2024年中考物理复习基础知识分点练滑轮组相关计算含答案

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1. (2022镇江)如图所示，用拉力F通过动滑轮将重 90 N的货物匀速提升1 m. 动滑轮的机械效率为90%. 不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦. 求：
(1)上述过程中的有用功W有；
(2)上述过程中拉力所做的功WF；
(3)动滑轮所受的重力G动．
第1题图
2. (2023百色)如图所示，工人师傅用滑轮组将重为500 N的物体在30 s内匀速提升到6 m高的楼上，已知动滑轮重为100 N，不计绳重及摩擦．求：
(1)拉力F；
(2)拉力的功率；
(3)滑轮组的机械效率．(计算结果保留一位小数)
第2题图
3. (2023苏州)用如图所示的滑轮组将重为300 N的物体以0.1 m/s的速度匀速向上提升10 s.
(1)若不计动滑轮重、绳重和滑轮与轴间的摩擦，求人对绳的拉力F；
(2)实际中动滑轮重为 40 N，人的拉力做功400 J，求滑轮组的机械效率以及克服绳重和摩擦所做的额外功．
第3题图
4. (2021泰安)如图所示，甲工人用水平推力F甲推动重为750 N的货物，在水平路面上匀速移动2 m至仓库门口A处，用时10 s，此过程中甲工人做功的功率P甲＝30 W；乙工人接着使用滑轮组拉动该货物在同样的路面上匀速移动3 m到达指定位置B，拉力F乙为80 N．求：
(1)甲工人做的功；
(2)该滑轮组的机械效率．
第4题图
5. (2023青海省卷)某建筑工人用300 N的拉力，在25 s内将重力为800 N的水泥利用滑轮组匀速提高4 m，如图所示．若不计摩擦和绳重，请你完成下列计算：
(1)动滑轮的重力；
(2)工人做功的功率；
(3)该装置的机械效率．
第5题图
6. (2023梧州)如图所示，利用滑轮把重为300 N的物体从斜面底端沿斜面往上匀速拉动10 m，物体升高了6 m，所用时间为10 s，该装置的机械效率为75%，绳子自由端拉力为F，其方向始终与斜面平行，求在此过程中：
(1)拉力做的有用功；
(2)拉力的大小；
(3)拉力的功率．
第6题图
7. (2022河北)图甲是一辆起重车的图片．起重车的质量为9.6 t，有四个支撑脚，每个支撑脚的面积为0.3 m2，起重时汽车轮胎离开地面．图乙是起重机吊臂上的滑轮组在某次作业中将质量为1 200 kg的货物匀速提升，滑轮组上钢丝绳的拉力F为5 000 N，货物上升过程中的s－t图像如图丙所示．(不考虑绳重，g取10 N/kg)
求：(1)提升货物过程中起重车对水平地面的压强；
(2)拉力F的功率；
(3)提升货物过程中滑轮组的机械效率．
第7题图
8. (2021枣庄)如图所示，工人师傅用150 N的拉力，使重为1 000 N的物体以0.2 m/s的速度在地面上沿水平方向做匀速直线运动，已知物体在运动时受到地面的摩擦力为物重的0.2倍．不计绳重及绳与滑轮、滑轮与轴之间的摩擦．求：
(1)工人师傅拉力的功率；
(2)动滑轮的重；
(3)若物重增大到2 000 N，则滑轮组的机械效率是多少？
第8题图

9. (2022张家界)党的十九大报告提出，要建设生态宜居、生活富裕的新农村．某兴趣小组在社会实践中来到某乡村建筑工地，建筑工地工人们用如图甲所示的滑轮组来提升重物，不计绳重和摩擦．
(1)一个工人质量为60 kg，竖直向上匀速拉动700 N的重物时，绳上拉力为400 N，将重物提升2 m用时20 s，滑轮组的机械效率为多少？
(2)在这20 s的时间内拉力的功率为多少？
(3)该工人能够提升的最重的物体约为多少kg?
(4)请你设计另一种最省力的绕线方式，并画于图乙中．
(5)利用最省力的方式，提升800 N的重物，求绳上拉力的大小．
(6)利用最省力的方式，竖直向上以0.15 m/s的速度匀速拉动绳子，求20 s物体上升的距离．
第9题图
参考答案
1. 解：(1)90 J (2)100 J (3)10 N
2. 解：(1)由图可知，承担重物的绳子段数n＝3，则由拉力F＝ eq \f(G物＋G动,n) 可得，F＝ eq \f(G物＋G动,3) ＝ eq \f(500 N＋100 N,3) ＝200 N
(2)拉力做的功W＝Fs＝Fnh＝200 N×3×6 m＝3 600 J
拉力的功率P＝ eq \f(W,t) ＝ eq \f(3 600 J,30 s) ＝120 W
(3)工人所做的有用功W有＝Gh＝500 N×6 m＝3 000 J
W总＝W＝3 600 J
滑轮组的机械效率η＝ eq \f(W有,W总) ×100%＝ eq \f(3 000 J,3 600 J) ×100%≈83.3%
3. 解：(1)人对绳的拉力F＝ eq \f(1,2) G物＝ eq \f(1,2) ×300 N＝150 N
(2)h＝vt＝0.1 m/s×10 s＝1 m
W有＝G物h＝300 N×1 m ＝300 J
η＝ eq \f(W有,W总) ×100%＝ eq \f(300 J,400 J) ×100%＝75%
克服动滑轮重力所做的功
W动＝G动h＝40 N×1 m＝40 J
克服绳重和摩擦所做的额外功
W额＝W总－W有－W动＝400 J－300 J－40 J＝60 J
4. 解：(1)甲工人做的功W甲＝P甲t＝30 W×10 s＝300 J
