2025年河北省各地市中考物理模拟试题分类精选17.滑轮、斜面及机械效率（Word版附解析）

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A．M受到向左的拉力大小为1N
B．M受到的地面的摩擦力为9N
C．拉力F做功1.8J
D．使M以0.2m/s的速度匀速前进，则M受地面的摩擦力为9N
7．BCD
4．[2025沧州模拟]科技馆里小明和爸爸正在体验升降座椅装置，其简图如图所示。图中爸爸手握绳子，小明坐在升降座椅上。爸爸对绳子施加拉力，小明被匀速拉升，已知爸爸的质量大于小明的质量，则（ ）
A．使用该装置可以省功
B．爸爸拉动绳子时，拉力做的功是有用功
C．若小明和爸爸的位置互换，匀速拉动绳子时拉力不变
D．若小明和爸爸的位置互换，该装置的机械效率会变高
4．D
4．[2023石家庄一模]用如图所示的滑轮组拉动物体，已知物体质量为40kg，与地面的摩擦力为其重力的0.2倍。10s内物体被拉动了10m，动滑轮重20N。（不计绳重和滑轮间的摩擦）下列说法中正确的是（ ）
A．自由端的拉力F为100N
B．滑轮组所做的有用功为4000J
C．拉力的功率为150W
D．滑轮组的机械效率为80%
【解答】解：A、已知物体质量为40kg，物体的重力G＝mg＝40kg×10N/kg＝400N，
摩擦力f＝0.2G＝0.2×400N＝80N，物体处于平衡状态，物体左侧绳子的拉力F物＝f＝80N，
n＝2，故自由端的拉力F＝（F物+G动）＝（80N+20N）＝50N，故A错误；
B、滑轮组所做的有用功W有用＝F物s物＝80N×10m＝800J，故B错误；
C、绳子自由端移动的距离s＝2s物＝2×10m＝20m，
拉力做的功W总＝Fs＝50N×20m＝1000J，
拉力的功率P＝＝＝100W，故C错误；
D、机械效率η＝＝＝80%，故D正确。
故选：D。
（多选）7．[2023石家庄一模]如图所示，工人站在水平台面上用滑轮组提货物。工人第一次竖直向上用200N的力拉绳子时，货物未离开水平地面；第二次用300N的力竖直向上拉动绳子，水平台面使货物以0.08m/s的速度匀速上升。已知工人体重为600N，货物重为810N，货物与地面的接触面积为0.1m2。不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．第一次拉绳子时，工人对水平台面的压力为400N
B．第一次拉绳子时，货物对地面的压强为3000Pa
C．第二次拉绳子的过程中，该滑轮组的机械效率为90%
D．第二次拉绳子的过程中，工人拉力的功率为72W
【解答】解：A．因力的作用是相互的，则工人受到绳子的拉力等于工人施加的拉力，
第一次拉动绳子时，工人对水平台面的压力：F压＝F拉+G人＝200N+600N＝800N，故A错误；
B．由图可知n＝3，不计绳重和摩擦，第二次匀速拉动绳子时，绳端的拉力F拉′＝×（G物+G动），
则动滑轮的重力：G动＝3F拉′﹣G物＝3×300N﹣810N＝90N；
第一次拉绳子时，货物未离开水平地面，设地面对货物的支持力为F支，
根据F＝（G物+G动﹣F支）可得，地面对货物的支持力：F支＝G物+G动﹣nF拉＝810N+90N﹣3×200N＝300N，
因力的作用是相互的，则此时货物对地面的压力：F压′＝F支＝300N，
第一次拉动绳子时，货物对地面的压强：p＝＝3000Pa，故B正确；
C．不计绳重和摩擦，第二次拉绳子的过程中，该滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝×100%＝90%，故C正确；
D．第二次拉绳子的过程中，绳子自由端的速度：v＝3v物＝3×0.08m/s＝0.24m/s，
此时工人拉力的功率：P＝＝F拉′v＝300N×0.24m/s＝72W，故D正确。
故选：BCD。
（多选）11．[2023邯郸二模]如图所示的滑轮组（每个滑轮质量相同），用时5s将重6N的物体匀速拉高20cm，此时绳子自由端的拉力为2N。在此过程中，不计绳重和摩擦，以下说法正确的是（ ）
