长春备战中考物理二轮滑轮组的省力问题专项培优易错难题

1、一、初中物理滑轮组的省力问题1 用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率g 物的关系，改变g 物，竖直向与物重上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出与 g 物 的关系如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是（）a同一滑轮组的机械效率随 g 物 的增大而增大，最后等于100%b此滑轮组动滑轮的重力为5nc当 g 物 =15n 时，滑轮组机械效率为=75%d g 物 不变，改变图甲中的绕绳方式，滑轮组的机械效率仍不改变【答案】 d【解析】【分析】【详解】a使用滑轮组时，克服物重的同时，不可避免地要克服动滑轮重、摩擦和绳子重做额外功，所以总功一定大于有用功，机械效率一定小于1，即同一滑轮组的机械效

2、率随 g 物 的增大而增大，但最终不能等于100%，故 a 错误；b由图可知，g 物=12n，此时 =80%，则g物 hfs且有80%nfg物g动snh代入可得g物12n80%g物g动12ng动故滑轮组动滑轮的重力为g动3n故 b 错误；c当 g 物 =15n 时，滑轮组机械效率为g物15n83%g物g动15n3n故 c 错误；d g 物 不变，改变图甲中的绕绳方式，如图所示因为此图与题干中甲图将同一物体匀速提高相同的高度，所以所做的有用功相同；忽略绳重及摩擦时，额外功相同，所以总功相同，滑轮组的机械效率仍不改变，故故选 d。d 正确。2 如图所示，分别利用甲、乙两滑轮匀速提起两个相同的重物（

3、不计滑轮重力及摩擦），其中甲装罝为 _滑轮，它的优点是可以_，若相同时间内，拉力f1、 f2 做相同的功，则拉力f1、 f2 做功时的功率p1_ p2，重物被竖直提升的高度h 甲 _h 乙 （最后两空均选填“小于”、“等于”或“大于”）【答案】定可以改变用力的方向等于等于【解析】【分析】【详解】1 由图示可知，甲是定滑轮；2 甲装置中物体向上运动，拉力的方向是向下，所以甲滑轮可以改变用力方向；3 相同时间内，拉力12做相同的功，根据w可知，拉力 f12做功时的功率1等f 、 fp=、fpt于 p2 ；4 用滑轮甲、乙匀速提升两个相同的重物（不计滑轮重力及摩擦），它们都是克服物体的重力做功，即w

4、=gh，因为拉力f1、 f2 做的功相同，所以重物被竖直提升的高度相同，h 甲等于 h 乙 3 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 10 1:110【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

5、=1g=1 20n=10n223 因为使用任何机械都不能省功，当f1和 f 所做的功相等，物体a. b 重力相同，移动的2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。4 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

6、_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 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

7、，则滑轮组的机械效率为：w有用w有用=gh=g100n=w额gh g动 hg=100 % 83.3%。w总w有用g动100n 20n5 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。6 如图所示，不计绳子、滑轮的重力及它们之间的摩擦，当用大小为10n 的拉力 f 拉重50n 的物体时，物体恰好以 v=2m/s 的速度沿水平面做

8、匀速直线运动，此时物体受到水平面的摩擦力为 _n，拉力 f 的功率为 _w ；将拉力 f 增大为 20n 时，物体受到水平面的摩擦力将_（选填“增大”、“减小”或“保持不变”）。【答案】 2040不变【解析】【分析】使用动滑轮可以省一半力；物体匀速运动，受平衡力，平衡力大小相等，判断出摩擦力根据绳子段数判断出绳子的速度；wfs根据 pfv 算出拉力 f 的功率；影响摩擦力tt的因素：压力和接触面的粗糙程度。【详解】1 因为使用动滑轮可以省一半力，所以拉物体的力为f2f2 10n20n物体做匀速直线运动，处于平衡状态，拉力和摩擦力一对平衡力，大小相等，则ff20n2 由图知有 2 段绳子拉着物体

9、，则有v绳2v物22m/s4m/s则拉力 f 的功率为p fv绳 10n 4m/s=40w3 将拉力 f 增大为 20n 时，物体对水平面的压力和接触面的粗糙程度都不变，所以受到水平面的摩擦力不变。【点睛】本题考查了动滑轮的使用、平衡条件的应用、功率的计算、影响摩擦力的因素等知识，要牢记影响滑动摩擦力的两个因素，当两个因素都不变时，摩擦力的大小不变，与其它因素无关。7 小李用如图所示的装置提升货物。已知货物重g 物 =720n，在 t=5s 内货物被匀速竖直提升了 h=1m ，小李始终静止在地面上，并且对绳子自由端的拉力f=400 n 且竖直向下。求在此过程中：(1)动滑轮对货物做的有用功；(

