2019八年级物理下册 12.3机械效率 竖直滑轮导学案 (新版)新人教版

机械效率竖直滑轮15．工人用如图所示的滑轮组提升重物，在10s内将270N的物体匀速提升2m，已知工人的拉力为100N，不计绳重与摩擦阻力。

工人做功的功率是_______W，滑轮组的机械效率________。

如果用此滑轮组匀速提升570N的重物，拉力应为_______N，滑轮组的机械效率是___________。

【答案】54；90％；200；95％【难易】较易【考点】功率和机械效率【解析】P=Fs/t=270N×2m/10s=54W；η=G物/nF=270N/100N×3=90％；根据上一问题求出G动=30N，则3F=G物+G动则F=200N，η=G物/nF=540N/200N×3=95％16．如图所示，一个边长为40cm的正方体A重600N，放在水平地面上，不计绳重和摩擦，重物A匀速提起来且所用的拉力最小，请在图上画出滑轮组上绳子的绕法。

如果重物以0．2m/s的速度匀速提升，人对绳子的拉力F的功率为160W，则滑轮组的机械效率是________。

若用此滑轮组匀速提升另一物体B时，滑轮组的机械效率为80％时，则物体B所受的重力为_________N。

【答案】3750；75％；800【难易】较易【考点】压强与机械效率以及受力分析【解析】P=F/s=600N/0．16m2=3750Pa；η=G物/nF=600N/5×160N=75％；η=G物/（G物+G动）=80％，G 动=200N经过计算得到G B=800N17．某建筑工地上用如图所示的滑轮组匀速提升质量为500kg的水泥板，在水泥板上提升4m的过程中，拉力F的功率为2500W，此滑轮组的机械效率为80％，g=10N/kg。

滑轮组做的有用功是______J，水泥板上升的速度是__________；不计绳重和摩擦，滑轮组中动滑轮和铁钩的总重为_________N。

【答案】2×104；0.4m/s；1250【难易】中等【考点】有用功和机械效率的变形公式【解析】W有=G物h=5000N×4m=2×104J；η=80％=G物/nF=5000N/4F则F=1562.5N，P=Fv得到v=P/F=1.6m/s。

则物体速度为0.4m/s。

G动=4F-G物=6250N-5000N=1250N18．用某滑轮组匀速提升重为2000N的物体，作用在绳子自由端的拉力为625N，拉力所做的功为12500J，滑轮组的机械效率为80％，若不计绳重和摩擦，则绳子的段数n=_______；滑轮组中动滑轮的重为_________N。

提升重物改为重为3000N的物体，那么作用在绳子自由端的拉力是________N【答案】4；500；875【难易】较易【考点】机械效率求解以及滑轮组受力分析【解析】η=G物/nF=80％=2000N/n650N，则n=4；G动=4F-G物=2500N-2000N=500N；4F=G物+G动=3000N+500N，则F=875N 19．如图所示，用甲、乙两个滑轮组匀速提升重物，已知物重G1与G2之比为2:1，甲滑轮组中动滑轮重G动甲与G1之比是1:5，不计绳重与摩擦，则甲、乙两个滑轮组的机械效率之比为__________，用在绳子自由端的拉力F1与F2之比为___________。

【答案】4:3；2:1【难易】较易【考点】机械效率的求解以及变形【解析】η1=G1/G1+G动甲=5/6；η2=G2/G2+G动乙=5/8，则η1：η2=4:3；3F1=G动甲+G14F2=G动乙+G2；因为G1：G2=2:1所以G动甲：G动乙=2:3；所以F1：F2=2:120．用如图所示的装置提升重物，绳子能承受的最大拉力为120N，动滑轮重60N，绳重与摩擦不计。

（1）用此滑轮组最多能将________N的物体匀速提升。

（2）用此滑轮组提起重240N的物体，使它能匀速，人加在绳子自由端的拉力是______N；此时滑轮组的机械效率是_______，当物体以0．5m/s的速度上升时，拉力的功率是_________W。

（3）该滑轮组的机械效率最高可达到__________。

【答案】300；100；80％；50；83．3％【难易】较易【考点】功，功率以及机械效率【解析】3F=G动+G物，则G物=300N；3F=G动+G物，F=（240N+60N）/3=100N；η=G物/3F=240N/300N=80％；P=Fv=100N×0.5m/s=50W；ηmax=300N/360N=83.3％21．如图所示为工地上利用卷扬机和换轮组提升重物的情形。

卷扬机对绳的拉力为400N，用1min的时间将重900N的物体匀速提升5m。

不计绳重和摩擦，则动滑轮所受重力为_______N；滑轮组的机械效率为_________；卷扬机拉绳的速度为_________m/s；卷扬机拉力做功的功率为_________W。

【答案】300;75％；0.25；100【难易】较易【考点】滑轮组受力分析、机械效率以及功率的求解【解析】3F=G物+G动，则G动=3F-G物=1200N-900N=300N；η=G物/nF=900N/3×400N=75％；V绳=3×5m/60s=0.25m/s；P=Fv=400N×0.25m/s=100W22．为了楼体抗震加固，学校购进了一批水泥，现需要把水泥运到离地面2m高的平台上，同学们根据物理课上学到的知识，分组设计了甲、乙两种简单机械的组合装置，如图所示，水泥重500N，每个滑轮组重40N，不计绳重及轴摩擦。

