专题19 滑轮、斜面和机械效率（原卷版）

专题19 滑轮、斜面和机械效率（原卷版） 【内容播报】 特别说明：典例是2023 年的中考真题，即时检测是最新的全国各地的模拟题，好题冲关是 2022 年的期末考试题和2023 年的模拟考试题和2023 年的中考真题中经过多次筛选。知识点 以挖空的形式设计，便于学生提前预习，考点通过方法总结，知识加工，便于学生理解和记 忆，好题冲关分层设计，针对于不同的学生。 知识点 考点 好题冲关 机械效率 滑轮组的组装（2 典例+4 即时检测） 基础过关（25） 滑轮 竖直方向上滑轮组及其相关计算（1 典例+3 即时检测） 能力提升（30） 斜面与轮轴 水平方向滑轮组及其相关计算（1 典例+3 即时检测） 真题感悟（15 题） 斜面效率及其相关计算（1 典例+3 即时检测） 含滑轮组装置复杂机械效率的计算（2 典例+4 即时检 测） 1. 掌握滑轮组的组装和绳子的绕法； 2. 掌握竖直面上滑轮组的机械效率的相关计算方法； 3. 掌握水平面上滑轮组的机械效率的相关计算方法； 4. 掌握斜面效率的相关计算方法； 5. 掌握含滑轮组装置的复杂机械效率的计算方法； 知识点1：机械效率 1 . 机械效率 （1）总功：人或机械设备（或绳端或自由端）拉力做的功。 （2）有用功：不利用机械设备，直接对物体做的功。 （3）额外功：机械设备克服自身重力或阻力做的功。 （4）机械效率：有用功与总功的比值叫作机械效率。 公式为： 100% W W   有用 总 2 机械效率的理解 （1）机械效率是有用功在总功中所占的比例，其大小是由有用功和总功共同决定的，在比较机械效率大 小时，可采用控制变量法，W有相同时，W总越大，越小；W总相同时，W有越大，越大。 （2）判断有用功和额外功，必须抓住工作的目的，为达到目的必须做的功就是有用功，但对我们没有用 而不得不做的功就是额外功。并要注意工作目改变了，有用功和额外功也要发生变化。 （3）提高机械的机械效率的方法：改进机械结构，尽量减小机械自重，合理使用机械，按规定进行保养 以减小摩擦。 （4）需要注意的几个问题： ①机械效率只有大小没有单位； ②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； ③机械效率是标志机械做功性能的好坏的物理量之一，机械效率越高，做的有用功占总功的比例就越 大这个机械的做功性能就越好。 知识点2：滑轮 比较 分类 定滑轮 动滑轮 滑轮组 示意图 定义 中间的轴________的滑轮 和重物一起_______的滑轮 定滑轮、动滑轮组合成滑轮组 实质 _______杠杆 动力臂为阻力臂倍的杠杆 特点 不能__________但是能改变 _________ 能省_________的力，但不 能改变________ 在不考虑绳子重及滑轮重和摩 擦力的情况下，F ＝ __________ 距离的关系 ___________ ____________ ______________ 知识点3：斜面与轮轴 1 斜面 （1）示意图 （2）定义：一个与水平面成一定夹角的倾斜平面 （3）特点：省力机械 （4）应用：螺旋、楼梯、盘山公路等 2 轮轴 （1）示意图 （2）定义： 由____和_____组成，能绕共同轴线转动的 _________叫做轮轴；半径较大的是轮，半径较小的是轴 （3）特点： 能够连续旋转的______，支点就在______，轮轴在转动时轮与轴有相同的___________ （4）应用：方向盘、水龙头、扳手 【提示】轮轴不一定是省力机械，主要取决于动力作用在轮还是轴 考点一 滑轮组的组装 1. 绳子的绕法：从外向里绕，最终会绕在最里面滑轮的挂钩上（从动滑轮开始绕，绳子多一股，更省力） 2. 