2020-2021广州中考物理滑轮组的力问题综合题

1、一、初中物理滑轮组的省力问题1.如图所示，某人通过滑轮组将深井中的物体拉至井口.己知物体在10s内被提升了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用=Gh=720NX2m=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:nG动=nF-G=3X300N-720N=180N根据Wr用GhGhG=一WFsF

2、nhFn人拉起货物时的机械效率为:G720NFn=300N3=80%。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%。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P1巳，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；W3相同时

3、间内，拉力Fi、F2做相同的功，根据P=可知，拉力F1、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甲等于h乙.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f0.1G,水平拉力F为N,在2s内物体移动的距离为m。【答案】10.2【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f0.1G0.130N3N不计绳重及摩擦，则水

4、平拉力:2物体的速度:由vs得，在2s内物体移动的距离t故2s内物体移动的距离为0.2m。4.如图所示，用滑轮组提重力为为0N。若重物与地面的接触面积140N13N30.3m/s0.1m/s2s1N0.1m/s0.2m的物体，当拉力为50N时，物体对地面的压力刚好8=2X1“滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。若拉力2,不计绳重和摩擦，每个滑轮质量相同，绳对F为40N,则定滑轮对天花板的拉力为Pa。【答案】901.5310【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，物体对地面的压力刚好为0N,拉力的大小1一一、F1=（G+G动）3动滑轮的重力G动=3E-

5、G=3X50N-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+2X40N=90N90N。由力的作用相互性可知，定滑轮对天花板的拉力是拉力F为40N时，滑轮组的动滑轮对物体的拉力F2=3F-G动=3X40N-10N=110N地面对物体的支持力F支=6+2=14011-11011=3011由力的作用相互性可知物体对地面的压力5压=F支=30N物体对地面的压强P=1,5x怕a30N7ZT-22210m5.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

6、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,此时的机械效率是。【答案】50%40020060060%.【解析】【分析】(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Gmg=40kg10N/kg=400N400N时，滑轮组机械效率为50%。400400+G动=50%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，

7、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Fs500N24mt-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600pno/=60%G材G动600+4006 .如图所示，在力F作用下使重200N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。【答案】608【解析】1由图知道，使用动滑轮时,是：【详解】n=2,由于不计滑轮重力和摩擦，所以，绳子自由端的拉力1f2即物体受到的摩擦力是:f=2F=2X30N=60

8、N2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=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No（不计滑轮重、绳重和摩擦）【答案】60240【解析】【详解】1由图可知：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=3X20N=60N物体受到的摩擦力为60N。2物体移动的距离11%二安龟=-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=2F=20NX2=4

9、0N弹簧测力计的示数为40N。8 .如图所示，用力Fi和F2分别匀速提起物体C时，滑轮可以看作等臂杠杆(选填“朦“.若物体C重为50牛，滑轮重力不计，则力F2的大小为牛.“7JU$j9.(1)如图甲所示，图中的装置相当于一个【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是动滑轮，省一半力，所以F2的大小为25N。(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乙(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，这说明丙【答案】滑轮组省力机

10、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。10.一名质量为55k

11、g、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?(2)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?【答案】(1)13750Pa；(2);(3)40W(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G人-SmgS55kg10N/kg20.04m213750Pa(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以省力，故滑轮组的绕线方式如图所示：(3)有用功为克服重物重力

12、势能做的功，为W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Pt滑轮组的机械效率为=&100%W心、可知W有G物hW总Pt600N1m20s0.7540W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;(3)拉力的功率是40W。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()部S卡修疗S审修疗S审修疗体修八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4WD.有用功为120J【答案】

13、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=3X0.2m/sx10s6m故A错；B.因为=-100%=巴100%=-100%=100%=80%W息FsF3s3F3F80%320N80%48N所以物体与地面间的滑动摩擦力W总=Fs=20NX6m=120J故B正确；C.拉力做的功为拉力做功的功率p幽理12Wt10s亚有=$物=物t=48NX0.2m/sX10s96J故C错误;D.有用功故D错。故选Bo12 .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

