培优滑轮组的省力问题辅导专题训练附详细答案

1、、初中物理滑轮组的省力问题1 .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（）B.工人拉绳的速度为 2.4m/sD.工人做功的机械效率小于90%A.工人的拉力为 500NC.工人做功的功率为 400W【答案】D【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=500NX1.6m/s=800W,由于有摩擦和绳子自身的重量

2、，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 a=Gh=900NX 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 D.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30N的物体A匀速拉动，已知绳子自由端速度为0.3m/s,物体A受到的摩擦力f 0.1G ,水平拉力F为N ,在2s内物体移动的距离为 m。【答案】1 0.2【解析】【详解】1由图可知，连接动滑轮的绳子股数fn=3,由题意知，物体 A受到的摩擦力0.1G 0.1 30N 3N不计绳重及摩擦，则水平拉力：1 ,1F -f - 3N 1Nn 3

3、2物体的速度:1 ,0.3m/s 0.1m/s3上 S - 由v ，得，在2s内物体移动的距离s物 v物t 0.1m/s 2s 0.2m故2s内物体移动的距离为 0.2m。3 .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,动滑轮白重力为_N.【答案】10 4 4【解析】(1)由图知，n=2,则拉力端移动的距离WT用s=2h,滑轮组的机械效率:Gh _Gh_ _G_ FS F 2h 2F则拉力16N2 80%10N(2)拉力端移动的速度v=2v 物=2X Q 2m/s=0.4m/s ,拉力做

4、功功率：P=Fv=10NXO4m/s=4W;(3)不计绳重及摩擦，拉力1F - G G动2动滑轮重力：G 动=2F- G=2X10N- 16N=4N.4 .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为0N。若重物与地面的接触面积 S=2X1-2m2,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。【答案】90 1.5>310【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

5、Fi = - （G+G 动）3动滑轮的重力G 动=3Fi-G=3X 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+2X 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=3X 40N-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5压=F 支=30N_ F压 p="S物体对地面的压强30N377=

6、1.5 x 3Pa2 10-2m25 .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】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1Ff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，则绳端的拉1 .1F - f 60N 20N332物体运动的距离为3m d1m本题考查

7、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。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.

8、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 No （不计滑轮重、绳重和摩擦）【答案】60 2 40【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 X 20N=60N物体受到的摩擦力为 60N。2物体移动的距离11 , 一 s龟=6m=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= 2F=20NX 2=40N弹簧测力计的示数为 40N。10N的拉力F拉重8 .如图

9、所示，不计绳子、滑轮的重力及它们之间的摩擦，当用大小为 50N的物体时，物体恰好以 v=2m/s的速度沿水平面做匀速直线运动，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】20 40不变【解析】【分析】平衡力大小相等，判断出摩擦力根Fv算出拉力F的功率；影响摩擦力20N使用动滑轮可以省一半力；物体匀速运动，受平衡力,据绳子段数判断出绳子的速度；根据P W Fst t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F 2F 2 10N物体做匀速直线运

10、动，处于平衡状态，拉力和摩擦力一对平衡力，大小相等，则f F 20N2由图知有2段绳子拉着物体，则有v绳 2v物 2 2m/s 4m/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。9 .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

11、运动”），此时力F2大小为牛。若Fi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 1:1 10【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 = ° X 20N=10N223因为使用任何机械都不能省功，当F1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F2所做的功为：W=Fs=10N 1m=10J。10 .如图所示，水平拉力 F1 （6N）将

12、物体（G=9N）沿直线匀速拉动 S1的距离，做功 W1, 借助滑轮组，F2使物体在同一水平面上匀速直线运动同样的距离S1, F2所拉绳端的上升距离为S2,做功为W2,则（）z/zz/zA. W2一定小于WiB. S2一定小于siC. F2一定大于G/3D. F2一定大于Fi/3【答案】D【解析】【分析】【详解】水平拉力Fi将物体沿直线匀速拉动做功：Wi Fj借助滑轮组，使物体在同一水平地面上匀速直线运动同样的距离，拉绳端的上升距离为S2,做功：W2 F2s2 ；A .做功W2 Wi W动，故A错误；B.有3股绳子承担S2 3sl，故B错误；_1 一 _CD. F2 G轮 F1，故C错误，D正确

13、。3故选D。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 = 3X 0.2m/s x 10s6m故A错；B.因为100%= 100%=80% 3FWfsfs物=100% = - 100%=W、F&龟F3s物所以物体与地面间的滑动摩擦力f 3F

14、80% 3 20N 80% 48N故B正确；C.拉力做的功为拉力做功的功率故C错误；D.有用功故D错。故选Bo亚总=5$绳=20NX 6m= 120JW 总 120Jt 10s12WW；t = fs 物="物t=48NX 0.2m/s X10s96J12 .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. 60N【答案】D【解析】【分析】B. 120NC. 20ND. 180N1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F 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