判断滑轮组绳子段数的方法：可以在定滑轮与动滑轮之间画一条虚线，数一下与动滑轮相连的绳子的段 数是几段，则就是几如图甲、乙所示 【典例1】（2023·黑龙江哈尔滨·统考中考真题）小丽学习了滑轮的知识后，想利用滑轮组设计一个升降装 置，自己把物体吊上楼来，请你画出最省力的绕线方式和物体所受重力的示意图。 【即时检测1】（2023·安徽淮北·统考二模）如图所示，小亮用滑轮组将装修材料运到楼上，请用笔画线帮 他组装最省力的滑轮组。 【即时检测2】（2023·江苏苏州·苏州草桥中学校考二模）站在地面上的人利用滑轮组提起重物，请在图中 画出绳子的绕线方式。 【典例2】（2021·广东惠州·统考模拟预测）如图所示，站在处的小慧用一根绳子和滑轮组拉斜面的物体 B，请画出滑轮组的正确绕线、物体B 的重力和物体B 对斜面的压力的示意图。 【即时检测1】（2023·广东清远·统考二模）如图所示，利用滑轮组拉着重物体沿水平方向做匀速直线运动。 请在图中画出滑轮组最省力的绕线情况，并画出对地面压力的示意图。 【即时检测2】（2022·广东中山·中山市模拟预测）如图所示，人站在一斜面顶上，用滑轮组将一重物G 拉上来，请画出最省力的绕线方式。 考点二 竖直方向滑轮组及其相关计算 竖直方向匀速提升物体时： 100% 100% 100% W G h G W Fs nF       有 物 物 总 ， 忽略绳重和摩擦，绳子自由端的拉力： G G F n   动 物 ， 滑轮组的机械效率： 100% 100% 100% W G G W nF G G        有 物 物 总 动 物 。 【典例3】（2023·内蒙古兴安盟·统考中考真题）如图所示，工人用滑轮组将重为200 的货物10s 内匀速提 升6m，拉力为150。忽略绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ） ．绳子自由端移动的速度是18m/s B．该滑轮组的机械效率为80% ．拉力做功的功率是90 D．该滑轮组的动滑轮重为100 【即时检测1】（多选）（2023·云南昭通·统考一模）小明家在自建房屋的过程中，自制了向高处运送材料 的装置如图所示，其中动滑轮重100。若某一次运送的材料重为400，在拉力F 作用下，材料在20s 内匀速 上升4m，不计绳重和滑轮的摩擦。下列说法正确的是（ ） ．右侧滑轮可以省力 B．拉力F 做功的功率为100 ．滑轮组的机械效率为80% D．增大提升材料的重可以省功 【即时检测2】（多选）（2023·四川成都·统考一模）如图甲所示，虚线框内是由两个相同的滑轮安装成的 滑轮组。利用该滑轮组提升质量为27kg 的物体，绳子自由端所用的拉力为100，物体和绳子自由端的运动 情况如图乙所示。不计绳重和摩擦，g 取10/kg。则（ ） ．拉力的功率为50 B．滑轮组中动滑轮重30 ．该滑轮组的机械效率为90% D．甲图中点所受拉力为330 【即时检测3】（2023·山东济宁·统考一模）某小区在建设中，利用如图所示的滑轮组把重3000 建筑材料 运送到6m 的高处，不计绳重与摩擦，所用的拉力是1200，则动滑轮的重为 ，该滑轮组的效率 。 考点三 水平方向滑轮组及其相关计算 水平方向匀速拉物体时如图所示： 滑轮组的机械效率： 100% 100% 100% W fh f W Fs nF       有 总 。 【典例4】（2023·内蒙古通辽·统考模拟预测）建筑工人用如图所示的滑轮组，在4s 内将重为1500 的物体 沿水平方向匀速移动了2m，所用的拉力大小为375，物体受到水平地面的摩擦力为物重的04 倍。在此过 程中，下列说法错误的是（ ） ①绳子自由端沿水平方向移动的速度为15m/s ②物体受到的拉力为750 ③拉力F 的功率为375 ④滑轮组的机械效率为80% ．只有①和② B．只有②和③ ．只有③和④ D．