甲图中斜面长5m，人匀速拉绳时，拉力的大小为200N。

比较两种装置，较省力的是_______装置，机械效率较高的是________装置。

【答案】乙；乙【难易】中等【考点】斜面和滑轮组机械效率求解【解析】3F乙=G物+G动；则F乙=180N；η甲=500N×2m/2×200N×5m=50％；η乙=500N/540N=92.6％23．如图所示，是建筑工人利用滑轮组从竖直深井中提取泥土的情形。

某次操作中，工人用400N的拉力F在1min内将总重为900N的泥土匀速提升5m。

在这段时间内A．拉力F做功的有用功2000JB．滑轮组的机械效率75％C．动滑轮重700ND．拉力F做功的功率约33W【答案】B【难易】较易【考点】功、功率机械效率及滑轮组受力分析【解析】W=Fs=400N×15m=6000J；η=G物/3F=75％；G动=3F-900N=300N；P=Fv=400N×0.25m/s=100W24．如图所示是提升路面砖的装置。

质量为70kg的工人与地面的接触面积为500cm2，吊箱重200N，每块砖重100N，滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计。

工人用拉力F在4s内匀速提升10块砖，升高2m，此装置的机械效率为80％。

（取g=10N/kg）则A．工人做的额外功是2000JB．拉力F的功率是500WC．工人对地面的压强是1500PaD．装置的机械效率最高可达85％【答案】C【难易】中等【考点】功、功率、压强以及机械效率求解【解析】η=G物/nF=1000N/2F=80％，则F=625N；则W额=W总-W有=625N×2×2m-1000N×2m=1000J；P=W/t=625N×2×2m/4s=625W；F压=700N-625N=75N，P=F/s=1500Pa；G吊箱+G动=250N，则最大物重为1150N，则机械效率η=G物/nF=1150N/1400N=82.1％25．如图所示，A、B重G A：G B=1:3，用甲、乙两个滑轮组分别匀速提升A、B两物体，在相同时间内两物体被提升高度分别为h A和h B，2h A=5h B。

已知两滑轮组动滑轮重分别为G甲和G乙，且G甲：G乙=1:3。

两滑轮组的机械效率分别为η1和η2，功率分别为P1和P2。

若不计绳重和滑轮轴处摩擦，则下列判断正确的是A．η1：η2=1:1 B．F1：F2=3：8C．P1：P2=5：3 D．v A：v B=2:5【答案】A【难易】较难【考点】本题考查滑轮组拉力、功率、速度以及机械效率计算【解析】4F1=G A+G甲，2F2=G B+G乙则F1：F2=1:6；η1=G A/4F1，η2=G B/2F2，故η1：η2=1:1；S A：S B=4h A：2h B=5:1；则P1：P2=W1：W2=5：6;v A：v B=5：226．站在地上的工人用图8所示的装置提升货物。

提升空货箱时，在10s的时间内，空货箱沿竖直方向匀速上升3m，工人作用在绳上的力做功120J。

货箱中装入16kg的货物A后，在工人拉力FA的作用下，绳子自由端在10s的时间内，沿竖直方向匀速下降12m。

不计绳重和滑轮轴摩擦，下列计算结果正确的是（多选）A．动滑轮和货箱总重为40NB．拉力FA做功的功率为48WC．用此装置提升货物A的机械效率为80％D．用此装置将20kg货物B提升10m，工人至少做功2000J【答案】AC【难易】较难【考点】滑轮组受力分析、功、功率及机械效率计算【解析】由W=Fs得到F=W/s=120J/4×3m=10N，4F=G动+G箱=40N，故A正确；4F A=G A+G动+G箱，则4F A=200N,则F A=50N，故P A=F A v=50N×1．2m/s=60W，故B错误；η=G A/4F A=160N/200N=80％，故C正确；W=(G物+G动+G箱)10m×4=9600J27．建筑工地上常用如图26所示的装置搬运建筑材料，使用的滑轮组由a、b、c、d、e五个滑轮组成，如果滑车和建材共重1500N，每个滑轮重50N。

不计绳重及摩擦，以0.5m/s匀速提起滑车所用的拉力F的功率P=_________W。

【答案】800【难易】中等【考点】功率求解【解析】4F=G材料+G滑车+G动+G动=1500N+50N+50N=1600N，则F=400N，P=Fv=400N×0.5m/s×4=800W28．为了将放置在水平地面上、重为90N的重物提升到高处。

小明同学设计了图（甲）所示的滑轮组装置。

当小明所用的拉力F随时间变化的图像如图（乙）所示，重物的速度v和上升的高度h随时间t变化的图像分别如图（丙）和（乙）所示。

不计摩擦和绳重，绳对滑轮的拉力方向均可看成竖直方向。

则在2~3s内，滑轮组的机械效率η=_________。

【答案】75％【难易】较易【考点】学生对于图像题的处理，以及机械效率求解【解析】物体在2-3s时物理做匀速直线运动，此时拉力为40N，则根据η=G/nF=90N/3×40N=75％。