备战2021 中考物理专题复习 专题16 滑轮组中考问题考法与解法

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：

η＝（W有用/W总）×100％　

η＝（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

（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：

η＝（W有用/W总）×100％　

η＝（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：η=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）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4N

C. 拉力F的功率为3.6W

D. B匀速上升0.6m的过程中，拉力F做功2.4J

【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10N

C．工人做功的功率是80W        D．滑轮组的机械效率是80％

【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______。

【对点练习】如图所示，在不计绳重和摩擦的情况下，用滑轮在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）。

【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，g＝10N/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？

【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？

【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：

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______｡

【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η=       （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

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. 两次提升物体所做的有用功相等

D. 两种装置中拉力做功的功率相等

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= 3F2 B. 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

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 N

C．工人施加的拉力做的功为300 J

D．滑轮组的机械效率为66.7%

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）

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”）

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）

8.（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ηA______ηB。（填“>”“=”或“<”）

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: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①、②、③、④)可知，滑轮组机械效率高低与被提物重有关；

（3）根据实验②和④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“相同”或“不同”)的高度去研究。

四、综合应用题

9．（2020黑龙江龙东农垦森工）如图所示，人用滑轮组拉着重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。

10．（2020苏州）科技馆里两位老人正饶有兴致地体验升降座椅装置，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F＝240N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s＝6m。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）。

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？