初中滑轮组经典习题30道

【初中物理滑轮组经典习题30道：从基础到提升，助你轻松攻克难点】滑轮组作为初中物理力学部分的重点和难点，常常让不少同学感到头疼。其核心在于理解绳子股数的判断、力的关系、距离的关系以及机械效率的影响因素。多做练习，掌握不同题型的解题思路，是学好这部分知识的关键。下面，我为大家精心整理了30道经典习题，涵盖了从基础认知到综合应用的各个层面，希望能帮助同学们巩固知识，提升解题能力。一、基础认知与绕线类1.题目：如图所示（此处假设有一个简单的定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组示意图，绳子从动滑轮顶端开始绕），该滑轮组由几个定滑轮和几个动滑轮组成？若不计绳重和摩擦，用它提起重物时，拉力F与物重G的关系是什么？答案：1个定滑轮，1个动滑轮；F=G/3。解析：定滑轮位置固定不动，动滑轮随物体一起运动。观察绕线方式，数出直接与动滑轮相连的绳子股数n=3，所以F=G/n=G/3（不计动滑轮重、绳重和摩擦时）。2.题目：要用一个滑轮组将重物提起，且要求最省力，在一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组中，绳子应如何绕制？请画出绕线示意图（文字描述绕线过程）。答案：绳子应从动滑轮的挂钩开始绕起，依次绕过定滑轮、动滑轮。此时n=3，最省力。解析：一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，有两种绕线方法：n=2或n=3。n越大越省力，所以从动滑轮开始绕，n=3更省力。3.题目：判断对错：使用滑轮组时，绳子自由端移动的距离一定是物体上升高度的n倍（n为承担物重的绳子股数）。答案：对。解析：这是滑轮组的基本特点之一，s=nh。4.题目：一个滑轮组用3段绳子承担物重，若物体上升0.5米，则绳子自由端移动的距离是多少？答案：1.5米。解析：s=nh=3×0.5m=1.5m。5.题目：如图（假设有一个由两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组，绳子固定在定滑轮上），此滑轮组承担物重的绳子股数n是多少？答案：4。解析：数与动滑轮直接相连的绳子段数，有4段。二、受力分析与计算类（不计摩擦和绳重）6.题目：用一个动滑轮将重为G的物体匀速提升，若不计动滑轮重、绳重和摩擦，则拉力F等于多少？若物体被提升h高度，拉力F做的功是多少？答案：F=G/2；W=Gh。解析：动滑轮n=2，F=G/2。拉力移动距离s=2h，W=Fs=(G/2)×2h=Gh。7.题目：一个滑轮组由一个定滑轮和两个动滑轮组成，不计动滑轮重、绳重和摩擦，用它提起重为G的物体，最小拉力F是多少？答案：F=G/4。解析：一个定滑轮和两个动滑轮，最省力绕法n=4，所以F=G/4。8.题目：用滑轮组匀速提升一个重为100N的物体，所用拉力为40N，且知道滑轮组由一个定滑轮和一个动滑轮组成，不计绳重和摩擦，求动滑轮的重力。答案：20N。解析：一个定滑轮一个动滑轮，可能n=2或n=3。若n=2，则F=(G+G动)/2→40N=(100N+G动)/2→G动=-20N（不可能）。所以n=3，F=(G+G动)/3→40N=(100N+G动)/3→G动=120N-100N=20N。9.题目：不计绳重和摩擦，用滑轮组提升重物时，若动滑轮重为G动，物重为G，则拉力F的表达式是什么？若用此滑轮组提升更重的物体，其机械效率将如何变化？答案：F=(G+G动)/n；机械效率将变大。解析：拉力需克服物重和动滑轮重。提升更重物体时，有用功占总功的比例增大，机械效率提高。10.题目：某同学用一个动滑轮（重10N）匀速提升重为50N的物体，不计绳重和摩擦，他至少需要用多大的拉力？若物体被提升2m，绳子自由端移动了多少米？答案：30N；4m。解析：动滑轮n=2，F=(G+G动)/2=(50N+10N)/2=30N。s=nh=2×2m=4m。三、机械效率相关类11.题目：用滑轮组将重为G的物体匀速提升h高度，拉力做的总功为W总，有用功为W有，则该滑轮组的机械效率η是多少？答案：η=W有/W总×100%=Gh/W总×100%。解析：机械效率是有用功与总功的比值。12.题目：不计绳重，用滑轮组提升重物时，已知物重G、动滑轮重G动、拉力F、绳子股数n，如何用这些物理量表示滑轮组的机械效率η（不计摩擦）？答案：η=G/(nF)×100%或η=G/(G+G动)×100%。解析：W有=Gh，W总=Fs=Fnh，所以η=Gh/(Fnh)=G/(nF)。又因为F=(G+G动)/n，代入可得η=G/(G+G动)。13.题目：用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组（不计绳重，摩擦不能忽略），将重为G的物体匀速提升，拉力为F，绳子股数为n，则该滑轮组的机械效率（）A.一定等于G/(nF)B.一定大于G/(nF)C.一定小于G/(nF)D.无法确定答案：C。解析：不计绳重但考虑摩擦时，总功W总=Fs=(G+G动+F摩)h，比不计摩擦时更大。而η=G/(nF)是不计摩擦和绳重时的表达式，实际因额外功（摩擦）增大，η会更小。14.题目：某滑轮组的机械效率为80%，表示的物理意义是什么？若用它把重400N的物体匀速提升1m，拉力做的有用功是多少？总功是多少？答案：有用功占总功的80%；W有=400J；W总=500J。解析：η=80%意味着W有=80%W总。W有=Gh=400N×1m=400J。W总=W有/η=400J/80%=500J。15.题目：在“测量滑轮组的机械效率”实验中，若增加所提物体的重量，滑轮组的机械效率将如何变化？为什么？（不计绳重和摩擦）答案：变大。