中考物理复习第10节-滑轮组(家庭作业)(解析版)

新人教部编版初中物理“活力课堂”精讲精练PAGEPAGE1“活力课堂”物理教研组编2021中考物理第一轮复习--第一部分力学篇四杠杆与滑轮组第2节滑轮组1．用如图所示滑轮组提升正方体物体，物体边长为0.1m，密度为2×103kg/m3，动滑轮重5N，不计摩擦和绳重。（1）物体重力为多少N；（2）物体对水平地面的压强为500Pa时，作用在自由端的拉力为多少N；（3）绳子A和B能承受的最大拉力分别为100N和50N，求滑轮组的最大机械效率。【解答】解：（1）物体的体积V＝（0.1m）3＝1×10﹣3m3；物体的质量m＝ρV＝2×103kg/m3×1×10﹣3m3＝2kg；物体的重力G＝mg＝2kg×10N/kg＝20N；（2）物体对水平地面的压力F压＝pS＝500Pa×0.1m×0.1m＝5N；由力的作用相互性可知地面对物体的支持力F支＝F压＝5N；动滑轮对物体的拉力F拉＝G﹣F支＝20N﹣5N＝15N；滑轮组的动滑轮绕2段绳，不计摩擦和绳重，作用在自由端的拉力为F＝（F拉+G动）＝×（15N+5N）＝10N；（3）绳子A能承受的最大拉力为100N，绳子B的拉力FB＝（F拉最大+G动）＝×（100N+5N）＝52.5N＞50N绳子B会被拉断；绳子B能承受的最大拉力为50N，绳子A的拉力FA＝2FB最大﹣G动＝2×50N﹣5N＝95N＜100N绳子A不会被拉断，此时滑轮组的机械效率最大，η最大═＝＝＝×100%＝95%。答：（1）物体重力为20N；（2）物体对水平地面的压强为500Pa时，作用在自由端的拉力为10N；（3）绳子A和B能承受的最大拉力分别为100N和50N，滑轮组的最大机械效率是95%。2．如图所示，在水平面上通过下列装置匀速拉动物体G向前运动，绳与滑轮的质量及滑轮转动时的摩擦均不计，向上拉绳的速度是1.2m/s，拉绳的力F是6N，由此可知（）A．物重G是12N，物体的速度是0.4m/s B．物重G是18N，物体的速度是0.6m/s C．物体G受到的摩擦力是12N，物体的速度是0.6m/s D．物体G受到的摩擦力是18N，物体的速度是0.4m/s【解答】解：（1）由图知，n＝3，拉力端移动速度v＝3v物，则物体的速度v物＝v＝×1.2m/s＝0.4m/s；（2）由于是水平使用滑轮组，绳与滑轮的质量及滑轮转动时的摩擦均不计，拉力F＝f，则物体受到的摩擦力f＝3F＝3×6N＝18N；无法计算物重的大小。故ABC错、D正确。故选：D。3．如图所示，物体A重12N，在重为G的物体B的作用下于水平桌面上做匀速直线运动，物体A与桌面之间的摩擦力为f．如果在物体A上加一个水平向左、大小为18N的拉力F，物体B匀速上升，则下列选项正确的是（不计滑轮重、绳重及滑轮与绳间的摩擦力）（）A．G＝3N B．G＝9N C．f＝9N D．f＝8N【解答】解：由图知，滑轮组由2段绳子承担拉力，当A向右运动时，摩擦力向左：则f＝2G；当A受到向左的拉力时，A向左运动，此时A所受摩擦力向右，则：F＝f+2G，F＝18N；解得：G＝4.5N，f＝2G＝9N。故选：C。4．如图所示，通过滑轮组将物体A沿水平面匀速向右拉动，已知体重A重为200N，受到地面的摩擦力为80N，若不计滑轮重及轴心摩擦，拉力F应为（）A．600N B．240N C．120N D．300N【解答】解：由图知，不计滑轮、绳子的重，以及滑轮与绳子的摩擦，摩擦力的大小f＝2F绳，F绳＝f＝×80N＝40N，拉力F＝3F绳＝3×40N＝120N。故选：C。5．按如图使用简单机械，有可能实现F为200牛的力移动重为700牛的物体G的有（）A．只有①③④ B．只有①③ C．只有④ D．①②③④都可以【解答】解：①在不计绳子、动滑轮的重力以及绳子与滑轮间的摩擦时，若匀速拉动绳端时，每股绳子的拉力如下图所示：所以由力的平衡可得4F＝G，此时绳端的拉力F＝G＝×700N＝175N＜200N，则有可能实现F为200牛的力移动重为700牛的物体G；②在不计绳子重力以及绳子与滑轮间的摩擦时，若匀速拉动绳端时，每股绳子的拉力如下图所示：所以由力的平衡可得2F+G动+F＝3F+G动＝G，即3×200N+G动＝700N，则当动滑轮的重力为100N时，可能实现F为200牛的力移动重为700牛的物体G；③由图可知n＝3，不考虑滑轮重力和滑轮与绳间摩擦，则水平向右拉力F＝f，当物体与地面的摩擦力小于或等于600N时，可以实现F为200牛的力移动重为700牛的物体；④由图可知，撬棒为省力杠杆，若动力臂等于阻力臂的4倍时，F＝G，有可能实现F为200牛的力移动重为700牛的物体G。综上分析，只有①②③④符合题意。故选：D。6．