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与滑轮组相关计算类题解题技巧
与滑轮（组）相关计算类题解题技巧
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滑轮（组）相关计算
1.概述:
与滑轮（组）相关计算题是常考题型,占有的分值比例较高,故打好此类题型解题方法对做好应考准备工作具有实际意义。
２.与滑轮（组）有关的考题主要分为三个方面：
（1）力的问题;
（2）动力移动距离问题；（３）效率问题。
（1）力的问题：
可以省力，也可以改变力的方向。
使用滑轮组时,有几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一,即
（条件：
不计动滑轮、绳重和摩擦）;如果不忽略动滑轮的重量则:
。
（2）动力移动距离问题：
动力移动距离和重物移动的距离h的关系是：
使用滑轮组时，滑轮组用ｎ段绳子吊着物体，提起物体所用的力移动的距离就是物体移动距离的n倍,即S＝nh。
（n表示承担物重绳子的段数）
（３）效率问题:
机械效率的计算题是中考的常考题型,同学们只要把握机械效率计算题的解题技巧,准确地辨析哪个力做的功是有用功，哪个力做的功又是总功，就能正确快速地解题。
机械效率计算公式:
。
1）竖直方向提升物体:
（h为物体提升高度,F为拉力，Ｓ为绳子自由端走的距离）。
2）水平方向拉动物体：
（f为摩擦力，l为物体移动距离,Ｆ为拉力，S为绳子自由端走的距离）。
３．斜面的机械效率：
（h为斜面高,S为斜面长，G为物重，Ｆ为沿斜面对物体的拉力）。
方法技巧
技巧一:
简化法
简化法:
这种方法是把题目中的复杂情境或复杂现象进行梳理,找出题目中的相关环节或相关点,使要解决的复杂的问题突出某个物理量的关系或某个规律特点。
这样使复杂得到简化,可以在计算解答的过程中减少一些混淆和混乱,把要解答的问题解决。
【例题展示】
例题1（20１7•德州）如图所示的滑轮组中，动滑轮重１N,小强用6Ｎ的拉力F通过该滑轮组匀速拉起重1０Ｎ的物体，物体沿竖直方向上升０.4ｍ．此过程中，额外功和机械效率分别是（）。
A.0.4J、83．３%; B．0.8J、９1.７%;
C.０．8Ｊ、８3.3%；D．0.４J、91.7%
【解析】
（1）题目没有指明不计摩擦和绳重，因此是需要计摩擦和绳重，此时额外功不能直接计算,需要用总功减去有用功得到,W总=FＳ,W有用=Gh,Ｗ额=W总﹣W有用;
（2）根据
求出机械效率。
解答:
（1）由图知，ｎ=2，拉力端移动距离s=2h=2×0.4ｍ=０．８m,W总=ＦS＝６N×0.８＝4.８J,
Ｗ有用=Gh=１0N×0.4m=4J,W额=Ｗ总﹣W有用=4．８J﹣4J=0．８J；
（2）滑轮组的机械效率:
。
故选:
C。
【答案】C。
【跟踪训练】
1.（2０17•滨州）（多选题）在斜面上将一个质量为5ｋg的物体匀速拉到高处,如图所示，沿斜面向上的拉力为40N,斜面长２m、高1m;把重物直接提升ｈ所做的功作有用功（g取１0Ｎ/kg）。
下列说法正确的是（）。
A.物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用；
Ｂ．做的有用功是５０J；
C.此斜面的机械效率为６２．5%；
Ｄ．物体受到的摩擦力大小为10Ｎ
２.（2017•伊春）分别使用定滑轮、动滑轮、两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组,匀速提升同一物体到同一高度处，其机械效率分别为η定、η动、η组（不计绳重和摩擦，设每个滑轮质量相等）,则下列选项中正确的是（）。
A.η组＜η动＜η定； B.η动＜η定<η组;
C.η定＜η动＜η组；Ｄ.η定＜η组<η动
3.（２017•杭州）如图所示装置，在水平拉力F的作用下，物体Ｍ沿水平地面做匀速直线运动,已知弹簧秤读数为1０牛,物体M的运动速度为１米/秒（若不计滑轮与绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦、滑轮与轴间摩擦）,那么在此过程中（ ）。
A.物体M与地面间的摩擦力为５牛;
Ｂ.物体M与地面间的摩擦力为10牛;
Ｃ.水平拉力Ｆ做功的功率为2０瓦;
D.1秒内滑轮对物体M做功为1０焦
4.（２017•福建）如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用Ｆ1、F２匀速提升重力为GA、ＧB的A、B两物体,不计绳重和摩擦。
若GＡ>GB，则η甲η乙；若ＦA＝FB,则GＡ GB。
（选填“>”、“<”或“=”）
４
5
6
７
5．（20１７•天水）如图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重为6N。
（１）实验时应竖直向上 拉动弹簧测力计，测得拉力大小为2.5Ｎ；
（2）若钩码上升的高度为10cm，该滑轮组的机械效率为 ;
（３）若仅增加钩码的质量，则该滑轮组的机械效率将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
６．（2017•济宁）小可在A端用如图所示的动滑轮匀速提起200N的水桶,若不计绳重、滑轮重及摩擦，则人拉绳子A端的动力为 Ｎ；实际测量A端的拉力为11０N,不计绳重及摩擦,则滑轮重为 Ｎ。
７.（２017•德阳）某建筑工地用如图所示的滑轮组提升重物，工人对绳的拉力Ｆ为400N,并能用1０ｓ的时间将9６ｋg的重物匀速提升２m,则拉力F的功率为 W，此时滑轮组的机械效率为 %。
（不计绳重和摩擦，取g=１0N/kg）
8.（２０17•襄阳）质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼,滑轮组的机械效率随货物重力变化的图象如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计。
（g=1０N/kg）
（1）影响滑轮组机械效率的因素之一是 ；
（２）若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m,作用在钢绳上的拉力为４０0N，求拉力的功率。
（３）求动滑轮受到的重力。
（4）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时,此滑轮组的机械效率最大值是多少?