14、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。(1)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内将动机提供，电动机的输出功率是(3)该滑轮组的机械效率是多少“潜龙三号”10kW,匀速提升了20m,该过程中钢丝绳的拉力由电则钢丝绳的拉力是多少【分析】7500N50%(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。

15、(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，利用公八_W式P1得到拉力。(3)根据Gmg和W有Gh求出有用功，再根据匹100%求出该滑轮组的机械效V,百、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：固定架(2)2钢丝绳端移动的距离snh420m80m把“潜龙三号”提升20m拉力做的功

16、WPt10103W60s6105J钢丝绳的拉力6105J80m7500N(3)3“潜龙三号”的重力Gmg1.5103kg10N/kg1.5104N有用功_4_5WGh1.510N20m310J滑轮组的机械效率W有-100%_5310J_5_610J100%50%13 .如图所示，用相同的滑轮组装成甲、乙滑轮组，分别将同一重物在相等的时间内提升相同的高度，不计绳重和摩擦，则()T乙A.甲、乙的拉力之比是2:3B.甲、乙的机械效率之比是1：1C.甲、乙拉力的功率之比是3:2D.甲、乙绳的自由端速度之比是1：1【答案】B【解析】【分析】【详解】A.不计绳重及摩擦，拉力F1GF.G物n由图知，n甲=2

17、,n乙=3,所以绳端的拉力分别为则甲乙拉力之比11F?F乙二G物G轮-G物G轮=3。223故A错误；D.将同一重物在相等的时间内提升相同的高度，则提升物体的速度相同，由图知,=2,n乙=3,所以甲、乙绳的自由端速度分别为v甲=2vv乙=3v所以，甲、乙绳的自由端速度之比v甲：v乙=2v：3v=2:3故D错误；C.由PFv可得，甲、乙拉力的功率之比%:吃321:123W额=G轮h、W；r=G物h故C错误；B.不计绳重及摩擦，动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，由可知，利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，则拉力做的总功相同，由两滑轮组的机械效率相同，即甲、乙的机械效率之比甲：乙=1：1故B正确

18、。故选Bo14 .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一段距离.F1、F2始终沿竖直方向；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B.乙方式F2的功率为3WC.甲乙两种方式都省一半的力D.乙方式中滑轮组的机械效率约为88.9%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：L1OBL2OA所以，动力Fi的大小始终不变，故A错误；Fi的方向也是竖直向下的，在提升21BC.由于在甲图中，OB=2OA,即动力臂为

19、阻力臂的以，由杠杆平衡条件知道，动力为阻力的一半，即2倍，由于不计摩擦及杠杆自重，所1 -1F1G400N200N2 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500N+50N150N，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/sx3=0.06m/故乙方式F2的功率是：P=Fv绳=150NX0.06m/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：Wr用Gh400N100%=100%=100%88.9%WGhG轮h400N50N故D正确.15 .用一动滑轮将重物匀速提升2m,人对绳子的自由端所用力是40N,不计滑轮重和摩擦，则

20、物重和提升重物所做的功分别是A.80N,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：WFs40N4m160J.故选B.16 .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G匀速提升相同的高度，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】A.不计绳重及摩擦，因为拉力F=（G

21、物+G轮）/n,且n甲=3,n乙=2,所以，绳子受的拉力：F甲=（G物+G轮）/3,F乙二（G物+G轮）/2,即F*F乙，故A错误；B.不计绳重及摩擦，拉力做的功：W甲=5甲$甲=（G物+G轮）/3Xh=（G物+G轮）hW乙=5乙$乙=（G物+G轮）/2X%=（G物+G轮）h.1,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Do17.如图所示，工人师傅用250N的力

22、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：1-F=GG动；2则动滑轮的重力：G动=2FG=2250N-400N=100N；故A正确，不符合题意；B.绳自由端移动的距离：s=2h=22m=4m；拉力做的功：W=Fs=250N4m=1000J工人做功的功率即为拉力F的功率：cW总1000J,P=50W；t20s故B正确，不符合题意；C.拉力做的有用功：W=Gh=4

23、00N2m=800J;滑轮组的机械效率：W800J100%=100%=80%；W总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=-500N+100N=300N;2 2故D正确，不符合题意。18.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】1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F-f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。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