1、专题12 滑轮组的机械效率【母题来源1】2019年山东济宁卷【母题原题】两个滑轮按图所示的方式组合，用5 N的拉力F拉动绳端，使物体在5 s内水平向左匀速滑动1 m，物体与地面间的摩擦力为9 N。下列选项正确的是AA是定滑轮，B是动滑轮B拉力F做的功为5 JC拉力F的功率为1.8 WD滑轮组的机械效率为90%【母题来源2】2019年江苏扬州卷【母题原题】如图所示，用100 N的拉力F匀速提升重为240 N的物体，在10 s内物体上升l m，则有用功是_J，拉力的功率是_W，机械效率是_。【母题来源3】2019年重庆B卷【母题原题】如图所示，用大小为5 000 N的拉力F通过滑轮组将重为800
2、N的物体匀速提升和10 cm，不计绳重与摩擦，拉力F移动的距离为_cm，滑轮组的机械效率是_%。【母题来源4】2019年江苏苏州卷【母题原题】如图所示，利用动滑轮提升货物在竖直向上、大小为250 N的拉力F作用下，重为400 N的货物在20 s的时间内匀速上升5 m，求：（1）有用功W有；（2）拉力F的功率P；（3）此过程中动滑轮的机械效率。【母题来源5】2019年四川乐山卷【母题原题】小夏利用如图所示的滑轮组，将重量为280 N的物体匀速提升了2 m。已知他自身的重量为500 N，对绳子施加的拉力F=200 N，两脚与地面接触的总面积S=400 cm2。求此过程中：（1）小夏对地面的压强；（
3、2）拉力F做的功；（3）该滑轮组的机械效率。【难点中心】本题考查滑轮组的机械效率的计算，涉及考点有对绳的拉力与物体重力的关系、绳子移动的距离与物体移动距离的关系、有用功额外功以及总功的计算；涉及物理量较多，公式较多，考试中失分较多，是中考的一难点。【考点难点突破】【知识链节】1有用功：定义：对人们有用的功=直接用手对重物所做的功（Gh）公式：W有用Gh（提升重物）=W总W额=W总；斜面：W有用=Gh2额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功公式：W额=W总W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）斜面：W额=fL3总功：定义：有用功加额外功或动力所做的功公式：W总=W有用W额=Fs=W有
4、用斜面：W总=fL+Gh=FL由于有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。通常用百分数表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。【技能方法】简单机械有用功总功额外功机械效率杠杆W有用=GhW总=FsW额=W总W有用滑轮组W有用=GhW总=FsW总=Gh+G动h（不计绳重和摩擦）W额=W总W有用W额=G动h（不计绳重和摩擦）斜面W有用=GhW总=FlW总=Gh+fl（f为摩擦力）W额=W总W有用W额=fl（f为摩擦力）:学科【母题1】（2019福建初二期末）一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它将同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比A有用功增加，总功增加B有用功不变，总功减
5、少C有用功增加，总功减少D有用功不变，总功不变【母题2】（2019山西初二期末）如图所示，定滑轮重4 N，动滑轮重0.5 N，在拉力F的作用下，1 s内将重为4 N的物体A沿竖直方向匀速提高了10 cm。如果不计绳重和摩擦，则以下计算结果正确的是A绳子自由端移动速度为0.3 m/sB拉力F的大小为4 NC拉力F的功率为0.45 WD滑轮组的机械效率为75%【母题3】（2019贵州初三中考模拟）分别用如图所示的（甲）、（乙）两个滑轮组，在10 s内将重为40 N的物体G匀速提升1 m，每个滑轮的重均为20 N，不计绳重及摩擦，下列有关说法正确的是A甲和乙两滑轮组所做有用功相等B甲滑轮组的效率大于
6、乙滑轮组的效率C小于D做功的功率小于做功的功率【母题4】（2019广东中山纪念中学初二期末）如图所示，某施工队利用滑轮组从水中提取质量为2 000 kg、体积为1 m3的物体，上升过程中物体始终不接触水底和露出水面，g=10 N/kg，水的密度为1.0103 kg/m3。（1）物体完全浸没在水中时，求物体所受浮力的大小；（2）已知动滑轮重2 000 N，若不计绳重和摩擦，当浸没在水中的物体披匀提升时，求电动机对绳子的拉力；（3）求此滑轮组做功的机械效率（结果保留1位小数）。【母题5】（2019河北初三中考模拟）如图所示，提篮及物体总重为1 140 N，其中物体重为1 020 N，提篮与水平地面
7、的接触面积为1.5 m2，工人师傅用600 N的力匀速提升物体，物体上升的速度为0.2 m/s。（不计绳重及摩擦）（1）工人师傅拉绳的功率；（2）滑轮组提升重物的机械效率；（3）体重为450 N的小明站在提篮内利用此滑轮组提升该重物，但物体没有被提动，求提篮对地面的最小压强。专题12 滑轮组的机械效率【母题来源1】2019年山东济宁卷【母题原题】两个滑轮按图所示的方式组合，用5 N的拉力F拉动绳端，使物体在5 s内水平向左匀速滑动1 m，物体与地面间的摩擦力为9 N。下列选项正确的是AA是定滑轮，B是动滑轮B拉力F做的功为5 JC拉力F的功率为1.8 WD滑轮组的机械效率为90%【答案】D【解
