培优滑轮组的省力问题辅导专题训练附答案

1、一、初中物理滑轮组的省力问题1.如图所示，水平拉力Fi（6N）将物体（G=9N）沿直线匀速拉动si的距离，做功Wi, 借助滑轮组，F2使物体在同一水平面上匀速直线运动同样的距离si，F2所拉绳端的上升距离为S2，做功为如2,则（）12L厂一】1 1A&_7- !S11+EiA.W2一定小于W1B.S2定小于S1C. F2定大于G/3D.F2定大于F1/3【答案】D【解析】【分析】【详解】水平拉力Fi将物体沿直线匀速拉动做功：W1F1S1 ；借助滑轮组，使物体在同一水平地面上匀速直线运动同样的距离，拉绳端的上升距离为S2,做功:W2F2S2；A.做功W2W,W动，故A错误；B.有3股绳子

2、承担S23s，故B错误；1CD.F2G轮F .Fr r r雷尸尸尸丁序【答案】20 6【解析】【详解】1由图可知，与动滑轮相连的绳子段数为3,不计绳重、动滑轮重及摩擦，则绳端的拉力：11F= f=X60N=20N；332绳子自由端移动的速度为：v绳=3v物=3X0.1m/s=0.3m/s;则拉力F的功率为：P=Fv绳=20NX0.3m/s=6W。3.如图所示为家用手摇晾衣架，它是我们生活中经常使用的简单机械，其中A、B两滑轮中属于动滑轮的是;若衣服和晾衣架的总重力为200N，晾衣架上升的高度为1m, 不计动滑轮重、绳重及摩擦，静止时绳的拉力FN，绕进旋轮上的绳子长度是【解析】【分析】【详解】1

3、使用时，轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮，由图可知B为动滑轮；2由图可知承重绳为4股，衣服和晾衣架的总重力为200N，所以绳子的拉力3承重绳为4股，所以绕进旋轮上的绳子长度是S=4h=4X1m=4m【点睛】4.如图所示的滑轮组 （不计滑轮重、G 200Nn 450Nm。【答案】B 504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。【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=2X6N=12N摩擦力为12N。2拉力移动的

4、距离s=2s=2 5m=10m拉力做的功W=Fs=6NX10m=60J拉力做的功为60J。5.名质量为55kg、双脚与地面接触面积为0.04m2的学生站在水平地面上，要用滑轮组在20s内将600N的重物匀速提升1m。(g=10N/kg)求：(1)他站在地面上时对地面的压强多大？画出滑轮组的绕线方式。(3)若匀速提升过程中滑轮组的机械效率是75%，拉力的功率多大?【解析】；(3)40W【答案】(1)13750Pa；【分析】【详解】(1)站在地面上时，对地面的压力大小等于自身重力，则对地面的压强为2(2)因为重物运动方向向上，人在地面上通过上方定滑轮改变力的方向，拉力方向向下, 股绳子与动滑轮接触

5、以省力，故滑轮组的绕线方式如图所示：有用功为克服重物重力势能做的功，为有G物h拉力做的总功为拉力的功率与所用时间的乘积，为W总PtW总、100%可知Pt答：(1)他站在地面上时对地面的压强是13750Pa；(2)滑轮组的绕线方式见解析;拉力的功率是40W。6.如图所示，某人通过滑轮组将深井中的物体拉至井口物体所受重力720N，人对绳子水平向右的拉力300N.(不计绳重及摩擦)求:600N 1m20s 0.7540WG人Smg 55kg 10N/kgS 0.04m213750Pa滑轮组的机械效率为.己知物体在10s内被提升了2m,(1)人做的有用功SZ有用；动滑轮的重力G动；(3)人拉起货物时的

6、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：有用=Gh=720NX2m=1440；G+G-由图可知，滑轮组的有效绳子段数为n=3,根据F=-，则动滑轮的重力为:nG-=nF-G=3X300N-720N=180N根据W有用Gh Gh G=W、_ Fs _ Fnh _ Fn，人拉起货物时的机械效率为：G 720N= =80%。Fn 300N 3答：人做的有用功为1440J；动滑轮的重力为180N;(3)人拉起货物时的机械效率为80%。7.为了开发和利用深海的资源，我国某科研考察队在远海进行科学实验

7、时，使用母船上的 起降设备，将我国最新自主研制的“潜龙三号”无人潜水器，从母船甲板上吊起并降到海 面上，如图甲所示，该起降设备利用了液压装置、杠杆、滑轮组等，“潜龙三号”潜水器 是我国最新研制的具有高智能的自动巡航潜水器，长3.5米、高1.5米、重1.5吨，可抵达3850米深海连续航行42小时48分钟、航程15682公里。起降设备中滑轮组的结构示意图如图乙所示，请你用笔画线代表钢丝绳，画出最省力的 绕线方法。(2)该起降设备若在1min内将“潜龙三号”匀速提升了20m，该过程中钢丝绳的拉力由电动机提供，电动机的输出功率是10kW，则钢丝绳的拉力是多少 _ ？(3)该滑轮组的机械效率是多少 _

