中考典型题-滑轮组机械效率分类计算

一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题1．某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重均为50g ）在2s 内把重物G 1和G 2提高10cm ，已知F l 和F 2的大小均为2N ，不计绳重及摩擦（g 取10N/kg ）。

下列说法中不正确的是（ ）A ．重物G 1的重力大小为5.5NB ．乙滑轮组所做的有用功是0.7JC ．F 1和F 2做功的功率之比为3:4D ．两个滑轮组的机械效率之比为4:3 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A ．从图甲可以看到，三条绳子托着动滑轮，动滑轮只是一个，重力大小是0.05kg 10N/kg 0.5N G m g ==⨯=动动把动滑轮和重物看作一个整体，这个整体处于平衡状态，可知113F G G =+动解得1 5.5N G =，重物G 1的重力大小为5.5N ，A 正确，不合题意；B ．在图乙中，把两个动滑轮和重物看作一个整体，这个整体处于平衡状态，可知2242F G G =+动解得27N G =，重物升高的高度是20.1m h =，乙滑轮组所做的有用功是227N 0.1m 0.7J W G h ==⨯=乙有用乙滑轮组所做的有用功是0.7J ，B 正确，不合题意； C ．重物G 1移动的速度是1110.1m 0.05m/s 2sh v t === 甲图中绳端移动的速度是11330.05m/s 0.15m/s v v ==⨯=绳重物G 2移动的速度是2 220.1m0.05m/s 2shvt===乙图中绳端移动的速度是22440.05m/s0.2m/sv v==⨯=绳那么可知F1和F2做功的功率之比是12121234P P F v F v==绳绳：：：F1和F2做功的功率之比为3:4，C正确，不合题意；D．甲滑轮组所做的有用功是115.5N0.1m0.55JW G h==⨯=甲有用所做的总功是112N30.1m0.6JW F s==⨯⨯=甲总乙滑轮组所做的总功是222N40.1m0.8JW F s==⨯⨯=乙总由上述可知，乙滑轮组所做的有用功是0.7JW=乙有用，那么两个滑轮组的机械效率之比是0.55J0.7J::22:210.6J0.8JW WW Wηη===甲有用乙有用甲乙甲总乙总:两个滑轮组的机械效率之比是22:21；D错误，符合题意。

1.如图所示，工人师傅用一个定滑轮和动滑轮组成滑轮组，把重为500N的箱子匀速提升5m，动滑轮的质量为8kg，不计绳重和摩擦，取g=10N/kg．(1)在图中用笔画线代替细绳组装滑轮组．(2)在向上提升箱子的过程中，人对绳子的拉力为多大?(3)在向上提升箱子的过程中，滑轮组的机械效率为多少?2.如图所示，斜面长S=10m，高h=4m．用沿斜面方向的推力F，将一个重为100N的物体由斜面底端A 匀速推到顶端B．运动过程中物体克服摩擦力做了100J的功．求：(1)运动过程中克服物体的重力做的功；(2)斜面的机械效率；(3)推力F的大小．3.工人用如图所示的滑轮组提升重物，在10s内将240N的物体匀速提升2m，已知工人的拉力为100N不计绳重与摩擦阻力，求：（1）工人做功的功率；（2）滑轮组的机械效率；（3）如果用此滑轮组匀速提升300N的重物，拉力应为多大？（取g=10m/s2）4.重2540N的货物。

如图所示，滑轮组把它提升1.7m。

若不考虑摩擦，也不考虑滑轮和绳子的物重，则：（1）绳端拉力F是多少N？（2）绳端移动的距离是多少m？（3）若考虑摩擦、滑轮和绳子的物重，须在绳端施力800N，滑轮组的机械效率是多少？5.如图所示，用一动滑轮拉一物体A以0.5m/s的速度在水平面上作匀速直线运动，物体A重为20N，受到的摩擦阻力是物重的0.2倍，水平拉力为2.5N，则在2s内拉力做的功是多少？滑轮的机械效率是多少。

（不计滑轮重力）6.如图所示，物体重180N，动滑轮重20N，绳重和摩擦不计.在拉力F的作用下，物体匀速上升.求：（1）拉力F；（2）动滑轮的机械效率.7.一辆汽车不慎陷入泥坑，司机用图所示的滑轮组将汽车拖出。