A．每个滑轮重2N B．此滑轮组的机械效率为75%
C．5s内人对滑轮组做功的功率为0.32WD．横梁受到的拉力为15N
【解答】解：
A、由图可知，n＝4，不计滑轮装置自重、绳重和摩擦，由F＝（G+G动）可得两个动滑轮的总重2G动＝nF﹣G＝4×2N﹣6N＝2N，
每个滑轮重G动＝1N，故A错误；
B、有用功W有用＝Gh＝6N×0.2m＝1.2J，
绳子自由端被拉下距离：s＝4h＝4×20cm＝80cm＝0.8m，
总功W总＝Fs＝2N×4×0.2m＝1.6J，
此滑轮组的机械效率η＝＝＝75%，故B正确；
C、5s内人对滑轮组做功的功率P＝＝＝0.32W，故C正确；
D、由图可知，横梁受到6段绳子向下的拉力，横梁受到的拉力：F′＝6F＝6×2N＝12N，故D错误；
故选：BC
（多选）13．[2023沧州二模]用弹簧测力计在同一木板上拉同一木块，使它先后在水平面和斜面上均以v的速度做匀速直线运动，如图所示。已知水平面上拉力与斜面上拉力之比为5：9，请分析下列说法正确的是（ ）
A．相同时间内，甲、乙两次拉力对木块做功之比为5：9
B．甲、乙两次拉力做功的功率之比为5：9
C．甲中的木块受到的摩擦力比乙中的木块受到的摩擦力大
D．相同时间内，甲、乙两次克服摩擦力做功相等
【解答】解：
A、木块在水平面和斜面上的速度相等，根据v＝知，相同时间内，木块通过的路程相等，又知拉力之比为5：9，所以甲、乙两次拉力对木块做功之比：＝＝＝5：9．故A正确；
B、拉力之比为5：9，且木块在水平面和斜面上的速度相同，
由P＝＝＝Fv可得，甲、乙两次拉力做功的功率之比为：
＝＝＝5：9．故B正确；
C、用同一木板和同一木块做实验，则接触面的粗糙程度相同，但木块对水平面的压力大于对斜面的压力，所以，甲中的木块受到的摩擦力比乙中的木块受到的摩擦力大，故C正确；
D、相同时间内，木块两次通过的路程相等，甲、乙两次拉动木块时，木块受到的摩擦力大小不等，所以根据W＝fs可知，相同时间内，甲、乙两次克服摩擦力做功不相等，故D错误。
故选：ABC。
[2024廊坊一模]
答案：CD
[2024石家庄一模]
答案：AD
【2024秦皇岛一模】
答案：ABD
（多选）9．[2024河北模拟]如图所示，滑轮组悬挂在水平钢架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，5s内使物体A匀速上升1m，提升过程中拉力F的功率为160W。已知物体A重720N，该工人重600N。关于该过程，不计绳重和摩擦，下列说法不正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度为0.2m/s
B．动滑轮重120N
C．该工人对地面的压力为200N
D．工人利用该滑轮组提升物体的最大机械效率为90%
【解答】解：A．由图可知，滑轮组承担物重绳子的有效股数n＝2，5s内绳子自由端移动的距离s＝nh＝2×1m＝2m，绳子移动的速度 v＝＝＝0.4m/s，故A错误；
B．由P＝＝＝Fv可得，绳子自由端的拉力F＝＝＝400N，不计绳自身重力和绳与滑轮间摩擦，由F＝（G0+G动）可得，动滑轮重G动＝nF﹣G0＝2×400N﹣720N＝80N，故B错误；
C．该工人对地面的压力F压＝G人﹣F＝600N﹣400N＝200N，故C正确；
D．工人施加的最大拉力F′＝G人＝600N，不计绳自身重力和绳与滑轮间摩擦，提升物体的最大重力G＝2F′﹣G动＝2×600N﹣80N＝1120N，此时滑轮组的机械效率最大，滑轮组的最大机械效率η＝＝＝＝＝≈93.3%，故D错误。
故选：ABD。
（多选）10．[2024张家口一模]如图所示的滑轮组，在不计绳重和摩擦的情况下，均将重为G的物体匀速提升h的高度，且每个滑轮的重力都等于G0（G0＜G），下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端拉力的大小关系为F1＝F2＞F3
