中考物理备考之滑轮组的省力问题压轴突破训练∶培优篇附答案

1、一、初中物理滑轮组的省力问题1 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=

2、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，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2 如图所示，分别利用甲、乙两滑轮匀速提起两个相同的重物（不计滑轮重力及摩

3、擦），其中甲装罝为 _滑轮，它的优点是可以_，若相同时间内，拉力f1、 f2 做相同的功，则拉力f1、 f2 做功时的功率p1_ p2，重物被竖直提升的高度h 甲 _h 乙 （最后两空均选填“小于”、“等于”或“大于”）【答案】定可以改变用力的方向等于等于【解析】【分析】【详解】1 由图示可知，甲是定滑轮；2 甲装置中物体向上运动，拉力的方向是向下，所以甲滑轮可以改变用力方向；3 相同时间内，拉力12做相同的功，根据w可知，拉力 f12做功时的功率1等f 、 fp=、fpt于 p2 ；4 用滑轮甲、乙匀速提升两个相同的重物（不计滑轮重力及摩擦），它们都是克服物体的重力做功，即w=gh，因为拉力

4、f1 2h甲、 f 做的功相同，所以重物被竖直提升的高度相同，等于 h 乙 3 用一个动滑轮提起重 100n 的物体（绳重与摩擦不计），所用拉力 60n。若用此动滑轮将重 200n 的物体以 0.2m/s 速度匀速上升时，拉力功率为 _w。较前一次提升物体，该滑轮的机械效率_（选填“变大”、“不变”或“变小”）【答案】 44变大【解析】【详解】1 根据题意可知，物体以 0.2m/s 速度匀速上升，对于动滑轮，绳子移动的速度v=20.2m/s=0.4m/s绳重与摩擦不计，则拉力1f=(g 物 +g 动 )2即160n=(100n+ g 动 )2解得 g 动 =20n ，用此动滑轮将重200n 的

5、物体时，拉力1f =(200n+20n)=110n2拉力功率为p=f v=110n0.4m/s=44w拉力功率为44w 。2 较前一次提升物体，物体的质量增加，重力增大，有用功增大，而摩擦不计、动滑轮重不变，额外功不变，这样有用功在总功中所占的比例增大，滑轮组的机械效率将增大。4 小夏利用如图所示的滑轮组将重为280 n的物体匀速提起。已知他自身所受的重力为500 n，双脚与地面的总接触面积为400 cm 2 ，动滑轮所受的重力为120 n，若不计绳重和摩擦，小夏对地面的压强为_pa。【答案】 7500【解析】【分析】【详解】小夏对绳子的拉力为f1( g g动 )1( 280n 120n) 2

6、00n22小夏受到绳子的拉力f 拉、重力 g、地面的支持力f 支 ，因为小夏静止，小夏受到的重力等于拉力加上支持力，则地面的支持力f支 g人 f拉500n200n300n由于力的作用是相互的，则小夏对地面的压力f压f支300n受力面积s400cm 20.04m 2小夏对地面的压强f压300n7500pap0.04m2s5 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，

7、动滑轮重为20n，不计摩擦及绳重，若工人将绳子匀速向上拉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283. 3%【解析】【详解】1 不计摩擦，拉力f= 1 （g 物+g 轮 ）， n 甲=3 ，n 乙 =2，绳子受的拉力：nf 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有用甲可知，滑轮组的机械效率相同，即：w总=乙；3如甲图，泥桶由 3 股绳子承担，则n=3， s=3

8、 h，s=6m，泥桶上升的高度为：h=116m=2m ；s=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=gh=g=100n100% 83.3%。w有用 w额ghg动 hgg动100n 20nw总6 如图所示，物体a 重100n，沿水平方向匀速拉动物体前进时，若物体a 与地面间摩擦力 f=60n，不计滑轮重和绳与滑轮间摩擦，则绳端的拉力移动 3 米时，物体a 向左移动 _m 。f 是 _n，当绳子自由端向左【答案】 201【解析】【分析】由图中滑轮组可知，n=3，由于不计绳重、摩擦及滑轮重，根据滑轮组的省力公式f 1 f 得到拉力大小；根据绳子自由端移动的距离与物体运动的

9、距离的对应关系得到物3体运动的距离。【详解】1 由图可知，与动滑轮相连的绳子段数是n=3，因不计绳重、摩擦及滑轮重，则绳端的拉力f1f160n 20n332 物体运动的距离为s物s拉3m1m33【点睛】本题考查滑轮组省力公式的应用，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是对动滑轮上绳子段数的判断。7 一工人利用如图所示的滑轮组提起重物，当被提起重物的重力是150n 时，滑轮组的机械效率为 60%。若忽略绳重、滑轮摩擦，则动滑轮重_n。【答案】 100【解析】【分析】【详解】因不计绳重和摩擦，由题意可知，效率g物=60%g物g动则动滑轮的重力为g物150ng动 =-g物 =-150n=100n故动滑