已知整个过程中，水平拉力F是1×104 N，汽车沿水平方向匀速移动了4m，滑轮组的机械效率为80％。

求：（1）拉力F做的总功；（2）有用功为多大？8.如下图所示，是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图。

专题训练(八)机械效率的计算▶类型一滑轮组机械效率的计算(一)竖直方向1.如图所示,建筑工人用滑轮组将重为480 N的物体匀速提升5 m,所用的拉力为300 N,不计绳重及滑轮摩擦,求这个过程中:(1)工人做的有用功。

(2)滑轮组的机械效率。

2.在物理拓展课上,李博同学模拟某建筑工地上塔吊的工作情景,设置了如图所示的滑轮组来提升装修材料,若他用250 N的拉力在20 s内将450 N的材料提升了10 m,求:(不计绳重和滑轮摩擦,g取10 N/kg)(1)拉力的功率。

(2)提升450 N材料时,此滑轮组的机械效率。

(3)若绳子能承受的最大拉力为400 N,此滑轮组的机械效率最大可提高到多少。

3.在如图甲所示的滑轮组中,每个滑轮等重,不计绳重和摩擦。

每次均缓慢匀速竖直向上拉绳子将重物匀速提升到相同的高度。

如果物重从200 N开始逐渐增加,直到绳子被拉断,图乙记录了在此过程中滑轮组的机械效率随物体重力的增加而变化的图象。

问:(1)每个动滑轮的重力是多少?(2)绳子能承受的最大拉力是多少?(3)当物体重800 N时,滑轮组的机械效率是多少?(二)水平方向4.小华用如图所示的滑轮组拉动货箱,已知货箱的质量为60 kg,在F=50 N的拉力作用下,货箱以0.1 m/s的速度做匀速直线运动,地面对货箱的滑动摩擦力f为货箱重的0.2。

求:(g取10 N/kg)(1)货箱的重力。

(2)拉力F的功率。

(3)货箱运动1 min,克服摩擦力所做的有用功。

(4)此滑轮组的机械效率。

5.一辆质量为1.5×103 kg的汽车陷入一泥泞路段,司机师傅利用滑轮组和周围条件,组装了如图所示的拖车装置。

已知汽车通过泥泞路段需移动8 m距离,汽车在泥泞路段受到的阻力为车重的0.1,滑轮组的机械效率为80%,g取10 N/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。

▶类型二斜面机械效率的计算6.如图所示,斜面长s=10 m,高h=4 m。

不动可动F 2F 1BAG Ol 1l 2F 1 B B GGAAsh2021年中考物理总复习 专题11 简单机械滑轮、滑轮组、机械效率（知识点+例题）一、滑轮：1.滑轮定义：周边有槽，中心有一转动的轮子叫滑轮。

因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析。

根据使用情况不同，滑轮可分为定滑轮和动滑轮。

2.定滑轮：（1）定义：工作时，中间的轴固定不动的滑轮叫定滑轮。

如下左图所示。

（2）实质：是个等臂杠杆。

（如下中图所示）轴心O 点固定不动为支点，其动力臂和阻力臂都等于圆的半径r ，根据杠杆的平衡条件，可知，因为重物匀速上升可知，则，不省力。

（3）特点：不省力，但可改变力的方向。

所谓“改变力的方向”是指我们施加某一方向的力（图中F 1方向向下）能得到一个与该力方向不同的力（图中得到使重物G 上升的力）。

（4）动力移动的距离与重物移动的距离相等，S=h 。

（如上右图所示）对于定滑轮来说，无论朝哪个方向用力，定滑轮都是一个等臂杠杆，所用拉力都等于物体的重力G 。

（不计绳重和摩擦）【例题1】如图所示用的定滑轮的拉力F 是20N ，匀速提起物体A ，不计摩擦，A 的重力为 N 。

定滑轮实质是 杠杆。

若在拉力F 的作用下，物体A 上升了2m ，则拉力F 做的功为 J 。

【答案】20；等臂；40。

【解析】拉力F 是20N ，匀速提起物体A ；F1向上向上OF2GF1l1l2hs=2h因为是定滑轮，所以G=F=20N，定滑轮实质是等臂杠杆。

动滑轮中，拉力移动的距离与物体上升的高度h之间有S=h=2m；所以W=FS=20N×2m=40J。

【变式练习1】如图所示，甲物体重6N，乙物体重10N，弹簧秤重力及摩擦均不计。

则当甲、乙两物体静止时，弹簧秤的读数为 N。

【答案】6【解析】当图中的装置静止时，它们受到的都是平衡力的作用。

甲的重力为6N，它对弹簧秤的拉力就是6N，两侧拉力平衡，因此，乙端对弹簧秤的拉力也是6N，即弹簧测力计的示数为6N。

2020年中考物理试题专项训练——专题五十四：滑轮组机械效率的计算1.（2020抚顺，10）如图所示，小吉用200N的拉力，在4s内将重500N的物体匀速提高2m。