B．甲、丙装置的额外功均为G0h
C．甲、乙装置的总功均为Gh+G0h
D．乙装置的机械效率最高
【解答】解：A、已知物体重为G，每个滑轮的重力都等于G0（G0＜G）。
甲图上面是定滑轮、下面是动滑轮，n1＝2不计绳重和摩擦，拉力F1＝（G+G0），乙图的滑轮上下都是定滑轮，在不计绳重和摩擦的情况下，拉力F2＝G，丙图的滑轮组，n3＝3，在不计绳重和摩擦的情况下，拉力F3＝（G+G0），故绳子自由端拉力的大小关系为F2＞F1＞F3，故A错误；
B、分别利用甲、丙装置把相同的重为G的物体匀速提升相同的高度h，做的有用功均为：W有用1＝W有用3＝Gh，在不计绳重和摩擦的情况下，额外功为：W额1＝W额3＝G0h，故B正确；
C、分别利用甲、乙装置把相同的重为G的物体匀速提升相同的高度h，根据绳子自由端移动的距离s＝nh，由图中滑轮组的结构可知，n1＝2，n2＝1，提升物体的高度h相同，则s1＝2h，s2＝h，
则拉力做的总功：W1＝F1s1＝（G+G0）2h＝（G+G0）h，
W2＝F2s2＝Gh，所以W1≠W2，甲图和乙图中的装置总功不相等，故C错误；
D、对于乙图，在不计绳重和摩擦时，有用功W有用2＝Gh，拉力做的总功：W2＝F2s2＝Gh，
根据公式 η＝＝＝1可得，乙图中的装置机械效率最高为100%，
甲、丙图中都得克服动滑轮的重力做功，机械效率都小于100%，故D正确。
故选：BD。
[2024唐山模拟]12．（3分）卡车装载货物时，会在车尾搭建一个斜面，如图所示。现将一个重为G的木箱沿粗糙的斜面匀速推到车上，沿斜面向上的推力为F，斜面的长为s，高为h。下列说法正确的是（ ）
A．木箱的重力势能增大，动能减小
B．木箱的重力势能增大，动能不变
C．木箱受到斜面的摩擦力等于F
D．木箱受到斜面的摩擦力等于F﹣
【解答】解：AB、木箱沿粗糙的斜面匀速上升，质量不变，速度不变，动能不变；高度变大，重力势能增大，故A错误；B正确；
CD、有用功W有＝Gh，拉力做的总功W总＝Fs，额外功W额＝W总﹣W有＝Fs﹣Gh，由W额＝fs可知摩擦力f＝＝＝F﹣，故C错误，D正确。
故选：BD。
（多选）18．[2024新乐模拟]质量是10kg的物体A放在水平桌面上，小云利用如图所示的装置匀速拉动绳子自由端并在10s内做了60J的功，物体A运动速度为0.5m/s，下列判断正确的是（ ）
A．绳子自由端移动5m
B．绳子自由端移动速度为1m/s
C．作用在绳子自由端的拉力F为12N
D．绳子自由端拉力的功率为6W
【解答】解：A、10s内物体移动距离s物＝v物t＝0.5m/s×10s＝5m；由图知，n＝2，绳子自由端移动距离s＝ns物＝2×5m＝10m，故A错误；
B、由图知，n＝2，绳子自由端移动速度v＝nv物＝2×0.5m/s＝1m/s，故B正确；
C、由W＝Fs可得拉力：F＝＝＝6N，故C错误；
D、拉力的功率：P＝＝＝Fv＝6N×1m/s＝6W，故D正确。
故选：BD。
10．[2025石家庄一模]如图所示，在快递仓库内工人把重为600N的货物用滑轮组以0.2m/s的速度匀速提升，忽略摩擦及绳重，该过程中滑轮组的机械效率为80%，则（ ）
A．工人所用的拉力为200N
B．动滑轮的重力为100N
C．拉力的功率为150W
D．提升重力不同的货物时，此滑轮组机械效率不变
【解答】解：A、由图知有3段绳子提升重物，所以s＝3h，
根据η＝＝＝＝＝80%，
解得工人所用的拉力为：F＝250N，故A错误；
B、忽略摩擦及绳重，根据F＝（G+G动）知动滑轮的重力为：
G动＝3F﹣G＝3×250N﹣600N＝150N，故B错误；
C、由图知有3段绳子提升重物，则绳子移动的速度为：v绳＝3v物＝3×0.2m/s＝0.6m/s，
拉力的功率为：
P＝＝＝Fv＝250N×0.6m/s＝150W，故C正确；
D、忽略摩擦及绳重，根据η＝＝＝＝＝知提升重力不同的货物时，此滑轮组机械效率不同，故D错误。
故选：C。
填空题
