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2022中考物理-机械效率计算题-水平滑轮组的机械效率（含答案，共13题）
一．计算题（共6小题）
1．高速铁路的输电线，无论冬、夏都绷得直直的，以保障列车电极与输电线的良好接触。如图所示为输电线的牵引装置。钢绳通过滑轮组悬挂a个相同的坠砣，每个坠砣质量为m，若某段时间t内坠砣串下降了高度h，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，（用题中的符号表示，不考虑钢绳的热胀冷缩）求：
（1）输电线A端受到的拉力；
（2）则输电线A端向左移动的距离；
（3）输电线A端拉力做功的功率。
2．如图所示，A是正方体物体，边长是20cm，当水平拉力F＝50N时，物体A恰好以0.4m/s的速度做匀速直线运动。已知（ρ物＝5×103kg/m3），物体A运动时受到地面的阻力是物重的0.3倍。试求：（g取10N/kg，不计动滑轮和绳重、不计滑轮与绳之间的摩擦）
（1）该物体A的重力；
（2）该滑轮组拉力F的功率。
（3）该滑轮组的机械效率。
3．如图所示，使用滑轮组匀速拉动质量为50kg的物体，所用的拉力为80N，物体在6s内向左匀速运动1.2m。
（1）若不考虑滑轮的重力、滑轮与轴及滑轮与绳子之间摩擦，求物体受到地面的摩擦力。
（2）求拉力的功率。
（3）若摩擦力不变，作用在绳子上的实际拉力为90N，则滑轮组的机械效率为多少？（结果保留一位小数）
4．如图所示，小明利用滑轮组水平拉货物。在10s内，货物匀速移动了2m，而绳端移动了6m，已知货物重量为5000N，水平地面对其摩擦力为1200N，滑轮组的机械效率为80%，则：
（1）画出滑轮组上绳子的绕法；
（2）求出绳端拉力F的大小；
（3）求出这个过程中小明做功的功率。
5．如图所示，重500N的人站在重1000N的小车上。小车上的人想通过自己拉动滑轮组将自己在水平地面上匀速移动2m。小车与地面间的摩擦力是小车对地面压力的0.1倍忽略滑轮重力、摩擦和绳重。
（1）请你画出最省力的滑轮组绕法。
（2）求出人拉绳的最小拉力。
（3）绳子被人拉过来的长度为多少m？
6．东海县新水晶市场建设工地上，工人用如图所示的滑轮组，将重为3000N的物体A以0.2m/s的速度沿水平方向匀速拉动。若已知水平拉力F为250N，滑轮组机械效率为80%．求：
（1）物体受到的摩擦力；
（2）拉力F做功的功率；
（3）在10s内机械所做的有用功。
二．解答题（共7小题）
7．《加油向未来》节目中展现了一个力学奇迹：8岁萌娃许晋旗借助滑轮组拉动了一架重约6t的飞机。如图所示是当时所使用的装置，卡车固定不动，滑轮组由八对滑轮组成，许晋旗拉动绳子自由端的拉力是100N，他在80秒内将飞机匀速拉动了1m，绳子自由端移动了16m，匀速运动时摩擦阻力为自身重力的0.02倍，g取10N/kg。求：
（1）许晋旗拉动绳子所做的功及其做功的功率；
（2）滑轮组的机械效率。
8．如图所示，用120N的力F1水平拉动重为3000N的箱子在水平路面匀速移动了3m。改用50N的拉力F2通过滑轮组拉动同样的箱子在同样的路面匀速移动了相同距离（如图所示）。
（1）请用笔画线代替绳子，画出滑轮组最省力时的绳子的绕法。
（2）求滑轮组的机械效率与额外功。
9．如图所示，用滑轮组拉动重量为500N的物体，物体与地面之间的摩擦力为150N，为使物体匀速移动，必须在绳自由端加以60N的水平拉力。
（1）此滑轮组的有用功是 　 　所做的功。
（2）此滑轮组的机械效率多大？
（3）若物体移动的速度为0.2m/s，则1 min内拉力做的功是多少？
