2024年中考物理题型专题难点（全国）专题36 滑轮（组）机械效率综合难题应用题（教师版）

2024年物理中考二轮复习以题型精炼攻克难点亮点的60个小微专题专题36滑轮（组）机械效率综合难题应用题1.建筑工人用如图所示的滑轮组匀速提升货物，当货物的重力为300N时，工人对绳施加的拉力为200N，不计绳重与摩擦。求：（1）动滑轮的重力G动；（2）此时滑轮组的机械效率η。【答案】（1）动滑轮的重力G动为100N；（2）此时滑轮组的机械效率η为75%。【解析】（1）由图可知，有两段绳子拉着动滑轮，不计绳重与摩擦，根据F＝（G+G动）可知，动滑轮的重力为：G动＝nF﹣G＝2×200N﹣300N＝100N；(2)不计绳重与摩擦，滑轮组的机械效率为：η＝＝＝＝＝75%。 2.（2023四川眉山）如图所示，工人用滑轮组提升重物，已知重物重力，动滑轮重力。在工人用力作用下，重物匀速上升，达到规定高度处。不计绳重和机械之间的摩擦。求：（1）拉力做功的功率；（2）滑轮组的机械效率；（3）若用该装置提升另一重物时，机械效率达到，则该重物的重力是多少？【答案】（1）240W；（2）83.3％；（3）1800N【解析】（1）承担物重的动滑轮上绳子的段数，不计绳重和机械之间的摩擦，拉力拉力移动距离拉力做功拉力做功的功率（2）滑轮组的有用功机械效率（3）若用该装置提升另一重物时，机械效率达到，则解得该重物的重力是。答：（1）拉力做功的功率240W；（2）滑轮组的机械效率83.3％；（3）若用该装置提升另一重物时，机械效率达到，则该重物的重力是1800N。3.2022年4月，一头质量为180kg的海豚在昌江棋子湾受伤搁浅，被救援人员送至科研基地治疗。救援过程中，利用如图所示的滑轮组，在40s时间内，救援人员用500N的拉力拉动绳端，把轻质布兜内的海豚沿竖直方向匀速提升2m。g取10N/kg，问，此过程中：（1）滑轮组对海豚做的有用功有多大？（2）拉力做功的功率有多大？（3）滑轮组的机械效率有多大？【答案】（1）3.6×103J；（2）100W；（3）90%【解析】（1）质量为180kg的海豚，被匀速提升2m，所以滑轮组对海豚做的有用功（2）由滑轮组可知，动滑轮上绳子根数n=4，绳子拉的距离s=4×2m=8m拉力做功拉力做功的功率（3）滑轮组的机械效率答：（1）滑轮组对海豚做的有用功为3.6×103J；（2）拉力做功的功率为100W；（3）滑轮组的机械效率为90%。4.如图所示，工人师傅利用滑轮组将静止在水平地面上质量为45kg的石板匀速提升6m，用时30s。石板与地面接触面积为9000cm2，动滑轮重为50N。（g取10N/kg，不计绳重和摩擦）求：（1）提升前石板对地面的压强；（2）石板上升的速度和工人师傅所用拉力；（3）拉力的功率。【答案】（1）500Pa；（2）0.2m/s，250N；（3）100W【解析】（1）提升前石板对地面的压力为受力面积为提升前石板对地面的压强为（2）物体上升的速度为工人师傅所用拉力（3）绳端移动的距离为拉力做总功为拉力功率为答：（1）石板对地面压强为500Pa；（2）石板上升的速度为0.2m/s，工人师傅所用拉力为250N；（3）拉力功率为100W。5.某建筑工人用300N的拉力，在25s内将重力为800N的水泥利用滑轮组匀速提高4m，如图所示。若不计摩擦和绳重，请你完成下列计算：（1）动滑轮的重力；（2）工人做功的功率；（3）该装置的机械效率。【答案】（1）100N；（2）144W；（3）89%【解析】（1）由图可知，绳子的有效股数n=3，不计摩擦和绳重，动滑轮的重力G动=3F-G=3×300N-800N=100N（2）当水泥提升4m时，绳子自由端所移动的距离s=3×4m=12m工人做的总功W总=Fs=300N×12m=3600J工人做功的功率（3）有用功W有=Gh=800N×4m=3200J该装置的机械效率答：（1）动滑轮的重力是100N；（2）工人做功的功率是144W；（3）该装置的机械效率是89%。6.（2023江苏徐州）工人用一个定滑轮匀速提升质量为18kg的物体，所用的拉力为200N，物体升高2m，g取10N/kg。求：（1）物体受到的重力；（2）定滑轮的机械效率。【答案】（1）180N；（2）90%【解析】（1）根据G=mg可得，物体受到的重力为（2）有用功根据定滑轮的特点可知，绳子自由端移动的距离等于物体升高的距离，则拉力做的总功为故定滑轮的机械效率为答：（1）物体受到的重力为180N；（2）定滑轮的机械效率为90%。7.