2025年中考物理专项复习核心考点讲解汇编专题12 滑轮的受力分析 机械效率（原卷版）

专题12滑轮的受力分析机械效率知识点一、滑轮的受力分析（不计绳重和轮与轴之间的摩擦）知识点二、有用功、额外功、总功的定义(1)有用功:人们提升重物过程中必须做的功，用w有用表示。(2)额外功:利用机械时，人们不得不额外做的功，用W额外表示。(3)总功:人的拉力(动力)对动滑轮(机械)所做的功，用W总表示，W总=W有用+W额外(4)有用功、额外功、总功的单位都是焦(J)。知识点三、机械效率定义公式有用功提升重物过程中必须要做的功W有额外功利用机械时，人们不得不额外做的功W额总功有用功和额外功之和W总＝W有＋W额机械效率科学上把有用功跟总功的比值η＝eq\f(W有,W总)×100%知识四、常考机械的有用功、总功、机械效率计算简单机械有用功总功额外功机械效率杠杆W有用=GhW总=FsW额=W总－W有用η=滑轮组W有用=GhW总=FsW总=Gh+G动h（不计绳重和摩擦）W额=W总－W有用W额=G动h（不计绳重和摩擦）η=η=斜面W有用=GhW总=FlW总=Gh+fl（f为摩擦力）W额=W总－W有用W额=fl（f为摩擦力）η=η=（2023•常德）如图所示小明组装了甲、乙两种滑轮，用来提升同一物体，G物＝200N（不计绳重、轮重和摩擦），要使物体竖直匀速提升2m。下列说法中正确的是（）A．F甲＝200N，并向上移动4m B．F甲＝100N，并向上移动2m C．F乙＝200N，并向上移动1m D．F乙＝400N，并向上移动1m（2023•达州）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0 B．推力所做的功是2500J C．斜面的机械效率为80% D．物体受到斜面的摩擦力为100N（2023•河南）如图所示，在200N的拉力F作用下，用滑轮组将重为300N的货物匀速提升，在20s内货物竖直上升了2m。不计绳重及滑轮上的摩擦。下列说法正确的是（）A．滑轮组做的有用功为400J B．拉力F做功的功率为30W C．滑轮组的机械效率为75% D．此滑轮组提升的货物越轻、机械效率越大（2023•宁夏）某校组织学生参观军事博物馆，学生发现潜水艇的形状如图甲所示，头部粗，尾部细，由此提出疑问：若潜水艇头部细，尾部粗，所受液体阻力是否不同。该同学选取完全相同的模型A和B，按照图乙组装并进行探究，所挂重物的质量均为0.5kg。（g＝10N/kg）（1）图乙中两个滑轮为（选填“定滑轮”或“动滑轮”），作用是；模型所受拉力是N（忽略绳重和摩擦）。（2）探究过程如图丙所示，t0时刻重物开始下落，t1时刻发现模型B运动较快，说明模型B在运动过程中，所受液体阻力较。（3）实验中液体阻力大小是通过模型运动快慢来体现的，这种研究物理问题的方法叫做。（2023•益阳）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？（2023•广元）如图所示，某工人利用滑轮组将一个工件沿水平地面匀速拉动到加工点。拉动过程中，工人对绳的拉力始终沿竖直方向，工人双脚始终与水平地面接触且接触面积为300cm2，工人对地面的压强为2.0×104Pa；此工人的质量为70kg，两个动滑轮的质量共为10kg，绳重、绳与滑轮之间的摩擦均忽略不计，g取10N/kg。求：（1）工人的手对绳的拉力大小；（2）工件移动过程中，地面对工件摩擦力的大小；（3）滑轮组在此次工作中的机械效率。（2023•荆州）以“‘荆歌’铁马，奔向未来”为主题的2023荆州马拉松3月26日在荆州体育中心鸣枪起跑。在开赛场地建设过程中，工人利用长度L＝3m的斜面把质量为240kg的重物匀速推到h＝1m高处，如图所示，工人所用推力F＝1000N。g取10N/kg。求：（1）推力做的有用功；（2）斜面的机械效率；（3）工人将另一质量为300kg的重物匀速推到同一高度，为了省力，换用长度为5m的斜面，此时重物与斜面间的摩擦力与原来的摩擦力之比为6：5，共用时20s，工人推力做功的功率。（2023•江西）如图所示，利用斜面将箱子推进车厢，通常要比把箱子直接从地面搬进车厢省力多了。某同学用100N的力沿斜面向上匀速推动箱子，已知箱子质量为20kg，斜面长3m，斜面高1.2m，g＝10N/kg。求：（1）箱子受到的重力；（2）箱子受到的摩擦力；（3）斜面的机械效率；（4）使用斜面推箱子时有哪些更省力的方法。