2024年中考物理題型專題難點(diǎn)（全國(guó)）專題36 滑輪（組）機(jī)械效率綜合難題應(yīng)用題（教師版）

2024年物理中考二輪復(fù)習(xí)以題型精煉攻克難點(diǎn)亮點(diǎn)的60個(gè)小微專題專題36滑輪（組）機(jī)械效率綜合難題應(yīng)用題1.建筑工人用如圖所示的滑輪組勻速提升貨物，當(dāng)貨物的重力為300N時(shí)，工人對(duì)繩施加的拉力為200N，不計(jì)繩重與摩擦。求：（1）動(dòng)滑輪的重力G動(dòng)；（2）此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率η?！敬鸢浮浚?）動(dòng)滑輪的重力G動(dòng)為100N；（2）此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率η為75%?！窘馕觥浚?）由圖可知，有兩段繩子拉著動(dòng)滑輪，不計(jì)繩重與摩擦，根據(jù)F＝（G+G動(dòng)）可知，動(dòng)滑輪的重力為：G動(dòng)＝nF﹣G＝2×200N﹣300N＝100N；(2)不計(jì)繩重與摩擦，滑輪組的機(jī)械效率為：η＝＝＝＝＝75%。 2.（2023四川眉山）如圖所示，工人用滑輪組提升重物，已知重物重力，動(dòng)滑輪重力。在工人用力作用下，重物勻速上升，達(dá)到規(guī)定高度處。不計(jì)繩重和機(jī)械之間的摩擦。求：（1）拉力做功的功率；（2）滑輪組的機(jī)械效率；（3）若用該裝置提升另一重物時(shí)，機(jī)械效率達(dá)到，則該重物的重力是多少？【答案】（1）240W；（2）83.3％；（3）1800N【解析】（1）承擔(dān)物重的動(dòng)滑輪上繩子的段數(shù)，不計(jì)繩重和機(jī)械之間的摩擦，拉力拉力移動(dòng)距離拉力做功拉力做功的功率（2）滑輪組的有用功機(jī)械效率（3）若用該裝置提升另一重物時(shí)，機(jī)械效率達(dá)到，則解得該重物的重力是。答：（1）拉力做功的功率240W；（2）滑輪組的機(jī)械效率83.3％；（3）若用該裝置提升另一重物時(shí)，機(jī)械效率達(dá)到，則該重物的重力是1800N。3.2022年4月，一頭質(zhì)量為180kg的海豚在昌江棋子灣受傷擱淺，被救援人員送至科研基地治療。救援過(guò)程中，利用如圖所示的滑輪組，在40s時(shí)間內(nèi)，救援人員用500N的拉力拉動(dòng)繩端，把輕質(zhì)布兜內(nèi)的海豚沿豎直方向勻速提升2m。g取10N/kg，問(wèn)，此過(guò)程中：（1）滑輪組對(duì)海豚做的有用功有多大？（2）拉力做功的功率有多大？（3）滑輪組的機(jī)械效率有多大？【答案】（1）3.6×103J；（2）100W；（3）90%【解析】（1）質(zhì)量為180kg的海豚，被勻速提升2m，所以滑輪組對(duì)海豚做的有用功（2）由滑輪組可知，動(dòng)滑輪上繩子根數(shù)n=4，繩子拉的距離s=4×2m=8m拉力做功拉力做功的功率（3）滑輪組的機(jī)械效率答：（1）滑輪組對(duì)海豚做的有用功為3.6×103J；（2）拉力做功的功率為100W；（3）滑輪組的機(jī)械效率為90%。4.如圖所示，工人師傅利用滑輪組將靜止在水平地面上質(zhì)量為45kg的石板勻速提升6m，用時(shí)30s。石板與地面接觸面積為9000cm2，動(dòng)滑輪重為50N。（g取10N/kg，不計(jì)繩重和摩擦）求：（1）提升前石板對(duì)地面的壓強(qiáng)；（2）石板上升的速度和工人師傅所用拉力；（3）拉力的功率?！敬鸢浮浚?）500Pa；（2）0.2m/s，250N；（3）100W【解析】（1）提升前石板對(duì)地面的壓力為受力面積為提升前石板對(duì)地面的壓強(qiáng)為（2）物體上升的速度為工人師傅所用拉力（3）繩端移動(dòng)的距離為拉力做總功為拉力功率為答：（1）石板對(duì)地面壓強(qiáng)為500Pa；（2）石板上升的速度為0.2m/s，工人師傅所用拉力為250N；（3）拉力功率為100W。5.某建筑工人用300N的拉力，在25s內(nèi)將重力為800N的水泥利用滑輪組勻速提高4m，如圖所示。