所示装置，进行实验并收集了下表中的数据，分析数据可知，杠杆的平衡条件是

　__ 1

　1＝

　F l

　2

　2

　__．

　F l

　实验

　动力

　动力臂

　阻力

　阻力臂

　次数

　F1/N

　l 1/m

　F2 /N

　l 2/ m

　1

　0.5

　0.2

　1.0

　0.1

　2

　1.0

　0.15

　1.5

　0.1

　3

　3.0

　0.1

　2.0

　0.15

　(3) 小明又用如图乙所示装置进行实验，请在图中画出拉

　F 的力臂，弹簧测力计的读数应是

　__2__N． ( 一个钩

　码重 0.5 N)

　解：

　如图丙所示，小红实验时在一平衡杠杆的两端放上不同数量的相同硬币，杠杆仍在水平位置平衡．她用刻度尺测出 l 1 和 l 2，则 2l 1__＞ __( 填“＞”“＜”或“＝” )3 l 2.

　【拓展】探究了杠杆的平衡条件后，小红对天平上游码的质量进行了计算，她用刻度尺测出

　L

　和L(如图丁

　1

　2

　5L2

　所示 ) ，则游码的质量为 __ __g.

　2L1

　命题点 3

　杠杆平衡条件及其应用

　( 8

　年2考)

　3． (2015 ·河北 ) 如图所示，将边长为

　10 cm 的正方体合金块，用细绳挂在轻质杠杆的A 点处，在 B 点施加力

　1＝30 N 时，杠杆在水平位置平衡，合金块对水平地面的压强恰好为

　0. 撤去 1，在

　B

　点施加力

　2 时，合金块对地

　F

　F

　F

　面的压强为

　1.2 ×10 3 Pa.( OB＝ 3OA， g 取 10 N/kg)

　画出 F2 的力臂．

　求合金块的质量．

　求 F2 的大小．解： (1) 如图所示

　(2) 由杠杆的平衡条件：

　F 动 l 动 ＝F 阻 l 阻

　F1

　× l OB

　30 N×3OA

　则 G＝

　l OA

　＝

　OA

　＝90N

　G

　90 N

　根据 G＝ mg，所以 m＝ g＝10 N/kg ＝ 9 kg

　F

　＝ F

　＝ pS＝1.2 ×10

　3

　2

　压

　支

　由于 F 与 OB的夹角为

　30°，所以 F 的力臂 l

　＝

　1

　2

　2

　2

　2

　则 ( G－F 支 ) ×l OA＝ F2× l 2

　（ G－ F ）× l

　OA

　2×（ 90 N－ 12 N ）× OA

　2＝

　支

　＝

　＝52 N

　F

　l 2

　3×OA

　4．(2014 ·河北 ) 小明做俯卧撑时 ( 如图所示 ) ，可将其视为一个杠杆，重心在

　O点．他将身体撑起时，地面对

　两脚尖的支持力为

　250 N ，两脚尖与地面的接触面积为

　2

　2

　60 cm ，双手与地面的接触面积为

　300 cm .

　画出以 B 点为支点时重力的力臂 l .

　(2)

　如果小明的两脚尖对地面的压强与双手对地面的压强之比为

　5∶2，地面对双手的支持力为多少？

　(3)

　小明在 1 min 内做了 30 个俯卧撑，每次肩部上升的距离都为

　0.36 m ，则他 1 min 内克服重力所做的功为

　多少？

　解： (1)

　p脚尖 5

　由于 p＝ S， p手 ＝ 2

　2F

　× S 2×250 N×300×10

　－ 4

　m

　2

　脚尖

　手

　＝500 N

　则 F手＝

　＝

　5×60×10

　－ 4

　m

　2

　5S脚尖

　(3) 由杠杆的平衡条件：

　F1l 1＝ F2l 2

　以 B 为支点时： F 脚尖 ×AB＝ Gl,, ①

　以 A 为支点时： F 手 ×AB＝ G( AB－ l ),, ②

　将 F 脚尖 ＝ 250 N 、 F 手 ＝ 500 N 、 AB＝ 1.5 m 代入①②式，解得：

　G＝750 N ， l ＝ 0.5 m

　构建数学模型如图所示，

　h

　AB

　利用相似三角形得

　h＝AB－ l ，当肩部上升的距离为

　h＝ 0.36 m 时，重心上升的距离为h

　则：

　h＝ h（ AB－ l

　） ＝0.36 m ×（ 1.5 m － 0.5 m ）

　＝0.24 m

　AB

　1.5 m

　1 min 内克服重力所做的功：

　＝

　＝ 30×750 N×0.24 m ＝ 5 400 J

　W nG

　h

　重难点 1

　杠杆的动态平衡问题

　(2018 ·临沂 ) 图 (a) 所示的杠杆是水平平衡的．如果在支点两侧的物体下方分别加挂一个等重的物体，如图 (b) 所示，则杠杆 (A)

