滑轮和功的综合问题
一、单选题
1.如图所示，用滑轮组将重为600N的重物匀速提升，如果拉力为350N，则下列结论中正确的是（ ）
A.如果将物体提升2m，拉力做功1200J
B.物体升高1m，机械所做的有用功为350J
C.物体以0.5m/s速度匀速上升，拉力的功率为350W
D.此滑轮组的机械效率为80%
2.如图所示，竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组，已知每个滑轮重均为50N，滑轮组下端挂有物体B，滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体A相连，物体A在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动，此时测力计的示数为550N；在物体B下加挂重为90N的物体C后，用水平向左的力F拉动物体A可使其沿水平桌面向左做匀速直线运动，此时物体B上升的速度大小为5cm/s. 若不计绳重及滑轮的摩擦，g取10N/kg，则下列说法中正确的是（ ）
A.物体A所受滑动摩擦力大小为275N
B.F的大小为530N
C.F做功的功率为42w
D.B的重力为500N
3.图甲中用力F1水平拉着重为G的物体在水平路面上匀速移动s的距离。图乙中用动滑轮拉着它也在同一路面上匀速移动s的距离，水平拉力为F2 ． 使用动滑轮的过程中（ ）
A.总功为W总=F2s
B.有用功为W有=Gs
C.机械效率为η=
D.额外功为W额=2F2s﹣F1S
4.如图所示，用20N的水平拉力F拉滑轮，可以使重15N的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动，物体B重8N，弹簧测力计的示数为3N且保持不变。若不计轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮的摩擦，则下列说法中正确的是（ ）
A.地面受到的摩擦力为10N
B.滑轮移动的速度为0.4m/s
C.在2s内绳子对物体A所做的功为4J
D.水平拉力F 的功率为4W
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5.如图所示，使用同一滑轮的甲、乙两种装置，匀速提升重均为10N的A、B两物体，已知滑轮重1N不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，则下列说法中正确的是（ ）
A.手的拉力F乙=10N
B.A物体受到的合力与B物体受到的合力相等
C.若A、B两物体都被提升0.5m，则手的拉力F乙做的有用功比较多
D.若A、B两物体都被提升0.5m，则手的拉力F甲做的功比F乙做的功多
6.分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组，在5s内将重为100N的物体G匀速提升2m，每个滑轮的重均为10N．不计绳重及摩擦，此过程中（ ）
A.拉力F甲小于拉力F乙
B.F甲做的功大于F乙做的功
C.甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组的机械效率
D.F甲做功的功率等于F乙做功的功率
7.分别用如图所示的（甲）、（乙）两个滑轮组，在100s内将重为400N 的物体G匀速提升10m，每个滑轮的重均为20N．不计绳重及摩擦，此过程中（ ）
A. F甲做功的功率等于F乙做功的功率 B. F甲做功的功率小于F乙做功的功率
C. F甲做的功大于F乙做的功 D. F甲做的功小于F乙做的功
8.利用如图所示的装置，工人用力F把重为100N的物体以0.2m/s的速度匀速提升6m．若不计绳重和摩擦，则这一过程中（ ）
A.拉力F的大小为50N
B.绳子自由端的速度为0.4m/s
C.拉力F所做的功为600J
D.拉力F的功率为10W
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二、填空题
9.如图所示，在20N的水平拉力F作用下，重200N的物体沿水平地面向左匀速直线运动了2m，物体与地面的滑动摩擦力为50N，则绳子自由端沿水平方向移动了________m，拉力所做的有用功是________J，总功是________J，滑轮组的机械效率为________。
10.用如图所示的滑轮组将物体匀速向左拉动，绳端的拉力为200N，在10s内将物体拉动了4m，滑轮组的机械效率为80%，则物体受到地面的摩擦力为________N，绳端拉力的功率为________W.
11.如图是用滑轮组提升物体A的示意图，物体A受到的重力大小为GA=100N。在匀速竖直提升物体A的过程中，物体A上升的速度大小为V=0.4m/s,滑轮质量、绳重及一切摩擦均可忽略不计，
（1）绳子自由端的拉力大小F=________ N;
（2）拉力F做功的功率P=________W。
（3）物体A的机械能________(填“增加”、“减少”或“不变”)。
12.如图所示，物体重为20N，某人在5s内用4N的拉力匀速地将该物体在水平方向移动了1m，则绳子自由端移动的速度为________ ，拉力做功为________J，此物休受到的摩擦力为________ 不计滑轮重、绳重、滑轮与轴及滑轮与绳之间的摩擦
13.如图所示，一滑轮下端悬吊一个重50 N的物体，在拉力F的作用下使物体在2 s内上升了2 m(不计滑轮、绳的重力和摩擦)，则拉力F＝________N，动滑轮上升的速度是v＝________m/s，拉力F所做的功W＝________J.