只有①和④ 【即时检测1】（2022·云南昆明·统考一模）如图所示，重为800 的物体，在100 的水平拉力作用下，以 02m/s 的速度沿水平地面匀速向左运动了2m。在此过程中，物体受到地面的摩擦力大小是物重的03 倍， 下列说法正确的是（ ） ．绳子自由端移动速度为04m/s B．滑轮组对物体的水平拉力为300 ．该滑轮组的机械效率是80% D．绳子自由端拉力的功率为40 【即时检测2】（2022·辽宁锦州·统考中考真题）如图所示的滑轮组，在拉力F 的作用下，物体以01m/s 的 速度匀速直线运动了10s。物体受到的摩擦力为42，弹簧测力计示数为2（不计绳、弹簧测力计和滑轮 重）。则绳子自由端移动的距离为 m，拉力F 的功率为 ，滑轮组的机械效率为 。 【即时检测3】（2023·山东泰安·统考二模）如图所示的滑轮组，用 的拉力，拉动水平地面上重力 为 的物体，使物体匀速前进了 。物体和地面之间的摩擦力为 ，在此过程中，下列说法正确的 是（ ） ①绳子自由端移动的距离是2m ②拉力做的功是120 ③此滑轮组的机械效率是 ④点受到的拉力为300 ．只有 B．只有 ．只有 D．只有 考点四 斜面及其相关计算 物体在粗糙斜面上匀速被拉动： 100% 100% 100% W G h G h W Fl G h fl        有 物 物 总 物 【典例5】（2022·四川德阳·统考中考真题）如图所示，有一斜面长L=4m，高=25m。刘利同学用平行于斜 面向上F=150 的拉力，将200 重的物体从底端匀速拉到斜面顶端。那么刘利同学对物体做的总功为 ； 物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力为 。 【即时检测1】（多选）（2023·四川攀枝花·校联考模拟预测）如图，工人往车上装重物时，用长木板搭个 斜面，把重物沿斜面推上去。斜面长2m，斜面最高处高度为1m。工人师傅在5s 时间内，用大小为600 的 力将一个重为1000 的物体沿着斜面从底端匀速推到顶端。则下列说法正确的是（ ） ．使用斜面，既可以省力，也可以省距离 B．物体所受到斜面的摩擦力方向沿斜面向下，大小为600 ．推力做功的功率为240 D．工人此次利用的斜面机械效率为833% 【即时检测2】（2023·山东烟台·统考模拟预测）如图所示，在斜面上将一个重45 的物体匀速拉到高处， 沿斜面向上的拉力为18，斜面长12m、高03m，在此过程中，物体上升过程中受到的摩擦力为 ，这个 斜面的机械效率为 ；如果斜面的倾斜程度增大，在其他条件均不变的情况下，机械效率 。（选填 变大 、 变小 或 不变 ） “ ” “ ” “ ” 【即时检测3】（2023·河南周口·统考二模）如图所示，在平行于斜面拉力F 作用下物体沿斜面匀速上升， 物体重8，拉力为5，斜面长为12m，高为06m。下列说法正确的是（ ） ．物体的机械能不变 B．斜面的效率为625% ．物体所受的拉力与摩擦力是一对平衡力D．物体与斜面间的摩擦力为1 考点五 含滑轮装置复杂机械效率的计算 【典例6】（2021·辽宁葫芦岛·统考中考真题）国家为了改善居民的居住条件，对老旧小区进行改造。建筑 工人用如图装置将建材匀速运送到楼顶，已知建材重为4500，建材提升15m 用时1m，绳端的粒力F 为 2000（忽略绳重）下列计算结果正确的是（ ） ．绳端拉力的功率为1125 B．绳端移动的速度为025m/s ．该装置的机械效率为75% D．该装置所做的有用功为3×104 【即时检测1】（2021·辽宁铁岭·统考中考真题）用如图所示的滑轮组，匀速直线拉动水平地面上重为35 的物体，手的拉力为20，物体移动的速度为01m/s，物体受到地面的摩擦力为32，不计绳重、滑轮组的摩 擦，下列说法正确的是（ ） ．滑轮组的机械效率为80% B．