　A．右端下沉

　B．左端下沉

　C．要保持平衡应将左端的物体向右移动

　D．要保持平衡应在右端再加挂一个物体

　【变式训练

　1】

　如图所示，刻度均匀的杠杆处于水平平衡状态，每个钩码质量均相等．若将两边的钩码分

　别向靠近支点的方向移动相同的距离后，杠杆将

　(C)

　仍然平衡

　右端下降

　左端下降

　无法判断

　重难点 2

　杠杆的最小力问题

　(2018 ·眉山 ) 如图所示，轻质杠杆 OA能绕 O点转动，请在杠杆中的 A端画出使轻质杠杆保持平衡的最小的力 F 的示意图 ( 要求保留作图痕迹 ) ．

　解：

　【变式训练

　2】

　如图所示，画出使杠杆

　AB在如图位置静止时所用最小力

　F 的作用点和方向．

　解：

　实验突破

　探究杠杆的平衡条件

　(2018 ·枣庄 ) 如图所示是小李和小王利用刻度均匀的轻质杠杆探究“杠杆平衡条件”的实验装置．

　(1)

　实验前没挂钩码时，杠杆静止的位置如图甲所示，此时应将螺母向

　__右 __调节，使杠杆在水平位置平衡．

　(2)

　杠杆平衡后，小李在左右两侧分别挂上钩码，如图乙所示，杠杆的__左 __端会下沉，要使杠杆重新在水平

　位置平衡，在不改变钩码悬挂点的位置和较少钩码的前提下，只需将

　__左侧的钩码去掉一个 __即可．

　(3)

　小李和小王又分别设计了两种实验方案，小李的方案如图丙所示，小王的方案如图丁所示．你认为

　__小李

　__的实验方案更好，请说明你的理由

　__弹簧测力计在图丙的力与力臂垂直，力臂在杠杆上便于测量

　__．

　实验中小王发现：如果在杠杆的O点用弹簧测力计施加一个向上的力，这个力在探究实验时是否影响到杠

　杆的平衡？请说明理由 __这个作用在杠杆 O点的力的力臂等于零，不影响杠杆的平衡__．

　如图戊所示，若不在 D点挂钩码，改用弹簧测力计在D点向下拉杠杆，使杠杆仍在水平位置平衡，当测力

　计从 a 位置转到 b 位置时，其示数大小将

　__变大 __．

　戊

　己

　(6) 小明组在实验中，发现用如图己装置的方式悬挂钩码，杠杆也能水平平衡

　( 杠杆上每格等距

　) ，但老师建议

　同学们不宜采用这种方式，主要是因为

　__C__(填字母 ) ．

　A．一个人无法独立操作

　B．力臂与杠杆不重合

　C．力和力臂数目过多，不易得出结论

　D．杠杆受力不平衡

　1．(2018 ·烟台 ) 如图所示的杠杆，属于费力杠杆的是

　(C)

　2．(2017 ·济宁 ) 如图是一个杠杆式简易起吊机，它上面装了一个定滑轮可以改变拉绳的方向，杠杆

　OBA可绕

　O点转动，重物通过绳子对杠杆的拉力为阻力．图中能够正确表示动力臂的是

　(B)

　A． l

　

　1

　

　B ． l

　

　2

　

　C．l

　

　3

　

　D ． l

　

　4

　3．如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式

　

　( 不计机械自重和摩擦

　

　) ，其中所需动力最小的是

　

　(D)

　4．(2018 ·邯郸一模

　) 如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图．下列说法中正确的是

　(C)

　A．刀刃很薄可以增大压力

　B．铡刀实质上是一种费力杠杆

　C．甘蔗放在

　a 点比 b 点更易被切断

　D．手沿 F1 方向用力比沿

　F2 方向更省力

　5．(2018 ·潍坊 ) 如图所示，杠杆处于平衡状态．如果杠杆两侧的钩码各减少一个，杠杆将

　(B)

　A．左端下降

　

　B ．右端下降

　

　C

　．仍然平衡

　

　D ．无法判断

　6．(2018 ·连云港 ) 如图所示， O为杠杆的支点，杠杆右端挂有重为

　G的物体，杠杆在力

　置平衡．如果用力

　F2 代替力 F1 使杠杆仍在水平位置保持平衡，下列关系中正确的是

　(B)

　

　F1 的作用下在水平位

　A． F1＜ F2

　

　B ．F1＞F2

　

　C．F2＜G D

　

　．F1＝G

　7．(2018 ·乌鲁木齐种情况下绳子在相等拉力

　

