2025年中考物理專項(xiàng)復(fù)習(xí)核心考點(diǎn)講解匯編專題12 滑輪的受力分析 機(jī)械效率（原卷版）

專題12滑輪的受力分析機(jī)械效率知識(shí)點(diǎn)一、滑輪的受力分析（不計(jì)繩重和輪與軸之間的摩擦）知識(shí)點(diǎn)二、有用功、額外功、總功的定義(1)有用功:人們提升重物過(guò)程中必須做的功，用w有用表示。(2)額外功:利用機(jī)械時(shí)，人們不得不額外做的功，用W額外表示。(3)總功:人的拉力(動(dòng)力)對(duì)動(dòng)滑輪(機(jī)械)所做的功，用W總表示，W總=W有用+W額外(4)有用功、額外功、總功的單位都是焦(J)。知識(shí)點(diǎn)三、機(jī)械效率定義公式有用功提升重物過(guò)程中必須要做的功W有額外功利用機(jī)械時(shí)，人們不得不額外做的功W額總功有用功和額外功之和W總＝W有＋W額機(jī)械效率科學(xué)上把有用功跟總功的比值η＝eq\f(W有,W總)×100%知識(shí)四、?？紮C(jī)械的有用功、總功、機(jī)械效率計(jì)算簡(jiǎn)單機(jī)械有用功總功額外功機(jī)械效率杠桿W有用=GhW總=FsW額=W總－W有用η=滑輪組W有用=GhW總=FsW總=Gh+G動(dòng)h（不計(jì)繩重和摩擦）W額=W總－W有用W額=G動(dòng)h（不計(jì)繩重和摩擦）η=η=斜面W有用=GhW總=FlW總=Gh+fl（f為摩擦力）W額=W總－W有用W額=fl（f為摩擦力）η=η=（2023?常德）如圖所示小明組裝了甲、乙兩種滑輪，用來(lái)提升同一物體，G物＝200N（不計(jì)繩重、輪重和摩擦），要使物體豎直勻速提升2m。下列說(shuō)法中正確的是（）A．F甲＝200N，并向上移動(dòng)4m B．F甲＝100N，并向上移動(dòng)2m C．F乙＝200N，并向上移動(dòng)1m D．F乙＝400N，并向上移動(dòng)1m（2023?達(dá)州）搬運(yùn)工人為了將笨重的物體裝進(jìn)汽車(chē)車(chē)廂，常使用如圖所示的裝置把物體從斜面底端勻速推上頂端，已知斜面長(zhǎng)5m，高2m，物體重1000N，沿斜面向上的推力為500N，則下列判定不正確的是（）A．物體在斜面上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中受3個(gè)力的作用，合力為0 B．推力所做的功是2500J C．斜面的機(jī)械效率為80% D．物體受到斜面的摩擦力為100N（2023?河南）如圖所示，在200N的拉力F作用下，用滑輪組將重為300N的貨物勻速提升，在20s內(nèi)貨物豎直上升了2m。不計(jì)繩重及滑輪上的摩擦。下列說(shuō)法正確的是（）A．滑輪組做的有用功為400J B．拉力F做功的功率為30W C．滑輪組的機(jī)械效率為75% D．此滑輪組提升的貨物越輕、機(jī)械效率越大（2023?寧夏）某校組織學(xué)生參觀軍事博物館，學(xué)生發(fā)現(xiàn)潛水艇的形狀如圖甲所示，頭部粗，尾部細(xì)，由此提出疑問(wèn)：若潛水艇頭部細(xì)，尾部粗，所受液體阻力是否不同。該同學(xué)選取完全相同的模型A和B，按照?qǐng)D乙組裝并進(jìn)行探究，所掛重物的質(zhì)量均為0.5kg。（g＝10N/kg）（1）圖乙中兩個(gè)滑輪為（選填“定滑輪”或“動(dòng)滑輪”），作用是；模型所受拉力是N（忽略繩重和摩擦）。（2）探究過(guò)程如圖丙所示，t0時(shí)刻重物開(kāi)始下落，t1時(shí)刻發(fā)現(xiàn)模型B運(yùn)動(dòng)較快，說(shuō)明模型B在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，所受液體阻力較。