2020-2021备战中考物理专题训练---滑轮组的省力问题的综合题分类及答案

1、一、初中物理滑轮组的省力问题1 一名质量为55kg0.04m2的学生站在水平地面上，要用滑轮组、双脚与地面接触面积为在 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】【分析】【详解】(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mg55kg 10n/kg13750paps0.04m2s(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

2、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如图所示：。(3)有用功为克服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%总w可知w总w有g物 hpt则g物 h600n 1mp20s40wt0.75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。2 如图所示的滑轮组，不计绳重及摩擦。水平拉力f 作用下将重为动，已知绳子自由端速度为0.3m / s ，物体 a 受到的摩擦力f0.1g30n 的物体，水平拉力a 匀速拉f 为_ n ，在2s内物体移动

3、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，则水平拉力：f1 f1 3n1nn32 物体的速度：110.3m / s0.1m/ sv物v绳n3由 vs2s 内物体移动的距离得，在ts物v物t 0.1m/s 2s0.2m故 2s内物体移动的距离为0.2m 。3 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】 8020【解析】【分析】使用动滑

4、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（w有gh ），拉力f 做的功为总功（w总fs ），再利用机械效率的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w额g轮 h ，知道提升的高度，可以求出动滑轮重；再利用f1g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gh8n1m8

5、j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 g动g物2n 18n10n2拉力做的总功w总f s 10n 2m20j4 小夏利用如图所示的滑轮组将重为280 n的物体匀速提起。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

6、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300n7500pap0.04m2s5 用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，分别匀速将两个相同的钩码在相同时间内提升相同高度，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“

7、高于”、“低于”或“等于”）。甲图中若钩码总重100n，动滑轮重为20n，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 动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，w 额=g 轮 h， w 有用 =g 物 h，故利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，据=w有用甲可知，滑轮组的机械效率相同，即：w总=乙；3

8、 如甲图，泥桶由3 股绳子承担，则n=3， s=3 h，s=6m，泥桶上升的高度为：11h=s=6m=2m ；3 34 不计摩擦及绳重，则滑轮组的机械效率为：w有用w有用gh=g100n=w额=100 % 83.3%。w总w有用gh g动 hgg动100n 20n6 如图所示，物体a 重 100n，沿水平方向匀速拉动物体前进时，若物体a 与地面间摩擦力 f=60n，不计滑轮重和绳与滑轮间摩擦，则绳端的拉力f 是 _n，当绳子自由端向左移动 3 米时，物体a 向左移动 _m 。【答案】 201【解析】【分析】由图中滑轮组可知，n=3，由于不计绳重、摩擦及滑轮重，根据滑轮组的省力公式1f f 得到

9、拉力大小；根据绳子自由端移动的距离与物体运动的距离的对应关系得到物3体运动的距离。【详解】1 由图可知，与动滑轮相连的绳子段数是n=3，因不计绳重、摩擦及滑轮重，则绳端的拉力f1f160n 20n332 物体运动的距离为s拉3ms物1m33【点睛】本题考查滑轮组省力公式的应用，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是对动滑轮上绳子段数的判断。7 如图所示，在水平拉力f 的作用下，重为300 n的物体恰能在水平桌面上以0.lm/s的速度做匀速直线运动，此时物体与桌面的摩擦力大小为擦），则拉力f=_n 及其功率p=_w 。60n（不计绳重、动滑轮重及摩【答案】 206【解析】【详解】1 由图可知，与动

10、滑轮相连的绳子段数为 3，不计绳重、动滑轮重及摩擦，则绳端的拉力：f= 1 f= 1 60n=20n ；332 绳子自由端移动的速度为：v 绳 =3v 物 =30.1m/s=0.3m/s ；则拉力 f 的功率为：p=fv 绳=20n 0.3m/s=6w 。8 小黄同学用水平力运动了 120cm，物体f 拉动如图所示装置，使重200n 的 a 物体b 重 100n （物体 b 与 a 始终接触），此过程中5s 内在水平地面上匀速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

11、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；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1 v物10.24

12、m/s 0.12m/s222 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f 2f左2 40n80 n4 水平拉力 f 的功率pfv 轮80n0.12m/s9.6w9 某同学用如图所示滑轮组将重为300n 的物体以0.2m/s 的速度匀速向上拉动，拉力为125n（不计绳重及摩擦），则动滑轮重_n， 5s 内人拉

13、绳子做的功是_j。【答案】 75375【解析】【分析】【详解】1 看图可知动滑轮上绕过的绳子股数n=3。根据滑轮组受力关系g物 +g动fn得300n+g动125n3解得 g动75n。2 绳子末端移动距离snhnv物 t30.2m/s5s3m5s 内人拉绳子做的功wfs125n3m375j10 小红利用弹簧测力计、钩码来研究动滑轮的作用，每次都匀速提物体，做实验情况如图所示，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，省力但是不能改变用力的方向。使用同一动滑轮匀速 (竖直 )

14、提不同物体，物体越轻，拉力越小。【解析】【详解】(1)1 由图可知 ,比较 (a)、 (b)两图提起物体一样重 ,(b) 中弹簧测力计示数小于 (a) 中弹簧测力计示数，所以：使用动滑轮可以省力，动滑轮相当于一个动力臂是阻力臂两倍的杠杆，所以不能改变用力方向；(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。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：

