1、中考物理滑輪、機械效率相關計算題及解析，共17小題(2019全國各地市 中考真題 精選)1.如圖所示，動滑輪重4N,所吊重物B重20N,物體A重240N,此時物體B恰好以0.1m/s的速度勻速下降。不計繩重、繩子的伸長和滑輪組內部的摩擦。求：(1)水平面對物體A的摩擦力是多大？(2)要使物體B恰好以0.2m/s的速度勻速上升，則要對物體A施加水平向右拉力 F的功率為多大？【解答】解:(1)由圖知，n=2,不計繩重和滑輪組內部的摩擦，當物體B勻速下降時，物體 A受到水平向右滑動摩擦力的大小：5"即GB+G 幻音(20N+4N)=12N;(2)當物體B勻速上升時，繩子的拉力 F拉不變，物

2、體A受到的摩擦力大小不變,由力的平衡條件可得，對物體A施加水平向右的拉力：F=f+F 拉=12N+12N =24N,物體A向右運動的速度:v= 2VB= 2 x 0.2m/s = 0.4m/s ,拉力F的功率：W FsP= = = Fv= 24N X 0.4m/s = 9.6W。 t t答：(1)水平面對物體 A的摩擦力是12N;(2)要使物體B恰好以0.2m/s的速度勻速上升，則要對物體A施加水平向右拉力 F的功率為9.6W。2.舉世囑目的港珠澳大橋于 2018年10月24日正式通車，是集橋、島、隧道于一體的跨海橋梁。圖甲是建造大橋時所用的起吊裝置示意圖，若使用柴油機和滑輪組將高h=1m的實

3、心長方體A從海底以0.1m/s的速度勻速吊出海面；圖乙是物體A所受拉力Fi隨時間t變化的圖象。(p海=1.0X 103kg/m3, g取10N/kg ,不計摩擦、水的阻力及繩重)。求：(1)物體A的密度。(2)當物體A在計時起點的位置時，上表面受到海水的壓力。(3)物體A露出水面前，柴油機對繩的拉力 F做的功W隨時間t的變化圖象，如圖丙,求此過程滑輪組的機械效率。甲Z丙9【解答】解:(1)根據圖乙可知，物體完全露出水面后，拉力：Fi = 3X105N,則物體的重力 G= Fi=3X 105N ,由G=mg可得，物體的質量:3X1Q5NlON/kg=3X 104kg,由圖乙可知，物體全部浸沒時，

4、物體 A所受的拉力：F/ =2X105N,則物體浸沒時受到的浮力：F浮=6-F1' = 3X 105N - 2X 105N = 1X105N,由 F浮 =p水gV 排可得物體的體積： V= V 排=不 =J X 1 "= 10m3,P IXLON/kgQY 1 fi 41r物體A的密度：=-=1 >=3X 103kg/m 3;V 10inJ(2)由v="|可得物體在80s內通過的距離：s= vt= 0.1m/s x 80s= 8m,即在計時起點時物體上表面在水中所處的深度h = s= 8m,物體上表面受到的壓強：p= p水gh=1x 103kg/m3x10N/

5、kg X8m=8X104Pa,由丫=$八可得，物體白底面積：S= 10m = 10m2,h Im則物體A上表面受到海水的壓力：F=pS= 8X 104PaX 10m2= 8X 105N ;(3)根據圖丙讀出物體運動80s,拉力做的功： W總= 2X106J,而有用功： W 有=51' s= 2X 105N X 8m =1.6X 106J,滑輪組的機械效率：Y= 上月-X 100%,0-1 0叮 X 100%= 80%。N 2X10eJ答：(1)物體A的密度為3X 103kg/m3。(2)當物體A在計時起點的位置時，上表面受到海水的壓力為8X 105N。(3)滑輪組的機械效率為 80%。

