2020-2021备战中考物理(滑轮组的省力问题提高练习题)压轴题训练含详细答案

1、一、初中物理滑轮组的省力问题1 如图所示，甲、乙两套装置所用滑轮质量均相等，用它们分别将所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度.g2 ，所用竖直向上的拉力分别为f1 和 f2 ，拉力做功的若 g1功率分别为 p1和 p2 ，两装置的机械效率分别为1 和 2 （忽略绳重和摩擦），则下列选项中正确的是（） .a f1f212 p1p2b f1f21 = 2 p1p2c f1f212 p1p2d f1f212 p1p2【答案】 b【解析】【详解】cd不计绳重及摩擦，因为拉力:1f（ gg动）nn12 ， n23 ，所以绳子受到的拉力分别为：f11g动）（ g12f1g动）（ g223因为 g1

2、 g2 ，故：f1f2故 cd项错误；ab因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，w额g轮 h ， w有用 g物 h ，所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同；由w有100% 可知，机械效率相w总同，即：12w又因为所用时间相同，由pt可知，拉力做功的功率：p1p2故 a 项错误， b 项正确。2 用一个动滑轮将重为8n的物体匀速提高1m，所用竖直向上的拉力为5n，则动滑轮的机械效率为 _%；用此动滑轮将重为18n 物体也提高1m 时，所做的总功是 _j。（不计绳重和摩擦）【答案】 8020【解析】【分析】使用动滑轮，承担物重的绳子股数n=2，绳子末端移动的距离s=2h，有用功就

3、是将物体提升对物体做的功（ w有 gh ），拉力 f 做的功为总功（ w总 fs ），再利用机械效率的公式求出动滑轮的机械效率；根据 w总 w有 w额 求出额外功，不计绳重和摩擦，使用动滑轮做的额外功就是提升动滑轮做的功w额g轮 h ，知道提升的高度，可以求出动滑轮1重；再利用fg轮g物求拉力大小，知道s=2h，利用功的公式求拉力做的功（总n功）大小，根据wgh 求出有用功，利用效率公式求出此时滑轮组的机械效率。【详解】1 使用动滑轮时，承担物重的绳子股数n=2，物体被提升的高度h=1m，拉力移动距离snh2 1m2m有用功为w有gh8n1m8j拉力做的总功为w总fs5n2m10j滑轮组的机械

4、效率w有100%8j100%80%w总10j2 根据 w总 w有 w额 可知，额外功为w额 w总w有10j8j2j不计绳重和摩擦，根据w额g轮 h 可知，动滑轮的重力g动w额2j2nh1m不计绳重和摩擦，则有f1 g动g物2n18n10n2拉力做的总功w总f s10n2m20j3 用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，分别匀速将两个相同的钩码在相同时间内提升相同高度，若不计绳子与滑轮的摩檫，_装置更省力（选填“甲”或“乙”）。甲装置的机械效率_乙装置的机械效率（选填“高于”、“低于”或“等于”）。甲图中若钩码总重100n，动滑轮重为20n，不计摩擦及绳重，若工人将

5、绳子匀速向上拉6m，则泥桶上升的高度为_m ，滑轮组的机械效率为 _。【答案】甲等于2 83. 3%【解析】【详解】1不计摩擦，拉力f= 1 （g 物+g 轮 ）， n 甲=3，n 乙 =2n，绳子受的拉力：f 甲=1 （g 物 +g 轮），3f 乙 =1 （ g 物 +g 轮 ），2f 甲f 乙，甲更省力；2 动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，w 额=g 轮 h， w 有用 =g 物 h，故利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，据=w有用可知，滑轮组的机械效率相同，即：甲w总=乙；3 如甲图，泥桶由3 股绳子承担，则n=3， s=3 h，s=6m，泥桶上升的高度为：11h=s=

6、6m=2m ；3 34 不计摩擦及绳重，则滑轮组的机械效率为：w有用w有用ghg100n100 % 83.3%。=w总= w有用 w额 = ghg动 h = gg动=100n 20n4 如图所示，用滑轮组提重力为140n 的物体，当拉力为50n 时，物体对地面的压力刚好 -2 2为 0n。若重物与地面的接触面积s=2 10 m ，不计绳重和摩擦，每个滑轮质量相同，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。若拉力f 为40n，则定滑轮对天花板的拉力为_n，重物对地面的压强为_ pa。3【答案】 901.510【解析】【分析】【详解】12 滑轮组的动滑轮绕3 段绳，不计绳重和摩擦，当拉力为50n 时，

