2024中考一轮复习物理-力学-第八讲-滑轮、斜面、机械效率-原卷版

力学第八讲--滑轮、斜面、机械效率一、思维导图二、知识梳理考点1:动滑轮与定滑轮的性质动滑轮斜拉时，动力臂会减小，而定滑轮斜拉时，动力臂不变（1）探究定滑轮的工作特点①实质：定滑轮的支点是转动轴，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径，是一个等臂杠杆。②特点：使用定滑轮不能省力，但可以改变力的方向。③定滑轮中的力的关系：（不计轮轴间摩擦）F=G④定滑轮中的路程/速度关系：绳子自由端移动距离/速度=重物移动的距离/速度（2）探究动滑轮的工作特点①实质：动滑轮的支点是那段上端固定的绳子与动滑轮相切的点，动力臂是滑轮的直径，阻力臂是滑轮的半径，因此动滑轮的实质是一个动力臂是阻力臂一半的省力杠杆。②特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变力的方向，且多费一倍距离。③动滑轮中力的关系：（不计轴间摩擦和动滑轮重力）则：F=1/2G（只忽略轮轴间的摩擦则拉力）F=1/2（G物+G动）④动滑轮中的路程/速度关系：绳子自由端移动距离/速度=2倍的重物移动的距离/速度考点2：水平、竖直滑轮组与机械效率1.自由端：针对绕在滑轮上的绳子而言，未以任何方式与滑轮连接并且可以移动的一端。2.滑轮组中的路程关系：自由端移动距离（速度）是动滑轮移动距离（速度）的n倍。（n为与动滑轮连接的绳子段数）（不计轮重及摩擦）（不计轮重及摩擦）自由端与重物端移动距离/速度关系力的关系（对动滑轮进行受力分析）机械效率重物端自由端重物端自由端S拉=nhV拉=nV物不计绳重及摩擦：3F拉（nF3F拉（nF拉）F物G动F物G动F=①W有用=F物·h=G物·h=2\*GB3②W总=F拉·S拉=F拉·nh（不计绳重和摩擦时）=（F物＋G动）·h=（G物＋G动）·h=3\*GB3③=W有用W=（不计绳重和摩擦时）=自由端重物端自由端重物端S拉=nS物V拉=nV物不计绳重及摩擦：F物3F拉（nF拉）F物3F拉（nF拉）F①W有用=F物S物=fS物=2\*GB3②W总=F拉·S拉=F拉·nS物=3\*GB3③=W有用W额外功来源：竖直动滑轮/滑轮组：（绳子与滑轮转轴处）摩擦、动滑轮重力、、绳子重力水平滑轮/滑轮组：（绳子与滑轮转轴处）摩擦定滑轮：（绳子与滑轮转轴处）摩擦考点3：斜面（1）斜面机械效率=W有用=G物·h求解斜面摩擦力的方法：W额=W总-W有用f·S=Ff=F（2）斜面机械效率影响因素①斜面粗糙程度；②斜面倾斜程度斜面粗糙程度越小，斜面机械效率越大斜面倾斜程度越大，斜面机械效率越大（3）斜面上摩擦力与拉力的大小关系f<F拉如何推导?W有用=G物·W额=W总-W有用Wff<(4)斜面上摩擦力大小与斜面倾斜程度的关系斜面粗糙程度相同时，斜面倾斜程度越大，同一个物体在斜面上所受的滑动摩擦力越小三、题型分类题型1：定滑轮与动滑轮1.（2023·宁波）如图所示，小宁用竖直向上的拉力F提升物体，使物体在内匀速上升了。已知物体重为，动滑轮重为，不计绳重和摩擦。这一过程中，下列说法错误的是（）

