初中物理中考典型题-简单机械学霸级难题详解

初中物理中考典型题-简单机械学霸级难题详解

1、某兴趣小组用如图甲所示的滑轮组（物体与动滑轮用绳子a连接）匀速拉动放在同一水平面上的不同物体，物体受到的摩擦力从200N开始逐渐增加，直到组装滑轮组的绳子b被拉断，每次物体拉动的距离均为2m。

通过实验绘出了该滑轮组机械效率随物体受

到摩擦力大小变化的关系图像如图乙。

（不计绳重和绳与滑轮间的摩擦）求：

（1）动滑轮重力

（2）当滑轮组的机械效率为80%，

物体以0.2m/s的速度匀速运动时，该滑轮组的有用功率

（3）一个重500N的同学利用该滑轮组，想独自用竖直向下的力拉断绳子b，请你通过计算分析他能否实现。

【考点】滑轮组的特点、机械效率、功率、受力分析等【思路】通过题目的描述不难发现，作为滑轮组分析，这个题目最特别的地方就是滑轮组不是在提升物体，而是拖着它在地面移动，咦~这要怎么变通呢？嗯——，那我们是不是需要分析下滑轮组下端绳子上的力呀？对呀，绳子上的力才是滑轮组在提升过程中要克服的，在这个题目中就不再是物体的重力了，那又是什么呢？物体在地面上被拉动，那拉动的过程要克服的就是物体受

到的摩擦力，由此，可以对应到滑轮组，滑轮组向上提升时，克服的就是物体受到的摩擦力。这一点想清楚了，这个滑轮组的题目和我们平时做的是不是思路就一样了？嗯呐！那让我们来看下题目中的要求吧。

第一小题，让我们计算的是动滑轮重力，提到动滑轮重力，我们知道它是影响滑轮组机械效率的关键。那我们就从滑轮组的机械效率入手来解决它。有关滑轮组效率，在乙图中，我们可以发现一组准确的数据，那就是当摩擦力是200N 时，滑轮组的机械效率是50%，结合本题，我们可以写出：1

11W W η=有用总50200200111

=+=+=动动G N N s G s f s f η﹪，就可以

解出动滑轮重力了，OK,第一小题解决！

第二小题，借助第一小题解出的动滑轮重力，加上已知的机械效率80%，很容易求得此时的摩擦力，还用第一小题的式子就可以，看出来没？嗯，接下来就该计算滑轮组的有用功率了。有用功率自然对应有用功，那有用功在本题里就是克服摩擦力做的功了。也就是说，有用功率就是克服摩擦力做功的功率。摩擦力大小知道了，速度题目中已经给出，由功率的公式P=Fv 直接计算就好了。

第三小题的问题有点特别，这是有人要逞英雄的节奏啊~嘻嘻……让我们来验证下吧。首先要想想看，这

个重500N 的同学竖直向下拉绳子，最大能用多大的力呢？他最大能拉多大的力，好像不好想啊~他要是个大力士，没准儿可以拉到N 大的力哦！一下不就拉断了吗？哦~，是吗？我不信。可不是老师小瞧他，我们对这位同学做下受力分析就明白了。他向下拉绳子的时候，受几个力呢？嗯，竖着向下的重力，地面给他竖直向上的支持力，还有绳子给他竖直向上的拉力。那就是说F 拉=G-F 支，等等，是不是F 拉最大也大不过他的重力。嗯对

了，等于重力就已经被吊起来了，哈哈……那就是说F 拉最大就是500N 。绳子被拉断需要的力是多大呢？我们

可以从乙图中找到，绳子被拉断时物体与地面间的摩擦力为1600N ，根据绳b 承受的最大拉力 )

(3133f G F +=动，计算出来和同学的最大拉力比较下就可以知道绳子能不能被拉断啦。

【分析】

（1）由图象知，当物体与地面间摩擦力为200N 时，滑轮组的机械效率为50%，根据机械效率变形公式得到动滑轮重力；

（2）已知滑轮组的机械效率和动滑轮重，可以得到物体受到的摩擦力；已知物体受到的摩擦力和运动速度，利用公式P=Fv 得到有用功率；

（3）由图象知绳子b 被拉断时，物体与地面间的摩擦力为1600N ，计算此时绳子受到的拉力，与中学生体重比较，即可得出结论。

【解答】（1）由图乙可知，当f 1=200N 时， 501=η

﹪ W

有用1 = fs 由于不计绳重及绳与滑轮间的摩擦

W 额外 = G 动s

∴ W 总1 = fs+ G 动s

∵ 1

11

W W η=有用总 ∴ 50200200111=+=+=动动G N N s G s f s f η﹪

∴ G 动 = 200N

（2）当802=η﹪时，2222280%f s f f s G s f G η===++动动

∴ f 2 = 800N

∵ W P Fv t

== ∴28000.2/160P f v N m s W ==⨯=有用

（3）由图乙可知，当f 3=1600N 时，绳子刚好被

拉断，由于不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，且物体做匀速直线运动

∴ 绳b 承受的最大拉力 )(3133f G F +=动

∴ N N N F 600)1600200(313=+=

因为人的重力为500N ，竖直匀速拉动，所以绳子对人的最大拉力为人的重力，根据力的作用是相互的，故人给绳子的最大拉力为500N ，由于绳子b 承受的最大拉力大于人给绳子的最大拉力，所以该同学不能拉断绳子b 。

【点评】此题是一道力学综合题，考查了滑轮组的特点、功率、机械效率的变化，考查角度新颖，是一道创新题．

2、建筑工人使用如图28所示装置，将质量分布均匀的长方体水泥板M 吊起后放入水中。工人通过控制电动机A 、电动机B ，始终保持水泥板M 所受拉力竖直向上。当电动机A 对绳的拉力为零时，电动机A 对地面的压强为p 0；当水泥板M 一端被竖直滑轮组拉起，另一端仍停在地面上，且水泥板M 与水平地面成某角度时，电动机A 对地面的压强为p 1；当水泥板M 被竖直滑轮组拉离地面时，电动机A 对地面的压强为p 2；当将水泥板M 被悬挂着浸没在水中时，电动机A 对地面的压强为p 3。已知：水泥板M 的体积V M 为0.1m 3，1p ∆=01p p -=5250Pa ，

2p ∆=02p p -=10250Pa ，3p ∆=03p p -=5250Pa ，不计绳重和轴摩

擦。（g 取10N/kg ）求：