10．用如图所示的机械拉着重500N的物体在水平地面上匀速运动，物体受到的摩擦力为120N，绳子末端的水平拉力为50N，若物体运动的速度为0.2m/s，求：
（1）10s内拉力做的功；
（2）拉力的功率；
（3）滑轮组的机械效率。
11．利用如图所示的滑轮组匀速拉动水平地面上重为60N，边长为10cm的正方体物体；拉力F的大小为5N，物体在水平地面上匀速运动时，受到地面对它的摩擦力为8N。求：
（1）正方体物体对地面的压强是多少？
（2）若在拉力F作用下物体以0.2m/s的速度匀速拉了4s，求拉力F的功率多大？
（3）此时该滑轮组的机械效率为多少？
12．在2020年新冠疫情暴发时，全国人民上下一心，众志成城驰援武汉。如图是一辆满载防疫教授物资的货车，其总质量为4t，不慎陷入泥泞路面，每个轮胎与路面的接触面积为500cm2，爱好物理的小敏同学利用所学的物理知识，在周围群众帮助下利用滑轮组，帮助司机在5min沿水平方向匀速移动了5m将货车拖出。整个过程中，货车所受路面的摩擦力为车总重的0.02倍，所用拉力为600N。求：
（1）路面所受货车的压强。
（2）拉力F所做功的功率。
（3）该滑轮组的机械效率。（计算结果保留百分号前小数点后一位）
13．图中用滑轮组拉动A在同一路面匀速移动。要测量此过程滑轮组的机械效率，请你按要求完成：
（1）除图中实验器材外，还需要增加什么仪器 　 　
（2）写出实验步骤（可画图说明），及要测量的物理量（物理量用符号表示）
（3）滑轮组机械效率的表达式（用测量的物理量符号表示）
考答案与试题解析
一．计算题（共6小题）
1．【解答】解：（1）a个坠砣的总重力：G＝amg，
由图知，使用的滑轮组承担A端拉力的绳子股数n＝2，
不计滑轮和钢绳自重及摩擦，由GFA可得，输电线A端受到的拉力大小：
FA＝nG＝2amg。
（2）由h＝nsA可得，输电线A端向左移动的距离：
sAhh。
（3）输电线A端拉力做功的功率：
P。
答：（1）输电线A端受到的拉力为2amg；
（2）输电线A端向左移动的距离为h；
（3）输电线A端拉力做功的功率为。
2．【解答】解：
（1）正方体物体的体积：
V＝（20cm）3＝8000cm3＝8×10﹣3m3，
由ρ可得物体的质量：
m＝ρ物V＝5×103kg/m3×8×10﹣3m3＝40kg，
物体的重力：
G＝mg＝40kg×10N/kg＝400N；
（2）由图可知，绳子的有效股数n＝3，
拉力端移动的速度：v＝3v物＝3×0.4m/s＝1.2m/s，
拉力F做功的功率：
PFv＝50N×1.2m/s＝60W；
（3）物体A运动时受到地面的阻力：
f＝0.3G＝0.3×400N＝120N，
不计动滑轮和绳重、不计滑轮与绳之间的摩擦，滑轮组的机械效率：
η100%＝80%。
答：（1）该物体A的重力为400N；
（2）该滑轮组拉力F的功率为60W。
（3）该滑轮组的机械效率为80%。
3．【解答】解：
（1）由图知，n＝2，不考虑滑轮的重力、滑轮与轴及滑轮与绳子之间摩擦，拉力Ff，
物体受到地面的摩擦力：f＝2F＝2×80N＝160N，
（2）由滑轮组的特点可得，绳子移动的距离：s′＝2s＝2×1.2m＝2.4m，
拉力做功：W＝Fs′＝80N×2.4m＝192J；
拉力的功率：P32W；
（3）由η可知，该滑轮组的机械效率：
η100%100%≈88.9%。
答：（1）物体受到地面的摩擦力为160N。
（2）拉力的功率为32W。
（3）滑轮组的机械效率为88.9%。
4．【解答】解：（1）n3，
所以，滑轮组绳子的有效股数为3，滑轮组上绳子的绕法如图所示：
（2）图示为水平滑轮组，克服摩擦力所做的功为有用功：
