中考物理力学压轴题(滑轮组的计算)

1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．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．2(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……3②，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1.5kgB．20个鸡蛋的质量约为500gC．比赛用篮球的直径约为25cmD．普通学生课桌的高度约为150cm2．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4C．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ABCD10.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5B．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ApA＞pB＞pC。BpA＝pB＝pC。CpA＜pB＜pC。DpA＝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）618.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。AB（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7h/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（%）①30°粗糙10.50.710.50.7②30°稍光滑10.50.610.583③45°粗糙10.70.910.978（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：8（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