2020-2021北京中考物理专题复习滑轮组的省力问题的综合题

1、h最省力的是（滑轮重不计）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（）【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 ;2C. 图中滑轮组的动滑轮绕 2段绳，拉力FD. 图中滑轮组的动滑轮绕 3段绳，拉力F所以最省力的是 D中滑轮组。故选DO2. 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檫，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

2、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O屮Fi【答案】甲 等于 283. 3%【解析】【详解】1不计摩擦，拉力1 一F=（G 物+G轮），n甲一3 , n 乙=2，绳子受的拉力:n1F甲=（G物+G轮），31F乙=（G物+G轮），2F甲F乙,甲更省力；2动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额=G轮h, W有用=G物h ,故利用滑轮组做的有用有用功相同、额外功相同，总功相同，据沪而可知，滑轮组的机械效率相同，即：甲W总=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

3、高度为:1 1h= S= 6m=2m ；334不计摩擦及绳重，则滑轮组的机械效率为:100% 83.3%。W有用W有用GhGioony=W总 W有用 W额 Gh G 动h G G 动 100N20N3. 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N。（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 × 20N=60N物体受到的摩擦力为60N。2 物体移动的距离

4、11S绳=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= 20N× 2= 40N弹簧测力计的示数为 40N。4. 高速铁路的输电线，无论冬、夏都绷的直直的，以保障列车电极与输电线的良好接触。图为输电线的牵引装置。钢绳通过滑轮组悬挂20个相同的坠砣，每个坠砣质量为 25kg ,不计滑轮和钢绳自重及摩擦，输电线 A端受到的拉力大小为 N。若5s内坠砣串下降了 40cm,则输电线 A端向左移动速度是 m/s。（ g取10Nkg ,不考虑钢绳的热胀冷缩）V【解析】【分析】【详解】120个坠砣的总重力G=mg=25kg 

5、15; 20 × 10Nkg=5000N由图知，使用的滑轮组承担A端拉力的绳子股数 n= 2,图中坠砣挂在钢绳的自由端，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，可得则输电线A端受到的拉力大小FA=2G= 2 × 5000N=1 ×4N)2 图中坠砣挂在钢绳的自由端，则坠砣串下降高度h = 2sa,则输电线 A端向左移动的距离1h40cm=20cm=0.2m2A端向左移动速度SA 0.2mt 5s0.04m/s5. 如图所示，不计绳子、滑轮的重力及它们之间的摩擦，当用大小为10N的拉力F拉重50N的物体时，物体恰好以 v=2ms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

6、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】使用动滑轮可以省一半力；物体匀速运动，受平衡力，平衡力大小相等，判断出摩擦力根据绳子段数判断出绳子的速度;根据PW FSt tFV算出拉力F的功率；影响摩擦力的因素：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 10N20N物体做匀速直线运动，处于平衡状态，拉力和摩擦力一对平衡力，大小相等，则fF20N2由图知有2段绳子拉着物体，则有V绳2v物22m/s 4m/s则拉力F的功率为PFV绳1

7、0N4m/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。6小李用如图所示的装置提升货物。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；拉力F所做的总功；拉力F做功的功率；(4) 使用该装置提升货物时的机械效率n。(2)

8、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h720N 1m 720J(2)动滑轮与2股绳子接触，故 n=2,拉力W总FS nFh总、F所做的总功为2 400N 1m 800J(3)由功率公式，可知拉力F做功的功率为PW总t800J 160W5s(4)该装置提升货物时的机械效率为W有W总总、100%720J800J90%答：(1)动滑轮对货物做的有用功为720J;拉力F所做的总功为800J；(3) 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%。7.为了开发和利用深海的

9、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。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Imin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供，电动机的输出功率是IOkW ,则钢丝绳的拉力是多

10、少 ？(3) 该滑轮组的机械效率是多少 ？【答案】7500N50%【解析】【分析】(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，禾U用公式P得到拉力。根据G mg和W有 Gh求出有用功，再根据WW总、100%求出该滑轮组的机械效率。【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上；有 4股绕线的

11、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：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35W Pt 10 10 W 60s 6 10 J钢丝绳的拉力56 10 J7500N80m(3)3 “潜龙三号”的重力G mg 1.5 103kg 10Nkg 1.5 IO4N有用功W有 Gh 1.54510 N 20m 3 10 J滑轮组的机械效率W有 100%56J 100% 50%&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.(1) 求滑轮组的机械效率； (2) 如果要用这个滑轮组

12、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; 80%,“ =”，N”).【答案】(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 甲【解析】【详解】n=2 ,则拉力端移动距离(1)由图甲可知，滑轮组承担重物和动滑轮重的绳子的股数 s=2h=2 × 2m=4m工人做的有用功：W 有用=Gh=4OO× 2m=800J ,工人做的总功：W 总=Fs=250N× 4m=1000J滑轮组的机械效率： W有用 100% -800J 100% 80% ；W 总1000J（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