6、3.如圖是用動滑輪提升貨物 A的示意圖。用300N豎直向上的拉力 F使重500N的貨物A在10s的時間內勻速豎直上升了 2m。求：(1)提升貨物所做的有用功W有；(2)拉力通過的距離及拉力的功率 P;(3)動滑輪的機械效率刀。3箝打在白門箝霜a【解答】解：(1)提升貨物所做的有用功：W有用=Gh = 500N X2m= 10004(2)使用動滑輪時，n=2,拉力端通過的距離:s= 2h= 2X 2m= 4m,拉力F做的總功：W 總=Fs= 300N X 4m = 1200J;拉力做功的功率:P=1200J10s120W;(3)動滑輪的機械效率:刀有用=1期 J x 100%= 83.3%。V

7、總 1200J答：(1)提升貨物所做的有用功為1000J;(2)拉力通過的距離、拉力的功率分別為4m、120W;(3)動滑輪的機械效率為83.3%。4.如圖1所示，裝有0.01m3水的圓桶置于水平地面上，桶與地面間的接觸面積為0.2m2。桶的質量忽略不計，g取10N/kg。(1)求桶中水的質量。(2)求這桶水對地面的壓強。(3)某同學用圖2所示的滑輪組將這桶水勻速提升2m的過程中，所用拉力為 40N.求該滑輪組的機械效率。【解答】解：(1)水的體積V= 0.01m3, 由p 一半可得水的質量：m= pV = 1 x 103kg/m 3x 0.01m3= 10kg;(2)這桶水所受的重力：G=m

8、g=10kgX 10N/kg = 100N ,桶的質量忽略不計、自重不計，則水桶對地面的壓力:F= G= 100N,這桶水對地面的壓強:P=卜黑500Pa;(3)由圖知，承擔物重的繩子股數n=3,則滑輪組的機械效率:Y10UN3X40NX 100%= 83.3%。答：(1)這桶水的質量為10kg。(2)桶對地面的壓強為 500Pa(3)滑輪組的機械效率為83.3%。5 .小段用如圖所示裝置，使用一根杠桿AB和滑輪的組合將一合金塊從水中提起，滑環 C可在光滑的滑桿上自由滑動。已知合金密度p=1.1X 104kg/m 3:所用拉力F為500N,且始終豎直向下：。為支點，且AO=4OB:動滑輪的機械

9、效率為 75%.若杠桿質量、杠桿與支點間摩擦不計，整個過程中合金塊始終未露出水面。求：(1)當拉力F向下移動距離為1.2m時，拉力F對杠桿所做的功？此時繩子對杠桿B點的拉力?(2)合金塊的體積?【解答】解：(1)由題意知，拉力豎直向下為F=500N,其同下做的功為 W=Fs=500Nx 1.2m= 600J;在AB杠桿向下移動過程中，動力臂與阻力臂之比支2得，FbX OB = FX OA,則繩子對杠桿 B點的拉力Fb =FXOA 500N X 40BOBOB= 2000N,(2)設合金塊的體積為 V,合金塊所受繩的拉力為 F3,已知動滑輪的機械效率為75%,代入數據得F3= 3000N,F3+

10、F 浮=G 物,合金塊在上升過程中，始終沒有出液面，故對其受力分析得F3+如gV排=p合金gV金，代入數據：3000N+1.0 x 103kg/m 3gV 排=1.1 x 104kg/m 3gV 金, 解得V金=0.03m3。答：(1)拉力F對杠桿所做的功 600J;此時繩子對杠桿 B點的拉力為2000N;(2)合金塊的體積為 0.03m3。6 .如圖是用滑輪組提升建筑材料A的示意圖，在水平向右的拉力F作用下，使重900N的建筑材料A在5s的時間里被勻速提升，繩自由端水平移動了2m,拉力F為500N.不計繩重和摩擦，求：(1)拉力F的功率P;(2)滑輪組的機械效率刀。【解答】 解：(1)拉力做

11、的總功： W總 = Fs=500NX 2m= 1000J拉力功率：P=M=«J=200Wot 5s(2)由圖可知，物體有 2段繩子承擔，則物體上升的高度h=L = 1m,有用功：W 有用=Gh = 900N X1m = 900J;滑輪組的機械效率：一W有用 X 100%= 9。卜 100%= 90%；V總1000J答：(1)拉力F的功率 P為200W;(2)滑輪組的機械效率Y為 90%。7 .工人師傅用如圖所示的滑輪組將重為600N的貨物勻速提升了 2m,做了 1500J的功。求:(1)滑輪組的機械效率；(2)當他用400N的拉力勻速提升其它貨物時，額外功占總功的15%,求提升貨物的

