专题10与滑轮组相关计算类题解答技巧决战2018中考物理题型解答策略学案原卷版

专题10与滑轮组相关计算类题解答技巧决战2018中考物理题型解答策略学案原卷版

‎【决战中考·2018】物理题型解答策略 专题十 与滑轮（组）相关计算类题解答技巧 ‎1.概述：与滑轮（组）相关计算题是常考题型，占有的分值比例较高，故打好此类题型解题方法对做好应考准备工作具有实际意义。‎ ‎2.与滑轮（组）有关的考题主要分为三个方面：（1）力的问题；（2）动力移动距离问题；（3）效率问题。‎ ‎（1）力的问题：可以省力，也可以改变力的方向。使用滑轮组时，有几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即（条件：不计动滑轮、绳重和摩擦）；如果不忽略动滑轮的重量则：。 ‎ ‎（2）动力移动距离问题：动力移动距离和重物移动的距离h的关系是：使用滑轮组时，滑轮组用n段绳子吊着物体，提起物体所用的力移动的距离就是物体移动距离的n倍，即S=nh。（n表示承担物重绳子的段数）‎ ‎（3）效率问题：机械效率的计算题是中考的常考题型，同学们只要把握机械效率计算题的解题技巧，准确地辨析哪个力做的功是有用功，哪个力做的功又是总功，就能正确快速地解题。机械效率计算公式：。 ‎ ‎1）竖直方向提升物体：（h为物体提升高度，F为拉力，S为绳子自由端走的距离）。 ‎ ‎2）水平方向拉动物体：（f为摩擦力，l为物体移动距离，F为拉力，S为绳子自由端走的距离）。 ‎ ‎　　3.斜面的机械效率：(h为斜面高，S为斜面长，G为物重，F为沿斜面对物体的拉力)。‎ 技巧一：简化法 简化法：这种方法是把题目中的复杂情境或复杂现象进行梳理，找出题目中的相关环节或相关点，使要解决的复杂的问题突出某个物理量的关系或某个规律特点。这样使复杂得到简化，可以在计算解答的过程中减少一些混淆和混乱，把要解答的问题解决。‎ ‎【例题展示】‎ 例题1（2017•德州）如图所示的滑轮组中，动滑轮重1N，小强用6N的拉力F通过该滑轮组匀速拉起重10N的物体，物体沿竖直方向上升0.4m．此过程中，额外功和机械效率分别是（　）。‎ A．0.4J、83.3%；B．0.8J、91.7%；C．0.8J、83.3%；D．0.4J、91.7%‎ ‎【解析】（1）题目没有指明不计摩擦和绳重，因此是需要计摩擦和绳重，此时额外功不能直接计算，需要用总功减去有用功得到，W总=FS，W有用=Gh，W额=W总﹣W有用；（2）根据求出机械效率。‎ 解答：（1）由图知，n=2，拉力端移动距离s=2h=2×0.4m=0.8m，W总=FS=6N×0.8=4.8J，‎ W有用=Gh=10N×0.4m=4J，W额=W总﹣W有用=4.8J﹣4J=0.8J；‎ ‎（2）滑轮组的机械效率：。‎ 故选：C。‎ ‎【答案】C。‎ ‎【跟踪训练】‎ ‎1.（2017•滨州）（多选题）在斜面上将一个质量为5kg的物体匀速拉到高处，如图所示，沿斜面向上的拉力为40N，斜面长2m、高1m；把重物直接提升h所做的功作有用功（g取10N/kg）。下列说法正确的是（　）。‎ A．物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用；‎ B．做的有用功是50J；‎ C．此斜面的机械效率为62.5%；‎ D．物体受到的摩擦力大小为10N ‎2.（2017•伊春）分别使用定滑轮、动滑轮、两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组，匀速提升同一物体到同一高度处，其机械效率分别为η定、η动、η组（不计绳重和摩擦，设每个滑轮质量相等），则下列选项中正确的是（　）。‎ A．η组＜η动＜η定；B．η动＜η定＜η组；C．η定＜η动＜η组；D．η定＜η组＜η动 ‎3.