（3）實(shí)驗(yàn)中液體阻力大小是通過(guò)模型運(yùn)動(dòng)快慢來(lái)體現(xiàn)的，這種研究物理問(wèn)題的方法叫做。（2023?益陽(yáng)）早在3000年前我們的祖先就設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)很合理的轆轤，通常用于從井中提水。如圖所示是古代民間的提水設(shè)施轆轤，由轆轤頭、支架、井繩、水桶等部分構(gòu)成。某次取水時(shí)井繩拉著質(zhì)量為10kg的水緩慢上升了4m，水桶的質(zhì)量為1kg，在這一過(guò)程中，人做的總功為500J。g取10N/kg。求此次取水的過(guò)程中：（1）人做的有用功為多少？（2）轆轤的機(jī)械效率多大？（3）人克服井繩重力與摩擦阻力做的功是多少？（2023?廣元）如圖所示，某工人利用滑輪組將一個(gè)工件沿水平地面勻速拉動(dòng)到加工點(diǎn)。拉動(dòng)過(guò)程中，工人對(duì)繩的拉力始終沿豎直方向，工人雙腳始終與水平地面接觸且接觸面積為300cm2，工人對(duì)地面的壓強(qiáng)為2.0×104Pa；此工人的質(zhì)量為70kg，兩個(gè)動(dòng)滑輪的質(zhì)量共為10kg，繩重、繩與滑輪之間的摩擦均忽略不計(jì)，g取10N/kg。求：（1）工人的手對(duì)繩的拉力大?。唬?）工件移動(dòng)過(guò)程中，地面對(duì)工件摩擦力的大??；（3）滑輪組在此次工作中的機(jī)械效率。（2023?荊州）以“‘荊歌’鐵馬，奔向未來(lái)”為主題的2023荊州馬拉松3月26日在荊州體育中心鳴槍起跑。在開(kāi)賽場(chǎng)地建設(shè)過(guò)程中，工人利用長(zhǎng)度L＝3m的斜面把質(zhì)量為240kg的重物勻速推到h＝1m高處，如圖所示，工人所用推力F＝1000N。g取10N/kg。求：（1）推力做的有用功；（2）斜面的機(jī)械效率；（3）工人將另一質(zhì)量為300kg的重物勻速推到同一高度，為了省力，換用長(zhǎng)度為5m的斜面，此時(shí)重物與斜面間的摩擦力與原來(lái)的摩擦力之比為6：5，共用時(shí)20s，工人推力做功的功率。（2023?江西）如圖所示，利用斜面將箱子推進(jìn)車(chē)廂，通常要比把箱子直接從地面搬進(jìn)車(chē)廂省力多了。某同學(xué)用100N的力沿斜面向上勻速推動(dòng)箱子，已知箱子質(zhì)量為20kg，斜面長(zhǎng)3m，斜面高1.2m，g＝10N/kg。求：（1）箱子受到的重力；（2）箱子受到的摩擦力；（3）斜面的機(jī)械效率；（4）使用斜面推箱子時(shí)有哪些更省力的方法。（2024?新城區(qū)校級(jí)一模）小伍家在修建房屋時(shí)，用如圖所示的滑輪組將重為700N的建筑材料，4s內(nèi)勻速提升了2m，所做的額外功是300J。下列說(shuō)法中正確的是（）A．若讓物體以更大的速度勻速上升，繩端拉力變大 B．改變繞繩方式可以增大滑輪組的機(jī)械效率 C．動(dòng)滑輪所受的重力為150N D．拉力F的功率是425W（2024?福建模擬）如圖是搬運(yùn)工人用滑輪組將倉(cāng)庫(kù)中的貨物沿水平軌道拉出的示意圖。已知貨物的質(zhì)量為600kg，所受軌道的摩擦力為其重力的0.1倍，滑輪組的機(jī)械效率為75%。若人以0.6m/s的速度勻速前行，經(jīng)100s將貨物拉出倉(cāng)庫(kù)。人拉貨物的過(guò)程中，分析正確的是（）A．貨物移動(dòng)距離為20m B．工人的拉力為400N C．工人做的有用功為3.6×104J D．工人拉力的功率為360W（2023?