【2024唐山二模】
10．[2025河北模拟]如图是甲、乙两人分别用两装置在相同的时间内将质量相等的重物匀速提升相同的高度，空气阻力、摩擦和绳子的质量均不计，每个滑轮重小于物重，则：两人拉绳子的力F甲 大于 F乙，甲、乙两人做功的效率关系η甲 大于 η乙（均选填“大于”、“小于”或“等于”）。
【解答】解：由题知，质量相等的重物，重物重力相同（设其大小为G），
（1）对于图1，因为两个都是定滑轮，空气阻力、摩擦和绳子的质量均不计，所以F甲＝G；该装置的额外功为0，η甲＝100%；
（2）对于图2，因为是一个定滑轮、一个动滑轮，n＝2，空气阻力、摩擦和绳子的质量均不计，所以F乙＝（G+G轮），又因为每个滑轮重小于物重，所以F乙＜G；该装置的额外功＞0，η乙＜100%；
由以上分析可知，F甲大于F乙；η甲大于η乙。
故答案为：大于；大于。
【2024保定一模】
19．[2025石家庄质检]如图所示，物体A以2cm/s的速度在水平地面上做匀速直线运动，则绳子自由端拉动速度为 4 cm/s，若此时弹簧测力计的示数为5N，物体A在2s内克服摩擦力做的功为 0.4 J。（滑轮、弹簧测力计的重力及滑轮处的摩擦忽略不计）
【解答】解：根据图中绳子的股数是n＝2，拉力移动的距离是物体距离的2倍数，速度也是2倍，即4cm/s；
动滑轮省一半力，拉力F是摩擦力的一半，
摩擦力f＝2F＝2×5N＝10N。物体A的路程：sA＝vt＝2cm/s×2s＝4cm＝0.04m，
克服摩擦力做功W＝fsA＝10N×0.04m＝0.4J。
故答案为：4；0.4。
12．[2023秦皇岛一模]如图所示，用滑轮组帮助陷入软泥中的汽车脱困时，滑轮B的作用是 改变力的方向 ；作用在绳子上的拉力F为1500N，1min汽车被匀速拉动10m，拉力的功率为 500 W；写出一条可以提高滑轮组机械效率的措施： 加润滑油 。
【解答】解：滑轮B为定滑轮，作用为改变力的方向。
滑轮组的动滑轮绕2段绳，汽车的速度，
拉力的速度，
拉力的功率，
提高滑轮组的机械效率，需想办法增加有用功、减少额外功，可加润滑油。
故答案为：改变力的方向；500；加润滑油。
18．[2024秦皇岛一调]如图所示，工人师傅用沿斜面向上100N的推力，将重为200N的物体从斜面底端匀速推至斜面顶端，用时10s，已知斜面长5m，高2m。则此过程中，工人做的有用功为 400 J，工人做功的功率为 50 W，斜面的机械效率为 80% 。
【解答】解：（1）推力做的有用功：W有用＝Gh＝200N×2m＝400J，
（2）推力做的总功：W总＝Fs＝100N×5m＝500J，
推力做功的功率：P＝＝50W；
（2）斜面的机械效率：η＝＝×100%＝80%。
故答案为：400；50；80%。
实验题
15．[2023石家庄一模]同学们进行了“影响滑轮组机械效率因素”的实验探究，用到的装置如图甲、乙、丙所示。实验数据记录如表所示。
（1）实验中应沿竖直方向 匀速 拉动弹簧测力计。
（2）通过比较1、4两次实验数据可得出：使用同一滑轮组提升相同重物，滑轮组的机械效率与重物上升高度 无关 。
（3）通过比较 1、2 两次实验数据可得出：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高。
（4）分析表中数据可知：第3次实验是用图 丙 （选填“甲”“乙”或“丙”）所示装置来完成的，第3次实验时滑轮组的机械效率是 75 %。
（5）假如第1次实验时，不计绳重和摩擦，钩码重由2N增加到8.4N，滑轮组的效率可以达到 84 %。
【解答】解：（1）为了准确测出滑轮组的机械效率，应使弹簧测力计沿竖直方向做匀速直线运动；
（2）通过比较1、4两次实验数据知，滑轮组和提升物体的重力相同，绳子段数相同，重物上升高度不同而机械效率相同，故得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与重物上升高度无关；
