2020-2021西安备战中考物理滑轮组的省力问题(大题培优易错难题)

1、、初中物理滑轮组的省力问题1.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，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

2、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W a=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.2.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

3、不计，则拉力1 F = （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L =1 (200N+20N)=110N拉力功率为P=F' 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。3.如图所示的滑轮组，不计绳重及摩擦。水平拉力F作用下将重为30N的物体A匀速拉动，已知绳子自由端速度为0.3m/s,物体A受到的摩擦力f 0.1G ,水平拉力F为N ,在2s内物体

4、移动的距离为 m。【答案】1 0.2【解析】【详解】1由图可知，连接动滑轮的绳子股数n=3,由题意知，物体 A受到的摩擦力f 0.1G 0.1 30N 3N不计绳重及摩擦，则水平拉力：1 .1F -f - 3N 1Nn 32物体的速度：11v物 v绳 一 0.3m/s 0.1m/sn3, s由v ；得，在2s内物体移动的距离s物 v物t 0.1m/s 2s 0.2m故2s内物体移动的距离为 0.2m。4.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,动滑轮白重力为_N.【答案】10 4 4

5、【解析】【分析】【详解】(1)由图知，n=2,则拉力端移动的距离WT用心、s=2h,滑轮组的机械效率:Gh _Gh_ _G百 F2h 2F则拉力16N2 80%10N(2)拉力端移动的速度v=2v 物=2X Q 2m/s=0.4m/s ,拉力做功功率：P=Fv=10NXQ4m/s=4W；(3)不计绳重及摩擦，拉力1 -F G G 动2动滑轮重力：G 动=2F- G=2X10N- 16N=4N.5.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榛，装置更省力(选填“甲”或“乙”)。甲装置的机械效率 乙装置

6、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。甲乙【答案】甲 等于 2 83. 3%【解析】【详解】1不计摩擦，拉力 F=- (G物+G轮)，n甲=3, n乙=2,绳子受的拉力:nF 甲=1_ （G 物+G 轮）,3F甲 F乙,甲更省力；W额=G轮hW有用二G物h,故利用滑轮组做的2动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同,有用功相同、额外功相同，总功相同，据W=可知,W巧心、滑轮组的机械效率相同，即：刀甲=刀乙；3如甲图，泥桶由3股绳子承担，则

7、n=31s=3h, s=6m,1泥桶上升的高度为:h= s= 6m=2m ；4不计摩擦及绳重，则滑轮组的机械效率为：Wr用Wr用Gh100N=- = 100% 83.3%。W息 Wr 用 Wfe Gh G动 h G G 动 100N 20N6.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，当物体受到的摩擦力绳子自由端移动的距离N （不计滑轮重力和绳与滑轮间的摩擦）；当物体移动F=30N 时,4m时，【答案】60 8【解析】【详解】1由图知道，使用动滑轮时, 是：n=2,由于不计滑轮重力和摩擦，所以，绳子自由端的拉力即物体受到的摩擦力是:2由于n=2,所以，当物体移动 4

8、mf=2F=2 X 30N=60N时，绳子自由端移动的距离是:s=2s 物=2X 4m=8mt.己知物体在10s内被提升了 2m,7.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:(1)人做的有用功W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=720NX 2m=1440JG+G(2)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:

9、nG动=nF-G=3X 300N-720N=180N根据Wr用 _ Gh _ Gh _ G= 一 一 一 ，W怠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；(2)动滑轮的重力为 180N;(3)人拉起货物时的机械效率为80%。8.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() 【答案】C【解析】【分析】 【详解】A.由图像可知1仁12,由杠杆平衡条件 Fli F2I2可得F仁G,故正确，不符合题意；,一一，一1, rB.由图像可知滑轮组 n=3,则F2 -G ,故正确，不

10、符合题意；3C.由图像可知动滑轮动力作用在轴上，则F3 2G,故错误，符合题意；一，r l 1一 一 八 入D.不计机械自重和摩擦，则斜面为理想斜面，满足FL=Ghi即F4 -G ,故正确，不符2合题意。 故选Co9 .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【解析】等于等于【分析】 【详解】1由图示可知，甲是定滑轮；2甲装置中物

11、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； W .，、，3相同时间内，拉力 Fi、F2做相同的功，根据 P=可知，拉力Fi、F2做功时的功率 P1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甲等于h乙.10 .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Fi、F2o不计绳重和摩擦，则下列判断正确的是（）甲 乙A.拉力Fi小于F2B.

12、拉力Fi的功率小于F2的功率C.拉力Fi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Fi=1（G+G 甲尸 1 （G+mg）, F2=1 （G+G 乙尸 工（G+0.5mg）3333故Fi> 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Wi= Fis, W2=F2s故Wi> W2,因为做功时间相同，所以拉力Fi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

13、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Doii.用图3甲、乙两种方式匀速提升重为i00N的物体，已知滑轮重 20N、绳重和摩擦力不计.则甲乙A.手的拉力：F甲二F乙；机械效率：刀甲二刀乙B.手的拉力：F甲v F乙;机械效率：刀甲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：F甲 F乙;机械效率：刀甲刀乙【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：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

14、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.G匀速提升12.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】【分析】【详解】F=（ g 物 +G轮）/n ,且 n 甲=3, n 乙=2,A.不计绳重及摩擦，因为拉力 所以，绳子受的拉力：F 甲=（G 物 +G 轮）/3,F 乙二（G 物 +G 轮）/2, 即

