中考物理滑轮组的省力问题综合题汇编含详细答案

1、一、初中物理滑轮组的省力问题1 .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 动机提供，电动机的输出功率是“潜龙三号”10kW,匀速提升

2、了20m,该过程中钢丝绳的拉力由电则钢丝绳的拉力是多少(3)该滑轮组的机械效率是多少【分析】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W式P1得到拉力。根据G mg和 Gh求出有用功，再根据=1 100%求出该滑轮组的机械效心、率。【详解】4股和5股两种，两种方(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

3、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s nh 4 20m 80m把“潜龙三号”提升 20m拉力做的功W Pt 10 103W 60s 6 105 J钢丝绳的拉力(3)3 “潜龙三号”的重力G有用功_ 56 10 J80m7500N34mg 1.5 10 kg 10N/kg 1.5 10 N_45W Gh 1.5 10 N 20m 3 10 J滑轮组的机械效率W有-100%W_ 53 10 J6 105J100% 50%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

4、 将重200N的物体以0.2m/s速度匀速上升时，拉力功率为 W。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）=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

5、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.用一个动滑轮将重为 8N的物体匀速提高1m,所用竖直向上的拉力为5N,则动滑轮的机械效率为 %;用此动滑轮将重为 18N物体也提高1m时，所做的总功是 J。（不计绳重和摩擦）【答案】80 20【解析】【分析】使用动滑轮，承担物重的绳子股数n=2,绳子末端移动的距离 s=2h,有用功就是将物体提升对物体做的功（W有Gh）,拉力F做的功为总功（W总Fs）,再利用机械效率的 公式求出动滑轮的机械效率；根据W总 W有 W额求出额外功，不计绳重和摩擦，使用动滑轮做的额外功就是提升动滑轮做

6、的功W额 G轮h ,知道提升的高度，可以求出动滑轮一 一 1重；再利用F - G轮 G物 求拉力大小，知道 s=2h,利用功的公式求拉力做的功（总 n功）大小，根据 W Gh求出有用功，利用效率公式求出此时滑轮组的机械效率。【详解】n=2,物体被提升的高度nh 2 1m 2mGh 8N 1m 8JFs 5N 2m 10Jh=1m,拉力移动距离1使用动滑轮时，承担物重的绳子股数s有用功为W有拉力做的总功为W谆心、滑轮组的机械效率W8J- 100%100% 80%W10J心、2根据W总W有W额可知，额外功为W额 W总 W有 10J 8J 2J不计绳重和摩擦，根据 W额 G轮h可知，动滑轮的重力不计

7、绳重和摩擦，则有拉力做的总功W额2Jh 1m2N1 -F 5 G动 G物 2N 18N10NW总 F s 10N 2m 20J4 .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F ：(G G 动)1 (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 F拉 50

8、0N 200N300N由于力的作用是相互的，则小夏对地面的压力F压F支300N受力面积S 400cm2 0.04m2小夏对地面的压强FiS300N20.04m27500Pa5 .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.(1)由图知，n=2,则拉力端移动的距离s=2h,滑轮组的机械效率:Gh _Gh_ _G_ FS F2h 2F16N2 80%10N【答案】10 4 4【解析】【分析】Wr用W心、则拉力(2)拉力端移动的速度v=2v 物=2X Q 2m/s=0.4m/

9、s ,拉力做功功率：P=Fv=10NXQ4m/s=4W；(3)不计绳重及摩擦，拉力L 1-F 二 G G动2动滑轮重力：G 动=2F- G=2X10N- 16N=4N.6 .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

10、为0N,拉力的大小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

11、压强30N3;-7=1.5 x 3Pa2 10-2m27 .如图所示，用滑轮组将重120N的物体匀速提升2m,拉力为50N,不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重，动滑轮重为 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= 3X50NF 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拉力做的总功亚总=5- 50NX 6m= 300J额外功W 额=W 总-W 有用=300J-240J

