中考物理作图题之必考10种类型学考练 专题07 滑轮组的作图题

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一、滑轮组
1.定义：由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成的叫滑轮组。
2.特点：既能省力又能改变力的方向，但是要费距离。
3.省力特点:使用滑轮组时，有几段（股）绳子吊着物体，提起重物所用的力就是物重的几分之一，即F=G，其中F为提起重物所用的力，G为物重，n为承受物重的绳子段（股）数，即绕在动滑轮上的绳子段（股）数。
二、滑轮组作图相关要关注：
①动滑轮承担的重物的绳子股数；
②绳子起点；
③绳子自由端方向。
【例题1】（2021贵州铜仁）一个工人站在地面上，使用如图所示的滑轮组将重物从地面提升到楼顶，要求绳子的自由端要向下拉，请你用笔画线代替绳子，画出滑轮组最省力的绕绳方法。
【答案】如图所示。
【解析】与动滑轮连接的绳子能分担物体的重力，所以与动滑轮相连的绳子的股数越多越省力，但还要注意对拉力方向的要求。要使滑轮组最省力，需要承担物重的绳子段数最多，所以要从动滑轮绕起，依次绕过上面的定滑轮、下面的动滑轮。
【例题2】（2021江苏淮安）向下拉绳将重物提升，画出图中滑轮组绕绳方法。
【答案】如图所示。
【解析】向下拉绳将重物提升，从绳子自由端向上绕起，先绕过定滑轮，然后再绕过动滑轮，最后系在定滑轮下面的挂钩上。
1.如图所示，人站在地面上用滑轮组提升重物，请用笔画线代替绳子画出由两段绳子承担动滑轮和物重的绕法．
G

【答案】如图所示。
G
【解析】绳子开始系在定滑轮下挂钩上，左侧绕过定滑轮，在从右侧绕上去，通过定滑轮印出来。
2.山东临淄管仲纪念馆内有一口铜钟，质量为2t. 2013年4月，一男子钻到钟下玩耍，其他游客转动铜钟导致悬挂钟的绳索被扭断，该男子被困于钟内．闻讯赶到的消防员们迅速组装好滑轮组、站在地面一起向下拉绳将铜钟吊起，该男子趁机从钟下爬出脱困．(g取10N/kg)问：
(l)消防员们站在地面一起向下拉绳将铜钟吊起，请画出最省力的绳子绕法．
(2)消防员们在绳子自由端共施加4000N的力，使铜钟在1min内匀速缓慢上升60cm，请
计算绳子自由端拉力做功的功率．
(3)此过程中滑轮组的机械效率是多少？
【答案】（1）滑轮组绕法如图所示；（2）拉力的功率为240W；（3）滑轮组的效率为83.3%．
【解析】（1）承重绳子的有效股数越多越省力，滑轮组绕法如图所示．
（2）由图示滑轮组可知，承重绳子的有效股数n=6，
绳子自由端移动的距离s=nh=6×0.6m=3.6m，
拉力做的功W总=Fs=4000N×3.6m=14400J，
拉力的功率P=W/t=14400J/60s=240W；
（3）有用功W有用=Gh=mgh=2000kg×10N/kg×0.6m=12000J，
滑轮组的效率η=W有用、/W总=12000J/14400J≈83.3%；
3.（2021天津）在探究影响滑轮组机械效率的因素时，小明提出了如下猜想：
猜想一：滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关；
猜想二：滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关；
为了验证猜想，准备的器材如下：两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计；
小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组，用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实验，数据如下表所示：
请你解答如下问题：
(1)表中第3次实验时滑轮组的机械效率为______：根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式；
(2)分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率______（选填“越高”“越低”或“不变”）；
(3)为了验证猜想二，还需增加的实验器材是______｡
【答案】 (1) 80.0% (2)越高 (3)自重不同的滑轮
【解析】(1)第3次实验中，有用功W有=Gh=6.0N×0.1m=0.6J
通过滑轮组所做的总功W总=Fs=2.5N×0.3m=0.75J
滑轮组的机械效率
因为绳子端移动的距离是物体提升高度的3倍，所心滑轮组承重绳子的根数为3，那么滑轮组的绕线如图：
(2)分析表格数据知，用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率越高。
(3)猜想二，要验证滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关，换用自重不同的动滑轮进行实验。
实验次数
钩码所受的重力G/N
提升高度h/m
拉力F/N
蝇瑞移动的距离s/m
机械效率?
1
2.0
0.1
1.0
0.3
66.7%
2
4.0
0.1
1.8
0.3
74.1%
3
6.0
0.1
2.5
03