2018-2022年北京市初三一模物理試題匯編：滑輪組的機械效率

第1頁/共1頁2018-2022北京初三一模物理匯編滑輪組的機械效率一、多選題1．（2022·北京房山·一模）如圖所示，是工人使用滑輪組提升建筑材料的示意圖，工人在繩子自由端施加豎直向下的拉力F為600N，使重1000N的建筑材料勻速豎直上升了3m，用時15s，忽略繩子重力及輪和軸間摩擦，下列說法中正確的是（）A．建筑材料上升的速度是0.4m/s B．動滑輪所受的重力為200NC．拉力F的功率是240W D．滑輪組的機械效率約為83.3%2．（2022·北京門頭溝·一模）質量為60kg的工人站在水平地面上，利用如圖滑輪組豎直向下拉動繩子自由端，將一質量為80kg的重物A以0.1m/s的速度勻速上升1m，此時該滑輪組的機械效率為80%（g取10N/kg）。對此工作過程及裝置以下說法正確的是（）A．動滑輪重為200N B．工人對繩的拉力做功1000JC．拉力F的功率為50W D．工人對地面的壓力為100N3．（2020·北京延慶·一模）如圖所示為工地上利用卷揚機和滑輪組提升重物的情形。卷揚機對繩的拉力為400N，用1min的時間將重900N的物體勻速提升5m。忽略繩重和摩擦，下列說法正確的是（）A．動滑輪所受重力為300N B．滑輪組的機械效率為75%C．卷揚機拉繩的速度為0.25m/s D．滑輪組對重物做功的功率為75W4．（2020·北京密云·一模）用如圖甲所示的動滑輪提升一批建筑材料。工人豎直向上拉動輕繩的自由端將建筑材料以0.1m/s的速度勻速提升，此過程中，作用在繩子自由端的拉力F所做的功W隨時間t的變化關系如圖乙所示已知這批建筑材料的總質量為70kg，滑輪的摩擦不可忽略g取10N/kg。下列說法中正確的是（）A．繩子自由端拉力做功的功率為80WB．繩子自由端的拉力F大小為400NC．用該滑輪提升這批建筑材料的機械效率約為87.5%D．若用這個動滑輪以0.1m/s的速度勻速提升總質量為100kg的建筑材料，則對繩子自由端豎直向上的拉力的功率為110W5．（2020·北京朝陽·一模）在建筑工地，用如圖所示的滑輪組把建筑材料運送到高處。當電動機用800N的力拉鋼絲繩，使建筑材料在10s內勻速上升1m的過程中，滑輪組的機械效率為90%，g取10N/kg。則下列說法中正確的是（）A．鋼絲繩自由端的移動的速度為0.1m/sB．電動機對鋼絲繩做的功為2400JC．建筑材料的質量為216kgD．電動機對鋼絲繩做功的功率為160W二、計算題6．（2022·北京朝陽·一模）如圖所示，用滑輪組提升質量為2×l03kg的物體A。物體A以0.lm/s的速度勻速上升的過程中，電動機對繩子自由端拉力的功率恒為2400W，g取10N/kg。求：（1）物體A受到的重力G；（2）電動機對繩子自由端的拉力F；（3）該滑輪組的機械效率η。7．（2019·北京·一模）小李家新買的房子位于12m高的5樓上，裝修時利用如圖所示的滑輪組提升裝修材料。小李站在地面上把一件重為400N的材料勻速提升到樓上，此過程中滑輪組的機械效率為80%。若小李質量為65kg。（不計繩重及摩擦，g取10N/kg）求：（1）在此過程中小李所做的總功是多少？（2）若物體上升速度為1m/s，則拉力功率為多大？（3）小李利用此滑輪組提升其他裝修材料時，一次能提起重物的重力不能超過多少N？8．（2018·北京大興·中考一模）如圖所示，工人師傅用一個動滑輪提升重物，在20s內貨物被勻速提升4m．已知動滑輪重20N，貨物重480N，不計繩子的重力和其他阻力．求：工人師傅對繩子施加的拉力大小；該動滑輪的機械效率；工人師傅做功的功率．9．（2018·北京房山·中考一模）如圖是用滑輪組提升建筑材料A的示意圖，在豎直向下的拉力F作用下，使重900N的建筑材料A在5s的時間里，勻速豎直上升了1m，繩自由端勻速豎直向下移動了2m．