A．绳子自由端移动速度为 B．拉力F的大小为C．拉力F做功为 D．该滑轮的机械效率为80%2.（2023·四川）如图所示，用一根绳子绕过定滑轮，一端拴在钩码上，手执另一端，分别用力、、匀速拉起钩码。忽略绳子与滑轮的摩擦，下列说法中正确的是（）A．较大B．较大C．较大 D．、、的大小相等3.如图所示用三个力沿不同的方向拉绳子，则（）F1最大 B．F2 C．F3最大 D．一样大4.如图所示，三个滑轮拉同一物体在水平面上做匀速直线运动，所用拉力分别在一个平面上，所使用的拉力分别为F1、F2和F3，那么有（）A． B． C． D．5.（2022·丽水一模）如图所示，用10N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的物体A以0.4m/s的速度在水平地面上匀速运动，弹簧测力计的示数为3N。下列说法正确的是（不计滑轮、弹簧测力计、绳重及滑轮摩擦）（）A．地面对A的摩擦力为3NB．绳子拉物体A的功率为2WC．物体B受到的摩擦力为3N，方向水平向左D．在运动过程中若将拉力F增大到12N，弹簧测力计的示数也增大题型2：滑轮组的连接与设计1.如图所示，请画出用滑轮组提升重物时最省力的绕线方法2.(西湖区一模)如图所示小金想利用滑轮组最省力的绳子绕法水平拉动物体A。若地面对A的摩擦力与A的重力比值为n，A的比热为c,A的温度上升t(为计算方便假设摩擦产生的热都被A吸收)(1)画出滑轮组上绳子的绕法(2)在用绳子水平匀速拉动物体A的过程中，若不计绳子与滑轮之间的摩擦和自重，拉力所做的功物体A克服摩擦力所做的功(选填“大于”小于”或“等于”)(3)已知物体受到的滑动摩擦力和物体间相对滑动的距离的乘积，在数值上等于滑动过程中产生的内能，试推导绳子末端移动的距离S=(请写出推导过程，所得结果用字母表示)题型3：竖直滑轮组及机械效率1.（2023·浙江宁波模拟）小滨同学用如图滑轮组提起一个重物，已知重物重力为G，小滨重力为500N，不计绳重及绳与滑轮之间的摩擦。以下说法正确的是（）A．若不计滑轮重力，小滨可以提起的重物最大重力不超过500NB．若小滨将绳子竖直向下拉动2m，则重物可以提升4mC．若G=600N时，滑轮组的机械效率为75%，则动滑轮的重力为200ND．若小滨向右拉动绳子，所需的拉力将会逐渐增大2.（2023•余杭区模拟）用如图所示的滑轮组，在10s内将一个重为1200N的物体匀速提升3m，绳子自由端的拉力为500N，下列相关说法正确的是（）A．绳子自由端移动速度为0.3m/s B．10s内拉力做功的功率是450W C．滑轮组提升重物时的机械效率是72% D．若只减小物体的重力，则滑轮组的机械效率会增大3.（2022·舟山一模）如图所示的甲、乙两套装置，每个滑轮的质量均相等，且绳重和摩擦不计。用它们分别将质量相同的重物匀速提升相同高度，若拉力均竖直向上，两装置中，下列四个科学量不相同的是（）A．额外功 B．有用功 C．机械效率 D．拉力大小题型4：水平滑轮组及机械效率1.（2023·浙江绍兴二模）我们经常用摩擦力的知识来分析拔河比赛的输赢情况。如图，小明和爸爸妈妈通过一个滑轮组进行拔河比赛。已知爸爸与地面之间的摩擦力最大可达540牛。为了胜过爸爸，小明能挺住不动，则妈妈与地面间的摩擦力至少应达到（不计滑轮重、绳重及其摩擦）（）A．540牛 B．270牛 C．360牛 D．200牛2.（2022·辽宁）用如图所示的滑轮组拉动重300N的箱子，以0.2m/s的速度在水平地面上做匀速直线运动，箱子与地面间的摩擦力为自身重力的0.2倍，滑轮组的机械效率为75%，下列说法正确的是（）A．拉力F为80N B．10s内绳子自由端移动2mC．3s内物体重力做功180J D．拉力F的功率为16W3.如图所示装置，物体B放在水平桌面上，物体A通过滑轮组拉住物体B，此时物体B保持静止。小明用竖直向下大小为2N的力F1拉重为1N物体A时，物体B以0.6m/s的速度水平匀速向右运动；小明只用水平向左的拉力F2拉物体B时，物体A以0.3m/s的速度匀速上升。不计轮重、绳重和轴摩擦，则下列判断正确的是（

）

物体B受到的滑动摩擦力大小为6N

水平向左拉物体B时，拉力F2的大小为10N

C.

