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易错点 12 滑轮受力分析、机械效率问题
目 录
01 易错陷阱
易错点一、“不计绳重及绳子与滑轮间摩擦”条件的作用理解不够清楚
易错点二、各种滑轮额外功的来源区分不够清楚
易错点三、几种简单机械的机械效率分析及公式不清楚
02 举一反三——易错题型
题型一．滑轮的受力分析
题型二．斜面及其应用
题型三．几种简单机械的机械效率
题型四．含有滑轮组的复杂装置机械效率的计算
03 易错题通关
易错点一、“不计绳重及绳子与滑轮间摩擦”条件的作用理解不够清楚
【链接知识】
知识点一、 “不计绳重及绳子与滑轮间摩擦”的滑轮组分析
自由端拉力与重物端拉力的关系是对动滑轮受力分析得出的，所以只有当题目中有“不计绳重及绳
子与滑轮间摩擦”条件时，自由端绳子拉力与重物端拉力的关系才成立；否则不成立。
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【陷阱分析】
一、定滑轮受力分析易错点
1、力的方向判断失误：定滑轮的特点是不省力，但可以改变力的方向。
2、忽略摩擦力影响：在实际情况中，定滑轮的轴与滑轮之间存在摩擦力。
二、动滑轮受力分析易错点
1、绳子拉力分布理解偏差：在动滑轮中，绳子承担物体重力。有些同学错误地认为绳子各处拉力
大小不同，或者不能准确理解绳子拉力与物体重力的关系。
三、滑轮组受力分析易错点
1、承重绳子股数判断错误：滑轮组省力情况取决于承重绳子的股数n。
2、绳子自由端移动距离与物体移动距离关系混淆：在滑轮组中，绳子自由端移动距离s与物体移
动距离h存在关系。有些同学在解题时，不能正确区分这两个距离，或者在计算时用错公式。
【解题技巧】
一、精准计算力的大小
利用绳子拉力特性：不计绳重与摩擦时，同一根绳子各处拉力相等。以绳子自由端拉力为切入点，
若自由端拉力为F，则与动滑轮相连的绳子拉力也是F，理想状态下，动滑轮对物体的拉力为2F。
借此特性，可快速确定其他位置绳子拉力，分析物体受力。
二、准确判断受力方向
分析物体受力方向：物体受竖直向上的动滑轮拉力和竖直向下的重力。分析时明确这两个力方向，
物体静止或匀速运动时，依据力的平衡，拉力与重力有对应大小关系，助力后续计算分析。
易错点二、各种滑轮额外功的来源区分不够清楚
易错点三、几种简单机械的机械效率分析及公式不清楚
【链接知识】
知识点二、各种滑轮额外功的来源
1.额外功来源：
①竖直动滑轮/竖直滑轮组：（绳子与滑轮转轴处）摩擦、动滑轮重力、绳子重力
②水平滑轮/水平滑轮组：（绳子与滑轮转轴处）摩擦
③定滑轮：（绳子与滑轮转轴处）摩擦、绳子重力
所以当不计绳重及绳子与滑轮间摩擦时，定滑轮、水平滑轮、水平滑轮组机械效率为
100%，而此时竖直动滑轮、竖直滑轮组的额外功W =G h
额 动
2.竖直动滑轮、竖直滑轮组机械效率的主要影响因素：重物的重力、动滑轮重力
知识点三、提高机械效率的途径
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1、在所做的有用功不变的情况下，减小额外功，具体方法是改进结构，使机械更合理，更轻巧，
如减少动滑轮的个数，或换用质量小的动滑轮，尽量减小摩擦等;
2、在所做额外功一定的情况下，增大有用功，即在机械能承受范围内尽可能增加每次提起重物的
重力。
知识点四、几种机械的机械效率
简单机械 有用功 总功 额外功 机械效率
杠杆
W =W －W W Gh
W =Gh W =Fs 额 总 有 η= 有=
有用 总 W Fs
用 总
滑轮组
W =Fs W =W －W W Gh Gh G
总 额 总 有 η= 有= = =
W Fs Fnh Fn
W 总 =Gh+G 动 h 用 总
W =Gh
有用
（不计绳重和 W 额 =G 动 h（不 η= W 有= Gh = G
