初中物理滑轮（组）的机械效率试题

造福于资阳人民的“毗河引水”工程正在如火如荼的进行建设，如图所示为乐至县境内某引水渡槽建设工地用升降机从地面提升渡槽组件的示意图。若渡槽设计高度为 $h=10m$。每一段组件质量为 $m=2\times {10}^3\mathit{kg}$，升降机最大功率为 $P=40\mathit{kW}$，每根钢丝绳上能承受的最大拉力是 $F_0=4\times {10}^{4}N$，不计滑轮和钢丝绳的重力及摩擦力，取 $g=10N/\mathit{kg}$，求：

（1）该升降机一次最多能匀速提升多少段渡槽组件。

（2）某次提升中，升降机最大功率在 $t=20s$内将3段渡槽组件从地面匀速提升值设计高度，求钢丝绳拉力的功率 $P_1$和升降机的机械效率 $\eta$。

用如图所示的滑轮组，将重为 $16N$的物体以 $0.2m/s$的速度匀速提升，滑轮组的机械效率为 $80\%$，若不计绳重及摩擦，拉力 $F$为　　 $N$，拉力的功率为　　 $W$，动滑轮的重力为　　 $N$。

某人站在水平高台上用如图所示的滑轮组提升重物，不计绳重和摩擦。第一次他匀速提升重物 $G_1=150N$时，人竖直向上拉绳的力为 $F_1$，人对高台的压强为 $p_1$；第二次他匀速提升另一重物 $G_2=270N$时，人竖直向上拉绳的力为 $F_2$，人对高台的压强为 $p_2$．两次物体匀速上升的速度均为 $0.5m/s$，人的重力 $G_{人}=500N$，且 $p_1:p_2=14:15$．求：

（1）若人的双脚与高台的总接触面积为 $4\times {10}^{-2}{m}^2$，当人站在高台上没有拉绳时，人对高台的压强；

（2）第一次提升重物时，克服物体重力做功的功率；

（3）第二次提升重物时，滑轮组的机械效率。

如图所示，小丽用三个均重 $10N$的滑轮组成的滑轮组以 $1m/s$匀速起吊重 $470N$的物体，物体上升 $5m$，不计绳的重力及一切摩擦。绳的拉力 $F=$　125　 $N$；滑轮组的机械效率为　　。

如图所示，用滑轮组提升重物时，用大小为 $F_1$的拉力将重 $400N$的物体在 $10s$内匀速提升了 $2m$，已知动滑轮重为 $100N$（不计绳重和摩擦），则滑轮组的机械效率为　　 $\%$，拉力 $F_1$做功的功率为　　 $W$，如利用该装置使该物体沿竖直方向匀速下降时，绳子自由端的拉力为 $F_2$，则 $F_1$　　 $F_2$（选填“大于”、“等于”或“小于” $)$。

2015年10月5日考古学家在黄海海域发现甲午海战沉船“致远舰”的消息轰动了整个考古界，随着水下考古工作的进行，一些重要文物近日陆续出水重见天日，关于这艘在海水中沉睡了120余年的战舰是如何被打捞起的谜题也逐步解开。现某课外活动小组，照此设计了如图所示的简单机械，模拟打捞沉船，实验中用实心立方体 $A$代替沉船，已知 $A$的体积为 $0.1m^3$，质量为 $280\mathit{kg}$（设整个过程 $A$均为匀速直线运动状态，忽略钢缆绳重及滑轮摩擦，不考虑风浪，水流等因素的影响）

（1） $A$完全浸没在水中时受到的浮力是多大？ $\left({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$

（2）若 $A$完全浸没在水中时，滑轮组的机械效率为 $60\%$，那么 $A$完全打捞出水面后，岸上钢绳的拉力 $F$为多大？

（3）若 $A$完全打捞出水面后，以 $0.1m/s$的速度被匀速提升，求岸上钢绳拉力 $F$的功率。

小坤家新买的房子在 $12m$高的楼上，装修时为了节省人工、加快进度，小坤设计了如图所示的滑轮组来提升装修材料。小坤爸爸站在地面上用 $1\mathit{min}$时间匀速把 $100\mathit{kg}$的水泥吊到了楼上，所用的拉力是 $625N$．求此过程中： $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）小坤爸爸的功率有多大？

