2022年河北省中考物理复习专题练习 题型十三 滑轮组类综合计算

题型十三 滑轮组类综合计算 典例精析 【例】（2021河北唐山路北区二模）一质量为70kg的工人，用如图所示的装置（包括滑轮组及装砖的托板）提升一堆砖，已知装砖的托板重 150N，每块砖重 100N，绳子滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计，当工人匀速将 8 块砖提升 3m 时，此装置的机械效率为80%。（g 取 10N/kg）求： （1）拉力所做的有用功是多少？ （2）动滑轮的重力是多少？ （3）若绳子承受的最大拉力为 670N，该人站在地面上用此装置提升砖的过程中，当装置的机械效率最高时人对地面的压强为多少？（工人每只脚与地面的接触面积是 200cm²） 【思路分析】 【答案】（1）2400J （2）50N （3）750Pa 【详解详析】（1）每块砖重 100N，工人匀速将 8 块砖提升 3m，拉力所做有用功是 W有=Gh=100N×8×3m=2400J （2）根据 η= 此装置的机械效率为80%，即 80%= 解得动滑轮重力G动=50N。 （3）工人的重力为 G人=mg=70kg×10N/kg=700N 装置的额外功不变，当有用功最大（所提物体最重）时，装置的机械效率最高。当绳子承受的最大拉力为 670N时，托板内的砖块最重，此时装置的机械效率最高。此时人对地面的压力为 F=G人-F拉=700N-670N=30N 人对地面的压强为 p=750Pa 即时精练 1.（2021河北廊坊三河开学考试）一个边长为20cm，质量为20kg正方体工件静止在水平地面上。工人用如图所示的滑轮组将工件在10s内匀速提升5m，工人做功的功率是125W。（不计绳重和摩擦，g取10N/kg）求： (1)工件静止放在水平地面时，它对地面的压强是多大? (2)该滑轮组的机械效率是多少? (3)动滑轮重多少? 【答案】（1） （2）80% （3）50N 【详解详析】(1)提升前，工件静止在水平地面上时对地面的压力 石块对地面的压强 (2)滑轮组对石块做的功 人对滑轮组做的总功为 滑轮组的机械效率 (3)因为不计绳重和摩擦，故动滑轮做功为 2.（2021河北沧州青县一模）如图所示，是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图，已知井深12m，物体重G=6×103N，汽车质量为m车=3×103kg，汽车有四个轮子，每个轮子与地面的接触面积是250cm2，汽车匀速拉绳子时的拉力F=2.2×103N，汽车受到的阻力为车重的0.1倍．汽车运动的速度为3m/s，g=10N/kg。则求： （1）汽车静止在水平地面上时对水平地面的压强是多少 ？ （2）将物体从井底拉至井口的过程中，汽车拉绳子的拉力对滑轮组做了多少功 ？ （3）滑轮组的机械效率为多少 ？（保留一位小数） （4）将物体由井底拉至井口需要多长时间 ？ （5）汽车牵引力为多少 ？牵引力的功率为多少kW ？ 【答案】 (1) 3×105Pa (2) 7.92×104J 90.9% (3) 12s (4) 5.2×103N (5) 1.56×104W 【详解详析】(1)汽车静止在水平地面上时对水平地面压力 F＝G车＝m车g＝3103kg10N/kg＝3104N 则汽车静止在水平地面上时对水平地面的压强 p＝＝3105Pa (2)由图知，n＝3，将物体从井底拉至井口的过程中，绳端移动的距离 s＝3h＝312m＝36m 汽车拉绳子的拉力对滑轮组做的功 W总＝Fs＝2.2103N36m＝7.92104J (3)有用功 W有用＝Gh＝6103N12m＝7.2104J 滑轮组的机械效率 η＝100%≈90.9% (4)已知汽车运动的速度为v＝3m/s，则物体上升速度 v物＝v＝3m/s＝1m/s 由v＝得，将物体由井底拉至井口需要的时间 t物＝＝12s (5)汽车匀速运动时，受向右的牵引力、向左的绳子拉力和向左的阻力，根据力的平衡条件可得牵引力 F牵＝Ff＝F0.1G车＝2.2103N0.13104N＝5.2103N 根据P＝＝Fv可得，牵引力做功功率 P＝F牵v汽＝5.2103N3m/s＝1.56104W=15.6kW 3.（2021山东东营中考）如图是某科技小组设计的打捞装置示意图，已知被打捞的合金块密度为4×103kg/m3，体积为0.01m3。每个滑轮重100N，绳重和摩擦均忽略不计。（水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg） （1）合金块下表面距水面5m时，求合金块下表面所受水的压强。 （2）合金块未露出水面时，求合金块受到的浮力。 （3）完全露出水面后，合金块在5s内匀速上升了2m，求人的拉力及其功率。 【答案】（1）5×104Pa （2）100N （3）250N 200W 【详解详析】（1）合金块下表面所受水的压强 p=ρ水gh=1.0×103k