2020-2021中考物理培优(含解析)之滑轮组的省力问题及详细答案

1、一、初中物理滑轮组的省力问题1.用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率刀与物重G物的关系，改变 G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出刀与G物的关系如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则卜列说法正确的是（）A.同一滑轮组的机械效率 刀随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刀随G

2、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 年80%,则G物h80%Fs且有nF G物G动s nh代入可得上80%G物G动12N G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15NGw G 动 15N 3N83%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。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（不计滑轮重力及摩擦）， 其中

3、甲装置为 滑轮，它的优点是可以 ,若相同时间内，拉力Fi、F2做相同的功，则拉力 Fi、F2做功时白功率 Pi 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；W3相同时间内，拉力 Fi、F2做相同的功，根据 P=y可知，拉力Fi、F2做功时的功率Pi等于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Fi、F2做的功相同，所以重物被竖直提升的高度相同，h甲

4、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 Wo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=2 0.2m/s=0.4m/s绳重与摩擦不计，则拉力1F = （G 物+G 动）2即60N= 1（100N+ G 动）2解得G动=20N,用此动滑轮将重 200N的物体时，拉力F'=；（200N+20N）=110N拉力功率为P=F'

5、 v=110N 0.4m/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 .如图所示，不计滑轮重及摩擦，物体A、B均重为20牛。当用力F2匀速提升物体B时，以滑轮的轴为参照物，物体 B是 的（选填 静上”或运动”），此时力F2大小为牛。若F1和F2所做的功相等，物体A、B移动的距离之比是 ,当绳子自由端【详解】1以滑轮的轴为参照物，物体 B相对与参照物的位置没有改变，是静止的;2B物体使用的是动滑轮，能省一半力，不计滑轮的重和摩擦，拉力：F2=1G = 1

6、 x 20N=10N223因为使用任何机械都不能省功，当Fi和F2所做的功相等，物体 A. B重力相同，移动的距离相同，故距离之比是 1:1。4当绳子自由端上升1米时，力F2所做的功为：W=Fs=10N 1m=10J。5 .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 Jo （不计绳重和摩擦）【答案】80 20【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

7、 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，可以求出动滑轮一一 1 重；再利用F 1G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 W Gh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】n=2,物体被提升的高度nh 2 1m 2mGh 8N 1m 8JFs 5N 2m 10Jh=1m,拉力移动距离1使用动滑轮时，承担物重的绳子股数s有用功为W有拉力做的总功为W总滑轮组的机械效率 100% 里 100% 80%W10J心、2根据W总W有W额

8、可知，额外功为W额 W总 W有 10J 8J 2J不计绳重和摩擦，根据 W额 G轮h可知，动滑轮的重力W额2JG动 T 12J 2N不计绳重和摩擦，则有1 -F 5 G动 G物2N 18N10N拉力做的总功W总 F s 10N 2m 20J6 .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No(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

9、是 。【答案】50% 400200 600 60%.(1)1建材质量为40kg,其重力为由图乙得，当建材重力为2此时机械效率解得G动=400N。G mg =40kg 10N/kg=400N400N时，滑轮组机械效率为50%。400400+G 动=50%(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Fs = 500N 24mt -60s=200W4滑轮组省一半的力，所以G才+G动=2F解得G材=600N。5此时的机械效率为G 材 600 pno/=60%G 材 G 动 600+4007

10、 .如图所示，在力 F作用下使重200 N的物体在水平面上做匀速直线运动，当 F=30N时, 物体受到的摩擦力 N （不计滑轮重力和绳与滑轮间的摩擦）；当物体移动4m时，绳子自由端移动的距离 m。“""A",【答案】60 8【解析】【详解】1由图知道，使用动滑轮时，n=2,由于不计滑轮重力和摩擦，所以，绳子自由端的拉力是：1f2即物体受到的摩擦力是:f=2F=2 X 30N=60N2由于n=2,所以，当物体移动 4m时，绳子自由端移动的距离是:s=2s 物=2X4m=8m=8 .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

11、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 F N,绕进旋轮上的绳子长度是m。【答案】B 50 4【解析】【分析】【详解】1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G 200N50Nn 43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】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).甲(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

