中考物理力学压轴题滑轮组的计算.docx

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中考物理力学压轴题滑轮组的计算

主题20滑轮组的计算

中考真题

（2011年成都市）

为了将放置在水平地面上、重G＝100N的重物提升到高处.小明同学设计了如图甲所示的滑轮组装置．当小明用图乙所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时.重物的速度v和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图丙和丁所示．

若重物与地面的接触面积S＝5×10－2m2.不计摩擦.绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向.求：

（1）在2～3s内.拉力F的功率P及滑轮组的机械效率η．

（2）在1～2s内.拉力F做的功W．

（3）在0～1s内.重物对地面的压强p．

【解析】

（1）在2～3s内.重物做匀速运动.v3＝2.50m／s.拉力F3＝40N.因为连接动滑轮的绳子有三根.所以拉力F的作用点下降的距离是重物上升高度h3的三倍．P＝F3v3＝100W；η＝（W有用／W总）×100%＝[Gh3／（3F3h3）]×100%＝83.33%；

（2）在1～2s内.拉力F2＝50N.重物上升高度h2＝1.25m．W＝3F2h2.代入数据解得W＝187.5J；

（3）动滑轮重G动＝3F3－G＝20N,在0～1s内．拉力F1＝30N．把动滑轮和重物看成整体.则这个整体受到向下的重力、向上的支持力以及三根绳向上的拉力的作用处于静止状态．支持力F支＝G＋G动－3F1＝30N.重物对地面的压力F压＝F支＝30N.P＝F压／S＝30N／（5×10－2m2）＝600Pa．

拓展延伸

1．随着社会的发展.人们生活水平的提高.人们的住房条件也得到了很大的改善．小明家最近购置了一套新房.为了帮助爸爸将重600N的装修材料运送到6m高的楼上.小明利用物理课上学过的滑轮组.设计了如图甲所示的材料搬运方案（其中每个滑轮重30N.绳子足够长.所能承受的最大拉力为250N.不计绳重及摩擦）．

（1）计算说明绳子的拉力是否超过绳子的

最大承受力？

（2）小明爸爸观察该装置后.想如果将该装置的滑轮位置颠倒（图乙）是否会更省力一些.请你按照小明爸爸的想法.用笔画线在乙图绕上绳子并说明小明爸爸的想法是否正确．

（3）求两种方案的机械效率之比？

（4）综合分析评估两个方案.你认为哪个方案更好一些？

说明理由．

2．一辆汽车不小心开进了泥潭中.司机取来一套滑轮组欲将汽车从泥潭中拉出.如图所示．若车重为8×104N.汽车受到的阻力为车重的0.03倍.滑轮组的机械效率为80%.问：

（1）司机至少需用多大的力才能将汽车从泥潭中

拉出？

（2）若拉动汽车时.汽车前进的速度为0.1m／s.则司机做功的功率是多少？

3．如图所示.用滑轮组拉着重600N的物体A沿水平方

向匀速移动.在40s内移动了8m.拉力F做的功为1280J．

（1）求拉力F的大小和功率；

（2）若滑轮组的机械效率为95%.求动滑轮的重力（不计绳重及绳子与滑轮间的摩擦）．

精要评点

本主题以滑轮组为纽带.重在考查学生利用相关知识进行计算的能力.滑轮组的呈现方式富有变化．既有竖直方向的.又有水平方向的.还有竖直方向与水平方向结合的；既有一定一动的．也有一定二动的.还有二定一动的；既有明确给出已知条件的.又有将已知条件隐含在函数图像上的.通过上述的处理.能有效地考查学生灵活应用物理知识解决实际问题的综合能力.涉及本套试题的知识点及其相关计算公式有：

滑轮组绳子自由端的拉力F＝（G物＋G动）/n……①.绳子自由端移动的距离与物体移动距离的关系S＝nh……②.机械效率的计算公式η＝W有用／W总……③.η＝G／nF……④.η＝G/（G＋G动）……⑤.重力G＝mg……⑥.功率P＝W／t……⑦.P＝Fv……⑧．

失分点跟踪

1．在综合分析评估两个方案时.失分在不能从效率、省力、安全这三个方面进行综合考虑．事实上.小明的方案机械效率高.爸爸的方案比较省力.但小明的方案比较安全.综合上述三个因素分析.还是小明的方案好．