W有用＝fs物＝1200J×2m＝2400J，
因为η，
所以拉力做的总功：
W总3000J，
则根据W＝Fs可得拉力：
F500N；
（3）这个过程中小明做功的功率：
P300W。
答：（1）滑轮组上绳子的绕法见解答图；
（2）绳端拉力F的大小500N；
（3）求出这个过程中小明做功的功率300W。
5．【解答】解：（1）由图可知，人站在车上，拉力应该向右，故从定滑轮右端的挂钩开始依次绕绳子，最后有3段绳子承担摩擦力，这就是最省力的绕法。如图：
（2）压力F＝G＝500N+1000N＝1500N
摩擦力f＝0.1×1500N＝150N，
拉力F150N＝50N。
（3）绳子被拉长度s＝ns车＝3×2m＝6m。
答：（1）最省力的滑轮组绕法见解答；
（2）最小拉力为50N；
（3）绳子运动6m。
6．【解答】解：
（1）由图知，n＝3，则拉力端移动距离s＝3s物，
滑轮组的机械效率η，
物体受到的摩擦力：
f＝3Fη＝3×250N×80%＝600N；
（2）拉力端移动的速度v＝3v物＝3×0.2m/s＝0.6m/s，
拉力做功功率：
P＝Fv＝250N×0.6m/s＝150W；
（3）t＝10s内物体移动距离：
s物＝v物t＝0.2m/s×10s＝2m，
在10s内机械所做的有用功：
W有用＝fs物＝600N×2m＝1200J。
答：（1）物体受到的摩擦力为600N；
（2）拉力F做功的功率为150W；
（3）在10s内机械所做的有用功为1200J。
二．解答题（共7小题）
7．【解答】解：（1）许晋旗拉动绳子的拉力F＝100N，绳子自由端移动的距离s＝16m，
许晋旗拉动绳子做的总功：
W总＝Fs＝100N×16m＝1600J，
做功时间t＝80s，
做功功率：
P20W；
（2）飞机的重力G＝mg＝6×103kg×10N/kg＝6×104N，
飞机匀速运动时摩擦阻力：
f＝0.02G＝0.02×6×104N＝1200N，
拉力做的有用功：
W有用＝fs飞机＝1200N×1m＝1200J，
滑轮组的机械效率：
η100%100%＝75%。
答：（1）许晋旗拉动绳子所做的功、做功的功率分别为1600J、20W；
（2）滑轮组的机械效率为75%。
8．【解答】解：（1）用120N的力F1水平拉动重为3000N的箱子在水平路面匀速移动了3m，箱子在水平方向上受力平衡，受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等，所以箱子受到的摩擦力为120N；
改用50N的拉力F2通过滑轮组拉动同样的箱子在同样的路面匀速移动了相同距离，此时的摩擦力为拉力的2.4倍，所以应该有3段绳子拉着动滑轮；
故应先用绳子连接动滑轮的挂钩，依次绕过定滑轮、动滑轮，如图所示：
；
（2）使用滑轮组时做的有用功：W有＝fs物＝120N×3m＝360J；
由图知，n＝3，拉力端移动距离s＝3s物＝3×3m＝9m，
拉力做的总功：W总＝F2s＝50N×9m＝450J；
滑轮组的机械效率：η100%100%＝80%；
额外功为：W额＝W总﹣W有＝450J﹣360J＝90J。
答：（1）见解析；
（2）滑轮组的机械效率为80%，额外功为90J。
9．【解答】解：（1）水平使用滑轮组时，克服物体与地面的摩擦力做的功为有用功；
（2）由图可知n＝3，滑轮组的机械效率：η83.3%；
（3）由v可知，1 min内物体移动的距离：s物＝v物t＝0.2m/s×1×60s＝12m，
绳子自由端移动的距离：s＝ns物＝3×12m＝36m，
则1min内拉力做的功：W总＝Fs＝60N×36m＝2160J。
答：（1）克服物体与地面的摩擦力；
（2）此滑轮组的机械效率为83.3%；