在這個過程中，拉力做功的功率為200W．求：（1）拉力F的大?。唬?）滑輪組的機械效率η．三、實驗題10．（2020·北京房山·一模）實驗桌上有帶橫桿的鐵架臺、刻度尺、彈簧測力計、細繩，鉤碼一盒，滑輪2個。小勇利用上述實驗器材測量滑輪組的機械效率。(1)在圖中，請你用筆畫線代替細繩，幫助小勇組裝滑輪組，使繩子自由端施加豎直向上的拉力；()(2)該實驗需要測量的物理量有：繩子自由端施加的拉力F、鉤碼被提升的高度h、繩子自由端移動的距離s和_________；(3)畫出本次實驗數(shù)據(jù)的記錄表格；()(4)提高機械效率的方法有________。（寫出1個方法即可）11．（2020·北京延慶·一模）某實驗小組進行測量滑輪組機械效率的實驗，先用彈簧測力計測量鉤碼所受的重力G（如圖甲），再按圖乙所示的連接方式組裝好滑輪組，并分別記下鉤碼和彈簧測力計的起始位置：(1)如圖乙中，為了測量繩子自由端的拉力F，A同學在緩慢勻速提升時讀數(shù)，B同學在彈簧測力計靜止時讀數(shù)，然后把測得各個量數(shù)值，代入機械效率的公式，計算出機械效率的值，這兩位同學_______（選填“A”或“B”）操作是正確的；(2)按照A同學的測量方法，測出的拉力F與鉤碼所受重力G的大小關系為F______（選填“大于”、“小于”或“等于”）；(3)實驗中要分別記下鉤碼和彈簧測力計的起始位置，是為了_________。12．（2020·北京通州·一模）在“探究影響滑輪組機械效率的因素”實驗中，小明用同一滑輪組做了3次實驗，實驗數(shù)據(jù)記錄如下表所示，其中G動為動滑輪重力、G物為滑輪組所掛鉤碼的重力、h為鉤碼上升高度、F為繩子自由端的彈簧測力計的拉力、s為彈簧測力計上升的距離：次數(shù)G動／NG物／Nh／cmF／Ns／cmη11251.01566.7%21451.71578.4%316515(1)請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，在圖甲中完成滑輪組的繞線；()(2)實驗中，使用滑輪組提升重物時，應豎直向上_______拉動彈簧測力計；(3)進行第3次測量時，彈簧測力計示數(shù)如圖乙所示，則測力計的拉力為______N，滑輪組的機械效率約為_____%（計算結果保留一位小數(shù)）；(4)分析1、2、3次實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，用同一滑輪組提升重物時，重物的重力越大，滑輪組的機械效率越_____（選填“高”或“低”）。13．（2019·北京海淀·一模）小紅在測量滑輪組機械效率的實驗中，用圖的裝置勻速豎直向上提升重物，并記錄了部分實驗數(shù)據(jù)如表：鉤碼總重G/N鉤碼上升高度h/m測力計拉力F/N測力計拉繩端移動距離s/m30.10.3（1）上表中測力計拉力的示數(shù)如圖所示，則此時拉力的測量值為______N．（2）此次實驗中滑輪組的機械效率為______．14．（2019·北京門頭溝·一模）探究利用動滑輪提升重物，“動滑輪的機械效率跟動滑輪所受重力是否有關？”的實驗時，小明選用帶橫桿的鐵架臺、刻度尺、彈簧測力計、細繩，另外還有鉤碼一盒、質量不等的滑輪2個，滑輪的輪與軸之間的摩擦很小，可忽略不計．（1）以下是他的部分實驗步驟，請你幫他補充完整：①用調好的彈簧測力計分別測出對一個鉤碼的拉力、一個動滑輪所受的重力，分別用T、G動表示．如圖所示組裝實驗器材，用彈簧測力計______拉繩子自由端，繩子自由端所受拉力用F表示，繩子自由端移動的距離用S表示，鉤碼上升的高度用h表示．用彈簧測力計測出F，用刻度尺分別測出s、h．并把測量數(shù)據(jù)記錄在表格中；②用彈簧測力計測出另一動滑輪所受重力G動，保證________不變，仿照步驟①分別測量對應的T、G動、F、s、h并把測量數(shù)據(jù)記錄在表格中．