（2）滑轮组的机械效率是多少？

某工人使用如图甲所示的滑轮组匀速提升浸没在水中的实心物体 $A$，拉力的功率随时间的变化如图乙所示，已知动滑轮的重力为 $60N$，物体匀速上升的速度始终为 $1m/s$。（不计绳重，摩擦及阻力， ${\rho }_{水}=1\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g=10N/\mathit{kg})$

求：

（1）物体浸没在水中时受到的浮力。

（2）物体的密度。

（3）物体浸没在水中时滑轮组的机械效率。

小李同学利用如图所示的滑轮组匀速提升重物。第一次提升的重物 $A$的重力为 $G_A$，加在绳子自由端的拉力为 $F_1$．重物上升的速度为 $v_1$，运动时间为 $t_1$；第二次提升的重物 $B$的重力为 $G_B$，加在绳子自由端的拉力为 $F_2$．重物上升的速度为 $v_2$，运动时间为 $t_2$．已知 $F_1:G_A=5:8$， $G_B:G_A=3:2$， $v_1:v_2=2:1$， $t_1:t_2=2:3$．动滑轮的重力不能忽略。不计绳重与摩擦的影响。下列对两个过程的分析中，正确的是 $($　　 $)$

A．拉力之比为 $F_1:F_2=7:8$

B．拉力的功率之比为 $P_1:P_2=10:7$

C．机械效率之比 ${\eta }_1:{\eta }_2=14:15$

D．额外功之比 $W_1:W_2=2:3$

如图所示，小刚用 $300N$的拉力在 $10s$内把重 $540N$的物体匀速提升了 $1m$，拉力的功率是　　 $W$，滑轮的机械效率是　　。

用一个动滑轮在 $5s$内将一重为 $300N$的物体匀速向上提升 $3m$，动滑轮的机械效率是 $75\%$，则拉力大小为　     　 $N$，若忽略绳重与摩擦，动滑轮的重力为　　 $N$。

如图所示，某考古队用滑轮组将重 $4.8\times {10}^{3}N$，体积为 $100d{m}^3$的文物打捞出水，定滑轮重 $100N$．滑轮组上共有三根绳子 $a$， $b$和 $c$，其中 $a$是悬挂定滑轮， $b$绕在定滑轮和动滑轮上， $c$悬挂文物，整个打捞过程始终缓慢匀速提升文物，文物完全浸没在水中时，滑轮组的机械效率为 $95\%({\rho }_{水}=1\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g=10N/\mathit{kg}$，绳重、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均忽略不计）。请解答下列问题：

（1）文物浸没在水中时受到的浮力是多大？

（2）动滑轮的重力是多大？

（3）在整个打捞过程中， $a$、 $b$、 $c$三根绳中哪根绳承受的拉力最大？该绳至少要承受多大的拉力？

如图所示，人的重力为 $850N$，双脚与地面接触面积为 $250c{m}^2$，用滑轮组拉着重 $210N$的物体沿竖直方向以 $0.1m/s$的速度匀速向上运动了 $5s$。人对绳子竖直向下的拉力为 $100N$，求：

（1）物体上升的高度；

（2）滑轮组的机械效率；

（3）人对地面的压强。

如图所示，甲、乙分别为同一滑轮组的不同绕法，忽略绳重及一切阻力。用图甲绕法匀速提升重为 $900N$的物体时，机械效率为 $90\%$．下列判断正确的是 $($　　 $)$

A．拉力 $F_1$的大小为 $450N$

B．用图乙绕法匀速提升 $400N$重物时，机械效率为 $80\%$

C．分别用两种绕法匀速提升相同重物时，图乙绕法机械效率大

D．分别用两种绕法匀速提升相同重物升高相同高度， $F_2$做功少

如图所示，用滑轮组提升重 $100N$的物体时，在 $10s$内绳子自由端被匀速拉下 $6m$。已知拉绳子的力 $F$为 $60N$，不计绳重和摩擦，则在此过程中 $($　　 $)$

A．物体被提升了 $2m$B．所做的有用功是 $300J$

C．拉力 $F$的功率是 $30W$D．滑轮组的机械效率是 $55.6\%$