（2024•新城区校级一模）小伍家在修建房屋时，用如图所示的滑轮组将重为700N的建筑材料，4s内匀速提升了2m，所做的额外功是300J。下列说法中正确的是（）A．若让物体以更大的速度匀速上升，绳端拉力变大 B．改变绕绳方式可以增大滑轮组的机械效率 C．动滑轮所受的重力为150N D．拉力F的功率是425W（2024•福建模拟）如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。已知货物的质量为600kg，所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍，滑轮组的机械效率为75%。若人以0.6m/s的速度匀速前行，经100s将货物拉出仓库。人拉货物的过程中，分析正确的是（）A．货物移动距离为20m B．工人的拉力为400N C．工人做的有用功为3.6×104J D．工人拉力的功率为360W（2023•灯塔市一模）小开用如图所示的滑轮组提升重为400N的重物，物体在5s内匀速上升了2m，该滑轮组的机械效率为80%，在不计绳重与摩擦的情况下，下列说法中正确的是（）A．该动滑轮的重力为80N B．5s内拉力一共做功800J C．小开对绳子的拉力大小为250N D．小开对绳子的拉力做功的功率为160W（2023•新吴区二模）用如图甲所示的滑轮组提升物体M，已知物体M所受的重力为550N，卷扬机加在绳子自由端的拉力F将物体M在20s内沿竖直方向匀速提升10m，拉力F做的功W随时间t的变化图像如图乙所示，忽略绳重及摩擦，下列说法正确的是（）A．拉力F为350N B．动滑轮重为50N C．绳子自由端移动的速度为0.5m/s D．该滑轮组的机械效率为83.3%（2024•雁塔区校级一模）如图为某台起重机上的滑轮组简化装置，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的物体所用的拉力为100N，不计绳重和摩擦，g取10N/kg，则下列说法正确的是（）A．滑轮组中承担物体和动滑轮总重力的绳子股数是2股 B．该滑轮组的机械效率为60% C．该滑轮组中动滑轮重30N D．若绳端移动速度为0.1m/s，则动滑轮上升速度为0.3m/s（2023•锡山区一模）如图所示甲、乙两套装置所用滑轮质量均相等，用它们分别将所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度。若G1＝G2，所用竖直向上的拉力分别为F1和F2，拉力做功的功率分别为P1和P2，两装置的机械效率分别为η1和η2（忽略绳重和摩擦），则下列选项正确的是（）A．F1＞F2η1＜η2P1＜P2 B．F1＞F2η1＝η2P1＝P2 C．F1＜F2η1＜η2P1＜P2 D．F1＜F2η1＞η2P1＞P2（2023•福田区模拟）如图甲所示的滑轮组提升物体M，已知物体M所受的重力为550N，卷扬机加在绳子自由端的拉力F将物体M在20s内沿竖直方向匀速提升10m，拉力F做的功W随时间t的变化图象如图乙所示，忽略绳重及摩擦，下列说法正确的是（）A．动滑轮重为40N B．绳子自由端移动的速度为0.5m/s C．拉力做功功率为300W D．该滑轮组的机械效率为83.3%（2023•雨城区校级模拟）在劳动实践中，小孙在水平地面与车厢间用木板搭一斜面，并用平行于斜面的推力将重G＝600N的货物匀速地从斜面底端推到顶端的车厢，如图所示。已知斜面长L＝6m，斜面高h＝1.5m，斜面的机械效率η＝60%。下列叙述中正确的是（）A．小孙推动货物所用推力大小为150N B．若增大推行速度，则货物受到的摩擦力将变大 C．货物受到斜面的摩擦力大小为250N D．若h不变、减小L，则斜面的机械效率将升高（2023•六安模拟）如图所示，重为G的物体在平行于斜面的拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动。已知斜面的长为s、高为h，物体从斜面底端匀速运动到顶端的过程中，斜面对物体的摩擦力大小为f，关于该过程，下列判断正确的是（）A．拉力做的有用功为fs B．拉力做的总功为Gh C．斜面对物体的摩擦力大小为f＝F−GℎD．斜面的机械效率为Gℎ（2023•零陵区校级模拟）工人要把一个质量为120kg的重物搬到1m高的车上。为了省力采用3m长的木板搭了一个斜面，如图所示，他在5s内用500N的力将重物匀速推到车上（g取10N/kg）。下列说法正确的是（）A．重物受到的摩擦力为300N B．