第8讲 简单机械-滑轮与机械效率-2024-2025学年（浙教版）九年级上册《科学》期中期末题型复习讲义（解析版）

第页第8讲简单机械——滑轮与机械效率考点一、定滑轮和动滑轮 1考点二、滑轮组 2考点三、滑轮的受力分析（不计绳重和轮与轴之间的摩擦） 3考点四、有用功、额外功、总功 3考点五、机械效率 3考点六、常见机械的有用功、总功、机械效率计算 4TOC\o"4-4"\h\z\u题型1滑轮的特点 4题型2滑轮有关的受力分析 7题型3有用功额外功总功 12题型4斜面 14题型5几种机械的机械效率 17考点一、定滑轮和动滑轮1.认识定滑轮和动滑轮（1）滑轮：周边有槽，可绕中心轴转动的轮，如图甲所示。（2）定滑轮和动滑轮：在实际使用时，根据轮的中心轴是否随物体移可分为定滑轮和动滑轮，即轴不随物体一起运动的滑轮叫定滑轮，如乙所示；轴随物体一起运动的滑轮叫动滑轮，如图丙所示。2.定滑轮和动滑轮的实质种类实质示意图作用分析定滑轮能够连续转动的等臂杠杆如图所示，定滑轮两边的力的方向与轮相切，定滑轮的中心为杠杆的支点，动力臂和阻力臂相等,且都等于轮的半径r,所以使用定滑轮时不省力动滑轮动力臂是阻力臂二倍的杠杆如图所示，重物的重力作用线通过滑轮中心轴，滑轮的“支点”位于绳与轮相切的点O,因此动力臂等于直径(2r),阻力臂等于半径r,动力臂是阻力臂的二倍，所以理论上动滑轮能省一半的力考点二、滑轮组1.滑轮组定滑轮和动滑轮组合在一起的装置。使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距离。2.滑轮组确定承担物重绳子段数n的方法在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，将它们隔离开，只计算绕在动滑轮上的绳子段数，在图甲中，有两段绳子吊着动滑轮，n=2，图乙中有三段绳子吊着动滑轮，n=3。3.费距离情况用滑轮组提升物体时，虽然省了力，但是费距离，滑轮组用几段绳子提起物体，绳子自由端移动的距离就是物体升高距离的几倍。设物体升高的距离为h，则绳子自由端移动的距离为s=nh(n表示该担物重的绳子段数)。考点三、滑轮的受力分析（不计绳重和轮与轴之间的摩擦）考点四、有用功、额外功、总功(1)有用功:人们提升重物过程中必须做的功，用w有用表示。(2)额外功:利用机械时，人们不得不额外做的功，用W额外表示。(3)总功:人的拉力(动力)对动滑轮(机械)所做的功，用W总表示，W总=W有用+W额外(4)有用功、额外功、总功的单位都是焦(J)。考点五、机械效率定义公式有用功提升重物过程中必须要做的功W有额外功利用机械时，人们不得不额外做的功W额总功有用功和额外功之和W总＝W有＋W额机械效率科学上把有用功跟总功的比值η＝eq\f(W有,W总)×100%考点六、常见机械的有用功、总功、机械效率计算简单机械有用功总功额外功机械效率杠杆W有用=GhW总=FsW额=W总－W有用η=滑轮组W有用=GhW总=FsW总=Gh+G动h（不计绳重和摩擦）W额=W总－W有用W额=G动h（不计绳重和摩擦）η=η=斜面W有用=GhW总=FlW总=Gh+fl（f为摩擦力）W额=W总－W有用W额=fl（f为摩擦力）η=η=题型1滑轮的特点（2023秋•杭州期中）小李的质量为50千克，可以举起80千克的杠铃；小胖的质量为70千克，可以举起60千克的杠铃。他们两人通过如图所示的装置来比赛，双方都竭尽全力，看谁能把对方拉起来。比赛结果应是（）A．小李把小胖拉起 B．小胖把小李拉起 C．两个都拉不起 D．两个都拉起【解答】解：小李和小胖虽然他们能举起的杠铃重力不一样，但向下拉动定滑轮上的绳子的拉力与他们的胳膊的举力无关；由于对绳子的拉力是靠自身的重力产生的，所以对绳子的拉力最大能达到自身的重力的大小，由于装置是定滑轮，只改变力的方向，不能省力，所以绳子上的作用力最大只能等于重力较小的小李的重力，则绳子上的作用力小于小胖的重力，即小胖把小李拉起。故选：B。（2022秋•西湖区校级期中）如图所示，分别用力F1、F2、F3匀速提起重物A，若不计摩擦，关于三个力的大小关系，下列选项中正确的是（）A．