8、？【解析】【分析】(1)在使用滑轮组提升重物时，既要考虑到它的省力情况，还应注意动力的施力方向。(2)已知作用在动滑轮上的绳子段数和“潜龙三号”上升的高度，可以得到钢丝绳拉下的长 度；已知电动机的输出功率，可以得到拉力做的功；已知拉力做的功和做功时间，禾U用公W得到拉力。率。【详解】(1)1对由两个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组，可绕线方法有4股和5股两种，两种方法都达到了省力的目的，但拉力的方向不同，有5股绕线的方法拉力方向向上；有4股绕线的方法拉力方向向下，根据题意可知拉力方向向下，因此从定滑轮上固定，如图所示：7500N50%根据G mg和W有Gh求出有用功，再根据WW总、100%求出该

9、滑轮组的机械效【答案】C.F1F212R P2D.F1F212P1巳2钢丝绳端移动的距离s nh 4 20m80m把“潜龙三号”提升20m拉力做的功W Pt 10 103W 60s 6 105J钢丝绳的拉力(3)3“潜龙三号”的重力G mg 1.5 103kg 10N/kg 1.5 104N有用功45W有Gh 1.5 10 N 20m 3 10 J滑轮组的机械效率&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咼度若G G2，所用竖直向上的拉力分别为R和F2，拉力做功的6 105J80m7500N有100%W53 10 J5-6 10

10、J100%50%C.F1F212R P2D.F1F212P1巳功率分别为R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B.F1F2F2中正确的是（）A.F1F212RP2【答案】10 44【解析】【分析】【详解】（1）由图知，n=2，则拉力端移动的距离s=2h，滑轮组的机械效率:【答案】B【解析】【详解】CD.不计绳重及摩擦，因为拉力：F-（G G动）nE 2,n23，所以绳子受到的拉力分别为：F1一（G1G动）21F2-（G2G动）3动因为G!G2，故：FiF2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额用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同

11、；由同，即：G轮h,W有用G物h，所以利W有100%可知，机械效率相W总又因为所用时间相同，由P W可知，拉力做功的功率:R B故A项错误，B项正确。9.用如图所示的滑轮组，将重为16 N的物体以0.2 m/s的速度匀速提升，滑轮组的机械效率为80%，若不计绳重及摩擦，拉力F为_N,拉力的功率为_W,动滑轮的重力为_N.80%W有用Gh Gh GWT FS F2h 2F则拉力(2)拉力端移动的速度拉力做功功率：(3)不计绳重及摩擦，拉力动滑轮重力：G 16NF10N22 80%v=2v物=2XQ 2m/s=0.4m/s,P=Fv=1ONX0)4m/s=4W；1F - G G动2刀G动=2F-G

12、=2X10N- 16N=4N.10.用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率n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n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n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 沪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n随G

13、物的增大而增大，但最终不能等于100%，故A错误；B.由图可知，G物=12N，此时n=80%，贝V80%G物hFs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Do11.如图甲所示，重为160N的物体在大小为20N，水平向左的拉力Fi作用下，沿水平地 面以3m/s的速度做匀速直线运动。如图乙所示，保持拉力Fi不变，用水平向右的拉力F2,拉物体匀速向右运动了1m,若不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦，则（）甲乙A.物体向左运动时，拉

14、力F1的功率Pi=60WB.物体与地面之间的摩擦力f=20NC.物体向右运动时，拉力F2=40ND.物体向右运动时，拉力F2所做的功W2=80J且有nF G物G动s nh代入可得12N12N G动80%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15N15N 3N83%【答案】CD【解析】【分析】【详解】A.由图甲可知，绳子承担物体受到的拉力的段数n为2,物体以3m/s的速度做匀速直线运动，在拉力作用下绳子末端的速度为v 2v物2 3m/s 6m/sR F1v 20N 6m/s 120W故A错误；B.图甲中物体做匀速直线运动，物体受到的拉力与摩擦力是一对平衡力

15、，而绳子承担力的 段数n为2，所以物体与地面之间的摩擦力f 2F12 20N40N故B错误；C.物体向右运动时，由于物体和地面没有改变，则所受摩擦不变，方向向左，同时物体向左还受到两股绳子施加的拉力，每股绳子的拉力为20N,物体右侧的滑轮为动滑轮，对物体的拉力为2F2,则有2F22F1f 80N解得F2=40N，故C正确；D.在不计滑轮、 绳的质量和轮与轴间的摩擦时，物体向右运动时，拉力F2所做的功W,F2s240N2 1m 80J故D正确。故选CD。12.质量是6kg的物体A放在水平桌面上，利用图所示的装置使物体以0.2m/s的速度做匀速直线运动，弹簧测力计始终保持水平，其示数为2N,不计滑