他做功的功率为240W C．他做的有用功为1500J D．该斜面装置的机械效率为80%（2024•邵东市模拟）如图所示，小海用一个动滑轮提着重物向上做匀速直线运动。物体上升2m时，绳子自由端移动的距离是m。若不计绳重及摩擦，小海用此装置拉动不同物体匀速上升时，测出拉力F和物重G的大小并画出二者的关系图象，当物重为30N时，此滑轮的机械效率是。（2023•东明县一模）用图甲的滑轮组提升重200N的物体，已知拉力F为80N，不计绳重和摩擦，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，反映绳子自由端运动的图线是（选填“A”或“B”），3s内对物体做的有用功为J。（2023•杜尔伯特县二模）（1）如图所示，是汽车进行风洞实验，将汽车固定在风洞中，用吹风机对着汽车高速送风，汽车相对于风洞中的空气是（选填“运动”或“静止”）的，此时汽车气体对汽车的压强大（选填“上方”或“下方”）。（2）如图，小明将一个重为200N的小车以0.2m/s的速度从斜面底端匀速拉到斜面顶端，沿斜面向上的拉力为120N，小车沿斜面移动的距离s＝2m，上升的高度h＝1m。在此过程中拉力的功率为W，斜面的机械效率为（保留一位小数），摩擦力大小为N。（2023•绵阳模拟）《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代农业机械。其中描述了筒车这样一种以水流作动力，用来取水的机械，如图所示。若接水槽离取水处高3m，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水5kg，筒车旋转一周所用时间为60s。水流冲击的机械能转化为筒车转动的机械能和提水的。若水流冲击筒车的功率为50W，求筒车旋转一周取水的机械效率是%。（2023•如东县二模）如图所示，2s内拉力F1将物体B匀速提升0.5m，F1做功为3J；若借助滑轮组，在相同时间内拉力F2把物体B匀速提升相同高度，滑轮组的机械效率为75%，不计绳重和摩擦，物体B的质量为kg，拉力F2做功的功率为W，动滑轮的重为N（g取10N/kg）。（2023•常熟市一模）在“探究斜面的机械效率”实验中，小明猜想斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关，小聪猜想可能跟斜面的倾斜程度有关。如图是他们设计的实验装置，下表是其中一位同学在其他条件一定时的实验数据。（1）表格中第三次实验的机械效率为（结果保留一位小数），分析表中信息可知该实验是探究（选填“小明”或“小聪”）的猜想，结论是：在其他条件一定时，斜面，机械效率越高；实验序号斜面的倾斜程度物块的重力G/N斜面高度h/m沿斜面的拉力F/N斜面长s/m机械效率1较缓100.25.5136.4%2较陡100.47.0157.1%3最陡100.68.51（2）另一位同学为探究自己的猜想，设计了如下步骤。①把一块长木板的一端垫高，构成一个斜面；②用弹簧测力计沿斜面把一木块拉上去，进行相关测量，计算出斜面的机械效率；③保持斜面的不变，改变斜面的，再进行相关测量，并计算出斜面的机械效率；④比较两次的大小，即可初步验证猜想是否正确。（2023•丹东校级二模）在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小彤用同一滑轮组进行了三次实验如图所示，实验数据记录如表：次数物重/N物体上升距离/cm测力计示数/N测力计上升距离/cm机械效率/%12100.83083.324101.53088.936102.230（1）实验中要竖直向上拉动弹簧测力计，使钩码缓慢上升。（2）表格中第3次实验的机械效率为。（百分数前保留一位小数）（3）分析表中数据可以得出结论：同一滑轮组的机械效率与有关。（4）根据实验结论，若该滑轮组提升物体时机械效率为92.1%，物体的重力可能为。（填字母符号）A.1NB.3NC.5ND.8N（5）小彤改变动滑轮重，提升同一物体多次实验，根据所测数据绘制出图象丁。由图象可知：被提升物体重力相同时，动滑轮越重，滑轮组机械效率越（填“高”或“低”）。（6）根据所学知识，滑轮组的机械效率还与绳重和摩擦有关，分析图象丁中的A点可知，被提升物体所受的重力一定（填“小于”、“等于”或“大于”）40N。（2023•沈阳三模）如图甲所示，邻居大叔正吃力的把一重物送往高台，放学回家的小明看见后急忙前去帮忙，他找来一块木板，搭