如图所示，工人用滑轮组将重为400N的重物从井底匀速吊起2m用时为8s，工人所用拉力F为250N，求：（1）滑轮组的机械效率；（2）拉力F的功率。【答案】（1）80%；（2）125W【解析】（1）由图可知，滑轮组的有效绳子段数为n=2，则滑轮组的机械效率为η=80%（2）绳子自由端移动的距离为s=nh=2×2m=4m拉力F做的功为W=Fs=250N×4m=1000J则拉力F的功率为P=125W答：（1）滑轮组的机械效率为80%；（2）拉力F的功率为125W。8．（2023·湖南长沙）如图，小明用一个动滑轮和几个相同的杠铃片自制了一个健身器，已知动滑轮的质量为5kg，每个杠铃片的质量为10kg。不计绳重和摩擦，g取10N/kg，小明通过握杆竖直向上匀速拉动绳子提升杠铃片的过程中，求：（1）杠铃片在0.5s内上升0.2m，杠铃片的速度；（2）动滑轮下挂着两个杠铃片，握杆对绳子拉力的大小；（3）动滑轮下挂着四个杠铃片，杠铃片上升了0.1m，在此过程中握杆对绳子的拉力做的功。

【答案】（1）0.4m/s；（2）125N；（3）45J【解析】（1）杠铃片上升的速度（2）由图可知，动滑轮由两段绳子承担，即n=2,当动滑轮下挂两个杠铃片，不计绳重和摩擦，握杆对绳子的拉力（3）动滑轮下挂着四个杠铃片，拉力所做的功9.新冠疫情期间，为更好的收治重症患者，武汉市集结了约4万名建设者，仅用10天左右时间就使火神山、雷神山医院成功交付使用，再次让世界见证了“中国速度”。如图所示，工人用滑轮组装置沿水平轨道运送建筑工件，用力F拉绳使工件沿水平轨道匀速运动的速度v＝0.5m/s，经t＝20s将工件送到目的地。已知工件的质量M＝600kg，与轨道的接触面积S＝1.2m2，运动过程中所受阻力f是重力的k＝0.2倍；若滑轮组的绳保持竖直方向，不计绳重和滑轮与绳间的摩擦，滑轮组装置的机械效率η＝96%，取g＝10N/kg。求：（1）工件在轨道上匀速前进时对轨道的压强p；（2）工人拉力F做功的功率P；（3）动滑轮的质量m。【答案】（1）5000Pa；（2）625W；（3）5kg。【解析】（1）工件在轨道上匀速前进时，对轨道的压力：F压＝GM＝mMg＝600kg×10N/kg＝6000N，对轨道的压强：p＝＝＝5000Pa；（2）运动过程中所受的阻力：f＝0.2GM＝0.2×6000N＝1200N，由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝2，则滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝96%，解得：F＝625N，绳端移动的速度：v绳＝nv＝2×0.5m/s＝1m/s，则拉力的功率：P＝＝＝Fv绳＝625N×1m/s＝625W；（3）不计绳重和滑轮与绳间的摩擦，由F＝（f+G动）可得，动滑轮的重力：G动＝nF﹣f＝2×625N﹣1200N＝50N，由G＝mg可得，动滑轮的质量：m＝＝＝5kg。10.质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图象如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计，（g＝10N/kg）。问：(1)若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m，作用在钢绳上的拉力为400N，拉力的功率是多大；(2)动滑轮受到的重力；(3)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，若要工人不被拉离地面，此滑轮组机械效率最大值是多少？【答案】(1)120W；(2)200N；(3)889%【解析】(1)由图可知，n=3，则绳端移动的距离拉力做的功拉力的功率(2)由图乙可知，物重G=300N时，滑轮组的机械效率η=60%，因机械中摩擦力及绳重忽略不计，克服物重做的功为有用功，克服动滑轮重力和物重做的功为总功，所以，滑轮组的机械效率所以(3)已知工人的质量为60kg，则该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力由可得，提升的最大物重则滑轮组的最大机械效率11.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。