12、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 明丙【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

13、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 .小李用如图所示的装置提升货物。已知货物重G物=720N,在t=5s内货物被匀速竖直提升了 h=1m,小李始终静止在地面上，并且对绳子自由端的拉力F=400 N且竖直向下。求在此过程中：(1)动滑轮对货物做的有用功；(2)拉力F所做的总功；(3)拉力F做功的功率；(4)使用该装置提升货物时的机械效率中【答案】(1)720J； (2)800J； (3)160W； (4)90%【解析】【分析】【详解】(1)动滑轮对货物做的有用功就是货物上升克服重力势能做的功，为

14、720N 1m 720J(2)动滑轮与2股绳子接触，故 n=2,拉力W总Fs nFhF所做的总功为2 400N 1m 800J(3)由功率公式，可知拉力F做功的功率为P Wt800J160W 5s(4)该装置提升货物时的机械效率为W720J100% 90%800J答：(1)动滑轮对货物做的有用功为 (2)拉力F所做的总功为800J; 拉力F做功的功率为160W;(4)使用该装置提升货物时的机械效率为720J;90%。11 .用图3甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体，已知滑轮重 20N、绳重和摩擦力不计.则A.手的拉力：5甲=5乙；机械效率：刀甲八乙B.手的拉力：F甲v F乙;机械效率：刀

15、甲V刀乙C.手的拉力：F甲F乙；机械效率：刀甲刀乙D.手的拉力：5甲5乙；机械效率： ”刀乙【答案】D【解析】【分析】【详解】由图可知，甲滑轮是定滑轮，使用该滑轮不省力，所以拉力等于物体的重力；乙滑轮是动滑轮，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，则手的拉力：F甲F乙；两幅图中的 W有是克服物体重力做的功是相同的，但乙图中拉力做功要克服动滑W轮的重力做功，比甲图中做的总功要多，所以结合机械效率公式,可知，有用功相W心、同时，总功越大的，机械效率越小；所以选D.12.工人师傅利用如图所示的两种方式，将重均为400N的货物从图示位置向上缓慢提升段距离.Fi、F2始终沿竖直方向

16、；图甲中 BO=2AO,图乙中动滑轮重为 50N,重物上升速度为0.02m/s ,不计杠杆重、绳重和摩擦，则下列说法正确的是（）A.甲方式Fi由150N逐渐变大C.甲乙两种方式都省一半的力B.乙方式F2的功率为3WD.乙方式中滑轮组的机械效率约为88.9%F1的方向也是竖直向下的，在提升A.由图知道，重力即阻力的方向是竖直向下的，动力 重物的过程中，动力臂和阻力臂的比值是：L1 OB 2L2 OA 1所以，动力Fi的大小始终不变，故 A错误；BC.由于在甲图中，OB=2OA,即动力臂为阻力臂的 2倍，由于不计摩擦及杠杆自重，所 以，由杠杆平衡条件知道，动力为阻力的一半，即1 -1F1 - G

17、- 400N200N2 2由图乙知道，承担物重是绳子的段数是n=3,不计绳重和摩擦，则L 1 -F2G G 动21500N+50N150N ，2即乙中不是省力一半；所以，绳子的自由端的速度是:v 绳=0.02m/s x 3=0.06m/s故乙方式F2的功率是：P=F v 绳=150NX 0.06m/s=9W,故BC错误；D.不计绳重和摩擦，乙方式中滑轮组的机械效率是：W 100%=Gh 100%=400N100% 88.9%WGh G 轮 h400N 50N故D正确.13 .如图，工人要将一块重 900N的建材运到10m高处，装置中每个滑轮重100N,建材上升的速度是0.8m/s。在施工过程中

18、，下列说法正确的是（）A.工人的拉力为 500N"B.工人拉绳的速度为 2.4m/sC.工人做功的功率为 400WD.工人做功的机械效率小于90%【答案】D【解析】【分析】【详解】由两根绳子承担物重，动滑轮和建材总重为1000N,由于有摩擦和绳子自身的重量，所以工人的拉力应大于 500N,故A错；工人拉绳的速度应是物体上升速度的2倍为1.6m/s,故B错；若部考虑绳重和摩擦，工人做功的功率为P=Fv绳=500NX1.6m/s=800W,由于有摩擦和绳子自身的重量，所以工人做功的功率应大于800W,故C错；对物体做的有用功为F作同在滑轮的轴上，滑轮在力 若不计滑轮重及摩擦，则拉力F的大