14.如图所示，不计滑轮重及摩擦，物体A、B均重为20牛 . 当用力F2匀速提升物体B时，以滑轮的轴为参照物，物体B是________的（选填“静止”或“运动”），此时力F2大小为________牛 . 若F1和F2所做的功相等，物体A、B移动的距离之比是________.
15.如图所示是一种塔式起重机的滑轮组，已知在匀速起吊900kg的物体时，滑轮组的机械效率是75%，使物体上升5m，所做的有用功是________J，绳端的拉力F是________N.（g=10N/kg）
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三、计算题
16.如图甲所示的滑轮组装置，不计绳重和摩擦，绳对滑轮的拉力方向均为竖直方向。用该滑轮组提升放置在水平地面上重为G=80N的重物到高处。用竖直向下的拉力拉绳的自由端，拉力F随时间t变化的图象如图乙所示，重物上升的速度v随时间变化的图象如图丙所示。已知在2s～4s内重物上升的竖直高度为2m，求：
（1）在4s～6s内，重物克服重力做功的功率；
（2）在2s～4s内，绳自由端下降的平均速度；
（3）在0～2s内，重物对地面的压力大小。
17.为了改善老旧住宅楼的保温效果，沈阳开展了“暖房子工程”，如图为施工现场使用的提升装置。已知被提升的建筑材料的质量为200kg，动滑轮重力为 500N，拉力F在10s内将重物匀速提升了10m，不计绳重及摩擦。（g=10N/kg）求：
（1）提升装置所做的有用功；
（2）拉力F 功率；
（3）该装置的机械效率。
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18.工人用如图所示的滑轮组提升建材，工人的重力是700 N，双脚与地面的接触面积是500 cm2。他将540 N的建材匀速提升了3 m,滑轮组的机械效率是90%。试求：
（1）提升建材所做的有用功是多少？
（2）工人对绳子的拉力是多少？
（3）提升建材时，工人对地面的压强是多少？
19.在小型建筑工地，常用简易的起重设备竖直吊运建筑材料，其工作原理相当于如图所示的滑轮组．某次将总重G为4000N的砖块匀速吊运到高为10m的楼上，用时40s，卷扬机提供的拉力F为2500N．
求在此过程中：
（1）拉力F的功和功率；
（2）滑轮组的机械效率．
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20.如图是一个上肢力量健身器示意图。D是动滑轮;配重A的质量为140kg,底面积是8.0×10-2m2,杠杆EH可绕O点在竖直平面内转动,OE：OH=1：2。假定运动员体重是600N,一只脚板与地面的接触面积为2.0×10-2m2,（不计杠杆重、绳重及摩擦,g取10N/kg）．问：
（1）当人将配重A匀速提升0.2m时,人做功340J,动滑轮重为多少?
（2）当配重A匀速提起时,人对地面压力为多大?
21.如图所示，用400N的拉力F，将重900N的木箱匀速提升1m。求：
（1）拉力所做的功；
（2）该滑轮组的机械效率。
22.建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为500N的建材从地面匀速送到6m高处，所用拉力为300N，时间为20s，不计摩擦和绳重，（g取10N/kg）求：
（1）工人做的有用功；
（2）工人做工的功率；
（3）此过程中该装置的机械效率。
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23.如图所示，搬运工人用滑轮组提升重540N的物体，所用拉力F为200N，5s内匀速上升了2m（不计绳重，绳与滑轮的摩擦）求
（1）动滑轮的重力
（2）拉力F所做的功；
（3）拉力的功率
（4）滑轮组的机械效率。
24.体重700N的工人，用如图所示的滑轮组把重为300N的货物从地面匀速提升到离地面6m高的平台，已知动滑轮的质量为7.5kg。不计绳子的重力及它和滑轮间的摩擦力。求：
（1）此过程中工人做的有用功；
（2）此滑轮组的机械效率；
（3）若滑轮组所绕绳子的最大拉力为500N，则此滑轮组匀速提升货物时的最大机械效率。
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25.在拓展课上，小泉同学模拟某建筑工地上拉动工件的情景，设置了如图所示的滑轮组。他用该滑轮组在4秒内将一个重为100牛的物体，沿着水平地面匀速拉动了2米。人的拉力为18牛，物体移动时受到地面的摩擦力为物重的0.35倍，不计绳重及机械的摩擦。求：
（1）人的拉力所做的功。
（2）人的拉力做功的功率。
（3）动滑轮受到的重力。
26.如图所示，工人通过滑轮组使重600N 的箱子以0.4m/s 的速度从地面升到12m高的五楼上。求：
（1）工人吊起箱子过程中做的有用功是多少？
（2）若滑轮组的机械效率为80%，则工人做的功是多少？其功率为多少？
27.如图是建筑工人用滑轮组提升建筑材料的场景，在10s的时间内，工人师傅用竖直向上的拉力将建筑材料匀速提升了1m，已知拉力F为400N，建筑材料的重力G为900N，求这个过程中：
（1）绳子自由端移动的距离；
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（2）此滑轮组的机械效率；
（3）拉力F的功率；
28.如图所示，重力为20N的物体在8N的拉力的作用下沿水平方向以4m/s的速度向左匀速运动了5s，若物体受到地面摩擦力的大小为10N，求：
（1）拉力F做功的功率；
（2）在此过程中，做的有用功为多少?
