全国各地备战中考模拟试卷物理分类：滑轮组的省力问题综合题汇编及答案解析

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“潜龙三号”匀速提升了20m，该过程中钢

2、丝绳的拉力由电动机提供，电动机的输出功率是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】7500N 50%【解析】【分析】(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。(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，利用公式 PW得到拉力。t(3)根据 Gmg 和 W有Gh 求出有用功，再根据= 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

3、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：(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WPt10103 W60s6105 J钢丝绳的拉力W6 105 JF7500Ns80m(3)3 “潜龙三号”的重力Gmg1.5 103 kg10N/kg1.5 10 4 N有用功W有Gh1.5 104 N20m3 105 J滑轮组的机械效率W有100%3105 J50%W6100%105 J2 小夏利用如图所示的滑轮组将重为280 N的物体匀速

4、提起。已知他自身所受的重力为500 N，双脚与地面的总接触面积为400 cm 2 ，动滑轮所受的重力为120 N，若不计绳重和摩擦，小夏对地面的压强为_Pa。【答案】 7500【解析】【分析】【详解】小夏对绳子的拉力为F1( G G动 )1( 280N 120N) 200N22小夏受到绳子的拉力F 拉、重力 G、地面的支持力F 支 ，因为小夏静止，小夏受到的重力等于拉力加上支持力，则地面的支持力F支 G人 F拉500N200N300N由于力的作用是相互的，则小夏对地面的压力F压F支300N受力面积S400cm 20.04m 2小夏对地面的压强F压300N7500Pap0.04m2S3 如图所示

5、，用滑轮组提重力为140N 的物体，当拉力为 50N 时，物体对地面的压力刚好为 0N。若重物与地面的接触面积-2 2，不计绳重和摩擦，每个滑轮质量相同，绳对S=210 m滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。若拉力F 为 40N，则定滑轮对天花板的拉力为_N，重物对地面的压强为_ Pa。3【答案】 901.510【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11(G+G动 )F =3动滑轮的重力G 动 =3F1-G=3 50N-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

6、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+2 40N=90N由力的作用相互性可知，定滑轮对天花板的拉力是90N。拉力 F 为 40N 时，滑轮组的动滑轮对物体的拉力F2=3F- G 动 =340N-10N=110N地面对物体的支持力F 支=G-F2=140N-110N=30N由力的作用相互性可知物体对地面的压力F 压= F 支 =30N物体对地面的压强F压30N3p=2 10-2m2 =1.5 10PaS4 如图所示，用滑轮组将重 120N 的物体匀速提升 2m，拉力为 50N，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重，动滑轮重为 _N，额外功为

7、_，滑轮组的机械效率为 _。【答案】 306080%【解析】【分析】【详解】1 由图知， n 3，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重，拉力F 1 （ G+G 动 ）3则动滑轮的重力G 动 3F G 350N120N 30N2 拉力做的有用功W 有用 Gh 120N2m 240J拉力端移动的距离s 3h 3 2m 6m拉力做的总功W 总 Fs 50N6m300J额外功W 额 W 总 - W 有用 300J-240J=60J3 滑轮组的机械效率W有用240J=80%W总300J5 小黄同学用水平力F 拉动如图所示装置，使重200N 的 A 物体 5s 内在水平地面上匀速运动了 120cm，物体 B 重

8、100N （物体 B 与 A 始终接触），此过程中A 受到地面的摩擦力为 24N，弹簧测力计的示数为 16N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和绳与滑轮间摩擦，则滑轮移动的速度为 _m/s ，物体 A 受到 B 施加的摩擦力 _（选填“水平向左”、“水平向右”或“为零”），水平拉力F 大小为 _N，水平拉力F 的功率为 _W。【答案】 0.12 水平向右809.6【解析】【分析】滑轮为动滑轮，滑轮移动的速度等于物体移动速度的二分之一；根据力的作用的相互性得出物体 A 受到 B 施加的摩擦力的大小及方向；物体A 受到向左的拉力等于地面对A 的摩擦力 f 地加上物体 A 受到 B 施加的摩擦力fA