15、滑轮的自重，则物体受到的摩擦力f 3F 3 60N 180N故选Do【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。13 .建筑工地上需要将 6块相同的砖从地面运送到楼顶，工人师傅利用如图所示的装置分三次运送，第一次运 1块，第二次运2块，第三次运3块。每次运送时，醇都以相同的速度匀速上升相同高度，绳重及摩擦均忽略不计。这三次拉力依次为W3,有用功率为 Pi、P2、P3,机械效率为B. Wi+W2=W3C. 印+砰=邳印、Fi、F2、F3,拉力做的Y2、 Y3,贝 （）D. Pi + P2=P3由图可知，作用在动滑轮上绳子为2股；绳重,摩擦不计时，用Fi,F2,F

16、3之间关系；再依_Wt _ GhW息G总h G+G动O通过计算特殊值，判断等式是否成立。A.由题意得i 一一、 i , _ _、Fi = （G+G 动）=一（G+G动）；n2i 一 一、 i 一 一、F2 = - （2G+G动）=（2G+G动）;n2i _、 i 一一、 i 一一、Fi + F2 = 2 （G+G 动）+5 （2G+G 动）=a（3G+2G 动）i 一一、 i 一一、F 3= （3G+G动产（3G+G动）n2因为i _ i 一一、一（3G+2G动）一（3G+G动） 22所以（Fi + F2）F3故A不符合题意；B.由于物体升高均为h;Wi +W2=Fih+F2h= (Fl +F

17、2 )h因为（F1 + F2） F3所以故B不合符题意；_W有 _ Ghc 依 - WT -o7h心、心、(W1+W2)>W3,说明滑轮组一定时，物重越大，机械效率越大，即G+G动1< 2< 3 ,故C不合符题意;Gh 一，D,由WGh, P= V可知tP+P2Gh 2Gh+ 一t t3GhT ；P33GhtW3=F3h；所以Pl+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。14 .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

18、4个结论：Fi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（）甲 乙A.、B.、 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故日做的功等于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W 有用GhGW G G动h G G动即机械效率相等，故正确；甲滑轮组由两段绳子承重，拉力为Fi G G动2乙滑轮组由三段绳子承重，拉力为1F2 G

19、 G 动3所以使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力，正确；两次拉力做的功，用时也相等，根据P正确；W 丁知，Fi做功的功率等于F2做功的功率，故选Do15.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（）A. 650NB. 700N【答案】C【解析】【分析】【详解】由图可知，通过动滑轮绳子的段数:C. 750ND. 800N不计绳重和摩擦，绳子自由端拉力:n=3,1Fi= （G+G 动），3由此可得动滑轮重:G 动=3Fi-G=3X 350N-900N=150N当提起2100N物体时，人的拉力

20、：F2=- （Gi+G动）=-X （2100N+150N） =750N.33故选C.其中最省力的是16 .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, ( )A.C.D.【答案】C【解析】【分析】【详解】G;不计绳子、滑轮的重力及摩擦，提起的是同一物体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B.此图是定滑轮,由定滑轮及其工作特点可知，不省力,C.此图是滑轮组,绕在动滑轮上的绳子有 3股，则-G 3D.此图是滑轮组,绕在动滑轮上的绳子有 2股，则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的是 故选C。CoA重50N,物体B重30N,动滑轮重10N,1

21、7 .如图所示，置于水平桌面上的物体在匀速下降了 40cm的过程中，拉动物体 及滑轮轴上的摩擦，则下列说法正确的是(A在水平桌面上匀速移动了一段距离，忽略绳重 )A.物体A移动了 20cmB.绳子拉力对物体 A做的功是8JC.物体A与桌面的滑动摩擦力为 30ND.若对物体A施加一个水平向左的力 F,使物体B可以匀速上升，则力 F的大小为40N 【答案】D【解析】【分析】【详解】A.由图可知，有两段绳子拉着动滑轮，则拉力移动的距离为物体上升高度的2倍，物体下降了 40cm,则A移动的距离为S 2h 2 40cm 80cm=0.8m故A错误；B.物体B重30N,动滑轮重10N,忽略绳重及滑轮轴上的

22、摩擦，则拉动A的力的大小为1_1F -(Gb G动)-(30N 10N) 20N绳子拉力对物体A做的功为W F S 20N 0.8m 16J故B错误；C.物体A在水平方向上做匀速直线运动，在水平方向上受到向左的摩擦力和向右的拉 力，这两个力是一对平衡力，大小相等，所以摩擦力为_ ， f F 20N故C错误；D.用一水平向左的力 F拉动物体A,则A在水平方向上受到三个力的作用：向左的拉力F、向右白物体B的拉力和向右的摩擦力，物体B匀速上升，物体 A也匀速移动，这时物体A受到平衡力，则拉力为F f F 20N 20N=40N故D正确。故选DoFi、F2 和 F3,A. F1 = F2=F318.使

23、用一个动滑轮匀速提升一个物体时，若分别沿如图所示的方向用力B. F1>F2>F3D. F2>F3>FiC. F3>F2>Fi 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】固定绳子的一端与动滑轮接触的地方为支点，各力臂如下:可知Fi的力臂为直径，力臂最大，F2的力臂较大，F3的力臂最小，由杠杆平衡条件知，当阻力与阻力的力臂的积固定时，力臂越大，力越小.故三个力的关系为：Fi<F2<F3.故选C.19.如图甲所示，重为 i60N的物体在大小为 20N,水平向左的拉力 Fi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Fi不变，用水平向右的拉力F2,拉物体匀速向右运动了im,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 Fi的功率Pi=60WB.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