中考教育物理滑轮组省力问题经典压轴题含答案

1、一、初中物理滑轮组的省力问题1为了开发和利用深海的资源，我国某科研观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拥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表示图如图乙所示，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供应，电

2、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_？【答案】7500N50%【解析】【解析】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，能够获取钢丝绳拉下的长度；已知电动机的输出功率，能够获取拉力做的功；已知拉力做的功和做功时间，利用公式PW获取拉力。t(3)依照Gmg和W有Gh求出适用功，再依照=W有100%求出该滑轮组的机械效W总率。【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，但拉力的方向不同样，有5股绕

3、线的方法拉力方向向上；有4股绕线的方法拉力方向向下，依照题意可知拉力方向向下，因此从定滑轮上固定，以下列图：(2)2钢丝绳端搬动的距离snh420m80m把“潜龙三号”提升20m拉力做的功WPt10103W60s6105J钢丝绳的拉力W6105JF7500Ns80m(3)3“潜龙三号”的重力Gmg1.5103kg10N/kg1.5104N适用功W有Gh1.5104N20m3105J滑轮组的机械效率W有100%3105J50%W6100%105J2以下列图的滑轮组，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碰到的摩擦力f0.1G，水平拉

4、力F为_N，在2s内物体搬动的距离为_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碰到的摩擦力f0.1G0.130N3N不计绳重及摩擦，则水平拉力：F11f3N1Nn3物体的速度：v物1v绳10.3m/s0.1m/sn3由vs得，在2s内物体搬动的距离ts物v物t0.1m/s2s0.2m故2s内物体搬动的距离为0.2m。3用以下列图的滑轮组，将重为16N的物体以0.2m/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【答案】1044【解析】【解析】【详解】（1）由图知，n=2，则拉

5、力端搬动的距离s=2h，滑轮组的机械效率：W适用GhGhGW总FSF2h2F则拉力G16N10NF280%2（2）拉力端搬动的速度v=2v物=20.2m/s=0.4m/s，拉力做功功率:P=Fv=10N0.4m/s=4W；（3）不计绳重及摩擦，拉力1GG动2动滑轮重力：G动=2FG=210N16N=4N4用四只完好同样的滑轮和两根同样的绳子组成以下列图的甲、乙两个滑轮组，分别匀速将两个同样的钩码在同样时间内提升同样高度，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，动滑轮重为20N，

6、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动滑轮重同样，提升的物体重和高度同样，W额=G轮h，W适用=G物h，故利用滑轮组做的适用功同样、额外功同样，总功同样，据=W适用甲可知，滑轮组的机械效率同样，即：W总=乙；3如甲图，泥桶由3股绳子担当，则n=3，s=3h，s=6m，泥桶上升的高度为：116m=2m；h=s=3不计摩擦及绳重，则滑轮组的机械效率为：W适用

7、W适用=Gh=G100N=W额GhG动hG=100%83.3%。W总W适用G动100N20N5以下列图的滑轮组（不计滑轮重、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，则物体碰到地面的摩擦力大小为_N。一段时间内物体沿水平方向搬动了5m，拉力F做功_J。【答案】1260【解析】【解析】【详解】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=26N=12N摩擦力为12N。拉力搬动的距离s=2s=25m=10m拉力做的功W=Fs=6N10m=60J拉力做的功为60J。6在水平桌面上放一个重300N的物体，物体与桌面间的摩擦力为60N，以

8、下列图，若不考虑绳子重力和轮与轴之间的摩擦，使物体以0.1m/s的速度匀速搬动时，水平拉力的大小为_N，拉力做功的功率为_W【答案】206【解析】【详解】由于物体在水平桌面上匀速运动，因此物体受的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，即F拉f60N从图可知，此滑轮组有三股绳子担当对物体的拉力，不考虑绳的重力和绳的摩擦，绳子自由端的水平拉力为F1F拉160N=20N33水平拉力的功率WFsF3v物20N30.1m/s=6WPFvtt7一工人利用以下列图的滑轮组提起重物，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】【解析】【详

