2020年中考物理复习特色专题全套(含解析共34套)
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资料简介
1 专题 20 滑轮组问题 1. 用滑轮组竖直提升物体有用功、额外功和总功以及机械效率的求法 (1)有用功 W 有用=Gh (2)总功 W 总=Fs (3)额外功 W 额外=W 总—W 有用 (4) s=nh 其中 h 是重物 G 被提升的高度,s 是动力 F 移动的距离, n 是动滑轮上的绳子段数。 (5)滑轮组机械效率的求解 用滑轮组提升物体时,有用功和总功的比值.称为滑轮组机械效率。 滑轮组机械效率公式: η=(W 有用/W 总)×100%  η=(W 有用/W 总)×100%= (G / nF ) ×100% 2. 用滑轮组水平拉动物体有用功、额外功和总功以及机械效率的求法 (1)有用功 W 有用= fs2 (2)总功 W 总= F s1 (3)额外功 W 额外=W 总—W 有用 (4)s1= ns2 其中 s1 是动力 F 移动的距离,s2 是重物水平移动的距离,f 是物体匀速运动受到的阻力, n 是动滑轮上的 绳子段数。2 (5)滑轮组机械效率的求解 用滑轮组水平拉动物体时,有用功和总功的比值.称为滑轮组机械效率。 滑轮组机械效率公式: η=(W 有用/W 总)×100%  η=(W 有用/W 总)×100%= (fs2/ F s1) ×100% 【例题 1】某建筑工地上,工人师傅用滑轮组和桶组成的装置将水泥从地面匀速运至楼上,如图所示,若水 泥重为 G0,桶重为 G1,动滑轮重为 G2,不计绳重和摩擦,此过程中该装置的机械效率为 η,则工人师傅作 用在绳子自由端的拉力 F 为(  ) A.F= B.F= C.F= +G1 D.F= 【答案】AD. 【解析】(1)由图知,n=3,不计绳重和摩擦,拉力 F= (G0+G1+G2),故 A 正确、B 错; (2)由图知,n=3,则拉力端移动的距离 s=3h, 由 η= = = = 得: F= ,故 C 错、D 正确. 【例题 2】如图所示,物体 A 的质量为 50kg.当力 F 为 100N 时,物体 A 恰能匀速前进.若物体 A 前进 0.5m 所用时间为 10s,(不计绳和滑轮重)求:3 (1)物体 A 的重力.(2)物体 A 受到的摩擦力. (3)力 F 做的功. (4)力 F 做的功率? 【答案】(1)490N  (2)200N (3)100N  (4)10W 【解析】(1)A 的重力:G=mg=50kg×9.8N/kg=490N (2)A 匀速前进:f=2F=200N (3)10s,物体 A 前进:s1=0.5m 拉力 F 向前移动距离:s2=2×0.5m=1m 力 F 做功:W=Fs2=100N×1m=100J (4)力 F 功率:P= = =10W 一、选择题 1.某同学用滑轮组提升物体,绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中图线 a 所示,物体上升 的高度随时间变化的关系如图中图线 b 所示。已知物体的质量为 450g,所用动滑轮的质量为 50g,绳子自 由端的拉力 F 为 1.3N,g 取 10N/kg。在 0~2s 的过程中,下列说法中正确的是(  ) A.绳子自由端移动的速度为 5.0cm/s B.拉力 F 的功率为 0.26W C.有用功为 0.45J D.滑轮组的机械效率为 90% 【答案】BC 【解析】(1)根据 v= 可求速度; (2)根据 P=Fv 可求拉力 F 的功率; t W s10 J1004 (3)有用功 W 有用=Gh; (4)由图线 ab 所示分析可得,s=nh 可知 n 的示数,滑轮组的机械效率为 η= = = = 可求。 A、绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中图线 a 所示,绳子自由端移动的速度为:v= = =20cm/s,故 A 错误; B、拉力 F 的功率:P=Fv=1.3N×0.2m/s=0.26W,故 B 正确; C、有用功:W 有用=Gh=mgh=0.45kg×10N/kg×0.1m=0.45J,故 C 正确; D、由图线 ab 所示分析可得,s=nh 可得 n= = =4, 滑轮组的机械效率为: η= = = = = = ×100%=86.5%,故 D 错误。 2.如图所示,工人用 250N 的力将重 400N 的物体匀速提升 2m,共用了 10 秒,若在此过程中(忽略绳重和摩 擦),下列说法正确的是 A.