2020年34个中考物理特色专题专题20滑轮组问题

1、2020年 中考专题20滑轮组问题特色专题概述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i=Gh(2)总功 Wfe=Fs(3)额外功W外=Wb M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：Y = ( W用/W 总)X 100%Y =1W用/W总)X 100% = (G / nF )X100%2.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用=fs 2(2)总功W总=F s i(

2、3)额外功Wfc外=Wfe Wr用(4) si= ns 2其中si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：刀=(W用/W 总)x 100%Y = (W有用/W 总)X 100% = (fs 2/ F s 1)X100%特色专题典例【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Y,则工人师傅作泥重为G,桶重为G,动滑轮重为 G,不计绳重和摩擦，此过程中该装置的机械效率为用在绳子自由端

3、的拉力 5为()【解析】(1)由图知，n=3,不计绳重和摩擦，拉力F=L (G+G+G),故 A正确、B错; 3(2)由图知，n=3,则拉力端移动的距离 s=3h ,由r=F号 FX3h 3F得:F二 口，故C错、D正确.3rl【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(1)物体A的重力.(2)物体A受到的摩擦力.所用时间为10s,(不计绳和滑轮重)求:(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：G= mg= 50kgx 9.8N/kg

4、= 490N(2) A匀速前进：f = 2F=200N(3) 10s,物体 A前进：si = 0.5m拉力F向前移动距离：S2 = 2X0.5m= 1m力 F 做功：W FS2=100NX 1m= 100J(4)力 F功率：P= W = 100J = 10Wt 10s特色专题训练一、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.

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=且可求速度； |t|(2)根据P= Fv可求拉力F的功率；(3)有用功Ww=Gh;(4)由图线ab所示分析可得，s=nh可知n的示数，滑轮组的机械效率为陛且=曲=阵=乌可v=网电 Fs Fnh nFA、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:= 20cm/s,故 A错误；2sB、拉力 F 的功率：P=Fv=1.3NX0.2m/s= 0.26W,故 B正确；C、有用功： Ww = Gh= mgh= 0.45kg x 10N/kg

6、x 0.1m= 0.45J ,故 C 正确；D、由图线ab所示分析可得，s=nh可得n=亘=里迎 =4,h 10cm滑轮组的机械效率为：厂 w有用Gh Gh G 阿 _|0. 45kgX10N/kgX100%r 86.5%,故 D错误。W 总 Fs Fnh nF nF 4XL3N2.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

7、移动的距离是s=nh=2x 2m=4m(2)需考虑G动，忽略绳重和摩擦 F=(G+G动)/n250N=(400N +G 动)/2 解得：G动=100N(3)有用功： W=Gh=400隙 2m=800J拉力F所做的总功： W总=Fs=250NX 4m=1000Jy = ( W用/W总)X 100%=G/n F=400N/ (2X250N)=80%(4) P 总W总7t=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

8、图可知，n=3,则绳端移动的距离:s=nh=3X 2m=6m拉力做的功：W总=Fs=150tN 6m=900J有用功：M =Gh=360隙 2m=720J滑轮组的机械效率：Y=72OJX100%=_90OJX100%=80%拉力F的功率：P/L900J5s80W4 .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，作用在绳端白拉力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：G= 1600N,机械效率r =80%设提升时，物体上升 h.根据图，拉力上升高度为 S= 4hW有

9、Gh刀=W总F4hF= 41600N4 0.8= 500N分析物重对机械效率的影响.W有W有11X=W总W有W额”1竺WGh若h、W不变，G增大，T）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）nniHi【答案】12J【解析】拉力的功 W= Fs,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：GA= 50N, G= 30N, vb=0.1

10、 m/s , t=2s.求： WA向右运动，受向右拉力 Fi和向左的摩擦力f, A匀速运动：f = F.与B相连的滑轮上方共有 3根绳子承担物重G.1 1” “Fi= -G= - X30= 1033f = Fi=10N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 F1.一 一 ，一 1F2=f + F1 （E = G=10N）, f 大小不变3F2= 10N+ 10N= 20N在2s内，物体上升距离 h= vbX t = 0.1m/s x 2 s= 0.2m拉力移动距离 s=3h=3X0.2m= 0.6m拉力做的功 W= F2s = 20NX 0.6m= 12J6.一人

11、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：1F= - (G+ G动)(G物重，G动：动滑轮重)21 ，、=-(450N+ 50N) = 250N2人受力为：重力 G,绳子的拉力 F和地面的支持力 N. F+N= G支持力：N= G - F= 600N- 250N= 350N根据相互作用力大小相等，人对地面的压力：F = N= 350N三、综合应

12、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=mgT求货箱的重力。(2) V绳=3 V物=3X 0.1m/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=6mf=0.2G=120N 由 W = f s求

13、克服摩擦所做的功。(4)根据 Wt = f s , S绳=V2K, W总uFS绳分别求有用功、总功所以由Y= W /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(1)滑轮组的机械效率；(2)拉力的功率.IXI 上同【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 Wi=Gh=300N( 0.2m=60J,Wfe. =Fs=FX 3h=125NX 3 X 0.2m=75J,滑轮组的机械效率：Y=x 100%=!=5 x 100%=80%W总 侬(2)拉力的功率： P*总=75J=15W

14、I 5g9.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？125N.求:2m/s，（不(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 G= 1200N, P总=100VV vf= 2m/sP、F=Vf在分析已知条件时，应注意此时拉力白功率为总功率，速度为拉力F移动的速度1000W c=500N 2m/ s一W有(2) Y=Wb心、G

15、hGh宜*80%Fs F 3h 3F 3 500N(3)当物体重力为 G = 2400N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 一 1 ，一 一 F= (G 动 + G3G动=3F G= 1500N- 1200N= 300N当 G = 2400N 时F 拉=1(G + G) = 1 (300N+2400N) = 900N3310.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,

16、匀速拉动过程中甲、乙两装置的机械效 率。甲 乙【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， m=2;乙图中，m=3,若不计绳重、滑轮重及摩擦，则拉力 F= G,两次拉力Fi和F2之比：Fi： F2=Lg： Lg=L： 1=3: 2;% n2 2 3(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”上返=_弛二,所以甲、乙两装置的机械效率相同，利用刀一一计算。N 电 Gh+ G 轮 h G+ G 轮GH- G 轮重物的重力：G=mg=0.4kg

17、10N/kg=4N,动滑轮的重力：G轮=m g=0.1kg x 10N/kg=1N,不计绳重及摩擦时，滑轮组的机械效率好 I =,口总 Gh+G轮h G+G桧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：Y 1=Y 2=：=：X100% = 80%G+G 轮 4N+1N11.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