2．在计算司机做功的功率时.失分在错将汽车前进的速度当作司机拉动绳子的速度.导致错解得功率P＝Fv＝75W．在求拉力F的大小时.失分也在错将物体移动8m视为拉力F移动的距离为8m.导致计算的错误．所以在有关滑轮组的计算中.一定要注意.物体的移动距离或速度与绳子自由端移动距离或速度是不同的.它们之间的换算关系是s＝nh.v绳＝nv物．

参考答案

1．

（1）没有　

（2）如答图正确．　（3）22／21．（4）小明的方案更好一些．

2．

（1）750N．

（2）300W．3．

（1）32W；

（2）8N．

一、选择题（本题共12小题.每小题各2分.共24分）

1．下面是对日常生活中一些物品的质量和长度的估计.其中最接近实际的是

A．一个苹果的质量约为1.5kg       B．20个鸡蛋的质量约为500g

C．比赛用篮球的直径约为25cm      D．普通学生课桌的高度约为150cm

2．为宣传“绿色出行.低碳生活”理念.三个好朋友在某景点进行了一场有趣的运动比赛。

小张驾驶电瓶车以36km/h的速度前进.小王以10m/s的速度跑步前进.小李骑自行车.每分钟通过的路程是0.6km。

则 

A．小张速度最大  B．小王速度最大   C．小李速度最大  D．三人速度一样大

3.人们要认识事物.就要对事物进行比较.引入相应的物理量．对下图中几幅图给出的比较或说法.不正确的是

A．进行长短的比较.引入“长度”的物理量    

 B．进行大小的比较.引入“质量”的物理量

C．进行运动快慢的比较.引入“速度”的物理量                             

D．进行压力作用效果的比较.引入“压强”的物理量  

4.同学们通过调查发现.身边个别司机开车时不喜欢系安全带。

对于交通规则中要求系安全带的理由.你认为正确的是 

A．系安全带是为了减小汽车的惯性                    

B．系安全带是为了减小车内人员的惯性

C．系安全带可以减小由于惯性对车内人员造成的伤害   

 D．安全带比较宽是为了减小对人体的压强

5．手握圆柱形水杯.手和水杯都在空中静止.杯底所在的平面是水平面.如图所示。

下列各对力属于平衡力的是

A、手对水杯的压力和水杯对手的压力

B、水杯的重力与手对水杯的压力

C、水杯的重力与手对水杯的静摩擦力

D、水杯对手的静摩擦力与手对水杯的静摩擦力

6．建筑物内遭遇火灾时.受困人员应采取弯腰甚至匍匐的姿势撤离火场.这样能够有效避免吸入有害气体或被灼伤。

这是因为与房间内其他空气相比较.含有毒有害物质的气体

A．温度较低.密度较大.而大量集聚在房间的下方 

B．温度较低.密度较小.而大量集聚在房间的下方  

C．温度较高.密度较大.而大量集聚在房间的上方 

D．温度较高.密度较小.而大量集聚在房间的上方  

7．如图所示的四个实例中.目的是为了增大摩擦的是

8.如图所示.将物块紧靠着被压缩的弹簧.然后释放弹簧.物块沿水平地面向右运动.离开弹簧后.物块运动一段距离后停下来.下列说法正确的是

A．物块最终停止运动是由于失去弹簧的弹力作用

B．物体所受摩擦力不会改变物体的运动状态

C．物体由静止开始运动是因为弹簧对物体的弹力大于摩擦力

D．物体所受摩擦力使物块由静止开始运动

9．在下图所示的四种情境中.人对物体做功的是 

A               B                  C            D

10.如图所示.小球沿轨道由静止从A处运动到D处的过程中.忽略空气阻力和摩擦

力.仅有动能和势能互相转化．则

A．小球在A处的动能等于在D处的动能

B．小球在A处的动能大于在D处的动能

C．小球在B处的机械能小于在C处的机械能

D．小球在B处的机械能等于在C处的机械能

11.一长方体铁块按下图甲所示.从下表面与液面刚刚接触处下放至图中虚线位置。

能大致反映铁块下降过程中所受浮力的大小F浮与铁块下表面浸入液体深度h深关系的图像是下面乙图中的（  ）

12．如图所示.三个底面积不同的圆柱形容器内分别盛有A、B、C三种液体.它们对容器底部的压强相等.现分别从三个容器内抽出相同深度的液体后.剩余液体对容器底部的压强pA、pB、pC的大小关系是 