　) 如图所示，每个滑轮的重力相等，不计绳重和摩擦力，

　F 作用下静止．则每个动滑轮的重力为

　(B)

　

　G1＝ 60 N， G2＝ 38 N，甲、乙两

　A．3N B ．6N

　C

　．11N D ．22N

　8．(2017 ·聊城 ) 如图所示，在“探究杠杆的平衡条件”实验中，已知杠杆上每个小格长度为

　2 cm，当弹簧

　测力计在 A点斜向上拉 ( 与水平方向成

　30°角 ) 杠杆，使杠杆在水平位置平衡时．下列说法正确的是

　(D)

　A．动力臂为

　0.08 m

　B．此时为省力杠杆

　C．弹簧测力计的示数为

　4 N

　D．钩码总重为

　2 N

　9．在生活和生产实践中，很多地方用到了简单机械，比如汽车方向盘实际上是一个

　__轮轴 __，盘山公路实际

　上是一个 __斜面 __．( 填“杠杆”“滑轮”“轮轴”或“斜面”)

　10．(2018 ·天津 ) 利用图甲中的撬棒撬石块时，撬棒相当于

　__省力 __( 填“省力”或“费力” ) 杠杆：利用图

　乙中的滑轮组匀速提升

　900 N 的重物时，若忽略滑轮自重、绳重及摩擦，人对绳的最小拉力为

　__300__N.

　11．(2018 ·河南 ) 高速铁路的输电线，无论冬、夏都绷得直直的，以保障列车电极与输电线的良好接触．如

　图为输电线的牵引装置．钢绳通过滑轮组悬挂

　20 个相同的坠砣，每个坠砣质量为

　25 kg ，不计滑轮和钢绳自重和

　摩擦，输电线 A端受到的拉力大小为 __10__000__N．若某段时间内坠砣串下降了 30 cm ，则输电线 A 端向左移动了 __15__cm.( g 取 10 N/kg ，不考虑钢绳的热胀冷缩 )

　12．(2017 ·曲靖 ) 如图所示，小轿车的方向盘相当于一个轮轴，若

　F1＝ 20 N ，盘的半径为

　20 cm，轴的直径

　为 4 cm，不计摩擦阻力，则

　F2 ＝__200__N．门锁的把手相当于一个

　__省力 __( 填“省力”或“费力” ) 轮轴．

　13．(2018 ·广安 ) 如图， AB是能绕 B 点转动的轻质杠杆，在中点

　C处用绳子悬挂重为

　100 N 的物体 ( 不计绳

　重 ) 在 A端施加竖直向上的拉力使杠杆在水平位置平衡，则拉力

　F＝__50__N．若保持拉力方向始终垂直于杠杆，

　将 A 端缓慢向上提升一小段距离，在提升的过程中，拉力F 将 __减小 __( 填“增大”“减小”或“不变” ) ．

　14．(2018 ·唐山古冶区模拟 ) 在探究杠杆平衡条件的实验中：

　(1) 小明把杠杆支在支架上，若杠杆左端下沉，可调节左端的平衡螺母向

　__右 __端移动，使杠杆在水平位置平

　衡．

　如图甲所示，在杠杆右侧 B 处挂两个相同的钩码，要使杠杆仍在水平位置平衡，应在杠杆左侧 A 处挂__3__个相同的钩码．

　如图乙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，杠杆仍然在水平位置平

　衡，弹簧测力计的示数

　__变大 __( 填“变大”“不变”或“变小”

　) ，原因是

　__弹簧测力计拉力的力臂变小

　__．

　(4) 探究过程中，如图丙在杠杆左端某一固定位置挂一个重力

　G＝ 2.5 N 的物体，在杠杆右端不同位置处施加

　1

　不同的竖直向下的力

　F，保证杠杆处于平衡状态．根据多次测量的

　F、L 数据，画出

　F 和L的图线如图丁，由图丁

　可得出杠杆平衡的条件是

　F 与 L 成 __反比 __，根据杠杆平衡条件，可求出重力

　G的力臂是 __0.2__m.