（3）1、2两次实验，s＝0.3m，h＝0.1m，由s＝nh可得n＝3，使用同样的滑轮组，即使用的甲、乙两图，通过得出的实验数据可知提升的物体重力越大，滑轮组的机械效率越高，得出结论：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高；
（4）在第3次实验中，s＝0.5m，h＝0.1m，由s＝nh可得n＝5，即承担物重的绳子股数n＝5，所以第3次实验是用丙图所示装置来完成的；
第3次实验时所做的有用功为：
W有用＝Gh＝6N×0.1m＝0.6J；
第3次做的总功：
W总＝Fs＝1.6N×0.5m＝0.8J；
滑轮组的机械效率是：
η＝＝×100%＝75%；
（5）第1次实验时，不计绳重和摩擦，根据F＝（G物+G动）得动滑轮的重力为：
G动＝3F′﹣G′＝3×1.2N﹣2N＝1.6N，
钩码重8.4N时滑轮组的效率为：
η＝＝＝＝×100%＝84%。
故答案为：（1）匀速；（2）无关；（3）1、2；（4）丙；75；（5）84。
14．[2024邯郸模拟]提高机械效率能够充分发挥机械设备的作用，一组同学用如图所示装置在“测量滑轮组的机械效率”实验中，测得的数据如表所示。
（1）实验中应尽量竖直向上 匀速 （选填“匀速”或“加速”）拉动弹簧测力计；
（2）计算出第3次实验机械效率是 74.1% （结果精确到0.1%）；
（3）分析比较第1、2、3次实验数据可以初步判定，使用同一个滑轮组提升物体时，被提升的物体越重，滑轮组的机械效率 越高 （选填“越高”“越低”或“不变”）；绳和轮之间的摩擦属于 有害 （选填“有益”或“有害”）摩擦。
【解答】解：（1）实验中应沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计，系统处于平衡状态，拉力大小才等于测力计示数；
（2）根据第3次实验数据可知，有用功为：W有＝Gh＝4N×0.1m＝0.4J；
总功为：W总＝Fs＝1.8N×0.3m＝0.54J；
第3次实验的机械效率：η＝＝≈74.1%；
（3）比较第1、2、3次实验数据可知，提升高度相同，绳子自由端移动的距离相同，说明使用的是同一滑轮组，但物重不同，且物重越大，滑轮组的机械效率越高；
克服绳和轮之间的摩擦所做的功是额外功，所以绳和轮之间的摩擦属于有害摩擦。
故答案为：（1）匀速；（2）74.1%；（3）越高；有害。
计算题
17．[2024新华区模拟]某工人师傅要把物料提升到一定高度。他利用两个质量相等的滑轮、质量忽略不计的细绳等组成滑轮组，并将滑轮组固定在天花板上，如图所示。已知提篮及物料总重为1140N，其中物料重为1020N，提篮与水平地面的接触面积为1.5×104cm2，工人师傅用600N的力匀速提升提篮及物料。请你帮助工人师傅计算（不计绳重及摩擦）：
（1）工人师傅没有对绳施加力时，静止放在水平地面上的提篮（装有物料）对地面的压强；
（2）提升过程中，利用滑轮组提升物料的机械效率；
（3）提升过程中，天花板A点所受拉力。
【解答】解：（1）静止放在水平地面上的提篮（装有物料）对地面的压力：
F压＝G总＝1140N，
受力面积S＝1.5×104cm2＝1.5m2，
对地面的压强：
p＝＝＝760Pa；
（2）由图知，n＝2，利用滑轮组提升物料的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%＝85%；
（3）不计绳重及摩擦，拉力F＝（G动+G总），
则动滑轮重力：G动＝nF﹣G总＝2×600N﹣1140N＝60N，
两个滑轮的质量相等、重力相等，G定＝G动＝60N，
提升过程中，天花板A点所受拉力：
F拉＝3F+G定＝3×600N+60N＝1860N。
答：（1）工人师傅没有对绳施加力时，静止放在水平地面上的提篮（装有物料）对地面的压强为760Pa；
（2）提升过程中，利用滑轮组提升物料的机械效率为85%；
（3）提升过程中，天花板A点所受拉力为1860N。