（2017•杭州）如图所示装置，在水平拉力F的作用下，物体M沿水平地面做匀速直线运动，已知弹簧秤读数为10牛，物体M的运动速度为1米/秒（若不计滑轮与绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦、滑轮与轴间摩擦），那么在此过程中（　）。‎ A．物体M与地面间的摩擦力为5牛；B．物体M与地面间的摩擦力为10牛；‎ C．水平拉力F做功的功率为20瓦；D．1秒内滑轮对物体M做功为10焦 ‎4.（2017•福建）如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用F1、F2匀速提升重力为GA、GB的A、B两物体，不计绳重和摩擦。若GA＞GB，则η甲　 η乙；若FA=FB，则GA　 　GB。（选填“＞”、“＜”或“=”）‎ ‎4题图 ‎5题图 ‎5.（2017•天水）如图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重为6N。‎ ‎（1）实验时应竖直向上　 　拉动弹簧测力计，测得拉力大小为2.5N；‎ ‎（2）若钩码上升的高度为10cm，该滑轮组的机械效率为　 　；‎ ‎（3）若仅增加钩码的质量，则该滑轮组的机械效率将　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”）。‎ ‎6．（2017•济宁）小可在A端用如图所示的动滑轮匀速提起200N的水桶，若不计绳重、滑轮重及摩擦，则人拉绳子A端的动力为　 　N；实际测量A端的拉力为110N，不计绳重及摩擦，则滑轮重为　 　N。‎ ‎6题图 ‎7题图 ‎7.（2017•德阳）某建筑工地用如图所示的滑轮组提升重物，工人对绳的拉力F为400N，并能用10s的时间将96kg的重物匀速提升2m，则拉力F的功率为　 　W，此时滑轮组的机械效率为　 　%。（不计绳重和摩擦，取g=10N/kg）‎ ‎8.（2017•襄阳）质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图象如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计。（g=10N/kg）‎ ‎（1）影响滑轮组机械效率的因素之一是　 　；‎ ‎（2）若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m，作用在钢绳上的拉力为400N，求拉力的功率。‎ ‎（3）求动滑轮受到的重力。‎ ‎（4）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是多少？‎ F A ‎9.（2017·北京）图是用滑轮组提升建筑材料 A 的示意图，在竖直向下的拉力 F 作用下，使重 900N 的建筑材料 A 在 5s 的时间里，匀速竖直上升了 1m，绳自由端匀速竖直向下移动了 2m。在这个过程中，拉力F为500N，滑轮组的机械效率为η，拉力F 做功的功率为P。求：‎ ‎（1）滑轮组的机械效率 η；‎ ‎（2）拉力 F 的功率 P。‎ ‎10.（2017•大庆）如图所示，在水平地面上放着物体A，A与地面的接触面积为0.14m2，对地面的压强为3000Pa，用滑轮组匀速提升物体A时，滑轮组的机械效率是84%（不计绳重和摩擦，g=10N/kg）。求：‎ ‎（1）物体A的质量mA和动滑轮的质量m。‎ ‎（2）用此滑轮组使物体A以0.2m/s的速度匀速上升，在5s的时间内，人拉力做的功是多少？‎ 技巧二：直接法 ‎ 直接法是直接运用基本概念、基本规律，对备选项中的答案进行判断。选项常以物理学史、物理单位、物理观象、物理结论等内容为主，对应的题型多数是识记型选择题和填空题。这类题目主要用于考查学生对物理知识的记忆和理解程度，属常识性知识的题目。此类考题以选择题、填空题为主。