　15．(2018 ·荆州 ) 如图所示，一根足够长的轻质杠杆水平支在支架上，

　OA＝ 20 cm， G1 是边长为 5 cm 的正方

　体， G 重为 20 N ．当 OB＝ 10 cm 时，绳子的拉力为 __10__N，此时 G 对地面的压强为 2×10

　4

　Pa. 现用一水平拉力

　2

　1

　使 G2 以 5 cm/s 的速度向右匀速直线运动，经过

　__10__s 后，可使 G1 对地面的压力恰好为零．

　16．(2018 ·威海 ) 如图为吊装工具示意图，物体

　M为重 5 000 N 的配重，杠杆

　AB的支点为 O， OA∶OB＝

　1∶2，每个滑轮重

　100 N ．当重为

　700 N 的工人用

　300 N 的力竖直向下匀速拉动绳子时，工人对地面的压力为

　__400__N，物体 M对地面的压力为

　__4__500__N． ( 杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计

　)

　17． (RJ 教材 8 下 P80T2 变式 )(2018 ·宜昌 ) 如图甲所示，钢丝钳可以看成是两个杠杆的组合，图乙是其中的一个杠杆．用钢丝钳剪铁丝时，将铁丝放在 A 处还是 B 处更省力呢？请在图乙中你认为更省力的位置处画出阻力 F2 的示意图和动力 F1 的力臂．

　解：

　18． (RJ 教材 8 下 P84T4 变式 ) 如图所示，滑轮组用 80 N 的力提起了重 300 N 的物体 ( 不计摩擦 ) ，请你画出该滑轮组的绕绳方法．

　解：

　第 2 课时

　机械效率

　命题点

　

　1

　

　影响滑轮组机械效率的因素

　

　( 8

　

　年

　

　1 考 )

　1． (2015 ·河北 ) 用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，在绳自由端用

　大小分别为

　F1 和 F2 的拉力，将相同的物体匀速提升相同的高度．若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是

　

　(ABD)

　A． F1 大于 F2

　B． F1 和 F2 做的功一定相等

　C．甲、乙的机械效率不相等

　D．绳子自由端移动的距离不相等，物体运动的时间可能相等

　命题点 2

　测量滑轮组的机械效率

　( 8 年 1 考 )

　2． (2011 ·河北 ) 下表是小明测一滑轮组机械效率时收集的有关数据

　.

　动滑轮重

　物重

　钩码上升

　动力

　动力作用点

　滑轮组的G动/N

　G/N

　高度 h/m

　F/N

　移动距离

　机械效率 η

　s/m

　1

　0.5

　1

　0.1

　0.7

　0.3

　47.6%

　2

　0.5

　2

　0.1

　1.1

　0.3

　60.6%

　3

　0.5

　4

　0.1

　2

　0.3

　66.6%

　请在图中画出实验中滑轮组的绕绳方法．

　解：

　将表格中的数据补充完整．

　用同一滑轮组提升不同重物至同一高度，提升的物重增加时，除克服动滑轮重所做的额外功外，其他额外功将 __变大 __( 填“变大”“变小”或“不变” ) ．进一步分析可知，在动滑轮和绳重一定的情况下，该滑轮组的机械效率与 __物重 __和 __摩擦力 __有关．

　若第一次实验中，钩码上升0.1 m 所用的时间为 1.5 s ，则动力的功率为 __0.14__W.

　命题点

　

　3

　

　机械效率相关计算

　

　( 8

　

　年

　

　5 考 )

　3． ( 多选 )(2017 ·河北 ) 用五个相同质量的滑轮和绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，在绳子自由端分别

　用力将重力为

　G的物体匀速提升，乙滑轮组的效率为

　η 乙，不计摩擦、绳和木板的重，下列说法正确的是

　

　(BCD)

　A．两个滑轮组的机械效率可能相等

　B． F1 一定大于

　F2

　（ 1－ η乙 ）G

　C．每个滑轮重为

　2η 乙

　D．甲、乙将重物提升相同的高度，

　F1 与 F2 的功率可能相等

　4．(2018 ·河北 ) 一台起重机在

　10 s

　4

　__1.44 ×10 __J__．若起重机做的额外功是

　

　内将重为

　9600J

　

　3 600 N 的货物匀速提高了

　4 m，起重机做的有用功是

　，则机械效率是

　__60%__，起重机的总功率是

　__2__400__W.

　5．(2016 ·河北 ) 如图所示是某建筑工地用电动机、定滑轮和斜面组成的装置，将重为

　1 600 N 的建材从斜面

　底端匀速拉到顶端．已知斜面倾角为

　30°，斜面高为

　4.5 m ，建材移动的速度为

　0.4 m/s ，电动机的输出功率为

　400 W，斜面的效率与整个装置的效率之比

　η 1∶ η2＝10∶9.( 忽略定滑轮处摩擦及绳重

　) 求：

　对建材做的有用功．

　斜面的效率．

　电动机消耗的电能．

　解： (1) W有用 ＝Gh＝1 600 N ×4.5 m ＝ 7 200 J

　W

　

　s

　(2) ∵ P＝ t

　

