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2021-2022学年初中物理中考专项：滑轮及滑轮组机械效率的计算（考点概览+知识精析+常考题型+跟踪训练+答案解析）
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这是一份2021-2022学年初中物理中考专项：滑轮及滑轮组机械效率的计算（考点概览+知识精析+常考题型+跟踪训练+答案解析），共18页。试卷主要包含了滑轮组绳子股数n的判定，滑轮组的绕法等内容，欢迎下载使用。
《滑轮及滑轮组机械效率的计算》考点+训练
滑轮及滑轮组的机械效率是初中物理力学中重要的知识点，是中考中必考的知识点之一。机械效率知识综合性强，学生考试中普遍感觉较难，很多学生往往是机械的模仿，一味的套公式，不理解公式成立的条件，出错率偏高。
一、 滑轮及滑轮组的特点：
定滑轮
动滑轮
滑轮组
定义
中间的轴固定不动的滑轮
和重物一起移动的滑轮
定滑轮、动滑轮组合成滑轮组
图意
实质
等臂杠杆
动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆
特点
不能省力，但是能改变动力的方向
能省一半的力，但不能改变动力的方向
在不考虑绳重和摩擦力的情况下，（n是指与动滑轮相连绳子股数）
距离关系
s=h
s=2h
s=nh
速度关系
v绳=v物
v绳=2v物
v绳=nv物
1、滑轮组绳子股数n的判定：有N个动滑轮, 如果绳子的一端系在动滑轮上，绳子的股数就是2N+1股；如果绳子的一端系在定滑轮上，，绳子的股数就是2N股。
2、滑轮组的绕法：
根据F=G/n，如果n是偶数，那么饶线的起始点在上面的定滑轮上；如果n是奇数，那么绕线的起始点在下面的动滑轮上。 即“奇动偶定”定理。
二、机械效率
1、三功——有用功、额外功、总功
有用功
我们需要的、必须要做的功叫做有用功，用W有用表示。
额外功
使用机械时并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功，用W额表示。
总功
有用功与额外功之和是总共做的功，叫做总功，用W总表示，用公式表达为W总=W有＋W额
2、机械效率
（1）定义：物理学中，把有用功跟总功的比值叫做机械效率，用η表示。
（2）公式：
（3）提高机械效率的方法：增大重物、减小机械间的摩擦、减小机械自重、改进结构等。
注意：机械效率是一个比值，通常用百分数表示，由于有用功总小于总功，故机械效率总小于1；机械效率的高低与使用机械是省力还是费力无关。
三、 滑轮组机械效率的计算：（物体匀速运动）
当滑轮组竖放使用时，克服物体重力做有用功，所以有用功是W有用=Gh，总功W总=Fs，额外功W额=W总－W有=Fs－Gh，机械效率（任何情况下都适用）；
如果不计绳重和摩擦，额外功W额=G动h，机械效率
（不考虑绳子和摩擦的情况下适用）。
当滑轮组横放使用时，克服摩擦力做有用功，所以有用功是W有用=fs物，总功W总=Fs绳，额外功W额=W总－W有=Fs绳－fh，机械效率，此时与物体重力无关，绳端移动的距离与物体运动的距离的关系为s绳=ns物。
注意：
（1）当用竖放滑轮组提水中物体时，克服的不再是物体的重力，而是G-F浮，在计算机械效率时，只有将G换成G-F浮即可。
（2）由于物体和绳端同时运动，将s=nh或s绳=ns物两边同时除以时间t，所以得v绳=nv物。尤其在计算拉力的功率选用P=Fv计算时，一定要用v绳，不要用v物。
一、中考题型分析
在中考试卷中，侧重滑轮组机械效率的计算，有时结合浮力、功率一起考查，综合性强。中考中，主要以计算形式考查。近年来，分值在4分—6分左右。
二、典例精析
★考点一：滑轮及滑轮组的特点
◆典例一：(2019·盐城)如图所示，工人用动滑轮匀速提升重物，这样做( )
A．省力，不改变施力的方向
B．不省力，改变施力的方向
C．既省力，也改变施力的方向
D．既不省力，也不改变施力的方向
◆典例二：(2019·德阳)如图，分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为400N的物体匀速向上提起；已知每个滑轮重20N，忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦，图甲中车对绳子的拉力为__ __N，图乙中人对绳子的拉力为__ __N。
★考点二：滑轮组机械效率的计算
◆典例一：（2019·潍坊）一辆质量为1.5×103kg的汽车陷入一泥泞路段，司机师傅利用滑轮组和周围条件，组装成了如图所示的拖车装置。已知汽车通过泥泞路段需移动8m距离，汽车在泥泞路段受到的阻力为车重的0.1倍，滑轮组的机械效率为80%，g取10N/kg。在将车匀速拖离泥泞路段过程中，求：
（1）做的有用功；
（2）作用在绳子自由端的拉力。
◆典例二：（2019·沈阳）如图所示，电动起重机是通过电动机拉动绳子b带动滑轮组工作的装置(滑轮组的连接方式未画出)。质量为360kg的货箱放在水平地面上，与地面的接触面积是0.25m2。求：
（1）当绳子a对货箱的拉力Fa为600N时，货箱未离开地面，此时货箱对地面的压强是多大？（g取10N/kg)
（2）在匀速拉起货箱的过程中，电动机把绳子b匀速收起了12m，绳子b的拉力Fb做了2.4×104J的功，拉力Fb是多大?