（2）利用公式；計算兩次實驗動滑輪的機械效率η，由η1______η2（選填“＝”或“≠”），可以得出“動滑輪的機械效率跟動滑輪所受重力有關”．（3）實驗記錄表T(N)G動（N）h（m）F（N）s(m)15．（2019·北京大興·一模）為了探究“用動滑輪提升重物時，如果動滑輪的機械效率不變，則有用功跟總功成正比”，小明在實驗臺上組裝好實驗裝置，如圖所示，其中彈簧測力計的量程為0～5N．另外還有質量均為100g的鉤碼六個（圖中未畫出）．以下是他的部分實驗步驟，請你幫他補充完整：①在動滑輪掛鉤上掛2個鉤碼，用彈簧測力計豎直向上勻速拉繩子自由端．2個鉤碼的總質量用m表示，用彈簧測力計測出繩子自由端的拉力F，用刻度尺分別測出繩子自由端移動的距離s和鉤碼上升的高度h，將m、F、s、h數(shù)值記錄在表格中；②保持_____不變，依次改變繩子自由端移動的距離s，仿照步驟仿照步驟①再做5次實驗，將各次的m、F、s、h數(shù)值記錄在表格中．③利用W總＝_____，計算出各次的總功，用W有用＝Gh＝mgh，計算出各次的有用功，并將各次的W總、W有用的數(shù)值記錄在表格中．16．（2019·北京平谷·一模）下面是小陽同學測滑輪組的機械效率的主要實驗步驟：①按圖甲所示裝置組裝實驗器材，標出鉤碼和繩子自由端起始位置分別為A和A'．②用彈簧測力計勻速豎直向上拉動繩子自由端，將重力為G的鉤碼從A位置勻速提升到B位置，記錄鉤碼上升高度為h．③測出在這個過程中，彈簧測力計對繩的拉力為F，繩子自由端從A'位置勻速提升到B'位置，記錄繩子自由端上升高度為s．④計算出滑輪組的機械效率η．請根據(jù)以上實驗完成下列問題：（1）畫出本次實驗數(shù)據(jù)的記錄表格_______．（2）實驗中G＝4.8N；h、s、F的測量數(shù)值分別如圖甲、乙所示，則拉力所做的有用功是_____J，滑輪組的機械效率η＝_____．17．（2019·北京房山·一模）如圖所示，甲、乙、丙三位同學分別用同一個動滑輪豎直向上勻速提升不同的鉤碼，并記錄了如下表所示的實驗數(shù)據(jù)．根據(jù)表中的實驗數(shù)據(jù)回答下列問題．鉤碼重G/N鉤碼上升的高度h/cm人對繩子的拉力F/N繩子自由端上升的高度s/cm時間t/s甲同學352.1102乙同學442.681丙同學764.2123（1）所用動滑輪重為_____N；（選填“1”、“1.5”或“2”）（2）有一位同學做功最多，他做的功為_____J；（3）做功最快的是_____同學；（選填“甲”、“乙”或“丙”）（4）利用表中的實驗數(shù)據(jù)，可得出滑輪的機械效率與_____有關．18．（2018·北京門頭溝·中考一模）實驗桌上有帶橫桿的鐵架臺、刻度尺、彈簧測力計、細繩，另外還有鉤碼一盒，質量不等的滑輪2個，滑輪的輪與軸之間的摩擦很小，可忽略不計．小霞想利用上述實驗器材探究：“動滑輪的機械效率與提升物體所受重力的關系”．實驗步驟如下：（一）用調好的彈簧測力計測出1個鉤碼，所受的重力G．如圖所示組裝實驗器材，用彈簧測力計豎直向上勻速拉繩子自由端，繩子自由端所受拉力用F表示，繩子自由端移動的距離用s表示，鉤碼上升的高度用h表示．將G的數(shù)值記錄在表格中，用彈簧測力計測出F，用刻度尺分別測出s、h，并把測量數(shù)據(jù)記錄在表格中；（二）保持動滑輪所掛鉤碼不變，依次改變繩子自由端移動的距離s，仿照步驟（1）再做5次實驗，并把各次的測量數(shù)據(jù)記錄在表格中；（三）利用公式η==，計算各次動滑輪的機械效率η，并將η值記錄在表格中．（1）小霞實驗過程中存在的問題：_______．（2）請你針對小霞實驗過程中存在的問題，寫出改進措施：_______．