绳子自由端移动的距离是 6m B.动滑轮的重是 10N C.工人做功的功率是 80W D.滑轮组的机械效率是 80% 【答案】D 【解析】(1)动滑轮上的绳子段数 n=2,所以绳子自由端移动的距离是 s=nh=2×2m=4m; (2)需考虑 G 动,忽略绳重和摩擦 F=(G+G 动)/n 250N=(400N +G 动)/2 解得:G 动=100N (3)有用功:W 有=Gh=400N×2m=800J 拉力 F 所做的总功:W 总=Fs=250N×4m=1000J η=(W 有用/W 总)×100% =G/n F=400N/(2×250N)=80%5 (4)P 总=W 总/t=1000J /10s=100W 二、填空题 3.利用如图所示的滑轮组,在 5s 内将重为 360N 的物体匀速向上提起 2m,作用在绳端竖直向上的拉力 F 为 150N,该滑轮组的机械效率是  ,拉力 F 的功率是  W. 【答案】80%;180. 【解析】由图可知,n=3,则绳端移动的距离: s=nh=3×2m=6m, 拉力做的功: W 总=Fs=150N×6m=900J, 有用功: W 有=Gh=360N×2m=720J, 滑轮组的机械效率:η= ×100%= ×100%=80%; 拉力 F 的功率:P= = =180W. 4.利用图中的滑轮组提升重物 A(物体 A 重 1600 N),滑轮组的机械效率为 80%,当物体匀速提升时,作用 在绳端的拉力 F 为_____N,如果增大物重,此滑轮组的机械效率____.(选填“变大”、“变小”或“不 变”) 【答案】500N,变大 【解析】已知:G=1600N,机械效率 η=80% 设提升时,物体上升 h. 根据图,拉力上升高度为 S=4h6 η= =   F= = =500N 分析物重对机械效率的影响 η= = = = 若 h、W 额不变,G 增大,η 提高. 5.如图中,物体 A 重 50N,物体 B 重 30N,物体 A 在物体 B 的作用下向右做匀速直线运动.如果在物体 A 上 加一个水平向左的力 F2 拉动 物体 A,使物体 B 以 0.1m/s 的速度匀速上升,2s 内拉力 F2 所做的功是 ________J.(滑轮和绳子的重以及绳子与滑轮之间的摩擦均不计) 【答案】12J 【解析】拉力的功 W=Fs,要正确求出功,必须求出拉力和拉力移动的距离,这就和滑轮组的受力分析综合 起来了. 已知:GA=50N,GB=30N,vB=0.1 m/s,t=2s.求:W A 向右运动,受向右拉力 F1 和向左的摩擦力 f,A 匀速运动:f=Fl. 与 B 相连的滑轮上方共有 3 根绳子承担物重 GB. ∴ F1= GB= ×30=10 f=F1=10N 当 A 向左运动时,A 受向左的拉力 F2 和向右的摩擦力 f 及向右的绳子拉力 F1. F2=f+F1(F1= GB=10N),f 大小不变 ∴ F2=10N+10N=20N 在 2s 内,物体上升距离 h=vB×t=0.1m/s×2s=0.2m 拉力移动距离 s=3h=3×0.2m=0.6m 拉力做的功 W=F2s=20N×0.6m=12J 总 有 W W hF Gh 4 η4 G 8.04 1600 × N 总 有 W W 额有 有 WW W + 有 额 W W+1 1 Gh W额+1 1 3 1 3 1 3 17 6.一人利用如图所示的滑轮组匀速提升重为 450N 的物体,若每个滑轮重 50N,人重 600N,则人对地面的压 力是________N.(不计摩擦力) 【答案】人对地面压力 350N 【解析】人对地面的压力大小,取决于人受的力,而人受的力,又与滑轮组绳子上的拉力 F 有关.滑轮组 上承担物重的绳子根数为 2.所以滑轮组绳子上的拉力:  F= (G+G 动)(G:物重,G 动:动滑轮重) = (450N+50N)=250N 人受力为:重力 G′,绳子的拉力 F 和地面的支持力 N.F+N=G′ 支持力:N=G′-F=600N-250N=350N 根据相互作用力大小相等,人对地面的压力:F′=N=350N 三、综合应用题 7.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? 【答案】(1)600N(2)15W(3)720J(4)80% 【解析】(1)根据 G=mg 可求货箱的重力。 (2)V 绳=3 V 物=3×0.1m/s=0.3m/s 拉力 F 的功率由 P=FV 绳求出。 (3)物体移动路程 S 物=V 物 t=6m 2 1 2 18 f=0.2G=120N 由 W = f s 求克服摩擦所做的功。 (4)根据 W 有= f s,S 绳=V 绳 t,W 总=FS 绳分别求有用功、总功 所以由 η= W 有/W 总求出滑轮组的机械效率。 8.利用如图所示的滑轮组,在 5s 内将重为 300N 的物体匀速向上提起 0.2m,竖直向上的拉力 F 为 125N.求: (1)滑轮组的机械效率; (2)拉力的功率. 【答案】(1)滑轮组的机械效率为 80%; (2)拉力的功率为 15W. 【解析】(1)有用功 W 有用=Gh=300N×0.2m=60J, W 总=Fs=F×3h=125N×3×0.2m=75J, 滑轮组的机械效率: η= ×100%= ×100%=80%; (2)拉力的功率:P= = =15W。 9.如图所示,用滑轮匀速提起 1200N 的重物,拉力做功的功率为 1000W,绳子自由端的上升速度为 2m/s, (不计绳重和摩擦)求: (1)作用在绳自由端的拉力多大? (2)滑轮组的机械效率为多大? (3)若用此滑轮组匀速提起 2400N 的重物,作用在绳子自由端的拉力为多少?9 【答案】见解析。 【解析】求滑轮组的机械效率关键是搞清有用功和总功.涉及功率时,也同样要区别有用功率和总功率.已 知 G=1200N,P 总=100W,vF=2m/s 在分析已知条件时,应注意此时拉力的功率为总功率,速度为拉力 F 移动的速度 (1)∵ P 总= =F·vF ∴ F= = =500N (2)η= = = = = =80% (3)当物体重力为 G′=2400N 时,机械效率也要变化,但不计绳重和摩擦时,由前面给的已知条件,可 先求出动滑轮重,由 F= (G 动+G) G 动=3F-G=1500N-1200N=300N 当 G′=2400N 时 F 拉′= (G 动+G′)= (300N+2400N)=900N 10.如图所示,用甲、乙两种滑轮组,分别匀速竖直向上提升同一重物,从相同位置开始提升至同一高度处, 求:(1)若不计绳重,滑轮重及摩擦,两次拉力 F1 和 F2 之比; (2)若不计绳重及摩擦,重物质量为 400g,动滑轮质量为 100g,匀速拉动过程中甲、乙两装置的机械效 率。 t W总 Fv P总 sm W /2 1000 总 有 W W Fs Gh hF Gh 3⋅ F G 3 N5003 N1200 × 3 1 3 1 3 110 【答案】(1)若不计绳重、滑轮重及摩擦,两次拉力 F1 和 F2 之比为 3:2; (2)若不计绳重及摩擦,甲、乙两装置的机械效率都是 80%。 【解析】(1)由图知,甲图中,n1=2;乙图中,n2=3, 若不计绳重、滑轮重及摩擦,则拉力 F= G, 两次拉力 F1 和 F2 之比: F1:F2= G: G= : =3:2; (2)利用 G=mg 求重物重力、动滑轮重力,因为不计绳重及摩擦时,滑轮组的机械效率η= = = ,所以甲、乙两装置的机械效率相同,利用 η= 计算。 重物的重力:G=mg=0.4kg×10N/kg=4N, 动滑轮的重力:G 轮=m 轮 g=0.1kg×10N/kg=1N, 不计绳重及摩擦时,滑轮组的机械效率 η= = = , 由于两装置中物重和动滑轮重均相同, 所以甲、乙两装置的机械效率: η1=η2= = ×100%=80%。 11.如图所示,司机师傅利用滑轮组把汽车从泥坑里拖出来(泥坑可近似看成水平面),在此过程中汽车匀 速移动了 1m,共用时 5s,已知汽车所受阻力为 1200N,司机师傅的拉力功率为 300W,在考虑滑轮组摩擦阻 力影响因素条件下,求:11 (1)司机师傅的拉力为多大?(2)滑轮组的机械效率是多少? 【答案】(1)500N;(2)80%. 【解析】使用滑轮组沿水平方向拉物体时,若物体移动 s,承担汽车与水平面间的摩擦力的绳的股数是 n 股, 则绳自由端移动的距离 s′=ns,动力作用的绳端移动的速度是物体移动速度的 n 倍。 (1)绳子自由端移动的距离 s=ns 汽车=3×1m=3m, 绳子自由端速度:v=s/t=3m/5s=0.6m/s, 由 P= = =Fv 得,工人的拉力:F= = =500N; (2)拉力所做总功:W 总=Fs=500N×3m=1500J; 工人所做有用功:W 有用=fs 汽车=1200N×1m=1200J, 滑轮组的机械效率:η= ×100%= ×100%=80%.

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