F1＝F2＝F3 B．F1＞F2＞F3 C．F2＞F1＝F3 D．F1＜F2＜F3【解答】解：因为定滑轮相当于一等臂杠杆，只能改变力的方向，而不省力，故定滑轮拉同一重物G，不计摩擦，沿三个不同方向，用的拉力大小相等，即F1、F2、F3都等于物体的重力。故A正确，BCD错误。故选：A。（2023秋•江干区校级期中）如图所示，用三种不同的方式分别拉同一物体在水平地面上做匀速直线运动，所用拉力分别为F1、F2和F3，则它们的大小关系正确的是（）（不计滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦）A．F3＜F1＜F2 B．F1＜F2＜F3 C．F2＜F1＜F3 D．F3＜F2＜F1【解答】解：不计滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦：假设物块与地面的摩擦力为f，左滑轮为定滑轮，F1处于绳端，所以F1＝f；中滑轮为动滑轮，F2处于绳端，则F2=1右滑轮为动滑轮，滑轮、物体匀速运动，滑轮受到向左的力2f等于向右的拉力F3，即F3＝2f；故F2＜F1＜F3。故选：C。（2023秋•临平区期中）如图所示，两滑轮采取不同的绕绳方法，在粗糙程度相同的木板上，拉着同一个重为G的物体沿水平方向匀速运动相同的距离s，不计绳重和摩擦，下列说法中正确的是（）A．有用功都是Gs B．F1做的功是F1s C．F1＜F2 D．F2移动距离大于F1移动距离【解答】解：ABD、水平方向拉动物体，有用功都是fs；由图可知，承担摩擦力的绳子股数分别为：n1＝2，n2＝3；绳子自由端移动的距离分别为：s1＝n1h＝2h，s2＝n2h＝3h，所以F2移动距离多；F1做的功是W1＝F1×2s；故AB错误，D正确；C、不计绳重及摩擦，由F=1F1=12f，F2由此可知，F1＞F2，故C错误。故选：D。（2023秋•上城区期中）杭州地铁建设正紧锣密鼓进行着，图甲所示为地铁建设中正在工作的起重机，此时物体匀速上升，其滑轮部分结构示意图如图乙所示。所有装置的重力及摩擦力均不计，则以下说法正确的是（）A．图中定滑轮的作用是省力 B．使用滑轮组提升物体可以省功 C．此时a点所在绳子的拉力等于物重的三分之一 D．a点所在的绳子移动的速度是物体上升速度的三倍【解答】解：A、使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向，故A错误；B、根据功的原理可知，使用滑轮组提升物体不能省功，故B错误；C、由图可知，有3段绳子拉着动滑轮，所有装置的重力及摩擦力均不计，则每段绳子的拉力为物体重力的三分之一，故C正确；D、物体上升的高度与a点上升的高度相同，运动时间相同，根据v=s故选：C。题型2滑轮有关的受力分析（2023秋•婺城区校级期中）如图所示，不计滑轮重和绳重以及绳子与滑轮间摩擦。物体A重100N，物体B重20N，当B匀速下降20cm时，A移动的距离为cm。若用一个水平向右的力拉动A，使其匀速向右运动，则这个力的大小为。【解答】解：（1）由图知，滑轮组承担重物绳子的段数n＝2，绳端移动距离s＝2h，所以物体A移动的距离s＝2h＝2×20cm＝40cm；（2）不计滑轮重和绳重以及绳子与滑轮间摩擦，物体B匀速下降，物体A水平方向受到的向右摩擦力和绳子向左拉力是一对平衡力，所以物体A受到的摩擦力f＝F=12GB用一个水平向右的力F′拉动A，使其匀速向右运动时，A还受到水平向左的摩擦力、水平向右绳子拉力，由A对水平面的压力和接触面的粗糙程度不变，所以A受到的摩擦力大小仍为10N，且F′＝F+f＝10N+10N＝20N。故答案为：40；20N。（2023秋•新昌县校级期中）如图所示，利用滑轮组匀速拉动水平地面上重为300N的物体，拉力F的大小为30N，物体运动速度为1米/秒。若物体和地面之间的摩擦力大小为45N，则下列说法错误的是（）A．A处的拉力大小为45N B．动滑轮重力为15N C．