(2)由于货物做匀速直线运动，货物与路面间的摩擦力f＝F甲＝ eq \f(W甲,s1) ＝ eq \f(300 J,2 m) ＝150 N
滑轮组对货物的拉力F＝f＝150 N
由图可知，n＝3，则该滑轮组的机械效率η＝ eq \f(W有,W总) ×100%＝ eq \f(Fs2,F乙s绳) ×100%＝ eq \f(Fs2,nF乙s2) ×100%＝ eq \f(150 N,3×80 N) ×100%＝62.5%
5. 解：(1)由图可知，绳子的有效段数n＝3，不计摩擦和绳重，动滑轮的重力
G动＝nF－G＝3F－G＝3×300 N－800 N＝100 N
(2)当水泥提高h＝4 m时，绳子自由端所移动的距离s＝3h＝3×4 m＝12 m
工人做的总功W总＝Fs＝300 N×12 m＝3 600 J
工人做功的功率P＝ eq \f(W总,t) ＝ eq \f(3 600 J,25 s) ＝144 W
(3)工人做的有用功W有＝Gh＝800 N×4 m＝3 200 J
该装置的机械效率
η＝ eq \f(W有,W总) ×100%＝ eq \f(3 200 J,3 600 J) ×100%≈89%
6. 解：(1)拉力做的有用功W有用＝Gh＝300 N×6 m＝1 800 J
(2)由图可知，动滑轮上的绳子段数n＝2
绳子自由端移动的距离s绳＝ns物＝2×10 m＝20 m
由η＝ eq \f(W有用,W总) 得，拉力做的总功
W总＝ eq \f(W有用,η) ＝ eq \f(1 800 J,75%) ＝2 400 J
由W＝Fs得，拉力的大小F＝ eq \f(W总,s绳) ＝ eq \f(2 400 J,20 m) ＝120 N
(3)拉力的功率P＝ eq \f(W总,t) ＝ eq \f(2 400 J,10 s) ＝240 W
7. 解：(1)提升货物过程中，起重车对水平地面的压力
F压＝G车＋G货＝9.6×103 kg×10 N/kg＋1 200 kg×10 N/kg＝1.08×105 N
支撑脚与地面的总接触面积S＝4×0.3 m2＝1.2 m2
提升货物过程中起重车对水平地面的压强
p＝ eq \f(F压,S) ＝ eq \f(1.08×105 N,1.2 m2) ＝9×104 Pa
(2)由图丙可知，货物上升的速度
v物＝ eq \f(s,t) ＝ eq \f(2.5 m,10 s) ＝0.25 m/s
由图乙可知，承担物重的绳子段数n＝3，所以绳端移动的速度v绳＝nv物＝3×0.25 m/s＝0.75 m/s
拉力F的功率P＝Fv绳＝5 000 N×0.75 m/s＝3.75×103 W
(3)由图丙可知，货物上升的距离s＝2.5 m，则绳端移动的距离
s绳＝ns＝3×2.5 m＝7.5 m
货物的重力G货＝mg＝1 200 kg×10 N/kg＝1.2×104 N
提升货物过程中滑轮组的机械效率
η＝ eq \f(W有,W总) ×100%＝ eq \f(G货s,Fs绳) ×100%＝ eq \f(1.2×104 N×2.5 m,5×103 N×7.5 m) ×100%＝80%
8. 解：(1)由图可知，n＝2，绳子自由端移动的速度
v＝nv物＝2×0.2 m/s＝0.4 m/s
工人师傅拉力的功率
P＝ eq \f(W,t) ＝ eq \f(Fs,t) ＝Fv＝150 N×0.4 m/s＝60 W
(2)物体所受地面的摩擦力
f＝0.2G＝0.2×1 000 N＝200 N
由于不计绳重和摩擦，则有F＝ eq \f(G动＋f,2)
解得G动＝2F－f＝2×150 N－200 N＝100 N
(3)若物重增大到2 000 N，则物体所受地面的摩擦力f′＝0.2G′＝0.2×2 000 N＝400 N
滑轮组的机械效率
η＝ eq \f(W有用,W总) ×100%＝ eq \f(f′s′,（f′＋G动）s′) ×100%＝ eq \f(400 N,400 N＋100 N) ×100%＝80%
9. 解：(1)由图甲可知，绳子的有效段数n＝2
绳子自由端移动的距离s＝2h＝2×2 m＝4 m
有用功W有＝G物h＝700 N×2 m＝1 400 J
总功W总＝Fs＝400 N×4 m＝1 600 J
滑轮组的机械效率η＝ eq \f(W有,W总) ×100%＝ eq \f(1 400 J ,1 600 J) ×100%＝87.5%
(2)拉力的功率P＝ eq \f(W总,t) ＝ eq \f(1 600 J,20 s) ＝80 W
(3)由F＝ eq \f(1,n) (G物＋G动)可知，动滑轮的重力
G动＝2F－G物＝2×400 N－700 N＝100 N
工人在绳子自由端施加的最大拉力
F′＝G人＝m人g＝60 kg×10 N/kg＝600 N
则工人能提升物体的最大重力
G物′＝2F′－G动＝2×600 N－100 N＝1 100 N
则能提升物体的最大质量
m′＝ eq \f(G物′,g) ＝ eq \f(1 100 N,10 N/kg) ＝110 kg
(4)如答图所示
第9题答图
(5)由答图可知，此时绳子的有效段数n′＝3
提升800 N重物时，绳上的拉力
F″＝ eq \f(G物″＋G动,3) ＝ eq \f(800 N＋100 N,3) ＝300 N
(6)物体上升的距离
s物＝ eq \f(s绳,3) ＝ eq \f(v绳t′,3) ＝ eq \f(0.15 m/s×20 s,3) ＝1 m