（3）若物体移动的速度为0.2m/s，则1 min内拉力做的功是2160J。
10．【解答】解：（1）物体10s运动的距离为：s＝vt＝0.2m/s×10s＝2m，
由图可知，n＝3，则绳子自由端移动的距离为：s'＝3s＝3×2m＝6m，
拉力做的功为：W＝Fs'＝50N×6m＝300J；
（2）拉力的功率为：P30W；
（3）克服摩擦力做的功为：W有用＝fs＝120N×2m＝240J，
机械效率为：η100%100%＝80%。
答：（1）10s内拉力做的功为300J；
（2）拉力的功率为30W；
（3）滑轮组的机械效率为80%。
11．【解答】解：（1）正方体物体对水平地面的压力：F压＝G＝60N，
受力面积：S＝a2＝（10cm）2＝100cm2＝0.01m2，
对地面的压强：p6000Pa；
（2）由图可知n＝2，绳子自由端移动的速度：v＝nv物＝2×0.2m/s＝0.4m/s，
拉力F的功率：PFv＝5N×0.4m/s＝2W；
（3）滑轮组的机械效率：η80%。
答：（1）正方体物体对地面的压强为6000Pa；
（2）拉力F的功率为2W；
（3）此时该滑轮组的机械效率为80%。
12．【解答】解：（1）货车重力：G＝mg＝4×103kg×10N/kg＝4×104N，
车静止时对泥泞地面的压力：F＝G＝4×104N，
车静止时对泥泞地面的压强：p2×105Pa；
（2）货车移动的速度为：vm/s，
由图可知n＝2，则绳端移动的速度为：v′＝2v＝2m/sm/s
拉力F所做功的功率：PFv′＝600Nm/s＝20W；
（3）该滑轮组的做的总功：W总＝Pt＝20W×5×60s＝6000J，
货车所受路面的摩擦力为车总重的0.02倍，摩擦力：f＝0.02G＝0.02×4×104N＝800N，
克服货车所受路面的摩擦力做的功为有用功：W有＝fs＝800N×5m＝4000J，
该滑轮组的机械效率：η100%100%≈66.7%。
答：（1）路面所受货车的压强为2×105Pa；
（2）拉力F所做功的功率为20W；
（3）该滑轮组的机械效率为66.7%。
13．【解答】解：（1）实验中需要用弹簧测力计测量拉力、滑动摩擦力的大小；
（2）实验步骤：①用弹簧测力计水平拉动A在路面上作用匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的示数为F；
②把A与动滑轮连在一起，用弹簧测力计匀速拉动滑轮组，使物体A在水平路面上运动一段距离s，读出此时弹簧测力计的示数为F'；
（3）①步骤中，A在水平路面上做匀速直线运动，受到的摩擦力和拉力是一对平衡力，故f＝F；步骤②中，物体对水平路面的压力不变、接触面的粗糙程度不变，则摩擦力不变，克服摩擦力所做的功为有用功；
由图可知，此时有三段绳子拉着动滑轮，则n＝3，则拉力所做的功为总功，则滑轮组的机械效率为：η。
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故答案为：（1）弹簧测力计；（2）①用弹簧测力计水平拉动A在路面上作用匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的示数为F；②把A与动滑轮连在一起，用弹簧测力计匀速拉动滑轮组，使物体A在水平路面上运动一段距离s，读出此时弹簧测力计的示数为F'；（3）机械效率为η。21世纪教育网(www.21cnjy.com)
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

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