水平拉力F做功的功率为60瓦 D．滑轮组的机械效率是75%【解答】解：A、因为物体在水平地面上做匀速直线运动，所以物体受到的拉力与摩擦力是一对平衡力，其大小相等，则物体受到的拉力F拉＝f＝45N，作用在A处的拉力大小等于物体受到的拉力，大小也等于45N，故A正确；B、动滑轮也做匀速直线运动，则动滑轮受到平衡力的作用，在竖直方向上受到重力和绳对动滑轮的支持力作用，但根据题干条件无法求出动滑轮的重力，故B错误；C、由图可知n＝2，水平拉力F移动的速度为：v＝nv物＝2×1m/s＝2m/s，则水平拉力F做功的功率为：P=WD、该滑轮组的机械效率为：η=W故选：B。（2023秋•拱墅区校级期中）如图所示，用10N的力F沿水平方向拉滑轮，可使物体A以0.2m/s的速度在水平面上匀速运动。弹簧测力计的示数恒为2N（不计滑轮、测力计、绳子的重力，滑轮的转轴光滑）。下列说法正确的是（）A．物体A受到地面的摩擦力是2N B．物体A受到B的摩擦力是2N C．滑轮移动的速度是0.4m/s D．拉力F做功功率为2W【解答】解：AB、不计滑轮的摩擦和重力，以动滑轮为研究对象，则两段绳子向右的拉力与向左的拉力平衡，所以2F拉＝F，则A物体对滑轮的拉力F拉=12F弹簧测力计的示数恒为2N，因拉滑轮时，物体B始终处于静止状态，则测力计对B向右的拉力与A对B向左的摩擦力平衡，所以fA对B＝F示＝2N；力的作用是相互的，所以，物体B对A的摩擦力为2N，方向向右；物体A向左匀速运动，同时地面对物体A还有向右的摩擦力，由力的平衡条件可得：F拉＝fB对A+f地，所以物体A受到地面的摩擦力：f地＝F拉﹣fB对A＝5N﹣2N＝3N，所以A错误，B正确；C、由图知，拉力作用在动滑轮的轴上（特殊情况），此时动滑轮费力但省一半的距离，所以滑轮移动的速度（拉力端移动的速度）：v滑轮=12vAD、水平拉力F的功率：P＝Fv滑轮＝10N×0.1m/s＝1W，故D错误；故选：B。（2023秋•金华期中）如图所示，F1＝4N，F2＝3N，此时物体A相对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦）。下列说法正确的是（）A．F2的功率为0.3W B．如果增大F2，物体A相对于地面仍静止 C．弹簧测力计读数为6N D．地面对物体A的摩擦力方向水平向左，大小为2N【解答】解：A、由图知，水平使用滑轮组，n＝2，拉力端移动速度v＝2v物＝2×0.1m/s＝0.2m/s，根据P=Wt=FstB、如果增大F2，B将做加速运动，B对A的压力和接触面的粗糙程度不变，B与A之间的摩擦力不变，A受力不变，同理可知，A受到地面的摩擦力也不变，即A的受力情况不变，还是处于静止状态，故B正确。C、不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦，由力的平衡条件可得，弹簧测力计的示数F＝3F2＝3×3N＝9N，故C错误；D、由图知，水平使用滑轮组，n＝2，fB＝2F2＝2×3N＝6N，根据B向左做匀速直线运动可知物体A对B的摩擦力的方向向右，根据力的作用是相互的可知物体B对物体A的摩擦力向左，大小为6N，而F1＝4N向右拉着，A静止，受力平衡，因而还受到地面的摩擦力为6N﹣4N＝2N，方向向右，故D错误。故选：B。（2023秋•上城区校级期中）如图所示，F1＝4N，F2＝3N，此时物体A相对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦）。（1）弹簧测力计读数为为N；（2）物体A和地面之间的摩擦力N；（3）如果增大F2，物体A是否有可能向左运动？请说明理由。