9．（201７·北京）图是用滑轮组提升建筑材料 A 的示意图，在竖直向下的拉力F 作用下,使重9０0N的建筑材料Ａ 在5s 的时间里,匀速竖直上升了１m，绳自由端匀速竖直向下移动了２m。
在这个过程中,拉力F为500N，滑轮组的机械效率为η,拉力F做功的功率为P。
求:
（1）滑轮组的机械效率 η；
（2）拉力 Ｆ 的功率P。
10.（20１7•大庆）如图所示，在水平地面上放着物体A,A与地面的接触面积为0.1４m2,对地面的压强为3000Ｐa,用滑轮组匀速提升物体A时,滑轮组的机械效率是84％（不计绳重和摩擦，g=１0Ｎ／kg）。
求:
（１）物体A的质量mA和动滑轮的质量m。
（2）用此滑轮组使物体A以0．2ｍ/s的速度匀速上升,在５ｓ的时间内，人拉力做的功是多少?
技巧二:
直接法
直接法是直接运用基本概念、基本规律，对备选项中的答案进行判断。
选项常以物理学史、物理单位、物理观象、物理结论等内容为主，对应的题型多数是识记型选择题和填空题。
这类题目主要用于考查学生对物理知识的记忆和理解程度，属常识性知识的题目。
此类考题以选择题、填空题为主。
【例题展示】
例题2（２017·河南）如图所示，工人用斜面向上、大小为500Ｎ的推力，将重80０Ｎ的货物从A点匀速推至B点;再用1０0N的水平推力使其沿水平台面匀速运动5s,到达Ｃ点。
已知ＡＢ长3m，BC长1．2m，距地面高1.5m。
试问:
（1）利用斜面搬运货物主要是为了 ；
（2）货物在水平面上运动的速度为多少？
（3）水平推力做功的功率为多少?
（4）斜面的机械效率为多少？
【跟踪训练】
1.（2017•烟台）往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去，如图所示，工人用3m长的斜面，把120kg的重物提高1m,假设斜面很光滑,则需要施加的推力为 ，若实际用力为500N,斜面的机械效率为 ，重物受到的摩擦力为 。
（g取1０N／kｇ）
１
２
3
4
5
２.（2０１7•岳阳）如图，用3０0Ｎ的力将重为500N的物体在1０s内匀速提升2m,不计绳重和摩擦,在此过程中（）。
A．绳子自由端移动的距离为6m;
B.动滑轮重1０0N;
C.拉力做功的功率为1０0W；
D．滑轮组的机械效率为6０%
３.（２017•遵义）建筑工人用如图所示的滑轮组,在4s内将重为1５00Ｎ的物体沿水平方向匀速移动2ｍ的过程中,所用的拉力大小为3７5N,物体受到水平地面的摩擦力为物重的０.4倍.在此过程中下列说法正确的是（）。
A．绳子自由端沿水平方向移动了６ｍ;
Ｂ．物体受到的拉力为７50N;
C.拉力F的功率为750W；
D．滑轮组的机械效率为８0%
4.（2017·怀化）如图所示,小张用5Ｎ的拉力将重为１0N物体在１0ｓ内匀速提升了0.1m，则该滑轮组的机械效率为 ,拉力的功率是W。
5.（２01７·徐州）如图所示,用动滑轮提升重物,使用动滑轮的好处是 。
若物体重为4N,弹簧测力计示数如图所示为 N，则动滑轮的机械效率为 。
6.（２01７·南京）如图所示,物体重180N,动滑轮重1０N,小明用1００N的拉力（方向不变）将物体匀速提升2ｍ,用了１0s，则此过程中有用功是 J,额外功是 J,拉力的功率是W,滑轮组的机械效率是 。
6
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7.（２０17·陕西）如图所示,某工地用滑轮组将重为5000N的货物匀速提升6m，所用时间为２0ｓ,在绳的末端所用拉力为220０N，下列说法错误的是（ ）。
Ａ.Ｍ处滑轮的作用是改变力的方向；
B．提升货物过程中的有用功是３×104J；
C．拉力的功率为6６０W；
D.若只增加货物所受的重力，滑轮组的机械效率将增大
8．（2０17•毕节）利用如图所示的滑轮组匀速拉动水平地面上重为３0Ｎ,边长为1０cｍ的正方体物体。
拉力F的大小为3N，物体在水平地面上匀速运动时，受到地面对它的摩擦力为4.5N。
求：
（1）A处拉力大小；
（2）正方体物体对地面的压强是多少？
（３）若拉力F以0.5m/s的速度匀速拉了4s,求A处拉力所做的功是多少?
