第8.2讲 滑轮及机械效率-2023年中考物理一轮命题点详解复习课件

这是一份第8.2讲 滑轮及机械效率-2023年中考物理一轮命题点详解复习课件，共25页。PPT课件主要包含了考点导航，命题点梳理，命题点1滑轮及应用，动滑轮的重力，减小木板粗糙程度等内容，欢迎下载使用。
课标要求（2022年版）
3.2.3知道机械效率。了解提高机械效率的意义和途径。
3.2.4能说出人类使用的一些机械。了解机械的使用对社会发展的作用。
命题点2滑轮组相关计算
题1. （2022临沂）2022年5月20日，我市文化体育新地标一临沂奥体中心体育场钢结构主体顺利完成合拢。履带式起重机是该项工程的重要施工机械，施工现场的履带式起重机（　　）A. 水平移动时其重力不做功B. 吊臂前端的定滑轮能省力C. 粗糙的履带可以减小摩擦D. 宽大的履带可以增大压强
解：定滑轮只能改变力的方向，不能省力也不能省距离，B错；粗糙的履带是为了增大摩擦，C错；宽大的履带是为了增大受力面积，减小压强，D错；重力方向竖直向下，水平移动时，距离方向和力的方向垂直，故重力不做功，A正确。
题2. （2022上海） 用如图所示不计质量的滑轮沿竖直方向提起一重为 20 牛的物体 A，滑轮处于静止状态，相当于一个__________杠杆，力F 的大小为____________牛，此时物体 A 所受到的合力大小为__________牛。
解：这是一个单独的动滑轮，动滑轮省力费距离，相当于是一个省力杠杆；两段绳子分担动滑轮和重物的重力，不计动滑轮重力，则F=GA/2=10N；A物体此时处于静止状态，即平衡状态，故受到的合力为零。
题3.（2022兰州） 小聪同学按照如图所示的装置对动滑轮特点进行了探究，实验数据见下表。通过分析数据，他觉得与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大。（1）该实验中出现这样结果的主要原因是没有考虑 ____________________；（2）在实验过程中，提升重物时应该注意沿竖直方向 ___________拉动。动滑轮可视为杠杆的变形，则此时其支点为 _______（选填“A”、“ B”或“C”）点。
解：动滑轮省一半力是指F拉=(G动+G物)/2；动滑轮满足省一半力的条件是必须沿竖直方向匀速拉动；动滑轮是A为支点，定滑轮是中点B为支点。
命题点2：滑轮组相关计算
题4.（2022常德）如图所示，用两滑轮采用不同的绕绳方法，将同一重物匀速提升相同的高度（不计绳重和摩擦），下列说法中正确的是（　　） A. F1＞F2，F1移动距离多 B. F1＜F2，F2移动距离多 C. F1所做的额外功多 D. 两装置的机械效率相同
解：对于滑轮组而言，可以省力也可以改变方向，其规律是：省力F拉=(G动+G物)/n；费距离S拉= n S物； v拉= nv物；左图滑轮组n=2，右图滑轮组n=3；重物升高高度相同，故右图拉力更小，拉力端移动距离多，AB错；额外功w额=G动h，动滑轮重力和移动高度相同，故额外功相同，C错；机械效率与绳子的绕法无关，机械效率相同，故D正确。
题5.（2022大庆）如图是用滑轮组提升建筑材料的示意图，动滑轮质量为5kg，建筑材料质量为85kg。用拉力F将建筑材料以0.5m/s的速度匀速向上提起（忽略绳重及滑轮摩擦，g=10N/kg）。则拉力大小为__________N，拉力功率为___________W，该滑轮组在1min内做的有用功为_____________J。