16．[2024邯郸一模]如图所示，建筑工地上的工人利用滑轮组将一质量为80kg的铁箱子A匀速提升到10m高的楼上，用时1min。已知动滑轮重40N，工人体重为80kg，不计绳重与摩擦。（g取10N/kg）。求：
（1）在提升过程中，工人做功的总功率；
（2）该滑轮组的机械效率；（计算结果保留到0.1%）
（3）①工人提升的最大物重；
②滑轮组的最大机械效率。（计算结果保留到0.1%）
【解答】解：（1）由图知，由3段绳子吊着动滑轮，不计绳重与摩擦，则工人的拉力为：
，
绳子自由端移动的距离为：
s＝nh＝3×10m＝30m，
拉力做的总功为：
W总＝Fs＝280N×30m＝8400J，
在提升过程中，工人做功的总功率为：
；
（2）拉力做的有用功为：
W有＝Gh＝mgh＝80kg×10N/kg×10m＝8000J，
该滑轮组的机械效率为：
η＝×100%＝×100%＝95.2%；
（3）①工人对滑轮组施加的最大拉力等于工人的重力，最大为：
F最大＝G人＝m人g＝80kg×10N/kg＝800N
工人提升的最大物重为：
G最大＝nF﹣G动＝3×800N﹣40N＝2360N；
②滑轮组的最大机械效率为：
η最大＝×100%＝＝×100%＝×100%＝×100%＝98.3%。
答：（1）在提升过程中，工人做功的总功率为140W；
（2）该滑轮组的机械效率为95.2%；
（3）①工人提升的最大物重为2360N；
②滑轮组的最大机械效率为98.3%。
17．[2024石家庄28中质检]如图所示，重为800N的物体，它与水平地面的接触面积为1.0×103cm2．工人师傅用500N的力匀速提升物体，物体移动的速度为0.2m/s。（不计摩擦及绳重）
求：（1）工人师傅拉绳的功率；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）动滑轮的重
（4）体重为450N的小明用此滑轮组提升物体，但物体没有被拉动，物体对地面的最小压强为多大。
【解答】解：（1）由图可知，n＝2，
所以，绳端移动的速度：v绳＝2v物＝2×0.2m/s＝0.4m/s，
工人师傅拉绳的功率：
P＝＝＝Fv绳＝500N×0.4m/s＝200W；
（2）滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝80%；
（3）不计摩擦及绳重，拉力F＝（G+G动），
所以动滑轮重：
G动＝2F﹣G＝2×500N﹣800N＝200N，
（4）小明拉绳子时的最大拉力等于其重力，即F′＝G人＝450N，
设绳子对物体的最大拉力为F拉，对动滑轮有F′＝（F拉+G动），
所以绳子对物体的最大拉力：F拉＝2F′﹣G动＝2×450N﹣200N＝700N，
则物体对地面的最小压力：
F压＝F支＝G﹣F拉＝800N﹣700N＝100N，
物体与水平地面的接触面积为 1.0×103 cm2＝0.1m2，
物体对地面的最小压强：
p＝＝＝1000Pa。
答：（1）工人师傅拉绳的功率为200W；
（2）滑轮组的机械效率为80%；
（3）动滑轮的重200N；
（4）物体对地面的最小压强为1000Pa。
19．[2024平山一模]在杭州第19届亚运会某场馆的建设中。工人用如图甲所示的滑轮组将400N的重物匀速提起，拉力F＝250N。重物上升的高度h与所用时间t的关系图象如图乙所示，不计绳重和摩擦。已知工人的重力为800N，每只脚与水平地面的接触面积为200cm2。求：（g取10N/kg）
（1）在匀速提升重物的过程中，工人拉绳子的速度；
（2）工人提升重物时，双脚站在地面上对地面的压强；
（3）不考虑绳子的承重，该滑轮组的最大机械效率。
【解答】解：（1）由图乙可知，在20s内重物上升的高度h＝2m，
由图甲知，n＝2，拉力端移动距离s＝nh＝2×2m＝4m，
小明拉绳子的速度：
v＝＝＝0.2m/s；
（2）工人提重物时，小明对地面的压力：
F压＝G人﹣F＝800N﹣250N＝550N，
双脚站在地面上时，受力面积S＝200cm2×2＝400cm2＝0.04m2，