（3）在上述匀速拉起货箱的过程中，使用滑轮组所做的额外功是9.6×103J，滑轮组的机械效率是多大？
1、（2019·岳阳）如图，动滑轮实质上是一个 （填“省力”或“费力”）杠杆，用60N的拉力将沙桶从地面提到9m高的楼上，拉力做的功是 J。
2、(2019·海南)小谦想把被台风刮倒的树拉正。他把绳子的一端系在乙树上，然后绕过甲树用力拉绳子，这样做有____段绳子拉甲树．如果不计绳重和摩擦，甲树受300 N拉力，则小谦对绳子的拉力至少为____N。
3、（2019·龙东）如图所示，小聪用滑轮组拉动水平地面上重为500N的物体A，使它匀速前进2m，地面对它的摩擦力为150N，小聪施加的拉力F=100N（忽略绳重和滑轮重），则滑轮组做的有用功为 J，滑轮组的机械效率为 。
4、（2019·重庆A）用图的滑轮组将一个重为180 N的物体沿竖直方向在10s内匀速提升2 m，所用的拉力为100 N，10s内拉力F的功率为______ W，该滑轮组的机械效率为________%。
5、（2019·福建）工人用如图的机械将物体匀速提升到某一高度，若物体的重力与滑轮的重力之比 G物:G滑轮=9：1,忽略绳重与摩擦的影响,则机械效率为（ ）
A. 10% B.45% C. 80% D.90%
6、（2019·新疆）用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组甲和乙，分别匀速提升同一重物时，滑轮组甲和乙的机械效率分别为80%和75%，不计绳重和摩擦，滑轮组甲和乙中的动滑轮重力之比为（ ）
A．4:3 B．3：4 C．5：4 D．4:5
7、(2019·济宁)两个滑轮按如图所示的方式组合，用5 N的拉力F拉动绳端，使物体在5 s内水平向左匀速滑动1 m，物体与地面间的摩擦力为9 N。下列选项正确的是( )
A．A是定滑轮，B是动滑轮 B．拉力F做的功为5J
C拉力F的功率为1.8W D．滑轮组的机械效率为90%
8、(2019·河北)（多选）如图所示，重为G的物体在拉力F的作用下，以v的速度匀速运动了s，已知物体在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力为物重的，不计绳重、轮与轴间的摩擦，下列说法正确的是( )
A．使用该滑轮组一定省力 B．拉力的功率为2Fv
C．额外功为(2nF－G)s D．滑轮组的机械效率为
9、（2019·河南）（多选）工人用如图所示的滑轮组，在时间t内，将重为G的货物匀速提升了h，人对绳子竖直向下的拉力恒为F．以下说法正确的是（ ）
A．拉力F的功率为 B．额外功为（2F-G）h
C．滑轮组的机械效率为 D．滑轮组的机械效率随h的增大而增大
10、（2019·孝感）如图所示，用相同的滑轮组装成甲、乙滑轮组，分别将同一重物在相等的时间内提升相同的高度，不计绳重和摩擦，则（ ）
A. 甲、乙的拉力之比是3:2 B. 甲、乙绳的自由端速度之比是1:1
C. 甲、乙拉力的功率之比是3:2 D. 甲、乙机械效率之比是1:1
11、（2019·株洲）（多选）在测量图甲所示滑轮组机械效率的实验中，通过改变物重G或动滑轮重G动进行多次实验，得到了形如图乙所示的效率与物重或动滑轮重的关系，图中纵轴表示机械效率的倒数，若不计绳重与摩擦，则橫轴可能表示（ ）
A．G B．G﹣1 C．G动 D．
12、（2019·乐山）小夏利用如图所示的滑轮组，将重量为280N的物体匀速提升了2m。已知他自身的重量为500N，对绳子施加的拉力F=200N，两脚与地面接触的总面积S=400cm2。求此过程中：
（1）小夏对地面的压强；
（2）拉力F做的功；
（3）该滑轮组的机械效率。
13、（2019·眉山）在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化为如图所示的滑轮组。为了尽快疏通道路，交警指挥拖车只用了30s时间，将水平路面上质量是1.5t的故障车匀速拖离了现场。若故障车被拖离的速度是5m/s，绳子自由端的拉力F是500N，地面对故障车的摩擦力为车重力的0.08倍。求：
（1）拉力F在30s内所做的功；
（2）整个装置的机械效率。
14、（2019·广安）如图所示，图甲是使用滑轮组从水中打捞一正方体物体的简化示意图，在打捞过程中物体始终以0.1m/s的速度匀速竖直上升，物体未露出水面前滑轮组的机械效率为75%，图乙是打捞过程中拉力F随时间t变化的图像。(不计绳重，忽略摩擦和水的阻力，g取10N/kg)求：
（1）物体的边长；
（2）物体浸没在水中时受到的浮力；
（3）物体的重力。
二、典例精析
★考点一：滑轮及滑轮组的特点
◆典例一：(2019·盐城)如图所示，工人用动滑轮匀速提升重物，这样做( )
A．省力，不改变施力的方向
B．不省力，改变施力的方向
C．既省力，也改变施力的方向
D．既不省力，也不改变施力的方向
【答案】A。
【解析】使用动滑轮可以省力，但不能改变力的方向，故A正确。
【考点】滑轮及滑轮组的特点。
◆典例二：(2019·德阳)如图，分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为400N的物体匀速向上提起；已知每个滑轮重20N，忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦，图甲中车对绳子的拉力为__ __N，图乙中人对绳子的拉力为__ __N。
【答案】400 210。
【解析】由于图甲中使用的是两个定滑轮，忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦时，车对绳子的拉力F甲=G=400N；图乙中使用的是一动一定的滑轮组，承担物重的绳子股数n=2，忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦，人对绳子的拉力 =210N。
【考点】滑轮及滑轮组的特点。
★考点二：滑轮组机械效率的计算
◆典例一：（2019·潍坊）一辆质量为1.5×103kg的汽车陷入一泥泞路段，司机师傅利用滑轮组和周围条件，组装成了如图所示的拖车装置。已知汽车通过泥泞路段需移动8m距离，汽车在泥泞路段受到的阻力为车重的0.1倍，滑轮组的机械效率为80%，g取10N/kg。在将车匀速拖离泥泞路段过程中，求：
（1）做的有用功；
（2）作用在绳子自由端的拉力。
【答案】（1）1.2×104J （2）625N。
【解析】（1）汽车在泥泞路段受到的阻力f=0.1mg=0.1×1.5×103kg×10N/kg=1.5×103N；
将车匀速拖离，由二力平衡条件可得，滑轮组对车的拉力：F拉=f=1.5×103N；所做有用功：W有用=F拉s车=1.5×103N×8m=1.2×104J；
（2）由图可知n=3，则绳子移动的距离：s绳=3s车=3×8m=24m，由得，，由W总=Fs绳得，作用在绳子自由端的拉力
。
【考点】滑轮组机械效率的计算。
◆典例二：（2019·沈阳）如图所示，电动起重机是通过电动机拉动绳子b带动滑轮组工作的装置(滑轮组的连接方式未画出)。质量为360kg的货箱放在水平地面上，与地面的接触面积是0.25m2。求：
（1）当绳子a对货箱的拉力Fa为600N时，货箱未离开地面，此时货箱对地面的压强是多大？（g取10N/kg)
（2）在匀速拉起货箱的过程中，电动机把绳子b匀速收起了12m，绳子b的拉力Fb做了2.4×104J的功，拉力Fb是多大?
