中考物理复习第十一章简单机械和功教案---滑轮与杠杆结合题型

第十一章简单机械和功----滑轮机械效率探究
求简单机械的机械效率是初中物理教学的重点内容，也是近年来中考的热点问题。

由于计算中涉及到总功、有用功、额外功等抽象概念，特别是滑轮组的机械效率题目中，同一滑轮组在不同负载情况下机械效率不同，有用功在具体情况中的形式不同，隐含条件的渗入，以及特殊形式的滑轮组等等，在学习的过程中常感觉困惑，易造成错解。

为了解决这类问题，同学们要搞清楚以下几点：
要对机械效率公式进行归类细化
根据对、、的具体理解，可以将机械效率的定义式进行如下归类：
1、在竖直方向上，G是物体重，G动是动滑轮重，h是物体被提升的高度，也是动滑轮被提升的高度。

∴，若绳重及摩擦不计，F是拉力，S是拉力F移动的距离，n
是动滑轮上承担力的绳的段数。

，；①②③公式都适合。

若是考虑绳重和摩擦力，用滑轮组把物体提升的高度h，拉力F移动的距离S，总满足S=nh；只可用于①②。

2、在水平方向上，由于物体是匀速运动，滑轮组对物体的拉力F′与水平地面对物体的摩擦力f是一对平衡力，∴，即克服水平面对物体摩擦所做的功在
数值上是等于有用功。

3、在斜面方向上，f是物体与斜面之间的摩擦，L是斜面的长，由于克服斜面对物体摩擦所做的功是额外功，所以。

1、(2021·青山模拟) 如图所示为建筑工地上常用的吊装工具，物体M是重5000N的配重，杠杆AB的支点为O，已知长度OA∶ OB=1∶2，滑轮下面挂有建筑材料P，每个滑轮重100N，工人体重为700N ，杠杆与绳的自重滑轮组摩擦均不计。

当工人用300N的力竖直向下匀速拉动绳子时，建筑材料P以0.3m/s的速度上升。

则（）
A .滑轮组的机械效率为88. 9%
B .物体M对地面的压力为4500N
C .工人对地面的压力为1000N
D .工人拉绳的功率为270W
2、李华同学利用如图所示的装置提起水中的物块，下列判断正确的是（）
A .装置中的滑轮是定滑轮
B .物块上表面露出水面前，所受浮力不断减小
C .装置中的AOB是省力杠杆
D .装置的机械效率可以达到100%
3、(2020·盘锦) 工人利用滑轮组吊起重为2400N的路灯杆。

如图所示，这是路灯杆一端刚被匀速拉起的简图。

路灯杆离地后被匀速提升1m，绳端拉力F=1000N。

下列说法正确的是（）
A .路灯杆一端刚被匀速拉起时，相当于费力杠杆
B .路灯杆离地后，受到的拉力小于2400N
C .路灯杆离地后，绳端拉力F做的功为1000J
D .路灯杆离地后，滑轮组的机械效率为80%
4.配重M单独置于水平地面上静止时，对地面压强为3×105帕，将配重M用绳系杠杆的B 端，在杠杆的A端悬挂一滑轮，定滑轮重150N，动滑轮重90N，杠杆AB的支点为O，OA：OB=5：3，由这些器材组装成一个重物提升装置，如图所示，当工人利用滑轮组提升重力为210N的物体以0.4m/s的速度匀速上升时，杠杆在水平位置平衡，此时配重M对地面压强为1×105帕．（杠杆与绳的重量、滑轮组的摩擦均不计，g=10N/kg）
（1）求滑轮组的机械效率？
（2）配重M质量是多少千克？
（3）为使配重M不离开地面，人对绳的最大拉力是多少牛顿？
5、(2020·日照模拟) 如图，杠杆在水平位置平衡，物体M重为500N，OA：OB=2：3，每个滑轮重为20N，滑轮组的机械效率为80%，在拉力F的作用下，物体M，以0.5m/速度匀速上升了5m．（杠杆与绳的自重摩擦均不计）求：
（1）物体M2的重力；
（2）拉力F的功率；
（3）物体M1对水平面的压力．
6、(2019·桂林) 小段用如图所示装置，使用一根杠杆AB和滑轮的组合将一合金块从水中提起，滑环C可在光滑的滑杆上自由滑动。

已知合金密度ρ=1.1×104kg/m3：所用拉力F 为500N，且始终竖直向下；O为支点，且AO=4OB：动滑轮的机械效率为75%。

若杠杆质量、杠杆与支点间摩擦不计，整个过程中合金块始终未露出水面。

求：
（1）当拉力F向下移动距离为l.2m时，拉力F对杠杆所做的功？此时绳子对杠杆B点的拉力？
（2）合金块的体积？
7、(2019·北部湾模拟) 如图是某科技小组设计的一个提升重物的装置，CD是一个以O 点为转轴的水平杠杆，CO：OD=3：2。