12、重。【解答】解：(1)所做的有用功:W有用=Gh = 600N X2m= 12004由題知，工人做了 1500J的功，即 W總= 1500J,滑輪組的機械效率：x 100%= 80%；(2)當他用400N的拉力勻速提升其它貨物時，額外功占總功的15%,則有用功占總功的為85%,即打=85%,由圖知，n=3,滑輪組的機械效率刀= ?里=-=獸=4-, W g r s F ah 311所以，此時提升的物重：G' =3y'F' =3X85%X400N= 1020No答：(1)滑輪組的機械效率為 80%;(2)當他用400N的拉力勻速提升其它貨物時，額外功占總功的15%,提升貨

13、物的重為1020N。8 .圖甲是某起重船的示意圖，A處為卷揚機，吊臂前端滑輪組如圖乙所示。在一次吊裝施工中，當起重船從運輸船上吊起重物時，起重船浸入海水中的體積增加了18m3,重物在空中勻速豎直上升了 3m,所用時間為 30s。已知動滑輪總重為 2X 104N,不計鋼絲繩重及摩擦。(隨水=1.0X 103kg/m 3)(1)求該重物的重力是多少？(2)求鋼絲繩拉力 F做功的功率是多少？(3)求該重物在空中勻速上升過程中滑輪組的機械效率。【解答】解：(1)起重船增大的浮力： F 浮=p 水 gAV 排=1X 103kg/m3x 10N/kg x 18 m3= 1.8X 105N ,因為起重船始終

14、漂浮，所以該重物的重力：G = A F 浮=1.8X 105N ;(2)由圖知，n=4,不計鋼絲繩重及摩擦，鋼絲繩的拉力：F=! (G+G 動)=X (1.8X 105N+2X104N) =5X104N;拉力端移動距離 s=4h=4X 3m= 12m,拉力做的總功：亞總=5$=5* 104N X12m=6X 105J,拉力做功的功率：P=用總_= L 1 0 Jj = 2X 104W； t 30s(3)拉力做的有用功：W有用=Gh= 1.8X 105N X 3m=5.4X 105J,滑輪組的機械效率：“ 3 = 211x100%= 90%。M 總 6X10SJ答：(1)該重物的重力是 1.8X

15、 105N;(2)鋼絲繩拉力 F做功的功率是2X104W；(3)該重物在空中勻速上升過程中滑輪組的機械效率為90%。9 .如圖所示，在水平路面上行駛的汽車通過滑輪組拉著重G = 9X 104N的貨物A沿斜面向上勻速運動。貨物 A的速度為v=2m/s,經過t=10s,貨物A豎直升高h=10m。已知汽 車對繩的拉力F的功率P= 120kW,不計繩、滑輪的質量和摩擦，求：(1) t時間內汽車對繩的拉力所做的功；(2)汽車對繩的拉力大小；(1)由P=；可得t時間內汽車對繩的拉力所做的功：W= Pt= 1.2X 105WX 10s= 1.2X 106 J;(2) 10s內貨物移動的距離：s物 = vt=

16、2m/s x 10s= 20m,由圖知，n=3,拉力端移動距離：s= 3s物=3X 20m= 60m,由W=Fs可得汽車對繩的拉力大小:弋患！= 20000n；(3)不計繩、滑輪的質量和摩擦，滑輪組對重物的拉力:F 拉=3F=3X 20000N=60000N,斜面的機械效率：YW有用=一叱一=9X 1 Q,NX IQui x 100% = 75%W 總F拉 m物60000MX 20m答：(1) t時間內汽車對繩的拉力所做的功為1.2X106J；(2)汽車對繩的拉力大小為 20000N;(3)斜面的機械效率為 75%。10 .如圖所示，工人準備用一根最多能承受400N力的繩子(若超過繩子將斷裂)

