1、9.6 测量滑轮组机械效率 一、选择题 1.如图所示的装置，工人用 250N 的力将重为 400N 的物体匀速提升 2m，下列计算结果正确的是（）。A.有用功是 800J；B.有用功是 500J；C.机械效率为 80%；D.机械效率为 62.5%【答案】AC。【解析】有用功：W 有=Gh=400N2m=800J；拉力 F 移动的距离：s=2h=22m=4m；拉力 F 所做的总功：W 总=Fs=250N4m=1000J；滑轮组的机械效率：=100%=100%=80%。故选 AC。2如图所示的两个滑轮组，每个轮的质量都相等用它们提升等重的物体时，作用在两个滑轮组上的动力分别为 F1和 F2，两个滑
2、轮组的机械效率分别为 1和 2。若不计摩擦和绳重，则下列判断中正确的是（）。A.一定是 F1F2；B.一定是 F1F2；C.一定是 12；D.一定是 12【答案】D。【解析】左图：使用滑轮拉组拉力 F1=（G 物+2G 轮），右图，使用滑轮拉组拉力 F2=（G 物+G 轮），不知物重和动滑轮重的关系，不能确定 F1、F2的大小关系，故 A、B 错；假设提升物体的高度均为 h，利用左图滑轮组，W 有用=Gh，不计摩擦和绳重，W 额 1=2G 轮h；利用右图滑轮组，W 有=Gh，不计摩擦和绳重，W 额 2=G 轮h W 额 1W 额 2，=，12，故 C 错、D 正确。故选 D。3如图所示，用一个
3、重为 18N 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 30N，则动滑轮的机械效率（）。A一定等于 30%；B一定等于 70%；C可能大于 70%；D一定小于 70%【答案】C。【解析】物体升高 h 时，绳子自由端移动的距离 s=2h；总功：W 总=Fs=30N2h；额外功：W 额=G 轮h=18Nh；有用功：W 有=W 总-W 额=30N2h-18Nh=42Nh；机械效率：=70%。考虑绳重和摩擦时，额外功增大，总功不变，有用功减小，有用功在总功中的比值减小，机械效率降低，机械效率一定小于 70%。故选 C。4.（2017陕西）如图所示，某工地用滑轮组将重为 5000N 的货物匀
4、速提升 6m，所用时间为 20s，在绳的末端所用拉力为 2200N，下列说法错误的是（）。AM 处滑轮的作用是改变力的方向；B提升货物过程中的有用功是 3104J；C拉力的功率为 660W；D若只增加货物所受的重力，滑轮组的机械效率将增大【答案】C。【解析】A、M 处滑轮的轴的位置不变，是定滑轮，其作用是改变力的方向，故 A 正确。B、提升货物过程中的有用功 W 有用=Gh=5000N6m=3104J，故 B 正确。C、由图知 n=3，则拉力端移动距离 S=3h=36m=18m，拉力做的总功 W 总=FS=2200N18m=3.96104J，拉力做功功率：P=1980W，故 C 错。D、只增加
5、货物所受的重力，有用功增加，额外功不变，有用功占和总功的比值变大，滑轮组的机械效率也会随之增大，故 D 正确。故选 C。二、填空题 5.（2017天津）利用如图所示的滑轮组，在 5s 内将重为 360N 的物体匀速向上提起2m，作用在绳端竖直向上的拉力 F 为 150N，该滑轮组的机械效率是，拉力 F 的功率是 W。【答案】80%、180。【解析】由图可知，n=3，则绳端移动的距离：s=nh=32m=6m，拉力做的功：W 总=Fs=150N6m=900J，有用功：W 有=Gh=360N2m=720J，滑轮组的机械效率：%80900720NNWW总有用；拉力 F 的功率：WsJtWP180590
6、0总。故答案为：80%、180。6.（2017徐州）如图所示，用动滑轮提升重物，使用动滑轮的好处是。若物体重为4N，弹簧测力计示数如图所示为 N，则动滑轮的机械效率为。【答案】可以省力、2.4、83.3%。【解析】（1）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。（2）由图可知，弹簧测力计的 1N 分成 5 份，故其分度值为 0.2N，此时的示数为 2.4N。（3）题中使用的是动滑轮，有 2 段绳子承担物重，绳子末端移动距离 S=2h，拉力做的有用功：W 有=Gh；拉力做的总功：W 总=FS。动滑轮的机械效率为：%3.834.22422NNFGhFGhFSGh