【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：h＝vt＝0.1m/s×5s＝0.5m；（2）由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝3，滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝×100%＝90%；（3）拉力端移动距离s＝3h＝3×0.5m＝1.5m，总功：W总＝Fs＝300N×3h＝300N×1.5m＝450J，拉力的功率：P＝＝＝90W。12.美乡村建设中，工人用起吊装置提升建筑材料，如图。某次把质量为200kg的材料匀速提升6m用时15s，消耗电能1.5×104J。g取10N/kg。求这次匀速提升材料过程中(1)材料所受拉力F的大小；(2)拉力F对材料做功的功率；(3)该装置的效率。【答案】(1)2000N；(2)800W；(3)80%【解析】(1)建筑材料匀速上升，拉力等于重力F=G=mg=200kg×10N/kg=2000N材料所受拉力F的大小为2000N。(2)拉力所做的有用功W有用=Gh=2000N×6m=1.2×104J拉力做功的功率P===800W拉力做功的功率为800W。(3)该装置的机械效率η===×100%=80%该装置的效率为80%。13．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）。【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：W＝Fs＝240N×6m＝1440J；（2）爷爷的质量m人＝60kg，则爷爷的重力：G＝mg＝60kg×10N/kg＝600N，由图可知，n＝3，不计绳重和摩擦，由F＝（G+G动）可得动滑轮（含座椅）的重力：G动＝nF﹣G＝3×240N﹣600N＝120N，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：η＝＝＝＝＝×100%≈83.3%。14.如图，某同学用40N的拉力，在6s内将重90N的物体匀速提升2m，不计绳重和摩擦。在此过程中，求∶(1)拉力F做的有用功是多少？(2)该滑轮组的机械效率是多少？(3)拉力开的功率是多少？(4)若绳子所能承受的最大拉力是45N，请计算说明，使用该滑轮组能否提起重120N的物体？【答案】(1)180J；(2)75%；(3)40W；(4)不能【解析】由图可知，滑轮组的动滑轮绕3段绳。(1)拉力F做的有用功W有=Gh=90N×2m=180J(2)该滑轮组的机械效率方法一：方法二：(3)拉力F的功率(4)不计绳重和摩擦，额外功W额=W总-W有=240J-180J=60J动滑轮的重力G动==30N绳子所能承受的最大拉力是45N，提起物体的最大重力G最大=3F最大-G动=3×45N-30N=105N＜120N使用该滑轮组不能提起重120N的物体。答：(1)拉力F做的有用功是180J；(2)该滑轮组的机械效率是75%；(3)拉力开的功率是40W；(4)若绳子所能承受的最大拉力是45N，使用该滑轮组不能否提起重120N的物体。15.为了进一步理解所学知识，朝阳中学物理兴趣小组组装了如图所示的装置。一辆质量为0.3kg的玩具电动小车放置在粗糙水平桌面上，其与桌面间的滑动摩擦力为2N，一根不可伸长的细绳一端固定在小车尾部，另一端依次跨过定滑轮、动滑轮后固定在O点，两滑轮质量都为0.05kg。当小车向右运动，借助细绳、滑轮带动质量为0.2kg的物体以0.1m/s的速度沿竖直方向匀速上升，不计细绳与两滑轮之间的摩擦，不考虑空气阻力，求：(1)细绳的拉力F；(2)滑轮组的机械效率η；(3)玩具电动小车牵引力的功率P。【答案】（1）1.25N；（2）80%；（3）0.65W【解析】(1)动滑轮与重物在细绳的拉力作用下做匀速直线运动，将动滑轮和物体看做整体，整体处于平衡状态，受平衡力，根据平衡力条件，可得则(2)滑轮组的机械效率(3)由题意可知，小车也做匀速直线运动，则小车的牵引力则牵引力的功率16.使用如图所示的机械装置，某人从井里提升78kg的重物，在10s内沿水平地面向右匀速行走了8m，该人拉绳子的力是400N（绳重与摩擦忽略不计）。求：(1)物体上升的速度是多少？(2)拉力的功率是多少？(3)该装置的机械效率是多少？(4)动滑轮的重力是多少？【答案】(1)0.4m/s；(2)320W；(3)97.5%；(4)20N【解析】(1)人移动的距离，所用的时间，人移动的速度物体移动的速度(2)拉力做的功拉力的功率(3)物体上升的高度该装置的机械效率(4)动滑轮重力17.工人师傅利用如图甲所示的滑轮组搬运石材。质量为的石材放在水平地面上，在