　W＝ Fs

　

　v＝t

　400 W

　∴拉力： F＝ v＝ 0.4 m/s ＝ 1 000 N

　斜面的机械效率：

　有用

　有用

　7200J

　W

　W

　1＝ W总 ＝ Fs ＝ 1 000 N ×2×4.5 m ＝ 80%

　9

　装置的效率： η 2＝η1 ＝ ×80%＝ 72%

　1010

　电动机消耗的电能：

　W＝W有用 ＝7 200 J ＝1×10 4 J

　η2

　0.72

　6．(2013 ·河北 ) 如图所示，重为

　N的力匀速提升物体，物体的速度为

　

　1140N

　0.2 m/s.(

　

　的物体，它与水平地面的接触面积为

　不计摩擦及绳重

　) 求：

　

　1.5 ×10 3 cm 2. 工人师傅用

　

　600

　工人师傅拉绳的功率．

　滑轮组的机械效率．

　体重为 450 N 的小明用此滑轮组提升物体，但物体没有被拉动，物体对地面的最小压强为多大．

　W总

　Fs

　解： (1) 拉力的功率：

　P拉 ＝ t ＝ t ＝ Fv 绳 ＝600 N×2×0.2 m/s ＝ 240 W

　滑轮组的机械效率：

　η ＝ W有用 ＝

　Gh＝

　G

　＝1140N

　＝95%

　总

　绳

　×2 600 N×2

　W

　Fs

　F

　由于忽略摩擦及绳重， 2F＝ G＋G动

　动滑轮重： G动＝ 2F－G＝2×600 N－ 1 140 N ＝ 60 N

　绳端最大拉力等于人的重力，则物体对滑轮组的拉力：

　F

　拉

　′＝ 2G －G

　, ①滑轮组提升物体的拉力：

　F

　′

　人

　动

　拉

　＝G－F 支, ②

　则物体受到的支持力：

　F 支＝ G＋ G动－ 2G人＝ 1 140 N ＋ 60 N －2×450 N＝ 300 N

　所以物体对地面的最小压强：

　压

　支 300N

　3

　F

　F

　p＝ S ＝ S ＝ 0.15 m 2＝2.0 ×10

　Pa

　7．(2012 ·河北 ) 如图所示，重为

　16 N 的物体 A 在拉力

　随时间变化的图象如图乙所示．已知动滑轮重

　0.5 N ，物体

　0.25 倍．求：

　

　F 的作用下， 5 s 内匀速运动了

　0.5 m

　A 在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力

　

　．拉力 F 做的功

　f 为物重 G的拉力 F 的功率．

　拉力 F 大小．

　克服绳重及摩擦所做的额外功占总功的比例．

　解： (1) 由图乙可知， 5 s 内拉力 F 做的功为 2.5 J

　2.5 J

　拉力的功率： P＝ t ＝ 5 s ＝ 0.5 W

　(2) 由图甲可知，绳子末端移动的距离为物体移动距离的2 倍．

　绳子末端的速度： v 绳＝ 2v 物 ＝2×

　s物

　0.5 m

　＝2×

　＝ 0.2 m/s

　t

　5 s

　由于物体匀速运动，则

　＝

　P Fv

　0.5 W

　所以拉力： F＝v绳 ＝0.2 m/s ＝ 2.5 N

　克服绳重及摩擦所做的额外功：

　W额外 ＝ W总－ W有用 － W动

　由于物体 A做匀速运动，拉力

　F′与其受到的摩擦力

　f 大小相等，即

　F′＝ f ＝ 0.25 G＝0.25 ×16 N＝ 4 N

　则克服绳重及摩擦所做的额外功占总功的比例：

　W

　W－W －W

　Fs － F′ s

　－G s

　物

　2.5 N ×2×0.5 m －4 N×0.5 m －0.5 N ×0.5 m

　1

　额外

　总

　有用

　动

　绳

　物

　动

　W总 ＝

　W总

　＝

　Fs绳

　＝

　2.5 N ×2×0.5 m

　＝

　10

　重难点

　有关机械效率的计算

　(2018 ·咸宁 ) 如图所示，用滑轮组在

　4 s 内将重为

　160 N 的物体匀速提升

　2 m，若动滑轮重

　20 N ，

　不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重．则在此过程中，下列说法正确的是

　(B)

　A．绳子自由端向上移动了

　4 m B ．拉力 F 的功率为

　90 W

　C．拉力 F 为 90 N D ．滑轮组的机械效率为

　80%

　【变式训练

　1】

　( 多选 )(2018 ·滨州 ) 如图所示，重

　400 N 的物体在

　30 N 的水平拉力

　F 的作用下，以

　0.1

　m/s 的速度沿水平地面向左匀速直线运动了

　10 s ，滑轮组的机械效率为

　80%，则在此过程中，下列说法正确的是

　(ACD)