（3）滑轮组的机械效率。
29.工人用如图所示装置在5s内将质量为48 kg的货物匀速提升1m，此过程中拉力的功率为120 W。不计
绳重和轮与轴的摩擦。g=10 N/kg。求：
（1）此过程中的有用功；
（2）工人所用的拉力；
（3）滑轮组的机械效率。
30.建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为500N的建材从地面匀速送到6m高处，所用拉力为300N，时间为20s．不计摩擦和绳重，(g取10N/kg)求：
（1）工人做的有用功；
（2）工人做功的功率；
（3）此过程中该装置的机械效率；
（4）如果用这个滑轮组匀速提起400N的重物，需要用多大 的拉力？
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31.如图所示，搬运工人用滑轮组提升重540N的物体，所用拉力F为200N，物体在10s内匀速上升了2m（不计绳重，绳与滑轮的摩擦）求：
（1）动滑轮的重力；
（2）拉力F所做的功；
（3）拉力的功率；
（4）滑轮组的机械效率。
32.如图是现代家庭使用的升降衣架的结构示意图，它可以很方便晾起洗好的衣服，其实就是通过一些简单机械的组合来实现此功能的．已知晾衣架上所挂衣服质量为4kg，动滑轮、杆和晾衣架总质量为1kg．小燕同学用力F拉动绳子自由端，在5s时间内使衣服匀速上移0.5m（g=10N/kg，不计绳重和摩擦）求：
（1）绳子自由端拉力F的大小；
（2）拉力所做的功W；
（3）拉力的功率P；
（4）整个过程中机械效率η．
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33.在如图所示的滑轮组装置中，用弹簧测力计竖直向上拉动细绳。10s内将总重为6N的钩码匀速提升了10cm，拉力的大小如图所示，则提升钩码的过程中，求：
（1）绳子自由端拉力做的功；
（2）绳子自由端拉力做功的功率；
（3）额外功的大小；
（4）滑轮组的机械效率。
34.有土豪购买120寸超级大电视，从楼底通过吊车（相当于如图的结构）把电视机吊到12楼破窗进入房间，假设每层楼层高为3m，起吊处为1楼，已知电视机带包装重为3500N，每个滑轮重100N，从底楼到12楼窗子处耗时10min，人拉绳的拉力F为1500N。求：
（1）求运送电视机有用功功率是多少？
（2）该吊车运送电视机，吊车的机械效率是多少？（结果保留1位小数）
35.一建筑工人，使用了如图所示的装置将建筑材料提上高处，已知建筑材料的质量为80kg，人对绳的拉力为500N，重物在拉力的作用下1min匀速上升了5m，绳重和摩擦不计. g取10N/kg，求：
（1）人在1min内做的有用功；
（2）滑轮组的机械效率；
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（3）工人做功的功率.
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答案解析部分
一、单选题
1.【答案】C
【解析】【解答】 (1)由图可知，n=2，将物体提升2m时，拉力做的功：W总=Fs=Fnh=350N×2×2m=1400J，A不符合题意；将物体提升1m时，做的有用功：W有=Gh=600N×1m=600J，B不符合题意；由P= = =Fv可得，拉力的功率：P=Fv=350N×2×0.5m/s=350W，C符合题意；(2)此滑轮组的机械效率：η= = = = ×100%= ×100% 85.7%.D不符合题意。
故答案为：C.
【分析】拉力做功W总=FS；机械所做的有用功W有用=Gh；拉力的功率P=FV；再利用机械效率的计算公式求得机械效率即可.