解：F拉=(G动+G物)/n=(50N+850N)/3=300N ；p总=W总/t=F拉V拉= F拉nV物= 300N×3×0.5m/s=450W；h物=V物t=0.5m/s×60s=30m，有用功W有=G物h物=850N×30m=25500J。
题6.（2022大连） 如图所示，某工人利用滑轮组将一个重为900N的货箱在6s内匀速提升3m。此过程中，绳子自由端所受的拉力为F，滑轮组的机械效率为75%，试求：（1）货箱上升速度是多少？（2）有用功是多少？（3）拉力F是多少？
解（1）货物上升速度 v物=S物/t=3m/6s=0.5m/s；（2）有用功指滑轮组对货物做的功，即W有=G物S物= 900N×3m=2700J；（3）机械效率为75%，即W有/ W总= 75%，代入W有=2700J，解出W有=3600J，结合W总=F拉S拉= F拉nS物解出：F拉= W总/ nS物= 3600J /(3×3m)=400N。
命题点3：机械效率计算
题7. （2022乐山）如图所示，在50N的水平拉力F的作用下，重600N的物体沿水平地面做匀速直线运动，物体与地面间的滑动摩擦力是自身重力的0.2倍，绳子自由端向前移动的速度为0.6m/s。则（　　）A. 拉力F的功率为3W B. 1min内物体移动的距离为36mC. 1min内所做的有用功为1440J D. 该滑轮组的机械效率为85%
解：滑轮组n=3， F拉=50N； V拉= 0.6m/s；v物= v拉/ n = 0.2m/s ；1min内，物体移动距离S物= v物t = 0.2m/s ×60s=12m，故B错误；拉力的功率p总=W总/t=F拉V拉=50N×0.6m/s=30W，故A错；
解：绳子对物体的拉力等于物体受到的摩擦力，即F有=f=0.2G物=120N；有用功W有= F有S物= 120N×12m=1440J，故C正确；总功W总= F拉S绳= F拉nS物= 50N×3×12m=1800J， η=W有/W总= 1440J / 1800J=80%，D错。
题8. （2022丹东）如图所示，重力为6N的物体在4N拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿斜面匀速上升。当物体升高0.6m时，恰好沿斜面前进1.2m的距离。（忽略绳重和动滑轮自重）（　　） A. 物体对斜面的压力为6N B. 该装置的机械效率为75% C. 物体与斜面间的摩擦力为5N D. 拉力F的功率为1.6W
解：物体匀速运动时，受到拉力重力和支持力三力平衡，故支持力不直接等于重力，则对斜面的压力也不等于重力大小，故A错误；有用功W有= G物h物= 6N×0.6m=3.6J，总功W总= F拉S绳= F拉nS物= 4N×2×1.2m=9.6J， η=W有/W总= 3.6J / 9.6J=37.5%，B错。
解：额外功W额= W总-W有=9.6J-3.6J=6J，若不计滑轮和绳之间的摩擦，摩擦力f= W额/s物= 6J /1.2m=5N；但题目没有说不计滑轮和绳间的摩擦，故物体与斜面的摩擦力会小于5N，C错。拉力的功率p总=W总/t=F拉V拉= F拉n V物= 4N×2×0.2m/s=1.6W，故D对；
题9.（2022云南） 如图所示，工人利用滑轮组将质量为57kg的建筑材料匀速提升，绳子自由端移动的速度为0.4m/s，动滑轮的质量为3kg，忽略绳重和摩擦，则（ 　）A. 经过10s建筑材料被提升4m B. 工人对绳子拉力为300NC. 经过10s工人做的有用功为2280JD. 此过程中该滑轮组的机械效率为90%