不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（）A. 动滑轮重为100NB. 滑轮组的机械效率为62.5%C. 拉力做功为1000JD. 拉力的功率为300W2.（2020随州，9）体重为60kg的工人利用如图滑轮组将一质量为80kg的重物A匀速提升1m，此时该滑轮组的机械效率为80%（不计绳重与摩擦，g取10N/kg），小明对此工作过程及装置作出了以下论断：①动滑轮重为200N②此过程中，工人对绳的拉力做功1000J③重物匀速上升过程中，它的机械能增大④若增大重物A的质量，该工人用此滑轮组匀速拉起重物时，机械效率不可能达到90%关于小明的以上论断（）A. 只有①③正确B.只有②③正确C.只有①②③正确D.①②③④都正确3.（2020绵阳，13）将一个定滑轮和挂有一个重6N钩码的动滑轮分别组装成如图甲和乙所示的两种滑轮组。

在图甲滑轮组，用大小为36N的竖直向下的拉力F1把钩码匀速提升了0.3m；在图乙滑轮组，用竖直向上的拉力F2把钩码匀速提升了0.6m。

不计摩擦和绳重。

设图甲滑轮组的机械效率为η甲，图乙滑轮组的机械效率为η乙，则A. η甲＞η乙B. η甲＜η乙C. η甲≈55.5%D. η乙≈83.3%4.(2020黄石，6)如图，是一位同学组装的提升重物装置，他用100N的拉力F，在10s内把重150N的重物G提升4m，则此过程中（）A.该滑轮组的效率为75%B.他做的总功为1200JC.他做的有用功为800JD.他对滑轮组做功的功率为60W5.（2020重庆A，7）滑轮是提升重物时经常用到的一种机械,工人师傅用500N的拉力F,利用图5所示的滑轮将重800N的重物在30S内匀速提高了6m下列判断正确的是（）A.绳端移动的速度为0.2 m/sB.该滑轮的机械效率为62.5%C.工人师傅拉绳子的功率为200WD.提升重物所做的有用功为3600J6.（2020云南，8）如图甲所示，虚线框内是由两个相同的滑轮安装成的滑轮组。

一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题1．用如图所示的滑轮组拉动物体A ，使物体A 以0.2m/s 的速度水平向左匀速运动10s 。

已知物体A 重500N ，物体A 受到的摩擦力为120N ，拉力F 的功率为30W 。

下列说法正确的是（ ）A ．绳子自由端移动的距离为2mB ．拉力F 的大小为40NC ．滑轮组的机械效率为80%D ．滑轮组对物体A 所做的功为1000J 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A ．由图知，3n =，绳子自由端移动的距离的速度为30.2m /s 0.6m /s v nv ==⨯=绳物则绳子自由端移动的距离为0.6m /s 10s 6m s v t ==⨯=绳绳故A 错误； B ．由W Fs P Fv t t=== 可得拉力的大小30W 50N 0.6m /sP F v ===绳 故B 错误；CD ．物体移动的距离为0.2m /s 10s 2m s v t ==⨯=物滑轮组对物体所做功为120N 2m 240J W fs ==⨯=有总功为50N 6m 300J W Fs ==⨯=绳总滑轮组的机械效率为240J100%100%80%300JW W η=⨯=⨯=有总故C正确，D错误。

故选C。

2．用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，每件货物重100N，每次运送的量不定，图乙是记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图像，则动滑轮重为_____________N，当某次运送3件货物时，绳子的拉力F是_______ N ，滑轮组的机械效率为_________；经过分析，发现使用同一滑轮组，_________ ，可以提高滑轮组的机械效率（不考虑绳重和摩擦）。