參考答案1．BCD【詳解】A．建筑材料勻速豎直上升了3m，用時15s，則建筑材料上升的速度為故A錯誤；B．由圖知，使用滑輪組承擔物重的繩子段數(shù)n=2，忽略繩子重力及輪和軸間摩擦，則有即則G動=200N故B正確；C．由圖知，使用滑輪組承擔物重的繩子段數(shù)n=2，則繩自由端通過的距離為s=23m=6m則拉力做的功為W總=Fs=600N6m=3600J則拉力F的功率是故C正確；D．有用功為拉力做的總功為W總=3600J滑輪組的機械效率為故D正確。故選BCD。2．BD【詳解】B．重物的質量為80kg，則重物的重力G=mg=80kg×10N/kg=800N重物上升1m，則有用功W=Gh=800N×1m=800J由圖可知，動滑輪上的繩子段數(shù)是2段，該滑輪組的機械效率為80%，由可知，滑輪組做的總功是即工人對繩的拉力做功1000J，故B正確；C．繩子自由端移動的距離s=nh=2×1m=2m則繩子自由端的拉力繩子自由端移動的速度v=nv物=2×0.1m/s=0.2m/s拉力F的功率P=Fv=500N×0.2m/s=100W故C錯誤；A．若不計摩擦和繩重，由可得，動滑輪的重力G動=2F-G=2×500N-800N=200N由于實際上繩重和摩擦是存在的，則動滑輪重不等于200N，故A錯誤；D．因工人受到豎直向上的支持力和拉力以及豎直向下的重力而處于平衡狀態(tài)，所以工人受到地面的支持力F支持=G人-F=mg-F=60kg×10N/kg-500N=600N-500N=100N又因工人對地面的壓力和地面對人的支持力是一對相互作用力，所以工人對地面的壓力等于地面對人的支持力，即100N，故D正確。故選BD。3．ABC【分析】由圖可知滑輪組繩子的有效股數(shù)，根據(jù)求出動滑輪的重力；根據(jù)求出繩端移動的距離，利用求出卷揚機拉繩的速度，根據(jù)求出卷揚機拉力做功的功率；根據(jù)求出滑輪組的機械效率。【詳解】A．由圖可知n=3，不計繩重和摩擦，由可得，動滑輪的重力故A正確；B．滑輪組的機械效率故B正確；C．卷揚機拉繩移動的距離卷揚機拉繩的速度故C正確；D．卷揚機拉力做功的功率故D錯誤。故選ABC。4．ABC【詳解】A．由圖乙可知，拉力在100s內做功，則拉力做功功率故A項正確；B．圖中使用的是動滑輪，拉力端移動速度由可得拉力大小故B項正確；C．建材受到的重力則動滑輪機械效率故C項正確；D．若忽略繩重和滑輪的摩擦力不計，拉力則動滑輪重力提升總質量為100kg的建材材料時，建材重力拉力拉力做功的功率因為不能忽略繩重和滑輪的摩擦力，所以拉力的功率不等于110W，故D項錯誤。故選ABC。5．BC【詳解】A．材料上升的速度為滑輪組由3股繩子，則鋼絲繩自由端的移動的速度為故選項A錯誤；B．電動機用800N的力拉鋼絲繩，物體上升1m，則繩子的自由端移動3m，故拉力做的功故選項B正確；C．因為滑輪組的機械效率為90%，則根據(jù)可得則重物的質量為故選項C正確；D．電動機對鋼絲繩做功的功率為故選項D錯誤。故選BC。6．（1）2×104N；（2）8000N；（3）83.3%【詳解】解：（1）物體A的質量為2×l03kg，則重力（2）動滑輪上的繩子段數(shù)為3段，物體A以0.lm/s的速度勻速上升，則繩端的移動速度是電動機對繩子自由端拉力的功率恒為2400W，則繩端拉力