9.（2０1７·成都）如图所示，小王通过滑轮组向高处提升重21０N的物体，动滑轮重10N,定滑轮重1５N，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦．8ｓ内物体匀速上升４ｍ，则该８s内（）。
A．小王做的有用功为８4０Jﻩ;Ｂ.小王做的额外功为100Ｊ；
C．小王做功的功率为1１0Wﻩ；D.小王对绳子的拉力为70N
１0.（2０１７·东营）如图所示,物理兴趣小组分别用甲、乙两个滑轮组匀速提起质量相同的物体,不计绳重及摩擦。
若每个滑轮质量相同，对比两个滑轮组，下列说法正确的是（ ）。
A．甲更省力,甲机械效率大;
B．乙更省力，机械效率一样大；
C.乙更省力,乙机械效率大;
Ｄ．甲更省力，机械效率一样大
技巧三:
应用类分析法
应用类分析法：
运用数学工具解决物理问题，是物理解题的重要手段。
许多设计、推理的应用题，都是建立在计算的基础上。
主要考查学生运用物理公式、规律进行解题的能力。
例如有两个未知物理量，我们可以根据题目的数据建立两个方程,然后求解未知量。
此类考题主要是综合计算题。
【例题展示】
例题３（20１７•大庆）如图所示，在水平地面上放着物体A,A与地面的接触面积为0.１4ｍ2，对地面的压强为３0０0Pa,用滑轮组匀速提升物体A时，滑轮组的机械效率是84%（不计绳重和摩擦,ｇ＝10N/kg）。
求：
（１）物体A的质量mA和动滑轮的质量m。
（2）用此滑轮组使物体Ａ以０．２m／s的速度匀速上升,在５ｓ的时间内，人拉力做的功是多少?
【解析】
（1）知道压强和受力面积，利用F＝pＳ求A对地面的压力；由于物体A在水平地面上,A的重力等于压力，再利用G=mg求物体Ａ的质量；用滑轮组匀速提升物体A时，不计绳重和摩擦,滑轮组的机械效率
据此求动滑轮质量；
（2）用此滑轮组使物体Ａ以0．2m／s的速度匀速上升，利用h=vt求提升物体A的高度，拉力端移动距离s=2h,不计绳重和摩擦，拉力F＝
（GＡ+G轮）,再利用Ｗ＝ＦS求人拉力做的功。
【跟踪训练】
1．（２017·深圳）如图是现代家庭使用的升降衣架的结构示意图，它可以很方便晾起洗好的衣服，其实就是通过一些简单机械的组合来实现此功能的。
已知晾衣架上所挂一幅质量为4kg,动滑轮、杆和晾衣架总质量为1ｋg。
小燕同学用力F拉动绳子自由端,在5ｓ时间内使衣服匀速上移0.5ｍ（g=1０Ｎ／kg，不计绳重和摩擦）求:
（１）绳子自由端拉力F的大小；
（2）拉力所做的功W;
（３）拉力的功率P；
（4）整个过程中机械效率η。
2．（2017•泰安）如图是工人利用滑轮组提升重为81０N物体的示意图，某段过程中物体匀速上升的速度为０.1ｍ/s，工人拉力F的功率为9０W,物体上升１0s拉力Ｆ克服滑轮组的摩擦做的功是60J，不计绳重。
求：
（1）工人拉绳子的速度;
（2）滑轮组的机械效率;
（3）滑轮组中的动滑轮的重力。
3.（2017•郴州）利用如图所示的滑轮组，用F=1０００Ｎ的力拉绳子自由端,货物A以0.1 m/s的速度匀速直线运动ｌ0s,整个过程中，滑轮组的机械效率为7５％。
求:
（1）货物A在1０ s内移动的距离；
（2）这个过程中拉力F的功率；
（３）水平地面对货物A的摩擦力大小。
4．（2０１7•衡阳）如图所示是某型起吊装置示意图。
在某次打捞过程中,使用该装置将质量为4．8×１0３kｇ的水中物体A在１０s内匀速竖直吊起1m高（物体Ａ未漏出水面），电动机工作电压为380V，工作电流为5０A,电动机对钢绳的拉力F1为１.9×104Ｎ，滑轮组的机械效率为５0%,已知水的密度为１．０×10３kｇ/m３。