解：滑轮组n=2，v拉=0.4m/s ，故v物=v物/n=0.2m/s； 10s后，物体被提高2m，A错误；F拉=(G动+G物)/n =(30N+570N)/2=300N，故B正确；有用功W有= G物h物= 570N×2m=1140J，故C错误；总功W总= F拉S绳= F拉nS物= 300N×2×2m=1200J， η=W有/W总= 1140J / 1200J=95%，故D错误。
题10.（2022哈尔滨）如图所示，用一个动滑轮把重100N的沙袋从地面匀速提到6m高的楼上，所用拉力60N（绳重和摩擦不计），下列说法正确的是（　　）A. 动滑轮重40N B. 绳子自由端通过的距离为12mC. 拉力做的有用功为720J D. 动滑轮的机械效率为8.3%
解：F拉=(G动+G物)/n =60N， 代入滑轮组n=2和G物=100N可知G动=20N，故A错误；h物=6m；S拉=nh物=2×6m=12m，故B正确；有用功W有= G物h物= 100N×6m=600J，故C错误；总功W总= F拉S拉= F拉nS物= 60N×12m=720J， η=W有/W总= 600J / 720J =83.3%，故D错误。
题11.（2022内江）在如图所示的滑轮组中，每个滑轮重20N，在绳子自由端用100N的拉力把货物匀速提高1m，不计摩擦和绳重，则货物的重力和滑轮组的机械效率分别是（　　）A.20N；80%B. 20N；90% C. 1800N；90% D. 180N；80%
题12. 工人师傅用如图所示的滑轮组将重为400N的货物匀速提升了1m，动滑轮重为100N，不考虑绳重和摩擦，工人师傅做的额外功为___________J，该滑轮组的机械效率为____________。
题13.（2022十堰）如图所示，斜面与水平地面夹角为30°，某快递员用500N的力，将重800N的货物沿斜面匀速推上车厢，不考虑斜面形变，货物所受摩擦力方向沿斜面向__________ ；斜面的机械效率为__________。不改变斜面与地面夹角和货物质量，采用___________________________的方法可以提高斜面的机械效率。
解：货物相对斜面向上运动，所受摩擦力沿斜面向下；有用功W有= G物h物=800N×L/2=400L J；总功W总= F拉S物=500N×L=500L J；η=W有/W总=400L J / 500L J =80%；有用功不变前提下，可以通过减少额外功从而提高机械效率，故可以减小摩擦。
题14.（2022宜昌）如图甲，宜昌市某中学学生在课外实践活动中对滑轮组进行了探究。他们自制滑轮组的简化图如图乙所示，小华利用此滑轮组用时10s将小军匀速提升了50cm，称得小军的质量为54kg，动滑轮组的质量为6kg。g=10N/kg，不计绳重和滑轮与绳之间的摩擦，求：（1）小华的拉力是多少？（2）小华拉力功率是多少？（3）此过程中滑轮组的机械效率是多少？
解（1）滑轮组n=6， F拉=(G物+G动) /n=(540N+60N)/6=100N；（2）小军上升速度 v物=S物/t=0.5m/10s=0.05m/s；绳端速度v绳=nv物=0.3m/s；p拉=F拉V绳= 100N× 0.3m/s=30W；（3） η=W有/W总= G物h/ F拉nh = G物/ n F拉=540N/(6×100N)=90%。
题15.（2022南通）物理学中把机械对重物施加的力与人对机械施加的力的比值叫作机械效益MA，用于比较不同机械的省力程度，现用图示滑轮组匀速提升重物，不计绳重和摩擦则下列描述滑轮组的机械效益MA与物体重力G、机械效率与机械效益MA的关系图线中，可能正确的是（　　） A. B. C. D.