若不計(jì)摩擦和繩重，請(qǐng)你完成下列計(jì)算：（1）動(dòng)滑輪的重力；（2）工人做功的功率；（3）該裝置的機(jī)械效率?！敬鸢浮浚?）100N；（2）144W；（3）89%【解析】（1）由圖可知，繩子的有效股數(shù)n=3，不計(jì)摩擦和繩重，動(dòng)滑輪的重力G動(dòng)=3F-G=3×300N-800N=100N（2）當(dāng)水泥提升4m時(shí)，繩子自由端所移動(dòng)的距離s=3×4m=12m工人做的總功W總=Fs=300N×12m=3600J工人做功的功率（3）有用功W有=Gh=800N×4m=3200J該裝置的機(jī)械效率答：（1）動(dòng)滑輪的重力是100N；（2）工人做功的功率是144W；（3）該裝置的機(jī)械效率是89%。6.（2023江蘇徐州）工人用一個(gè)定滑輪勻速提升質(zhì)量為18kg的物體，所用的拉力為200N，物體升高2m，g取10N/kg。求：（1）物體受到的重力；（2）定滑輪的機(jī)械效率?！敬鸢浮浚?）180N；（2）90%【解析】（1）根據(jù)G=mg可得，物體受到的重力為（2）有用功根據(jù)定滑輪的特點(diǎn)可知，繩子自由端移動(dòng)的距離等于物體升高的距離，則拉力做的總功為故定滑輪的機(jī)械效率為答：（1）物體受到的重力為180N；（2）定滑輪的機(jī)械效率為90%。7.如圖所示，工人用滑輪組將重為400N的重物從井底勻速吊起2m用時(shí)為8s，工人所用拉力F為250N，求：（1）滑輪組的機(jī)械效率；（2）拉力F的功率?！敬鸢浮浚?）80%；（2）125W【解析】（1）由圖可知，滑輪組的有效繩子段數(shù)為n=2，則滑輪組的機(jī)械效率為η=80%（2）繩子自由端移動(dòng)的距離為s=nh=2×2m=4m拉力F做的功為W=Fs=250N×4m=1000J則拉力F的功率為P=125W答：（1）滑輪組的機(jī)械效率為80%；（2）拉力F的功率為125W。8．（2023·湖南長(zhǎng)沙）如圖，小明用一個(gè)動(dòng)滑輪和幾個(gè)相同的杠鈴片自制了一個(gè)健身器，已知?jiǎng)踊喌馁|(zhì)量為5kg，每個(gè)杠鈴片的質(zhì)量為10kg。不計(jì)繩重和摩擦，g取10N/kg，小明通過(guò)握桿豎直向上勻速拉動(dòng)繩子提升杠鈴片的過(guò)程中，求：（1）杠鈴片在0.5s內(nèi)上升0.2m，杠鈴片的速度；（2）動(dòng)滑輪下掛著兩個(gè)杠鈴片，握桿對(duì)繩子拉力的大??；（3）動(dòng)滑輪下掛著四個(gè)杠鈴片，杠鈴片上升了0.1m，在此過(guò)程中握桿對(duì)繩子的拉力做的功。

【答案】（1）0.4m/s；（2）125N；（3）45J【解析】（1）杠鈴片上升的速度（2）由圖可知，動(dòng)滑輪由兩段繩子承擔(dān)，即n=2,當(dāng)動(dòng)滑輪下掛兩個(gè)杠鈴片，不計(jì)繩重和摩擦，握桿對(duì)繩子的拉力（3）動(dòng)滑輪下掛著四個(gè)杠鈴片，拉力所做的功9.新冠疫情期間，為更好的收治重癥患者，武漢市集結(jié)了約4萬(wàn)名建設(shè)者，僅用10天左右時(shí)間就使火神山、雷神山醫(yī)院成功交付使用，再次讓世界見證了“中國(guó)速度”。如圖所示，工人用滑輪組裝置沿水平軌道運(yùn)送建筑工件，用力F拉繩使工件沿水平軌道勻速運(yùn)動(dòng)的速度v＝0.5m/s，經(jīng)t＝20s將工件送到目的地。已知工件的質(zhì)量M＝600kg，與軌道的接觸面積S＝1.2m2，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受阻力f是重力的k＝0.2倍；若滑輪組的繩保持豎直方向，不計(jì)繩重和滑輪與繩間的摩擦，滑輪組裝置的機(jī)械效率η＝96%，取g＝10N/kg。求：（1）工件在軌道上勻速前進(jìn)時(shí)對(duì)軌道的壓強(qiáng)p；（2）工人拉力F做功的功率P；（3）動(dòng)滑輪的質(zhì)量m?！敬鸢浮浚?）5000Pa；（2）625W；（3）5kg?！窘馕觥浚?）