15、F* F乙，故A错误；B.不计绳重及摩擦，拉力做的功：W甲=5甲$甲=（G物+G轮）/3Xh= （G物+G轮）hW*F乙s 乙=（G物 +G轮）/2Xh= （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，W额=G轮h, W有用二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，因为W有用/W总，滑轮组的机械效率相同，故D正确； 故答案为Do13.如图所示，工人师傅用 250N的力F将重为400N的物体在20s内匀速提升2m,若不计绳重和摩擦，以下说法错误的是：（）A.动滑轮

16、重力为 100NB.工人做功的功率为 50WC.滑轮组的机械效率为 53.3%D.若提升物重变为 500N,则拉力F为300N【答案】C【解析】【详解】A.由图知n=2,不计绳重和摩擦，拉力：L 1-F= - G G动；2则动滑轮的重力：G动=2F G=2 250N-400N=100N ；故A正确，不符合题意；B.绳自由端移动的距离：s=2h=2 2m=4m ；拉力做的功:工人做功的功率即为拉力W=Fs=250N 4m=1000JF的功率：W息 1000JP= =50W ；t 20s故B正确，不符合题意;W=Gh=400N 2m=800J ；C.拉力做的有用功：滑轮组的机械效率：100%=-8

17、0OJ- 100%=80%1000J故C错误，符合题意；D.若提升物重变为 G =500N ,则拉力为：1 _ _1F= G+G动二一 500N+100N =300N ;2 2故D正确，不符合题意。14 .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A. 10牛，4米/秒C. 10牛，2米/秒【答案】AB. 2.5牛，4米/秒D. 2.5牛，2米/秒【解析】【分析】【详解】由图可知，该滑轮是动滑轮，当滑轮在力F的作用下以2米/秒的速度匀速向上运动，重物的速度为：2

18、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=10N5000N的配重，杠杆AB的支点 P,每个滑轮重100N,工人体重为 300N的力竖直向下以1m/s的速度故选A.15 .如图所示为建筑工地上常用的吊装工具，物体M是重为O,已知长度OA： OB=1 ： 2,滑轮下面挂有建筑材料700N,杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计。当工人用匀速拉动绳子时（）A.建筑材料P上升的速度为3m/sB.物体M对地面的压力为 5000NC.工人对地面的压力为 400ND.建筑材料 P的重力为600N【答案】C【解析】【分析】【详解】A.物重由2段绳子承担，建筑材料 P上升的速度

19、vv 绳=1 x lm/s=0.5m/s22故A错误；B.定滑轮受向下的重力、3段绳子向下的拉力、杠杆对定滑轮向上的拉力，由力的平衡条件可得F a' =3F+G 定=3X 300N+100N=1000N杠杆对定滑轮的拉力和定滑轮对杠杆的拉力是一对相互作用力，大小相等，即Fa= F a' =1000N根据杠杆的平衡条件 FaXOA=FbX OB,且OA:OB=1:2,所以OAOAFb=FaX =1000NX =500N因为物体间力的作用是相互的，所以杠杆对物体M的拉力等于物体 M对杠杆的拉力，即F b' =Fb=500N物体M受竖直向下的重力、竖直向上的支持力、竖直向上的

20、拉力，则物体 M受到的支持 力为Fm 支才e=GM- F b' =5000N-500N=4500N因为物体间力的作用是相互的，所以物体M对地面的压力Fm a=Fm 支寺=4500N故B错误；C.当工人用300N的力竖直向下拉绳子时，因力的作用是相互的，则绳子对工人会施加竖直向上的拉力，其大小也为300N,此时人受竖直向下的重力G、竖直向上的拉力 F、竖直向上的支持力F支,由力的平衡条件可得F+F支=G,则F 支=G-F=700N-300N=400N因为地面对人的支持力和人对地面的压力是一对相互作用力，大小相等，所以工人对地面的压力FmF 支=400N故C正确；D.由图可知n=2,且滑轮

21、组摩擦均不计，由F=-（G+G动）可得，建筑材料 P重2G=2F-G 动=2X3ON-100N=500N故D错误。故选Co16.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0.1m/s匀速移动时，水平拉力F和其移动速度的大小考虑绳的重力和绳的摩擦，使物体以A. 300N 0.1m/sB. 150N 0.1m/sD. 30N 0.2m/sC 60N 0.2m/s【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1 ,1F - f - 60N=30N2倍，故绳子自由端2

22、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故选Do17.如图所示，在水平地面上，木箱重 600N,受到的摩擦力为 300N,用力F拉动木箱使它匀速直线运动了 2m （不计滑轮重量及绳与滑轮间的摩擦），下列说法正确的是( )A.拉力F的大小为100NB.拉力F的大小为200NC.绳自由端移动了 4mD.绳自由端移动了 1m【答案】C【解析】【详解】AB.由图知，n=2,不计滑轮重及绳与滑轮间的摩擦，则拉力1 .1F f 300N 150N2 2故A、B错误；CD.绳子的自由端移动的距离s 2s 2 2m 4m

23、故C正确、D错误。故选Co18.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G1二100N,每一个滑轮重力均为 20N,则下列说法正确的是（）A. b处绳子的拉力为50NB. 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2FbGiG动则b处绳子的拉力为100N+20N 60N 2故A错误；C. e处绳子的拉力为Fe 2Fb G 动 2 60N 20N I40N故C正确；BD. G2由两根绳子加上f承担，则

24、G2 G 动 2Fb FfFf 2Fb G 动则G2 4Fb 4 60N240N故B、D错误。故选C。19.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（）A.物体向左运动时，拉力 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【答案】CD【解析】【分析】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/s则物体向左运动时，由 p W