9、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故动滑轮的重力为100N。8小盈余用弹簧测力计、钩码来研究动滑轮的作用，每次都匀速提物体，做实验情况以下列图，请观察、比较图中的操作、现象和数据，归纳得出初步结论。1）由（a）（b）两图_。2）由（c）（b）两图_。【答案】使用动滑轮匀速(竖直)提物体，省力但是不能够改变用力的方向。使用同一动滑轮匀速(竖直)提不同样物体，物体越轻，拉力越小。【解析】【详解】(1)1由图可知,比较(a)、(b)两图提起物体同样重,(b)中弹簧测力计示数小于(a)中弹簧测力计示数，因此：使用动滑

10、轮能够省力，动滑轮相当于一个动力臂是阻力臂两倍的杠杆，因此不能够改变用力方向；(2)2比较图(b)与(c)可得：使用动滑轮匀速提升不重物时，物体重力越轻，所用的拉力越小，越省力。9以下列图，分别利用甲、乙两滑轮匀速提起两个同样的重物（不计滑轮重力及摩擦），其中甲装罝为_滑轮，它的优点是能够_，若同样时间内，拉力F1、F2做同样的功，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】定能够改变用力的方向等于等于【解析】【解析】【详解】由图示可知，甲是定滑轮；甲装置中物体向上运动，拉力的方向是向下，因此甲滑轮能够改变用力方向

11、；3同样时间内，拉力12W可知，拉力F121t于P2；用滑轮甲、乙匀速提升两个同样的重物（不计滑轮重力及摩擦），它们都是战胜物体的重力做功，即W=Gh，由于拉力F12做的功同样，因此重物被竖直提升的高度同样，h甲、F等于h乙10一名质量为55kg、双脚与地面接触面积为0.04m2的学生站在水平川面上，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【解析】【解析】【详解】(1)站在地面上时，

12、对地面的压力大小等于自己重力，则对地面的压强为G人mg55kg10N/kg13750PapS0.04m2S(2)由于重物运动方向向上，人在地面上经过上方定滑轮改变力的方向，拉力方向向下，2股绳子与动滑轮接触以省力，故滑轮组的绕线方式以下列图：。(3)适用功为战胜重物重力势能做的功，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W=有100%W总可知W有G物hW总Pt则G物h600N1mP40Wt20s0.75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如图甲所示，重为160N的物体在大小为

13、20N，水平向左的拉力F1作用下，沿水平川面以3m/s的速度做匀速直线运动。如图乙所示，保持拉力F1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P1=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】【解析】【详解】A由图甲可知，绳子担当物体碰到的拉力的段数n为2，物体以3m/s的速度做匀速直线运动，在拉力作用下绳子尾端的速度为v2v物23m/s6m/s则物体向左运动时，由WFsPFv可得拉力F1的功率ttP1F1v20

14、N6m/s120W故A错误；B图甲中物体做匀速直线运动，物体碰到的拉力与摩擦力是一对平衡力，而绳子担当力的段数n为2，因此物体与地面之间的摩擦力f2F1220N40N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，同时物体向左还碰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2F22F1f80N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W2F2s240N21m80J故D正确。应选CD。12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

15、力为250N1）求滑轮组的机械效率；_2）若是要用这个滑轮组达到更省力的收效，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，滑轮组担当重物和动滑轮重的绳子的股数n=2，则拉力端搬动距离s=2h=22m=4m，工人做的适用功：W适用=Gh=400N2m=800J，工人做的总功：W总=Fs=250N4m=1000J，滑轮组的机械效率：W适用100%800J100%80%；W总1000J2）若是要用这个滑轮组达到更省力的收效，绳子应从动滑轮上面

16、的挂钩开始绕起，依次绕过上面的定滑轮和下面的动滑轮，以下列图：3）用甲乙两个滑轮组把同一物体提升同样高度，做的适用功同样；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，动滑轮的重力同样，提升动滑轮的高度也同样，由W=Gh可知做的额外功同样；由于W总=W适用+W额，因此做的总功同样，由W适用100%可知两个滑轮组的机械效率同样，即甲=乙W总13小明在实验室内试一试用四种简单机械匀速提升同一物体（不计机械自重和摩擦），以下列图，其中所用动力最小的是（）ABCD【答案】D【解析】【解析】【详解】设物体重力为G，不计机械自重和摩擦；A图中为斜面，由功的原理可得F14mG2m解得F10.5G