10、2)拉力 f 所做的总功；(3)拉力 f 做功的功率；(4)使用该装置提升货物时的机械效率。【答案】 (1)720j；(2)800j； (3)160w； (4)90%【解析】【分析】【详解】(1)动滑轮对货物做的有用功就是货物上升克服重力势能做的功，为w有g物 h720n 1m720j(2)动滑轮与 2 股绳子接触，故n=2，拉力f 所做的总功为w总fsnfh2400n1m 800j(3)由功率公式，可知拉力f 做功的功率为pw总800jt160w5s(4)该装置提升货物时的机械效率为w有 100%720j90%w总800j答： (1)动滑轮对货物做的有用功为720j；(2)拉力 f 所做的总

11、功为800j；(3)拉力 f 做功的功率为160w；(4)使用该装置提升货物时的机械效率为90%。8 如图所示，某人通过滑轮组将深井中的物体拉至井口.己知物体在10s 内被提升了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g +g动，则动滑轮的重

12、力为：n=3，根据 f=ng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%。9(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

13、】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，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。1

14、0 工人利用图甲所示的滑轮组将重为400n的物体向上匀速提起2m ，所用拉力为250n（ 1）求滑轮组的机械效率； _（ 2）如果要用这个滑轮组达到更省力的效果，绳子应该怎样绕，请在图乙中画出绳子的绕法； _（ 3）用甲乙两个滑轮组把同一物体提升同样高度，不计绳重和摩擦，机械效率的关系是 甲 _ 乙（选填“”，“ =”， “”）【答案】 80%；=【解析】【详解】（1）由图甲可知，滑轮组承担重物和动滑轮重的绳子的股数n=2，则拉力端移动距离s=2h=2 2m=4m，工人做的有用功：w 有用 =gh=400n2m=800j ，工人做的总功：w 总=fs=250n4m=1000j，滑轮组的机械效率

15、： w有用100%800j100%80% ；w总1000j（ 2）如果要用这个滑轮组达到更省力的效果，绳子应从动滑轮上面的挂钩开始绕起，依次绕过上面的定滑轮和下面的动滑轮，如图所示：（ 3）用甲乙两个滑轮组把同一物体提升同样高度，做的有用功相同；不计绳重和摩擦，做的额外功是提升动滑轮做的功，由题意可知，动滑轮的重力相同，提升动滑轮的高度也相同，由 w=gh 可知做的额外功相同；因为w 总=w 有用 +w 额 ，所以做的总功相同，由w 有用 100%可知两个滑轮组的机械效率相同，即甲 =乙 w总11 如图所示两个物体a 和 b，质量分别为m和 m（已知 mm），用跨过定滑轮的轻绳相连， a 静止

16、在水平地面上若滑轮与转轴之间的摩擦不计且滑轮质量不计，则（）a天花板对滑轮的拉力大小为（m+m） gb绳子对物体a 的拉力为（ m-m） gc地面对物体a 的支持力为mgd绳子对天花板的拉力为2mg【答案】 d【解析】【详解】b由图可知该滑轮为定滑轮，因物体b 静止，则滑轮两侧每股绳子上的拉力都等于物体b的重力 mg，所以绳子对物体a 的拉力为mg，故 b 错误；a滑轮与转轴之间的摩擦不计且滑轮质量不计，该滑轮受到天花板对它向上的拉力和两股绳子向下的拉力，所以由力的平衡条件可知，天花板对滑轮的拉力大小为2mg，故 a 错误；d根据相互作用力可知，滑轮对天花板的拉力大小也为2mg ，即绳子对天花

17、板的拉力为2mg，故 d 正确；c物体 a 受三个力的共同作用，向下的重力gmg 、绳子向上的拉力f=mg 和地面对物体 a 向上的支持力n；由于物体a 处于静止状态，所以物体a 所受的三个力的合力为0，即fng所以，地面对物体a 的支持力的大小为ngfmgmg （ mm） g故 c 错误。故选 d。12 质量是 6kg 的物体 a 放在水平桌面上，利用图所示的装置使物体以0.2m/s 的速度做匀速直线运动，弹簧测力计始终保持水平，其示数为2n，不计滑轮和绳子的重和滑轮组内部的摩擦，则（ g 取 10n/kg ）（）a作用在绳端的拉力f 为 6nb在 1s 内拉力 f 做功 1.2jc在 1s

