昆明中考物理与滑轮组的省力问题有关的压轴题

1、一、初中物理滑轮组的省力问题1 .用一动滑轮将重物匀速提升2 m,人对绳子的自由端所用力是40 N,不计滑轮重和摩擦，则物重和提升重物所做的功分别是A. 80N, 80JB. 80N, 160J C. 40N, 160J" D. 40N, 80J【答案】B【解析】【分析】【详解】动滑轮省一半力，多费一倍的距离，所以物体的重为：G 2F 2 40N 80N ;由h 2m得s 2h 2 2m 4m,提升重物所做的功：W Fs 40N 4m 160J. 故选B.2 .如图所示，不计滑轮重及摩擦，物体A、B均重为20牛。当用力 E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

2、上”或运动”），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 = 1 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=10Jo3 .如图所示的滑轮组，不计绳重及摩擦。水平拉力F

3、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f不计绳重及摩擦，则水平拉力：Fn=3,由题意知，物体 A受到的摩擦力0.1G 0.1 30N 3N1 ,1f 3N 1Nn 32物体的速度：1v物 v绳n由v 得，在2s内物体移动的距离 ts物1 , 0.3m/s 0.1m/s3v物t 0.1m/s 2s 0.2m故2s内物体移动的距离为0.2m。4.小夏利用如图所示的滑轮组将重为280 N的物体匀速提起。已知他自身所受的重

4、力为500 N,双脚与地面的总接触面积为400 cm2,动滑轮所受的重力为 120 N,若不计绳重和摩擦，小夏对地面的压强为 Pa。【答案】7500【解析】【分析】【详解】小夏对绳子的拉力为1- 1、F G G动）-（280N 120N） 200N小夏受到绳子的拉力 F拉、重力G、地面的支持力 F支，因为小夏静止，小夏受到的重力等 于拉力加上支持力，则地面的支持力F 支 G 人 500N 200N300N由于力的作用是相互的，则小夏对地面的压力% F支 300N受力面积S 400cm2 0.04m2小夏对地面的压强300N0.04m27500Pa5.如图所示，用滑轮组提重力为140N的物体，当

5、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1、F1 = - （G+G 动）3动滑轮的重力G 动=3E-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

6、花板的拉力，根据平衡条件得到F 天=G 定+2F=10N+2 X 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物体对地面的压强P=1.5 x 3Pa30N7T-222 10 m6 .如图所示的滑轮组（不计滑轮重、绳与滑轮的摩擦），在拉力F的作用下，物体水平向左做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为6N,则物体受到地面的摩擦力大小为No 一段时间内物体沿水平方向移动了

7、 5m,拉力F做功 J。【答案】12 60【解析】【分析】【详解】1由图可知，n=2,弹簧测力计的示数为 6N,则拉力为6N,摩擦力f=2X 6N=12N摩擦力为12N。2拉力移动的距离s' =2s=2 5m=10m拉力做的功W=Fs=6N x 10m=60J拉力做的功为60J。7 .如图所示，用力F1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.1【答案】A 25【解析】【详解】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 .小李用如图所示的

8、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；(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中语.【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 h 720N 1m 720J(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 Fs nFh(3)由功率公式，可知拉力 F做功的

9、功率为W巧P ” t2 400N 1m 800J800J5s160W(4)该装置提升货物时的机械效率为W-100%720J800J90%答：(1)动滑轮对货物做的有用功为720J;(2)拉力F所做的总功为800J;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%。9 .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】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，

10、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）2即60N= 1（100N+ G 动）2解得G动=20N,用此动滑轮将重 200N的物体时，拉力F，=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，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。10 .用如图所示的滑轮组吊装 100袋大米，每袋大米的质量是 50kg,绳子能承受的最大拉 力为1200N,不计滑

11、轮以及绳重，不计轮、轴间摩擦，g取10N/kg,则至少需要吊运的次数是（）A. 9 次B. 10 次C. 11 次D. 12 次【答案】D【解析】【详解】由题意及图知吊起重物的绳子股数为n=4,最大拉力F 1200N , 一次能吊起的大米重力为：G1 4F 4 1200N4800N1 ,一次能吊起的大米质量为:480kg ,G 4800N mig 10N/kg因为每袋大米的质量是 50kg,故一次能吊起的大米袋数为:n1由题意知一次能吊起 9袋大米，即则至少需要吊运的次数是：n至少需要吊运12次。故选Do480kg50kg / 袋100袋9袋/次11.1 次，11.如图所示，重300N的物体在

12、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Wfsfsf= -100% = - 100%=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

13、W 总=Fs= 20NX 6m= 120J拉力做功的功率W 总120Jp t 10s12WW卮 = fs 物="物t=48NX 0.2m/s X10S96J故C错误; D.有用功故D错。故选B。12.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：1F 2（应 6）（100N 10N） =55N,选项不符合题意

14、；B.绳端移动的距离：s 2h 2 2m 4m ,选项不符合题意；C.所做的有用功：W G h 100N 2m=200J,拉力做的总功：W Fs 55N 4m=220J,滑轮组的机械效率:处 100%=20OJ 100% 90.9%W220J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：220J5s二44W,选项不符合题意。故选Co13.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Fi、F2、F3,