7、物体对地面的压力刚好为 0n，拉力的大小1f1= (g+g 动 )3动滑轮的重力g 动 =3f1-g=3 50n-140n=10n每个滑轮质量相同，定滑轮的重力等于动滑轮的重力为10n，对定滑轮受力分析，受到重力、下方两段绳子的拉力，天花板的拉力，根据平衡条件得到f 天 =g 定 +2f=10n+2 40n=90n由力的作用相互性可知，定滑轮对天花板的拉力是90n。拉力 f 为 40n 时，滑轮组的动滑轮对物体的拉力f2=3f- g 动 =340n-10n=110n地面对物体的支持力f 支=g-f2=140n-110n=30n由力的作用相互性可知物体对地面的压力f 压= f 支 =30n物体对

8、地面的压强f压30n3p=s2 10 -2 m 2 =1.5 10pa5 工人用图甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定，滑轮组的机械效率随建材重力变化的图像如图乙所示，滑轮和绳的摩擦力及绳重忽略不计。则：（1）若某次运送建材的质量为40kg，滑轮组的机械效率是_。动滑轮的重力是_n。（2）若工人在1min 内将建材匀速竖直向上提升12m ，作用在绳上的拉力为500n 时，拉力的功率是 _w，运送建材的重力是_n，此时的机械效率是_。【答案】 50%40020060060%.【解析】【分析】【详解】(1)1 建材质量为40kg，其重力为gmg =40kg10n/kg=400n由图乙得，当建

9、材重力为400n 时，滑轮组机械效率为50%。2 此时机械效率=g400=50%gg动400+g动解得 g 动=400n。(2)3 滑轮组由一个动滑轮和一个定滑轮组成，与动滑轮相连的绳子有两段，则该滑轮组可以省一半的力，建材向上提升了12m ，则绳子段移动的距离为24m ，拉力功率wfs500n 24mp=200wtt60s4 滑轮组省一半的力，所以g材 +g动 =2f解得 g材 =600n 。5 此时的机械效率为g材=600=g动=60%g材600+4006 如图所示的滑轮组（不计滑轮重、绳与滑轮的摩擦），在拉力f 的作用下，物体水平向左做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为6n， 则物体受到地

10、面的摩擦力大小为_n。一段时间内物体沿水平方向移动了5m，拉力f 做功 _j。【答案】 1260【解析】【分析】【详解】1 由图可知， n=2，弹簧测力计的示数为 6n，则拉力为 6n ，摩擦力 f=2 6n=12n摩擦力为12n。2 拉力移动的距离s =2s=25m=10m拉力做的功w=fs=6n 10m=60j拉力做的功为60j。7 如图所示的滑轮组，拉一重 100n 的物体 m 在水平地面上做匀速直线运动，如果拉力f=20n，绳子拉出了 6m ，则物体受到的摩擦力为 _n，物体前进了 _m ，弹簧测力计的示数为 _n。（不计滑轮重、绳重和摩擦）【答案】 60240【解析】【详解】1 由图

11、可知：滑轮组上绳子的有效股数n=3，所以物体m 与地面间的摩擦力f=nf=3 20n=60n物体受到的摩擦力为60n。2 物体移动的距离s物1 s绳 = 1 6m=2m33物体前进了2m 。3 弹簧测力计与定滑轮相连，定滑轮上有两股绳子，因此弹簧测力计的示数为f 弹 2f20n 2 40n弹簧测力计的示数为40n。8 如图所示，用力f1 和 f2 分别匀速提起物体c 时，滑轮 _可以看作等臂杠杆（选填“ a或 “ b）”.若物体 c 重为 50 牛，滑轮重力不计，则力f2 的大小为 _ 牛.【答案】 a25【解析】【详解】1 由图可知， a 滑轮是定滑轮，所以滑轮a 是等臂杠杆。2 滑轮 b

12、是动滑轮 ,省一半力 ,所以 f2 的大小为 25n。9(1)如图甲所示，图中的装置相当于一个_(填一种简单机械的名称)(2)如图乙所示，使用此简单机械的主要目的是_(3)如图丙所示，橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，中间系一个钩码，就做成了能自动回头的 “魔罐 ”，当将 ”魔罐 “在水平地面上滚出后，还能自动滚回来，这说明_【答案】滑轮组省力机械能之间可以相互转化【解析】【详解】(1)1 由图甲可知，绳子和木棍组合在一起，起到滑轮组的作用，用较小的力就可以使作用有较大力的两根木棍靠拢，说明使用该滑轮组可以省力；(2)2 图乙是过盘山公路，盘山公路相当于斜面，山高一定，盘山公路相当于增大了