　A．绳子自由端移动的距离为

　3 m

　B．有用功为 400 J

　C．拉力 F 的功率为 9 W

　D．物体与地面间的滑动摩擦力为72 N

　【变式训练 2】 (2018 ·德阳 ) 如图所示，沿斜面把一个质量为

　12 kg 的物体匀速拉到最高处，沿斜面向上

　的拉力是 ＝ 100 N ，斜面长

　2 m、高 1 m，则其机械效率是

　__60__%，物体所受摩擦力是

　__40__N． (

　g

　取 10 N/kg)

　F

　【变式训练

　3】

　如图所示，在测定杠杆机械效率的实验中，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆

　OB

　下面的物块缓慢上升至虚线位置，测力计的示数

　F 为 __2.5__N ，测力计上升的高度

　s 为 0.2 m ．物块重 G为 1.5

　N，物块上升的高度

　h 为 0.3 m ，则杠杆的机械效率为

　__90__%.

　实验突破

　测量滑轮组的机械效率

　某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图所示．

　甲

　乙

　丙

　丁

　实验次数

　1

　2

　3

　物理量

　钩码重 G/N

　4

　4

　6

　钩码上升高度 h/m

　0.1

　0.1

　0.1

　绳端拉力 F/N

　1.8

　1.6

　2.4

　绳端移动距离 s/m

　0.3

　0.4

　机械效率 η

　74.1%

　62.5%

　实验中应沿竖直方向 __匀速 __拉动弹簧测力计，使钩码上升．

　通过表中数据可分析出第 2 次实验是用 __乙 __( 填“甲”或“乙” ) 图所示装置做的实验．

　通过第 1 次实验和第 2 次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多 ( 动滑轮的质量越大 ) ，滑轮组的机械效率 __越低 __( 填“越高”“不变”或“越低” ) ．

　(4) 小组同学再用第

　1 次实验中使用的装置做第

　

　3 次实验，表中第

　

　3 次实验中空缺的数据应为：绳端移动距离

　s＝ __0.3__m，机械效率 η ＝__83.3%__．

　(5) 比较第

　

　1 次实验和第

　

　3 次实验可得出结论：使用同一滑轮组，

　

　__增大提升的物重，可以提高滑轮组的机械

　效率 __．

　(6) 有的同学认为：机械越省力，它的机械效率越高．分析表中数据，你认为这句话是或“错误” ) 的．

　

　__错误 __( 填“正确”

　(7) 只要滑轮组结构一定，知道绕动滑轮的有

　

　n 段细绳，测滑轮组机械效率的实验器材就可以不需要

　

　__刻度尺

　G

　__( 填一种测量工具名称

　

　) ，且机械效率的表达式通式为

　

　η ＝__nF__( 用本题中有关字母表示

　

　) ．

　如采用图丙装置，改变动滑轮重G动，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图丁的图象，分

　析图象中的 A 点可知，被提升物体所受的重力为__3__N． ( 忽略绳重和摩擦 )

　(9) 关于影响滑轮组机械效率的因素，该小组同学讨论后得到以下认识，你认为正确的有能不止一项正确 ) ．

　

　__AE__(填序号，可

　A．在相同情况下，摩擦越大，机械效率越小

　B．在相同情况下，摩擦越大，机械效率越大

　C．忽略摩擦，定滑轮质量相同，则机械效率相同

　D．忽略摩擦，动滑轮质量相同，则机械效率相同

　E．忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，则机械效率越大

　F．忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，则机械效率越小

　1．(2018 ·东营 ) 对物理概念的理解是学好物理的关键．关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是

　(C)

　A．通过改进机械的性能可以使机械效率达到

　100%

　B．做功多的机械，功率一定大

　C．功率大的机械，做功一定快

　D．做功快的机械，机械效率一定高

　2．(2017 ·东营 ) 如图所示，物理兴趣小组分别用甲、乙两个滑轮组匀速提起质量相同的物体，不计绳重及摩

　擦．若每个滑轮质量相同，对比两个滑轮组，下列说法正确的是

　(B)

　甲

　乙

　A．甲更省力，甲机械效率大

　B．乙更省力，机械效率一样大

　C．乙更省力，乙机械效率大

　D．甲更省力，机械效率一样大

　3．(2018 ·重庆 ) 部分农户在新建住房时，常利用如图所示的简易滑轮提升建材．在一次提升建材的过程中，建筑工人用 400 N 的拉力，将重 600 N 的建材在 10 s 内匀速提高 3 m．则下列判断正确的是 (C)

　A．滑轮所做的有用功为

　1 200 J

　B．滑轮受到的重力为

　100 N

　C．该滑轮的机械效率

　η＝ 75%

　D．绳子自由端移动的速度大小为

　0.3 m/s

　4．(2018 ·乐山 ) 图甲中用力 F1 水平拉着重为 G的物体在水平路面上匀速移动 s 的距离．图乙中用动滑轮拉着它也在同一路面上匀速移动 s 的距离，水平拉力为 F2. 使用动滑轮的过程中 (D)