10、轮的重力为100n。8 高速铁路的输电线，无论冬、夏都绷的直直的，以保障列车电极与输电线的良好接触。图为输电线的牵引装置。钢绳通过滑轮组悬挂20 个相同的坠砣，每个坠砣质量为25kg，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，输电线a 端受到的拉力大小为_n。若 5s 内坠砣串下降了 40cm，则输电线a 端向左移动速度是_m/s 。（ g 取 10n/kg ，不考虑钢绳的热胀冷缩）【答案】 1104 0.04【解析】【分析】【详解】120 个坠砣的总重力g=mg=25kg 20 10n/kg=5000n由图知，使用的滑轮组承担a 端拉力的绳子股数n 2，图中坠砣挂在钢绳的自由端，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，可

11、得g 1 fa2则输电线 a 端受到的拉力大小fa=2g 2 5000n=1 410n2 图中坠砣挂在钢绳的自由端，则坠砣串下降高度h 2sa，则输电线a 端向左移动的距离sa1 h140cm=20cm=0.2m22a 端向左移动速度sa0.2mv0.04m/st5s9 某同学用如图所示滑轮组将重为300n的物体以0.2m/s的速度匀速向上拉动，拉力为125n（不计绳重及摩擦），则动滑轮重_n， 5s 内人拉绳子做的功是_j。【答案】 75375【解析】【分析】【详解】1 看图可知动滑轮上绕过的绳子股数n=3。根据滑轮组受力关系g物 +g动fn得300n+g动125n3解得 g动75n。2 绳

12、子末端移动距离snhnv物 t30.2m/s5s3m5s 内人拉绳子做的功wfs125n3m375j10 如图所示，某人通过滑轮组将深井中的物体拉至井口.10s内被提升了己知物体在2m，物体所受重力 720n，人对绳子水平向右的拉力300n.(不计绳重及摩擦) 求：(1)人做的有用功w有用 ;(2)动滑轮的重力g动 ;(3)人拉起货物时的机械效率.【答案】 (1) 1440j； (2) 180n； (3) 80%。【解析】【详解】(1)物体所受重力720n，被提升了 2m，则人做的有用功为：w有用 =gh=720n 2m=1440j；(2)由图可知，滑轮组的有效绳子段数为g +g动，则动滑轮的

13、重力为：n=3，根据 f=ng动 =nf-g=3 300n-720n=180n；(3)根据= w有用 = gh = gh = g ，w总 fs fnh fn人拉起货物时的机械效率为：g 720n= =80%。fn300n3答： (1)人做的有用功为1440j；(2)动滑轮的重力为180n；(3)人拉起货物时的机械效率为80%。11 如图所示，重300n 的物体在 20n 的水平拉力f 的作用下，以0.2m/s 的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为80%，则在此过程中下列说法正确的是（）a绳子自由端移动的距离为2mb物体与地面间的滑动摩擦力为48nc拉力 f 的功率为 4

14、wd有用功为120j【答案】 b【解析】【分析】【详解】a由图知n 3，则绳子自由端移动的距离s 绳 3s 物 3v 物 t 30.2m/s 10s6m故 a 错；b 因为=w有100% =fs物fs物100%=fw总fs绳100%=100%=80%f 3s物3f所以物体与地面间的滑动摩擦力f3f80%320n80%48n故 b 正确；c拉力做的功为w 总 fs 绳 20n6m120j拉力做功的功率w总120jp12wt10s故 c 错误；d有用功w 有 fs 物 fv 物 t 48n0.2m/s 10s 96j故 d 错。故选 b。12 如图所示，用f1 的力将物体b 匀速提升h，若借助滑轮

15、组用f2 的力把物体b 匀速提升相同高度。下列说法确的是（）a使用滑轮组过程中，绳子移动距离是物体的上升高度的两倍b f1 一定大于 f2f1hc滑轮组的机械效率为3hf2d f2 做功的功率比f1 做功的功率大【答案】 d【解析】【分析】【详解】a动滑轮与 3 股绳接触，故 n=3，使用滑轮组过程中，绳子移动距离是物体的上升高度的三倍，故 a 错误；b由于f2= gg动 = f1g动33故如果动滑轮很重，则f1 不一定大于f2，故 b 错误；c滑轮组的机械效率为w有用ghf1hw总100%3f2hnf2 h故 c 错误；d f1 做功的功率为p1 =f1vf2 做功的功率为p2nf2v( f