（3）在上述匀速拉起货箱的过程中，使用滑轮组所做的额外功是9.6×103J，滑轮组的机械效率是多大？
【答案】（1）1.2×104Pa （2）200N （3）60%。
【解析】（1）物体的重力G=mg=360×10N/kg=36000N，货箱受到的地面的支持力F支=G-Fa=
3600N-600N=3000N，由于力的作用是相互的，所以货箱对地面的压力F=F支=3000N，货箱对地面的压强；
（2）根据W=Fs得，绳子b的拉力；
（3）匀速拉起货箱的过程中，所做的有用功W有用=W总-W额=2.4×104J-9.6×103J=1.44×104J，滑轮组的机械效率。
【考点】滑轮组机械效率的计算。
1、（2019·岳阳）如图，动滑轮实质上是一个 （填“省力”或“费力”）杠杆，用60N的拉力将沙桶从地面提到9m高的楼上，拉力做的功是 J。
【答案】省力 1080。
【解析】动滑轮实质上是一个动力臂两倍于阻力臂的省力杠杆；由图可知n=2，则动力移动的距离为s=2h=2×9m=18m，拉力做的功W=Fs=60N×18m=1080J。
【考点】滑轮及滑轮组的特点。
2、(2019·海南)小谦想把被台风刮倒的树拉正。他把绳子的一端系在乙树上，然后绕过甲树用力拉绳子，这样做有____段绳子拉甲树．如果不计绳重和摩擦，甲树受300 N拉力，则小谦对绳子的拉力至少为____N。
【答案】2 150。
【解析】】小谦的做法相当于借助一个动滑轮来拉甲树，因此，这样做有2段绳子拉甲树；根据动滑轮省一半力的特点，小谦对绳子的拉力至少为150N。
【考点】滑轮及滑轮组的特点。
3、（2019·龙东）如图所示，小聪用滑轮组拉动水平地面上重为500N的物体A，使它匀速前进2m，地面对它的摩擦力为150N，小聪施加的拉力F=100N（忽略绳重和滑轮重），则滑轮组做的有用功为 J，滑轮组的机械效率为 。
【答案】300 75%。
【解析】滑轮组做的有用功W有用=fs物=150N×2m=300J；由图可知，n=2，拉力端移动距离s绳=2s物＝2×2m＝4m，拉力做的总功W总=Fs=100N×4m=400J，滑轮组的机械效率。
【考点】滑轮组机械效率的计算。
4、（2019·重庆A）用图的滑轮组将一个重为180 N的物体沿竖直方向在10s内匀速提升2 m，所用的拉力为100 N，10s内拉力F的功率为______ W，该滑轮组的机械效率为________%。
【答案】60 60。
【解析】由题意可知，物体匀速上升的速度 = 0.2m/s，由图可知，n=3，绳端移动的距离是s=3h=3×2m=6m，绳端移动的速度v绳=3v =3×0.2m/s=0.6m/s，拉力的功率；拉力做的总功W总 =Fs=100N×6m=600J，有用功W有用=Gh=180N×2m=360J，该滑轮组的机械效率。
5、（2019·福建）工人用如图的机械将物体匀速提升到某一高度，若物体的重力与滑轮的重力之比 G物:G滑轮=9：1,忽略绳重与摩擦的影响,则机械效率为（ ）
A. 10% B.45% C. 80% D.90%
【答案】D
【解析】忽略绳重与摩擦的影响，机械效率公式，将G物:G滑轮=9：1带入得， ，故选D。
【考点】滑轮组机械效率的计算。
6、（2019·新疆）用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组甲和乙，分别匀速提升同一重物时，滑轮组甲和乙的机械效率分别为80%和75%，不计绳重和摩擦，滑轮组甲和乙中的动滑轮重力之比为（ ）
A．4:3 B．3：4 C．5：4 D．4:5
【答案】B。
【解析】不计绳重及摩擦，滑轮组的机械效率
，用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组甲和乙，分别匀速提升同一重物时滑轮组甲和乙的机械效率分别为80%和75%，则可知物重相同(都为G)，设两动滑轮重分别为G甲动、G乙动，则，，解，，滑轮组甲和乙中的动滑轮重力之比。
【考点】滑轮组机械效率的计算。
7、(2019·济宁)两个滑轮按如图所示的方式组合，用5 N的拉力F拉动绳端，使物体在5 s内水平向左匀速滑动1 m，物体与地面间的摩擦力为9 N。下列选项正确的是( )
A．A是定滑轮，B是动滑轮 B．拉力F做的功为5J
C拉力F的功率为1.8W D．滑轮组的机械效率为90%
【答案】D。
【解析】A滑轮随物体一起运动，为动滑轮，B滑轮的轴固定不动，为定滑轮，A错误；由图知，n＝2，拉力端移动距离s=2s物=2×1m=2m，拉力做功W总=Fs=5N×2m=10J， B错误；拉力做功功率，C错误；拉力做的有用功W有用＝fs物＝9N×1m＝9J，滑轮组的机械效率，D正确，故选D。
【考点】滑轮组机械效率的计算。
8、(2019·河北)（多选）如图所示，重为G的物体在拉力F的作用下，以v的速度匀速运动了s，已知物体在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力为物重的，不计绳重、轮与轴间的摩擦，下列说法正确的是( )
A．使用该滑轮组一定省力 B．拉力的功率为2Fv
C．额外功为(2nF－G)s D．滑轮组的机械效率为
【答案】BC。