【解答】解：（1）不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦，由力的平衡条件可得，弹簧测力计的示数F＝3F2＝3×3N＝9N；（2）因为不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦，所以动滑轮对物体B的拉力F＝2F2＝2×3N＝6N，物体B在水平方向上做匀速直线运动，物体B受力平衡，所以物体A对物体B的摩擦力f＝F＝6N，由于物体A静止，所以物体A在水平方向上受力平衡，物体A在水平方向上受到水平拉力F1＝4N的作用，方向水平向右、物体B对物体A的摩擦力f′＝f＝6N的作用，方向水平向左，水平拉力F1、物体B对物体A的摩擦力f′的合力F合＝f′﹣F＝6N﹣4N＝2N，方向水平向左，由于物体A静止，所以地面对物体A的摩擦力f″＝F合＝2N，方向水平向右；（3）如果增大F2，B将做加速运动，B对A的压力和接触面的粗糙程度不变，B与A之间的摩擦力不变，A受力不变，同理可知，A受到地面的摩擦力也不变，即A的受力情况不变，还是处于静止状态。故答案为：（1）9；（2）2；（3）物体A不向左运动；如果增大F2，B将做加速运动，B对A的压力和接触面的粗糙程度不变，B与A之间的摩擦力不变，A受力不变，同理可知，A受到地面的摩擦力也不变，即A的受力情况不变，还是处于静止状态。题型3有用功额外功总功（2023秋•鄞州区期末）如图甲所示，重500N、底面积为0.2m2的箱子放在水平地面上。现用一块直木板将该箱子匀速拉上平台（图乙）。已知拉力为350N，箱子沿板移动了2m，升高1m，用时20s。下列说法错误的是（）A．箱子对水平地面的压强是2500Pa B．将箱拉高1m所做的有用功是500J C．上移过程中拉力做功的功率35W D．箱子受到斜面对它的摩擦力为150N【解答】解：A.重500N、底面积为0.2m2的箱子放在水平地面上，箱子对水平地面的压强p=FBC.现用一块直木板将该箱子匀速拉上平台（图乙）。已知拉力为350N，箱子沿板移动了2m，升高1m，用时20s。有用功W有＝Gh＝500N×1m＝500J；拉力做功W总＝Fs＝350N×2m＝700J；拉力做功的功率P=WD.将该箱子匀速拉上平台做的额外功W额＝700J﹣500J＝200J；克服斜面摩擦做的功是额外功，W额＝fs，物体受到的摩擦力f=W故选：D。（2023秋•乐清市校级月考）如图所示，工人利用两个相同材质的木板搭建的斜面AB和CD，经过相同时间工人要把两件相同货物匀速推上汽车，下列分析正确的是（）A．利用CD斜面即省力又省功 B．利用AB斜面做的有用功更多 C．两次克服物体重力做功一样多 D．利用AB斜面做的有用功率更大【解答】解：A、因为CD斜面的倾斜角度更小，所以沿斜面CD推动更省力，但根据功的原理可知，利用CD斜面不能省功，故A错误；BC、由W＝Gh可知，G与h均相等，所以斜面CD推动和AB推动，工人克服货物重力做的有用功相等，故B错误、C正确；D、由P=W故选：C。（2023秋•南浔区月考）在斜面上将一个质量为0.4kg的物体，从底端沿斜面匀速拉到顶端（如图所示），所用时间为4s，斜面长s＝1m、高h＝0.2m，该斜面的机械效率为80%。求：（1）拉力所做的有用功；（2）拉力所做的总功率。【解答】解：（1）物体的重力：G＝mg＝0.4kg×10N/kg＝4N；使用斜面做的有用功：W有用＝Gh＝4N×0.2m＝0.8J；（2）由η=WW总=W拉力做功的功率：P=W答：（1）拉力所做的有用功为0.8J。（2）拉力所做的总功率为0.25W。题型4斜面（多选）（2023秋•杭州月考）小凯和小满同学用相同的拉力F拉着同一个物体，沿不同的斜面向上匀速运动了相同的高度，如图所示。此过程中，下列说法正确的是（）A．小满所做的总功较多 B．两人所拉物体的摩擦力大小相同 C．两人所做的有用功一样多 D．甲斜面比乙两斜面的机械效率大些【解答】解：A、由W总＝Fs可知，F相同，小凯的距离小于小满移动的距离，小凯做的总功较小，故A正确；B、由于甲、乙倾斜程度不同，摩擦力不同，故B错误；C、小凯和小满同学用相同的拉力F拉着同一个物体，沿不同的斜面向上匀速运动了相同的高度，由W有用＝Gh可知，两人做的有用功相同，故C正确；D、甲斜面的总功小于乙斜面的总功，有用功相同，根据η=W故选：ACD。