燈塔市一模）小開(kāi)用如圖所示的滑輪組提升重為400N的重物，物體在5s內(nèi)勻速上升了2m，該滑輪組的機(jī)械效率為80%，在不計(jì)繩重與摩擦的情況下，下列說(shuō)法中正確的是（）A．該動(dòng)滑輪的重力為80N B．5s內(nèi)拉力一共做功800J C．小開(kāi)對(duì)繩子的拉力大小為250N D．小開(kāi)對(duì)繩子的拉力做功的功率為160W（2023?新吳區(qū)二模）用如圖甲所示的滑輪組提升物體M，已知物體M所受的重力為550N，卷?yè)P(yáng)機(jī)加在繩子自由端的拉力F將物體M在20s內(nèi)沿豎直方向勻速提升10m，拉力F做的功W隨時(shí)間t的變化圖像如圖乙所示，忽略繩重及摩擦，下列說(shuō)法正確的是（）A．拉力F為350N B．動(dòng)滑輪重為50N C．繩子自由端移動(dòng)的速度為0.5m/s D．該滑輪組的機(jī)械效率為83.3%（2024?雁塔區(qū)校級(jí)一模）如圖為某臺(tái)起重機(jī)上的滑輪組簡(jiǎn)化裝置，虛線框內(nèi)是由兩個(gè)相同的滑輪安裝成的滑輪組，利用該滑輪組提升質(zhì)量為27kg的物體所用的拉力為100N，不計(jì)繩重和摩擦，g取10N/kg，則下列說(shuō)法正確的是（）A．滑輪組中承擔(dān)物體和動(dòng)滑輪總重力的繩子股數(shù)是2股 B．該滑輪組的機(jī)械效率為60% C．該滑輪組中動(dòng)滑輪重30N D．若繩端移動(dòng)速度為0.1m/s，則動(dòng)滑輪上升速度為0.3m/s（2023?錫山區(qū)一模）如圖所示甲、乙兩套裝置所用滑輪質(zhì)量均相等，用它們分別將所掛重物在相等時(shí)間內(nèi)豎直向上勻速提升相同高度。若G1＝G2，所用豎直向上的拉力分別為F1和F2，拉力做功的功率分別為P1和P2，兩裝置的機(jī)械效率分別為η1和η2（忽略繩重和摩擦），則下列選項(xiàng)正確的是（）A．F1＞F2η1＜η2P1＜P2 B．F1＞F2η1＝η2P1＝P2 C．F1＜F2η1＜η2P1＜P2 D．F1＜F2η1＞η2P1＞P2（2023?福田區(qū)模擬）如圖甲所示的滑輪組提升物體M，已知物體M所受的重力為550N，卷?yè)P(yáng)機(jī)加在繩子自由端的拉力F將物體M在20s內(nèi)沿豎直方向勻速提升10m，拉力F做的功W隨時(shí)間t的變化圖象如圖乙所示，忽略繩重及摩擦，下列說(shuō)法正確的是（）A．動(dòng)滑輪重為40N B．繩子自由端移動(dòng)的速度為0.5m/s C．拉力做功功率為300W D．該滑輪組的機(jī)械效率為83.3%（2023?雨城區(qū)校級(jí)模擬）在勞動(dòng)實(shí)踐中，小孫在水平地面與車(chē)廂間用木板搭一斜面，并用平行于斜面的推力將重G＝600N的貨物勻速地從斜面底端推到頂端的車(chē)廂，如圖所示。已知斜面長(zhǎng)L＝6m，斜面高h(yuǎn)＝1.5m，斜面的機(jī)械效率η＝60%。下列敘述中正確的是（）A．小孫推動(dòng)貨物所用推力大小為150N B．若增大推行速度，則貨物受到的摩擦力將變大 C．貨物受到斜面的摩擦力大小為250N D．若h不變、減小L，則斜面的機(jī)械效率將升高（2023?六安模擬）如圖所示，重為G的物體在平行于斜面的拉力F的作用下沿斜面向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)。已知斜面的長(zhǎng)為s、高為h，物體從斜面底端勻速運(yùn)動(dòng)到頂端的過(guò)程中，斜面對(duì)物體的摩擦力大小為f，關(guān)于該過(guò)程，下列判斷正確的是（）A．拉力做的有用功為fs B．