【解析】由图可知，中间的滑轮为动滑轮，物体受到的摩擦力，绳端的拉力，当G动> G时，使用该滑轮组不省力，A错误；物体移动的速度是v，绳端移动的速度是2v，所以拉力的功率为2Fv，B正确；有用功W有用=fs= ，拉力的总功W总=2Fs，额外功W额外=W总-W有用=2Fs-= ，C正确；滑轮组的机械效率，D错误。故选BC。
【考点】滑轮组机械效率的计算。
9、（2019·河南）（多选）工人用如图所示的滑轮组，在时间t内，将重为G的货物匀速提升了h，人对绳子竖直向下的拉力恒为F．以下说法正确的是（ ）
A．拉力F的功率为 B．额外功为（2F-G）h
C．滑轮组的机械效率为 D．滑轮组的机械效率随h的增大而增大
【答案】AB。
【解析】由图可知，连接动滑轮绳子的股数n=2，绳端移动的距离s=nh=2h，拉力F做的功：W总=Fs=2Fh，则拉力F的功率，A正确；拉力做的有用功W有用=Gh，则额外功W额=W总-W有用=2Fh-Gh=（2F-G）h，B正确；滑轮组的机械效率，C错误；根据可知，滑轮组的机械效率与提升的高度h无关，D错误。故选AB。
【考点】滑轮组机械效率的计算。
10、（2019·孝感）如图所示，用相同的滑轮组装成甲、乙滑轮组，分别将同一重物在相等的时间内提升相同的高度，不计绳重和摩擦，则（ ）
A. 甲、乙的拉力之比是3:2 B. 甲、乙绳的自由端速度之比是1:1
C. 甲、乙拉力的功率之比是3:2 D. 甲、乙机械效率之比是1:1
【答案】AD。
【解析】由图可知，甲图中绳子股数n甲=2，乙中绳子股数n乙=3，拉起相同的重物，因此甲的拉力大小为，乙拉力的大小为，则甲、乙的拉力之比是3:2 ，A正确；物体上升的速度相同，由滑轮组特点可知，甲绳的自由端速度，乙绳的自由端速度 ，则甲、乙绳的自由端速度之比是2:3，B错误；由A、B选项可知，甲、乙拉力值比为3:2，绳的自由端速度之比是2:3，根据公式 可知，甲、乙拉力的功率之比是1:1，C错误；由公式
可知，机械效率只与物重和动滑轮重有关，甲、乙两组中，物重相等，动滑轮重相等，因此机械效率之比是1:1，D正确。故选选AD。
【考点】滑轮组机械效率的计算。
11、（2019·株洲）（多选）在测量图甲所示滑轮组机械效率的实验中，通过改变物重G或动滑轮重G动进行多次实验，得到了形如图乙所示的效率与物重或动滑轮重的关系，图中纵轴表示机械效率的倒数，若不计绳重与摩擦，则橫轴可能表示（ ）
A．G B．G﹣1 C．G动 D．
【答案】BC。
【解析】由图可知，物体由3段绳子承担，此滑轮组的机械效率，则，已知图中纵轴表示机械效率的倒数，由此可知，若不计绳重与摩擦，则橫轴可能表示G﹣1或G动，故选BC。
【考点】滑轮组机械效率的计算。
12、（2019·乐山）小夏利用如图所示的滑轮组，将重量为280N的物体匀速提升了2m。已知他自身的重量为500N，对绳子施加的拉力F=200N，两脚与地面接触的总面积S=400cm2。求此过程中：
（1）小夏对地面的压强；
（2）拉力F做的功；
（3）该滑轮组的机械效率。
【答案】（1）7.5×103Pa （2）800J （3）70%。
【解析】（1）人对地面的压力F压=G-F=500N-200N=300N，人对地面的压强
；
（2）绳自由端向下移动的距离s2h=2×2m=4m，拉力F做的功W总=Fs=200N×4m=800J；
（3）对重物做的有用功W有用=Gh=280N×2m=560J，滑轮组的机械效率。
【考点】滑轮组机械效率的计算。
13、（2019·眉山）在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化为如图所示的滑轮组。为了尽快疏通道路，交警指挥拖车只用了30s时间，将水平路面上质量是1.5t的故障车匀速拖离了现场。若故障车被拖离的速度是5m/s，绳子自由端的拉力F是500N，地面对故障车的摩擦力为车重力的0.08倍。求：
（1）拉力F在30s内所做的功；
（2）整个装置的机械效率。
【答案】2.25×103J （2）78.4%
【解析】（1）从图中可看出，绳子段数为n=3，由于v绳=nv物，所以可得绳子自由端移动的速度v绳=nv物=3×5m/s=15 m/s；由于绳子自由端受到的拉力F=500N，拉力的功率P=Fv绳=500N×15 m/s=7500W=7.5×103W，拉力F在30s内所做的功W=Pt＝7.5×103W×30s＝2.25×105J；
（2）故障车的重力G=mg=1.5×103kg×10N/kg＝1.5×104N，故障车匀速拖离时，牵引力F=f=0.08G=0.08×1.5×104N＝1.2×103N，整个装置的机械效率。
【考点】滑轮组机械效率的计算。
14、（2019·广安）如图所示，图甲是使用滑轮组从水中打捞一正方体物体的简化示意图，在打捞过程中物体始终以0.1m/s的速度匀速竖直上升，物体未露出水面前滑轮组的机械效率为75%，图乙是打捞过程中拉力F随时间t变化的图像。(不计绳重，忽略摩擦和水的阻力，g取10N/kg)求：
（1）物体的边长；
（2）物体浸没在水中时受到的浮力；
（3）物体的重力。
【答案】（1）0.1m （2）104N （3）105N。