8、析】A由图可知，图中滑轮A随物体一起运动，A是动滑轮，滑轮B固定不动是定滑轮，故A错误；B图中物体和动滑轮有2股绳子承担，所以绳子自由端移动的距离s=21 m=2 m，拉力F做的功W总=Fs=5 N2 m=10 J，故B错误；C拉力F的功率P=2 W，故C错误；D物体受到的拉力与物体受到的摩擦力是一对平衡力，所以有用功：W有=9 N1 m=9 J，滑轮组的机械效率=100%=100%=90%，故D正确。【母题来源2】2019年江苏扬州卷【母题原题】如图所示，用100 N的拉力F匀速提升重为240 N的物体，在10 s内物体上升l m，则有用功是_J，拉力的功率是_W，机械效率是_。【答案】24
9、0 30 80%【解析】；物体上升1 m，则拉了3 m， ；，则机械效率。【母题来源3】2019年重庆B卷【母题原题】如图所示，用大小为5 000 N的拉力F通过滑轮组将重为800 N的物体匀速提升和10 cm，不计绳重与摩擦，拉力F移动的距离为_cm，滑轮组的机械效率是_%。【答案】20 80【解析】由图知道，有两段绳子承担动滑轮和物体的物重，当提升10 cm时，h=10 cm=0.1 m，拉力F移动的距离是：s=2h=210 cm=20 cm=0.2 m，做的有用功是：W有=Gh=800 N0.1 m=80 J，做的总功是：W总=Fs=500 N0.2 m=100 J，由知道，滑轮组的机械
10、效率是：=80%。【母题来源4】2019年江苏苏州卷【母题原题】如图所示，利用动滑轮提升货物在竖直向上、大小为250 N的拉力F作用下，重为400 N的货物在20 s的时间内匀速上升5 m，求：（1）有用功W有；（2）拉力F的功率P；（3）此过程中动滑轮的机械效率。【答案】（1）2 000J （2）125W （3）80%【解析】（1）拉力做的有用功是：W有=Gh=400 N5 m=2 000 J，（2）由图知道，n=2，所以动滑轮绳端移动的距离是：s=nh=25 m=10 m，拉力做的总功是：W总=Fs=250 N10 m=2 500 J，拉力F的功率是：=125 W；（3）动滑轮的机械效率是
11、：=80%；【母题来源5】2019年四川乐山卷【母题原题】小夏利用如图所示的滑轮组，将重量为280 N的物体匀速提升了2 m。已知他自身的重量为500 N，对绳子施加的拉力F=200 N，两脚与地面接触的总面积S=400 cm2。求此过程中：（1）小夏对地面的压强；（2）拉力F做的功；（3）该滑轮组的机械效率。【答案】（1）7.5103 Pa （2）800 J （3）70%【解析】（1）由于人对绳子施加的拉力是：F=200 N，由力的相互性知道，绳子对人的拉是200 N，人处于平衡态，故人对地面的压力是：F=GF拉=500 N200 N=300 N；又因为两脚与地面接触的总面积S=400 cm
12、2，所以，小夏对地面的压强是：=7.5103 Pa；（2）由图知道，承担物重的绳子的有效段数为2，所以，绳子自由端向下移动的距离是：s=2h=22 m=4 m；故拉力做的功是：W总=F拉s=200 N4 m=800 J；（3）克服重物做的有用功是：W有=Gh=280 N2 m=560 J；故该滑轮组的机械效率是：=70%。【难点中心】本题考查滑轮组的机械效率的计算，涉及考点有对绳的拉力与物体重力的关系、绳子移动的距离与物体移动距离的关系、有用功额外功以及总功的计算；涉及物理量较多，公式较多，考试中失分较多，是中考的一难点。【考点难点突破】【知识链节】1有用功：定义：对人们有用的功=直接用手对重
13、物所做的功（Gh）公式：W有用Gh（提升重物）=W总W额=W总；斜面：W有用=Gh2额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功公式：W额=W总W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）斜面：W额=fL3总功：定义：有用功加额外功或动力所做的功公式：W总=W有用W额=Fs=W有用斜面：W总=fL+Gh=FL由于有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。通常用百分数表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。【技能方法】简单机械有用功总功额外功机械效率杠杆W有用=GhW总=FsW额=W总W有用滑轮组W有用=GhW总=FsW总=Gh+G动h（不计绳重和摩擦）W额=W总W有用W额=G动h（