水平向左拉物体B时，拉力F2功率为1.2W

D.

用力F1竖直向下拉物体A时，拉力F1的功率为0.4W4.（2023•杭州模拟）如图所示，拉力F为5N，物体A以0.1m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动（B表面足够长）；物体B静止在地面上，受到地面水平向左4N的摩擦力，弹簧测力计示数为12N。下列说法正确的是（）A．拉力F的功率为1.0W B．物体A受到的摩擦力为16N C．滑轮组的机械效率为75% D．拉力F增大到10N时，物体B开始向左运动5.如图所示，F1=4N，F2=3N，此时物体A对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动(不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦)。下列说法错误的是（）【A】F2的功率为0.6W

【B】如果增大F2，物体A可能向左运动

【C】物体A和地面之间有摩擦力

【D】弹簧测力计读数为9N题型5：滑轮综合1.（2023•拱墅区校级一模）如图，杠杆在水平位置平衡，物体M1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M2以0.5m/s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。2.如图所示，用力F拉着重为G的物体竖直匀速上升，在时间t内物体上升的高度为h（物体未拉出水面），若物体的体积为V，水的密度为ρ，则下列算式正确的是（）A．η= B．η= C．W有=Gh D．P有=3.人们利用如图所示的滑轮组将浸没在河底的实心物体A打捞上来，物体A的密度为9.0×103Kg/m3，体积为100dm3．在5000N的拉力F作用下，物体A在2s内匀速竖直上升2m（物体未露出水面），不计水的阻力，g=10N/Kg．求：（1）物体A受到的浮力．（2）拉力F做功的功率．（3）滑轮组的机械效率．4．如图是某水上打捞船起吊装置结构示意简图．某次打捞作业中，该船将沉没于水下深处的一只密封货箱打捞出水面，已知该货箱体积50m3，质量是200t．则（1）货箱完全浸没在水中时受到的浮力是多少？（2）货箱完全出水后又被匀速吊起1m，已知此时钢缆拉力F为1×106N，则在此过程中拉力F所做的功是多少？(3)若货箱在水下被拉起到完全出水的过程是被匀速提升的，则该滑轮在水下提起货箱和货箱拉出水面后的滑轮组机械效率之比为多少？题型6：斜面1.（2022•北仑区二模）斜面是一种简单机械，在生活和生产中使用斜面的好处是可以省力。那么斜面的省力情况与哪些因素有关呢？某科学兴趣小组开展以下探究。【查阅资料】斜面的省力情况可以通过比较沿斜面拉力F与物体重力G的比值大小来判定，比值越小越省力。【建立假设】假设1：与斜面的表面材料有关：假设2：与斜面的倾斜程度有关：假设3：与物体受到的重力大小有关。【收集证据】小明为验证上述猜想，利用如图所示的装置进行了实验。实验中所用物块的材料及表面粗糙程度相同，在沿斜面拉力的作用下，在斜面上做匀速直线运动。实验中相关的记录如表。实验序号123456斜面倾角θ/度303030303540斜面的表面材料木板毛巾木板木板木板木板物块重G/N2.02.04.06.02.02.0沿斜面拉力F/N1.251.452.503.751.361.48【得出结论】分析上述数据，斜面的省力情况与有关。【拓展交流】已知实验中，斜面长均为1.2m、第1次实验中斜面高为0.6m，则第1次实验中斜面的机械效率是%。2.如图所示，在探究“斜面的机械效率”的实验中，以下说法错误的是（）A．用弹簧测力计沿斜面向上拉木块时，应尽量匀速 B．斜面的倾斜程度影响斜面的机械效率 C．木块在匀上升过程中拉力和摩擦力是一对平衡力 D．斜面的倾斜程度越小，沿斜面所用的拉力越小3.如图两个光滑的斜面甲和乙，斜面长度一致，甲的高度小于乙，不考虑其他阻力的影响，现用两个不同的力F1和F2将相同的物体推上斜面顶端，则（）A．拉力F1＞F2 B．拉力所做的功W1＞W2 C．拉力所做的功率P1＞P2 D．斜面的机械效率η1＝η2题型7：组合机械1.（2021·四川）各地的基础设施项目正在热火朝天的开工建设。如图所示，某建筑工地上，工人通过固定在斜面顶端的滑轮组把工件匀速拉上斜面。已知斜面高，长，工人施加的拉力，工件的质量，工件沿斜面上升的速度；若不计工件和滑轮组长度，忽略绳和动滑轮重量及绳与滑轮间、滑轮与轮轴间的摩擦，g取10N/kg。