专题12 滑轮组（含斜面）机械效率的计算问题（原卷版）

/专题12滑轮组（含斜面）机械效率的计算问题模型解读｜模型构建｜真题演练｜素养通关识识·题型解读命题特点+技巧解读+真题示例明·模板构建答题模板/技巧点拨+典型问答模型01滑轮组机械效率的相关计算模型02斜面机械效率的相关计算用·真题演练真题示例+思路点拨/模板运用+规范答题+变式演练练·模板运用最新模拟、预测考向练·模板运用最新模拟、预测考向识识中考·模型解读高频模型中考题型与分值分布命题特点模型01滑轮组机械效率的相关计算（必考点）选择题、填空题、计算题（2-9分）一般情况下，各省中考物理命题，滑轮组（含斜面）的机械效率计算部分会出现1道题，常以选择题、填空题、综合计算题三种题型的一种出现，分值9分以内。这部分属于中考重点，预测2025年是必考内容。模型02斜面机械效率的相关计算（常考点）选择题、填空题、计算题（2-9分）善善总结·模型构建模｜型｜构｜建模型模型01滑轮组机械效率的相关计算『模型解读，给思维方法及解题规律』一、有用功和额外功的理解1.有用功：使用机械时，对人们有用的功叫有用功。也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功。在提升物体时，W有用=Gh2.额外功：使用机械时，对人们没有用但不得不做的功叫额外功。3.额外功的主要来源：①提升物体时，克服机械自重、容器重、绳重等所做的功。②克服机械的摩擦所做的功。4.人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功，它等于有用功和额外功的之和。即：W总=W有用+W额5.若人对机械的动力为F，则：W总=FS 二、求解机械效率理论知识1.定义：机械效率是有用功与总功的比值，分析判定一个机械的机械效率高低要分析两个因素：有用功与总功。任何机械的机械效率都小于1.2.计算公式:η=×100％。3.提高机械效率的途径：尽可能增加提升物体的重力；减轻机械的自身重量；合理地减少部件间的有害摩擦。【温馨提醒】加深对机械效率的理解：（1）机械效率由有用功和总功决定，它表示的有用功占总功的比例的大小，不能反映有用功或总功的多少。（2）机械效率总是小于1,这是因为使用任何机械都不可避免地要做额外功,所以有用功总是小于总功，机械效率通常用百分数表示。(3)机械效率不是固定不变的,机械效率反映的是机械在一次做功的过程中有用功跟总功的比值,同一机械在不同的做功过程中，机械效率往往会不同。(4)机械效率的高低与是否省力做功多少物体提升的高度等无关。(5)机械效率是表征机械性能的重要指标，机械效率越高,机械的性能越好。三、与滑轮组机械效率有关的计算题解题策略（一）用滑轮组竖直提升物体机械效率问题求解办法a.用滑轮组竖直提升物体的模型图b.用滑轮组竖直提升物体有用功、额外功和总功求法（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。c.滑轮组机械效率的求解（1）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。（2）滑轮组机械效率公式：η＝（W有用/W总）×100％η＝（W有用/W总）×100％=(G/nF)×100％（二）用滑轮组水平拉动物体机械效率问题求解办法a.用滑轮组水平拉动物体的模型图b.用滑轮组水平拉动物体有用功、额外功和总功求法（1）有用功W有用=fs2（2）总功W总=Fs1（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。c.滑轮组机械效率的求解（1）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。（2）滑轮组机械效率公式：η＝（W有用/W总）×100％η＝（W有用/W总）×100％=(fs2/Fs1)×100％解解真题·思维剖析【例题1】（2024·北京·中考真题）用某滑轮组提升重物时，绳子自由端拉力做功随时间变化的关系如图所示，在20s内绳子自由端竖直匀速移动16m，重物竖直匀速上升4m。已知动滑轮总重100N，提升的物体重800N。关于该过程，下列说法正确的是（）A.绳子自由端拉力的功率为200WB.额外功为400JC.绳子自由端拉力的大小为250ND.滑轮组的机械效率约为88.9%变式演练变式演练【模型1变式1】（2025江苏连云港一模）重450N的箱子，在20N水平推力的作用下，沿水平路面做匀速直线运动，地面对箱子的支持力大小为_____N，箱子受到的阻力大小为_____N。如果用如图所示的滑轮组匀速提升该箱子，拉力F=250N，滑轮组的机械效率为______。