   A pA＞pB＞pC。

B pA＝pB＝pC。

C pA＜pB＜pC。

D pA＝pC＞pB。

二、填空题（本题共5小题.第13至15小题每题2分.第16至17题每小题4分.共14分）

13.温哥华冬奥会3000m速滑决赛中.我国选手周洋一马当先.率先冲过终点.勇夺金牌.比赛中.以看台上的观众为参照物.周洋是       的（选填“运动”或“静止”）；到达终点后.周洋继续滑行了一段距离.是因为她具有      的缘故

14．如图所示是列车上出售食品的手推车.当前轮遇到障碍物时.售货员向下按扶把.若把手推车视为杠杆.这时杠杆的支点是___________；此时手推车可视为___________杠杆（选填“省力”“费力”）。

甲                           乙                      丙

15.如上面乙图所示.茶壶的设计者应用到二个物理知识.请写出它所用原理的关键词      、     。

16.一个重为10N.体积为0．4dm3的实心小球.用细线吊着浸没在容器内水中.处于静止状态.如图丙所示。

容器和水的总质量为5kg.则小球所受的浮力是     N.容器对水平桌面的压力为        N。

17.如下图甲所示.水平地面上的一物体.受到方向不变的水平推力F的作用.F的大小与时间t的关系和物体速度v与时间t的关系如下图乙所示。

则第2秒末时.物体处于    

状态.第6秒末到第9秒末.推力F做功是      焦耳。

三、作图与实验题（本题共4小题.第18小题4分.第19小题6分.第20小题5分.第21小题7分..共22分）

18.根据以下要求作图：

（1）利用钓鱼竿钓鱼的示意图如下面左图所示.O为支点.F1是手对鱼竿的作用力.请画出鱼线对钓鱼竿拉力F2的示意图和F1的力臂。

（2）用一个滑轮组提升物体.物体上升1m.绳子自由端拉出3m.请你在上面右图的方框中.画出滑轮个数最少的装配图。

19..小华总结两年来所做的物理探究实验发现

（1）当要研究的物理量不易直接测量时.都要想办法把它们的大小间接表示出来。

甲　探究摩擦力与什么因素有关　　乙　探究动能的大小与什么因素有关

如：

甲实验是让木块在水平面上做     运动.通过读取弹簧测力计上的示数间接知道摩擦力的大小；乙实验中小球动能的大小是通过观察比较物块B                           

              反映出来的。

（2）当要研究的物理量与多个因素有关时.都要采用             法。

如：

甲实验研究摩擦力的大小与压力大小关系.就要多次改变        .同时保持接触面的粗糙程度不变；乙实验研究小球动能的大小与速度的关系就要多次改变          的大小.同时控制小球的