解：新概念机械效益MA=G物/F拉= G物/[(G物+G动)/n]=n/(1+ G动/ G物)，从推导式中能看出， MA 与G物不成一次函数，故A错误；MA/ η=（ G物/F拉）/(G物/nF拉)=n，故MA与η成一次函数，故C正确。
命题点3：机械效率计算（提高练习）
补充：更常考的是：机械效率η与滑轮组的绕法无关，即滑轮个数定好后，与n无关；同一滑轮组，提升的重物重力增大，额外功不变有用功增多，故机械效率η增大。
题16.（2022北京）如图所示，工人站在水平台面上用滑轮组提货物。工人第一次竖直向上用200N的力拉绳子时，货物未离开水平地面；第二次竖直向上拉动绳子，使货物以0.09m/s的速度匀速上升。已知工人体重为600N，货物重为900N，货物与地面的接触面积为0.1m2，动滑轮重为100N。不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法不正确的是（　　）A. 第一次拉绳子时，工人对水平台面的压力为800NB. 第一次拉绳子时，货物对地面的压强为4000Pa
解：第一次拉绳， F拉1=200N，对人分析，受到重力600N，绳对人向下的拉力为200N，则台面对人的支持力F支=G人+F拉1=800N，故A正确；n=3，则滑轮组对物体拉力为F拉物1=3×F拉1-G动=500N，对货物分析，受到重力900N，绳对货物向上的拉力为500N，台面对物体的支持力F支=G物-F拉=400N，对地压强为4000Pa，故B正确；
题16.（2022北京）如图所示，工人站在水平台面上用滑轮组提货物。工人第一次竖直向上用200N的力拉绳子时，货物未离开水平地面；第二次竖直向上拉动绳子，使货物以0.09m/s的速度匀速上升。已知工人体重为600N，货物重为900N，货物与地面的接触面积为0.1m2 ，动滑轮重为100N。不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法不正确的是（　　）C. 第二次拉绳子的过程中，该滑轮组的机械效率为90%D. 第二次拉绳子的过程中，工人拉力的功率为81W
解：第二次拉绳，机械效率η=W有/W总= G物h/(G动+G物)h=G物/(G动+G物)=90%，故C正确；台面对物体的支持力F拉2=(G物+ G动) /3=1000N/3，拉力端的速度v绳=nv物=0.27m/s，p总=F拉2V绳= 1000N/3 × 0.27m/s =90W，故D错误。
题17.（2022南充）某科技小组设计了一种测量浑水密度的装置，如图所示，A是体积为10-3m3的均匀正方体浮子，B是圆形容器，C是固定在容器底部的定滑轮，通过细绳将A与滑轮组连接。当容器中盛有适量密度为1.0×103kg/m3的清水，连接浮子的绳子恰好不受拉力时，浮子2/5的体积浸在清水中；当绳子末端拉力为F1时，浮子在清水中浸没后能缓慢匀速向下运动：把清水换成待测浑水后，绳子末端拉力为F2=3.1N时，浮子浸没后也能缓慢匀速向下运动。已知动滑轮质量为30g，g=10N/kg，不计绳子质量，伸缩，摩擦及水的阻力则（　　）A. 浮子的密度为0.6×103kg/m3
解：绳子恰好不受拉力时，浮子漂浮，2/5的体积浸在清水中，由物体的漂浮条件可知F浮=G物，即ρ水gV浸= ρ物gV物，推出V浸/V物= ρ物/ ρ水=2/5，即物体密度为0.4g/cm3，故A错误；
题17（2022南充）某科技小组设计了一种测量浑水密度的装置，如图所示，A是体积为10-3m3的均匀正方体浮子，B是圆形容器，C是固定在容器底部的定滑轮，通过细绳将A与滑轮组连接。当容器中盛有适量密度为1.0×103kg/m3的清水，连接浮子的绳子恰好不受拉力时，浮子2/5的体积浸在清水中；当绳子末端拉力为F1时，浮子在清水中浸没后能缓慢匀速向下运动：把清水换成待测浑水后，绳子末端拉力为F2=3.1N时，浮子浸没后也能缓慢匀速向下运动。已知动滑轮质量为30g，g=10N/kg，不计绳子质量，伸缩，摩擦及水的阻力则（　　）B. 绳子拉力F1为2.1N
解：结合体积已知，求出浮子重力为4N，动滑轮的重力G动=0.3N,浮子浸没在水中受到的浮力F浮=10N,此时浮子受到竖直向下的重力、拉力和竖直向上的浮力，由力的平衡条件知，浮子受到绳子向下的拉力F拉=F浮-G浮子=10N-4N=6N,由图可知n=3，绳子端拉力F1=(F拉+G动)/3=(6N+0.3N)/3=2.1N，故B正确；