动滑轮重为5 ．拉力的功率为2 D．10s 内物体的重力做功为35 【即时检测2】（2023·山东济南·统考一模）如图所示，体重为510 的人，用滑轮组拉重500 的物体沿水平 方向以002m/s 的速度匀速运动．运动中物体受到地面的摩擦阻力为200．动滑轮重为20（不计绳重和摩擦， 地面上的定滑轮与物体相连的绳子沿水平方向，地面上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向，人对绳 子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上，）．则下列计算结果中正确的是 ．人对地面的压力为400 B．绳子自由端受到的拉力大小是100 ．人对地面的压力为250 D．绳子自由端运动速度是006m/s 【即时检测3】（多选）（2021·四川成都·四川省成都市七中育才学校校考三模）图示装置中，每个滑轮重 均为30，如图甲所示，滑轮组下端挂有物体B，滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体相连，此时 物体在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动，测力计的示数为530；如图乙所示，在物体B 下加挂重 为90 的物体后，同时用水平向左的力F 拉动物体，使其沿水平桌面向左做匀速直线运动，此时物体B 上 升的速度大小为5m/s。若不计绳重及滑轮的摩擦，g 取10/kg。下列结论正确的是（ ） ．乙图测力计示数为610 B．物体B 的重力为720 ．乙图F 的大小为270 D．F 做功的功率为795 【典例7】（多选）（2022·辽宁大连·统考一模）用相同质量的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，在 绳子自由端分别用力将重力为G 的物体匀速提升，乙滑轮组的效率为η 乙，不计轮与轴间的摩擦、绳和木 板的重力，下列说法正确的是（ ） ．F1一定大于F2 B．、B 点绳子受到拉力F、FB关系：FB＞2F ．每个滑轮重为 D．两个滑轮组的机械效率可能相等 【即时检测1】（多选）（2021·四川成都·成都实外校考一模）如图甲所示的装置，每个滑轮的重力为 10，物体的重力G=100，物体B 的重力GB=140，对施加水平向右的拉力F1=80，使以01m/s 的速度匀速向 右运动；撤去拉力F1，在的右侧加挂一个与它相同的物体，如图乙所示，对B 施加一个竖直向下的拉力 F2，使以02m/s 的速度匀速向左运动。绳重及滑轮转轴处的摩擦等次要因素忽略不计，则下列说法正确的 是（ ） ．甲图中，受到的摩擦力为80 B．乙图中，F2的大小为30 ．乙图中，F2做功的功率为2 D．乙图中，天花板与滑轮连接P 点处受到的拉力为120 【即时检测2】（多选）（2021·广西柳州·统考一模）如图所示，F1=4，F2=3，此时物体相对于地面静止， 物体B 以01 m/s 的速度在物体表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳 子之间的摩擦），下列说法正确的是（ ） ．物体和地面之间摩擦力是06 B．弹簧测力计读数为9 ．F2的功率为06 D．如果增大F2，物体可能向左运动 一、单选题 1．关于简单机械的使用，说法正确的是（ ） ． 使用撬棒可以省力 B． 使用定滑轮不能改变动力方向 ． 利用斜面可以省功 D． 使用滑轮组可以 省距离 2．如图所示，物体在水平拉力F 的作用下，以02 米/秒的速度在水平面上做匀速直线运动，此时弹簧秤示 数为2 牛。若不计滑轮、弹簧秤和绳的重及滑轮与绳之间的摩擦，则下列说法中正确的是（ ） ．拉力F 为2 牛 B．