中考物理滑轮组的省力问题综合经典题含答案

1、一、初中物理滑轮组的省力问题1.用如图所示的滑轮或滑轮组，将同一物体匀速提高h,最省力的是（滑轮重不计）()【答案】D【解析】【分析】 【详解】A.图中滑轮是定滑轮，拉力 F=G;1B.图中滑轮是动滑轮，拉力 F -G;21 -C.图中滑轮组的动滑轮绕 2段绳，拉力F -G ；1D.图中滑轮组的动滑轮绕3段绳，拉力F - G;3所以最省力的是 D中滑轮组。故选Do2.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 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

2、】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1F = （G 物+G 动）260N= 1（100N+ G 动）解得G动=20N,用此动滑轮将重 200N的物体时，拉力L =1 （200N+20N）=110N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，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，不计滑轮重及摩擦，物体A、B均重为20牛

3、。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。若曰和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=10N 223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=F

4、s=10N 1m=10J。4 .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n=3,由题意知，物体 A受到的摩擦力f 0.1G 0.1 30N 3N不计绳重及摩擦，则水平拉力：1 ,1F f 3N 1Nn 32物体的速度：v物 v绳 一 0.3m/s 0.1m/sn 3由v 得，在2s内物体移动的距离 ts物 v物t 0.1m/s 2s 0.2m故2s内物体移动的距离为0.2m

5、。5 .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榛，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。甲乙【答案】甲 等于 2 83. 3%【解析】【详解】1不计摩擦，拉力 F=- （G物+G轮），n甲=3, n乙=2,绳子受的拉力: nF甲=(G物+G轮),（G物+G轮）,F甲 F乙,甲更省力；2动滑轮重

6、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W有用功相同、额外功相同，总功相同，据 巴可知，滑轮组的机械效率相同，即：W心、=刀乙；3如甲图，泥桶由3股绳子承担，则 n=3, s=3h, s=6m ,泥桶上升的高度为：h= s= 6m=2m ；334不计摩擦及绳重，则滑轮组的机械效率为:100% 83.3%。Wr用 _ Wr用_ Gh _ G _100NW息-WT用 W额Gh G动hG G动-100N 20N6.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

7、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用=Gh=720NX 2m=1440JG+G用(2)由图可知，滑轮组的有效绳子段数为n=3,根据F=,则动滑轮的重力为:nG动=nF-G=3X 300N-720N=180N根据Wr用 _Gh_ Gh =_G二W息一百前一?n 人拉起货物时的机械效率为：G 720N=80%。Fn 300N 3答：(1)人做的有用功为1440J;(2)动滑轮的重力为180N；(3)人

8、拉起货物时的机械效率为80%。7.为了开发和利用深海的资源，我国某科研考察队在远海进行科学实验时，使用母船上的起降设备，将我国最新自主研制的“潜龙三号”无人潜水器，从母船甲板上吊起并降到海面上，如图甲所示，该起降设备利用了液压装置、杠杆、滑轮组等，“潜龙三号”潜水器是我国最新研制的具有高智能的自动巡航潜水器，长3.5米、高1.5米、重1.5吨，可抵达3850米深海连续航行 42小时48分钟、航程15682公里。(1)起降设备中滑轮组的结构示意图如图乙所示，请你用笔画线代表钢丝绳，画出最省力的 绕线方法。(2)该起降设备若在1min内将“潜龙三号”匀速提升了20m,该过程中钢丝绳的拉力由电动机提

9、供，电动机的输出功率是10kW,则钢丝绳的拉力是多少 ?(3)该滑轮组的机械效率是多少7500N50%(1)在使用滑轮组提升重物时，既要考虑到它的省力情况，还应注意动力的施力方向。(2)已知作用在动滑轮上的绳子段数和“潜龙三号”上升的高度，可以得到钢丝绳拉下的长 度；已知电动机的输出功率，可以得到拉力做的功；已知拉力做的功和做功时间，利用公八_ W100%求出该滑轮组的机械效式P得到拉力。(3)根据G mg和W有 Gh求出有用功，再根据率。【详解】(1)1对由两个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组，可绕线方法有4股和5股两种，两种方法都达到了省力的目的，但拉力的方向不同，有5股绕线的方法拉力方向向

10、上；有 4股绕线的方法拉力方向向下，根据题意可知拉力方向向下，因此从定滑轮上固定，如图所示：固定架(2)2钢丝绳端移动的距离4 20m 80ms nh把“潜龙三号”提升 20m拉力做的功3510 W 60s 6 10 JW Pt 10_ 56 105J7500N80m钢丝绳的拉力F Ws(3)3 “潜龙三号”的重力_34G mg 1.5 10 kg 10N/kg 1.5 10 N有用功_45W Gh 1.5 10 N 20m 3 10 J滑轮组的机械效率W3 105J 100% 100% 50%W6 10 J8.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

11、.(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Y甲 Y乙(选填“”，之”)(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 X 2m=4m工人做的有用功：W 有用=Gh=400隙 2m=800J ,工人做的总功：W ,Fs=250N 4m=10004Wr 用800J滑轮组的机械效率：刀100% 100% 80% W 巧1000J心、(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

12、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息=囚有用+W额，所以做的总功相同，由W“100%可知两个滑轮组的机械效率相同，即 刀甲二刀乙.W9 . (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 魔罐“，当将魔罐 在水平地面上滚出后，还

13、能自动滚回来，这说 明丙【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，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

14、，说明了机械能是可以 相互转化的。10 .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

15、率刀随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 年80%,则* 80% Fs且有nF G物 G动s nh代入可得上g 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15N”。/ 83%Gw G 动 15N 3N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。11.如图所示，重300N的物体在20N的水平拉力F的作用下，以0.