12、=60J3滑轮组的机械效率Wr 用240JYl=80%W息300J8 .如图所示为家用手摇晾衣架，它是我们生活中经常使用的简单机械，其中A、B两滑轮中属于动滑轮的是 ;若衣服和晾衣架的总重力为 200N ,晾衣架上升的高度为1m, 不计动滑轮重、绳重及摩擦，静止时绳的拉力 F N,绕进旋轮上的绳子长度是【答案】B 50 4【解析】【分析】【详解】1使用时，轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮，由图可知B为动滑轮；2由图可知承重绳为 4股，衣服和晾衣架的总重力为 200N ,所以绳子的拉力G 200Nn 450N3承重绳为4股，所以绕进旋轮上的绳子长度是S=4h=4X1m=4m【点睛】9 .某同学用

13、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 J。【答案】75 375【解析】【分析】【详解】1看图可知动滑轮上绕过的绳子股数n=3o根据滑轮组受力关系n300N+G 动3F G«n +G 寻,得125N解得«75N。2绳子末端移动距离3 0.2m/s 5s 3mS nh nv 物t5s内人拉绳子做的功W Fs 125N 3m 375J10. 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 No【

14、答案】100【解析】【分析】【详解】因不计绳重和摩擦，由题意可知，效率Gw=60%则动滑轮的重力为-G物-150N G 动=-G 物=-150N=100N60%故动滑轮的重力为100N。11.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】 _W _F绳2s一A.滑轮组的

15、机械效率为 80%,根据公式 一;7；一可算出绳子上的力为F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c W Fs 10N 0.25m 八，P 0.5Wt t 5sD正确。故选Do12

16、.如图所示，用Fi的力将物体B匀速提升h,若借助滑轮组用 F2的力把物体B匀速提升 相同高度。下列说法确的是（）A.使用滑轮组过程中，绳子移动距离是物体的上升高度的两倍B. Fi 一定大于F2C.滑轮组的机械效率为F1hF73hD. F2做功的功率比Fi做功的功率大【答案】D【解析】【分析】【详解】A.动滑轮与3股绳接触，故n=3,使用滑轮组过程中，绳子移动距离是物体的上升高度的 三倍，故A错误；B.由于L G G动Fi G动F 2 =33故如果动滑轮很重，则 Fi不一定大于F2,故B错误;C.滑轮组的机械效率为出100%空空WnF2h 3F2h故C错误；D. Fi做功的功率为E = F1vF

17、2做功的功率为P2 nF2v （Fi G 动）v可知，F2做功的功率比Fl做功的功率大，故 D正确。故选D。13.如图所示，物重为擦），拉力大小错误的是（）1G 3G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F2I2可得Fi=G,故正确，不符合题意;A.由图像可知li=l2,由杠杆平衡条件 F| 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;D.不计机械自重和摩擦，则斜面为理想斜面，满足1 一一二一，FL=Gh即F4 -G ,故正确，不符2合题意。故选Co14 .工人师傅利用如图所示的两种

18、方式，将重均为400N的货物从图示位置向上缓慢提升一段距离.E、F2始终沿竖直方向；图甲中BO=2AO,图乙中动滑轮重为 50N,重物上升速度为0.02m/s ,不计杠杆重、绳重和摩擦，则下列说法正确的是（）777777乙A.甲方式Fi由150N逐渐变大C.甲乙两种方式都省一半的力【答案】D【解析】【详解】B.乙方式F2的功率为3WD.乙方式中滑轮组的机械效率约为88.9%A.由图知道，重力即阻力的方向是竖直向下的，动力 重物的过程中，动力臂和阻力臂的比值是：Fi的方向也是竖直向下的，在提升L1 OBL2 OA所以，动力Fi的大小始终不变，故 A错误；BC.由于在甲图中，OB=2OA,即动力臂