拉力做的總功為Gh C．斜面對(duì)物體的摩擦力大小為f＝F?G?D．斜面的機(jī)械效率為G?（2023?零陵區(qū)校級(jí)模擬）工人要把一個(gè)質(zhì)量為120kg的重物搬到1m高的車(chē)上。為了省力采用3m長(zhǎng)的木板搭了一個(gè)斜面，如圖所示，他在5s內(nèi)用500N的力將重物勻速推到車(chē)上（g取10N/kg）。下列說(shuō)法正確的是（）A．重物受到的摩擦力為300N B．他做功的功率為240W C．他做的有用功為1500J D．該斜面裝置的機(jī)械效率為80%（2024?邵東市模擬）如圖所示，小海用一個(gè)動(dòng)滑輪提著重物向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)。物體上升2m時(shí)，繩子自由端移動(dòng)的距離是m。若不計(jì)繩重及摩擦，小海用此裝置拉動(dòng)不同物體勻速上升時(shí)，測(cè)出拉力F和物重G的大小并畫(huà)出二者的關(guān)系圖象，當(dāng)物重為30N時(shí)，此滑輪的機(jī)械效率是。（2023?東明縣一模）用圖甲的滑輪組提升重200N的物體，已知拉力F為80N，不計(jì)繩重和摩擦，物體和繩子自由端的運(yùn)動(dòng)情況如圖乙所示，反映繩子自由端運(yùn)動(dòng)的圖線是（選填“A”或“B”），3s內(nèi)對(duì)物體做的有用功為J。（2023?杜爾伯特縣二模）（1）如圖所示，是汽車(chē)進(jìn)行風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，將汽車(chē)固定在風(fēng)洞中，用吹風(fēng)機(jī)對(duì)著汽車(chē)高速送風(fēng)，汽車(chē)相對(duì)于風(fēng)洞中的空氣是（選填“運(yùn)動(dòng)”或“靜止”）的，此時(shí)汽車(chē)氣體對(duì)汽車(chē)的壓強(qiáng)大（選填“上方”或“下方”）。（2）如圖，小明將一個(gè)重為200N的小車(chē)以0.2m/s的速度從斜面底端勻速拉到斜面頂端，沿斜面向上的拉力為120N，小車(chē)沿斜面移動(dòng)的距離s＝2m，上升的高度h＝1m。在此過(guò)程中拉力的功率為W，斜面的機(jī)械效率為（保留一位小數(shù)），摩擦力大小為N。（2023?綿陽(yáng)模擬）《天工開(kāi)物》是我國(guó)古代的科學(xué)著作，書(shū)中記載著大量的古代農(nóng)業(yè)機(jī)械。其中描述了筒車(chē)這樣一種以水流作動(dòng)力，用來(lái)取水的機(jī)械，如圖所示。若接水槽離取水處高3m，水輪上有12個(gè)取水筒，一個(gè)取水筒每次可取水5kg，筒車(chē)旋轉(zhuǎn)一周所用時(shí)間為60s。水流沖擊的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為筒車(chē)轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能和提水的。若水流沖擊筒車(chē)的功率為50W，求筒車(chē)旋轉(zhuǎn)一周取水的機(jī)械效率是%。（2023?如東縣二模）如圖所示，2s內(nèi)拉力F1將物體B勻速提升0.5m，F(xiàn)1做功為3J；若借助滑輪組，在相同時(shí)間內(nèi)拉力F2把物體B勻速提升相同高度，滑輪組的機(jī)械效率為75%，不計(jì)繩重和摩擦，物體B的質(zhì)量為kg，拉力F2做功的功率為W，動(dòng)滑輪的重為N（g取10N/kg）。（2023?