15、拉力做的功为 Wi、W2、W3,有用功率为 Pi、P2、P3,机械效率为 用、砰、邛，则（）A. Fi+F2=F3B. Wi+W2=W3C.印+邛=印D, Pi + P2=P3【答案】D【解析】【分析】i由图可知，作用在动滑轮上绳子为2股；绳重，摩擦不计时，用 F =（G+G动）分析 nW Gh GFi,F2,F3之间关系；再依 =-= c C 。通过计算特殊值，判断等式是否成立。VW总 G、n G+G 动【详解】A.由题意得i 一一、 i 一一、Fi = _ （G+G动）=-（G+G动）；n2i 一一、 i ,一一、F2 = （2G+G 动）=（2G+G动）；n2i _、 i 一一、 i 一

16、一、Fi + F2 = 2 （G+G 动）+金（2G+G 动）=a（3G+2G 动）i 一 一、 i 一 一、F 3= （3G+G动）=（3G+G动）n2因为11、_（3G+2 G 动）>_（3G+G 动）22所以（Fl+F2）F3故A不符合题意；B .由于物体升高均为h;Wi +W2=Fih+Fzh= (Fi +F2 )hW3=F3h;因为(F1 + F2 ) F3所以(W1+W2)>W3故B不合符题意；W Gh GC.依 = = ,说明滑轮组一定时，物重越大，机械效率越大，即 W总G总h G+G动1< 2< 3 ,故C不合符题意;Gh刀"D,由WGh, P

17、=可知tP+P23Ght ；Gh 2Gh一 +t tP3 3Gh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.如图所示的滑轮装置，重为 5牛的物体挂在绳端，力 F作同在滑轮的轴上，滑轮在力F的作用下以2米/秒的速度匀速向上运动.若不计滑轮重及摩擦，则拉力F的大小和物体向上运动的速度为A. 10牛，4米/秒C. 10牛，2米/秒【答案】A【解析】【分析】【详解】由图可知，该滑轮是动滑轮，当滑轮在力 的速度为：B. 2.5牛，4米/秒D. 2.5牛，2米/秒F的作用下以2米/秒的速度匀速向上运动，重物2 x 2m/s=4m/s

18、此时拉力应该是物重的 2倍，因此拉力为：F=2G=2X5N=10N故选A.15.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

19、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11Fi G - 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。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（）D. 800NA. 650NB. 700NC. 750N【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：1F1= （G+G

20、动）,3由此可得动滑轮重:G 动=3F1-G=3X 350N-900N=150N1F2=3当提起2100N物体时，人的拉力:(Gi+G动)=1 X (2100N+150N) =750N.3故选C.A重50N,物体 B重30N,动滑轮重 10N,物体 BA在水平桌面上匀速移动了一段距离，忽略绳重)17 .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.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

21、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B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摩擦，则拉动 A的力的大小为1 _1F (Gb G动)(30N 10N) 20N2 2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

22、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，则拉力为一 - -： 一 加=-犹：一二四 F f F 20N 20N=40N故D正确。故选DoGi18 .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. b处绳子的拉力为50NB. G2=280NC. e处绳子的拉力为 140ND. G2=200N【答案】C【解析】【分析】 【详解】A.由图知，a、b、c、d在同一根绳上，拉力相同;e、f在同一根绳上，拉力相同;Gi由两根绳

23、子承担Gi G 动2Fb则b处绳子的拉力为FbGiG动100N+20N260N故A错误；C. e处绳子的拉力为Fe 2Fb G 动2 60N 20N 140N故C正确；BD. G2由两根绳子加上f承担，则G2 G 动 2Fb FfFf 2Fb G 动G2 4Fb 4 60N240N故B、D错误。故选C。19 .如图甲所示，重为 160N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1m,若不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦，则（）乙A.物体向左运动时，拉力F1的功率Pi=60

24、WB.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F2所做的功 W2=80J【答案】CD【详解】A.由图甲可知，绳子承担物体受到的拉力的段数n为2,物体以3m/s的速度做匀速直线运动，在拉力作用下绳子末端的速度为v 2v物 2 3m/s 6m/s则物体向左运动时，由 P W Fs Fv可得拉力Fi的功率 t tE F1v 20N 6m/s 120W故A错误；B.图甲中物体做匀速直线运动，物体受到的拉力与摩擦力是一对平衡力，而绳子承担力的 段数n为2,所以物体与地面之间的摩擦力f 2Fi 2 20N40N故B错误；C.物体向右运动时，由于物体和地面没有改变，则所受摩擦不变，方向向左，同时物体向 左还受到两股绳子施加的拉力，每股绳子的拉力为20N,物体右侧的滑轮为动滑轮，对物体的拉力为2F2,则有2F2 2F1 f 80N解得F2=40N,故C正确；D.在不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦时，物体向右运动时，拉力F2所做的功W2 F2s240N 2 1m 80J故D正确。故选CD。20.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