备考2024年中考物理重难点精讲精练：100-热点51 滑轮组、斜面机械效率的计算（精讲）

中考物理热点复习精讲精练热点51滑轮组、斜面机械效率的计算（精讲）计算方法总结简单机械滑轮组斜面使用图例有用功克服物体重力所做的功W有=Gh克服地面对物体的摩擦力所做的功W有=fs物克服物体重力所做的功W有=Gh总功绳子自由端移动的距离为s绳,拉力F所做的功为W总=Fs绳(s绳=nh,n为动滑轮上承担物重的绳子段数)绳子自由端移动的距离为S绳，所做的功W总=Fs绳=Fns物(s绳=ns物,n为绕过动滑轮的绳子段数)拉力F移动的距离为s,所做的功W总=Fs.机械效率典例讲解例1．骑自行车旅行是一种休闲时尚、低碳环保的旅游方式。五一假期，小武和爸爸通过骑行的方式来陶冶身心、欣赏美景。在骑行过程中遇到一段爬坡的路段，小武匀速从坡底骑行到坡顶，已知坡面的长度为10m，坡高为2m，小武的质量为45kg，自行车的质量为15kg，爬坡时小武和车受到的阻力恒为30N。求：（g取10N/kg）（1）小武克服自行车和自身重力做的功；（2）小武骑自行车爬坡的机械效率。【分析】（1）利用G＝mg求自行车和小武总重力，再利用W＝Gh求小武克服自行车和自身重力做的功（有用功）；（2）利用W额＝fs求爬坡时做的额外功，爬坡时做的总功W总＝W有用+W额，小武骑自行车爬坡的机械效率等于有用功与总功之比。【解答】解：（1）自行车和小武总重力：G＝mg＝（45kg+15kg）×10N/kg＝600N，小武克服自行车和自身重力做的功：W有用＝Gh＝600N×2m＝1200J；（2）爬坡时做的额外功：W额＝fs＝30N×10m＝300J，爬坡时做的总功：W总＝W有用+W额＝1200J+300J＝1500J，小武骑自行车爬坡的机械效率：η＝×100%＝×100%＝80%；答：（1）小武克服自行车和自身重力做的功为1200J；（2）小武骑自行车爬坡的机械效率为80%。例2．如图所示，搬运工人用滑轮组将重为500N的重物匀速提升2m，所用拉力F为200N。（不计摩擦及绳重）求：（1）拉力F所做的功；（2）动滑轮的重力；（3）滑轮组的机械效率。【分析】（1）由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离s＝nh，利用W总＝Fs求拉力做的总功；（2）利用不计绳重和摩擦时F＝（G+G动）求动滑轮的重力；（3）利用η＝＝＝＝求滑轮组的机械效率。【解答】解：（1）由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝3×2m＝6m，拉力做的总功：W总＝Fs＝200N×6m＝1200J；（2）因为不计绳重和摩擦时F＝（G+G动），所以动滑轮的重力：G动＝nF﹣G＝3×200N﹣500N＝100N；（3）滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝×100%≈83.3%。答：（1）拉力F所做的功为1200J；（2）动滑轮的重力为100N；（3）滑轮组的机械效率为83.3%。例3．如图甲所示，用大小为18N的水平拉力F1，将重力为20N的物体A匀速直线拉动一段距离5m。若借助如图乙所示滑轮组，用大小为8N的F2使物体A在同样的水平面上做匀速直线运动移动相同的距离5m，求：（1）F1所做的功；（2）滑轮组的机械效率；（3）滑轮组的额外功。【分析】（1）利用W＝Fs求拉力F1所做的功；（2）由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离s＝ns物，利用W总＝Fs求拉力F1做的总功，有用功等于拉力F1所做的功，利用η＝×100%求滑轮组的机械效率；（3）利用W总＝W有+W额求滑轮组的额外功。【解答】解：（1）拉力F1所做的功：W1＝F1s1＝18N×5m＝90J；（2）由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离：s＝nsA＝3×5m＝15m，拉力F1做的总功：W总＝F2s＝8N×15m＝120J，有用功等于拉力F1所做的功：W有＝W1＝90J，滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝75%。（3）滑轮组的额外功：W额＝W总﹣W有＝120J﹣90J＝30J。答：（1）F1所做的功是90J；（2）滑轮组的机械效率是75%。（3）滑轮组的额外功为是30J。例4．如图所示，用电动机和滑轮组把质量为3t，体积为1m3的矿石，从水底匀速打捞起来，矿石露出水面前，在10s内矿石上升1m，电动机对绳子拉力的功率为2.5kW。（g取10N/kg，水的密度为1×103kg/m3）求：（1）矿石的重力？（2）矿石浸没在水中受到的浮力？（3）在10s内，绳子自由端拉力做多少功？（4）滑轮组的机械效率？【分析】（1）根据G＝mg计算矿石重力；（2）矿石露出水面前，浸没在水中，矿石排开水的体积等于矿石的体积，利用阿基米德原理计算矿石受到的浮力；（3）根据P＝计算绳子自由端拉力做的功；（4）根据W有＝（G﹣F浮）h计算有用功，根据η＝计算滑轮组的机械效率。【解答】解：（1）矿石重力：G＝mg＝3000kg×10N/kg＝3×104N；（2）因为矿石露出水面前，浸没在水中，所以矿石排开水的体积：V排＝V＝1m3，由阿基米德原理可得，矿石受到的浮力：F浮＝ρ水V排g＝1×103kg/m3×1m3×10N/kg＝1×104N；（3）由P＝可得，绳子自由端拉力做的功（总功）：W总＝Pt＝2.5×103W×10s＝2.5×104J，（4）有用功：W有＝（G﹣F浮）h＝（3×104N﹣1×104N