【解析】（1）由乙图可知，拉力F在t=100s开始增大，说明浮力开始减小，说明物体开始露出水面，当t=110s时，拉力不再变化，说明物体以全部离开水面，所以物体的边长L=vt=0.1m/s×10s=1m；
（2）物体的体积V=L3=（1m）3=1m3，所以物体浸没在水中时，V排=V=1m3，受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1m3=104N；
（3）由，带入数据得，，解G=105N。
【考点】滑轮组机械效率的计算。
《滑轮及滑轮组机械效率的计算》考点+训练
滑轮及滑轮组的机械效率是初中物理力学中重要的知识点，是中考中必考的知识点之一。机械效率知识综合性强，学生考试中普遍感觉较难，很多学生往往是机械的模仿，一味的套公式，不理解公式成立的条件，出错率偏高。
一、 滑轮及滑轮组的特点：
定滑轮
动滑轮
滑轮组
定义
中间的轴固定不动的滑轮
和重物一起移动的滑轮
定滑轮、动滑轮组合成滑轮组
图意
实质
等臂杠杆
动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆
特点
不能省力，但是能改变动力的方向
能省一半的力，但不能改变动力的方向
在不考虑绳重和摩擦力的情况下，（n是指与动滑轮相连绳子股数）
距离关系
s=h
s=2h
s=nh
速度关系
v绳=v物
v绳=2v物
v绳=nv物
1、滑轮组绳子股数n的判定：有N个动滑轮, 如果绳子的一端系在动滑轮上，绳子的股数就是2N+1股；如果绳子的一端系在定滑轮上，，绳子的股数就是2N股。
2、滑轮组的绕法：
根据F=G/n，如果n是偶数，那么饶线的起始点在上面的定滑轮上；如果n是奇数，那么绕线的起始点在下面的动滑轮上。 即“奇动偶定”定理。
二、机械效率
1、三功——有用功、额外功、总功
有用功
我们需要的、必须要做的功叫做有用功，用W有用表示。
额外功
使用机械时并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功，用W额表示。
总功
有用功与额外功之和是总共做的功，叫做总功，用W总表示，用公式表达为W总=W有＋W额
2、机械效率
（1）定义：物理学中，把有用功跟总功的比值叫做机械效率，用η表示。
（2）公式：
（3）提高机械效率的方法：增大重物、减小机械间的摩擦、减小机械自重、改进结构等。
注意：机械效率是一个比值，通常用百分数表示，由于有用功总小于总功，故机械效率总小于1；机械效率的高低与使用机械是省力还是费力无关。
三、 滑轮组机械效率的计算：（物体匀速运动）
当滑轮组竖放使用时，克服物体重力做有用功，所以有用功是W有用=Gh，总功W总=Fs，额外功W额=W总－W有=Fs－Gh，机械效率（任何情况下都适用）；
如果不计绳重和摩擦，额外功W额=G动h，机械效率
（不考虑绳子和摩擦的情况下适用）。
当滑轮组横放使用时，克服摩擦力做有用功，所以有用功是W有用=fs物，总功W总=Fs绳，额外功W额=W总－W有=Fs绳－fh，机械效率，此时与物体重力无关，绳端移动的距离与物体运动的距离的关系为s绳=ns物。
注意：
（1）当用竖放滑轮组提水中物体时，克服的不再是物体的重力，而是G-F浮，在计算机械效率时，只有将G换成G-F浮即可。
（2）由于物体和绳端同时运动，将s=nh或s绳=ns物两边同时除以时间t，所以得v绳=nv物。尤其在计算拉力的功率选用P=Fv计算时，一定要用v绳，不要用v物。
一、中考题型分析
在中考试卷中，侧重滑轮组机械效率的计算，有时结合浮力、功率一起考查，综合性强。中考中，主要以计算形式考查。近年来，分值在4分—6分左右。
二、典例精析
★考点一：滑轮及滑轮组的特点
◆典例一：(2019·盐城)如图所示，工人用动滑轮匀速提升重物，这样做( )
A．省力，不改变施力的方向
B．不省力，改变施力的方向
C．既省力，也改变施力的方向
D．既不省力，也不改变施力的方向
◆典例二：(2019·德阳)如图，分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为400N的物体匀速向上提起；已知每个滑轮重20N，忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦，图甲中车对绳子的拉力为__ __N，图乙中人对绳子的拉力为__ __N。
★考点二：滑轮组机械效率的计算
◆典例一：（2019·潍坊）一辆质量为1.5×103kg的汽车陷入一泥泞路段，司机师傅利用滑轮组和周围条件，组装成了如图所示的拖车装置。已知汽车通过泥泞路段需移动8m距离，汽车在泥泞路段受到的阻力为车重的0.1倍，滑轮组的机械效率为80%，g取10N/kg。在将车匀速拖离泥泞路段过程中，求：
（1）做的有用功；
（2）作用在绳子自由端的拉力。
◆典例二：（2019·沈阳）如图所示，电动起重机是通过电动机拉动绳子b带动滑轮组工作的装置(滑轮组的连接方式未画出)。质量为360kg的货箱放在水平地面上，与地面的接触面积是0.25m2。求：
（1）当绳子a对货箱的拉力Fa为600N时，货箱未离开地面，此时货箱对地面的压强是多大？（g取10N/kg)
（2）在匀速拉起货箱的过程中，电动机把绳子b匀速收起了12m，绳子b的拉力Fb做了2.4×104J的功，拉力Fb是多大?
