2019年中考物理真题分类汇编全集 滑轮组的机械效率专题(含解析)

2019中考物理真题分类汇编滑轮组的机械效率专题【难点中心】本专题考查滑轮组的机械效率的计算，涉及考点有对绳的拉力与物体重力的关系、绳子移动的距离与物体移动距离的关系、有用功额外功以及总功的计算；涉及物理量较多，公式较多，考试中失分较多，是中考的一难点。

【考点难点突破】【知识链节】1．有用功：定义：对人们有用的功=直接用手对重物所做的功（Gh）公式：W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总；斜面：W有用=Gh2．额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功公式：W额=W总－W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）斜面：W额=fL3．总功：定义：有用功加额外功或动力所做的功]公式：W总=W有用＋W额=Fs=W有用／η斜面：W总=fL+Gh=FL由于有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。

通常用百分数表示。

某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。

【技能方法】【母题1】（2019·福建初二期末）一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它将同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比A ．有用功增加，总功增加B ．有用功不变，总功减少C ．有用功增加，总功减少D ．有用功不变，总功不变 【答案】B【解析】把同一物体匀速提升同样的高度，由W 有=Gh 可知利用滑轮组做的有用功相同，由η=W W 有总可知改装后的机械效率提高，改装后有用功所占总功的比例增加，即总功减小或额外功减少。

AC ．滑轮组做的有用功相同，AC 错误；BD ．滑轮组的有用功不变，总功减少，故B 正确，D 错误。

【母题2】（2019·山西初二期末）如图所示，定滑轮重4 N ，动滑轮重0.5 N ，在拉力F 的作用下，1 s 内将重为4 N 的物体A 沿竖直方向匀速提高了10 cm 。

如果不计绳重和摩擦，则以下计算结果正确的是A ．绳子自由端移动速度为0.3 m/sB ．拉力F 的大小为4 NC ．拉力F 的功率为0.45 WD ．滑轮组的机械效率为75% 【答案】C【解析】由图知道，承担物重的绳子的有效股数是：n =2，A ．绳端移动的距离是：s =2h =2×0.1 m=0.2 m，绳子自由端移动的速度是：0.2m0.2m/s 1ssv t ===，故A 错误；B ．不计绳重和摩擦，则拉力()()11=4N 0.5N 2.25N 2F G G n =+⨯+=动，故B 错误；C ．拉力做的总功：W 总=Fs =2.25 N×0.2 m=0.45 J，拉力F 的功率：0.45J0.45W 1sW P t ===总，故C 正确；D ．拉力做的有用功W 有=Gh =4 N×0.1 m=0.4 J，滑轮组的机械效率是：0.4J100%100%0.45JW W η=⨯=⨯有总≈88.9%，故D 错误。

【母题3】（2019·贵州初三中考模拟）分别用如图所示的（甲）、（乙）两个滑轮组，在10 s 内将重为40 N 的物体G 匀速提升1 m ，每个滑轮的重均为20 N ，不计绳重及摩擦，下列有关说法正确的是A ．甲和乙两滑轮组所做有用功相等B ．甲滑轮组的效率大于乙滑轮组的效率C ．F 甲小于F 乙D ．F 甲做功的功率小于F 乙做功的功率 【答案】A【解析】A 、使用甲、乙两个滑轮组，目的都是将重为40 N 的物体G 匀速提升1 m ，则做的有用功均为：W 有用=Gh =40 N×1 m=40 J，故A 正确；B 、不计绳重及摩擦，滑轮组的机械效率()1W Gh Gh GW Fs G G G G nh nη====++有总动动，由题知物重相同、动滑轮重也相同，所以甲滑轮组的效率等于乙滑轮组的效率，故B 错误；C 、使用甲滑轮组时，n =2，所以施加的拉力为()()11=40N +20N =30N 22F G G =+⨯甲物轮，使用乙滑轮组时，n =3，所以施加的拉力为()()1140N +20N =20N 33F G G =+=⨯乙物轮，则F 甲大于F 乙，故C 错误；D 、使用甲滑轮组时，绳端移动的距离为s 甲=2×1 m=2 m，拉力做的功为W 甲总=F 甲s 甲=30 N×2 m=60 J；使用乙滑轮组时，绳端移动的距离为s 乙=3×1 m=3 m，拉力做的功为W 乙总=F 乙s 乙=20 N×3 m=60 J 。

由于F 甲做功的功等于F 乙做功，时间相同，由WP t=可知，F 甲做功的功率等于F 乙做功的功率，故D 错误。

【母题4】（2019·广东中山纪念中学初二期末）如图所示，某施工队利用滑轮组从水中提取质量为2 000 kg 、体积为1 m 3的物体，上升过程中物体始终不接触水底和露出水面，g =10 N/kg ，水的密度为1.0×103 kg/m 3。

（1）物体完全浸没在水中时，求物体所受浮力的大小；（2）已知动滑轮重2 000 N ，若不计绳重和摩擦，当浸没在水中的物体披匀提升时，求电动机对绳子的拉力；（3）求此滑轮组做功的机械效率（结果保留1位小数）。