‎ ‎【例题展示】‎ 例题2（2017·河南）如图所示，工人用斜面向上、大小为500N的推力，将重800N的货物从A点匀速推至B点；再用100N的水平推力使其沿水平台面匀速运动5s，到达C点。已知AB长3m，BC长1.2m，距地面高1.5m。试问：‎ ‎（1）利用斜面搬运货物主要是为了　 　；‎ ‎（2）货物在水平面上运动的速度为多少？‎ ‎（3）水平推力做功的功率为多少？‎ ‎（4）斜面的机械效率为多少？‎ ‎【跟踪训练】‎ ‎1.（2017•烟台）往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去，如图所示，工人用3m长的斜面，把120kg的重物提高1m，假设斜面很光滑，则需要施加的推力为　 　，若实际用力为500N，斜面的机械效率为　 　，重物受到的摩擦力为　 　。（g取10N/kg）‎ ‎2.（2017•岳阳）如图，用300N的力将重为500N的物体在10s内匀速提升2m，不计绳重和摩擦，在此过程中（ ）。‎ A．绳子自由端移动的距离为6m；B．动滑轮重100N；‎ C．拉力做功的功率为100W；D．滑轮组的机械效率为60%‎ ‎2题图 ‎3题图 ‎3.（2017•遵义）建筑工人用如图所示的滑轮组，在4s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动2m的过程中，所用的拉力大小为375N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍．在此过程中下列说法正确的是（　）。‎ A．绳子自由端沿水平方向移动了6m；B．物体受到的拉力为750N；‎ C．拉力F的功率为750W；D．滑轮组的机械效率为80%‎ ‎4.（2017·怀化）如图所示，小张用5N的拉力将重为10N物体在10s内匀速提升了0.1m，则该滑轮组的机械效率为　 　，拉力的功率是　 　W。‎ ‎4题图 ‎5题图 ‎5.（2017·徐州）如图所示，用动滑轮提升重物，使用动滑轮的好处是 。若物体重为4N，弹簧测力计示数如图所示为 　N，则动滑轮的机械效率为　 。‎ ‎6.（2017·南京）如图所示，物体重180N，动滑轮重10N，小明用100N的拉力（方向不变）将物体匀速提升2m，用了10s，则此过程中有用功是　 　J，额外功是　 　J，拉力的功率是　 　W，滑轮组的机械效率是　 　。‎ ‎6题图 ‎7题图 ‎7.（2017·陕西）如图所示，某工地用滑轮组将重为5000N的货物匀速提升6m，所用时间为20s，在绳的末端所用拉力为2200N，下列说法错误的是（　）。‎ A．M处滑轮的作用是改变力的方向；‎ B．提升货物过程中的有用功是3×104J；‎ C．拉力的功率为660W；‎ D．若只增加货物所受的重力，滑轮组的机械效率将增大 ‎8.（2017•毕节）利用如图所示的滑轮组匀速拉动水平地面上重为30N，边长为10cm的正方体物体。拉力F的大小为3N，物体在水平地面上匀速运动时，受到地面对它的摩擦力为4.5N。求：‎ ‎（1）A处拉力大小；‎ ‎（2）正方体物体对地面的压强是多少？‎ ‎（3）若拉力F以0.5m/s的速度匀速拉了4s，求A处拉力所做的功是多少？‎ ‎9.（2017·成都）如图所示，小王通过滑轮组向高处提升重210N的物体，动滑轮重10N，定滑轮重15N，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦．8s内物体匀速上升4m，则该8s内（　）。‎ A．小王做的有用功为840J ；B．小王做的额外功为100J；‎ C．小王做功的功率为110W ；D．小王对绳子的拉力为70N ‎10.(2017·东营)如图所示，物理兴趣小组分别用甲、乙两个滑轮组匀速提起质量相同的物体，不计绳重及摩擦。若每个滑轮质量相同，对比两个滑轮组，下列说法正确的是（　）。‎ A．甲更省力，甲机械效率大；B．