16、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% =fsL 100%=-fs 100%=- 100%=80%WFsF3s3F所以物体与地面间的滑动摩擦力f 3F 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

17、功故D错。故选B。W 总=Fs= 20NX 6m= 120JW 总 120J p t 10s12WW；r = fs 物=物t=48NX 0.2m/s X10S96J12.小明用如图的滑轮组提升重为100N的物体，使其在 5s内匀速上升2m,动滑轮的重为10N,不计绳重及摩擦，下列计算正确的是（）A.拉力F为50NB.绳子自由端移动的距离为 6mC.此时滑轮组的机械效率为 90.9%D.拉力的功率为 40W【答案】C【解析】【详解】A.由图知，通过动滑轮的绳子段数n=2,不计绳重及摩擦，则拉力：L 1，F 2 （应 6）（100N 10N） =55N,选项不符合题意；B.绳端移动的距离：s 2h

18、 2 2m 4m ,选项不符合题意；C.所做的有用功：W Q h 100N 2m=200J拉力做的总功:W Fs 55N 4m=220J,滑轮组的机械效率：也 1OO%=200J 100% 90.9%WW220J心、选项符合题意；D.由C可知，拉力做的功：W总=220J,拉力的功率：P W223=44Wt 5s 选项不符合题意。故选Co13 .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.工人拉绳的速度为 2.4m/sC.工人做功的功率为 400WD.工人做功的机械效

19、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=500Nx1.6m/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Wa=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.14 .如图，某同学旅游时，发现一种利用滚轴和绳子组装的特殊机械。当地人

20、借助这种装 置可以将较重的物体很轻便地搬运到二楼上面。他借助该装置提升100N的重物（不计摩擦和装置的自重）。下列说法正确的是（）A.可以把A、B简化看成动滑轮B.人将绳拉过1m时，物体也上升1mC.物体匀速上升时，人对绳的拉力为20ND.利用该装置不能省力，但能改变力的方向【答案】C【解析】【分析】【详解】A.由图知道，提升物体时，A的轴固定不动，即属于定滑轮；而B和物体一起移动，属于动滑轮，故A错误；B.由图知道，A、B组成的是滑轮组，且 n=5,所以，拉力端移动距离s=5h当人将绳拉过1m时，物体上升的高度 h=0.2m,故B错误；C.不计摩擦和装置的自重，人对绳的拉力1 -1F1 -G

21、 - 100N20N55故C正确；D.由以上分析及图示知道，利用该装置既能省力，又能改变力的方向，故 D错误。故选C。15.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D .增大提升高度，机械效率都会变大【答案】C【解析】【详解】A.若物体升高高度为 h,则拉力移动的距离为御 2h ,电 2h ,则s甲s乙。故A错 误；B.甲中：2F甲=6动+6,乙中：2F乙=6动G ,所以F甲二5乙。故B错误；C.甲中：Wl?额=G动h ,乙中：W乙额二G动h

22、 ,所以W/甲额=Wt额。故C正确；D.机械效率公式：二竺=Gh _Gh_ g-Wt -?s Fnh nF ?所以机械效率跟物体升高的高度无关。故D错误。16.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（）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

23、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Fi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总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L 1-F1 G G 动2乙滑轮组由三段绳子承重，拉力为F2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D。1 G G动3正确；W知，F1做功的功率等于F2做功的功率，17.如图所示，在水平地面上，木箱重 600N,受到的摩擦力为 300N,用力F拉动木箱使它匀速直线运动了 2m （不计滑轮重量及绳与滑轮间的摩擦）

24、，下列说法正确的是( )A.拉力F的大小为100NB.拉力F的大小为200NC.绳自由端移动了 4mD.绳自由端移动了 1m【答案】C【解析】【详解】AB.由图知，n=2,不计滑轮重及绳与滑轮间的摩擦，则拉力11F f 300N 150N22故A、B错误；CD.绳子的自由端移动的距离s 2% 2 2m 4m故C正确、D错误。故选Co18.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

25、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%4N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 Fs 10N 0.25m0.5WP t t 5sD正确。故选DoGi19.如图所示，不计绳子的质量和一切摩擦作用，整个系统处于静止平衡状态。重物二100N,每一个滑轮重力均为 20N,则下列说法正确的是（）A