物理滑轮组的省力问题的专项培优练习题(含答案)及答案

1、一、初中物理滑轮组的省力问题1 如图所示，用f1 的力将物体b 匀速提升h，若借助滑轮组用f2 的力把物体b 匀速提升相同高度。下列说法确的是（）a使用滑轮组过程中，绳子移动距离是物体的上升高度的两倍b f1 一定大于 f2f1hc滑轮组的机械效率为3hf2d f2 做功的功率比f1 做功的功率大【答案】 d【解析】【分析】【详解】a动滑轮与 3 股绳接触，故 n=3，使用滑轮组过程中，绳子移动距离是物体的上升高度的三倍，故 a 错误；b由于f2= gg动 = f1g动33故如果动滑轮很重，则f1 不一定大于f2，故 b 错误；c滑轮组的机械效率为w有用ghf1hw总100%3f2hnf2 h

2、故 c 错误；d f1 做功的功率为p1 =f1vf2 做功的功率为p2nf2v( f1g动 )v可知， f2 做功的功率比f1 做功的功率大，故d 正确。故选 d。2(1)如图甲所示，图中的装置相当于一个_(填一种简单机械的名称)(2)如图乙所示，使用此简单机械的主要目的是_(3)如图丙所示，橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，中间系一个钩码，就做成了能自动回头的“”“明_魔罐 ，当将魔罐 在水平地面上滚出后，还能自动滚回来，这说【答案】滑轮组省力机械能之间可以相互转化【解析】【详解】(1)1 由图甲可知，绳子和木棍组合在一起，起到滑轮组的作用，用较小的力就可以使作用有较大力的两根木棍靠拢

3、，说明使用该滑轮组可以省力；(2)2 图乙是过盘山公路，盘山公路相当于斜面，山高一定，盘山公路相当于增大了斜面长度，因为在斜面高一定时，斜面越长越省力，所以人们修建盘山公路的目的是为了省力；(3)3 魔罐在开始滚动的时候，具有动能，滚动的过程中，罐子动能转化为橡皮筋的弹性势能，当动能为零时，弹性势能最大，魔罐开始向回滚动，在魔罐滚回来的过程中橡皮筋弹性势能减小，罐子动能增大，弹性势能转化为动能。魔罐来回滚动，说明了机械能是可以相互转化的。3 用一个动滑轮提起重 100n 的物体（绳重与摩擦不计），所用拉力 60n。若用此动滑轮将重 200n 的物体以 0.2m/s 速度匀速上升时，拉力功率为

4、_w。较前一次提升物体，该滑轮的机械效率_（选填“变大”、“不变”或“变小”）【答案】 44变大【解析】【详解】1 根据题意可知，物体以 0.2m/s 速度匀速上升，对于动滑轮，绳子移动的速度v=20.2m/s=0.4m/s绳重与摩擦不计，则拉力1f=(g 物 +g 动 )2即160n=(100n+ g 动 )2解得 g 动 =20n ，用此动滑轮将重200n 的物体时，拉力1f =(200n+20n)=110n2拉力功率为p=f v=110n0.4m/s=44w拉力功率为44w 。2 较前一次提升物体，物体的质量增加，重力增大，有用功增大，而摩擦不计、动滑轮重不变，额外功不变，这样有用功在总

5、功中所占的比例增大，滑轮组的机械效率将增大。4 如图所示，不计滑轮重及摩擦，物体a、 b 均重为 20 牛。当用力f2 匀速提升物体b时，以滑轮的轴为参照物，物体b 是 _ 的 （选填 “静上 ”或“运动 ”），此时力f2 大小为_牛。若 f1 和 f2 所做的功相等 ,物体 a、 b 移动的距离之比是_，当绳子自由端上升 1 米时，力f2 所做的功为 _焦。【答案】静止101:110【解析】【详解】1 以滑轮的轴为参照物，物体b 相对与参照物的位置没有改变，是静止的；2b 物体使用的是动滑轮，能省一半力，不计滑轮的重和摩擦，拉力：f2=1g=1 20n=10n223 因为使用任何机械都不能省

6、功，当f 1 和 f2所做的功相等，物体a. b 重力相同，移动的距离相同，故距离之比是 1:1。4 当绳子自由端上升 1 米时，力 f 2 所做的功为：w=fs =10n1m=10j。5 用如图所示的滑轮组，将重为16 n的物体以0.2 m/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】【分析】【详解】（1）由图知， n=2，则拉力端移动的距离s=2h，滑轮组的机械效率：w有用ghghgw总fsf 2h2f则拉力g16n10nf280%2（2）拉力端移动的速度v=2v 物=20.2m/s=0 .