9、；而滑轮为动滑轮，滑水平拉力F 为 F 左 的 2 倍，据此计算水平拉力 F 的大小；然后利用PFv 计算功率。【详解】1 物体移动的速度v物s物12010 2 m0.24m/st5s则滑轮移动的速度v轮110.24m/s 0.12m/sv物222 由力的作用是相互的，相互作用力大小相等，方向相反，而物体B 受到 A 的摩擦力与弹簧测力计的拉力是平衡力，大小等于16N，则物体 A 受到 B 施加的摩擦力也为16N，方向水平向右。3 物体 A 受到向左的拉力等于地面对A 的摩擦力加上物体A 受到 B 施加的摩擦力，即F左f地fBA24N16N40N滑轮为动滑轮，则水平拉力F 为F2F左240N8

10、0 N4 水平拉力 F 的功率PFv 轮80N0.12m/s9.6W6 一工人利用如图所示的滑轮组提起重物，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】【分析】【详解】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。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 _N。（不计滑轮重、绳

11、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=3 20N=60N物体受到的摩擦力为60N。2 物体移动的距离s物1 s绳 =16m=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 2F20N 2 40N弹簧测力计的示数为40N。8 如图所示，用力F1 和 F2 分别匀速提起物体 C 时，滑轮 _可以看作等臂杠杆（选填“ A或 “ B）”.若物体C 重为 50 牛，滑轮重力不计，则力F2 的大小为 _ 牛.【答案】 A25【解析】【详解】1 由图可知， A 滑

12、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。9 用一个动滑轮将重为8N 的物体匀速提高1m，所用竖直向上的拉力为5N，则动滑轮的机械效率为 _%；用此动滑轮将重为18N 物体也提高1m 时，所做的总功是_J。（不计绳重和摩擦）【答案】 80 20【解析】【分析】使用动滑轮，承担物重的绳子股数n=2，绳子末端移动的距离s=2h，有用功就是将物体提升对物体做的功（WGh ），拉力F做的功为总功（ WFs ），再利用机械效率的有总公式求出动滑轮的机械效率；根据W总W有W额 求出额外功，不计绳重和摩擦，使用动滑轮做的额外功就是提升动滑轮做的功

13、W额 G轮 h ，知道提升的高度，可以求出动滑轮重；再利用 F1 G轮G物 求拉力大小，知道s=2h，利用功的公式求拉力做的功（总n功）大小，根据WGh 求出有用功，利用效率公式求出此时滑轮组的机械效率。【详解】1 使用动滑轮时，承担物重的绳子股数n=2，物体被提升的高度h=1m，拉力移动距离snh2 1m2m有用功为W有Gh8N1m8J拉力做的总功为W总Fs5N2m10J滑轮组的机械效率W有100%8J100%80%W总10J2 根据 W总 W有 W额 可知，额外功为W额 W总W有10J8J2J不计绳重和摩擦，根据W额G轮 h 可知，动滑轮的重力G动W额2J2Nh1m不计绳重和摩擦，则有F1

14、 G动G物2N 18N10N2拉力做的总功W总F s 10N 2m20J10 如图所示，某人通过滑轮组将深井中的物体拉至井口.10s内被提升了己知物体在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有用 =Gh=720N 2m=1440J；(2)由图可知，滑轮组的有效绳子段数为n=3，根据 F=G +G动，则动滑轮的重力为：n

15、G动 =nF-G=3 300N-720N=180N；(3)根据= W有用 = Gh = Gh = G ，W总 Fs Fnh Fn人拉起货物时的机械效率为：G720N=80%。Fn300N 3答： (1)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%。11 用图 3 甲、乙两种方式匀速提升重为 100N 的物体，已知滑轮重 20N、绳重和摩擦力不计则A手的拉力： F 甲=F 乙；机械效率：甲 =乙B手的拉力：F 甲 F 乙 ；机械效率： 甲 乙C手的拉力：F 甲 F 乙 ；机械效率：甲乙D手的拉力：F 甲 F 乙 ；机械效率： 甲 乙【答案】 D【解