【答案】100 200 75% 增加物重【解析】【详解】[1]由图乙可知，运送一件货物的重力为100N时，滑轮组的机械效率是50%，不计绳重和摩擦时，滑轮组的机械效率η=100N==50%100N+W W Gh GW W W Gh G h G G G ===+++有有总有额动动动G动=100N[2]由图可知，n=2则运送3件货物时绳子的拉力F=12(G总+G动)=12(3×100N+100N)=200N[3]不计绳重和摩擦，此时滑轮组的机械效率η′=3100N==3100N+100NW W G h GW W W G h G h G G⨯===+++⨯有有总总总有额总动总动75%[4]由以上计算可知，使用同一滑轮组，增加物重，可以提高滑轮组的机械效率。

中考物理知识点突破——滑轮、机械效率相关计算题及解析，共17小题1．如图所示，动滑轮重4N，所吊重物B重20N，物体A重240N，此时物体B恰好以0.1m/s 的速度匀速下降。

不计绳重、绳子的伸长和滑轮组内部的摩擦。

求：（1）水平面对物体A的摩擦力是多大？（2）要使物体B恰好以0.2m/s的速度匀速上升，则要对物体A施加水平向右拉力F的功率为多大？2．举世嘱目的港珠澳大桥于2018年10月24日正式通车，是集桥、岛、隧道于一体的跨海桥梁。

图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图，若使用柴油机和滑轮组将高h＝1m的实心长方体A从海底以0.1m/s的速度匀速吊出海面；图乙是物体A所受拉力F1随时间t变化的图象。

（ρ海＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg，不计摩擦、水的阻力及绳重）。

求：（1）物体A的密度。

（2）当物体A在计时起点的位置时，上表面受到海水的压力。

（3）物体A露出水面前，柴油机对绳的拉力F做的功W随时间t的变化图象，如图丙，求此过程滑轮组的机械效率。

3．如图是用动滑轮提升货物A的示意图。

用300N竖直向上的拉力F使重500N的货物A在10s的时间内匀速竖直上升了2m。

求：（1）提升货物所做的有用功W有；（2）拉力通过的距离及拉力的功率P；（3）动滑轮的机械效率η。

4．如图1所示，装有0.01m3水的圆桶置于水平地面上，桶与地面间的接触面积为0.2m2。

桶的质量忽略不计，g取10N/kg。

（1）求桶中水的质量。

（2）求这桶水对地面的压强。

（3）某同学用图2所示的滑轮组将这桶水匀速提升2m的过程中，所用拉力为40N．求该滑轮组的机械效率。

5．小段用如图所示装置，使用一根杠杆AB和滑轮的组合将一合金块从水中提起，滑环C 可在光滑的滑杆上自由滑动。

已知合金密度ρ＝1.1×04kg/m3：所用拉力F为500N，且始终竖直向下：O为支点，且AO＝4OB：动滑轮的机械效率为75%．若杠杆质量、杠杆与攴点间摩擦不计，整个过程中合金块始终未露出水面。

