2021年中考物理微专题复习 专题16 滑轮组中考问题考法与解法（教师版含解析）.doc

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1、专题16 滑轮组问题考法与解法知识点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 ) 100知识点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有用= fs2(2)总功W总= F s1(3)额外功W额外=W总W有用(

2、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知识点3：探究滑轮组的机械效率实验(1)原理：=W有/W总(2)应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S(3)器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需 刻度尺、弹簧测力计。(4)注意：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的是保证测力计示数大小不变。(5

3、)结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：1)动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。2)提升重物越重，做的有用功相对就多。3)摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。【例题1】(2020四川南充)如图所示，重为2N的物体A放在水平桌面上，重为5N的物体B挂在动滑轮下，每个滑轮重为1N(不计绳重和摩擦)，B恰好可以匀速下降。现对A施加水平向左的拉力使B上升，当B以0.3m/s的速度匀速上升时，拉力大小为F。下列说法正确的是()A. B匀速下降时，物体A受到3N的摩檫力B. 拉力F的大小为4NC. 拉力F的功率为3.6WD. B匀速上升0.6m的过程中，拉力F做功2.4J【答案】BC【解析】A由图通

4、过动滑轮绳子段数n=3，不计绳重及摩擦时，B拉A的力FA=( GB+G动)=(5N+1N)=2NB匀速下降，物体A匀速向右运动时，受向右的拉力FA和向左的摩擦力作用，则f=FA=2N故A错误；B当使物体B以0.3m/s的速度上升时，物体A匀速向左运动，受向右的拉力FA、摩擦力和向左的拉力F作用，由于物体A的压力和接触面没有改变，则摩擦力大小不变，所以F=FA+f=2N+2N=4N故B正确；C绳子自由端移动的速度为vA=3vB=30.3m/s=0.9m/s所以拉力F的功率P=FvA=4N0.9m/s=3.6W故C正确；DB匀速上升0.6m的过程中，拉力F做功WF=Fs=F3h=4N30.6m=7

5、.2J故D错误。【对点练习】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

6、F=400N/(2250N)=80%(4)P总=W总/t=1000J /10s=100W【例题2】(2020江苏连云港)用如图所示滑轮组在10s内将重为300N的物体匀速提升1m，拉力大小为120N，拉力做功的功率为_W，有用功为_J，滑轮组的机械效率为_。【答案】 (1) 36 (2) 300 (3) 83.3%【解析】(1)由图可知，承担重物的绳子段数n=3，所以绳子自由端通过距离s=31m=3m总功W总=Fs=120N3m=360J拉力做功的功率P=36W(2)有用功为W有=Gh=300N1m=300J(3)滑轮组机械效率为=83.3%【对点练习】如图所示，在不计绳重和摩擦的情况下，用滑

7、轮在10s内将重为40N的物体匀速提升2m，已知拉力F为25N，则在这个过程中拉力做的功是J，滑轮组的机械效率是，若匀速提升重为80N的物体，则这个滑轮组的机械效率将(变大/变小/不变)。【答案】100；80%；变大。【解析】(1)由图可知，连接动滑轮绳子的股数n=2，绳子自由端移动的距离s=2h=22m=4m；则在这个过程中拉力做的功：W总=Fs=25N4m=100J；(2)拉力做的有用功：W有=Gh=40N2m=80J，则滑轮组的机械效率：= W有 / W总100%=80J/100J100%=80%；(3)由= W有 / (W有+W额) 100%= Gh/(Gh+G动h)100%= G/(

8、G+G动)100%可知，滑轮组的机械效率与动滑轮重和物体重有关，动滑轮重力不变，物体重力变大，机械效率将变大。【例题3】(2020甘肃天水)在九年级物理拓展课上，李博同学模拟某建筑工地上塔吊的工作情景，设置了如图所示的滑轮组来提升装修材料，若他用250N的拉力在20s内将450N的材料提升了10m，(不计绳重和摩擦，g10N/kg)。求：(1)拉力的功率是多少？(2)提升450N材料时，此滑轮组的机械效率是多少？(3)若绳子能承受的最大拉力为400N时，此滑轮组的机械效率最大可提高到多少？【答案】(1)拉力的功率是375W；(2)提升450N材料时，此滑轮组的机械效率是60%；(3)若绳子能承