乙更省力，机械效率一样大；‎ C．乙更省力，乙机械效率大；D．甲更省力，机械效率一样大 技巧三：应用类分析法 应用类分析法：运用数学工具解决物理问题，是物理解题的重要手段。许多设计、推理的应用题，都是建立在计算的基础上。主要考查学生运用物理公式、规律进行解题的能力。例如有两个未知物理量，我们可以根据题目的数据建立两个方程，然后求解未知量。此类考题主要是综合计算题。‎ ‎【例题展示】‎ 例题3（2017•大庆）如图所示，在水平地面上放着物体A，A与地面的接触面积为0.14m2，对地面的压强为3000Pa，用滑轮组匀速提升物体A时，滑轮组的机械效率是84%（不计绳重和摩擦，g=10N/kg）。求：‎ ‎（1）物体A的质量mA和动滑轮的质量m。‎ ‎（2）用此滑轮组使物体A以0.2m/s的速度匀速上升，在5s的时间内，人拉力做的功是多少？‎ ‎【解析】（1）知道压强和受力面积，利用F=pS求A对地面的压力；由于物体A在水平地面上，A的重力等于压力，再利用G=mg求物体A的质量；用滑轮组匀速提升物体A时，不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率，据此求动滑轮质量；（2）用此滑轮组使物体A以0.2m/s的速度匀速上升，利用h=vt求提升物体A的高度，拉力端移动距离s=2h，不计绳重和摩擦，拉力F=（GA+G轮），再利用W=FS求人拉力做的功。‎ ‎【答案】解：（1）由p=可得，A对地面的压力：F压=pS=3000Pa×0.14m2=420N，‎ 因为物体A在水平地面上，所以物体A的重力：GA=F=420N，‎ 物体A的质量：mA===42kg；‎ 用滑轮组匀速提升物体A时，不计绳重和摩擦，则滑轮组的机械效率：‎ η，解得G轮=80N，‎ 动滑轮的质量：m===8kg。‎ ‎（2）用此滑轮组使物体A以0.2m/s的速度匀速上升5s，则物体A上升的高度：‎ h=vt=0.2m/s×5s=1m，‎ 由图可知n=2，则拉力端移动距离s=2h=2×1m=2m，‎ 不计绳重和摩擦，则绳端的拉力：F=（GA+G轮）=（420N+80N）=250N，‎ 人拉力做的功：W总=Fs=250N×2m=500J。‎ 答：（1）物体A的质量为42kg，动滑轮的质量为8kg；（2）在5s的时间内，人拉力做的功是500J。‎ ‎【跟踪训练】‎ ‎1.（2017·深圳）如图是现代家庭使用的升降衣架的结构示意图，它可以很方便晾起洗好的衣服，其实就是通过一些简单机械的组合来实现此功能的。已知晾衣架上所挂一幅质量为4kg，动滑轮、杆和晾衣架总质量为1kg。小燕同学用力F拉动绳子自由端，在5s时间内使衣服匀速上移0.5m（g=10N/kg，不计绳重和摩擦）求：‎ ‎（1）绳子自由端拉力F的大小；‎ ‎（2）拉力所做的功W；‎ ‎（3）拉力的功率P；‎ ‎（4）整个过程中机械效率η。‎ ‎2.（2017•泰安）如图是工人利用滑轮组提升重为810N物体的示意图，某段过程中物体匀速上升的速度为0.1m/s，工人拉力F的功率为90W，物体上升10s拉力F克服滑轮组的摩擦做的功是60J，不计绳重。求：‎ ‎（1）工人拉绳子的速度；‎ ‎（2）滑轮组的机械效率；‎ ‎（3）滑轮组中的动滑轮的重力。‎ ‎2题图 ‎3题图 ‎3.（2017•郴州）利用如图所示的滑轮组，用F=1000N的力拉绳子自由端，货物A以0.1 m/s的速度匀速直线运动l0s，整个过程中，滑轮组的机械效率为75%。求：‎ ‎（1）货物A在10 s内移动的距离；‎ ‎（2）这个过程中拉力F的功率；‎ ‎（3）水平地面对货物A的摩擦力大小。‎ ‎4.（2017•衡阳）如图所示是某型起吊装置示意图。在某次打捞过程中，使用该装置将质量为4.8×103kg的水中物体A在10s内匀速竖直吊起1m高（物体A未漏出水面），电动机工作电压为380V，工作电流为50A，电动机对钢绳的拉力F1为1.9×104N，滑轮组的机械效率为50%，已知水的密度为1.0×103kg/m3。