1. (2025连云港海州区校级三模)为提高人们的居住品质，改善城市面貌，我市对老旧小区进行改造。改造中工人利用滑轮组将重 640 N 的建筑材料提升到楼顶，如图 Z-2-1 所示。已知工人对绳子的拉力为 400 N，在 10 s 内将建筑材料匀速提升 10 m，不计绳重及摩擦。此过程中，下列说法正确的是 ()

A.动滑轮所受重力为 240 N
B.滑轮组所做的有用功为 6400 J
C.工人所用拉力的功率为 400 W
D.滑轮组的机械效率为 90%

1. B

【分析】
要解决本题，需先确定滑轮组承担物重的绳子段数$n$，再结合有用功、总功、功率、机械效率的公式逐一分析选项：
1. 观察滑轮组绕线，动滑轮上有2段绳子，故$n=2$；
2. 利用公式$W_{有}=Gh$判断有用功，利用不计绳重摩擦时的拉力公式$F=\frac{G_{物}+G_{动}}{n}$推导动滑轮重力；
3. 绳子自由端移动距离$s=nh$，结合$W_{总}=Fs$、$P=\frac{W_{总}}{t}$判断拉力功率；
4. 机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%$，据此判断机械效率。
【解析】
已知滑轮组中$n=2$，逐一分析选项：
选项A：不计绳重及摩擦，拉力$F=\frac{G_{物}+G_{动}}{n}$，代入数据得：$400N=\frac{640N+G_{动}}{2}$，解得$G_{动}=160N≠240N$，A错误；
选项B：滑轮组的有用功$W_{有}=Gh=640N×10m=6400J$，B正确；
选项C：绳子自由端移动距离$s=nh=2×10m=20m$，总功$W_{总}=Fs=400N×20m=8000J$，拉力的功率$P=\frac{W_{总}}{t}=\frac{8000J}{10s}=800W≠400W$，C错误；
选项D：滑轮组的机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{6400J}{8000J}×100\%=80\%≠90\%$，D错误。
【答案】
B
【知识点】
滑轮组有用功计算；滑轮组机械效率；滑轮组拉力计算
【点评】
本题考查滑轮组相关物理量的计算，核心是确定承担物重的绳子段数，再结合对应公式分析各选项，需注意总功、有用功的区分，难度中等。
【难度系数】
0.5

2.（2025南通二模）小亮同学利用如图Z-2-2甲所示的装置将水平地面上重50 N的重物G提升到高处。当他用竖直向上的拉力F拉绳时，拉力F、重物上升的速度v随时间t变化的关系图像分别如图乙、丙所示。不计摩擦和绳重，下列说法正确的是（）


A.动滑轮的重力为50 N
B.在0.5 s时，物体对地面的压力为10 N
C.在2~3 s的过程中，拉力F的功率是100 W
D.匀速提升重90 N的重物时，该装置的机械效率为75%

2. D

【分析】
要解决本题，需结合动滑轮的特点，分析F-t、v-t图像的物理意义，通过受力分析、公式计算逐一判断选项：首先确定动滑轮的绳子段数，再利用匀速阶段的拉力计算动滑轮重力；接着分析静止阶段物体的受力，得到物体对地面的压力；然后计算匀速阶段拉力的功率；最后推导提升90N重物时的机械效率，判断各选项正误。
【解析】
由图甲可知，动滑轮承担物重的绳子段数$n=2$。
1. 判断动滑轮重力（选项A）：
由图丙知，2~3s内物体匀速运动，速度$v=2.5m/s$；由图乙知此阶段拉力$F=40N$。不计摩擦和绳重，根据动滑轮公式$F=\frac{G_{物}+G_{动}}{n}$，代入数据得：$40N=\frac{50N+G_{动}}{2}$，解得$G_{动}=30N$，故A错误。
2. 判断0.5s时物体对地面的压力（选项B）：
0~1s内物体静止，由图乙知拉力$F'=30N$。对动滑轮受力分析：$2F'=F_{拉}+G_{动}$，代入得$2×30N=F_{拉}+30N$，解得动滑轮对物体的拉力$F_{拉}=30N$。对物体受力分析：$G=N+F_{拉}$，则地面对物体的支持力$N=G-F_{拉}=50N-30N=20N$，物体对地面的压力等于支持力，为20N，故B错误。
3. 判断2~3s拉力的功率（选项C）：
2~3s内绳子自由端的速度$v_{绳}=nv=2×2.5m/s=5m/s$，拉力的功率$P=Fv_{绳}=40N×5m/s=200W$，故C错误。
4. 判断提升90N重物时的机械效率（选项D）：
匀速提升90N重物时，机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{G'h}{G'h+G_{动}h}=\frac{G'}{G'+G_{动}}=\frac{90N}{90N+30N}=0.75=75\%$，故D正确。
【答案】
D
【知识点】
动滑轮特点、功率计算、机械效率
【点评】
本题结合F-t、v-t图像考查力学综合计算，需明确不同阶段的运动状态，熟练运用受力分析和相关公式，是中等难度的力学题。
【难度系数】
0.4