（3）在上述匀速拉起货箱的过程中，使用滑轮组所做的额外功是9.6×103J，滑轮组的机械效率是多大？
1、（2019·岳阳）如图，动滑轮实质上是一个 （填“省力”或“费力”）杠杆，用60N的拉力将沙桶从地面提到9m高的楼上，拉力做的功是 J。
2、(2019·海南)小谦想把被台风刮倒的树拉正。他把绳子的一端系在乙树上，然后绕过甲树用力拉绳子，这样做有____段绳子拉甲树．如果不计绳重和摩擦，甲树受300 N拉力，则小谦对绳子的拉力至少为____N。
3、（2019·龙东）如图所示，小聪用滑轮组拉动水平地面上重为500N的物体A，使它匀速前进2m，地面对它的摩擦力为150N，小聪施加的拉力F=100N（忽略绳重和滑轮重），则滑轮组做的有用功为 J，滑轮组的机械效率为 。
4、（2019·重庆A）用图的滑轮组将一个重为180 N的物体沿竖直方向在10s内匀速提升2 m，所用的拉力为100 N，10s内拉力F的功率为______ W，该滑轮组的机械效率为________%。
5、（2019·福建）工人用如图的机械将物体匀速提升到某一高度，若物体的重力与滑轮的重力之比 G物:G滑轮=9：1,忽略绳重与摩擦的影响,则机械效率为（ ）
A. 10% B.45% C. 80% D.90%
6、（2019·新疆）用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组甲和乙，分别匀速提升同一重物时，滑轮组甲和乙的机械效率分别为80%和75%，不计绳重和摩擦，滑轮组甲和乙中的动滑轮重力之比为（ ）
A．4:3 B．3：4 C．5：4 D．4:5
7、(2019·济宁)两个滑轮按如图所示的方式组合，用5 N的拉力F拉动绳端，使物体在5 s内水平向左匀速滑动1 m，物体与地面间的摩擦力为9 N。下列选项正确的是( )
A．A是定滑轮，B是动滑轮 B．拉力F做的功为5J
C拉力F的功率为1.8W D．滑轮组的机械效率为90%
8、(2019·河北)（多选）如图所示，重为G的物体在拉力F的作用下，以v的速度匀速运动了s，已知物体在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力为物重的，不计绳重、轮与轴间的摩擦，下列说法正确的是( )
A．使用该滑轮组一定省力 B．拉力的功率为2Fv
C．额外功为(2nF－G)s D．滑轮组的机械效率为
9、（2019·河南）（多选）工人用如图所示的滑轮组，在时间t内，将重为G的货物匀速提升了h，人对绳子竖直向下的拉力恒为F．以下说法正确的是（ ）
A．拉力F的功率为 B．额外功为（2F-G）h
C．滑轮组的机械效率为 D．滑轮组的机械效率随h的增大而增大
10、（2019·孝感）如图所示，用相同的滑轮组装成甲、乙滑轮组，分别将同一重物在相等的时间内提升相同的高度，不计绳重和摩擦，则（ ）
A. 甲、乙的拉力之比是3:2 B. 甲、乙绳的自由端速度之比是1:1
C. 甲、乙拉力的功率之比是3:2 D. 甲、乙机械效率之比是1:1
11、（2019·株洲）（多选）在测量图甲所示滑轮组机械效率的实验中，通过改变物重G或动滑轮重G动进行多次实验，得到了形如图乙所示的效率与物重或动滑轮重的关系，图中纵轴表示机械效率的倒数，若不计绳重与摩擦，则橫轴可能表示（ ）
A．G B．G﹣1 C．G动 D．
12、（2019·乐山）小夏利用如图所示的滑轮组，将重量为280N的物体匀速提升了2m。已知他自身的重量为500N，对绳子施加的拉力F=200N，两脚与地面接触的总面积S=400cm2。求此过程中：
（1）小夏对地面的压强；
（2）拉力F做的功；
（3）该滑轮组的机械效率。
13、（2019·眉山）在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化为如图所示的滑轮组。为了尽快疏通道路，交警指挥拖车只用了30s时间，将水平路面上质量是1.5t的故障车匀速拖离了现场。若故障车被拖离的速度是5m/s，绳子自由端的拉力F是500N，地面对故障车的摩擦力为车重力的0.08倍。求：
（1）拉力F在30s内所做的功；
（2）整个装置的机械效率。
14、（2019·广安）如图所示，图甲是使用滑轮组从水中打捞一正方体物体的简化示意图，在打捞过程中物体始终以0.1m/s的速度匀速竖直上升，物体未露出水面前滑轮组的机械效率为75%，图乙是打捞过程中拉力F随时间t变化的图像。(不计绳重，忽略摩擦和水的阻力，g取10N/kg)求：
（1）物体的边长；
（2）物体浸没在水中时受到的浮力；
（3）物体的重力。
二、典例精析
★考点一：滑轮及滑轮组的特点
◆典例一：(2019·盐城)如图所示，工人用动滑轮匀速提升重物，这样做( )
A．省力，不改变施力的方向
B．不省力，改变施力的方向
C．既省力，也改变施力的方向
D．既不省力，也不改变施力的方向
【答案】A。
【解析】使用动滑轮可以省力，但不能改变力的方向，故A正确。
【考点】滑轮及滑轮组的特点。
◆典例二：(2019·德阳)如图，分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为400N的物体匀速向上提起；已知每个滑轮重20N，忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦，图甲中车对绳子的拉力为__ __N，图乙中人对绳子的拉力为__ __N。
【答案】400 210。
【解析】由于图甲中使用的是两个定滑轮，忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦时，车对绳子的拉力F甲=G=400N；图乙中使用的是一动一定的滑轮组，承担物重的绳子股数n=2，忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦，人对绳子的拉力 =210N。
【考点】滑轮及滑轮组的特点。
★考点二：滑轮组机械效率的计算
◆典例一：（2019·潍坊）一辆质量为1.5×103kg的汽车陷入一泥泞路段，司机师傅利用滑轮组和周围条件，组装成了如图所示的拖车装置。已知汽车通过泥泞路段需移动8m距离，汽车在泥泞路段受到的阻力为车重的0.1倍，滑轮组的机械效率为80%，g取10N/kg。在将车匀速拖离泥泞路段过程中，求：
（1）做的有用功；
（2）作用在绳子自由端的拉力。
【答案】（1）1.2×104J （2）625N。
【解析】（1）汽车在泥泞路段受到的阻力f=0.1mg=0.1×1.5×103kg×10N/kg=1.5×103N；
将车匀速拖离，由二力平衡条件可得，滑轮组对车的拉力：F拉=f=1.5×103N；所做有用功：W有用=F拉s车=1.5×103N×8m=1.2×104J；
（2）由图可知n=3，则绳子移动的距离：s绳=3s车=3×8m=24m，由得，，由W总=Fs绳得，作用在绳子自由端的拉力
。
【考点】滑轮组机械效率的计算。
◆典例二：（2019·沈阳）如图所示，电动起重机是通过电动机拉动绳子b带动滑轮组工作的装置(滑轮组的连接方式未画出)。质量为360kg的货箱放在水平地面上，与地面的接触面积是0.25m2。求：
（1）当绳子a对货箱的拉力Fa为600N时，货箱未离开地面，此时货箱对地面的压强是多大？（g取10N/kg)
（2）在匀速拉起货箱的过程中，电动机把绳子b匀速收起了12m，绳子b的拉力Fb做了2.4×104J的功，拉力Fb是多大?