13、斜面长度，因为在斜面高一定时，斜面越长越省力，所以人们修建盘山公路的目的是为了省力；(3)3 魔罐在开始滚动的时候，具有动能，滚动的过程中，罐子动能转化为橡皮筋的弹性势能，当动能为零时，弹性势能最大，魔罐开始向回滚动，在魔罐滚回来的过程中橡皮筋弹性势能减小，罐子动能增大，弹性势能转化为动能。魔罐来回滚动，说明了机械能是可以相互转化的。10 工人利用图甲所示的滑轮组将重为400n 的物体向上匀速提起2m ，所用拉力为250n（ 1）求滑轮组的机械效率； _（ 2）如果要用这个滑轮组达到更省力的效果，绳子应该怎样绕，请在图乙中画出绳子的绕法； _（ 3）用甲乙两个滑轮组把同一物体提升同样高度，不计

14、绳重和摩擦，机械效率的关系是 甲 _ 乙（选填“”，“ =”， “”）【答案】 80%；=【解析】【详解】（1）由图甲可知，滑轮组承担重物和动滑轮重的绳子的股数n=2，则拉力端移动距离s=2h=2 2m=4m，工人做的有用功：w 有用 =gh=400n2m=800j ，工人做的总功：w 总=fs=250n4m=1000j，滑轮组的机械效率： w有用100%800j100%80% ；w总1000j（ 2）如果要用这个滑轮组达到更省力的效果，绳子应从动滑轮上面的挂钩开始绕起，依次绕过上面的定滑轮和下面的动滑轮，如图所示：（ 3）用甲乙两个滑轮组把同一物体提升同样高度，做的有用功相同；不计绳重和摩擦

15、，做的额外功是提升动滑轮做的功，由题意可知，动滑轮的重力相同，提升动滑轮的高度也相同，由 w=gh 可知做的额外功相同；因为w 总=w 有用 +w 额 ，所以做的总功相同，由w 有用 100%可知两个滑轮组的机械效率相同，即甲 =乙 w总11 如图所示两个物体a 和 b，质量分别为m和 m（已知 mm），用跨过定滑轮的轻绳相连， a 静止在水平地面上若滑轮与转轴之间的摩擦不计且滑轮质量不计，则（）a天花板对滑轮的拉力大小为（m+m） gb绳子对物体a 的拉力为（ m-m） gc地面对物体a 的支持力为mgd绳子对天花板的拉力为2mg【答案】d【解析】【详解】b由图可知该滑轮为定滑轮，因物体b

16、静止，则滑轮两侧每股绳子上的拉力都等于物体b的重力mg，所以绳子对物体a 的拉力为mg，故b 错误；a滑轮与转轴之间的摩擦不计且滑轮质量不计，该滑轮受到天花板对它向上的拉力和两股绳子向下的拉力，所以由力的平衡条件可知，天花板对滑轮的拉力大小为2mg，故a 错误；d根据相互作用力可知，滑轮对天花板的拉力大小也为2mg ，即绳子对天花板的拉力为2mg，故d 正确；c物体 a 受三个力的共同作用，向下的重力gmg 、绳子向上的拉力f=mg 和地面对物体 a 向上的支持力n；由于物体a 处于静止状态，所以物体a 所受的三个力的合力为0，即fng所以，地面对物体a 的支持力的大小为ngfmgmg （ m

17、m） g故 c 错误。故选 d。12 用如图所示的滑轮组吊装 100 袋大米，每袋大米的质量是力为 1200n，不计滑轮以及绳重，不计轮、轴间摩擦， g 取50kg，绳子能承受的最大拉10n/kg，则至少需要吊运的次数是（）a9 次b 10 次c 11 次d 12 次【答案】 d【解析】【详解】由题意及图知吊起重物的绳子股数为n=4，最大拉力f1200n ，一次能吊起的大米重力为：g14f41200n4800n ，一次能吊起的大米质量为：g4800nm1480kg ，g10n/kg因为每袋大米的质量是50kg，故一次能吊起的大米袋数为：480kg9.6袋 ，n150kg / 袋由题意知一次能吊

18、起9 袋大米，即n19 ，则至少需要吊运的次数是：100袋n11.1次 ，9袋 / 次至少需要吊运12 次。故选d。13 如图所示， 甲滑轮组中滑轮的质量均为m，乙滑轮组中滑轮的质量均为0.5m，用甲、乙滑轮组分别使重力均为g 的重物在相同时间内匀速上升相同高度h，绳子自由端的拉力分别为 f1 、 f2 。不计绳重和摩擦， 则下列判断正确的是（）a拉力b拉力c拉力f1 小于 f2f1 的功率小于f2 的功率f1 做的功小于拉力f2 做的功d甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组的机械效率【答案】 d【解析】【分析】【详解】a 由图知，图甲、图乙滑轮组，n=3，因为不计绳重和滑轮轴处摩擦，所以11(g+