2.【答案】B
【解析】【解答】设物体A所受摩擦力大小为f，则有2f 50N＝550N，所以f＝250N,A不符合题意；对于物体B，有3f＝GBG滑 ， 即250N×3＝GB50N，所以GB＝700N，D不符合题意；加挂物体C后，有3（F—f）＝GBGCG滑 ， 即3（F 250N）＝700N 90N 50N，解得F＝530N，B符合题意；物体B上升的速度为5cm/s，则拉力F端移动的速度v＝3×5cm/s＝0.15m/s，F的功率P＝Fv＝530N×0.15m/s＝79.5W，C不符合题意。
故答案为：B。
【分析】（1）不计绳重及滑轮的摩擦，滑轮组绳子末端受到的拉力F拉=（G轮+GB），据此可求B的重力；由于物体A匀速直线运动，A物体所受摩擦力和拉力是一对平衡力，大小相等，可求A物体所受摩擦力；
（2）同理，在物体B下加挂重为90N的物体C后，不计绳重及滑轮的摩擦，滑轮组绳子末端受到的拉力F拉=（G轮+GC+GB），由于力的作用相互的，可求物体A受到向右的拉力；由于物体A对桌面的压力、接触面的粗糙程度不变，物体A受到摩擦力不变；此时物体A受到向左的拉力F、向右的拉力F右、向右的摩擦力f，
由于物体A向左匀速直线运动，可得F=F右+f，据此求拉力F；
物体A左移的速度等于物体B移动速度的3倍，利用P=Fv求拉力F做功功率.
3.【答案】D
【解析】【解答】A、如图使用动滑轮时，拉力端移动距离是物体移动距离的2倍，即 ，拉力做的总功为： ，A不符合题意；
B、由于两图中物体和接触面都相同，所以使用动滑轮做的有用功，等于甲图中直接拉物体做的功，即 ，B不符合题意；
C、机械效率为： ，C不符合题意；
D、有用功与额外的和为总功，所以额外功为：
，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用W=Fs求拉力做的总功；使用动滑轮做的有用功，等于直接拉物体做的功；机械效率等于有用功与总功之比；额外功等于总功减去有用功.
4.【答案】C
【解析】【解答】如图滑轮为一只动滑轮，拉力F与右侧两段绳子的拉力相等，F移动的距离是物体A移动距离的一半。
B. 物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动，则拉力F移动的速度为物体A移动速度的一半即 ，B不符合题意；
A. 拉力F与右侧两段绳子的拉力相等，物体A受到绳子拉力、B的摩擦力、地面的摩擦力三个力的作用，三力为平衡力，即 ，
所以物体A受到地面的摩擦力为： ，A不符合题意；
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C. 在2s内绳子对物体A所做的功为： ，C符合题意；
D. 水平拉力F 的功率为： ，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】分别对A、B进行受力分析（“隔离法”），求地面受到的摩擦力；
滑轮为动滑轮，滑轮移动的速度等于物体移动速度的二分之一；
利用W=Fs求做功大小；利用P=Fv求拉力做功功率.
5.【答案】B
【解析】【解答】乙为动滑轮，所以手的拉力为 ，A不符合题意。
B．A、B两物体都做匀速运动，都处于平衡状态，所受合力都为0，即A物体受到的合力与B物体受到的合力相等，B符合题意。
C．两物体的重力相等，提升高度相等，由W有用=Gh可知，两次所做有用功相等，C不符合题意。
D．不计绳重和摩擦，A、B两物体都被提升0.5m，所做有用功相等，由于F乙还要提升动滑轮，要做一部分额外功，所以手的拉力F乙做的功多，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】定滑轮特点：不省力，但能改变动力的方向.（实 质是个等臂杠杆）
动滑轮特点：省一半力，但不能改变动力方向,要费距离(实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆)
由W有用=Gh可知，两次所做有用功的关系.
6.【答案】D
【解析】【解答】由题可知,甲乙两滑轮组均将相同物体提升相同高度,由W有＝Gh可知W甲有＝W乙有；不计绳重及摩擦,均只需克服动滑轮自重做额外功,甲乙中均只有一个动滑轮,且动滑轮的重相同,由W额＝G动h可知W甲额＝W乙额 ， 因为W总＝W有+W额,所以W总甲＝W总乙。A. 由图可知,n1＝2,n2＝3，不计绳重及摩擦，则F甲＝ (G+G动)＝ ×(100N+10N)＝55N，F乙＝ (G+G动)＝ ×(100N+10N)＝36.7N
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