类型一：物体在竖直方向移动1.如图是用动滑轮运送建筑材料A的示意图，在卷扬机对绳子的拉力作用下，使重800 N的建筑材料A在50 s 的时间里，匀速竖直上升了10 m．在这个过程中，动滑轮提升建筑材料A所做的有用功为W有，卷扬机对绳子的拉力F做功的功率为200 W．绳重可忽略不计．求：(1)有用功W有；(2)动滑轮匀速提升建筑材料A的机械效率η.解：(1)有用功W有＝G物h＝800 N×10 m＝8×103 J(2)W总＝Pt＝200 W×50 s＝1×104 Jη＝W有W总×100%＝8×103 J1×104 J×100%＝80%2.如图所示，工人用240 N的拉力拉绳使水中的小船匀速靠岸，用10分钟将绳子拉下60 m ，已知小船重1.8×104 N，小船行进中受到的阻力是它所受重力的0.01倍．求：(1)小船受到的浮力；(2)工人拉绳时做功的功率；(3)此装置的机械效率．解：(1)因船漂浮，则船受到的浮力F浮＝G＝1.8×104 N(2)由题知人的拉力F＝240 N，绳子运动距离s＝60 m，运动时间t＝10 min，则工人拉绳子做功的功率：P＝Wt＝Fst＝240 N×60 m10×60 s＝24 W(3)根据题意知W有用＝F阻s′，W总＝Fs故装置的机械效率：η＝W有用W总×100%＝F阻s′Fs×100%＝0.01 G 240 N ×100%＝0.01×1.8×104 N240 N×100%＝75%3.一名体重为560 N、双脚与地面接触面积为0.04 m2的学生站在水平地面上，用如图所示的滑轮组，在20 s 内将600 N的重物匀速提升1 m(绳重及绳与滑轮之间的摩擦不计)．(1)请画出滑轮组的绕线．当这名学生未提重物时，他站在地面上对地面的压强多大？(2)若匀速提升重物的过程中，滑轮组的机械效率是75%，拉力的功率多大？(3)若用该滑轮组将800 N的重物匀速提起1 m，机械效率又是多大？解：(1)根据题意可得滑轮组的绕线方式如答图所示学生未提重物对地面的压力为：F＝G＝560 N未提重物站立时对地面的压强：p＝FS＝560 N0.04 m3＝1.4×104 Pa(2)因为η＝G物hFs×100%，则拉力为：F拉＝G物nη＝600 N2×75%＝400 N拉力功率为：P＝Wt＝F拉st＝400 N×2×1 m20 s＝40 W(3)由F＝1n(G动＋G物)，故动滑轮的重量：G动＝nF拉－G物＝2×400 N－600 N＝200 Nη＝W有用W总×100%＝GhFs×100%＝G物h12（G动＋G物）×2h×100%＝G物G动＋G物×100%＝800 N800 N＋200 N×100%＝80%4.利用如图所示的滑轮组把重180N的物体匀速提高10m，已知滑轮组机械效率是80%（不计绳重和摩擦），求：（1）提升重物时做的有用功为多少？（2）作用在绳子自由端的拉力为多大？（3）用此滑轮组匀速吊起重为455N的物体时，滑轮组的机械效率是多大？解：（1）滑轮组所做的有用功：W有=Gh=180N×10m=1800J；（2）由图知，n=3，由η=η＝W有W总=GhFs=GnF，F=Gnη=180 N3×80%=75N；（3）不计绳重和摩擦，F拉=G＋G动n，则G动=nF拉-G=3×75N-180N=45N，提升G′=455N的重物时，F拉′=G'＋G动3=455N＋45N3=5003N，η′=W有'W总'=G'hF's=G'nF'=455N3 ×5003N=91%．5. 用如图所示滑轮组提升重物．人用200N 的拉力F 在30s内使重为360N 的物体匀速上升了6m ．不计绳重和摩擦，求：（1）人拉绳子做功的功率； （2）此滑轮组的机械效率；（3）若用此滑轮组将600N 的重物匀速向上提升了10m 则所用的拉力和拉力做的功各是多少？解：（1）由图知n=2，s=2h=2×6m=12m ，人做的总功：W 总=Fs=200N ×12m=2400J ； 人做功的功率： P = W 总t = 2400 J30 s = 80W ；（2）人做的有用功：W 有=Gh=360N ×6m=2160J ； 滑轮组的机械效率：η= W 有用W 总×100%=2160 J2400 J×100%=90%；（3）不计摩擦和绳重 F = 12 （G 物+G 动）所用动滑轮的重：G 动=2F ﹣G=2×200N ﹣360N=40N ； 若用此滑轮组将600N 的重物，则拉力F 1= 12（G 物1+G 动）= 12（600N+40N ）=320N ；拉力做的功W 1=F 1s 1=320N ×2×10m=6400J6. 建筑工地上，某施工人员利用如图6所示的滑轮组匀速提升重物．若不计摩擦和绳重．求： （1）利用这个滑轮组匀速提升重为1200N 的物体时，所用的拉力是500N ，此时滑轮组的机械效率是80%，拉力做功的功率是750W ，求重物在1min 内匀速上升的高度？ （2）当用这个滑轮组匀速提升重为1800N 的物体时，拉力是多少？ 解：（1）由题意知，拉力在1min 做的功为：W 总=Pt=750W ×60s=45000J根据W 总=Fs 得s=W 总F =45 000 J500 N=90m由图知，此滑轮组由三段绳子承担物重，所以s=3h则h=13s=13×90m=30m（2）因为滑轮组由3段绳子承担物重，所以F=13（G物+G 动）不计绳重和摩擦，F 拉=G ＋G 动n，则G 动=nF 拉-G=3×500N ﹣1200N=300N则F ′=13（G 物′+G 动）=13×（1800N+300N ）=700N7. 如图所示，是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图。