工件在軌道上勻速前進(jìn)時(shí)，對(duì)軌道的壓力：F壓＝GM＝mMg＝600kg×10N/kg＝6000N，對(duì)軌道的壓強(qiáng)：p＝＝＝5000Pa；（2）運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的阻力：f＝0.2GM＝0.2×6000N＝1200N，由圖可知，滑輪組繩子的有效股數(shù)n＝2，則滑輪組的機(jī)械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝96%，解得：F＝625N，繩端移動(dòng)的速度：v繩＝nv＝2×0.5m/s＝1m/s，則拉力的功率：P＝＝＝Fv繩＝625N×1m/s＝625W；（3）不計(jì)繩重和滑輪與繩間的摩擦，由F＝（f+G動(dòng)）可得，動(dòng)滑輪的重力：G動(dòng)＝nF﹣f＝2×625N﹣1200N＝50N，由G＝mg可得，動(dòng)滑輪的質(zhì)量：m＝＝＝5kg。10.質(zhì)量為60kg的工人用如圖甲所示的滑輪組運(yùn)送貨物上樓，滑輪組的機(jī)械效率隨貨物重力變化的圖象如圖乙，機(jī)械中摩擦力及繩重忽略不計(jì)，（g＝10N/kg）。問(wèn)：(1)若工人在1min內(nèi)將貨物勻速向上提高了6m，作用在鋼繩上的拉力為400N，拉力的功率是多大；(2)動(dòng)滑輪受到的重力；(3)該工人豎直向下拉繩子自由端運(yùn)送貨物時(shí)，若要工人不被拉離地面，此滑輪組機(jī)械效率最大值是多少？【答案】(1)120W；(2)200N；(3)889%【解析】(1)由圖可知，n=3，則繩端移動(dòng)的距離拉力做的功拉力的功率(2)由圖乙可知，物重G=300N時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率η=60%，因機(jī)械中摩擦力及繩重忽略不計(jì)，克服物重做的功為有用功，克服動(dòng)滑輪重力和物重做的功為總功，所以，滑輪組的機(jī)械效率所以(3)已知工人的質(zhì)量為60kg，則該工人豎直向下拉繩子自由端運(yùn)送貨物時(shí)，繩子的最大拉力由可得，提升的最大物重則滑輪組的最大機(jī)械效率11.如圖所示，人用滑輪組拉著重810N的物體使其沿豎直方向以0.1m/s的速度勻速向上運(yùn)動(dòng)了5s，人對(duì)繩子向下的拉力為300N．求：（1）物體上升的高度；（2）滑輪組的機(jī)械效率；（3）拉力的功率?！敬鸢浮浚?）物體上升的高度為0.5m；（2）滑輪組的機(jī)械效率為90%；（3）拉力的功率為90W?！窘馕觥浚?）由v＝可得，物體上升的高度：h＝vt＝0.1m/s×5s＝0.5m；（2）由圖可知，滑輪組繩子的有效股數(shù)n＝3，滑輪組的機(jī)械效率：η＝＝＝＝＝×100%＝90%；（3）拉力端移動(dòng)距離s＝3h＝3×0.5m＝1.5m，總功：W總＝Fs＝300N×3h＝300N×1.5m＝450J，拉力的功率：P＝＝＝90W。12.美鄉(xiāng)村建設(shè)中，工人用起吊裝置提升建筑材料，如圖。某次把質(zhì)量為200kg的材料勻速提升6m用時(shí)15s，消耗電能1.5×104J。g取10N/kg。求這次勻速提升材料過(guò)程中(1)材料所受拉力F的大??；(2)拉力F對(duì)材料做功的功率；(3)該裝置的效率?！敬鸢浮?1)2000N；(2)800W；(3)80%【解析】(1)建筑材料勻速上升，拉力等于重力F=G=mg=200kg×10N/kg=2000N材料所受拉力F的大小為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拉力做功的功率為800W。(3)該裝置的機(jī)械效率η===×100%=80%該裝置的效率為80%。13．科技館里兩位老人正饒有興致地體驗(yàn)升降座椅裝置，小明觀察后畫出簡(jiǎn)圖（如圖）進(jìn)行研究。若爺爺質(zhì)量m人＝60kg，奶奶用F＝240N的拉力將爺爺勻速拉升到頂端，該過(guò)程中奶奶手握住繩子向下拉動(dòng)的總長(zhǎng)度s＝6m。不計(jì)繩重和摩擦，g取10N/kg。求：（1）奶奶所做的功；（2）動(dòng)滑輪（含座椅）的質(zhì)量；（3）該升降座椅裝置的機(jī)械效率（保留一位小數(shù)）?！敬鸢浮浚?）