（3）物體A上升時的功率滑輪組的機械效率

答：（1）物體A受到的重力是2×104N；（2）繩子自由端的拉力是8000N；（3）滑輪組的機械效率是83.3%。7．（1）6000J；（2）500W；（3）1200N【詳解】解：（1）做的有用功為根據(jù)可得，小李所做的總功為（2）提升物體所需要時間為拉力功率為（3）額外功為動滑輪的重為最大拉力等于小李的重力，即滑輪組有兩段繩子承擔物重，所以一次能提起重物的重力最大為答：（1）在此過程中小李所做的總功是6000J；（2）若物體上升速度為1m/s，則拉力功率為500W；（3）小李利用此滑輪組提升其他裝修材料時，一次能提起重物的重力不能超過1200N。8．250N；；100W．【詳解】分析：（1）動滑輪繩子的有效股數(shù)為2，不計繩子的重力和其他阻力，根據(jù)求出工人師傅對繩子施加拉力的大?。唬?）根據(jù)求出繩端移動的距離，根據(jù)求出工人師傅做的總功，根據(jù)求出工人師傅做的有用功，根據(jù)求出該動滑輪的機械效率；（3）根據(jù)求出工人師傅做功的功率．解答：（1）動滑輪繩子的有效股數(shù)為2，不計繩子的重力和其他阻力，則工人師傅對繩子施加的拉力：；（2）繩端移動的距離：，工人師傅做的總功：，工人師傅做的有用功：，該動滑輪的機械效率：；（3）工人師傅做功的功率：．答：（1）工人師傅對繩子施加的拉力大小為250N；（2）該動滑輪的機械效率為96%；（3）工人師傅做功的功率為100W．【點睛】本題考查了動滑輪繩子拉力和做功公式、機械效率公式以及功率公式的應用，明確有用功和總功是關鍵．9．（1）500N；（2）90%．【詳解】解：（1）由圖知，n＝2，則拉力端移動距離s＝2h＝2×1m＝2m，拉力端移動的速度：v＝＝0.4m/s，由P＝＝Fv得拉力：F＝＝500N；（2）做的有用功：W有用＝Gh＝900N×1m＝900J，拉力做的總功：W總＝Pt＝200W×5s＝1000J，滑輪組的機械效率：η＝＝90%．答：（1）拉力F的大小為500N；（2）滑輪組的機械效率為90%．10．

被提升的鉤碼的重力G

鉤碼重力G/N繩端拉力F/N鉤碼提升的高度h/cm繩端移動距離s/cm滑輪組機械效率η/%

換用質量較小的動滑輪【詳解】(1)[1]對由一個動滑輪和一個定滑輪組成的滑輪組，使繩子自由端施加豎直向上的拉力，所以繩子應該從動滑輪開始纏繞，故如下圖所示：。(2)[2]根據(jù)測機械效率的原理是可知，該實驗需要測量的物理量有：繩子自由端施加的拉力F、鉤碼被提升的高度h、繩子自由端移動的距離s和被提升的鉤碼的重力G。(3)[3]本次實驗數(shù)據(jù)的記錄表格如下：鉤碼重力G/N繩端拉力F/N鉤碼提升的高度h/cm繩端移動距離s/cm滑輪組機械效率η/%(4)[4]可以換用質量較小的動滑輪，減小滑輪組的額外功，來提高滑輪組的機械效率。11．

