2020年基于核心素养下的34个中考物理特色专题 专题20 滑轮组问题（含解析）.docVIP

专题20 滑轮组问题1. 用滑轮组竖直提升物体有用功、额外功和总功以及机械效率的求法（1）有用功w有用=gh（2）总功w总=fs（3）额外功w额外=w总w有用（4） s=nh其中h是重物g被提升的高度，s是动力f 移动的距离， n是动滑轮上的绳子段数。（5）滑轮组机械效率的求解用滑轮组提升物体时，有用功和总功的比值.称为滑轮组机械效率。滑轮组机械效率公式：（w有用/w总）100（w有用/w总）100= (g / nf ) 1002. 用滑轮组水平拉动物体有用功、额外功和总功以及机械效率的求法（1）有用功w有用= fs2（2）总功w总= f s1（3）额外功w额外=w总w有用（4）s1= ns2其中 s1是动力f 移动的距离，s2是重物水平移动的距离，f是物体匀速运动受到的阻力， n是动滑轮上的绳子段数。（5）滑轮组机械效率的求解用滑轮组水平拉动物体时，有用功和总功的比值.称为滑轮组机械效率。滑轮组机械效率公式：（w有用/w总）100（w有用/w总）100= (fs2/ f s1) 100【例题1】某建筑工地上，工人师傅用滑轮组和桶组成的装置将水泥从地面匀速运至楼上，如图所示，若水泥重为g0，桶重为g1，动滑轮重为g2，不计绳重和摩擦，此过程中该装置的机械效率为，则工人师傅作用在绳子自由端的拉力f为（ ）af=bf=cf=+g1 df=【答案】ad【解析】（1）由图知，n=3，不计绳重和摩擦，拉力f=（g0+g1+g2），故a正确、b错；（2）由图知，n=3，则拉力端移动的距离s=3h，由=得：f=，故c错、d正确【例题2】如图所示，物体a的质量为50kg当力f为100n时，物体a恰能匀速前进若物体a前进0.5m所用时间为10s，（不计绳和滑轮重）求：（1）物体a的重力（2）物体a受到的摩擦力（3）力f做的功 （4）力f做的功率？【答案】（1）490n（2）200n（3）100n（4）10w【解析】（1）a的重力：gmg50kg9.8n/kg490n（2）a匀速前进：f2f200n（3）10s，物体a前进：s10.5m拉力f向前移动距离：s220.5m1m力f做功：wfs2100n1m100j（4）力f功率：p10w一、选择题1某同学用滑轮组提升物体，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中图线a所示，物体上升的高度随时间变化的关系如图中图线b所示。已知物体的质量为450g，所用动滑轮的质量为50g，绳子自由端的拉力f为1.3n，g取10n/kg。在02s的过程中，下列说法中正确的是（）a绳子自由端移动的速度为5.0cm/sb拉力f的功率为0.26wc有用功为0.45jd滑轮组的机械效率为90%【答案】bc【解析】（1）根据v可求速度；（2）根据pfv可求拉力f的功率；（3）有用功w有用gh；（4）由图线ab所示分析可得，snh可知n的示数，滑轮组的机械效率为可求。a、绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中图线a所示，绳子自由端移动的速度为：v20cm/s，故a错误；b、拉力f的功率：pfv1.3n0.2m/s0.26w，故b正确；c、有用功：w有用ghmgh0.45kg10n/kg0.1m0.45j，故c正确；d、由图线ab所示分析可得，snh可得n4，滑轮组的机械效率为：100%86.5%，故d错误。2.如图所示，工人用250n的力将重400n的物体匀速提升2m，共用了10秒，若在此过程中（忽略绳重和摩擦），下列说法正确的是a绳子自由端移动的距离是6m b动滑轮的重是10nc工人做功的功率是80w d滑轮组的机械效率是80【答案】d【解析】（1）动滑轮上的绳子段数n=2，所以绳子自由端移动的距离是s=nh=22m=4m；（2）需考虑g动，忽略绳重和摩擦f=(g+g动）/n 250n=(400n +g动）/2 解得：g动=100n（3）有用功：w有=gh=400n2m=800j拉力f所做的总功：w总=fs=250n4m=1000j（w有用/w总）100=g/n f=400n/（2250n）=80%（4）p总=w总/t=1000j /10s=100w二、填空题3利用如图所示的滑轮组，在5s内将重为360n的物体匀速向上提起2m，作用在绳端竖直向上的拉力f为150n，该滑轮组的机械效率是，拉力f的功率是w【答案】80%；180【解析】由图可知，n=3，则绳端移动的距离：s=nh=32m=6m，拉力做的功：w总=fs=150n6m=900j，有用功：w有=gh=360n2m=720j，滑轮组的机械效率：=100%=100%=80%；拉力f的功率：p=180w4.利用图中的滑轮组提升重物a（物体a重1600 n），滑轮组的机械效率为80%，当物体匀速提升时，作用在绳端的拉力f为_n，如果增大物重，此滑轮组的机械效率_（选填“变大”、“变小”或“不变”）【答案】500n，变大【解析】已知：g1600n，机械效率80%设提升时，物体上升h根据图，拉力上升高度为s4hf500n分析物重对机械效率的影响若h、w额不变，g增大，提高5.