【答案】（1）1×104N （2）4 000 N （3）83.3% 【解析】（1）物体受到的浮力：F 浮=G 排=ρ水V 排g =ρ水V 物g =1.0×103 kg/m 3×1 m 3×10 N/kg=1×104 N ；（2）物体所受的重力：G =mg =2 000 kg×10 N/kg=2×104 N ； 当物体浸没在水中，滑轮组对物体的拉力：F 拉=G –F 浮=2×104 N –1×104 N=1×104 N ，动滑轮重2 000 N ，由图知，n =3，电动机对绳子的拉力：()()411110N 2000N 4000N 33F FG '==⨯⨯+=+动拉。

（3）不计绳重和摩擦，滑轮组做功的机械效率：4110N 100%100%100%100%83.3%334000NW F F W F s h F η⨯=⨯=⨯=⨯=⨯=''⨯有用拉拉总。

【母题5】（2019·河北初三中考模拟）如图所示，提篮及物体总重为1 140 N ，其中物体重为1 020 N ，提篮与水平地面的接触面积为1.5 m 2，工人师傅用600 N 的力匀速提升物体，物体上升的速度为0.2 m/s 。

（不计绳重及摩擦）（1）工人师傅拉绳的功率； （2）滑轮组提升重物的机械效率；（3）体重为450 N 的小明站在提篮内利用此滑轮组提升该重物，但物体没有被提动，求提篮对地面的最小压强。

【答案】（1）240 W （2）85% （3）200 Pa【解析】（1）由图知道，有2段绳子拉物体，所以s =2h ， 拉力端移动的速度是：v 拉=2v 物=2×0.2 m/s=0.4 m/s， 所以，工人师傅拉绳的功率是：W FsP Fv t t ====600 N×0.4 m /s=240 W ； （2）滑轮组的机械效率是：1020N=22600NW Gh Gh W Fs F h η===⨯有用总=85%； （3）根据题意，不计摩擦及绳重时，F =12（G +G 动）， 所以，动滑轮重是：G 动=2F –G =2×600 N–1140 N=60 N ，体重为450 N 的小明站在提篮内利用此滑轮组提升该重物时， 小明拉绳子时的最大拉力等于其重力，F 最大=G 人=450 N ， 则对提篮的拉力是：F 拉=3F 最大=3×450 N=1 350 N， 故体对地面的最小压力是：F 压=G 小明+G +G 动–F 拉=450 N+1 140 N+60 N –1 350 N=300 N ，由于提篮与水平地面的接触面积是：s =1.5 m 2， 物体对地面的最小压强是：2300N 1.5m F p S ===200 Pa 。

【母题来源1】2019年山东济宁卷【母题原题】两个滑轮按图所示的方式组合，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5 JC ．拉力F 的功率为1.8 WD ．滑轮组的机械效率为90% 【答案】D【解析】A ．由图可知，图中滑轮A 随物体一起运动，A 是动滑轮，滑轮B 固定不动是定滑轮，故A 错误；B ．图中物体和动滑轮有2股绳子承担，所以绳子自由端移动的距离s =2×1 m=2 m ，拉力F 做的功W 总=Fs =5 N×2 m=10 J，故B 错误；C ．拉力F 的功率P =W t总=10J5s =2 W ，故C 错误；D ．物体受到的拉力与物体受到的摩擦力是一对平衡力，所以有用功：W 有=9 N×1 m=9 J ，滑轮组的机械效率η=W W 有总×100%=9J10J×100%=90%，故D 正确。

【母题来源2】2019年江苏扬州卷【母题原题】如图所示，用100 N 的拉力F 匀速提升重为240 N 的物体，在10 s 内物体上升l m ，则有用功是_____________J ，拉力的功率是_________W ，机械效率是_________。

【答案】240 30 80%【解析】240N 1m240W G h ==⨯=有；物体上升 1 m ，则拉了 3 m ，3m =0.3m /s10ss v t ==拉，100N 0.3m/s 30WP Fv ==⨯=；100N 3m 300J W Fs ==⨯=总，则机械效率240J100%100%80%300JW W η=⨯=⨯=有总。

【母题来源3】2019年重庆B 卷【母题原题】如图所示，用大小为5 000 N 的拉力F 通过滑轮组将重为800 N 的物体匀速提升和10 cm ，不计绳重与摩擦，拉力F 移动的距离为__________cm ，滑轮组的机械效率是__________%。

【答案】20 80【解析】由图知道，有两段绳子承担动滑轮和物体的物重，当提升10 cm 时，h =10 cm=0.1 m ，拉力F 移动的距离是：s =2h =2×10 cm=20 cm=0.2 m，做的有用功是：W 有=Gh =800 N×0.1 m=80 J ，做的总功是：W 总=Fs =500 N×0.2 m=100 J，由=100%W W η⨯有用总知道，滑轮组的机械效率是：80J=100%=100%100JW W η⨯⨯有用总=80%。