3. (2024无锡新吴区校级期中)如图Z-2-3所示是家用升降晾衣架的结构示意图,在升降过程中衣架和横杆始终保持水平。若晾衣架上现晾有4 kg的衣服,动滑轮、衣架与横杆总质量为1 kg,小明用力F拉动钢丝绳的自由端,使晾衣架在5 s内匀速上升0.5 m,不计绳重及摩擦,则钢丝绳自由端移动的速度为 m/s,拉力F的功率为 W,该晾衣架的机械效率为 %。(g取10 N/kg)

3. 0.4 5 80

【分析】
本题是滑轮组的综合计算题，解题思路为：①确定滑轮组的绳子段数n，计算钢丝绳自由端移动的速度；②先求总重力，再算拉力，进而求出拉力的功率；③区分有用功（提升衣服的功）和总功（拉力做的功），计算机械效率。
【解析】
解：
1. 确定滑轮组绳子段数：由晾衣架结构可知，动滑轮上的绳子段数$n=4$。
2. 钢丝绳自由端移动的距离：$s=nh=4×0.5m=2m$，
自由端移动速度：$v=\frac{s}{t}=\frac{2m}{5s}=0.4m/s$；
3. 总重力：$G_{总}=(m_{衣}+m_{动总})g=(4kg+1kg)×10N/kg=50N$，
拉力：$F=\frac{G_{总}}{n}=\frac{50N}{4}=12.5N$，
总功：$W_{总}=Fs=12.5N×2m=25J$，
拉力的功率：$P=\frac{W_{总}}{t}=\frac{25J}{5s}=5W$；
4. 有用功：$W_{有}=G_{衣}h=m_{衣}gh=4kg×10N/kg×0.5m=20J$，
机械效率：$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{20J}{25J}×100\%=80\%$。
【答案】
0.4；5；80
【知识点】
滑轮组速度计算、功率计算、机械效率计算
【点评】
本题考查滑轮组的基础应用，核心是确定绳子段数，区分有用功与总功，公式应用难度不大，属于常规题型。
【难度系数】
0.5

4. (2025无锡江阴二模)如图Z-2-4所示是一种塔式起重机上的滑轮组。已知匀速吊起600 kg的物体时，滑轮组的机械效率是80%，克服摩擦和绳重所做的功占总功的15%。5 s内物体上升了8 m，则该过程中有用功是J，拉力F的功率是W，动滑轮重N。(g取10 N/kg)