对地面的压强：
p＝＝＝1.375×104Pa；
（3）不计绳重和摩擦，拉力F＝（G+G动），则动滑轮的重力：G动＝nF﹣G＝2×250N﹣400N＝100N，
人施加的最大拉力：F最大＝G人＝800N，
滑轮组能提升的最大物重：G最大＝nF最大﹣G动＝2×800N﹣100N＝1500N，
因为滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，
所以滑轮组的最大机械效率：
η最大＝＝×100%＝93.75%。
答：（1）在匀速提升重物的过程中，工人拉绳子的速度为0.2m/s；
（2）工人提升重物时，双脚站在地面上对地面的压强为1.375×104Pa；
（3）不考虑绳子的承重，该滑轮组的最大机械效率为93.75%。
21．[2024石家庄一模]如图为“低压吸盘吊车”的结构示意图，玻璃装运车间常用它吊运玻璃。使用时，先将吸盘压在玻璃上，然后通过抽气管抽出吸盘内空气使吸盘内的气压减小，在大气压作用下吸盘将玻璃“吸住”，再通过滑轮组将玻璃吊起。在某次吊装过程中，吊车将一块重为90kg的玻璃匀速吊高2m，此时该装置的机械效率为60%。若吸盘的总质量为40kg，吸盘的总面积为150cm2，不计绳子与轮的摩擦以及抽气管重和绳重，g＝10N/kg，求本次吊装过程中：
（1）吊车所做的有用功。
（2）动滑轮的质量。
（3）吸盘内外的气压差。
【解答】解：（1）吊车所做的有用功为：W有＝Gh＝mgh＝90kg×10N/kg×2m＝1800J；
（2）不计绳子与轮的摩擦以及抽气管重和绳重，根据η＝＝＝＝＝＝可知，
动滑轮的质量为：m动＝﹣m﹣m盘＝﹣90kg﹣40kg＝20kg；
（3）吸盘内外气压差约为：Δp＝＝＝＝＝6×104Pa。
答：（1）吊车所做的有用功为1800J；
（2）动滑轮的质量为20kg；
（3）吸盘内外的气压差为6×104Pa。
22．[2024石家庄质检]工人师傅用如图所示的滑轮组将货物A提升到高处，已知每个滑轮质量相同。工人重650N，双脚与地面接触的总面积为500cm2。工人师傅在20s内把900N的货物A匀速提高了2m，在此过程中，拉力所做的功是2400J（不计绳重及滑轮轴处的摩擦）。求：
（1）滑轮组的机械效率；
（2）该装置中动滑轮的重力G动；
（3）匀速提升货物A时工人师傅对地面的压强。
【解答】解：（1）工人师傅所做的有用功为：
W有用＝Gh＝900N×2m＝1800J；
滑轮组的机械效率为：
η＝×100%＝×100%＝75%；
（2）额外功为：
W额＝W总﹣W有用＝2400J﹣1800J＝600J，
由W额＝G动h得，
动滑轮的重为：G动＝＝＝300N；
（3）提升900N的重物时的拉力：
F＝（G+G动）＝（900N+300N）＝400N，
此时工人对地面的压力：
F压＝G人﹣F＝650N﹣400N＝250N，
工人对地面的压强：
p＝＝＝5000Pa。
答：（1）滑轮组的机械效率为75%；
（2）该装置中动滑轮的重力G动为300N；
（3）匀速提升货物A时工人师傅对地面的压强为5000Pa。
16．[2024张家口一模]如图所示，小型牵引车通过滑轮组将质量为30kg的货物A匀速吊起，牵引车的质量为2t，若牵引车以1m/s的速度匀速行驶，牵引车的功率为400W，牵引车受到的阻力为150N，且滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计，g取10N/kg。求：
（1）牵引车5s内走过的距离；
（2）牵引车的牵引力大小；
（3）滑轮组的机械效率。
【解答】解：（1）牵引车5s内走过的距离为：
s＝vt＝1m/s×5s＝5m；
（2）根据P＝＝＝Fv可知，牵引车的牵引力大小为：
F牵＝＝＝400N；
（3）牵引车匀速行驶，根据力的平衡关系可知，
F＝F牵﹣f＝400N﹣150N＝250N；
由图可知，n＝3，该滑轮组的机械效率为：
η＝＝＝＝＝＝＝40%。
【2024廊坊一模】