求：（1）拉力F做功的功率P；（2）整个装置的机械效率；（3）工件所受斜面的摩擦力f。2.用如图所示的装置，在绳端用500N的拉力F将重2000N的物体，沿长5m高2m的斜面，动滑轮重100N（不计绳子质量及轮和轴的摩擦，不计动滑轮到重物间的绳长），从底端匀速拉到顶端，用时5s。求：（1）绳子自由端移动的速度。（2）拉力的功率。（3）该装置的机械效率。（4）斜面对物体的摩擦力。四、课后巩固1.如图所示，某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为50N的物体，不计摩擦，则该同学所用拉力F的可能值是（）A．20N B．25N C．30N D．35N2.（2022·广西）如图甲，大人、男孩、女孩用两根相同圆木棍和一根绳子玩“比力气”的游戏。该游戏装置与滑轮组类似，图乙是其示意图。绳的一端固定在一根木棍上，在两根木棍上绕几圈后女孩捆住绳的另一辆向外拉，大人、男孩则各握住一根木棍向外拉，三人中被拉动者为负，他们都使出了最大力气，仍处于“僵持”状态，没能分出胜负。忽略绳与木棍之间的摩擦，以下做法中最有可能使女孩获胜的是（）A．仅将绳在两木棍上多绕1圈 B．仅将绳在两木棍上少绕1圈C．仅增加绳的总长 D．仅减小绳的总长3.（2021·山东）现有史籍中最早讨论滑轮的是《墨经》。书中将向上提举重物的力称为“挈”，将自由往下降落称为“收”，将整个滑轮称为“绳制”（图1）。现分别用甲、乙两个力替代“收”（图2），使重物在相同的时间内匀速上升相同高度。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（）A．使用这个滑轮能省力B．甲拉力大小等于乙拉力大小C．甲拉力做的功大于乙拉力做的功D．甲拉力使绳自由端移动的速度小于乙拉力使绳自由端移动的速度4.（2022·四川宜宾）2021.7.1是庆祝中国共产党成立100周年大会在北京天安门广场隆重举行，伴随着嘹亮的国歌声，五星红旗冉冉升起。这是因为旗杆顶部有一个滑轮，如图，该滑轮的作用是（）A．增大绳子自由端移动的距离 B．减小拉力C．改变拉力的方向 D．减少拉力做功5.（2023•桐庐县二模）如图所示的滑轮组将重10N的物体匀速提升1m，所用时间为2s，作用在绳子末端的拉力F为6N（不计绳重和绳与滑轮间的摩擦），下列说法中正确的是（）A．所做的有用功为6J B．动滑轮自重4N C．拉力F做功的功率为5W D．该滑轮组的机械效率为83.3%6.（2023•萧山区校级二模）如图所示，滑轮组悬挂在水平钢架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，5s内使物体A匀速上升1.5m，提升过程中绳子自由端拉力F的功率为180W。已知物体A重540N，该工人重700N。不计绳重和摩擦，下列关于该过程的说法正确的是（）A．绳子自由端移动的速度为0.3m/s B．动滑轮重160N C．该工人对地面的压力为400N D．绳子自由端受到竖直向下的拉力为200N7.（2023•温州模拟）如图所示，用10N的力F沿水平方向拉滑轮，可使物体A以0.2m/s的速度在水平面上匀速运动。弹簧测力计的示数恒为2N（不计滑轮、测力计、绳子的重力，滑轮的转轴光滑）。下列说法错误的是（）A．物体A受到地面水平向右3N的摩擦力 B．物体A受到B的摩擦力是2N C．滑轮移动的速度是0.1m/s D．拉力F做功功率为4W8.工人师傅利用如图所示的装置匀速提升重物，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（）A．增大提升速度，可以增大有用功B．增大提升高度，可以提高机械效率C．增大定滑轮的重力，可以增大额外功D．增大物体的重力，可以提高机械效率9.如图所示是小刚同学在“测量滑轮组的机械效率”实验中使用的实验装置和得到的数据记录表格，关于小刚的实验，下列说法不正确的是（）实验次数123钩码重G/N446钩码上升高度h/m0.10.10.1绳端拉力F/N1.81.42.4绳端移动距离S/m0.30.50.3机械效率η74%57%83%A．由表中数据可知，第一次实验是使用甲图做的实验B．由表中数据可知，滑轮组的机械效率与动滑轮的自重有关C．由表中数据可知，滑轮组的机械效率与被提升的钩码的重力有关D．进行实验时，由于提升过程中不便于读数，所以可以在钩码静止时读数10.如图所示，不计滑轮自重及绳子与滑轮之间的摩擦，三个弹簧测力计拉力三者的关系正确的是（