19、mg)， f 2=11f1=(g+g 甲)=(g+g 乙 )=(g+0.5mg)3333故 f1 f 2，故 a 错误；bc 重物在相同时间内匀速上升相同高度h，则拉力移动距离s 相同，拉力做功w1= f 1s， w2=f2s故 w1 w2，因为做功时间相同，所以拉力f1 的功率大于 f2 的功率，故 bc 错误；d甲滑轮组和乙滑轮组做的有用功相同，g 甲 g 乙，则甲滑轮组做的额外功多，故甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组的机械效率，故d 正确。故选 d 。14 用一动滑轮将重物匀速提升2 m，人对绳子的自由端所用力是40 n，不计滑轮重和摩擦，则物重和提升重物所做的功分别是a80n，80jb

20、80n， 160jc 40n， 160jd 40n， 80j【答案】 b【解析】【分析】【详解】动滑轮省一半力，多费一倍的距离，所以物体的重为：g2f2 40n80n ；由h 2m 得 s 2h 2 2m4m ，提升重物所做的功：wfs40n4m 160j 故选 b15 物体做匀速直线运动，拉力f=60n，不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重，则物体受到的摩擦力是（）a 60nb 120nc 20nd 180n【答案】 d【解析】【分析】分析滑轮组的动滑轮绕绳子的段数，不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重，根据1ff 得n到物体受到的摩擦力。【详解】由图可知，动滑轮上的绳子段数为 3，不计滑轮间的摩擦和动

21、滑轮的自重，则物体受到的摩擦力f3f360n180n故选 d。【点睛】本题考查滑轮组的特点，解决本题的关键要明确缠绕在动滑轮上的绳子的段数。16 建筑工地上需要将6 块相同的砖从地面运送到楼顶，工人师傅利用如图所示的装置分三次运送，第一次运1 块，第二次运2 块，第三次运3 块。每次运送时，砖都以相同的速度匀速上升相同高度，绳重及摩擦均忽略不计。这三次拉力依次为f1、 f2、 f3 ，拉力做的功为 w1、 w2 、w3，有用功率为p1、 p2 、p3，机械效率为1、 2、 3，则（）a f +f =fb w+w=w3c +=d p +p =p12312123123【答案】 d【解析】【分析】1

22、由图可知，作用在动滑轮上绳子为股；绳重，摩擦不计时，用 (g+g动 ) 分析n1 2 3之间关系；再依= w有= ghg。通过计算特殊值，判断等式是否成立。f ,f ,fw总g总 hg+g动【详解】a由题意得1(g+g动 )=1g+g动）（fn2；1(2g+g动 )=1f （ 2g+g动）；n211）=1）f(g+g动 )+（2(3g+2g动f22211）(3g+g动 )=（3ng+g动2因为1 (3g +2 g动 ) 1 (3g +g动）2 2所以(f1 +f2 )f3故不符合题意；由于物体升高均为h；w w f h f h (f +f )hw3=f3h；因为 (f f )f所以(w1+w2

23、 )w3故 b 不合符题意；c 依= w有= ghg，说明滑轮组一定时，物重越大，机械效率越大，即w总g总hg+g动1 2 3 ，故c 不合符题意；d由 w 有=gh， p= gh 可知tp +pgh+ 2gh3gh ；12tttp33ght所以 p1+p2=p3，故 d 符合题意。故选 d。【点睛】一个不加条件成立等式，可以用某种情况时不成立来判断它不成立。17 如图所示的滑轮装置，重为5 牛的物体挂在绳端，力f 作同在滑轮的轴上，滑轮在力f 的作用下以2 米 / 秒的速度匀速向上运动若不计滑轮重及摩擦，则拉力f 的大小和物体向上运动的速度为a10牛， 4 米 / 秒b2.5 牛， 4 米

24、/ 秒c 10牛， 2 米 / 秒d 2.5 牛， 2 米 / 秒【答案】 a【解析】【分析】【详解】由图可知，该滑轮是动滑轮，当滑轮在力的速度为 :f 的作用下以2 米 / 秒的速度匀速向上运动，重物22m/s=4m/s此时拉力应该是物重的2 倍，因此拉力为:f=2g=25n=10n故选 a18 利用质量相等的滑轮，组装成如图所示的两种方式，将同一重物提升相等高度。若绳重和摩擦不计，下列分析中正确是()a甲图中绳自由端移动距离较小b乙图中绳自由端作用力较小c两种方式所做的额外功相等【答案】 cd增大提升高度，机械效率都会变大【解析】【详解】a 若物体升高高度为h，则拉力移动的距离为s甲2h ，s乙2h ，则s甲s乙 。故a 错误；b甲中：2f甲 =g动+g，乙中：2f乙 =g动