因为有用功（Gh）增大，额外功（G动h）不变，有用功占总功的比例增大。四、综合应用与拓展类16.题目：一个滑轮组经改进后，机械效率提高了。用它将同一物体匀速提升同样的高度，与改进前相比，有用功______，总功______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。答案：不变；减小。解析：有用功W有=Gh，G和h不变，所以有用功不变。η提高，W总=W有/η，所以总功减小。17.题目：用如图所示的滑轮组（假设n=3），在5s内将重为300N的物体匀速提升2m，已知动滑轮重30N，不计绳重和摩擦。求：（1）拉力F的大小；（2）绳子自由端移动的速度；（3）拉力F的功率。答案：（1）110N；（2）1.2m/s；（3）132W。解析：（1）F=(G+G动)/n=(300N+30N)/3=110N。（2）s=nh=3×2m=6m，v=s/t=6m/5s=1.2m/s。（3）P=Fv=110N×1.2m/s=132W或W总=Fs=110N×6m=660J，P=W总/t=660J/5s=132W。18.题目：工人师傅用一个滑轮组在40s内将重600N的货物匀速提升了5m，所用的拉力是250N。求：（1）这个滑轮组至少由几个定滑轮和几个动滑轮组成？（2）滑轮组的机械效率是多少？答案：（1）至少1个定滑轮，2个动滑轮（或n=3，1定1动也可能，但拉力250N，n=3时F=(600N+G动)/3=250N→G动=150N，也有可能。需根据实际情况，若强调“至少”，n越大动滑轮可能越多，但通常1定1动n=3是常见组合，此处按n=3计算）；（2）η=80%。解析：（1）s=W总/F=(Gh/η)/F，但此处可先求n。W有=Gh=600N×5m=3000J。W总=Fs，s=nh，所以W总=Fnh。η=W有/W总=G/(nF)→n=G/(ηF)，但η未知。换个思路，F=250N，若不计动滑轮重，n=G/F=600N/250N=2.4，所以n至少为3。故至少1个定滑轮，1个动滑轮（绕线方式决定n=3）。（2）s=nh=3×5m=15m，W总=Fs=250N×15m=3750J，η=W有/W总=3000J/3750J=80%。19.题目：判断对错：使用滑轮组提升重物时，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高，所以机械效率可以达到100%。答案：错。解析：提升物体越重，机械效率越高是对的（不计绳重和摩擦时，η=G/(G+G动)，G越大η越大）。但机械效率永远不可能达到100%，因为总有额外功（克服动滑轮重、绳重、摩擦等）。20.题目：用同一滑轮组分别将甲、乙两物体匀速提升相同的高度，已知甲物体的重力比乙物体大，则提升甲物体时滑轮组的机械效率______（选填“大于”、“小于”或“等于”）提升乙物体时的机械效率。（不计绳重和摩擦）答案：大于。解析：不计绳重和摩擦时，η=G/(G+G动)，G越大，η越大。21.题目：一个动滑轮，其重力为10N。某人用它匀速提升重为50N的物体，若不计绳重和摩擦，他所用的拉力是多少？若实际拉力为35N，则此时的机械效率是多少？答案：30N；约71.4%。解析：理想情况F=(G+G动)/2=(50N+10N)/2=30N。实际F'=35N，η=W有/W总=Gh/(F's)=G/(2F')=50N/(2×35N)≈0.714=71.4%。22.题目：如图所示（假设有一个滑轮组，绳子股数n=4），用此滑轮组将重为800N的物体匀速提升1m，已知拉力F为250N，不计绳重。求：（1）动滑轮的总重；（2）滑轮组的机械效率。答案：（1）200N；（2）80%。解析：（1）F=(G+G动)/n→G动=nF-G=4×250N-800N=1000N-800N=200N。（2）η=G/(nF)=800N/(4×250N)=800/1000=80%。23.题目：用滑轮组匀速提升重物，当绳子的自由端被拉下2m时，物体升高了0.5m，已知物体的质量是20kg，不计动滑轮重和摩擦，则拉绳子的力是多少牛？（g取10N/kg）答案：50N。解析：n=s/h=2m/0.5m=4。G=mg=20kg×10N/kg=200N。F=G/n=200N/4=50N。24.题目：某同学用如图所示的滑轮组（假设n=2，一个动滑轮）提升一重物，他用200N的拉力在10s内将重300N的物体匀速提升了2m。求：（1）有用功；（2）总功；（3）额外功；（4）滑轮组的机械效率；（5）拉力的功率。答案：（1）600J；（2）800J；（3）200J；（4）75%；（5）80W。解析：（1）W有=Gh=300N×2m=600J。（2）s=nh=2×2m=4m，W总=Fs=200N×4m=800J。（3）W额=W总-W有=800J-600J=200J。（4）η=W有/W总=600J/800J=75%。（5）P=W总/t=800J/10s=80W。25.题目：在使用滑轮组时，下列说法中正确的是（）A.要想省力，就不能改变力的方向B.要想改变力的方向，就不能省力C.可以同时省力和改变力的方向D.以上说法都不对答案：C。解析：例如，一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，当绳子固定在定滑轮上时（n=2），可以省力（F=(G+G动)/2），同时也可以改变力的方向（拉力向下）。26.题目：用一个重为G动的动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组，不计绳重和摩擦，将重为G的物体匀速提升h高度。证明：该滑轮组的机械效率η=G/(G+G动)。答案：证明：W有=Gh。W总=W有+W额=Gh+G动h。η=W有/W总=Gh/(Gh+