　A．总功为

　W总 ＝ F2s

　B．有用功为

　W有 ＝ Gs

　Gs

　C．机械效率为

　η ＝ 2F2s

　D．额外功为

　W额 ＝ 2F2 s－ F1s

　5．(2017 ·随州 ) 同一物体 ( 质量为 m) 先用滑轮组 ( 如图甲 ) 匀速提升，后沿斜面

　( 如图乙 ) 匀速提升，两次提升

　3

　高度均为 h，两次拉力大小均为

　4mg，斜面长 AB＝ 2h，则这两次提升物体的机械效率比较

　(C)

　甲

　A． η 甲 ＞ η 乙 B

　C． η 甲 ＝ η 乙 D

　

　乙

　． η 甲 ＜η 乙

　．条件不足无法比较

　6．(2017 ·重庆

　B 卷 ) 工人师傅利用如图所示的两种方式，将重均为

　段距离． F1、F2 始终沿竖直方向；图甲中

　OB＝ 2OA，图乙中动滑轮重为

　重、绳重和摩擦，则下列说法正确的是

　(C)

　

　300 N 的货物从图示位置向上缓慢提升一

　60 N，重物上升速度为

　0.01 m/s.

　不计杠杆

　A．甲、乙两种方式都省一半的力

　1

　逐渐变大

　B．甲方式 F 由 150 N

　C．乙方式机械效率约为

　83.3%

　D．乙方式 F2 的功率为 3 W

　7．(2017 ·达州 ) 用如图所示滑轮组拉着重为

　30 N 的物体 A 匀速前进 0.2 m ，则绳子自由端移动的距离为

　__0.6__m；若物体 A与地面的摩擦力为

　9 N ，则拉力所做的有用功是 __1.8__J；若实际拉力 F＝ 4 N ，则该滑轮组

　的机械效率为 __75%__．

　8．如图所示，小明在

　

　3 s

　

　内将一个重

　

　100 N

　

　的物体从斜面底部向上匀速拉到斜面的顶端，沿斜面的拉力

　

　F 为

　75 N ，物体沿斜面移动的距离

　s 为 5 m，上升的高度

　功率是 __125__W__；斜面的机械效率为

　__80%__．

　

　h 为

　

　3 m，则人对物体做的有用功是

　

　__300__J__，拉力做功的9．(2018 ·临沂 ) 小明用如图所示的动滑轮提起

　140 N 的水桶，动滑轮重

　子的动力为 __80__N；如果向水桶内再加入

　40 N 的水，提起时动滑轮的机械效率

　“不变” ) ．

　

　20 N( 不计绳重和摩擦

　) ，小明拉绳

　__变大 __( 填“变大”“变小”或

　10．小代用如图所示的滑轮组将重为

　80%，不考虑绳重及摩擦，则绳端的拉力是

　

　640 N 的物体匀速提升了__400__N，拉力的功率是

　

　2 m，用时 __40__W.

　

　40 s

　

　，此过程中滑轮组机械效率为

　11．(2018 ·石家庄路北区三模

　) 在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行了三次实验

　( 如图

　所示 ) ，实验数据记录如下表．

　钩码

　钩码上升

　弹簧测力计

　弹簧测力计

　机械

　次数

　重/N

　距离 /cm

　示数 /N

　上升距离 /cm

　效率

　1

　2

　10

　0.8

　30

　83.3%

　2

　4

　10

　1.5

　30

　3

　6

　10

　30

　90.9%

　(1)

　第 2

　次实验中滑轮组的机械效率为

　__88.9%__( 结果保留一位小数 ) ．

　(2)

　第 3

　次实验中，弹簧测力计的示数漏填，由图丙可知弹簧测力计示数为

　__2.4__N.

　(3)

　分析数据可得结论：同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越

　__高__( 填“高”或“低” ) ．

　根据实验结论推测，使用该滑轮组再次将重8 N 的物体匀速提升 10 cm，此时滑轮组的机械效率可能为

　__C__( 只填字母 ) ．

　A． 71.6%

　B. 82.4%

　C． 92.1%

　根据表中的数据分析可知，随着物重的增大，额外功 __变大 __( 填“变大”“变小”或“不变” ) ．原因是__克服摩擦做功更多 __．

　12．(2018 ·呼和浩特 ) 如图所示，用甲、乙两种滑轮组，分别匀速竖直向上提升同一重物，从相同位置开始提升至同一高度处，求：

　(1)

　若不计绳重、滑轮重及摩擦，两次拉力

　1 和

　2 之比；

　F

　F

　(2)