摩擦） 计绳重和摩擦） W Gh+G h G+G
总 动 动
斜面 W 总 =Fl W 额 =W 总 －W 有 η= W 有= Gh
W Fl
用 总
W =Gh W =Gh+fl
有用 总
W 额 =fl Gh
（f为摩擦力） η=
（f为摩擦力） Gh+fl
【陷阱分析】
一、概念理解误区
1、有用功、额外功和总功概念混淆：有用功是对人们有用的功，额外功是并非我们需要但又不得
不做的功，总功则是有用功与额外功之和
2、机械效率与功率概念不清：机械效率表示有用功在总功中所占的比例；功率是表示做功快慢的
物理量。有些同学会错误地认为机械效率高，功率就大，或者功率大，机械效率就高。
二、公式运用错误
公式选择错误：在计算机械效率时，要根据具体的机械类型和已知条件选择合适的公式。
三、额外功分析失误
忽略额外功的影响：在实际机械中，额外功是不可避免的，如使用滑轮组时，动滑轮的重力、绳子
与滑轮之间的摩擦力等都会产生额外功。有些同学在计算机械效率时，只考虑有用功，忽略了额外
功的存在，导致计算出的机械效率偏高。
【解题技巧】
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一、深化概念理解
1、精准区分三种功：面对具体机械问题，先明确做功目的。比如用滑轮组提升重物，克服重物重
力做的功是有用功，即W=Gh；克服动滑轮重力、绳子重力以及摩擦力等做的功是额外功；拉力做的
功是总功，W=Fs。在计算机械效率前，准确判断有用功、额外功和总功，为后续计算奠定基础。
2、明晰效率与功率差异：牢记机械效率和功率是不同概念。机械效率反映有用功在总功中的占比，
功率表示做功快慢。
二、灵活运用公式
依据机械类型选公式：不同机械对应不同的机械效率计算公式。
题型一．滑轮的受力分析
1. 如图所示，重为12N的物体A放在足够长的水平桌面上，通过轻质细绳与滑轮相连，不计绳
重与滑轮间的摩擦，动滑轮重为2N，重为6N的物体B通过滑轮拉动物体A向右做匀速直线
运动的速度为0.2m/s，2min后，物体B着地，以下说法正确的是（ ）
A．物体A受到的摩擦力为3N
B．1min内拉力对物体A做功为36J
C．2min内B物体的重力做功为144J
D．若用一个向左的拉力F使 A向左匀速运动，则F＝8N
2. （多选）如图所示，重为6N的物体A放在水平桌面上，重为5N的物体B挂在动滑轮下，每
个滑轮重为1N（不计绳重和绳与滑轮间摩擦），B恰好可以匀速下降。现对A施加水平向左
的拉力使B上升，当B以0.3m/s的速度匀速上升时，拉力大小为F。下列说法正确的是
（ ）
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A．B匀速下降时，物体A受到3N的摩擦力
B．拉力F的大小为4N
C．拉力F的功率为3.6W
D．B匀速上升0.6m的过程中，拉力F做功2.4J
题型二．斜面及其应用
3. 如图所示，用一始终与斜面平行的拉力F把物体从斜面底端匀速拉到顶端。若物体的重力为
G，受到斜面的支持力为N，摩擦力为f，斜面的倾角为 ，则下列说法正确的是（ ）
α
A．匀速上升时物体受到的拉力F与摩擦力f是一对平衡力
B．斜面的倾角 越大，则拉力F越小，越省力
C．物体匀速上升α时动能不变，势能增大，机械能增大
D．物体所受重力G与斜面对物体的支持力N是一对相互作用力
4. 如图甲所示，工人用推力F将重为1000N的箱子沿斜面推至水平车厢中，斜面长3m、高
1.5m。F始终与箱子运动方向相同。箱子运动路程随时间变化关系如图乙所示，推力F随时间
变化关系如图丙所示。下列分析不正确的是（ ）
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A．0～10s内，箱子做匀速运动
B．0～10s内，箱子所受摩擦力为100N