4. 48000 12000 375

【分析】
要解决本题，需分步骤计算：首先利用有用功公式算出提升物体的有用功；再根据机械效率与总功的关系求出总功，进而计算拉力的功率；最后通过额外功的组成（克服动滑轮重力的功、克服摩擦及绳重的功），结合已知条件求出动滑轮重力。具体思路：1. 有用功是对物体做的功，公式为$W_{有用}=Gh$；2. 总功由机械效率公式$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$推导，拉力功率为总功与时间的比值；3. 额外功包含克服动滑轮重力和摩擦绳重的功，结合题目给出的摩擦绳重功占总功的比例，算出动滑轮对应的额外功，再求动滑轮重力。
【解析】
1. 计算物体重力：$G=mg=600\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=6000\ \mathrm{N}$
2. 计算有用功：$W_{有用}=Gh=6000\ \mathrm{N} × 8\ \mathrm{m}=48000\ \mathrm{J}$
3. 计算总功：由机械效率公式$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$，得$W_{总}=\frac{W_{有用}}{\eta}=\frac{48000\ \mathrm{J}}{80\%}=60000\ \mathrm{J}$
4. 计算拉力的功率：$P=\frac{W_{总}}{t}=\frac{60000\ \mathrm{J}}{5\ \mathrm{s}}=12000\ \mathrm{W}$
5. 计算动滑轮重力：额外功$W_{额}=W_{总}-W_{有用}=60000\ \mathrm{J}-48000\ \mathrm{J}=12000\ \mathrm{J}$，克服摩擦和绳重的功$W_{摩擦绳}=15\% × W_{总}=0.15 × 60000\ \mathrm{J}=9000\ \mathrm{J}$，则克服动滑轮重力的功$W_{动}=W_{额}-W_{摩擦绳}=12000\ \mathrm{J}-9000\ \mathrm{J}=3000\ \mathrm{J}$，由$W_{动}=G_{动}h$得$G_{动}=\frac{W_{动}}{h}=\frac{3000\ \mathrm{J}}{8\ \mathrm{m}}=375\ \mathrm{N}$
【答案】
48000；12000；375
【知识点】
滑轮组有用功计算；机械效率应用；动滑轮重力计算
【点评】
本题为滑轮组机械效率的综合应用题，需明确有用功、总功、额外功的关系，重点区分额外功中动滑轮重力与摩擦绳重的占比，考查学生对滑轮组相关公式的灵活运用能力，是中考常见题型。
【难度系数】
0.6

5. (2023苏州姑苏区一模)建筑工人用如图Z-2-5甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定。滑轮组的机械效率随建材重力变化的图像如图乙所示。(不计绳重和摩擦，g取10 N/kg)

(1)动滑轮的重力是N。
(2)若工人在1 min内将建材匀速竖直向上提升了12 m，作用在钢绳上的拉力为200 N，拉力的功率为W。
(3)滑轮组的机械效率为80%时，运送建材的重力是N。

5. (1)300 (2)80
(3)1200

【分析】
首先确定滑轮组的绳子段数n=2，不计绳重和摩擦时，滑轮组机械效率可推导为η=G/(G+G动)（G为建材重力，G动为动滑轮重力）。第(1)问利用图乙中G=300N时η=50%，代入公式求动滑轮重力；第(2)问先算绳子移动距离，再求拉力做功和功率；第(3)问利用η=80%和已求的G动，代入公式求建材重力。
【解析】
(1) 由图甲可知，滑轮组承担动滑轮和建材的绳子段数n=2。不计绳重和摩擦，滑轮组机械效率公式为：
η = W有/W总 = Gh/(Gh + G动h) = G/(G + G动)
当G₁=300N时，η₁=50%，代入得：
50% = 300N/(300N + G动)
解得：G动=300N。
(2) 建材提升高度h=12m，绳子移动距离s=nh=2×12m=24m。
拉力做功：W=Fs=200N×24m=4800J，
时间t=1min=60s，拉力功率：P=W/t=4800J/60s=80W。
(3) 当η₂=80%时，代入公式η=G/(G+G动)得：
80% = G/(G + 300N)
解得：G=1200N。
【答案】
(1)300；(2)80；(3)1200
【知识点】
滑轮组机械效率、功率计算、滑轮组相关计算
【点评】
本题结合图像考查滑轮组的机械效率、功率计算，核心是掌握不计绳重摩擦时机械效率的推导公式，以及绳子移动距离与物体提升高度的关系，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.5