（2023秋•余姚市校级月考）如图所示，斜面长s为1.2m，高h为0.3m，现将重为16N的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端用时2s，若拉力所做的功为6J。则下列说法正确的是（）A．拉力为16N B．拉力的功率为2.4W C．拉力所做的额外功为1.2J D．提升物体所做的有用功为5J【解答】解：A、根据题意知W总＝6J，斜面长s为1.2m，根据公式W总＝Fs知：F=WB、根据题意知拉力所做的功为6J，物体沿斜面向上匀速拉到顶端用时2s，则P=WC和D、提升物体所做的有用功为W有＝Gh＝16N×0.3m＝4.8J；拉力所做的额外功为W额＝W总﹣W有＝6J﹣4.8J＝1.2J。故C正确，D错误。故选：C。（2023秋•上城区校级期中）小明用如图装置来测定斜面的机械效率。每次实验时，被拉的小车沿同一斜面匀速向上运动。如表是小明记录实验数据的表格。（1）本实验中是通过改变从而改变斜面的倾斜程度。（2）经计算，“较陡”时，斜面的机械效率为。（3）综合分析以上数据，可以得出的实验结论为：。（4）“最陡”时，小车对长木板的摩擦力为。实验次数斜面的倾斜程度小车重量G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N斜面长S/m有用功W有/J总功W总/J机械效率η1较缓100.1311333%2较陡100.2413最陡100.4614666.7%【解答】解：（1）本实验中可以手动改变木块高度h从而改变斜面的倾斜程度；（2）由表格的第2组实验数据知，克服小车重力做的有用功为：W有＝Gh＝10N×0.2m＝2J，弹簧测力计拉力对小车做的总功为：W总＝Fs＝4N×1m＝4J，则此时斜面的机械效率为：η=W有W（3）根据表格的数据知，其它条件相同时，当斜面越陡时，斜面的机械效率越大；（4）根据表格的第3组实验数据知，此时克服小车重力做的有用功为：W有′＝Gh′＝10N×0.4m＝4J，弹簧测力计拉力对小车做的总功为：W总′＝F′s＝6N×1m＝6J，则小车克服斜面摩擦力做的额外功为：W额＝W总′﹣W有′＝6J﹣4J＝2J，根据W额＝fs得，木板对小车的摩擦力为：f=W由于小车在斜面上是匀速直线运动，根据力的作用是相互的知，小车对长木板的摩擦力为：f′＝f＝2N。故答案为：（1）木块高度h；（2）50%；（3）其它条件相同时，斜面越陡，斜面的机械效率越大；（4）2N。（2023秋•杭州期中）工人师傅要将质量为100kg的木箱搬到1.5m高的车厢里，他将一块5m长的长板放在地面与车厢之间构成斜面，然后站在车上用400N的拉力在10s内将物体从斜面底端匀速拉到车厢里，如图所示。求：（g取10N/kg）（1）工人所做的有用功；（2）斜面的机械效率；（3）木箱所受的摩擦力。【解答】解：（1）工人所做的有用功：W有＝Gh＝mgh＝100kg×10N/kg×1.5m＝1500J；（2）拉力做的总功：W总＝Fs＝400N×5m＝2000J，斜面的机械效率：η=W有W（3）克服摩擦力所做的额外功：W额＝W总﹣W有＝2000J﹣1500J＝500J，由W额＝fs可得，木箱所受的摩擦力：f=W答：（1）工人所做的有用功为1500J；（2）斜面的机械效率为75%；（3）木箱所受的摩擦力是100N。题型5几种机械的机械效率（2023秋•玉环市期末）在“测杠杆机械效率”的实验中，如图所示，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置的过程中，弹簧测力计的示数（选填“变大”“变小”或“不变”）。若OA：OB＝2：3，物块所受重力G为1.4N，弹簧测力计的示数F是2.8牛。则该杠杆的机械效率为%。【解答】解：由图可知，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置的过程中，弹簧测力计的示数保持不变；若OA：OB＝2：3，则拉力和物体上升的高度之比为2：3，则杠杆的机械效率：η=W故答案为：不变；75。（2022秋•西湖区