A

大于

測量鉤碼和彈簧測力計移動的距離【分析】(1)在使用滑輪組時，滑輪組還要克服一些機械摩擦，所以要測量滑輪組的機械效率，需使物體上升進行讀數(shù)。(2)使用滑輪組時，拉力不僅要克服物體的重力，還要克服動滑輪的重力及機械摩擦。(3)要測滑輪組的機械效率，需測出G、h、F、s，根據(jù)公式計算。所以需要測量鉤碼和彈簧測力計移動的距離，從而計算有用功和總功?！驹斀狻?1)[1]為了測量滑輪組提升物體時的機械效率，所以需在緩慢勻速提升時讀數(shù)，則A同學操作正確。(2)[2]由圖知，滑輪組由3段繩子承擔物重，則，但其成立的條件是不考慮機械自重和摩擦，若考慮的話拉力F大于。(3)[3]為了測量鉤碼和彈簧測力計移動的距離，從而計算有用功和總功，應分別記下鉤碼和彈簧測力計的起始位置。12．

勻速

2.4

83.3

高【詳解】(1)[1]由表格中數(shù)據(jù)可知，物體上升的高度h=0.05m，而繩子自由端移動的距離為0.15m，s=3h，所以由3段繩子承擔物重，因此要從動滑輪繞起，如圖所示：(2)[2]實驗中要豎直向上勻速緩慢拉動彈簧測力計，彈簧測力計示數(shù)穩(wěn)定，便于讀數(shù)。[3][4]由圖乙知，測力計的分度值為0.2N，測力計示數(shù)為2.4N，第3次測量時滑輪組的機械效率為η===×100%≈83.3%第3次測量時滑輪組的機械效率為83.3%。(3)[5]由表格中數(shù)據(jù)知，使用同一滑輪組，提升不同的物體到同一高度，機械效率不同，可知滑輪組機械效率主要與被提升的物重有關，同一滑輪組提升重物的重力越大時，滑輪組的機械效率將越高。13．

1.6

62.5%【詳解】(1)[1]測力計分度值為0.2N，則此時拉力的測量值為1.6N．(2)[2]此次實驗中滑輪組的機械效率為：η=≈62.5%．14．

豎直向上勻速

鉤碼所受重力

≠【詳解】（1）①用彈簧測力計豎直向上勻速拉繩子自由端，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，此時測力計的示數(shù)與拉力大小才相等；②用彈簧測力計測出另一動滑輪所受重力G動，保證鉤碼所受重力不變，仿照步驟①分別測量對應的T、G動、F、s、h．并把測量數(shù)據(jù)記錄在表格中．（2）動滑輪的機械效率：，動滑輪重不同，F(xiàn)不同，故η不等；可以得出“動滑輪的機械效率跟動滑輪所受重力有關”．15．

鉤碼的質量

FS【詳解】②根據(jù)小明計劃用這些器材探究“用動滑輪提升重物時，如果動滑輪的機械效率不變，則有用功跟總功成正比的關系”可知，小明計劃探究的問題中的自變量是拉力對繩頭做的總功，控制變量是機械效率，因為同一個滑輪組，提升鉤碼的重力也影響滑輪組的機械效率，所以在實驗步驟②中，應保持所掛鉤碼數(shù)不變，即鉤碼質量不變；③根據(jù)總功等于拉力與繩子自由端移動的距離的乘積，利用W總=FS，計算各次的總功．16．

鉤碼重力G/N鉤碼上升高度h/m彈簧測力計示數(shù)F/N繩端上升的高度s/m有用功W有/J總功W總/J機械效率

0.24

80%【詳解】（1）根據(jù)η＝＝×100%知，表格