箱子以0.1m/s的速度匀速上升的过程中，拉力的功率为______W。【模型1变式2】（2025江苏连云港一模）如图甲所示，用拉力F竖直向上匀速提升重720N的货物，货物移动的距离与时间的关系如图乙所示。动滑轮重80N，不计绳重和摩擦，则（）A.绳子自由端移动的速度为0.5m/s B.拉力F为800NC.拉力F的功率为360W D.动滑轮的机械效率为90%【模型1变式3】（2025江苏连云港一模）早在3000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳，通常用于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘轳，由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着质量为10kg的水缓慢上升了4m，水桶的质量为1kg，在这一过程中，人做的总功为500J，g取10N/kg。求此次取水的过程中（1）人做的有用功为多少？（2）辘轳的机械效率多大？（3）人克服井绳重力与摩擦阻力做的功是多少？模型模型02斜面机械效率的相关计算『模型解读，给思维方法及解题规律』求解斜面机械效率有关的计算题解题策略a.用斜面提升物体的模型图b.用斜面提升物体有用功、额外功和总功求法（1）有用功W有用=Gh（2）总功W总=Fs（3）额外功W额外=W总—W有用其中s是动力F沿着斜面移动的距离，h是重物上升的高度，s和h的关系，通常可由解三角函数得到，一般斜面倾斜角给出。c.斜面机械效率的求解（1）用斜面提升物体时，有用功和总功的比值.称为斜面的机械效率。（2）斜面机械效率公式：η＝（W有用/W总）×100％η＝（W有用/W总）×100％=(Gh/Fs)×100％解解真题·思维剖析【例题2】（2024四川眉山中考真题）如图是小龙“测量斜面机械效率”的实验装置，斜面粗糙程度相同。他用平行于斜面向上的恒定拉力F，将重6N的物体以的速度匀速拉到斜面顶端，测得斜面的机械效率为75%。则下列说法正确的是（）A.拉力做功为3JB.物体受到摩擦力为1.5NC.在匀速拉动过程中，物体的机械能不变D.若以的速度匀速拉动物体，斜面机械效率仍为75%变式演练变式演练【模型2变式1】（2025陕西一模）如图所示，小明分别使用甲、乙、丙三种机械匀速提升物体（绳长不变），测得物体所受重力和拉力如表所示，请回答：甲、乙、丙的机械效率关系（）A．甲的机械效率最大 B．丙的机械效率最大C．甲、乙的机械效率相等 D．甲、乙、丙的机械效率均相等【模型2变式2】（2025江苏无锡一模）如图所示，王瑞同学通过斜面用平行于斜面F＝200N的推力，将质量为30kg的物体在5s时间内匀速推到1m高的平台上，斜面长s＝2m。(g取10N/kg)下列说法中()①推力的功率为40W②斜面的机械效率为75%③斜面对物体的摩擦力100N④推力做的额外功100JA．只有①正确 B．只有②④正确 C．只有③④正确 D．①②③④都正确【模型2变式3】（2025湖北一模）如图为某景区的盘山公路，汽车行驶过程中遇到陡坡时司机常常要换用低速档，这样做是因为在发动机的输出功率一定时可以增大______。一辆总重为1×105N的汽车经过某一长为200m的路段时，竖直高度上升了20m，如果汽车的牵引力恒为2.5×104N，此过程中盘山公路斜面的机械效率为_______。练练好题·题组通关题组1.滑轮组机械效率的相关计算试题精炼1.（2025武汉一模）在美丽乡村建设的工地上，如图所示，工人借助动滑轮用250N的拉力，将450N的重物匀速提升2m，用时10s。则（）A.重物上升的速度为0.4m/sB.动滑轮做的有用功为1000JC.工人的拉力的功率为90WD.动滑轮的机械效率为90%2.（2024山东滨州中考真题）如图所示装置，工人用250N的拉力，在30s内将重为400N的物体匀速提高了6m，在此过程中，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（）A.绳子自由端移动的速度是0.2m/sB.拉力做的有用功为2400JC.拉力做功的功率为100WD.若用此滑轮提升重500N的物体，滑轮的机械效率为80%3.（2025陕西一模）在小区改造工程中，工人师傅用滑轮组提升建筑材料，如图所示。滑轮组挂在固定的钢架上，每个滑轮重为150N。绳子自由端受到的拉力F为500N，材料在30s内匀速上升了3m，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（）A.绳子自由端速度为0.1m/sB.