7、WW总有用。故答案为：可以省力、2.4、83.3%。7学校的物理兴趣小组在“探究滑轮组的机械效率”时设计了如图所示的实验装置，钩码总重 6N，由图可知，弹簧测力计竖直向上匀速拉动细绳时的拉力为 N，钩码 4s 内上升 0.2m，上升过程中钩码的机械能 （填“变大”、“变小”或“不变”），该滑轮组的机械效率为 （保留一位小数）。【答案】2.4；变大；83.3%。【解析】（1）由图知，测力计的分度值为 0.2N，所以测力计的示数为 2.4N；（2）弹簧测力计匀速拉动钩码上升，钩码的质量不变，速度不变，故动能不变；高度增加，故重力势能增大，所以机械能变大；（3）因为由 3 段绳子承担物重，所以 s=
8、3h，=W 有用/W 总100%=Gh/FS100%=6Nh2.4N3h100%=83.3%。故答案为：2.4；变大；83.3%。8工人把货物拉上货仓时，用了如图所示的滑轮组，己知货物重为 500N，用沿绳方向大小为 300N 的力 F 拉绳端使货物匀速上升 3m，此过程中工人所做的功为 J，滑轮组的机械效率为 ，若不计绳重和摩擦，则动滑轮重为 N。【答案】1800；83.3%；100。【解析】绳子拉下的长度为 S=2h=23m=6m；拉力做的功为 W 总=FS=300N6m=1800J；拉力做的有用功为 W 有用=Gh=500N3m=1500J；滑轮组的机械效率为=100%83.3%；克服动
9、滑轮做的功为 W 额=W 总-W 有用=1800J-1500J=300J；动滑轮重为 G=100N；故答案为：1800；83.3%；100。9如图所示，在“测滑轮组机械效率”实验中，物体重为 5.4N。（1）实验时要_向上_拉动弹簧测力计；若物体上升高度为 10cm，此时弹簧测力计的示数如图中所示，是_N，则滑轮组的机械效率是_。（2）若仅增加物体上升的高度，该滑轮组的机械效率将_（选填“增大”、“减小”或“不变”），故本实验中，不一定要用的测量器材是_。【答案】（1）竖直；匀速；2.4；75%；（2）不变；刻度尺。【解析】（1）在实验操作中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，这样弹簧测力计处于平衡
10、状态，弹簧测力计的示数才反映了拉力的大小；由图可知，n=3，弹簧测力计的分度值为 0.2N，弹簧测力计的示数为 2.4N，W 有=Gh=5.4N0.1m=0.54J，重物有 3 段绳子承担，s=3h=30.1m=0.3m，W 总=Fs=2.4N0.3m=0.72J，=W 总/W 有100%=0.54J0.72J100%=75%；（2）根据=W 有/W 总=Gh/Fs=Gh/Fnh=GnF 可知，仅增加物体上升的高度时滑轮组的机械效率不变；本实验中不一定要用刻度尺测量物体上升的高度和弹簧测力计移动的距离。故答案为：（1）竖直；匀速；2.4；75%；（2）不变；刻度尺。三、计算题 10质量为 60
11、kg 的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图象如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计。（g=10N/kg）（1）影响滑轮组机械效率的因素之一是物重（或动滑轮重）；（2）若工人在 1min 内将货物匀速向上提高了 6m，作用在钢绳上的拉力为 400N，求拉力的功率；（3）求动滑轮受到的重力；（4）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是多少？【解析】（1）已知机械中摩擦力及绳重忽略不计，则影响滑轮组机械效率的因素有物重、动滑轮重；（2）由图可知，n=3，则绳端移动的距离：s=nh=36m=18m，拉力做的功：W=Fs=400N18m=720
12、0J，拉力的功率：P=W/t=7200J60s7200J60s=120W；（3）由图乙可知，物重 G=300N 时，滑轮组的机械效率=60%，因机械中摩擦力及绳重忽略不计，克服物重做的功为有用功，克服动滑轮重力和物重做的功为总功，所以，滑轮组的机械效率：=W 有/W 总=Gh/（G+G 动）h=300N/(300N+G 动)=60%，解得：G 动=200N；（4）已知工人的质量为 60kg，则该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力：F 大=G 人=m 人g=60kg10N/kg=600N，由 F=1n1n（G+G 动）可得，提升的最大物重：G 大=nF 大-G 动=3600N-2