     不变。

    20.（2010年鸡西市）美术课上同学们用橡皮泥捏动物模型时.想知道橡皮泥的密度有多大。

课后.他们在实验室选择了天平、量筒、水和细线进行了实验操作。

A             B

（1）合理的操作顺序是（填序号）：

        。

（2）由图可知：

橡皮泥的质量m=         g；橡皮泥的体积V=    cm3；橡皮泥的密度ρ=             。

（3）你能否利用实验室常用的测量工具和物品.结合上述器材（或仅用上述器材）.请再设计一个测量橡皮泥密度的实验方案。

21.学习了机械效率知识后.全班同学对“斜面的机械效率跟什么因素有关”这一课题提出了一些值得探究的猜想：

A.斜面的机械效率跟斜面的倾斜程度有关；

B.跟斜面的粗糙程度有关；

C.跟斜面的长度有关；

D.跟物体的重力有关。

小刚同学为了证实其中的部分猜想是否正确.设计方案并进行了探究.下表反映了他的探究过程。

实验次数 斜面倾角 斜面粗糙程度 物重

G/N 斜面高度

h/m 沿斜面拉力

F/N 斜面长

S/m 有用功

W有/J 总功

W总/J 机械效率

η（%）

①

30° 粗糙 1 0.5 0.7 1 0.5 0.7 

②

30° 稍光滑 1 0.5 0.6 1 0.5  83

③

45° 粗糙 1 0.7 0.9 1  0.9 78

（1）请你替小刚在上表中的空格处填上适当的数据（小数位参照表中相关数据）。

（2）通过对比实验①②数据.可验证猜想____________（填写字母）。

（3）通过对比实验①③数据.可以得出的探究结论是：

当其它条件一定时.斜面倾斜程度越大.斜面的机械效率越_______。

（4）若要验证猜想D.应控制斜面的长、斜面的倾斜程度和_______________不改变。

五、综合应用题（本题共3小题.第22题6分.第23题7分.第24题7分.共20分）

22、如图是举重运动员小宇自制的训练器械.轻杆AB长1.5m.可绕固定点O在竖直平面内自由转动.A端用细绳通过滑轮悬挂着体积为0.015m3的沙袋.其中OA=1m.在B端施加竖直向上600N的作用力时.轻杆AB在水平位置平衡.试求沙子的密度．（g取10N／kg.装沙的袋子体积和质量、绳重及摩擦不计）

23.新中国六十周年国庆阅兵式上的各种新武器、新装备.展示了我国人民军队的高科技成果。

其中的某型号的两栖步兵战车如图所示.战车质量为22t.履带着地总面积为4m2。

（1）该战车在天安门长安街上接受检阅时.对水平地面的压强为多少？

（不计战车上人的质量）

（2）该战车具有水上打击目标和运送的功能.在一次水上演习中.战车排开水的体积为23m3,则战车受到水的浮力为多大？

（3）在这次水上演习中.战车某处在受到水的压强为1.5×104Pa.则该处的深度为多少？

24.在今年的抗旱工作中.某单位帮助一个对口扶贫村打了一口地下水井.并在地面上修了一个深2m.能储存30t水的水池。

已知水井中的水面距离水池进水口的竖直距离是30m。

求：

（1）将30t水从井里刚好抽到水池里.抽水机对水做的功。

（2）水池装满水后.水对池底的压强。

（3）若抽水机的效率是80%.将30t水从井中抽到水池中需要1h.这台抽水机的总功率不得低于多少瓦?

（g取10N/kg）

力学测试题三参考答案

一、选择题（每题2分.共24分）

题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

答案 C D B C C A B C B D B A

 二、填空题（第13题至15题每空1分.第16题和第17题每空2分.共20分）

13.   运动          惯性    

14.  A；  费力

15.   连通器        大气压      

16． 4    54

17．静止     24

三、作图与实验题（第18题和第19题各2分.第24题至第26题各6分.共22分）

18．                    

19．

（1）匀速直线  在水平面上移动的距离的大小（或S的大小）

（2）控制变量   压力大小     速度    质量 

20．

（1）

（1）C、A、B

（2）13.4    10      1.34×103kg/m3 

（3）方案1：

在量筒内放入适量的水.测出水的体积V1

将橡皮泥做成碗状.放入量筒内使其漂浮在水面上记下水的体积V2

将橡皮泥做成实心.投入水中记下水的体积V3

方案2：

弹簧测力计测出橡皮泥重.计算出质量。

用量筒和水测出橡皮泥的体积。

方案3：

弹簧测力计测出橡皮泥重.将橡皮泥浸没在水中测出向上的拉力

方案4：

用天平测出质量.将橡皮泥制成长方体.用刻度尺测出棱长.算出体积。

21．

（1）上、中、下三空分别为71、0.6、0.7；

（2）B

（3）高（或大）；

（4）斜面的粗糙程度（或粗糙程度）

 四、综合应用题（第23题8分.第24题12分.共20分）

22．解：

举重运动员在B端施加竖直向上的力为：

FB=600N

   FB的力臂为：

OB=AB-OA=1.5m-1m=0.5m

沙袋通过细绳对A端竖直向上的拉力FA的力臂为：

OA=1m

根据杠杆平衡条件.有：

FA×OA=FB×OB

FA===300N

沙子的重力：

G=FA=300N

沙子的质量：

m===30kg

沙子的体积：

V=0.015m3  

沙子的密度：

ρ===2×103kg/m3

23

（1）5.5×104Pa

（2）2.3×105N（

3）1.5m

 24．

（1）W=Gh=30×103kg×10N/kg×30m=9×106J                           （2分）

（2）P=pgh`=1.0×103kg/m3×10N/kg×2m=2×104Pa                      （2分）

（3）                               （1分）