16、1g动 )v可知， f2做功的功率比1做功的功率大，故d 正确。f故选 d。13 如图所示，物重为g 的物体在不同简单机械中均处于平衡状态（不计机械自重和摩擦），拉力大小错误的是（）af1 gb1f2g3cf31 g2df41 g2【答案】 c【解析】【分析】【详解】a由图像可知 l1=l 2，由杠杆平衡条件fl1 1f2 l2 可得 f1=g，故正确，不符合题意；1g ，故正确，不符合题意；b由图像可知滑轮组 n=3，则 f23c由图像可知动滑轮动力作用在轴上，则f32g ，故错误，符合题意；d不计机械自重和摩擦，则斜面为理想斜面，满足fl=gh，即 f41 g ，故正确，不符2合题意。故选

17、 c。14 用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率与物重 g 物 的关系，改变g 物 ，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出与 g 物 的关系如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是（）a同一滑轮组的机械效率随 g 物 的增大而增大，最后等于100%b此滑轮组动滑轮的重力为5nc当 g 物 =15n 时，滑轮组机械效率为=75%d g 物 不变，改变图甲中的绕绳方式，滑轮组的机械效率仍不改变【答案】 d【解析】【分析】【详解】a使用滑轮组时，克服物重的同时，不可避免地要克服动滑轮重、摩擦和绳子重做额外功，所以总功一定大于有用功，机械效率一定小于1，即同一滑轮组的机械效率随 g 物

18、的增大而增大，但最终不能等于100%，故 a 错误；b由图可知，g 物=12n，此时 =80%，则g物 hfs且有80%nfg物g动snh代入可得g物12n80%g物g动12ng动故滑轮组动滑轮的重力为g动3n故 b 错误；c当 g 物 =15n 时，滑轮组机械效率为g物15n83%g物g动15n3n故 c 错误；d g 物 不变，改变图甲中的绕绳方式，如图所示因为此图与题干中甲图将同一物体匀速提高相同的高度，所以所做的有用功相同；忽略绳重及摩擦时，额外功相同，所以总功相同，滑轮组的机械效率仍不改变，故d 正确。故选 d。15 用同一滑轮按如图所示甲、乙两种方式匀速提升重均为10n 的 a、

19、b 两物体，在相同时间内提升相同的高度；已知滑轮重1n，绳重和滑轮摩擦力不计。则下列说法中正确的是（）a手的拉力f 乙=10nb利用乙种方式做的有用功比较多c甲种方式的机械效率大于乙种方式d手的拉力f 甲 做功的功率比f 乙做功的功率大【答案】 c【解析】【详解】a 乙滑轮是动滑轮，绳重和摩擦不计，使用该滑轮可以省一半的力，即拉力等于物体和滑轮总重力的一半，f 乙=1( g+g 动 )=1 (10n+1n)=5.5n22故 a 错误；b 利用两种滑轮都是将 g=10n 的物体提升相同的高度h，由公式 w 有用 =gh 知，有用功相同，故 b 错误；c甲乙装置所做的有用功相同，用乙装置提重物时，

20、得提起动滑轮所做额外功较多，也就是乙装置的总功较大，由公式=w有用c 正确；知，甲方式的机械效率较高，故w总d 因为乙装置总功较大，并且在相同时间内提升物体，由公式p= w 知，乙装置手的拉t力做功功率较大，故d 错误。故选 c。16 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 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：g2f240n80n ；由h2m 得 s2h22m4m ，提升重物所做的功：wfs40

21、n4m160j 故选 b17 小明用如图的滑轮组提升重为100n 的物体，使其在5s 内匀速上升2m ，动滑轮的重为 10n，不计绳重及摩擦，下列计算正确的是（）a拉力 f 为 50nb绳子自由端移动的距离为6mc此时滑轮组的机械效率为90.9%d拉力的功率为40w【答案】 c【解析】【详解】a由图知，通过动滑轮的绳子段数n=2，不计绳重及摩擦，则拉力：1f（g物g动）（100n10n）=55n ，2选项不符合题意；b绳端移动的距离：s2h22m4m ，选项不符合题意；c所做的有用功：w g h 100n 2m=200j，有 物拉力做的总功：wfs55n4m=220j，总滑轮组的机械效率：w1

22、00%=200j100%90.9% ，有用w总220j选项符合题意；d由 c可知，拉力做的功：w 总 =220j，拉力的功率：w220jp=44w，t 5s选项不符合题意。故选 c。18 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 f1+f2=f3【答案】 d【解析】【分析】b w1+w2=w3c

23、 1+2=3d p1+p2=p31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11；f(g+g动 )=（ g+g动）n2f11）；(2g+g动 )=（ 2n2g+g动11）=1） f (g+g动 )+（2(3g+2g动fg+g动2221动1动）（3(3g+g )=g+gn2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 )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。19 如图，某同学旅游时，发现一种利用滚轴和绳子组装的特殊机械。当地人借助这种装置可以将较重的物体很轻便地搬运到二楼上面。他借助该装置提升100n 的重物（不计