14、不计绳重和摩擦）斜面W有用=GhW总=FlW总=Gh+fl（f为摩擦力）W额=W总W有用W额=fl（f为摩擦力）:学科【母题1】（2019福建初二期末）一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它将同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比A有用功增加，总功增加B有用功不变，总功减少C有用功增加，总功减少D有用功不变，总功不变【答案】B【解析】把同一物体匀速提升同样的高度，由W有=Gh可知利用滑轮组做的有用功相同，由=可知改装后的机械效率提高，改装后有用功所占总功的比例增加，即总功减小或额外功减少。AC滑轮组做的有用功相同，AC错误；BD滑轮组的有用功不变，总功减少，故B正确，D错误。【母题2】
15、（2019山西初二期末）如图所示，定滑轮重4 N，动滑轮重0.5 N，在拉力F的作用下，1 s内将重为4 N的物体A沿竖直方向匀速提高了10 cm。如果不计绳重和摩擦，则以下计算结果正确的是A绳子自由端移动速度为0.3 m/sB拉力F的大小为4 NC拉力F的功率为0.45 WD滑轮组的机械效率为75%【答案】C【解析】由图知道，承担物重的绳子的有效股数是：n=2，A绳端移动的距离是：s=2h=20.1 m=0.2 m，绳子自由端移动的速度是：，故A错误；B不计绳重和摩擦，则拉力，故B错误；C拉力做的总功：W总=Fs=2.25 N0.2 m=0.45 J，拉力F的功率：，故C正确；D拉力做的有用
16、功W有=Gh=4 N0.1 m=0.4 J，滑轮组的机械效率是：88.9%，故D错误。【母题3】（2019贵州初三中考模拟）分别用如图所示的（甲）、（乙）两个滑轮组，在10 s内将重为40 N的物体G匀速提升1 m，每个滑轮的重均为20 N，不计绳重及摩擦，下列有关说法正确的是A甲和乙两滑轮组所做有用功相等B甲滑轮组的效率大于乙滑轮组的效率C小于D做功的功率小于做功的功率【答案】A【解析】A、使用甲、乙两个滑轮组，目的都是将重为40 N的物体G匀速提升1 m，则做的有用功均为：W有用=Gh=40 N1 m=40 J，故A正确；B、不计绳重及摩擦，滑轮组的机械效率，由题知物重相同、动滑轮重也相同
17、，所以甲滑轮组的效率等于乙滑轮组的效率，故B错误；C、使用甲滑轮组时，n=2，所以施加的拉力为，使用乙滑轮组时，n=3，所以施加的拉力为，则F甲大于F乙，故C错误；D、使用甲滑轮组时，绳端移动的距离为s甲=21 m=2 m，拉力做的功为W甲总=F甲s甲=30 N2 m=60 J；使用乙滑轮组时，绳端移动的距离为s乙=31 m=3 m，拉力做的功为W乙总=F乙s乙=20 N3 m=60 J。由于F甲做功的功等于F乙做功，时间相同，由可知，F甲做功的功率等于F乙做功的功率，故D错误。【母题4】（2019广东中山纪念中学初二期末）如图所示，某施工队利用滑轮组从水中提取质量为2 000 kg、体积为1
18、 m3的物体，上升过程中物体始终不接触水底和露出水面，g=10 N/kg，水的密度为1.0103 kg/m3。（1）物体完全浸没在水中时，求物体所受浮力的大小；（2）已知动滑轮重2 000 N，若不计绳重和摩擦，当浸没在水中的物体披匀提升时，求电动机对绳子的拉力；（3）求此滑轮组做功的机械效率（结果保留1位小数）。【答案】（1）1104 N （2）4 000 N （3）83.3%【解析】（1）物体受到的浮力：F浮=G排=水V排g=水V物g=1.0103 kg/m31 m310 N/kg=1104 N；（2）物体所受的重力：G=mg=2 000 kg10 N/kg=2104 N；当物体浸没在水中
19、，滑轮组对物体的拉力：F拉=GF浮=2104 N1104 N=1104 N，动滑轮重2 000 N，由图知，n=3，电动机对绳子的拉力：。（3）不计绳重和摩擦，滑轮组做功的机械效率：。【母题5】（2019河北初三中考模拟）如图所示，提篮及物体总重为1 140 N，其中物体重为1 020 N，提篮与水平地面的接触面积为1.5 m2，工人师傅用600 N的力匀速提升物体，物体上升的速度为0.2 m/s。（不计绳重及摩擦）（1）工人师傅拉绳的功率；（2）滑轮组提升重物的机械效率；（3）体重为450 N的小明站在提篮内利用此滑轮组提升该重物，但物体没有被提动，求提篮对地面的最小压强。【答案】（1）24
20、0 W （2）85% （3）200 Pa【解析】（1）由图知道，有2段绳子拉物体，所以s=2h，拉力端移动的速度是：v拉=2v物=20.2 m/s=0.4 m/s，所以，工人师傅拉绳的功率是：=600 N0.4 m/s=240 W；（2）滑轮组的机械效率是：=85%；（3）根据题意，不计摩擦及绳重时，F=（G+G动），所以，动滑轮重是：G动=2FG=2600 N1140 N=60 N，体重为450 N的小明站在提篮内利用此滑轮组提升该重物时，小明拉绳子时的最大拉力等于其重力，F最大=G人=450 N，则对提篮的拉力是：F拉=3F最大=3450 N=1 350 N，故体对地面的最小压力是：F压=G小明+G+G动F拉=450 N+1 140 N+60 N1 350 N=300 N，由于提篮与水平地面的接触面积是：s=1.5 m2，物体对地面的最小压强是：=200 Pa。14