9、受的最大拉力为400N时，此滑轮组的机械效率最大可提高到75%。【分析】(1)由图可知连接动滑轮绳子的股数，根据snh求出绳子自由端移动的距离，然后利用WFs求出拉力做的功，最后根据P求出拉力的功率；(2)由W有用Gh可求得有用功，利用可求得机械效率；(3)由F(G+G动)可求得动滑轮的重力，再利用F(G+G动)可求得最大物重，然后利用求得此滑轮组的最大机械效率。【解答】(1)由图知，n3，则绳子自由端移动的距离：snh310m30m，拉力做的功：W总Fs250N30m7500J，则施加拉力的功率：P375W；(2)有用功W有用Gh450N10m4500J，机械效率100%100%60%；(3

10、)由F(G+G动)可得，动滑轮的重力G动nFG3250N450N300N；由F(G+G动)可得，最大物重GnFG动3400N300N900N；此滑轮组的最大机械效率75%。【点评】本题考查了功的公式、功率公式及效率公式的应用等知识，掌握相关的公式及变形公式是解题的关键。【对点练习】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

11、】使用滑轮组沿水平方向拉物体时，若物体移动s，承担汽车与水平面间的摩擦力的绳的股数是n股，则绳自由端移动的距离s=ns，动力作用的绳端移动的速度是物体移动速度的n倍。(1)绳子自由端移动的距离s=ns汽车=31m=3m，绳子自由端速度：v=s/t=3m/5s=0.6m/s，由P=Fv得，工人的拉力：F=500N；(2)拉力所做总功：W总=Fs=500N3m=1500J；工人所做有用功：W有用=fs汽车=1200N1m=1200J，滑轮组的机械效率：=100%=100%=80%【例题4】(2020天津)在探究影响滑轮组机械效率的因素时，小明提出了如下猜想：猜想一：滑轮组机械效率与被提升物体所受的

12、重力有关；猜想二：滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关；为了验证猜想，准备的器材如下：两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计；小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组，用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实验，数据如下表所示：实验次数钩码所受的重力G/N提升高度h/m拉力F/N蝇瑞移动的距离s/m机械效率𝜂12.00.11.00.366.7%24.00.11.80.374.1%36.00.12.503请你解答如下问题：(1)表中第3次实验时滑轮组的机械效率为_：根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式( )；(2)分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同

13、的物体，物体越重，滑轮组的机械效率_(选填“越高”“越低”或“不变”)；(3)为了验证猜想二，还需增加的实验器材是_【答案】 (1) 80.0% (2) (3)越高 (4)自重不同的滑轮【解析】(1)第3次实验中，有用功W有=Gh=6.0N0.1m=0.6J通过滑轮组所做的总功W总=Fs=2.5N0.3m=0.75J滑轮组的机械效率因为绳子端移动的距离是物体提升高度的3倍，所心滑轮组承重绳子的根数为3，那么滑轮组的绕线如图：(2)分析表格数据知，用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率越高。(3)猜想二，要验证滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关，换用自重不同的动滑轮进行实验。【

14、对点练习】某小组同学测量滑轮组的机械效率。实验步骤有：(i)按照如图所示安装滑轮组，测钩码重力G并记钩码和绳端的位置(ii)用弹簧测力计缓慢拉动绳端，使钩码上升，读出拉力F的值，并测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s；(iii)记录实验数据填入表格中(表格略)；(iv)多次改变钩码的数量，重复上述实验；(v)用动滑轮质量不同的两个滑轮组吊相同的钩码，分别测机械效率；(vi)分析测量结果，讨论影响机械效率的因素回答以下问题：(1)除了如图所示器材和弹簧测力计外，还需要的器材是 。(2)滑轮组机械效率的计算公式是= (用直接测得的物理量符号表示)。(3)关于影响滑轮组机械效率的因素，该小组同学讨

15、论后得到以下认识，你认为正确的有 (填序号，可能不止一项正确)。A在相同情况下，摩擦越大，机械效率越小B在相同情况下，摩擦越大，机械效率越大C忽略摩擦，定滑轮质量相同，则机械效率相同D忽略摩擦，动滑轮质量相同，则机械效率相同E忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，则机械效率越大F忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，则机械效率越小 【答案】(1)刻度尺；(2)Gh/Fs；(3)ADE。【解析】(1)由图可知，除了滑轮，弹簧测力计外，还需要测量高度的刻度尺；(2)由滑轮组的图上可知，n=3滑轮组做的有用功为W有=Gh，总功为W总=Fs，机械效率的表达式为= W有/W总=Gh/Fs；(

16、3)AB、在相同情况下，摩擦越大，所做的额外公功越多，机械效率越小，故A正确，B错误；CD、忽略摩擦，滑轮组的机械效率，与定滑轮的质量无关，动滑轮质量相同，重力相同，额外功相同，则机械效率相同，故C错误、D正确；EF、忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，所做的有用功越多，则机械效率越大。故E正确、F错误。故选ADE。一、选择题1.(2020山东聊城)如图所示，用相同的滑轮安装成甲。乙两种装置，分别将A、B两物体匀速向上提升，若所用拉力大小相等，绳端在相同时间内移动了相同的距离。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是()A. 两物体上升的速度相同B. 两种装置的机械效率相等C. 两次提升物体所