如图所示的滑轮组中，不计摩擦和滑轮及绳重，则拉力F为（）A． B． C． D．【解答】解：如图所示：不计摩擦和滑轮及绳重，物体重力为G，对于动滑轮1，因为省力一半，所以F1＝G，因为力的作用是相互的，所以动滑轮2受到的向下拉力F1′＝F1＝G，对于动滑轮2，因为省力一半，所以F2＝F1′＝G＝G，因为力的作用是相互的，所以动滑轮3受到的向下拉力F2′＝F2＝G，对于动滑轮3，因为省力一半，所以F＝F2′＝G＝G。故选：A。如图所示滑轮组，不计绳重和摩擦，A物体的重力为80N，每个滑轮重4N，当A和B物体都静止时，绳子C处拉力为N，B物体的重力是N，绳子D处拉力是N。【解答】解：（1）同一根绳子上各处的拉力大小相等，由于A物体处于静止状态，所以绕在滑轮上的绳子对A物体的拉力F＝GA＝80N，即绳子C处拉力：FC＝F＝80N；（2）下面的滑轮是动滑轮，且动滑轮处于静止状态，根据力的平衡条件可得2FC＝GB+G动，即2×80N＝GB+4N，解得GB＝156N；（2）上面的定滑轮处于静止状态，根据力的平衡条件可知，绳子D处拉力：FD＝2GA+G动＝2×80N+4N＝164N。故答案为：80；156；164。8．如图所示装置，杠杆处于平衡状态。G1＝10N，AB＝4OB，求：G2＝N（不计滑轮重，绳重和摩擦）【解答】解：由杠杆平衡的条件可得，G1×OA＝F×OB则F＝＝＝30N；因为动滑轮省一半力，所以G2＝4F＝4×30N＝120N。故答案为：120。9．如图所示，吊篮的重力为400N，动滑轮总重力为100N，定滑轮总重力为50N，人的重力为600N，人在吊篮里拉着绳子不动时人需用力（）A．218N B．220N C．210N D．236N【解答】解：将人、吊篮、动滑轮看作一个整体，由于他们处于静止状态，受力平衡。则人的拉力F＝（G人+G轮+G吊篮）＝（400N+100N+600N）＝220N。故选：B。10．如图所示，吊篮的重力为400N，动滑轮总重为50N，定滑轮总重为40N，人的重力为600N，人在吊篮里拉着绳子不动时对吊篮的压力是（）A．380N B．390N C．510N D．600N【解答】解：将人、吊篮、动滑轮看作一个整体，由于他们处于静止状态，受力平衡。人的拉力：F＝（G人+G轮+G吊篮）＝×（600N+50N+400N）＝210N。人在吊篮里拉着绳子不动时对吊篮的压力：F压＝G人﹣F＝600N﹣210N＝390N。故选：B。11．利用如图所示的滑轮组提升重物，已知绳子最多只能承受200牛顿的拉力，为把一个重900牛顿的物体匀速提升，则应如何把绳子绕在图中的滑轮组上（不计滑轮重及摩擦）。【解答】解：由题意可知，n＝＝＝4.5，因此需要5段绳子；根据“奇动偶定”的原则可知，需从动滑轮的挂钩上固定绳子，然后依次绕好。如图所示：12．按照要求画出图中所示滑轮组的穿绳情况。（滑轮重和摩擦不计）甲图：F＝G，乙图：F＝G【解答】解：如图所示13．如图所示的是用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，用这个滑轮组提升重为300牛的重物（忽略滑轮组和绳子重及摩擦）（1）在图甲上画出当动力F＝150牛时绳子绕法；（2）在图乙上画出当动力F＝100牛时绳子的绕法。【解答】解：（1）因为物体的重为300N，则当动力F＝150牛时，应由2段绳子承担滑轮的重。（2）当动力F＝100牛时，应由3段绳子承担滑轮的重。故答案：14．某实验小组在“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如下表所示，第1、2、3次实验装置分别如图中的甲、乙、丙所示。次数钩码重G/N钩码上升高度h/m有用功W有/测力计拉力F/N测力计移动距离s/m总功W总/J机械效率η120.10.20.90.30.2774.1%240.10.41.60.30.4883.3%340.10.41.10.50.5572.7%（1）比较第1次实验和第2次实验，可得结论：使用同样的滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率越高。（2）第3次实验中动滑轮个数比第2次实验多，动滑轮自重增大，对动滑轮所做的额外功增大（选填“增大”或“减小”），因而，由第2、3次实验可知：滑轮组的机械效率与动滑轮自重大小有关。（3）综合上述结论，提高机械效率的方法有增大有用功，减小额外功（选填“增大”或“减小”）。【解答】解：（1）比较第1次实验和第2次实验数据可得：同一滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率越高。