17、繞成的滑輪組先后打撈水中材料相同、體積不同的實心物體A和B.完全露出水面的物體 A被此裝置勻速提起時繩子達到最大拉力。已知動滑輪的質量為20kg (繩的質量、繩與滑輪的摩擦、滑輪與軸的摩擦以及水的阻力均不計，連接動滑輪與物體間的鋼繩不會斷裂，g=10N/kg )。求：(1)物體A完全露出水面后以 0.5m/s的速度勻速上升時，物體 A的重力和工人拉力的 功率分別是多少。(2)在物體A浸沒在水中勻速上升的過程中，滑輪組的機械效率為75%,物體A的密度是多少。(3)若用該滑輪組打撈體積為50dm3的物體B時，物體B最多露出多少體積時繩子將斷裂。【解答】 解：（1） G 動=m動g=20kgX10N

18、kg = 200N物體有三段繩子承擔，n = 3F=£ （Ga+G 動）400N = （Ga+200N） _3Ga= 1000N繩子自由端移動的速度：v= nv'= 3X = 0.5m/s = 1.5m/sP= Fv= 400N X 1.5m/s = 600W。(2)物體A浸沒在水中勻速上升的過程中，滑輪組提起的力:F'=Ga- F 浮= 1000N p 水 gVA如有|hY1 -= -可總(F +G動)h100im-103kg/m3x IQWkgX V*75% =1LQgNTO 醍10MAgX74+200N A.解得，Va = 4X 10 2m3Ga= pAgVA1

19、000N= paX 10N/kg x 4X 10 2m3 =2.5X 103kg/m 3(3) Gb= pBgVB=2.5X 103kg/m 3x 10N/kg x 50X 10 3m3= 1250NF=g (GbF'浮+G 動)400N = -i- (1250N- F'彳?+200N )_ZiF'浮=250NV 排="= 2.5X 10 2m3= 25dm3p 水g 1. ox 103kg/m3X lON/kgV 露=Vb V 排=50dm3 25dm3= 25dm3答：(1)物體A的重力是1000N,工人拉力的功率是 600W。(2)物體 A的密度是 2.

20、5X 103kg/m 3。(3)物體B最多露出25dm3時繩子將斷裂。11 .在一次車輛故障處置過程中，拖車所用裝置簡化為如圖所示的滑輪組。為了盡快疏通道路，交警指揮拖車只用了 30s時間，將水平路面上質量是1.5t的故障車勻速拖離了現場。若故障車被拖離的速度是5m/s,繩子自由端的拉力 F是500N,地面對故障車的摩擦力為車重力的0.08倍。求：(1)拉力F在30s內所做的功；(2)整個裝置的機械效率。【解答】解：(1)由v=_|可得故障車在30s內通過的路程：s 車=v 車 t= 5m/s x 30s= 150m,由圖知，n=3,拉力端移動距離：s= 3s 車=3X 150m= 450m,

21、拉力F在30s內所做的功：W 總=Fs= 500N X 450m= 2.25X 105J;(2)地面對故障車的摩擦力：f= 0.08G= 0.08mg= 0.08X 1500kgX 10N/kg = 1200N;滑輪組克服故障車摩擦力做的有用功：W 有用=£$車=1200NX 150m= 1.8X 105J,w有用整個裝置的機械效率：小100%-80%Y入 100% 8U%。2 25X 1(15J答：(1)拉力F在30s內所做的功為2.25X 105J;(2)整個裝置的機械效率為80%。400N12 .如圖所示，利用動滑輪提升貨物在豎直向上大小為250N的拉力F作用下，重為的貨物在2

