2020年中考物理复习专题20滑轮组问题(解析版)

1、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有用=Gh(2)总功W总=Fs(3)额外功W额外=W总一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：Y= (W 有用/W 总)X100%Y= (W 有用/W 总)X100%= (G / nF ) 100%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14(1)有用功W有用=fS2(2)总功W总=F si(3)额外功W额

2、#=W总一W有用(4) si= ns2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：Y= (W 有用/W 总)X100%Y= (W 有用/W 总)X100%= (fs2/ F si) 100%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，若水泥重为Go,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Y,则工人师傅作用在绳子自由端的拉力5为()B.G

3、o+G 1F=3D. F=-3n【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;由F=(2)由图知，n=3,则拉力端移动的距离 s=3h,W有用 G|jh GoT=个于Wn Fs FX3h 3FG口 故C错、D正确.3n【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=

4、mg=50kgX9.8N/kg =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=2>0.5m= 1m力 F 做功：W= Fs2= 100NX1m= 100JW 100J(4) 力 F 功率：P= = 10Wt 10s特色专题训练、选择题a所示，物体上升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450g,所用动滑轮的质量为 50g,绳子自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

5、(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 =且可求速度;(2)根据P= Fv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，s=nh可知n的示数，滑轮组的机械效率为Y=GhGhFs Fnh nF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:S v=4clem= 20cm/s,故 A 错误;B、拉力 F 的功率：P=Fv=1.3N >0.2m/s= 0.26W,故 B 正确;C、有用功： W 有用=Gh=

6、mgh = 0.45kg 10N/kg W1m = 0.45J,故 C 正确;D、由图线ab所示分析可得，s=nh可得n =h LOcid=4,滑轮组的机械效率为:GhGhmgFs Fnh nF nFX100% = 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 6mB.动滑轮的重是 10NC.工人做功的功率是 80WD.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=2X2m=4m ;(2)需考

7、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 Fs=250NX 4m=1000J r= (W 有用/W 总)X100% =G/n F=400N/ (2X250N) =80%(4) P *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=n

8、h=3 >2m=6m ,拉力做的功：W Fs=150N X6m=900J,有用功：W 有=Gh=360NX2m=720J, w 有 7201滑轮组的机械效率： Y-X100%=：% X100%=80% ;1900J拉力F的功率：P=W总 3叫-=180W + 5s4 .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80%设提升时，物体上升 h.根据图，拉力上升

9、高度为 S= 4hW有 _ GhY=W总F4h1600N4 0.8= 500N分析物重对机械效率的影响W有 _W有_i _iX=W总W有W额i W1竺W有Gh若h、W额不变，G增大，刀提高.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 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, Gb=3

10、0N, vb=0.1 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= Fl.与B相连的滑轮上方共有 3根绳子承担物重 Gb.Fi = Gb= M0 = 10 33f= 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 Fi.F2=f+ Fi （Fi=1GB=10N）, f 大小不变3F2= i0N + i0N =20N在2s内，物体上升距离 h=VBXt=0.im/s 2s=0.2m拉力移动距离 s= 3h= 3 X0.2m = 0.6m拉力做的功 W= F2s= 20NX0.6m=i2J6 .一人利用如图所示的滑轮组

11、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 350NF有关.滑轮组【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 上承担物重的绳子根数为 2.所以滑轮组绳子上的拉力:F=1 (G + G动)(G:物重，G动：动滑轮重)21 ，、=-(450N + 50N) = 250N2人受力为：重力 G',绳子白拉力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

12、 = 350N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=3X0.1m/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=

13、120N由W = f s求克服摩擦所做的功。(4)根据 亚有二£ s, S绳二丫绳3 W总=5$绳分别求有用功、总功所以由Y=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=300隙0.2m=60J,W =Fs=F X3h=125N X3 XQ.2m=75J ,滑轮组的机械效率：W有用n/ 6OJ| n/ n/“F 总 M00%= M00%

14、=80% ;(2)拉力的功率： P=L®=1§J=15Wot 5s9.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 G= 1200N, P 总=100W, VF=2m/s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_W总一

15、一(1) . P 总=F vFF= P1= 1000W=50onVf 2m/ s(2)Wl= GhGh幽X = 80%W总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F = ( G 动+ G)3G 动=3F G= 1500N- 1200N = 300N当 G '= 2400N 时F 拉'=1 (G 动+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

16、一高度处，求：(1)若不计绳重，滑轮重及摩擦，两次拉力Fi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。甲 乙【答案】(1)若不计绳重、滑轮重及摩擦，两次拉力Fi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，ni=2;乙图中,n2=3,若不计绳重、滑轮重及摩擦，则拉力f=1g,两次拉力Fl和F2之比：Fi： F2=Lg： G=: =3: 2;n12 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“照背用二=一-一

17、，所以甲、乙两装置的机械效率相同，利用Y计算。W总 Gh+G轮h G+G轮G+G轮重物的重力： G=mg=0.4kg< 10N/kg=4N ,动滑轮的重力： G轮=m轮g=0.1kg M0N/kg=1N ,不计绳重及摩擦时，滑轮组的机械效率Y 生曳=一弛一=J±,| w- GhfG-h| G+G轮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：刀1=刀2=-工=M00%=80% 。GG 轮 4tHiN11 .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【解析】使用滑轮组沿水平方向拉物体时，若物体移动s,承担汽