）A.B.

C.D.11.（2023•椒江区校级二模）小明用如图所示滑轮组拉着A、B物体一起匀速前进，绳子自由端运动了0.2m，若物体B与地面的摩擦力为9N。（绳重，滑轮重，绳与滑轮摩擦不计）。则下列说法正确的是（）A．拉力F做功为1.8J B．拉力F增加，地面对B的摩擦力增加 C．该滑轮组的机械效率为80% D．A、B间的摩擦力为0N12.（2021·吉林）图甲是《墨经》中记载的古代提升重物的工具——“车梯”，图乙是其等效图。利用此“车梯”匀速提升重物时，下列说法正确的是（）A．绳端移动的距离是物体上升距离的5倍B．被提升的物重是绳子拉力的4倍C．增大物重，所做的有用功增大D．增大物重，“车梯”的机械效率变高13．（2023·湖南）如图所示，物体重10N，每个滑轮重1N，在F=2.5N的拉力作用下，物体上升了1m，则拉力做的有用功是__________J，克服绳重及滑轮与绳子之间的摩擦所做的额外功为__________J。

14.如图所示，物重G为2000N，斜面长5m，高3m，斜面和滑轮组装置的总机械效率为80%，若将重物沿斜面以0.2m/s的速度拉上来，求：（1）所需拉力F是多少？（2）机械的总功率是多少？15.（2023•柯桥区模拟）如图甲所示的装置，A是重15N的空吊篮，绳子B和C能承受的最大拉力分别为100N和50N。质量为50kg的小张同学将A提升到高处，施加的拉力F随时间t变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦。求：（1）动滑轮的重力；（2）1～2s内拉力F的功率；（3）此装置最多能匀速运载多重的货物？16.如图是工人利用滑轮组提升重为810N物体的示意图，某段过程中物体匀速上升的速度为0.1m/s，工人拉力F的功率为90W，物体上升10s拉力F克服滑轮组的摩擦做的功是60J，不计绳重。求：(1)工人拉绳子的速度。(2)滑轮组的机械效率。(3)滑轮组中的动滑轮的重力。17.（2023•