17、做的有用功相等D. 两种装置中拉力做功的功率相等【答案】D【解析】A由图可知，甲是定滑轮，乙是动滑轮，绳端在相同时间内移动了相同的距离，由v=可知绳端移动的速度相同，A物体上升的速度等于绳端移动的速度，B物体上升的速度是绳端移动的速度的一半，故A错误；BCD所用拉力大小相等，绳端在相同时间内移动了相同的距离，由W总=Fs可知总功相等，不计绳重和摩擦，甲图中物体的重力GA=F乙图中物体的重力GB=2F-G动A物体上升的高度hA=sB物体上升的高度hB=sA图中有用功W有甲=GAhA=Fs乙图中有用功W有乙=GBhB=(2F-G动)s=Fs-G动sW有甲W有乙甲图中机械效率甲=乙图中机械效率乙=甲

18、乙由P=可知两种装置中拉力做功的功率相等，故D正确，BC错误。2.(2020湖南常德)如图所示，用F1的力将物体B匀速提升h， F1做功600J，若借助滑轮组用F2的力把物体B匀速提升相同高度，F2 做功为1000J。下列说法正确的是()A. 两个过程中的拉力F1= 3F2B. F1 做功的功率比F2做功的功率小C. 滑轮组机械效率为40%D. F2 做功的距离为3h【答案】D【解析】AF1做功600J，由 可知由图可知，滑轮组的绳子股数n=3，所以绳子自由端移动的距离s2=3h，F2做功1000J，由 可知所以 ，故A错误；B题中没有给出两次运动的时间，所以无法比较两个力做功的功率，故B错误

19、；C因为用F1的力将物体B匀速提升，所以物体B的重力G等于拉力F1，所以滑轮组的有用功为滑轮组的总功等于拉力F2做的功，即所以滑轮组的机械效率故C错误；D由图可知，滑轮组的绳子股数n=3，所以绳子自由端移动的距离s2=3h，即F2 做功的距离为3h，故D正确。3(2020衡阳模拟)如图所示，工人用150N的拉力通过滑轮组吊起质量为20kg的箱子。若箱子被匀速竖直提升了2m，不计绳重和摩擦，g取10N/kg，则()A箱子的重力势能增大B动滑轮的重力为100 NC工人施加的拉力做的功为300 JD滑轮组的机械效率为66.7%【答案】ABD【解析】(1)重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量

20、越大，高度越高，重力势能越大；(2)知道箱子的质量，根据G=mg求出重力，由图可知，滑轮组绳子的有效股数，利用F=(G+G动)求出动滑轮的重力；(3)由图可知绳子的有效股数为2，根据s=nh求出绳端移动的距离，根据W=Fs求出工人做的总功；(4)根据W=Gh求出有用功，然后根据=求出此滑轮组的机械效率。A箱子被匀速提升，高度增加，质量不变，重力势能增加，故A正确；B箱子受到的重力：G=mg=20kg10N/kg=200N；由图可知，n=2，则由F=(G+G动)可得动滑轮的重力：G动=nFG=2150N200N=100N；故B正确；C由图可知，n=2，绳端移动的距离s=nh=22m=4m，工人做

21、的总功：W总=Fs=150N4m=600J；故C错误；D有用功：W有=Gh=200N2m=400J滑轮组的机械效率：=66.7%故D正确。二、填空题4.(2020滨州模拟)如图是某建筑工地上提升建筑材料用的滑轮组示意图，其动滑轮质量15kg，某次提升材料质量240kg，材料在空中静止时，不计绳重和绳与滑轮间摩擦，则竖着向上的拉力F=N；竖着向上匀速提升材料，摩擦影响较大，实际所用的拉力大小是1000N，并将材料提升了10m高则滑轮组的机械效率是(取g=10N/kg)【答案】850；80%【解析】从图上可以看出，图中有定滑和一个动滑轮，已知质量，根据G=mg计算出重力再利用动滑轮的特点分析；使用

22、动滑轮省一半的力，要费一倍的距离，即F移动的距离是20m，根据W=Fs计算；上一步计算出来的是总功，物体升高10m做的功是有用功，根据W有=Gh求出有用功，再利用=100%可求滑轮组机械效率(1)由图可知，承担动滑轮和物体总的重力的绳子的股数n=3，物体和动滑轮的总重力：G=(m轮+m材料)g=(15kg+240kg)10N/kg=2550N，不考虑绳重和摩擦，则竖着向上的拉力：F=G=2550N=850N(2)拉力做的有用功：W有用=m材料gh=240kg10N/kg10m=24000J拉力移动的距离：s=3h=310m=30m实际拉力为1000N，则拉力做的总功：W总=Fs=1000N30

23、m=30000J滑轮组的机械效率：=100%=100%=80%5.(2020天水模拟)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6.(2020河北石家庄模拟)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

24、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.