拉力F 的功率为04 瓦 ．此滑轮是定滑轮 D．物体与地面间的摩擦力为2 牛 3．如图所示，工人利用滑轮组提升一个重为400 的货物，动滑轮的重力为100，货物以02m/s 的速度匀速 上升（忽略绳重及摩擦），下列说法正确的是（ ） ．拉力F 为200 B．拉力F 做功的功率40 ．货物上升1m，绳子自由端移动3m D．该滑轮组的机械效率为80% 4．如图所示，用相同的滑轮和绳子分别组成甲、乙两个滑轮组，分别用甲、乙两个滑轮组在相同时间内 将重为G 的物体匀速提升相同的高度，不计绳重及摩擦，则下列说法正确的是（ ） ．绳子自由端移动的距离s 甲＞s 乙 B．拉力所做的功甲＞乙 ．拉力的功率P 甲＞P 乙 D．滑轮组的机械效率η 甲＝η 乙 5．工人用相同的轻质滑轮以图甲、乙所示的两种方式把同一重物竖直匀速提升相同高度，忽略绳重、摩 擦和空气阻力，则下列说法正确的是（ ） ．甲中滑轮为动滑轮 B．甲中工人所用拉力小于乙中工人所用拉力 ．甲中绳端移动距离比乙中绳端移动距离小 D．甲中绳端拉力做的功比乙中绳端拉力做的功多 6．如图所示，快递小哥为了把较重的货物装入运输车，用同样的器材设计了甲、乙两种方式提升货物。 若把同一货物匀速提升到同一高度，忽略绳重和摩擦。下列分析不正确的是（ ） ．甲、乙两种方式绳子上拉力之比为1:2 B．甲、乙两种方式都能改变力的方向 ．甲、乙两种方式做的有用功相等 D．甲、乙两种方式的机械效率不相等 7．用如图甲所示的滑轮组提升物体M， 已知被提升的物体M 质量为76kg，绳子自由端的拉力 F 将物体 M 以05m/s 的速度匀速提升了10m 的高度，此过程中，拉力F 做的功 随时间t 的变化图像如图乙所示（g 取10/kg， 不计绳重和摩擦力大小）。下面分析不正确的是（ ） ．此过程中，绳子自由端的拉力F 大小为400 B．此过程中，拉力F 的的功率为200 ．当 t=10s 时，M 克服重力所做的功为3800 D．当物体M 上升过程中，该滑轮组提升物体的机械效率为95% 8．如图，在斜面上将一个重为15 的物体匀速从斜面底端拉到顶端，沿斜面向上的拉力F＝6，斜面长s＝ 12m、斜面高＝03m。下列说法正确的是（ ） ．斜面的机械效率为375% B．物体受到的摩擦力为225 ．额外功为18 D．有用功为72 9．如图所示，下列简单机械中，忽略杠杆、滑轮的自重、绳重及摩擦，当提起同一重物时，最省力的是 （ ） ． B． ． D． 二、多选题 10．如图所示，斜面长20m、高10m，固定在水平地面上，小丽用平行于斜面向上40 的拉力，在20s 内把 重60 的物体沿斜面向上匀速拉动了10m，在此过程中（ ） ．斜面是省力机械 B．斜面的机械效率是75% ．斜面对物体的摩擦力为20 D．该同学对物体做功的功率是40 11．如图所示，小明利用轻质滑轮拉动水平地面上重为300 的物体以05m/s 的速度向左匀速行驶2s，所用 拉力为30，物体与水平地面间的摩擦力为72。则（ ） ．绳子自由端的速度为 B．滑轮组的机械效率为 ．拉力 做功的功率为 D． 内物体所受拉力所做的功为 12．如图所示，工人用250 的力F 将重为450 的物体在10s 内匀速提升2m。若忽略绳重及摩擦，则此过程 中（ ） ．工人做的有用功为900 B．动滑轮重为50 ．拉力做功的功率为50 D．滑轮组的机械效率为 13．如图甲所示，虚线框内是由两个滑轮组装成的滑轮组，工人利用该滑轮组，用200 的竖直向上的拉力 F，将物体匀速提高2m，若物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，此过程中滑轮组的机械效率为 80%，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（