（2）比较2、3次实验数据可知，有用功不变，总功增大，额外功增大，机械效率降低。所以动滑轮自重增大，对动滑轮所做的额外功增大，并且滑轮组的机械效率跟动滑轮重有关。（3）要提高机械效率，除了增大物重以增大有用功之外，还可以减小额外功。有用功一定时，额外功越少，有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率就越高。故答案为：（1）高；（2）增大；（3）减小。15．如图所示是工人利用液压汽车起重机从水中打捞重物的示意图。其中A是动滑轮，B是定滑轮，C是卷扬机，E是柱塞，柱塞能够竖直向上支撑起重臂OFD，再通过卷扬机C竖直向上匀速拉动钢丝绳的自由端将重物拉起。假如重物质量为1400kg，动滑轮A及定滑轮B的质量均为100kg，卷扬机的质量为50kg，功率为5kw。不计起重臂及钢丝绳重，忽略摩擦及水的阻力。（1）在打捞过程中，当重物浸在水中的体积为1m3时，求此时重物受到的浮力以及吊臀右端D点受到的作用力大小？（2）在打捞过程中，某时刻杠杆处于静止状态，若此时柱塞对吊臂的力为N1，吊臂右端D点受力为F＝8.0×103N，若OF：FD＝1：4，求N1的大小？（3）当重物在空中被匀速提起上升时，求卷扬机拉动钢丝绳的速度？【解答】解：（1）物体重力：G物＝m物g＝1400kg×10N/kg＝1.4×104N；物体受到的浮力：F浮＝ρ水V排g＝1×103kg/m3×10N/kg×1m3＝1×104N，物体对D点的拉力：F拉＝G﹣F浮＝1.4×104N﹣1×104N＝4000N；动滑轮、定滑轮和卷扬机的重力：G总＝（100kg+100kg+50kg）×10N/kg＝2500N，D点受到的作用力为：F＝F拉+G总＝4000N+2500N＝6500N；（2）由图可知：当起重时柱塞E沿竖直方向时，E点的作用力FE的力臂为OE′，作用力FB的力臂为OD′，如图：由于△OE′F∽△OD′D，所以，＝＝＝，根据杠杆平衡条件的可知：N1•OE′＝F•OD′，所以N1＝＝＝4×104N；（3）物体出水后，卷扬机对滑轮组的拉力：F拉＝（G动+G物）＝×（1000N+1.4×104N）＝5000N，由P＝Fv得：v＝＝＝1m/s。答：（1）重物受到的浮力为1×104N，吊臀右端D点受到的作用力为6500N；（2）N1的大小为4×104N；（3）卷扬机拉动钢丝绳的速度为1m/s。16．为了将放置在水平地面上、重G＝90N的重物提升到高处，小明同学设计了如图（甲）所示的滑轮组装置。当小明用如图（乙）所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，重物的速度υ随时间t变化的关系图象如图（丙）所示。若重物与地面的接触面积S＝3×10﹣2m2，不计绳重和摩擦，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。则2﹣3s内拉力F的功率为300W，0﹣1s内重物对水平地面的压强为1000Pa。【解答】解：由图可知在2～3s内，重物做匀速运动，v3＝2.50m/s，拉力F3＝40N，从动滑轮上直接引出的绳子股数（承担物重的绳子股数）n＝3，拉力F的作用点下降的速度v3′＝3v3＝3×2.50m/s＝7.5m/s，拉力做功功率（总功率）：P总＝＝＝F3v3′＝40N×7.5m/s＝300W；从丙图可知，物体在2～3s内做匀速直线运动，由图乙可知此时的拉力F3＝40N，根据F＝（G物+G动）可得：G动＝nF3﹣G物＝3×40N﹣90N＝30N，在0～1s内，拉力F1＝30N，把动滑轮和重物看成整体，则这个整体受到向下的重力、向上的支持力以及三根绳向上的拉力作用处于静止状态，F支+3F1＝G动+G动，地面对物体的支持力：F支＝G动+G物﹣3F1＝30N+90N﹣3×30N＝30N，根据力的作用是相互的，重物对地面的压力：F压＝F支＝30N，对地面的压强：p＝＝＝1000Pa；故答案为：300；1000。38．17．如图是利用滑轮组匀速提升水中圆柱体M的示意图，滑轮组固定在钢架上，圆柱体M高为3m，底面积为2dm2，密度为4×103kg/m3，在绳端拉力F作用下，圆柱体M从其下表面距水面15m处匀速上升到其上表面与水面相平的过程中用了3min，在这个过程中，拉力F的功率为160W，绳对M的拉力为T，滑轮组的机械效率为η，绳子能承受的最大拉力为900N，在圆柱体M被缓慢拉出水的过程中，圆柱体M的下表面受到水的压强为p．（不计绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力，g取10N/kg）．求：（1）压强p的最小值