19、为阻力臂的 以，由杠杆平衡条件知道，动力为阻力的一半，即2倍，由于不计摩擦及杠杆自重，所Fi -G 2由图乙知道，承担物重是绳子的段数是12n=3,400N200N不计绳重和摩擦，则500N+50N150N ,L1 -F2 GG 动2即乙中不是省力一半；所以，绳子的自由端的速度是:v 绳=0.02m/s x 3=0.06m/s故乙方式F2的功率是:P=F v 绳=150NX 0.06m/s=9W,故BC错误；D.不计绳重和摩擦，乙方式中滑轮组的机械效率是：W 100%=-Gh 100%=-400N 100% 88.9%W心、Gh G轮 h400N 50N故D正确.15 .质量是6kg的物体A放

20、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' =3

21、X0.2m=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1s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，则所以f=6N故D错误。故选B。G匀速提升16.如图所示的甲、乙两滑轮组，所用滑轮的规格相同，用它们将相同的重物 相同的高度，不计绳重与摩擦，以下说法正确的是A.甲滑轮组所用拉力较大B.甲滑轮组拉力做的功较多C.两滑轮组拉力做功的功率一定相等D.两个滑轮组的机械效率一定相等【答案】D【解析】【分析】 【详解】A.不计绳重及摩擦，因为拉力F= （G物+G轮）In,且n甲=3, n乙=2,所以，绳子受的拉力：5甲=

22、（G物 +G轮）/3,F 乙=（G 物 +G 轮）/2,即F* F乙，故A错误；B.不计绳重及摩擦，拉力做的功：W甲=5甲$甲=（G物+G轮）/3Xh= （G物+G轮）hW=Fs= （G物 +G轮）/2Xh= （G物 +G轮）h，W =W 乙, 故B错误；C.甲、乙两滑轮组提升重物的时间不知道，故无法比较功率，故 C错误；D,因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W w=G轮h, W有用二G物h,所以，利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，因为W有用/W总，滑轮组的机械效率相同，故D正确； 故答案为Do17.工人用如图所示的滑轮组，在4s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动

23、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A .绳子自由端沿水平方向移动了C.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Faf 0.4G求出物体受到的拉力；根据W Fs求出拉力F做的功，根据P ：邑求出拉力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；B

24、.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；C.拉力F做的功则拉力F的功率Fa f4m0.4GB.物体受到的拉力为 750ND .该滑轮组的机械效率一定小于100%0.4 1500N600NFs 375N 4m 1500JW 息 1500J375W4s故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Bo18.如图水平桌面上的物体 A重100N,物体B重40N,此时物体 B恰能匀速下降；当用 一水平向左的力 F拉动物体A在2s内匀速向左移动1m的过程中，若不计

25、动滑轮和绳的重 力，不计绳与滑轮及滑轮轴间的摩擦，则下列说法正确的是()BA. B上升了 2mB.拉力F的功率为20WC物体A与桌面间的滑动摩擦力为 40N D.吊着B物体的绳子所做的功为 40J【答案】B【解析】【分析】【详解】A.滑轮组的动滑轮绕 2段绳，当用一水平向左的力F拉动物体A在2s内匀速向左移动1m的过程中，A移动的距离为B升高高度的2倍，B上升了hB=0.5m,2故A错误；BC.当A向右做匀速直线运动，A水平方向上受到水平向右的拉力和向左的摩擦力为一对 平衡力，故1 1f=- Gb=- X 40N=20N22当A向左做匀速直线运动，水平方向上受到水平向左的拉力、向右的摩擦力、B对A的拉力，由于滑动摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关，因压力不变，接触面的粗糙程度不变，故摩擦力不变，所以向右的摩擦力为： f=20N. A向左做匀速直线运动，受 到平衡力的作用，A受到的水平向左的拉力为：F=f+1 Gb=20N+20N=40N,2拉力F的功率为：W Fs 40N 1mP=20W,t t 2s故B正确，C错误；D.绳子拉力对物体 B所做的功为：W=GBhs=40NX 0.5m=20JD错误.19.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 (