滑轮组固定在杠杆C点，通过固定在水平地面的电动机匀速提升重物，每个滑轮的质量均相同。

放置在水平地面上的配重E通过细绳竖直拉着杠杆D点，使杠杆CD始终保持水平平衡，配重E的质量m E为100kg。

当电动机用拉力F1匀速提升重物A时，滑轮组的机械效率为η1，物体A匀速上升的速度为v1；当电动机用拉力F2=250N匀速提升重物B时，滑轮组的机械效率为η2=90％，物体B匀速上升的速度为也。

在匀速提升重物A、B的过程中，电动机的功率保持不变。

已知v1：v2=5：4，细绳和杠杆的质量、滑轮与轴的摩擦均忽略不计。

求：
（1）拉力F1的大小；
（2）滑轮组的机械效率η；
（3）当电动机用拉力F2匀速提升重物B时，配重E对地面的压力。

8、(2019·青山模拟) 如图所示为一种蓄水箱的人工放水装置，AOB是以O点为转轴的轻质杠杆，AO呈水平状态，A、O两点间的距离为40cm．B、O两点间的水平距离为10cm，竖直距离为7cm，K是一轻质、横截面积为100cm2的盖板（恰好堵住出水口），它通过细绳与杠杆的A端相连，在水箱右侧水平地面上，重为600N的人通过滑轮组拉动系在B点呈竖直状态的绳子，可以控制出水口上盖板，若水箱水深为50cm，当盖板恰好要被拉起时，水平地面对人的支持力为490N，人对绳子的拉力为F1，绳子对B点的拉力为F2，滑轮组的机械效率为η，盖板的厚度、绳重与滑轮间的摩擦均可忽略不计，人对绳的拉力与人所受重力在同一直线上（g取10N/kg）求：
（1）水箱中水深为50cm时。

盖板上表面所受水的压强和压力。

（2）人对绳子的拉力F1和绳子对B点的拉力F2。

（3）整个装置的机械效率η。

（4）若与杠杆A、B两端选接的细绳足够结实，当水位至少达到多高时，人将无法拉起盖板。

9、如图1的“塔吊”是建筑工地上普遍使用的起重设备，AB是竖直支架，CD是水平臂，其上OC段叫平衡臂，C端装有配重体，OD段叫吊臂，E处装有滑轮，可在O、D两点间移动。

（1）由“塔吊”结构图可知，当E点越靠近D点时，能安全吊起重物的最大质量越________（大/小）。

（2）用此“塔吊”将1.5t的钢材先竖直匀速吊起10m高，然后沿水平方向慢慢旋转90°后即送达指定位置，在这一过程中“塔吊”对钢材做功________J（g＝10N/kg）
（3）“塔吊”通过电动机带动如图2所示的滑轮组，竖直吊起物体。

某次吊起的重物为3×104N，物体匀速上升的速度为1.5m/s，电动机对滑轮组钢丝上的水平拉力F做功的功率为75kW，求这次起吊时滑轮组的机械效率。

（要求写出计算过程）
10、(2019·路北模拟) 如图所示是建筑工地上的起重机示意图，起重机的电动机功率为3×103W，当它把质量为1t的重物匀速提起24m时，用时100s．（g=10N/kg）
求：
（1）在这段时间内起重机提起重物的功率是多少？机械效率是多少？
（2）若起重机AB长为20m，吊起重物时B端的配重质量为4t，为使起重机不翻倒，则OB 长为多少？（不计摩擦和起重机自重）
11、(2018九上·江阴期中) 如图甲所示，是一小型起重机吊起货物的图片，货物挂在动滑轮的下端，绳子的自由端通过安装在起重机上的卷扬机竖直向上拉动，最右端是为了防止吊起货物时起重机向左倾倒而挂的配重.起重机吊起重物时主要结构可简化成如图乙所示.已知AB、CD、DE水平且长度为1m，BC段的水平距离CF也为1m，前轮与地的接触点在B点的正下方，后轮与地的接触点在D点的正下方，起重机的自重（含配重）为3×104N，重心在CD中点．起重机的钢丝绳重和滑轮与轴之间的摩擦不计，g取10N/kg．
（1）为使起重机吊起货物时不发生倾倒，求起重机最多能吊起货物的质量m；
（2）当起重机吊起质量m1=2×102kg的物体以v=0.5m/s的速度匀速上升时，卷扬机的输出功率P1=1.1kW．求此时滑轮组的机械效率η；
（3）当起重机吊起质量m2=3×102kg的物体仍以v=0.5m/s的速度匀速上升时，求卷扬机的输出功率P2．
12、(2018·资阳模拟) 如图所示，起重机将一箱设备沿竖直方向匀速吊装到施工高台上，设备重4000N，施工台距离地面的高度为3m．动滑轮上每段钢绳的拉力是2500N．（取
g=10N/kg），求：
（1）起重机的质量为8t，工作时用支架将汽车的轮胎支离开地面．如果地面能承受的最大压强是7×104Pa，支架与地面接触的总面积是多少？
（2）起重臂OA长12m，且与水平方向夹角为30°．支撑臂与起重臂垂直，作用点为B，且OB=4m，求支撑臂给起重臂的支持力（忽略起重臂自重，cos30°≈0.87）．
（3）起重机做功的机械效率．。