C．10～20s内，推力F的功率为80W
D．10～20s内，箱子所受摩擦力为200N
题型三．几种简单机械的机械效率
5. 如图所示，小刚用滑轮组匀速提升一个重为400N的物体，提升重物0.2m所用时间为1s，人
拉绳的力F为250N，下列说法中正确的是（ ）
①绳子自由端移动的速度为0.2m/s
②人拉绳做功的功率为100W
③滑轮组的机械效率为80%
④动滑轮重110N
A．只有②和③ B．只有①和④ C．只有①和② D．只有②③和④
6. 如题图所示，小明同学使用滑轮组拉动重为600N的货物，在水平路面上由位置A匀速移动
3m到位置B，用时15s，此过程中动滑轮对货物的拉力F甲 做功的功率P甲 ＝30W，小明在滑轮
组绳子自由端的拉力F乙 ＝60N。则下列说法正确的是（ ）
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A．拉动物体所做的有用功为1800J
B．货物受到地面的摩擦力为100N
C．滑轮组的机械效率为83.3%
D．人拉力做功的功率为90W
7. 如图甲所示，小明将重为300N的重物用拉力F拉至斜面顶端。此过程中小明拉力做的功W与
重物沿斜面运动的距离s的关系如图乙所示。已知整个过程中小明的额外功为300J。下列说法
正确的是（ ）
A．斜面的机械效率 ＝40%
B．木箱所受的摩擦力η f＝100N
C．木箱被提升的高度h＝1m
D．拉力F＝150N
题型四．含有滑轮组的复杂装置机械效率的计算
8. 图甲是建筑工地上的起重机，图乙是其吊臂上的滑轮组装置。将质量为2t的货箱在10s内以
0.2m/s的速度匀速竖直提升，滑轮组的机械效率为80%，g取10N/kg。求这段时间内：
（1）货箱上升的高度。
（2）滑轮组所做的有用功。
（3）吊臂上电动机拉力F做功的功率。
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9. 如图所示，是平衡箱可移动的塔式起重机简易示意图，它广泛用于楼房建筑中材料的输送及建
筑构件的安装。平衡臂和起重臂整体可视为一根杠杆，O是它的支点，平衡臂最长为L ＝
1
10m、起重臂最长为L ＝25m，平衡箱的质量为2×104kg。（平衡臂、起重臂、动滑轮、钢绳
2
及吊钩的重均忽略不计，g取10N/kg）
（1）当吊钩在起重臂的最右端时，起重机能吊起货物的最大质量是多少kg？
（2）某一次起吊时，使吊钩移到起重臂的最右端，把一个3×104N的构件吊到空中，然后在电
动机的牵引下，使被吊起的构件以2m/s的速度从起重臂的最右端向O点移动，同时平衡箱也要
以某一速度向O点移动，那么在确保起重机起重臂、平衡臂始终平衡的情况下，平衡箱移动的
速度是多少m/s？
（3）某一次要起吊一个重为9×103N的货物，起升电动机通过对钢绳施加拉力F将货物从地面
匀速地提升到30m的高空处，所用的时间是50s，已知滑轮组的机械效率为90%，则起升电动机
对钢绳施加的拉力F是多大？该起升电动机的功率是多大？
1. 小华同学关注到一次救援现场用到了起重机，其中涉及到滑轮如识，他设计甲图里所示模型装
置，虚线框内是由三个相同的滑轮安装成的滑轮组，每个滑轮重10N，用该滑轮组提升质量为
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10kg的物体，拉力的功率为150W，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，不计绳重，g
取10N/kg，则（ ）
A．滑轮组是由一个定滑轮、两个动滑轮构成的
B．物体上升1m所需的时间为2s
C．绳子自由端拉力为40N
D．物体上升1m过程中，滑轮组克服摩擦力做的功为40J
2. 工人师傅乘坐吊篮在高空粉刷楼体外墙，吊篮可在电动机的作用下实现升降，其简化结构原理