拉力F的功率为50WC.滑轮组的机械效率为90%D.钢架受到的拉力为1500N4.（2025哈尔滨一模）使用如图所示的滑轮组匀速提升重力不同的物体时，除了动滑轮的重力导致的额外功外，其他因素导致的额外功与总功之比为一定值。已知动滑轮的重力为1.0N，绳子能够承受的最大拉力为50N。当匀速提升重为9.0N的物体时，滑轮组的机械效率为81%，则使用该滑轮组匀速提升物体时的机械效率的最大值为（）A.90% B.89% C.88% D.87%5．（2025浙江杭州一模）如图所示的滑轮组提升100N的重物，两个相同的滑轮的重力均为20N，不计绳重和轮与轴的摩擦，则下列说法正确的是（）A．自由端拉力F为60N B．若物体上移0.5m，则自由端移动1m C．顶部与定滑轮相连的绳子拉力为140N D．若自由端拉绳子的速度为0.4m/s，物体移动的速度为0.2m/s6.（2025山东潍坊一模）如图所示，重为800N的物体，在100N的水平拉力作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面匀速向左运动了2m。在此过程中，物体受到地面的摩擦力大小是物重的0.3倍，下列说法正确的是（）A．绳子自由端移动速度为0.6m/sB．滑轮组对物体的水平拉力为300NC．该滑轮组的机械效率是80%D．绳子自由端拉力的功率为40W7.（2025江苏苏州一模）如图甲所示，虚线框内是由两个相同的滑轮安装成的滑轮组。利用该滑轮组提升质量为27kg的物体，绳子自由端所用的拉力为100N，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示。不计绳重和摩擦，g取10N/kg。则（）

A．拉力的功率为50WB．滑轮组中动滑轮重30NC．该滑轮组的机械效率为90%D．甲图中A点所受拉力为330N8.（2025吉林一模）某小区正在进行改造施工。工人用如图所示的滑轮组将750N的沙子匀速提升了10m，用时100s。若工人所用的拉力为400N，则拉力的功率为W，滑轮组的机械效率为。使用该滑轮组既能又能改变力的方向。使用滑轮组（选填“能”或“不能”）省功。9.（2025深圳一模）工人师傅用如图所示的滑轮组将重为400N的货物匀速提升了1m，动滑轮重为100N，不考虑绳重和摩擦，工人师傅做的额外功为______J，有用功为______J，该滑轮组的机械效率为_______。10.（2025海南一模）用如图所示的滑轮组将重540N的建筑材料从地面拉到四楼，建筑材料上升10m，绳端拉力为200N（不计绳重和滑轮与绳之间的摩擦），则动滑轮重______N，此过程该滑轮组的机械效率为______。11.（2025云南一模）如图所示，重100N的物体A在水平拉力F的作用下以0.1m/s的速度匀速运动10s，弹簧测力计的示数为20N，滑轮组的机械效率为80%。则拉力F所做的功是_________J，拉力F的功率是_________W，物体A受到的摩擦力是_________N。（不计绳重和滑轮重）12.（2025贵州一模）某起重机的滑轮组结构示意如图所示，其最大载重为5t。起重机将3600kg的钢板匀速提升到10m高的桥墩上，滑轮组的机械效率为80%。不计钢丝绳的重力和摩擦，g取。求（1）克服钢板重力做的功；（2）钢丝绳的拉力F；（3）滑轮组满载时的机械效率（保留一位小数）。13.（2024江苏扬州中考真题）如图所示，工人用动滑轮匀速提升重为400N的窗玻璃，所用的竖直拉力为250N，窗玻璃上升的高度为10m，用时50s。求：（1）所做的有用功；（2）工人所用拉力的功率P；（3）动滑轮的机械效率。题组2.斜面机械效率的相关计算试题精炼14.（2025福建一模）如图，工人往车上装重物时，用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去。斜面长2m，斜面最高处高度为1m。工人师傅在5s时间内，用大小为600N的力将一个重为1000N的物体沿着斜面从底端匀速推到顶端。则下列说法正确的是（）

A．使用斜面，既可以省力，也可以省距离B．物体所受到斜面的摩擦力方向沿斜面向下，大小为600NC．推力做功的功率为240WD．工人此次利用的斜面机械效率为83.3%15.（2025湖南一模）搬运工人为了将笨重的物体装进汽车车厢，常使用如图所示的装置把物体从斜面底端匀速推上顶端，已知斜面长5m，高2m，物体重1000N，沿斜面向上的推力为500N，则下列判定不正确的是（）A.物体在斜面上运动的过程中受3个力的作用，合力为0B.推力所做的功是2500JC.斜面的机械效率为80%D.物体受到斜面的摩擦力