高频考点06 滑轮组的有关计算-2020年中考物理三轮冲刺之高频考题分类解析与提升训练

中考物理高频考点考前冲刺训练06

滑轮组的有关计算

【考法综述】

1.简单的求有用功、总功、额外功、机械效率、功率;

2.与压力、压强相结合;

3.与浮力相结合;

4.物重变化后机械效率的变化计算;

5.与机械效率的测量实验相结合;

【解法探讨】

例1.（2018哈尔滨）如图所示，利用滑轮组将重力为2N的物体，以0.2m/s的速度提升0.1m，拉力F为1.2N，下列说法正确的是（　　）

A．绳自由端移动的速度为0.6m/s                  B．这个滑轮组是费力机械

C．滑轮组的机械效率为83.3%                     D．F所做的有用功为0.24J

【答案】C

【简析】首先列出已知：n=2；G物=2N；V物=0.2m/s；h=0.1m；F=1.2N。

A．绳自由端移动的速度V=nV物=2×0.2m/s=0.4m/s,A错。

B．力F=1.2N，G=2N，F＜G，所以这个滑轮组是省力机械，B错。

C、D．拉力做的有用功W有用=G物h=2N×0.1m=0.2J；D错。拉力端移动距离s=nh=2h=2×0.1m=0.2m，拉力做的总功W总=Fs=1.2N×0.2m=0.24J，滑轮组的机械效率：η= ×100%= ×100%≈83.3%,C正确。

例2.（2019乐山）小夏利用如图所示的滑轮组，将重量为280N的物体匀速提升了2m。已知他自身的重量为500N，对绳子施加的拉力F=200N，两脚与地面接触的总面积S=400cm2。求此过程中：

（1）小夏对地面的压强；（2）拉力F做的功；（3）该滑轮组的机械效率。

【答案】（1）7.5×103Pa （2）800J （3）70%

【简析】列出已知：n=2；G物=280N；h=2m；G人=500N；F=200N；S=400cm2

（1）人对地面的压力是：F=G人-F拉 =500N-200N=300N；小夏对地面的压强是： p= =7.5×103 Pa。

（2）拉力F移动的距离是：s=nh=2h=2×2m=4m；拉力做的功：W总=Fs=200N×4m=800J。

（3）有用功：W有=Gh=280N×2m=560J；滑轮组的机械效率是：η= ×100%= ×100%=70%。

例3.（2018北部湾）如图所示，实心物体A漂浮在水面上，现利用电动机通过滑轮组拉动A，使A向下运动。已知A的体积为1m3，密度为0.5×103kg/m3．动滑轮重为1×103N，电动机工作时拉绳子的功率为1.2×103W且保持不变，不计绳重、摩擦和水的阻力，求：

（1）A的重力；

（2）A浸没在水中受到的浮力；

（3）A向下运动的最小速度；

（4）A向下运动过程中，滑轮组机械效率的最大值。（g=10N/kg）

【答案】（1）5000N   （2）1×104N   （3）0.2m/s   （4）83.3%

【简析】列出已知：n=3；VA=1m3；ρA=0.5×103kg/m3；G轮=1×103N；P机=1.2×103W。

（1）A的质量：mA=ρAVA=0.5×103kg/m3×1m3=0.5×103kg；A的重力：GA=mAg=0.5×103kg×10N/kg=5000N。

（2）A浸没在水中受到的浮力：F浮=ρ水gV排=ρ水gVA=1.0×103kg/m3×10N/kg×1m3=1×104N。

（3）当A完全浸没时绳子对物体A拉力最大，拉力为：F= = = 2000N。由P=Fv可知，此时绳子端向下运动的速度最小：V绳= = =0.6m/s；

A向下运动的最小速度VA== =0.2m/s。

（4）当A完全浸没时绳子对物体A拉力最大，此时滑轮组的机械效率最高。A向下运动过程中的有用功：W有用=（F浮﹣G）h，

总功W总=Fs= （F浮﹣G+G动）×3h=（F浮﹣G+G动）h；

滑轮组机械效率的最大值：η= ×100%= = = ×100%≈83.3%。

【解法小结】

1.从图中分析出n值：绕过动滑轮绳子的股数。

2.列出已知，同一单位，注意分清物重、轮重、拉力、物体移动的距离、拉力移动的距离等。

3.常用的公式：

（1）拉力移动的距离与物体移动的距离的关系：S拉=nS物

（2）拉力移动的速度与物体移动的速度的关系：V拉=nV物

（3）有用功：W有=Gh（水平移动时W有=f物s物）

（4）总功：W总=Fs拉=FnS物

（5）拉力与物重、滑轮重、绳重、摩擦的关系：F= （不考虑摩擦和绳重时有：F= ）

（6）拉力功率与拉力移动的速度的关系：P拉=FV拉

（7）机械效率：η= ×100%= ×100%= ×100%（水平移动时= ×100%= ×100%= ×100%）

（8）若物体受到浮力，在计算G物和F时，要减去F浮，再计算相应的量。

【提升训练】

1.（2018贵港）同一滑轮用如图所示甲、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，绳重和滑轮的摩擦力不计。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，则利用乙装置做的有用功比较多

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

【答案】B

2.（2018河池）如图所示，用力F把重为400N的物体在10s内匀速提升2m，其中动滑轮重为100N，不计绳重和摩擦。则（　　）

A．绳子的拉力为200N                      B．滑轮组的机械效率为80%

C．拉力的功率为80W                       D．绳子自由端移动的速度为0.2m/s

【答案】B

3.（2018大庆）8．（4分）如图所示，滑轮重及滑轮转动时的摩擦均不计。向上拉绳的速度是1.2m/s，拉绳的力F是9N．由此可知（　　）

A．物重是27N，物体的速度是0.4m/s

B．物重是18N，物体的速度是0.6m/s

C．物体受到的摩擦力是27N，物体的速度是0.4m/s

D．物体受到的摩擦力是18N，物体的速度是0.6m/s

【答案】C

4.（2018百色）如图所示，建筑工人用滑轮组在20s的时间内将重为480N的物体匀速提升5m，所用的拉力为300N．求这个过程中：

（1）工人做的有用功；（2）拉力的功率；（3）滑轮组的机械效率。

【答案】（1）2400J  （2）150W    （3）80%

5.（2019南充）如图，杠杆在水平位置平衡，物体M重为500N，OA：OB=2：3，每个滑轮重为20N，滑轮组的机械效率为80%，在拉力F的作用下，物体M，以0.5m/速度匀速上升了5m。（杠杆与绳的自重摩擦均不计）求：（1）物体M2的重力；（2）拉力F的功率；（3）物体M1对水平面的压力。

【答案】（1）80N    （2）50W     （3）245N

6.（2018玉林）如图所示是打捞物体的模拟装置。现电动机带动钢丝绳自由端以0.5m/s的速度匀速拉动滑轮组，经过5min将体积为0.1m3的物体由海底提升到海面，物体离开海面后钢丝绳自由端的速度变为0.49m/s，此时电动机的输出功率比物体在海水中时增大了12%（不计物体的高度、绳重和摩擦，ρ物=7.6×103kg/m3，g取10N/kg，ρ海水取1.0×103kg/m3）。求：（1）物体浸没在海水中受到的浮力；（2）物体在海底时的深度；（3）物体在海底时受到海水的压强；（4）物体在海面下匀速上升过程中，该滑轮组的机械效率（不计动滑轮体积）

【答案】（1）1000N   （2）30m    （3）3×105Pa    （4）94.3%