17、；1B图中为滑轮组，经过动滑轮绳子段数n3，因此F2G；3C图中为动滑轮，动力作用在动滑轮的轴上，则F32G；D图中是杠杆，设杆与水平面的夹角为，则有F44cosG1cos1解得F4G。4由此可知动力最小的是D。应选D。14以下列图，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的重物在同样时间内匀速上升同样高度h，绳子自由端的拉力分别为F1、F2。不计绳重和摩擦，则以下判断正确的选项是（）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【答案】D【解析】【解析】【详解】A

18、由图知，图甲、图乙滑轮组，n=3，由于不计绳重和滑轮轴处摩擦，因此11(G+mg)，F2=11F1=(G+G甲)=(G+G乙)=(G+0.5mg)3333故F1F2，故A错误；BC重物在同样时间内匀速上升同样高度h，则拉力搬动距离s同样，拉力做功W=Fs，W=Fs1122故W1W21的功率大于2的功率，故BC错误；，由于做功时间同样，因此拉力FFD甲滑轮组和乙滑轮组做的适用功同样，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。应选D。15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

19、中，以下说法正确的选项是（）A工人的拉力为500NB工人拉绳的速度为2.4m/sC工人做功的功率为【答案】D400WD工人做功的机械效率小于90%【解析】【解析】【详解】由两根绳子担当物重，动滑轮和建材总重为1000N，由于有摩擦和绳子自己的重量，因此工人的拉力应大于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=500N1.6m/s=800W，由于有摩擦和绳子自己的重量，因此工人做功的功率应大于800W，故C错；对物体做的适用功为W有=Gh=900N10m=9000J，而拉力做的总功应大于1000J，因此工人做功的

20、机械效率小于90%，故D正确；应选D16以下列图，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，以下说法错误的选项是：（）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：1F=GG动；2则动滑轮的重力：G动=2FG=2250N-400N=100N；故A正确，不吻合题意；B绳自由端搬动的距离：s=2h=22m=4m；拉力做的功：W总=Fs=250N4m=1000J工人做功的功率即为拉力F的功率：P=W总=1000J=50W

21、；t20s故B正确，不吻合题意；C拉力做的适用功：W=Gh=400N2m=800J；滑轮组的机械效率：W有100%=800J100%=80%；W总1000J故C错误，吻合题意；D若提升物重变为G=500N，则拉力为：F=1G+G动=1500N+100N=300N；22故D正确，不吻合题意。17如图，某同学旅游时，发现一种利用滚轴和绳子组装的特别机械。当地人借助这种装置能够将较重的物体很轻盈地搬运到二楼上面。他借助该装置提升100N的重物（不计摩擦和装置的自重）。以下说法正确的选项是（）A能够把A、B简化看作动滑轮B人将绳拉过1m时，物体也上升1mC物体匀速上升时，人对绳的拉力为20ND利用该装

22、置不能够省力，但能改变力的方向【答案】C【解析】【解析】【详解】A由图知道，提升物体时，A的轴固定不动，即属于定滑轮；而B和物体一起搬动，属于动滑轮，故A错误；B由图知道，A、B组成的是滑轮组，且n=5，因此，拉力端搬动距离s=5h当人将绳拉过1m时，物体上升的高度h=0.2m，故B错误；C不计摩擦和装置的自重，人对绳的拉力F11G51100N520N故C正确；D由以上解析及图见告道，利用该装置既能省力，又能改变力的方向，故应选C。D错误。18以下列图，小华用滑轮组竖直匀速提升一个重为600N的物体，人拉绳的力F为250N（不计绳重和摩擦）。若用这个滑轮组竖直匀速提升1200N的物体时，人的拉

23、力F为（）A400NB450NC500ND600N【答案】B【解析】【解析】【详解】由图可知，绳子担当重物的段数n为3，提升一个重为600N的物体时，拉绳的力F为1250N，依照FG物G动求出动滑轮的重力为nG动3FG物3250N600N150N当提升一个重为1200N的物体时，人的拉力为F1G物G动1150N450Nn1200N3综上所述，ACD项不吻合题意，B项吻合题意。应选B。19以下列图，在粗糙水平川面上，用10N的力F沿水平方向拉滑轮（不计滑轮重力）木板B静止，木块A在粗糙木板B上水平向左做匀速直线运动，5s内木块A搬动了0.5m，滑轮组的机械效率为80%）?以下说法正确的选项是（A木块A碰到的摩擦力为5NB地面对木板B的摩擦