15、甲乙d手的拉力：f 甲 f 乙 ；机械效率： 甲 乙【答案】 d【解析】【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 体重为60kg的工人利用如图滑轮组将一质量为80kg的重物a 匀速提升1m ，此时该滑轮组的机械效率为80%（不计绳重与摩擦，g 取10n/k

16、g ），小明对此工作过程及装置作出了以下论断：动滑轮重为200n此过程中，工人对绳的拉力做功1000j重物匀速上升过程中，它的机械能增大若增大重物a 的质量，该工人用此滑轮组匀速拉起重物时，机械效率不可能达到90%关于小明的以上论断（）a只有正确b只有正确c只有正确d都正确【答案】c【解析】【分析】【详解】由题意物体所受的重力g物m物 g80kg10n/kg=800n物体上升的高度h1m ，此时滑轮组做的有用功为w有 =g物h800n1m800j根据机械效率公式= w有100%=80% 有，总功为w总w有800jw总 =1000j而 w总 = w有w额 有w额 =w总w有 =1000j800j

17、=200j又因为 w额 =g动 h 可得w额200j 200ng动 =h1m均正确。机械能是动能和势能的总和，当重物匀速上升过程中，动能不变，势能增加，它的机械能增大，正确。若要滑轮组的机械效率达到90% ，由效率公式有=w有m物 ghw总100%90%1(m物 g m动g) 3h3化解可得当 m物 =9m动 时，滑轮组的效率能到达90% ，则若增大重物a 的质量，用此滑轮组匀速拉起重物时，机械效率能达到90%，错误。故选 c。13 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

18、，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f1 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%【答案】d【解析】【详解】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：f1 的方向也是竖直向下的，在提升l1ob2l2oa1所以，动力f1 的大小始终不变，故a 错误；bc由于在甲图中， ob=2oa，即动力臂为阻力臂的 2 倍，由于不计摩擦及杠杆自重，所以，由杠杆平衡条件知道，动力为阻力的一半，即f11 g1400n 200n22由图乙知道，承担物

19、重是绳子的段数是n=3，不计绳重和摩擦，则f211g g动500n+50n150n，22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/s 3=0.06m/s，故乙方式f2 的功率是：p=f2 v 绳 =150n0.06m/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：w有用100%=gh400n88.9%w总100%=100%gh g轮 h400n 50n故 d 正确14 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 。在施工过程中，下列说法正确的是（）a工人的拉力为500nb工人拉绳

20、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 ，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

21、确；应选d15 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】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f1f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。16 如图 ,水平桌面上的物体a 重 100n，物体 b 重 40n，此时物体b 恰能匀速下降；当用一水平向左的力f

22、 拉动物体a 在 2s 内匀速向左移动1m 的过程中，若不计动滑轮和绳的重力，不计绳与滑轮及滑轮轴间的摩擦，则下列说法正确的是（）a b 上升了2mb拉力f 的功率为20wc物体a 与桌面间的滑动摩擦力为40nd吊着b 物体的绳子所做的功为40j【答案】b【解析】【分析】【详解】a滑轮组的动滑轮绕2 段绳，当用一水平向左的力f 拉动物体a 在 2s 内匀速向左移动1m 的过程中， a 移动的距离为b 升高高度的2 倍， b 上升了1mhb=0.5m ，2故 a 错误；bc当 a 向右做匀速直线运动，平衡力，故a 水平方向上受到水平向右的拉力和向左的摩擦力为一对11f=gb= 40n=20n，2

23、2当 a 向左做匀速直线运动，水平方向上受到水平向左的拉力、向右的摩擦力、b 对 a 的拉力，由于滑动摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关，因压力不变，接触面的粗糙程度不变，故摩擦力不变，所以向右的摩擦力为：f=20na 向左做匀速直线运动，受到平衡力的作用，a 受到的水平向左的拉力为：1f=f+gb=20n+20n=40n，2拉力 f 的功率为：wfs40n1mp=20w，tt2s故 b 正确， c 错误；d绳子拉力对物体b 所做的功为：w=gbhb=40n 0.5m=20j，d 错误17 利用质量相等的滑轮，组装成如图所示的两种方式，将同一重物提升相等高度。若绳重和摩擦不计，下列分

24、析中正确是 ( )a甲图中绳自由端移动距离较小b乙图中绳自由端作用力较小c两种方式所做的额外功相等【答案】 cd增大提升高度，机械效率都会变大【解析】【详解】a 若物体升高高度为 h，则拉力移动的距离为s2h ， s2h ，则 ss。故 a 错甲乙甲乙误；b甲中： 2f甲 =g动 +g ，乙中： 2f乙 =g动g ，所以 f甲 =f乙 。故 b 错误；c甲中： w甲额 =g动 h ，乙中： w乙额 =g动 h ，所以 w甲额 =w乙额 。故 c 正确；d机械效率公式：= w有 = ghghg ，w总fsfnh nf所以机械效率跟物体升高的高度无关。故d错误。18 如图所示，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，人的拉力f 为（）a400nb 450nc 500nd 600n【答案】 b【解析】【分析】【详解】由图可知，绳子承担重物的段数n 为3，提升一个重为600n的物体时，拉绳的力f 为250n，根据f1ng物g动求出动滑轮的重力为g动3fg物3250n600n150n当提升一个重为1200n 的物体时，人的拉力为11fg物g动1200n150n450nn3综上所述， acd项不符