13、00N=1600N，则滑轮组的最大机械效率：大=G 大/(G 大+G 动）100%=1600N/(1600N+200N)100%88.9%。答：（1）物重（或动滑轮重）；（2）拉力的功率为 120W；（3）动滑轮受到的重力为 200N；（4）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是 88.9%。一、选择题 1.（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（）。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
14、【答案】B。【解析】不计绳重及摩擦，拉力 F=（G 物+G 轮），n 甲=2，n 乙=3，绳子受的拉力：F 甲=（G 物+G 轮），F 乙=（G 物+G 轮），F 甲F 乙，乙图省力。动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W 额=G 轮h，W 有用=G 物h，利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，由=100%，可知，滑轮组的机械效率相同。故选 B。2.（2017通辽）某实验小组分别用如图所示的甲乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）匀速提起相同的重物，所用的拉力分别为 F1和 F2，机械效率分别为 1和 2，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（）。AF1F2，1=2 BF1F2，1=2 CF1
15、F2，12 DF1F2，12【答案】A。【解析】不计绳重及摩擦，则拉力 F=（G 物+G 动），由图可知 n1=2，n2=3，则绳子受的拉力：F1=（G 物+G 动），F2=（G 物+G 动），故 F1F2。动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W 额=G 动h，W 有用=G 物h，所以，利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，则由=可知，滑轮组的机械效率相同，即 1=2。故选 A。3（2018龙东）（多选题）如图所示，用滑轮组提升重物时，重 600N 的物体在 10s内匀速上升 1m。已知绳子的拉力为 400N，则提升重物的过程中（）。A绳子自由端被拉下 3m B做的有用功是 600
16、J C滑轮组的机械效率为 80%D拉力 F 的功率为 80W【答案】BD。【解析】A、由图可知，n=2，绳子自由端移动的距离 s=2h=21m=2m，故 A 错；B、做的有用功：W 有用=Gh=600N1m=600J，故 B 正确；C、拉力做的总功：W 总=Fs=400N2m=800J，滑轮组的机械效率：=100%=75%，故 C 错；D、拉力做功的功率：P=80W，故 D 正确。故选 BD。二、填空题 4.（2017南京）如图所示，物体重 180N，动滑轮重 10N，小明用 100N 的拉力（方向不变）将物体匀速提升 2m，用了 10s，则此过程中有用功是 J，额外功是 J，拉力的功率是 W
17、，滑轮组的机械效率是 。【答案】360、40、40、90%。【解析】（1）滑轮组提升重物时所做的有用功：W 有=Gh=180N2m=360J。（2）、（3）由图知有 2 段绳子拉着物体，S=2h=22m=4m，拉力所做的总功：W 总=FS=100N4m=400J，拉力所做的总功的功率：P=40W；则 W 额外=W 总W 有用=400J360J=40J。（4）滑轮组的机械效率：=100%=100%=90%。故答案为：360、40、40、90%。5（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 FA、FB匀速提升重力为 GA、GB的 A、B 两物体，不计绳重和摩擦。若 GAGB