如图所示。吊篮的质量为40kg，两名工人及工具的总质量为200kg，某次吊升过程中，吊篮在
30s内匀速上升了6m。不计滑轮重、绳重和摩擦，g取10N/kg。关于该过程的分析正确的是（
）
A．吊篮的动能变大
B．吊篮的机械能守恒
C．电动机对绳子的拉力为800N
D．电动机拉动绳子的功率为480W
3. 如图甲所示为工人师傅乘坐吊篮在高空粉刷楼体外墙的情景，吊篮可在电动机的作用下实现升
降，其简化结构原理如图乙所示。吊篮的质量为40kg，两名工人及工具的总质量为200kg，某
次吊升过程中，吊篮在30s内匀速上升了6m。若不计滑轮重、绳重和摩擦，下列关于该过程
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的分析正确的是（g＝10N/kg）（ ）
A．吊篮的动能增大
B．吊篮的机械能守恒
C．电动机对绳子的拉力为800N
D．电动机拉动绳子的功率为480W
4. 如图所示，是某工地工人用四轮汽车通过滑轮组将深井中的重物A拉至井口的装置图。已知
井深15m，汽车重G车 ＝4×104N，每个车轮与地面的有效接触面积为400cm2，汽车受到地面
对它的阻力是车重的0.1倍，重物A重G ＝7.2×103N。现在汽车向右匀速运动使重物A以
A
0.5m/s的速度匀速上升，汽车拉绳子的力为F，此时滑轮组的机械效率为80%。求：
（1）汽车对水平地面的压强是多少？
（2）此时汽车拉绳子的力F是多少？
（3）使汽车前进的牵引力做功的功率是多少（提示：“汽车拉绳子的力F”与“牵引力”是不
同的两个力）？
5. （多选）如图所示，斜面高为1m，长为4m，用沿斜面向上大小为75N的拉力F，将重为
200N的木箱由斜面底端匀速缓慢拉到顶端，下列判断正确的是（ ）
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A．克服木箱重力做的功为800J
B．拉力F对木箱所做的功为500J
C．木箱受到斜面的摩擦力为25N
D．斜面对木箱的支持力做的功为0J
6. 我国古代科学著作《天工开物》中记载有井上汲水装置——桔槔，如图甲所示，它相当于一个
杠杆。图乙为小明根据其原理自制的模型装置，杠杆左端是悬挂的石块，右端悬挂水桶。下列
有关说法正确的是（ ）
A．左端悬挂石块越重越好
B．右边水桶越重，提起水时有用功越多
C．当减轻桔槔（模型AB杆）的重时，提水时机械效率可达100%
D．汲水后，如图乙所示时，水桶总重比石块大
7. 如图所示，物体重150N，挂在杠杆中点，人用100N的竖直向上将物体提高0.5m，在此过程
中，下列说法不正确的是（ ）
A．人用的拉力所做的功为 100J
B．用杠杆提升货物所做的有用功为 50J
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C．额外功为 25J
D．杠杆的机械效率为 75%
8. 如图甲所示，停车场设置了智能道闸管理车辆的出入，其部分技术参数如下表。我们可以把道
闸横杆看作一个质量分布均匀的杠杆AOB，如图乙所示，O为支点，若AB＝3m，AO＝
0.3m。当车辆通行时电机匀速转动6s能把闸杆的重心抬高1.5m。则下列有关说法正确的是（
）
额定电压/V 220
额定功率/W 180
电机转速：r/min 1400
闸杆净重/kg 60
A．闸杆是省力杠杆，且施加在A端的动力沿F 方向时更省力
1
B．要使横杆AB被匀速拉起，则在A端施加的最小拉力为1000N
C．电机对闸杆所做的有用功率约为15W
D．道闸的工作效率约为83%
9. 建筑工人通过如图所示的装置将一桶质量为45kg的涂料从地面提起，桶在4s内缓慢上升
0.8m，工人所用的拉力为500N。下列说法中正确的是（ ）
A．该装置做的有用功为400J
B．该装置的机械效率为90%
C．绳子自由端移动的平均速度为0.4m/s
