物理滑轮组的省力问题的专项培优易错难题练习题含答案

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刀与物重G物的关系，改变 G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出刀与G物的关系如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则卜列说法正确的是（）A.同一滑轮组的机械效率 刀随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率刀随G

2、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 年80%,则G物h80%Fs且有nF G物G动s nh代入可得上80%G物G动12N G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15NGw G 动 15N 3N83%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D正确。故选D。2.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

3、 将重200N的物体以0.2m/s速度匀速上升时，拉力功率为 Wo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=2 0.2m/s=0.4m/s绳重与摩擦不计，则拉力F = - （G 物+G 动）2即60N= -（100N+ G 动）2解得G动=20N,用此动滑轮将重 200N的物体时，拉力L =1 （200N+20N）=110N2拉力功率为P=F' v=110N 0.4m/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，

4、有用功增大，而摩擦不计、动滑轮重 不变，额外功不变，这样有用功在总功中所占的比例增大，滑轮组的机械效率将增大。3.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/ _二 一一一【答案】20 1【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1 .Ff得到拉力大小；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 力n=3,因不计绳重、摩擦及滑轮重

5、，则绳端的拉2物体运动的距离为60N 20N3m / 1m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。4.如图所示，用滑轮组将重 的摩擦及绳重，动滑轮重为120N的物体匀速提升2m,拉力为50N,不计滑轮与轴之间N,额外功为,滑轮组的机械效率为【答案】30 60 80%【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1F= (G+G 动)3则动滑轮的重力G 动=3F- G= 3X50NP 120N=30N2拉力做的有用功W 有用=Gh= 120NX 2m= 240J 拉力端移动的距离s=3h=3X 2m= 6m 拉力

6、做的总功亚总=5» 50NX 6m= 300J 额外功W 额=W 总-W 有用=300J-240J=60J3滑轮组的机械效率Wr 用240J=80%"W息300J5 .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No(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% 400 200 600 60%.1建

7、材质量为40kg,其重力为G mg=40kg 10N/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400=50%400+G解得G动=400N。（2）3滑轮组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W Fs 500N 24m=200Wt t 60s4滑轮组省一半的力，所以G才+G动=2F解得G材=600N。5此时的机械效率为600600+400=60%6 .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

8、匀速直线运动，此时物体与桌面的摩擦力大小为60N （不计绳重、动滑轮重及摩擦），则拉力F=N及其功率P=Wo【答案】20 6【解析】【详解】1由图可知，与动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：11F = -f=- X60N=20N ;3 32绳子自由端移动的速度为：v 绳=3v 物=3 x 0.1m/s=0.3m/s ;则拉力F的功率为：P=Fv 绳=20N X 0.3m/s=6W 。7 .如图所示，用力Fi和F2分别匀速提起物体 C时，滑轮 可以看作等臂杠杆（选填 “颜“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】A 25【解析】【详解】

9、1由图可知，A滑轮是定滑轮，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。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：事昌(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用=Gh=720NX 2m=1440JG+G(2)由图可知，滑轮组的有效绳子段数为n=3,根据F=,则动

10、滑轮的重力为:nG动=nF-G=3X 300N-720N=180N(3)根据Wt 用=Gh= Gh = GW Fs- Fnh - Fn人拉起货物时的机械效率为:G 720N=80%。Fn 300N 3答：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 .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 Jo根据滑轮组受力关系G物+G动n300N+G 动33 0.2m/s 5s 3m【答案】75 375【解析】【分析】【详解】1看图可知动滑轮上

11、绕过的绳子股数n=3oF得125N解得G 75N。2绳子末端移动距离S nh nv 物t5s内人拉绳子做的功W Fs 125N 3m 375J10 .如图所示，物重为 G的物体在不同简单机械中均处于平衡状态（不计机械自重和摩擦），拉力大小错误的是（） 1G3F2I2可得Fi=G,故正确，不符合题意;A.由图像可知11=12,由杠杆平衡条件 Fl i1B.由图像可知滑轮组 n=3,则F2 -G ,故正确，不符合题意;3C.由图像可知动滑轮动力作用在轴上，则F3 2G,故错误，符合题意； - 一 1八一D.不计机械自重和摩擦，则斜面为理想斜面，满足FL=Ghi即F4 -G ,故正确，不符2合题意。

12、故选C。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.则甲乙A.手的拉力：F甲=F乙；机械效率：刀甲二刀乙B.手的拉力：F甲F乙；机械效率：刀甲V刀乙C.手的拉力：5甲5乙；机械效率：刀甲刀乙D.手的拉力：F甲F乙;机械效率：刀甲”【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：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轮的重力做功，比甲图中做的总功要多，所以结合机械