常熟市一模）在“探究斜面的機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)中，小明猜想斜面的機(jī)械效率可能跟斜面的粗糙程度有關(guān)，小聰猜想可能跟斜面的傾斜程度有關(guān)。如圖是他們?cè)O(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置，下表是其中一位同學(xué)在其他條件一定時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。（1）表格中第三次實(shí)驗(yàn)的機(jī)械效率為（結(jié)果保留一位小數(shù)），分析表中信息可知該實(shí)驗(yàn)是探究（選填“小明”或“小聰”）的猜想，結(jié)論是：在其他條件一定時(shí)，斜面，機(jī)械效率越高；實(shí)驗(yàn)序號(hào)斜面的傾斜程度物塊的重力G/N斜面高度h/m沿斜面的拉力F/N斜面長(zhǎng)s/m機(jī)械效率1較緩100.25.5136.4%2較陡100.47.0157.1%3最陡100.68.51（2）另一位同學(xué)為探究自己的猜想，設(shè)計(jì)了如下步驟。①把一塊長(zhǎng)木板的一端墊高，構(gòu)成一個(gè)斜面；②用彈簧測(cè)力計(jì)沿斜面把一木塊拉上去，進(jìn)行相關(guān)測(cè)量，計(jì)算出斜面的機(jī)械效率；③保持斜面的不變，改變斜面的，再進(jìn)行相關(guān)測(cè)量，并計(jì)算出斜面的機(jī)械效率；④比較兩次的大小，即可初步驗(yàn)證猜想是否正確。（2023?丹東校級(jí)二模）在“測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)中，小彤用同一滑輪組進(jìn)行了三次實(shí)驗(yàn)如圖所示，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如表：次數(shù)物重/N物體上升距離/cm測(cè)力計(jì)示數(shù)/N測(cè)力計(jì)上升距離/cm機(jī)械效率/%12100.83083.324101.53088.936102.230（1）實(shí)驗(yàn)中要豎直向上拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使鉤碼緩慢上升。（2）表格中第3次實(shí)驗(yàn)的機(jī)械效率為。（百分?jǐn)?shù)前保留一位小數(shù)）（3）分析表中數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論：同一滑輪組的機(jī)械效率與有關(guān)。（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，若該滑輪組提升物體時(shí)機(jī)械效率為92.1%，物體的重力可能為。（填字母符號(hào)）A.1NB.3NC.5ND.8N（5）小彤改變動(dòng)滑輪重，提升同一物體多次實(shí)驗(yàn)，根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)繪制出圖象丁。由圖象可知：被提升物體重力相同時(shí)，動(dòng)滑輪越重，滑輪組機(jī)械效率越（填“高”或“低”）。（6）根據(jù)所學(xué)知識(shí)，滑輪組的機(jī)械效率還與繩重和摩擦有關(guān)，分析圖象丁中的A點(diǎn)可知，被提升物體所受的重力一定（填“小于”、“等于”或“大于”）40N。（2023?沈陽(yáng)三模）如圖甲所示，鄰居大叔正吃力的把一重物送往高臺(tái)，放學(xué)回家的小明看見(jiàn)后急忙前去幫忙，他找來(lái)一塊木板，搭