18、，则 甲 乙；若 FA=FB，则 GA GB。（选填“”、“”或“=”）【答案】；。【解析】（1）不计绳重和摩擦，克服物体重力做的功为有用功，克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功，则滑轮组的机械效率：=100%=100%=100%=100%，因物体的重力 G 越大，1+越小，越大，且动滑轮的重力相等，所以，GAGB时，甲 乙；（2）由图可知，n 甲=2，n 乙=3，由 F=（G+G 动）可得，提升物体的重力：G=nFG 动，则 FA=FB时，提升物体的重力关系为 GAGB。故答案为：；。三、实验探究题 6.（2017天水）如图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重为 6N。（1）实验时应竖直
19、向上 拉动弹簧测力计，测得拉力大小为 2.5N；（2）若钩码上升的高度为 10cm，该滑轮组的机械效率为 ；（3）若仅增加钩码的质量，则该滑轮组的机械效率将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。【答案】（1）匀速；（2）80%；（3）增大。【解析】（1）实验时应匀速拉动测力计；（2）根据实验数据，由效率公式求出滑轮组的效率；（3）使用滑轮组时，做的额外功不变，增加钩码的重，增大了有用功，因此机械效率会变大。（1）实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力计。（2）由图示滑轮组可知，滑轮组承重绳子的有效股数 n=3，滑轮组的机械效率：%805.236NNFnGFnhGhFSGHWW总有。（3）使用滑轮组
20、时，做的额外功不变，增加钩码的重，增大了有用功，则有用功占总功的比例增大，也就是机械效率变大。7.（2019遂宁）遂宁在“测量滑轮组机械效率”的实验中，某组同学选择了如图所示的两种滑轮组进行多次实验，记录的实验效据如下表：实验次数 钩码重 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 1 0.5 10 30 2 1.5 10 0.8 30 62.5%3 0.5 10 0.5 40 25.0%4 1.5 10 0.7 40 53.6%（1）根据表中数据可以判断出第一次实验所选择的是_（选填“甲”或“乙“）滑轮组。（2）在第一次实验中，当_拉动滑轮组时，弹簧测力计
21、示数如图丙所示，拉力 F为_N；该次实验滑轮组的机械效率是_（计算结果精确到 0.1%）。（3）机械效率是机械性能好坏的重要标志结合生产生活实际，分析实验数据可知，下列提高机械效率的措施不可行的是_（选填符号）。A增加所提物重 B减轻机械自重 C机械加润滑油 D增加重物上升高度【答案】甲；竖直向上匀速；0.4；41.7%；D。【解析】（1）由表中第一次实验数据可知，钩码上升的高度 h=10cm，绳端移动的距离s=30cm，由 s=nh 可得，绳子的有效股数 n=3，由图可知，甲滑轮组绳子的有效股数为 3，乙滑轮组绳子的有效股数为 4，所以，第一次实验所选择的是甲滑轮组；（2）实验时要竖直向上匀
22、速拉动弹簧测力计的，这样示数才会稳定，所读出的数值才等于拉力的大小；由图丙可知，弹簧测力计的分度值为 0.2N，拉力 F=0.4N，该次实验滑轮组的机械效率=100%=100%41.7%；（3）A由 1、2 或 3、4 两组数据可知，用相同的装置提升物体的重力越大，滑轮组的机械效率越大，故 A 可行；B由 1、3 或 2、4 两组数据可知，用不同的状态提升相同的物体上升相同的高度时，机械自重越小，滑轮组机械效率越大，故 B 可行；C机械加润滑油，提升重物时减小了额外功，根据=100%=100%可知，滑轮组的机械效率越大，故 C 可行；D由=100%可知，滑轮组机械效率与物体提升的高度无关，故
23、D 不可行。故选：D。故答案为：（1）甲；（2）竖直向上匀速；0.4；41.7%；（3）D。8.（2019邵阳）某物理兴趣小组在测量滑轮组的机械效率，实验过程如下：用弹簧测力计测量沙和袋所受总重力 G 并填入表格。按图安装滑轮组，分别记下沙袋和绳端的位置。匀速拉动弹簧测力计，使沙袋升高，读出拉力 F 的值，用刻度尺测出沙袋上升的高度h 和绳端移动的距离 s，将这三个量填入表格。算出有用功 W 有，总功 W 总，机械效率。改变沙袋中沙子的重量，重复上面的实验。次数 沙和袋所受的总重力 G/N 提升高度 h/m 有用功 W 有/J 拉力 F/N 绳端移动的距离s/m 总功 W 总/J 机械效率 1