16、轮和绳子的重和滑轮组内部的摩擦，则(g取10N/kg)()A.作用在绳端的拉力F为6N则物体向左运动时，由FstFv可得拉力Fi的功率B.在1s内拉力F做功1.2JC.在1s内拉力F的功率是0.4WD.水平桌面对物体A的摩擦力是2N【答案】B【解析】【分析】【详解】A.绳子上的力是相等的，因为弹簧测力计的示数是2N，所以，作用在绳端的拉力F为2N.故A错误；B.根据图示可知，滑轮组动滑轮上有三股绳子。物体A在1s内通过的距离为s=vt=0.2m/sx1s=0.2m绳子自由端移动的距离为s=3s =3x0.2m=0.6m在1s内拉力F做功为W=Fs=2NX0.6m=1.2J故B正确；C.在1s内

17、拉力F的功率为故C错误;D.由图可知，承担摩擦力的绳子股数是3,物体做匀速直线运动，则F f3所以f=6N故D错误。故选Bo13.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（）甲乙A.拉力F1小于F2B.拉力F1的功率小于F2的功率C.拉力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1.2J1s1.2W【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

18、1111Fi= (G+G甲)= (G+mg),F2= (G+G乙)=(G+0.5mg)3333故F1 F2，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= F1S,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A.80N,80JB.80N,160JC. 40N

19、,160JD.40N,80J【答案】B【解析】【分析】【详解】动滑轮省-半力，多费倍的距离,所以物体的重为：G 2F2 40N80N;由h 2m得s 2h 2 2m 4m,提升重物所做的功：W Fs 40N 4m 160J. 故选B.15.如图所示的甲、乙两滑轮组，所用滑轮的规格相同，用它们将相同的重物 相同的高度，不计绳重与摩擦，以下说法正确的是A.甲滑轮组所用拉力较大B.甲滑轮组拉力做的功较多C.两滑轮组拉力做功的功率一定相等D.两个滑轮组的机械效率一定相等【答案】D【解析】G匀速提升【分析】【详解】A.不计绳重及摩擦，因为拉力F=（G物+G轮）/n，且n甲=3,n乙=2, 所以，绳子受的

20、拉力：F甲=（G物+G轮）/3，F乙=（G物+G轮）/2,即F甲F乙，故A错误；B.不计绳重及摩擦，拉力做的功：W甲=F甲s甲=（G物+G轮）/3X3=（G物+G轮）hW乙=F乙s乙=（G物+G轮）/2X2i=（G物+G轮）h,W?=W乙,故B错误；C.甲、乙两滑轮组提升重物的时间不知道，故无法比较功率，故C错误；D.因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，Ww=G轮h,W有用=G物h，所以，禾U用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，因为r=W有用/W总，滑轮组的机械效率相同，故D正确；故答案为Do16.小明用如图所示的甲、乙两个滑轮组，分别在相同时间内将同一重物匀速提升相同高度，每

21、个滑轮的重均相等，不计绳重及摩擦，针对这一现象，小明得出了4个结论：Fi做的功等于F2做的功；甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率；使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力； Fi做功的功率等于F2做功的功率；其中正确的为（ ）甲乙A.、B.、C.、D.、【答案】D【解析】【分析】【详解】在不计绳重及摩擦时，拉力做的功等于提升物体和动滑轮做的功，因为物重相同，提升 的高度相同，所以两次拉力做的功都等于W总Fs= G G动h故Fi做的功等于F2做的功，正确；在不计绳重及摩擦时，甲滑轮组和乙滑轮组的机械效率都为W有用GhGW总总、GG动h G G动即机械效率相等，故正确；甲滑轮组由两段绳子承重，拉力为F

22、112GG动乙滑轮组由三段绳子承重，拉力为F21GG动3所以使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力，正确;正确;故选D。17.在水平桌面上放一个重300N的物体，物体与桌面的摩擦力为60N，如图所示，若不A.300N 0.1m/sC. 60N 0.2m/s【答案】D【解析】【分析】【详解】由于物体在水平面上做匀速直线运动，所以物体所受拉力等于物体受到的摩擦力；滑轮组 是由两根绳子承担动滑轮，所以绳子末端拉力F1f160N=30N2 2有两段绳子与动滑轮接触，绳子自由端移动的距离是物体移动距离的 移动速度是物体移动速度的2倍，即v=0.1m/s 2=0.2m/s两次拉力做的功，用时也相等，根据W知，F1做功的功率等于F2做功的功率，考虑绳的重力和绳的摩擦，使物体以 为（ ）0.1m/s匀速移动时，水平拉力F和其移动速度的大小B.150N 0.1m/sD.30N 0.2m/s2倍，故绳子自由端故选D。18.如图所示，不计绳子的质量和一切摩擦作用，整个系统处于静止平衡状态。重物Gi=100N,每一个滑轮重力均为20N,则下列说法正确的是（）扌橈皿阳 G 松丄辿加證蚣AIGiA.b处绳子的拉力为50N