　若不计绳重及摩擦，重物质量为

　400 g ，动滑轮质量为

　100 g ，匀速拉动过程中甲、乙两装置的机械效

　率．

　解： (1) 由图知，甲图中，

　n1＝ 2；乙图中， n2＝3，

　1

　若不计绳重、滑轮重及摩擦，则拉力

　F＝ nG，

　1

　F

　G

　n

　3

　n1

　2

　两次拉力 F1 和 F2 之比：

　1

　F

　＝

　＝

　n

　＝

　2

　1

　2

　G

　n2

　(2) 重物的重力： G＝ mg＝0.4 kg ×10 N/kg ＝ 4 N

　动滑轮的重力：

　G轮 ＝m轮 g＝0.1 kg ×10 N/kg ＝ 1 N

　不计绳重及摩擦时，滑轮组的机械效率

　W有

　Gh

　G

　η ＝ W总 ＝ （G＋ G轮） h＝G＋ G轮

　W有

　Gh

　G

　由于两装置中物重和动滑轮重均相同，所以甲、乙两装置的机械效率相等：

　η ＝ W总 ＝ （ G＋G轮 ）h＝ G＋ G轮 ＝

　4 N

　4 N＋1 N＝80%

　13．如图所示，用一个重为 18 N 的动滑轮来提升物体，在实际工作中匀速竖直向上的拉力为 30 N ，则动滑轮的机械效率 (D)

　A．一定等于

　30%

　B．一定等于

　70%

　C．可能大于

　70%

　D．一定小于

　70%

　14．(2018 ·枣庄 ) 如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用

　A、 B 两物体，不计绳重和摩擦．若

　GA＞ GB，则 η 甲 __＞ __η 乙；若 FA＝FB，则

　

　FA、 FB 匀速提升重力为

　GA、 GB的GA__＜__GB.( 填“＞”“＜”或

　“＝”)

　15．(2018 ·石家庄裕华区二模

　) 如图所示，救援车辆

　A 通过滑轮组对坠入深沟的汽车

　在向右匀速行驶过程中，发动机功率为

　33 kW，受到地面阻力为

　A车重的 0.1 倍．已知

　为 2.6 t

　，提升过程中，

　B 车匀速上升速度为

　1 m/s ，忽略滑轮组的绳重和摩擦．求：

　

　B 进行救援，已知

　A车

　A 车质量为 2 t ， B车质量

　救援车 A 在行驶中的发动机牵引力多大？

　在匀速提升 B 车时，滑轮组的机械效率多大？ ( 结果保留一位小数 )

　(3) 当 A 车牵引力为

　6×103 N 时， B 车对地面的压强多大？

　( 已知 B 车 4 个车轮，每个车轮与地面的接触面积

　为 250 cm 2) ．

　解： (1) A 车速度： vA＝ 3v＝3×1 m/s ＝ 3 m/s

　Fs

　由 P＝ t ＝ t ＝ Fv 得，

　P＝ 3.3 ×10

　4

　F 牵＝

　W＝1.1 ×10 4 N

　vA3 m/s

　(2) A车对绳的拉力：

　F 拉 ＝ F 牵 － f ＝1.1 ×10 4 N －0.1 ×2×10 4 N＝9×10 3 N

　GB

　2.6 ×10 4 N

　η ＝ nF＝ 3×9×10 3 N＝ 96.3%

　(3) 因为 F 拉＝ ( GB＋ G动)/3 ，故 G动＝ 3F 拉 －GB＝3×9×10 3 N －2.6 ×10 4 N ＝1×10 3 N

　当 A 车牵引力为

　6×10 3 N 时，绳端拉力为

　F＝F′ 牵 － f ＝6×10 3 N －0.1 ×2×10 4 N ＝4×10 3 N

　提升汽车 B的力为： F 提＝ 3F－G动＝3×4×10 3 N －1×10 3 N ＝1.1 ×10 4 N

　汽车

　B

　对地面的压力为：

　F

　压＝

　F

　支＝

　B－

　F

　提＝2.6 ×10 4

　N －1.1 ×10

　4 N＝1.5 ×104 N

　G

　F

　1.5 ×10

　4

　N

　5

　压

　故汽车 B 对地面的压强为：

　p＝ 4S＝ 4×2.5 ×10 － 2 m2＝1.5 ×10

　Pa

　16． (RJ 教材 8 下 P88T3 变式 )(2018 ·广安 ) 如图所示，斜面长

　3 m，高 0.6 m ，建筑工人用绳子在

　6 s 内将

　重 500 N 的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是

　150 N( 忽略绳子的重力

　) ．则下列说法正确的是

　(A)

　A．斜面上的摩擦力是

　50 N

　B．拉力的功率是

　50 W

　C．拉力所做的功是

　300 J

　D．斜面的机械效率是

　80%