初中物理滑轮（组）的机械效率试题

乡镇居民建楼房地受条件限制，无法使用起重机吊建筑材料上楼，常用如图所示的装置。已知每根绳子能承受的最大拉力为500N，定滑轮的质量为0.5kg，动滑轮的质量为0.6kg，货箱重为15N，不计绳重和绳子与滑轮间的摩擦，下列说法正确的是（　　）g＝10N/kg。

A．匀速吊起材料上楼，每次能吊的材料最多不能超过1031N

B．使用的定滑轮质量越小，该装置的机械效率越高

C．工人快速拉升与慢速拉升同样的材料相比，工人做功的功率相同

D．若知道所吊材料受到的重力，匀速吊起材料上升10m，则可计算水平拉力F所做的功

如图所示，物体A是正方体金属块，边长是20cm，在拉力F的作用下物体A恰好做匀速直线运动。已知，每个滑轮重20N，金属块的密度ρ_金＝5×10³kg/m³，物体A运动时受到地面的阻力是物体重的0.3倍，在2s内被拖动5m，不计绳重及绳与滑轮、轮与轴之间的摩擦（g＝10N/kg）。试求：

（1）物体A对地面的压强；

（2）拉力F做功的功率；

（3）该滑轮组的机械效率。（计算结果保留1位小数）

小希对学习的物理计算公式进行了推导。并尝试应用这些公式总结了一些规律，解释了一些现象。下列四个选项中，应用推导公式判断出现错误的是 $($　　 $)$

A．

机械效率
公式	$\eta =\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{\mathit{Gh}}{\mathit{Fs}}=\frac{\mathit{Gh}}{F\cdot \mathit{nh}}=\frac{G}{\mathit{nF}}$
判断	滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关

B．

电功率
公式	$P=\mathit{UI}=U·\frac{U}{R}=\frac{U^2}{R}$
判断	在并联电路中，电功率与其电阻成反比

C．

功 率
公式	$P=\frac{W}{t}=\frac{\mathit{Fs}}{t}=\mathit{Fv}$
判断	载重汽车在爬坡时要换用低速挡位

D．

压 强
公式	$p=\frac{F}{S}=\frac{G}{S}=\frac{\mathit{\rho Shg}}{S}=\mathit{\rho hg}$
判断	大气压强随高度的增加而增大

用如图所示的装置研究滑轮组机械效率，下列说法不正确的是（　　）

A．弹簧测力计通常要竖直向上匀速拉动

B．测量机械效率的原理： $\eta =\frac{W_{\mathit{有用}}}{W总}\times 100\text{\%}$

C．机械效率与动滑轮重力的大小有关

D．提高机械效率可以通过减小钩码的重力来实现

如图甲所示，用电动机和滑轮组把密度为 $3\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，体积为 $1m^3$的矿石，从水底匀速整个打捞起来， $g$取 $10N/\mathit{kg}$，水的密度为 $1\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$．求：

（1）矿石的重力；

（2）矿石浸没在水中受到的浮力；

（3）矿石露出水面前，电动机对绳子拉力的功率为 $2.5\mathit{kW}$，矿石上升过程中的 $s-t$图象如图乙所示，求滑轮组的机械效率；

（4）如果不计绳重及绳子与滑轮间的摩擦，矿石露出水面后与露出水面前相比，滑轮组机械效率会如何改变？为什么？

用如图所示的滑轮组将一个重为48N的物体匀速提升0.2m，作用在绳子自由端的拉力为20N，则绳子自由端移动的距离为　　m，该滑轮组的机械效率为　　。

如图所示，用滑轮组提升重物时，重 $400N$的物体在 $10s$内匀速上升了 $1m$。已知拉绳子的力 $F$为 $250N$，则提升重物的过程中 $($　　 $)$

A．做的总功是 $400J$B．拉力 $F$的功率是 $25W$

C．绳子自由端被拉下 $1m$D．滑轮组的机械效率是 $80\%$

用如图所示的滑轮组将重为 $G$的物体匀速提升了 $h$，作用在绳上的拉力大小为 $F$，则总功为　 ，额外功为　　，效率为　　。（用题中给出的物理量表示）

如图所示，某人通过滑轮组将深井中的物体拉至井口。已知物体在 $10s$内被提升了 $2m$，物体所受重力 $G=720N$，人对绳子水平向右的拉力 $F=300N$．求：

（1）物体上升的速度；

（2）人匀速拉动绳子的功率；

（3）人拉起货物时的机械效率。

质量为 $m$的工人用如图甲所示的滑轮组将建筑材料运送到楼顶，滑轮组的机械效率随建筑材料重力变化的图象（如图乙），机械中摩擦及绳重忽略不计，影响滑轮组机械效率的原因有　　（写出一点即可），动滑轮的重力为　　：该工人竖直向下拉绳子自由端运送建筑材料时，此滑轮组机械效率的最大值为　　。（后两空均用已知量符号表示）

湖北省第二届园林博览会将于2019年9月28日在荆州开幕。在某场馆建设中，采用了如图所示的装置提升重物，当工人师傅们用 $1000N$的拉力 $F$向下拉绳，使重 $1600N$的重物匀速上升了 $5m$，此过程中克服绳重和摩擦做功 $500J$，下列说法中正确的是 $($　　 $)$

A．拉力 $F$做功为 $5\times {10}^3$ $J$

B．缠绕在动滑轮上每股绳的拉力为 $800N$

C．动滑轮重为 $300N$

D．滑轮组的机械效率为 $75\%$

用如图的滑轮组将一个重为 $180N$的物体沿竖直方向在 $10s$内匀速提升 $2m$，所用的拉力为 $100N$， $10s$内拉力 $F$的功率为　　 $W$，该滑轮组的机械效率为　　 $\%$。

用如图所示的滑轮组在 $5s$内将重 $G=240N$的物体匀速向上提起 $3m$，拉力 $F=150N$，这个滑轮组的机械效率是　　。如果忽略绳重和摩擦，动滑轮自重为　　 $N$。

为了丰富学生的课余生活，某学校开设了“实验拓展课”。如图（甲 $)$是某一学习小组设计的“测量滑轮组机械效率”的实验装置图，图（乙 $)$是物体上升高度 $h$随时间 $t$变化的关系图象，已知物体的重力 $G=36N$，不计绳重及摩擦，手对绳自由端施加的拉力 $F=20N$，求：

（1） $0~2s$内，滑轮组所做的有用功；

（2）该滑轮组的机械效率；

（3） $0~2s$内，拉力 $F$的功率。

用如图所示滑轮组，将质量为 $50\mathit{kg}$的物体，在 $10s$内匀速向上提升 $2m$，已知拉力 $F=300N$．在此过程中，下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．绳子自由端移动的距离为 $6m$

B．拉力 $F$的功率为 $60W$

C．人所做的额外功为 $300J$

D．该滑轮组的机械效率约为 $83.3\%$