求：
（１）电动机在１０s内消耗的电能;
（2）钢绳拉力F1在10秒内做的功;
（3）物体A所受拉力F2的大小;
（4）物体Ａ的密度。
５．（2017•威海）图甲是某小区高层住宅电梯结构的示意图，它主要是由轿厢、滑轮、配重、缆绳及电动机等部件组成，小明家住该小区某栋楼的16楼,他乘电梯从1楼匀速升到1６楼用时5０s,已知每层楼的高度为3m。
小明重600N，轿厢重54０0N，动滑轮和细绳的重力以及摩擦力均忽略不计,针对此时程，解答下列问题。
（１）拉力F的功率为多大？
（2）动滑轮A提升小明的机械效率为多少?
（3）图乙是该电梯超载自动报警系统工作原理的示意图，在工作电路中，当电梯没有超载时,触点K与触点A接触,闭合开关S，电动机正常工作,当电梯超载时，触点K与触点B接触,电铃发出报警铃声,即使闭合开关S，电动机也不工作，在控制电路中，已知电源电压为６V,保护电阻Ｒ2＝10０Ω，电阻式压力传感器R１的阻值随乘客压力（Ｆ压）大小变化如图丙所示，电磁铁线圈的阻值忽略不计,当电磁铁线圈电流超过０.0２A时，电铃就会发出警报声，若乘客人均重为700Ｎ,该电梯最多可以乘载多少人?
6.（2０１6•邵阳）在一次车辆故障处置过程中,拖车所用装置简化如图。
为了尽快疏通道路，交警只用了3０ｓ的时间,指挥拖车在水平路面上将质量是1．5ｔ的故障车匀速拖离了现场。
若故障车被拖离的速度是６m/s,绳子自由端的拉力F是50０N，该装置的机械效率是8０%。
求：
（1）故障车在30s内通过的路程;
（2）拉力F在30ｓ内所做的功；
（3）故障车在被拖离过程中受到的阻力。
7.（２0１7•泸州）２０17年４月1日,中国四川省川南临港自由贸易试验区揭牌仪式在成都举行,标志着四川航运第一大港-泸州港称为重要区域性综合交通枢纽。
如图所示是泸州港口的轨道式龙门吊设备的简化机械示意图。
图中在货船水平甲板上被吊起的集装箱体积是24ｍ3，底面积４m2，平均密度1.5×１03kg/m3，图中每个滑轮的重力均为1.０×10４N,在绳子自由端拉力F的作用下,集装箱以0.2m/s的速度在空中匀速竖直上升（绳重和摩擦不计,取ｇ=10N／kg）。
求：
（1）该集装箱的重力；
（２）绳子自由端拉力F的功率；
（3）在开始起吊集装箱的过程中，当绳子自由端的拉力为F′＝1．４５×1０5Ｎ时,集装箱对水平甲板的压强。
８.（2０１7•安顺）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?
９.（201７•咸宁）质量为60kg的李师傅在装修施工时，利用如图所示的滑轮组来提升装修材料。
他用20０N的拉力在２０ｓ内将5０0Ｎ的材料提升了10m,不计绳重及摩擦。
求:
（1）动滑轮的重力；
（２）他施加拉力的功率；
（３）他利用此滑轮组工作时的最大机械效率（保留一位小数）。
10.（２01７•乌鲁木齐）如图所示装置是实验室在用轻绳绕成的滑轮组。
悬挂的重物Ｇ=4.8N,当重物静止于任意位置时,手对轻绳的拉力均为F１=1.8N;当重物匀速上升时，手对轻绳的拉力为F2=2.０N，且物重上升过程中动滑轮恰好转过1圈。
已知动滑轮周边凹槽的周长C＝0.3m,求:
（1）动滑轮的重力;
（2）重物上升过程中的有用功、总功以及滑轮组的机械效率;
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