25、1m/s2s0.2m拉力移动距离s3h30.2m0.6m拉力做的功WF2s20N0.6m12J8.(2020贵州黔西南)如图所示，工人们用同一滑轮组，根据需要有两种方式来提起等重的建筑材料，若不计摩擦和绳重，则F1_F2，机械效率A_B。(填“”“=”或“”)【答案】(1) (2) =【解析】(1)由图可知，不计摩擦及绳重，绳子自由端拉力分别为，所以(2)不计摩擦和绳重，两种方式来提起等重的建筑材料到相同高度，则对物体做的有功相同，动滑轮相同，则所做额外功相同。所以机械效率相同，即。三、实验探究题8.(2020湖北襄阳模拟)同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时提出了下列假设：猜想一:

26、滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关； 猜想二:滑轮组机械效率高低可能与被提物重有关；猜想三:滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关；猜想四:滑轮组机械效率高低可能与承重绳子段数有关。一位同学设计了如图所示的四个滑轮组，并将所测实验数据填入下表：(1)在表中填上四次实验的绳子的股数n和机械效率。(2)根据实验_和_(填、)可知，滑轮组机械效率高低与被提物重有关； (3)根据实验和可知，滑轮组的机械效率与_无关； (4)通过实验可以发现，不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，机械效率越_；(5)要研究滑轮组机械效率高低是否与物体提升高度有关应该选用_(填“同一”或“不同”)滑轮组，提升_(填“

27、相同”或“不同”)的高度去研究。【答案】(1)3 66.7% 3 79.8% 3 66.7% 2 80% (2) (3)承重绳子段数(4)小 (5) 同一 不同【解析】(1)根据=100=Gh/Fs100计算滑轮组的机械效率；(2)要探究机械效率与物重的关系，需保持动滑轮重相同；(3)分析实验和数据中的相同点和不同点，根据机械效率的大小得出结论；(4)机械效率与动滑轮重之间的关系：提升相同的重物，有用功相同，动滑轮越重，做的额外功越多，机械效率越低；(5)要探究机械效率与物体被提升的高度之间的关系，应保持其它因素相同，提升的高度不同四、综合应用题9(2020黑龙江龙东农垦森工)如图所示，人用滑

28、轮组拉着重810N的物体使其沿竖直方向以0.1m/s的速度匀速向上运动了5s，人对绳子向下的拉力为300N求：(1)物体上升的高度；(2)滑轮组的机械效率；(3)拉力的功率。【答案】(1)物体上升的高度为0.5m；(2)滑轮组的机械效率为90%；(3)拉力的功率为90W。【解析】(1)由v可得，物体上升的高度：hvt0.1m/s5s0.5m；(2)由图可知，滑轮组绳子的有效股数n3，滑轮组的机械效率：100%90%；(3)拉力端移动距离s3h30.5m1.5m，总功：W总Fs300N3h300N1.5m450J，拉力的功率：P90W。10(2020苏州)科技馆里两位老人正饶有兴致地体验升降座椅

29、装置，小明观察后画出简图(如图)进行研究。若爷爷质量m人60kg，奶奶用F240N的拉力将爷爷匀速拉升到顶端，该过程中奶奶手握住绳子向下拉动的总长度s6m。不计绳重和摩擦，g取10N/kg。求：(1)奶奶所做的功；(2)动滑轮(含座椅)的质量；(3)该升降座椅装置的机械效率(保留一位小数)。【答案】(1)奶奶所做的功是1440J；(2)动滑轮(含座椅)的质量是12kg；(3)该升降座椅装置的机械效率是83.3%。【解析】(1)奶奶所做的功：WFs240N6m1440J；(2)爷爷的质量m人60kg，则爷爷的重力：Gmg60kg10N/kg600N，由图可知，n3，不计绳重和摩擦，由F(G+G动

30、)可得动滑轮(含座椅)的重力：G动nFG3240N600N120N，动滑轮(含座椅)的质量：m动12kg；(3)不计绳重和摩擦，该升降座椅装置的机械效率：100%83.3%。11.(2020绵阳模拟)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