（3）在上述匀速拉起货箱的过程中，使用滑轮组所做的额外功是9.6×103J，滑轮组的机械效率是多大？
【答案】（1）1.2×104Pa （2）200N （3）60%。
【解析】（1）物体的重力G=mg=360×10N/kg=36000N，货箱受到的地面的支持力F支=G-Fa=
3600N-600N=3000N，由于力的作用是相互的，所以货箱对地面的压力F=F支=3000N，货箱对地面的压强；
（2）根据W=Fs得，绳子b的拉力；
（3）匀速拉起货箱的过程中，所做的有用功W有用=W总-W额=2.4×104J-9.6×103J=1.44×104J，滑轮组的机械效率。
【考点】滑轮组机械效率的计算。
1、（2019·岳阳）如图，动滑轮实质上是一个 （填“省力”或“费力”）杠杆，用60N的拉力将沙桶从地面提到9m高的楼上，拉力做的功是 J。
【答案】省力 1080。
【解析】动滑轮实质上是一个动力臂两倍于阻力臂的省力杠杆；由图可知n=2，则动力移动的距离为s=2h=2×9m=18m，拉力做的功W=Fs=60N×18m=1080J。
【考点】滑轮及滑轮组的特点。
2、(2019·海南)小谦想把被台风刮倒的树拉正。他把绳子的一端系在乙树上，然后绕过甲树用力拉绳子，这样做有____段绳子拉甲树．如果不计绳重和摩擦，甲树受300 N拉力，则小谦对绳子的拉力至少为____N。
【答案】2 150。
【解析】】小谦的做法相当于借助一个动滑轮来拉甲树，因此，这样做有2段绳子拉甲树；根据动滑轮省一半力的特点，小谦对绳子的拉力至少为150N。
【考点】滑轮及滑轮组的特点。
3、（2019·龙东）如图所示，小聪用滑轮组拉动水平地面上重为500N的物体A，使它匀速前进2m，地面对它的摩擦力为150N，小聪施加的拉力F=100N（忽略绳重和滑轮重），则滑轮组做的有用功为 J，滑轮组的机械效率为 。
【答案】300 75%。
【解析】滑轮组做的有用功W有用=fs物=150N×2m=300J；由图可知，n=2，拉力端移动距离s绳=2s物＝2×2m＝4m，拉力做的总功W总=Fs=100N×4m=400J，滑轮组的机械效率。
【考点】滑轮组机械效率的计算。
4、（2019·重庆A）用图的滑轮组将一个重为180 N的物体沿竖直方向在10s内匀速提升2 m，所用的拉力为100 N，10s内拉力F的功率为______ W，该滑轮组的机械效率为________%。
【答案】60 60。
【解析】由题意可知，物体匀速上升的速度 = 0.2m/s，由图可知，n=3，绳端移动的距离是s=3h=3×2m=6m，绳端移动的速度v绳=3v =3×0.2m/s=0.6m/s，拉力的功率；拉力做的总功W总 =Fs=100N×6m=600J，有用功W有用=Gh=180N×2m=360J，该滑轮组的机械效率。
5、（2019·福建）工人用如图的机械将物体匀速提升到某一高度，若物体的重力与滑轮的重力之比 G物:G滑轮=9：1,忽略绳重与摩擦的影响,则机械效率为（ ）
A. 10% B.45% C. 80% D.90%
【答案】D
【解析】忽略绳重与摩擦的影响，机械效率公式，将G物:G滑轮=9：1带入得， ，故选D。
【考点】滑轮组机械效率的计算。
6、（2019·新疆）用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组甲和乙，分别匀速提升同一重物时，滑轮组甲和乙的机械效率分别为80%和75%，不计绳重和摩擦，滑轮组甲和乙中的动滑轮重力之比为（ ）
A．4:3 B．3：4 C．5：4 D．4:5
【答案】B。
【解析】不计绳重及摩擦，滑轮组的机械效率
，用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组甲和乙，分别匀速提升同一重物时滑轮组甲和乙的机械效率分别为80%和75%，则可知物重相同(都为G)，设两动滑轮重分别为G甲动、G乙动，则，，解，，滑轮组甲和乙中的动滑轮重力之比。
【考点】滑轮组机械效率的计算。
7、(2019·济宁)两个滑轮按如图所示的方式组合，用5 N的拉力F拉动绳端，使物体在5 s内水平向左匀速滑动1 m，物体与地面间的摩擦力为9 N。下列选项正确的是( )
A．A是定滑轮，B是动滑轮 B．拉力F做的功为5J
C拉力F的功率为1.8W D．滑轮组的机械效率为90%
【答案】D。
【解析】A滑轮随物体一起运动，为动滑轮，B滑轮的轴固定不动，为定滑轮，A错误；由图知，n＝2，拉力端移动距离s=2s物=2×1m=2m，拉力做功W总=Fs=5N×2m=10J， B错误；拉力做功功率，C错误；拉力做的有用功W有用＝fs物＝9N×1m＝9J，滑轮组的机械效率，D正确，故选D。
【考点】滑轮组机械效率的计算。
8、(2019·河北)（多选）如图所示，重为G的物体在拉力F的作用下，以v的速度匀速运动了s，已知物体在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力为物重的，不计绳重、轮与轴间的摩擦，下列说法正确的是( )
A．使用该滑轮组一定省力 B．拉力的功率为2Fv
C．额外功为(2nF－G)s D．滑轮组的机械效率为
【答案】BC。
【解析】由图可知，中间的滑轮为动滑轮，物体受到的摩擦力，绳端的拉力，当G动> G时，使用该滑轮组不省力，A错误；物体移动的速度是v，绳端移动的速度是2v，所以拉力的功率为2Fv，B正确；有用功W有用=fs= ，拉力的总功W总=2Fs，额外功W额外=W总-W有用=2Fs-= ，C正确；滑轮组的机械效率，D错误。故选BC。