18、 内拉力 f 的功率是0.4wd水平桌面对物体a 的摩擦力是2n【答案】 b【解析】【分析】【详解】a绳子上的力是相等的，因为弹簧测力计的示数是2n，所以，作用在绳端的拉力f 为2n故 a 错误；b根据图示可知，滑轮组动滑轮上有三股绳子。物体a 在 1s 内通过的距离为s=vt=0.2m/s 1s=0.2m绳子自由端移动的距离为s=3s =3 0.2m=0.6m在 1s 内拉力 f 做功为w=fs=2n 0.6m=1.2j故 b 正确；c在 1s 内拉力 f 的功率为w1.2jp1.2wt1s故 c 错误；d由图可知，承担摩擦力的绳子股数是3，物体做匀速直线运动，则ff3所以f=6n故 d 错

19、误。故选 b。13 如图所示， 甲滑轮组中滑轮的质量均为m，乙滑轮组中滑轮的质量均为0.5m，用甲、乙滑轮组分别使重力均为g 的重物在相同时间内匀速上升相同高度h，绳子自由端的拉力分别为 f1 、 f2 。不计绳重和摩擦，则下列判断正确的是（）a拉力b拉力c拉力f1 小于 f2f1 的功率小于f2 的功率f1 做的功小于拉力f2 做的功d甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组的机械效率【答案】 d【解析】【分析】【详解】a 由图知，图甲、图乙滑轮组，n=3，因为不计绳重和滑轮轴处摩擦，所以11(g+mg)， f 2=11f1=(g+g 甲)=(g+g 乙 )=(g+0.5mg)3333故 f1 f 2

20、，故 a 错误；bc 重物在相同时间内匀速上升相同高度h，则拉力移动距离s 相同，拉力做功w = f s， w =fs1122故 w121的功率大于2的功率，故 bc 错误； w ，因为做功时间相同，所以拉力ffd甲滑轮组和乙滑轮组做的有用功相同，g 甲 g 乙，则甲滑轮组做的额外功多，故甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组的机械效率，故d 正确。故选 d 。14 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1

21、ff 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。15 关于图中的简单机械，说法正确的是（）a图甲中的剪铁片剪刀的动力臂小于阻力臂，所以是省力杠杆；b图乙中旗杆顶端装有动滑轮，利用它来升国旗，可以改变力的方向；c利用图丙中的滑轮组提升重物，省功但费距离；d利用图丁中的滑轮组提升重物，省力又能改变力方向。【答案】d【解析】【详解】a剪铁片剪刀使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故a 错误；b图乙中旗杆顶端装有

22、定滑轮，利用它来升国旗，可以改变力的方向，故b 错误；c使用任何机械都不省功，故c 错误；d利用图丁中的滑轮组提升重物既省力又能改变力的方向，使用方便，故d 正确。16 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 21

23、00n 物体时，人的拉力：f2= 1 （ g1+g 动 ）= 1 （ 2100n+150n） =750n33故选 c17 用下列方法匀速提升同一重物，若不计绳子、滑轮的重力及摩擦，其中最省力的是（）abcd【答案】 c【解析】【分析】【详解】不计绳子、滑轮的重力及摩擦，提起的是同一物体g；a此图是动滑轮，由动滑轮及其工作特点可知，省一半的力，即f1 g ；2b此图是定滑轮，由定滑轮及其工作特点可知，不省力，即f g ；c此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子有3 股，则 f1 g ；3d此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子有2 股，则 f1 g 。2由以上可知：在不计绳子、滑轮的重力及摩擦的情况下最省力

24、的是c。故选 c。18 如图所示，在粗糙水平地面上，用10n 的力 f 沿水平方向拉滑轮（不计滑轮重力）木板 b 静止，木块a 在粗糙木板b 上水平向左做匀速直线运动，5s 内木块 a 移动了 0.5m ，滑轮组的机械效率为80%?下列说法正确的是（）a木块 a 受到的摩擦力为 5n b地面对木板 b 的摩擦力为 4nc 5s 内绳子拉力对木板b 做的功为2jd拉力 f 的功率为 0.5w【答案】 d【解析】【分析】【详解】a滑轮组的机械效率为80%，根据公式= w有 f绳 2s 可算出绳子上的力为w总f拉 sf拉80%10n80%f绳 =4n22木块 a 在粗糙木板 b 上水平向左做匀速直线

25、运动，根据二力平衡，摩擦力等于绳子上的力，为 4n， a 错误；b木板 b 静止，受力平衡，对其受力分析，受到绳子的拉力为5n，方向向右，还受到木块 a 的摩擦力为 4n，方向向左，因此地面给木板b 的摩擦力大小为1n，方向向左， b 错误；c 5s 内木板 b 静止，绳子拉力对木板b 做的功为0j， c 错误；d 5s 内木块 a 移动了 0.5m，则拉力拉着滑轮移动了0.25m，拉力 f 的功率为wfs 10n0.25mpt5s0.5wtd 正确。故选 d。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运动了10s，滑轮组

26、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 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