7、4m/s ，拉力做功功率 :p=fv=10n0.4m/s=4w ；（3）不计绳重及摩擦，拉力f 1 g g动2动滑轮重力：g 动=2f g=210n16n=4n 6 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“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

8、 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 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gh g动 hg=

9、100 % 83.3%。w总w有用g动100n 20n7 如图所示，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 -2 2为 0n。若重物与地面的接触面积s=2 10 m ，不计绳重和摩擦，每个滑轮质量相同，绳对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

10、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=s2 10 -2 m 2=1.5 10pa8 工人用图甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定，滑轮组的机

11、械效率随建材重力变化的图像如图乙所示，滑轮和绳的摩擦力及绳重忽略不计。则：（1）若某次运送建材的质量为40kg，滑轮组的机械效率是_。动滑轮的重力是_n。（2）若工人在1min内将建材匀速竖直向上提升12m ，作用在绳上的拉力为500n 时，拉力的功率是 _w，运送建材的重力是_n，此时的机械效率是_。【答案】 50%40020060060%.【解析】【分析】【详解】(1)1 建材质量为40kg，其重力为gmg =40kg10n/kg=400n由图乙得，当建材重力为400n 时，滑轮组机械效率为50%。2 此时机械效率=g400=50%gg动400+g动解得 g 动=400n。(2)3 滑轮组

12、由一个动滑轮和一个定滑轮组成，与动滑轮相连的绳子有两段，则该滑轮组可以省一半的力，建材向上提升了12m ，则绳子段移动的距离为24m ，拉力功率pwfs = 500n 24m =200wtt60s4 滑轮组省一半的力，所以g材 +g动 =2f解得 g材 =600n 。5 此时的机械效率为g材=600=60%=g动600+400g材9 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

13、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 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/kg ），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

14、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=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 gh=100%190%w总(m物 g m动

15、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。11 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运动了10s，滑轮组的机械效率为80%，则在此过程中下列说法正确的是（）a绳子自由端移动的距离为2mb物体与地面间的滑动摩擦力为48nc拉力 f 的功率为 4wd有用功为120j【答案】 b【解析】【分析】【详解】a由图知n 3，则绳子自由端移动的距离s 绳 3s 物 3v 物 t 30.2m/s 10s6m故 a 错；b

16、因为= w有100% = fs物100%=fs物100%= f100%=80%w总fs绳f 3s物3f所以物体与地面间的滑动摩擦力f3f80%320n80%48n故 b 正确；c拉力做的功为w 总 fs 绳 20n6m120j拉力做功的功率w总120jp12wt10s故 c 错误；d有用功w 有 fs 物 fv 物 t 48n0.2m/s 10s 96j故 d 错。故选 b。12 如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力和绳重忽略不计。在物体匀速上升过程中，甲、乙两图的拉力及机械效率的关系正确的是（）a f12b f1f2， 1f2， 1=2【答案】 b【解析】【分析】【详解】由

17、图可知，图甲中绳子承担重物的段数为3，图乙中绳子承担重物的段数为2 ，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力和绳重忽略不计，则它们绳子末端的拉力各自为f11 g物g动1 g物g动n3f11 g物g动1 g物g动n2所以f1 1 (3g +g动）2 2所以(f1 +f2 )f3故不符合题意；由于物体升高均为h；w w f h f h (f +f )hw3=f3h；因为 (f f )f所以(w1+w2 )w3故 b 不合符题意；c 依w有ghg=，说明滑轮组一定时，物重越大，机械效率越大，即w总g总hg+g动1 2 3 ，故 c 不合符题意；d由 w 有=gh， p= gh 可知tp1+p2

18、gh2gh3ght+；ttp33ght所以 p1+p2=p3，故 d 符合题意。故选 d。【点睛】一个不加条件成立等式，可以用某种情况时不成立来判断它不成立。18 如图所示为建筑工地上常用的吊装工具，物体是重为 o，已知长度 oa ob=1 2，滑轮下面挂有建筑材料700n，杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计。当工人用5000n 的配重，杠杆ab 的支点p，每个滑轮重100n，工人体重为300n 的力竖直向下以1m/s 的速度匀速拉动绳子时（）a建筑材料p 上升的速度为3m/sb物体m 对地面的压力为5000nc工人对地面的压力为400nd建筑材料p 的重力为600n【答案】c【解析】【分析】【

19、详解】a物重由2 段绳子承担，建筑材料p 上升的速度v= 1 v 绳= 1 1m/s=0.5m/s22故 a 错误；b定滑轮受向下的重力、 3 段绳子向下的拉力、杠杆对定滑轮向上的拉力，由力的平衡条件可得f a =3f+g 定 =3 300n+100n=1000n杠杆对定滑轮的拉力和定滑轮对杠杆的拉力是一对相互作用力，大小相等，即fa= f a=1000n根据杠杆的平衡条件faoa=fb ob，且 oa:ob=1:2，所以oaoa=500nfb=fa=1000nob2oa因为物体间力的作用是相互的，所以杠杆对物体m 的拉力等于物体m 对杠杆的拉力，即f =f =500nbb物体 m 受竖直向下

20、的重力、竖直向上的支持力、竖直向上的拉力，则物体m 受到的支持力为fm 支持 =gm - f b =5000n-500n=4500n因为物体间力的作用是相互的，所以物体m 对地面的压力fm 压 =fm 支持 =4500n故 b 错误；c当工人用300n 的力竖直向下拉绳子时，因力的作用是相互的，则绳子对工人会施加竖直向上的拉力，其大小也为300n，此时人受竖直向下的重力g、竖直向上的拉力f、竖直向上的支持力f 支 ，由力的平衡条件可得f+f 支=g，则f 支 =g-f=700n-300n=400n因为地面对人的支持力和人对地面的压力是一对相互作用力，大小相等，所以工人对地面的压力f 压=f 支 =400n故 c 正确；d由图可知 n=2，且滑轮组摩擦均不计，由1p 重f= (g+g 动 )可得，建筑材料2g=2f- g 动=2300n-100n=500n故 d 错误。故选 c。19 如图所示，小华用滑轮组竖直匀速提升