24、 0.6 0.2 0.12 0.3 0.18 66.7%2 0.9 0.2 0.18 0.4 0.6 0.24 3 1.2 0.2 0.24 0.5 0.6 0.30 80%请根据实验过程和实验记录，思考并回答：（1）在第一次实验中，粗心的小冬同学忘记在表格中填写绳端移动的距离 s，你认为 s应该为 m。（2）根据表中数据，可计算得出第二次实验的机械效率为。（3）根据表中数据，分析得出所用动滑轮的重为 N。（绳重和摩擦忽略不计）（4）分析三次实验中的数据，可以发现用同一个滑轮组提升重物，物重越大，滑轮组的机械效率。（选填“越大”、“越小”或“不变”）【答案】（1）0.6；（2）75%；（3）0
25、.3；（4）越大。【解析】（1）绳子的有效段数为 3，根据 snh，在第一次实验中，绳端移动的距离 s30.2m0.6m；（2）根据表中数据，可计算得出第二次实验的机械效率为：2100%75%；（3）不计绳重和摩擦，绳子自由端的拉力：F，结合第一次实验的数据可得，所用动滑轮的重：G 动3FG30.3N0.6N0.3N；（4）纵向分析三次实验中的数据，可以发现用同一个滑轮组提升重物，物重越大，滑轮组的机械效率越大。故答案为：（1）0.6；（2）75%；（3）0.3；（4）越大。四、计算题 9.（2017襄阳）质量为 60kg 的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化
26、的图象如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计。（g=10N/kg）（1）影响滑轮组机械效率的因素之一是 ；（2）若工人在 1min 内将货物匀速向上提高了 6m，作用在钢绳上的拉力为 400N，求拉力的功率。（3）求动滑轮受到的重力。（4）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是多少？【解析】（1）已知机械中摩擦力及绳重忽略不计，则影响滑轮组机械效率的因素有物重、动滑轮重；（2）由图可知，n=3，则绳端移动的距离：s=nh=36m=18m，拉力做的功：W=FS=400N18m=7200J，拉力的功率：P=120W；（3）由图乙可知，物重 G=300N 时，滑轮组的机械效率=
27、60%，因机械中摩擦力及绳重忽略不计，克服物重做的功为有用功，克服动滑轮重力和物重做的功为总功，所以，滑轮组的机械效率：=60%，解得：G 动=200N。（4）已知工人的质量为 60kg，则该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力：F 大=G 人=m 人g=60kg10N/kg=600N，由 F=（G+G 动）可得，提升的最大物重：G 大=nF 大G 动=3600N200N=1600N，则滑轮组的最大机械效率：大=100%=100%88.9%。答：（1）物重（或动滑轮重）；（2）拉力的功率为 120W；（3）动滑轮受到的重力为 200N；（4）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，
28、此滑轮组的机械效率最大值是 88.9%。10（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 F1和 F2之比；（2）若不计绳重及摩擦，重物质量为 400g，动滑轮质量为 100g，匀速拉动过程中甲、乙两装置的机械效率。【解析】（1）由图知，甲图中，n1=2；乙图中，n2=3，若不计绳重、滑轮重及摩擦，则拉力 F=G，两次拉力 F1和 F2之比：F1：F2=G：G=：=3：2；（2）重物的重力：G=mg=0.4kg10N/kg=4N，动滑轮的重力：G 轮=m 轮g=0.1kg10N/kg=1N，不计绳重及摩擦时，滑轮组的机械效率=，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：1=2=100%=80%。答：（1）若不计绳重、滑轮重及摩擦，两次拉力 F1和 F2之比为 3：2；（2）若不计绳重及摩擦，甲、乙两装置的机械效率都是 80%。