奶奶所做的功是1440J；（2）動(dòng)滑輪（含座椅）的質(zhì)量是12kg；（3）該升降座椅裝置的機(jī)械效率是83.3%?！窘馕觥浚?）奶奶所做的功：W＝Fs＝240N×6m＝1440J；（2）爺爺?shù)馁|(zhì)量m人＝60kg，則爺爺?shù)闹亓Γ篏＝mg＝60kg×10N/kg＝600N，由圖可知，n＝3，不計(jì)繩重和摩擦，由F＝（G+G動(dòng)）可得動(dòng)滑輪（含座椅）的重力：G動(dòng)＝nF﹣G＝3×240N﹣600N＝120N，動(dòng)滑輪（含座椅）的質(zhì)量：m動(dòng)＝＝＝12kg；（3）不計(jì)繩重和摩擦，該升降座椅裝置的機(jī)械效率：η＝＝＝＝＝×100%≈83.3%。14.如圖，某同學(xué)用40N的拉力，在6s內(nèi)將重90N的物體勻速提升2m，不計(jì)繩重和摩擦。在此過(guò)程中，求∶(1)拉力F做的有用功是多少？(2)該滑輪組的機(jī)械效率是多少？(3)拉力開的功率是多少？(4)若繩子所能承受的最大拉力是45N，請(qǐng)計(jì)算說(shuō)明，使用該滑輪組能否提起重120N的物體？【答案】(1)180J；(2)75%；(3)40W；(4)不能【解析】由圖可知，滑輪組的動(dòng)滑輪繞3段繩。(1)拉力F做的有用功W有=Gh=90N×2m=180J(2)該滑輪組的機(jī)械效率方法一：方法二：(3)拉力F的功率(4)不計(jì)繩重和摩擦，額外功W額=W總-W有=240J-180J=60J動(dòng)滑輪的重力G動(dòng)==30N繩子所能承受的最大拉力是45N，提起物體的最大重力G最大=3F最大-G動(dòng)=3×45N-30N=105N＜120N使用該滑輪組不能提起重120N的物體。答：(1)拉力F做的有用功是180J；(2)該滑輪組的機(jī)械效率是75%；(3)拉力開的功率是40W；(4)若繩子所能承受的最大拉力是45N，使用該滑輪組不能否提起重120N的物體。15.為了進(jìn)一步理解所學(xué)知識(shí)，朝陽(yáng)中學(xué)物理興趣小組組裝了如圖所示的裝置。一輛質(zhì)量為0.3kg的玩具電動(dòng)小車放置在粗糙水平桌面上，其與桌面間的滑動(dòng)摩擦力為2N，一根不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩一端固定在小車尾部，另一端依次跨過(guò)定滑輪、動(dòng)滑輪后固定在O點(diǎn)，兩滑輪質(zhì)量都為0.05kg。當(dāng)小車向右運(yùn)動(dòng)，借助細(xì)繩、滑輪帶動(dòng)質(zhì)量為0.2kg的物體以0.1m/s的速度沿豎直方向勻速上升，不計(jì)細(xì)繩與兩滑輪之間的摩擦，不考慮空氣阻力，求：(1)細(xì)繩的拉力F；(2)滑輪組的機(jī)械效率η；(3)玩具電動(dòng)小車牽引力的功率P?！敬鸢浮浚?）1.25N；（2）80%；（3）0.65W【解析】(1)動(dòng)滑輪與重物在細(xì)繩的拉力作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，將動(dòng)滑輪和物體看做整體，整體處于平衡狀態(tài)，受平衡力，根據(jù)平衡力條件，可得則(2)滑輪組的機(jī)械效率(3)由題意可知，小車也做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則小車的牽引力則牽引力的功率16.使用如圖所示的機(jī)械裝置，某人從井里提升78kg的重物，在10s內(nèi)沿水平地面向右勻速行走了8m，該人拉繩子的力是400N（繩重與摩擦忽略不計(jì)）。求：(1)物體上升的速度是多少？(2)拉力的功率是多少？(3)該裝置的機(jī)械效率是多少？(4)動(dòng)滑輪的重力是多少？【答案】(1)0.4m/s；(2)320W；(3)97.5%；(4)20N【解析】(1)人移動(dòng)的距離，所用的時(shí)間，人移動(dòng)的速度物體移動(dòng)的速度(2)拉力做的功拉力的功率(3)物體上升的高度該裝置的機(jī)械效率(4)動(dòng)滑輪重力17.工人師傅利用如圖甲所示的滑輪組搬運(yùn)石材。質(zhì)量為的石材放在水平地面上，在