求：‎ ‎（1）电动机在10s内消耗的电能；‎ ‎（2）钢绳拉力F1在10秒内做的功；‎ ‎（3）物体A所受拉力F2的大小；‎ ‎（4）物体A的密度。‎ ‎5.（2017•威海）图甲是某小区高层住宅电梯结构的示意图，它主要是由轿厢、滑轮、配重、缆绳及电动机等部件组成，小明家住该小区某栋楼的16楼，他乘电梯从1楼匀速升到16楼用时50s，已知每层楼的高度为3m。小明重600N，轿厢重5400N，动滑轮和细绳的重力以及摩擦力均忽略不计，针对此时程，解答下列问题。‎ ‎（1）拉力F的功率为多大？‎ ‎（2）动滑轮A提升小明的机械效率为多少？‎ ‎（3）图乙是该电梯超载自动报警系统工作原理的示意图，在工作电路中，当电梯没有超载时，触点K与触点A接触，闭合开关S，电动机正常工作，当电梯超载时，触点K与触点B接触，电铃发出报警铃声，即使闭合开关S，电动机也不工作，在控制电路中，已知电源电压为6V，保护电阻R2=100Ω，电阻式压力传感器R1的阻值随乘客压力（F压）大小变化如图丙所示，电磁铁线圈的阻值忽略不计，当电磁铁线圈电流超过0.02A时，电铃就会发出警报声，若乘客人均重为700N，该电梯最多可以乘载多少人？‎ ‎6.（2016•邵阳）在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化如图。为了尽快疏通道路，交警只用了30s的时间，指挥拖车在水平路面上将质量是1.5t的故障车匀速拖离了现场。若故障车被拖离的速度是6m/s，绳子自由端的拉力F是500N，该装置的机械效率是80%。求：‎ ‎（1）故障车在30s内通过的路程；‎ ‎（2）拉力F在30s内所做的功；‎ ‎（3）故障车在被拖离过程中受到的阻力。‎ ‎7.（2017•泸州）2017年4月1日，中国四川省川南临港自由贸易试验区揭牌仪式在成都举行，标志着四川航运第一大港-泸州港称为重要区域性综合交通枢纽。如图所示是泸州港口的轨道式龙门吊设备的简化机械示意图。图中在货船水平甲板上被吊起的集装箱体积是24m3，底面积4m2，平均密度1.5×103kg/m3，图中每个滑轮的重力均为1.0×104N，在绳子自由端拉力F的作用下，集装箱以0.2m/s的速度在空中匀速竖直上升（绳重和摩擦不计，取g=10N/kg）。求：‎ ‎（1）该集装箱的重力；‎ ‎（2）绳子自由端拉力F的功率；‎ ‎（3）在开始起吊集装箱的过程中，当绳子自由端的拉力为F′=1.45×105N时，集装箱对水平甲板的压强。‎ ‎8.（2017•安顺）小华用如图所示的滑轮组拉动货箱，已知货箱的质量为60Kg，在F=50N的拉力作用下，货箱以0.1m/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倍。求：‎ ‎（1）货箱的重力是多少？‎ ‎（2）拉力F的功率是多少？‎ ‎（3）货箱运动了1min，克服摩擦所做的功是多少？‎ ‎（4）此滑轮组的机械效率是多少？‎ ‎8题图 ‎9题图 ‎9.（2017•咸宁）质量为60kg的李师傅在装修施工时，利用如图所示的滑轮组来提升装修材料。他用200N的拉力在20s内将500N的材料提升了10m，不计绳重及摩擦。求：‎ ‎（1）动滑轮的重力；‎ ‎（2）他施加拉力的功率；‎ ‎（3）他利用此滑轮组工作时的最大机械效率（保留一位小数）。‎ ‎10.（2017•乌鲁木齐）如图所示装置是实验室在用轻绳绕成的滑轮组。悬挂的重物G=4.8N，当重物静止于任意位置时，手对轻绳的拉力均为F1=1.8N；当重物匀速上升时，手对轻绳的拉力为F2=2.0N，且物重上升过程中动滑轮恰好转过1圈。已知动滑轮周边凹槽的周长C=0.3m，求：‎ ‎（1）动滑轮的重力；‎ ‎（2）重物上升过程中的有用功、总功以及滑轮组的机械效率。‎