19、小和物体Wa=Gh=900Nx 10m=9000J,而拉力做的总功应大于 1000J,所以工人做功的机械效率小于 90%,故D正确；应选 D.5牛的物体挂在绳端，力14 .如图所示的滑轮装置，重为F的作用下以2米/秒的速度匀速向上运动. 向上运动的速度为B. 2.5牛，4米/秒D. 2.5牛，2米/秒F的作用下以2米/秒的速度匀速向上运动，重物A. 10牛，4米/秒C. 10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：2 x 2m/s=4m/s此时拉力应该是物重的 2倍，因此拉力为：F=2G=2X5N=10N故选A.15.如图，水平桌面上的物体

20、 A重100N,物体B重40N,此时物体 B恰能匀速下降；当用 一水平向左的力 F拉动物体A在2s内匀速向左移动1m的过程中，若不计动滑轮和绳的重 力，不计绳与滑轮及滑轮轴间的摩擦，则下列说法正确的是（）BA. B上升了 2mB.拉力F的功率为20WC.物体A与桌面间的滑动摩擦力为 40ND.吊着B物体的绳子所做的功为 40J【答案】B【解析】【分析】【详解】A.滑轮组的动滑轮绕 2段绳，当用一水平向左的力F拉动物体A在2s内匀速向左移动1m的过程中，A移动的距离为B升高高度的2倍，B上升了hB=1m =0.5m,2故A错误；BC.当A向右做匀速直线运动，A水平方向上受到水平向右的拉力和向左的

21、摩擦力为一对 平衡力，故1 1f=- Gb=- X 40N=20N22当A向左做匀速直线运动，水平方向上受到水平向左的拉力、向右的摩擦力、B对A的拉力，由于滑动摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关，因压力不变，接触面的粗糙程度不变，故摩擦力不变，所以向右的摩擦力为：f=20N. A向左做匀速直线运动，受到平衡力的作用，A受到的水平向左的拉力为：F=f+1 Gb=20N+20N=40N,2拉力F的功率为：W Fs 40N 1mP=20W,t t 2s故B正确，C错误；D.绳子拉力对物体 B所做的功为：W=GBhs=40NX 0.5m=20JD错误.16 .小明用如图所示的甲、乙两个滑轮组

22、，分别在相同时间内将同一重物匀速提升相同高度，每个滑轮的重均相等，不计绳重及摩擦，针对这一现象，小明得出了4个结论：F1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；F1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GhG即机械效率相等，故正确；甲

23、滑轮组由两段绳子承重，拉力为Fi- GG动2乙滑轮组由三段绳子承重，拉力为所以使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力两次拉力做的功，用时也相等，根据F2,正确；c WP 丁知，F1做功的功率等于F2做功的功率，正确；故选Do17 .用下列方法匀速提升同一重物，若不计绳子、滑轮的重力及摩擦，其中最省力的是 ( )C.D.【解析】【分析】【详解】不计绳子、滑轮的重力及摩擦，提起的是同一物体G;A.此图是动滑轮,由动滑轮及其工作特点可知，省一半的力，即B.此图是定滑轮,由定滑轮及其工作特点可知，不省力,C.此图是滑轮组,绕在动滑轮上的绳子有 3股，则1G 3D.此图是滑轮组,绕在动滑轮上的绳子有 2股，则由以上可知：在不计绳子、滑轮的重力及摩擦的情况下最省力的是 故选CoGi18 .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20N,则下列说法正确的是（）B. G2=280NC. e处绳子的拉力为 140ND. G2=200N 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A.由图知，a、b、c、d在同一根绳上，拉力相同；e、f在同一根绳上，拉力相同；Gi由两根绳子承担Gi G 动2Fb则b处绳子的拉力为GG动100N+20N260N故A错误；C. e