D．增大提起涂料的重力，机械效率不变
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10. 如图甲所示用一个动滑轮和卷扬机提升重物，卷扬机的恒定功率为1000W，在卷扬机拉力F的
作用下，重为4500N物体A竖直移动的距离随时间变化的关系如图乙中图线a所示，用该装置
匀速提升物体B时，物体B竖直移动的距离随时间变化的关系如图乙中图线b所示，不计绳重
和轮与轴间的摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．物体A竖直移动的速度为20m/s
B．动滑轮的重力大小为500N
C．提升物体B时动滑轮的机械效率为90%
D．2秒内滑轮对物体B做的有用功为950J
11. 修建房屋时，人们利用如图所示的起重机来搬运质量较大的建筑材料，起重机的滑轮组在匀速
吊起质量1.44t的材料上升10m的过程中，滑轮组的机械效率是80%。下列说法中正确的是
（g取10N/kg）（ ）
A．滑轮组所做有用功为1.8×105J
B．滑轮组所做的额外功为4800J
C．降低提升的速度，滑轮组的机械效率不变
D．若不计绳子滑轮组的重力，则不会有额外功
12. 玻璃装运车间常用“低压吸盘吊车”进行吊运玻璃，其结构示意图如图所示，在某次吊装过程
中，吊车将一块质量为90kg的玻璃吊高2m用时10s，此过程中电动机对绳子的拉力为750N，
不计抽气管重、绳重及摩擦，g取10N/kg。下列说法正确的是（ ）
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A．玻璃被牢牢的吸在吸盘上是因为分子间存在引力
B．电动机对绳子的拉力做功的功率为150W
C．吊装的玻璃越重，滑轮组的机械效率越小
D．本次吊装过程中，滑轮组的机械效率为60%
13. 某同学设计了一款家用手摇升降晾衣架，该装置由4个定滑轮、2个动滑轮、横杆、绳子及手
柄组成，如图所示。若将共40N的衣物（带衣撑）挂在横杆上，摇动手柄使衣物匀速上升
1m，用时5s（上升过程中，横杆保持水平且质量不可忽略），此过程中该装置的机械效率为
80%，不计绳重及摩擦，则下列判断正确的是（ ）
A．动滑轮总重为10N
B．该装置的有用功大于40J
C．手柄处绳子拉力的功率为10W
D．若将衣物匀速提升0.5m，该装置的机械效率变小
14. （多选）电梯是高层住宅必备的工具。如图所示是某种升降电梯的工作原理图，它由轿厢M、
配重m、电动机、钢丝绳、定滑轮AB、动滑轮C等部件连接组成，电梯的最大载重量指的是
除开箱体质量外能承载的最大质量。配重的质量m＝1200kg（配重看作整个系统动力的一部
分），电梯箱体的质量为1000kg，动滑轮C质量为100kg，电动机的最大功率为43.5kW，电
梯在运行过程中总是以1.5m/s的速度做匀速直线运动。此时电梯向上运动，载人后总质量为
3900kg。不计一切摩擦和绳重，g＝10N/kg，以下结论正确的是（ ）
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A．电动机此时的拉力大小为1.4×104N
B．电动机此时的功率为2.1×104W
C．该电梯的最大载重量为4000kg
D．该电梯此时的机械效率为72.5%
15. （多选）工人利用如图甲所示的电动起重机提升重物，其中工作平台水平，电动机受到的重力
为1×103N，提升不同重物时，总保持重物以0.1m/s的速度匀速上升，不计钢绳重和摩擦，电
动机对钢绳拉力的功率P与物重G的关系如图乙所示，在电动起重机将重5×103N的物体匀速
提升30s的过程中，下列判断正确的是（ ）
A．动滑轮受到的重力为400N
B．滑轮组对重物做的功为500J
C．滑轮组的机械效率约为92.6%
D．电动机对工作平台的压力为2800N
15