22、0s的時間內勻速上升 5m求：(1)有用功W有；(2)拉力F的功率P;(3)此過程中動滑輪的機械效率刀。【解答】解：(1)拉力做的有用功:W 有=Gh = 400N X 5m = 2000J(2)動滑輪繩端移動的距離：s= nh = 2X 5m = 10m,拉力做的總功：W 總=Fs= 250N X 10m = 25004拉力F的功率：13(3)動滑輪的機械效率:x 100%= 20口口J x 100%= 80%；2500J答：(1)有用功W有為2000J;(2)拉力F的功率 P為125W;(3)此過程中動滑輪白機械效率Y為80%。13 . 一輛質量為1.5X103kg的汽車陷入一泥濘路段，司

23、機師傅利用滑輪組和周圍條件，組裝成了如圖所示的拖車裝置。已知汽車通過泥濘路段需移動8m距離，汽車在泥濘路段受到的阻力為車重的0.1倍，滑輪組的機械效率為80%, g取10N/kg。在將車勻速拖離泥濘路段過程中，求：(1)做的有用功；(2)作用在繩子自由端的拉力。【解答】解:(1)汽車在泥濘路段受到的阻力：f=0.1mg= 0.1X 1.5X 103kgX10N/kg =1.5X103N;將車勻速拖離，由二力平衡條件可得，滑輪組對車的拉力：5拉=£=1.5* 103N;所做有用功： W 有=F 拉 s車=1.5X 103N X 8m= 1.2X 104J,(2)由圖可知 n= 3,則繩

24、子移動的距離：s繩=3s車=3X 8m= 24m,由“*可得總功：s飛盧、.= 625N。由W ,Fs繩可得，作用在繩子自由端的拉力：F=1- = L 5x 1q4Js 蝎 24m答：(1)做的有用功為1.2X 104J；625N。450N的物體以0.1m/s的速度勻速向上提起2m,拉力(2)作用在繩子自由端的拉力為14 .用如圖所示的滑輪組，將一重為F 為 200N.求：(1)滑輪組的機械效率；(2)拉力F的功率。【解答】解:(1)工人做的有用功：W 有用=Gh = 450N X 2m = 900J由圖可知，滑輪組繩子的有效股數n=3,拉力端移動距離 s= 3h = 3X2m=6m,拉力做的

25、總功:W 總=Fs= 200N X 6m = 1200J,滑輪組的機械效率:Yw有用X 100% =900JX 100%= 75%;由v=且得做功時間:21n0. lm/s= 20s,拉力做功的功率:答：(1)滑輪組的機械效率為 75%;(2)拉力F的功率為60W。400N,15 .如圖所示，用滑輪組勻速提起重1000N的物體，使物體上升 10m,所用拉力為若繩重和摩擦不計，求：(1)滑輪組的機械效率；(2)若用此裝置勻速提起 1200N的重物，則拉力又為多少 N。17【解答】解：(1)由圖可知，繞過動滑輪的繩子股數為4,則繩子自由端移動的距離：s= 4h= 4X 10m= 40m,克服物體重

26、力做的功：W有用=Gh = 1000N x 10m = 10000J拉力做的功： W 總=Fs= 400N X 40m= 16000J,滑輪組的機械效率：Y= 有用X100%=L0000J X100% = 62.5%;W 畢1600OJ(2)繩重和摩擦不計，則W額=G動h ,動滑輪的總重為:10m= 600N。繩重和摩擦不計，用此裝置勻速提起1200N的重物，則此時的拉力:F'(G' +G 動)=4 (1200N+600N) = 450N。4答：(1)滑輪組的機械效率是 62.5%;(2)若用此裝置勻速提起1200N的重物，則拉力又為 450N。20N,5m。16 .如圖，杠桿在水平位置平衡，物體Mi重為500N, OA: OB = 2: 3,每個滑輪重為滑輪組的機械效率為 80%,在拉力F的作用下，物體 M2以0.5m/s速度勻速上升了(杠桿與繩的自重、摩擦均不計)求：(1)物體M2的重力；(2)拉力F的功率；(3)物體Mi對水平面的壓力。章【解答】解：(1)因杠桿與繩的自重、摩擦均不計，故克服動滑輪重力做的功為額外功,則滑輪組的機械效率：Gh即：80%=G+20N解得物體M2的重力：G = 80N;(2)由圖知，繩子的有效段數為 2,繩的自重、摩擦均不計，