如图中，物体a重50n，物体b重30n，物体a在物体b的作用下向右做匀速直线运动如果在物体a上加一个水平向左的力f2拉动物体a，使物体b以0.1m/s的速度匀速上升，2s内拉力f2所做的功是_j（滑轮和绳子的重以及绳子与滑轮之间的摩擦均不计）【答案】12j【解析】拉力的功wfs，要正确求出功，必须求出拉力和拉力移动的距离，这就和滑轮组的受力分析综合起来了已知：ga50n，gb30n，vb0.1 m/s，t2s求：wa向右运动，受向右拉力f1和向左的摩擦力f，a匀速运动：ffl与b相连的滑轮上方共有3根绳子承担物重gbf1gb3010ff110n当a向左运动时，a受向左的拉力f2和向右的摩擦力f及向右的绳子拉力f1f2ff1（f1=gb10n），f大小不变f210n10n20n在2s内，物体上升距离hvbt0.1m/s2s0.2m拉力移动距离s3h30.2m0.6m拉力做的功wf2s20n0.6m12j6.一人利用如图所示的滑轮组匀速提升重为450n的物体，若每个滑轮重50n，人重600n，则人对地面的压力是_n（不计摩擦力）【答案】人对地面压力350n【解析】人对地面的压力大小，取决于人受的力，而人受的力，又与滑轮组绳子上的拉力f有关滑轮组上承担物重的绳子根数为2所以滑轮组绳子上的拉力：f（gg动）（g：物重，g动：动滑轮重）（450n50n）250n人受力为：重力g，绳子的拉力f和地面的支持力nfng支持力：ngf600n250n350n根据相互作用力大小相等，人对地面的压力：fn350n三、综合应用题7.小华用如图所示的滑轮组拉动货箱，已知货箱的质量为60kg，在f=50n的拉力作用下，货箱以0.1m/s的速度做匀速直线运动，地面对货箱的滑动摩擦力f为货箱重的0.2倍求：（1）货箱的重力是多少？（2）拉力f的功率是多少？（3）货箱运动了1min，克服摩擦所做的功是多少？（4）此滑轮组的机械效率是多少？【答案】（1）600n（2）15w（3）720j（4）80【解析】（1）根据g=mg可求货箱的重力。（2）v绳=3 v物=30.1m/s=0.3m/s拉力f的功率由p=fv绳求出。（3）物体移动路程s物=v物t=6m=0.2g=120n由w=f s求克服摩擦所做的功。（4）根据w有=f s，s绳=v绳t，w总=fs绳分别求有用功、总功所以由=w有/w总求出滑轮组的机械效率。8利用如图所示的滑轮组，在5s内将重为300n的物体匀速向上提起0.2m，竖直向上的拉力f为125n求：（1）滑轮组的机械效率；（2）拉力的功率【答案】（1）滑轮组的机械效率为80%；（2）拉力的功率为15w【解析】（1）有用功w有用=gh=300n0.2m=60j，w总=fs=f3h=125n30.2m=75j，滑轮组的机械效率：=100%=100%=80%；（2）拉力的功率：p=15w。9.如图所示，用滑轮匀速提起1200n的重物，拉力做功的功率为1000w，绳子自由端的上升速度为2m/s，（不计绳重和摩擦）求：（1）作用在绳自由端的拉力多大？（2）滑轮组的机械效率为多大？（3）若用此滑轮组匀速提起2400n的重物，作用在绳子自由端的拉力为多少？【答案】见解析。【解析】求滑轮组的机械效率关键是搞清有用功和总功涉及功率时，也同样要区别有用功率和总功率已知g1200n，p总100w，vf2m/s在分析已知条件时，应注意此时拉力的功率为总功率，速度为拉力f移动的速度（1）p总fvff500n（2）80%（3）当物体重力为g2400n时，机械效率也要变化，但不计绳重和摩擦时，由前面给的已知条件，可先求出动滑轮重，由f（g动g）g动3fg1500n1200n300n当g2400n时f拉（g动g）（300n2400n）900n10.如图所示，用甲、乙两种滑轮组，分别匀速竖直向上提升同一重物，从相同位置开始提升至同一高度处，求：（1）若不计绳重，滑轮重及摩擦，两次拉力f1和f2之比；（2）若不计绳重及摩擦，重物质量为400g，动滑轮质量为100g，匀速拉动过程中甲、乙两装置的机械效率。【答案】（1）若不计绳重、滑轮重及摩擦，两次拉力f1和f2之比为3：2；（2）若不计绳重及摩擦，甲、乙两装置的机械效率都是80%。【解析】（1）由图知，甲图中，n1=2；乙图中，n2=3，若不计绳重、滑轮重及摩擦，则拉力f=g，两次拉力f1和f2之比：f1：f2=g：g=：=3：2；（2）利用g=mg求重物重力、动滑轮重力，因为不计绳重及摩擦时，滑轮组的机械效率=，所以甲、乙两装置的机械效率相同，利用=计算。重物的重力：g=mg=0.4kg10n/kg=4n，动滑轮的重力：g轮=m轮g=0.1kg10n/kg=1n，不计绳重及摩擦时，滑轮组的机械效率=，由于两装置中物重和动滑轮重均相同，所以甲、乙两装置的机械效率：1=2=100%=80%。11.如图所示，司机师傅利用滑轮组把汽车从泥坑里拖出来（泥坑可近似看成水平面），在此过程中汽车匀速移动了1m，共用时5s，已知 汽车所受阻力为1200n，司机师傅的拉力功率为300w，在考虑滑轮组摩擦阻力影响因素条件下，求：（1）司机师傅的拉力为多大？（2）滑轮组的机械效率是多少？【答案】（1）500n；（2）80%【解析】使用滑轮组沿水平方向拉物体时，