【考点】滑轮组机械效率的计算。
9、（2019·河南）（多选）工人用如图所示的滑轮组，在时间t内，将重为G的货物匀速提升了h，人对绳子竖直向下的拉力恒为F．以下说法正确的是（ ）
A．拉力F的功率为 B．额外功为（2F-G）h
C．滑轮组的机械效率为 D．滑轮组的机械效率随h的增大而增大
【答案】AB。
【解析】由图可知，连接动滑轮绳子的股数n=2，绳端移动的距离s=nh=2h，拉力F做的功：W总=Fs=2Fh，则拉力F的功率，A正确；拉力做的有用功W有用=Gh，则额外功W额=W总-W有用=2Fh-Gh=（2F-G）h，B正确；滑轮组的机械效率，C错误；根据可知，滑轮组的机械效率与提升的高度h无关，D错误。故选AB。
【考点】滑轮组机械效率的计算。
10、（2019·孝感）如图所示，用相同的滑轮组装成甲、乙滑轮组，分别将同一重物在相等的时间内提升相同的高度，不计绳重和摩擦，则（ ）
A. 甲、乙的拉力之比是3:2 B. 甲、乙绳的自由端速度之比是1:1
C. 甲、乙拉力的功率之比是3:2 D. 甲、乙机械效率之比是1:1
【答案】AD。
【解析】由图可知，甲图中绳子股数n甲=2，乙中绳子股数n乙=3，拉起相同的重物，因此甲的拉力大小为，乙拉力的大小为，则甲、乙的拉力之比是3:2 ，A正确；物体上升的速度相同，由滑轮组特点可知，甲绳的自由端速度，乙绳的自由端速度 ，则甲、乙绳的自由端速度之比是2:3，B错误；由A、B选项可知，甲、乙拉力值比为3:2，绳的自由端速度之比是2:3，根据公式 可知，甲、乙拉力的功率之比是1:1，C错误；由公式
可知，机械效率只与物重和动滑轮重有关，甲、乙两组中，物重相等，动滑轮重相等，因此机械效率之比是1:1，D正确。故选选AD。
【考点】滑轮组机械效率的计算。
11、（2019·株洲）（多选）在测量图甲所示滑轮组机械效率的实验中，通过改变物重G或动滑轮重G动进行多次实验，得到了形如图乙所示的效率与物重或动滑轮重的关系，图中纵轴表示机械效率的倒数，若不计绳重与摩擦，则橫轴可能表示（ ）
A．G B．G﹣1 C．G动 D．
【答案】BC。
【解析】由图可知，物体由3段绳子承担，此滑轮组的机械效率，则，已知图中纵轴表示机械效率的倒数，由此可知，若不计绳重与摩擦，则橫轴可能表示G﹣1或G动，故选BC。
【考点】滑轮组机械效率的计算。
12、（2019·乐山）小夏利用如图所示的滑轮组，将重量为280N的物体匀速提升了2m。已知他自身的重量为500N，对绳子施加的拉力F=200N，两脚与地面接触的总面积S=400cm2。求此过程中：
（1）小夏对地面的压强；
（2）拉力F做的功；
（3）该滑轮组的机械效率。
【答案】（1）7.5×103Pa （2）800J （3）70%。
【解析】（1）人对地面的压力F压=G-F=500N-200N=300N，人对地面的压强
；
（2）绳自由端向下移动的距离s2h=2×2m=4m，拉力F做的功W总=Fs=200N×4m=800J；
（3）对重物做的有用功W有用=Gh=280N×2m=560J，滑轮组的机械效率。
【考点】滑轮组机械效率的计算。
13、（2019·眉山）在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化为如图所示的滑轮组。为了尽快疏通道路，交警指挥拖车只用了30s时间，将水平路面上质量是1.5t的故障车匀速拖离了现场。若故障车被拖离的速度是5m/s，绳子自由端的拉力F是500N，地面对故障车的摩擦力为车重力的0.08倍。求：
（1）拉力F在30s内所做的功；
（2）整个装置的机械效率。
【答案】2.25×103J （2）78.4%
【解析】（1）从图中可看出，绳子段数为n=3，由于v绳=nv物，所以可得绳子自由端移动的速度v绳=nv物=3×5m/s=15 m/s；由于绳子自由端受到的拉力F=500N，拉力的功率P=Fv绳=500N×15 m/s=7500W=7.5×103W，拉力F在30s内所做的功W=Pt＝7.5×103W×30s＝2.25×105J；
（2）故障车的重力G=mg=1.5×103kg×10N/kg＝1.5×104N，故障车匀速拖离时，牵引力F=f=0.08G=0.08×1.5×104N＝1.2×103N，整个装置的机械效率。
【考点】滑轮组机械效率的计算。
14、（2019·广安）如图所示，图甲是使用滑轮组从水中打捞一正方体物体的简化示意图，在打捞过程中物体始终以0.1m/s的速度匀速竖直上升，物体未露出水面前滑轮组的机械效率为75%，图乙是打捞过程中拉力F随时间t变化的图像。(不计绳重，忽略摩擦和水的阻力，g取10N/kg)求：
（1）物体的边长；
（2）物体浸没在水中时受到的浮力；
（3）物体的重力。
【答案】（1）0.1m （2）104N （3）105N。
【解析】（1）由乙图可知，拉力F在t=100s开始增大，说明浮力开始减小，说明物体开始露出水面，当t=110s时，拉力不再变化，说明物体以全部离开水面，所以物体的边长L=vt=0.1m/s×10s=1m；
（2）物体的体积V=L3=（1m）3=1m3，所以物体浸没在水中时，V排=V=1m3，受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1m3=104N；
（3）由，带入数据得，，解G=105N。
【考点】滑轮组机械效率的计算。
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