16、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：F甲 F 乙；两幅图中的W 有 是克服物体重力做的功是相同的，但乙图中拉力做功要克服动滑W有轮的重力做功，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总同时，总功越大的，机械效率越小；所以选 D12 小明在实验室内尝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），如图所示，其中所用动力最小的是（）ABCD【答案】 D【解析】【分析】【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

17、理可得F1 4m G 2m解得 F1 0.5G；B 图中为滑轮组，通过动滑轮绳子段数1G；n 3，所以 F2 3C 图中为动滑轮，动力作用在动滑轮的轴上，则F 2G；3D 图中是杠杆，设杆与水平面的夹角为，则有F4 4cosG 1 cos 1解得 F4 G。4由此可知动力最小的是D。故选 D。13 如图所示，甲、乙两套装置所用滑轮质量均相等，用它们分别将所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度.若 G1G2 ，所用竖直向上的拉力分别为F1 和F2 ，拉力做功的功率分别为P1 和 P2 ，两装置的机械效率分别为1 和2 （忽略绳重和摩擦），则下列选项中正确的是（） .A F1F212 P1P

18、2B F1F21 = 2 P1P2C F1F212 P1P2D F1F212 P1P2【答案】 B【解析】【详解】CD不计绳重及摩擦，因为拉力:1F（ GG动）nn12 ， n23 ，所以绳子受到的拉力分别为：1F1（ G1G动）21F2（ G2G动）3因为 G1G2 ，故：F1F2故 CD项错误；AB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 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；由W有100% 可知，机械效率相W总同，即：12W又因为所用时间相同，由Pt可知，拉力做功的功率：P1P2故 A 项错误， B 项正确。14 如图，工人要将一块重9

19、00N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500NB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 =500N1.6m/s=800W ，由于有摩擦和绳子自身的重量，所以工人做功的功率应大于800W

20、 ，故 C 错；对物体做的有用功为W 有=Gh=900N 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D15 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A10牛， 4 米 / 秒B2.5 牛， 4 米 / 秒C 10牛， 2 米 / 秒D 2.5牛， 2 米 / 秒【答案】A【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 :

21、22m/s=4m/s此时拉力应该是物重的2 倍，因此拉力为:F=2G=25N=10N故选 A16 如图，小华用滑轮组匀速提升一个重为900N的物体，人拉绳的力F 为350N，不计绳重和摩擦，若用这个滑轮组匀速提升2100N 的物体，绳未断裂，人的拉力为（）A650NB 700NC 750ND 800N【答案】 C【解析】【分析】【详解】由图可知，通过动滑轮绳子的段数：n=3，不计绳重和摩擦，绳子自由端拉力：F1= 1 （ G+G 动），3由此可得动滑轮重：G 动 =3F1-G=3 350N-900N=150N，当提起 2100N 物体时，人的拉力：F2= 1 （ G1+G 动 ）= 1 （ 2

22、100N+150N） =750N33故选 C17 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 =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； G1 由两根绳子承担G1G动2Fb则 b 处绳子的拉力为FbG1G动100N+20N260N2故 A 错误；C e 处绳子的拉力为Fe2FbG动260N20N140N故 C 正确；BD G2

23、 由两根绳子加上f 承担，则G2G动2FbFfF f2FbG动则G24Fb460N240N故 B、 D 错误。故选 C。18 如图甲所示，重为160N 的物体在大小为20N，水平向左的拉力F1 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F的功率 P =60W11B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】【详解】A由图甲可知，绳子承担物体受

24、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v2v物23m/s6m/s则物体向左运动时，由WFs1PFv 可得拉力 F 的功率ttP1F1v20N6m/s120W故 A 错误；B图甲中物体做匀速直线运动，物体受到的拉力与摩擦力是一对平衡力，而绳子承担力的段数 n 为 2，所以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，同时物体向左还受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W2F2 s240N2 1m80J故 D 正确。故选 CD。19 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