17．[2023邯郸模拟]质量为60kg，双脚与地面接触面积为0.04m2的人站在水平地面上。他用如图所示的装置使重500N的物体A沿水平方向在1s内匀速运动了10cm。已知运动过程中物体A受到的摩擦力是物重的0.3倍，动滑轮重50N，不计绳重和滑轮与绳之间的摩擦，g取10N/kg。求：
（1）拉力做功的功率；
（2）人对地面的压强；
（3）此滑轮组的机械效率。
【解答】解：（1）由图可知，n＝2，绳子自由端移动的距离为s＝ns物＝2×10cm＝20cm＝0.2m，
物体A在水平方向做匀速直线运动，因此受到的拉力等于摩擦力，即F拉＝f＝0.3G＝0.3×500N＝150N，
绳子自由端的拉力为F＝（F拉+G动）＝×（150N+50N）＝100N，
拉力做的功W总＝Fs＝100N×0.2m＝20J，
拉力做功的功率P＝＝＝20W；
（2）由图可知，此时人在重力、支持力和绳子自由端的拉力的作用下处于平衡状态，
人的重力为G＝mg＝60kg×10N/kg＝600N，
由力的平衡条件可知，地面对人的支持力：F支＝G人﹣F＝600N﹣100N＝500N，
因此人对地面的压力：F压＝F支＝500N；
人对地面的压强p＝＝12500Pa；
（3）滑轮组所做的有用功为W有用＝fs物＝150N×0.1m＝15J，
滑轮组的机械效率η＝＝＝75%。
20．[2023石家庄三模]如图甲所示，用滑轮组拉重物体A沿水平方向匀速运动，物体A受到地面的摩擦阻力为物重的0.5倍，滑轮组的机械效率随物体重力变化的图像如图乙所示。滑轮组的机械效率为80%时，物体A以0.2m/s的速度匀速运动，人对地面的压强为1.25×104Pa。不计绳重、滑轮轴处摩擦，绕滑轮组的绳子承受最大力为600N，人双脚与地的接触面积为300cm2。求：
（1）动滑轮的重力；
（2）滑轮组的机械效率为80%时，拉力的功率；
（3）该滑轮组的最大机械效率。
【解答】解：（1）由乙图可知，当物重为400N时，滑轮组的机械效率为80%，物体A受到地面的摩擦阻力为物重的0.5倍，则摩擦力f＝0.5G＝0.5×400N＝200N，根据力的作用是相互的，滑轮组对物体A的拉力F拉＝f＝200N；
由η＝＝＝＝可知，动滑轮重力为：
G动＝﹣f＝﹣200N＝50N；
（2）由图可知，n＝2，绳子自由端的速度为v绳＝nv物＝2×0.2m/s＝0.4m/s；
绳子自由端的拉力为F＝（F拉+G动）＝×（200N+50N）＝125N，
则拉力的功率为：
P＝＝＝Fv绳＝125N×0.4m/s＝50W；
（3）当拉力F＝125N 时，人对地面的压强p＝1.25×104Pa，则由p＝可知，此时人对地面的压力：
F压＝pS＝1.25×104Pa×300×10﹣4m2＝375N，
人对水平地面的压力与地面对人的支持力是一对相互作用力，大小相等，F支＝F压＝375N，
人受到重力、支持力和拉力的作用，处于静止状态，则人的重力：
G人＝F+F支＝125N+375N＝500N，
人的重力小于绳子承受最大力600N，故人能施加的最大拉力Fmax＝500N，
根据Fmax＝（F拉'+G动）得，重物体A 受到的最大拉力：F拉'＝nFmax﹣G动，
由同一个滑轮组，机械效率随重物重力的增大而增大可知，当拉力Fmax＝500N时，滑轮组的机械效率最大，则该滑轮组的最大机械效率：
η'＝＝＝＝＝×100%＝95%。
【2024保定二模】
实验
次数
钩码重力G/N
钩码上升高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η
1
2
0.1
1.2
0.3
55.6%
2
4
0.1
1.9
0.3
70.2%
3
6
0.1
1.6
0.5
4
2
0.2
1.2
0.6
55.6%
次数
物体的重力G/N
提升的高度h/m
拉力F/N
绳断移动的距离s/m
机械效率η
1
2
0.1
1
0.3
66.7%
2
3
0.1
1.4
0.3
71.4%
3
4
0.1
1.8
0.3
4
4
0.2
1.8
0.6
74.1%