13、效率公式可知，有用功相W心、同时，总功越大的，机械效率越小；所以选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

14、过的距离为 s=vt=0.2m/s x 1s=0.2m 绳子自由端移动的距离为s=3s' =3X0.2m=0.6m在1s内拉力F做功为W=Fs=2NX 0.6m=1.2J故B正确；C.在1s内拉力F的功率为1.2J1.2W故C错误；D.由图可知，承担摩擦力的绳子股数是3,1s物体做匀速直线运动，则工3所以f=6N故D错误。故选Bo13.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Fi、F2。不计绳重和摩擦，则下列判断正确的是()甲 乙A.拉力Fi小于F2B.拉力Fi的

15、功率小于F2的功率C.拉力Fi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Fi=1 (G+G 甲尸 1 (G+mg), F2=1 (G+G 乙尸 1 (G+0.5mg)3333故Fi> F2,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Wi= Fis, W2=F2s故Wi> W2,因为做功时间相同，所以拉力Fi的功率大于F2的功率，故BC错误；D,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，

16、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。i4.工人用如图所示的滑轮组，在4s内将重为i500N的物体沿水平方向匀速移动2m的过程中，所用的拉力大小为375N,物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍。在此过程中卜列说法不正确的是() A .绳子自由端沿水平方向移动了4mC.拉力F的功率为375W【答案】B【解析】【分析】(1)由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据B.物体受到的拉力为 750ND .该滑轮组的机械效率一定小于100%s nSA求出绳子自由端沿水平方向移动;(2)物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，二力的大小相等，根据Fa f

17、0.4G求出物体受到的拉力；W巧，根据W Fs求出拉力F做的功，根据P J求出拉力F的功率；(4)任何机械效率一定小于 100%。【详解】A.由图可知，n=2,则绳子自由端沿水平方向移动的距离s nsA 2 2m 4m故A正确，不符合题意；0.4 1500N600N0.4GFa fB.物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，则 物体受到的拉力故B错误，符合题意；Fs 375N 4m 1500JC.拉力F做的功则拉力F的功率W 总 1500J-375W4s5000N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的速度故

18、C正确，不符合题意；D.该滑轮组克服摩擦做额外功，故该滑轮组的机械效率一定小于100%,故D正确，不符合题意。故选B。15.如图所示为建筑工地上常用的吊装工具，物体M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 匀速拉动绳子时()JO AA.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】【详解】A.物重由2段绳子承担，建筑材料 P上升的速度vv 绳=1 x lm/s=0.5m/s22故A错误；B.定滑轮受向下的

19、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=3X 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 FaXOA=FbX OB,且OA:OB=1:2,所以Fb=FaX OA =1000NX -OA- =500NOB2OA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 b' =Fb=500N物体M受竖直向下的重力、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 支才#=Gm- F b&#

20、39; =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 =Fm 支寺=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Fff=F 支=400N故C正确;D.由图可知n=2,且滑轮组摩擦均不计，由F=1（G+G动）可得，建筑材料 P重2G=2

21、F-G 动=2X300N-100N=500N故D错误。故选Co16.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

22、正确。17 .小明用如图所示的甲、乙两个滑轮组，分别在相同时间内将同一重物匀速提升相同高度，每个滑轮的重均相等，不计绳重及摩擦，针对这一现象，小明得出了 4个结论：F1做的功等于F2做的功；甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率；使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力；Fi做功的功率等于F2做功的功率；其中正确的为（）C.、D.、【答案】D【解析】【分析】【详解】在不计绳重及摩擦时，拉力做的功等于提升物体和动滑轮做的功，因为物重相同，提升 的高度相同，所以两次拉力做的功都等于W总 Fs= G G动 h故曰做的功等于F2做的功，正确；在不计绳重及摩擦时，甲滑轮组和乙滑轮组的机械效率都为WlmW总即机械

23、效率相等，故正确； 甲滑轮组由两段绳子承重，拉力为乙滑轮组由三段绳子承重，拉力为所以使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力两次拉力做的功，用时也相等，根据正确；故选DoGhGFi GG 动2F2 g G 动3,正确；P 知，Fi做功的功率等于F2做功的功率，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5NB.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】WF绳 2sA.滑轮组的机械效率为 80%,根据公式 =可算出绳子上的力为W总、F拉sF拉 80% 10N 80% F 绳=4N22木块A在粗糙木板B上水平向左做匀速直线运动，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W