13、挂钩开始绕起，依次 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总=W有用+W额，所以做的总功相同，由W有用甲=乙. J用100%可知两个滑轮组的机械效率相同，即W总总、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

14、 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；2 B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：1 1F2= G = × 20N=10N2 23 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=ION 1m=10J°10. 工人师傅利用如图所示的两种方式，将重均为400N的货物从图示位置向上缓慢提升一段距离.R、F2始终沿竖直方向；图甲

15、中B0=2A0,图乙中动滑轮重为 50N,重物上升速度为0.02ms .不计杠杆重、绳重和摩擦，则下列说法正确的是（）777777Fl IA.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3W乙方式中滑轮组的机械效率约为88.9%D.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F1丄

16、G2由图乙知道，承担物重是绳子的段数是400N200Nn=3,不计绳重和摩擦，则500N+50N150N ,12即乙中不是省力一半；所以，绳子的自由端的速度是:V 绳=0.02ms × 3=0.06ms故乙方式F2的功率是:故BC错误；P= V 绳=150N× 0.06ms=9W,D.不计绳重和摩擦，乙方式中滑轮组的机械效率是:W有用100%=GhGh G 轮 h100%=400N400N 50N100% 88.9%故D正确.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：甲=乙B. 手

17、的拉力：F甲V F乙；机械效率：甲Vn乙C. 手的拉力：F甲 F乙；机械效率：n甲Vn乙D. 手的拉力：F甲 F乙；机械效率：n甲n乙【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：F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，所以结合机械效率公式可知，有用功相W总总、同时，总功越大的，机械效率越小；所以选D.12. 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

18、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Fl、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的功率小于F2的功率C. 拉力F1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1111Fi= （G+G 甲）= （G+mg）, F2= （G+G 乙）= （G+0.5mg）3 333故F> 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

19、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，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。13. 用同一滑轮按如图所示甲、乙两种方式匀速提升重均为10N的A、B两物体，在相同时间内提升相同的高度；已知滑轮重1N,绳重和滑轮摩擦力不计。则下列说法中正确的是( )A. 手的拉力F乙=IONB. 利用乙种方式做的有用功比较多C. 甲种方式的机械效率大于乙种方式D. 手的拉力F甲做功的功率比F乙做功的功率大【答案】

20、C【解析】【详解】A .乙滑轮是动滑轮，绳重和摩擦不计，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，11F 乙=(G+G 动)=× (10N+1N)=5.5N2 2故A错误；B. 利用两种滑轮都是将 G=ION的物体提升相同的高度 h,由公式 W有用=Gh知，有用功相 同，故B错误；C. 甲乙装置所做的有用功相同，用乙装置提重物时，得提起动滑轮所做额外功较多，也W有用P=W知，乙装置手的拉就是乙装置的总功较大，由公式 知，甲方式的机械效率较高，故C正确；D .因为乙装置总功较大，并且在相同时间内提升物体，由公式 力做功功率较大，故 D错误。 故选C O14. 用一动

21、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，160JC. 40N，160JD. 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.15. 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

22、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（ G勿 G动）（100N 10N） =55N ,选项不符合题意；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 Q h 100N2m=200J,拉力做的总功:WFS 55N 4m=220J,滑轮组的机械效率：WZ 200JZZ100%=100%90.9%W总、220J选项符合题意；D.由C可知，拉力做的功:W总=22OJ,拉力的功率：P W 220J=44wt 5s，选项不符合题意。故选CO1

23、6. 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，砖都以相同的速 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 ,拉力做的功为 Wi、W2、W3,有用功率为Pi、P2、P3,机械效率为耳1、俘、,则（）a. Fi+F2=F3b. Wi+W2=w3c. +=d. pi+f2=P3【答案】D【解析】【分析】1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有 Gh GFi,F2,F3之间关系；再依=。通过计算特殊值，判断等式是否成立。

24、W总G总h G+G动【详解】a.由题意得11Fl = （G+G动）=-（G+G动）；n211F2 =（2G+G动）=一（2G+G动）；n2111Fi + F2 = （G+G 动）+ （2G+G 动）=（3G+2G 动）22211F 3=（3G+G动）=（3G + G动）n2因为11（3G+2G 动）（3G+G 动）22所以（F1 + F2）F3故A不符合题意；E. 由于物体升高均为 h;W1 + W 2 = FI h + F2 h= （FI +F2 ）hW3=F3h;因为（F + F2） F3所以（W1+W2）W3故B不合符题意；_ W _ Gh G 、C. 依=，说明滑轮组一定时，物重越大，

25、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；C hD. 由W有=Gh, P=-可知t3Gh"T ；Gh 2Gh + t tF33GhR +p2所以R1+R2=R3,故D符合题意。故选DO【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。17. 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. 700NC. 750ND. 800N【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

26、子自由端拉力：1F1=（G+G 动），3由此可得动滑轮重:G 动=3Fi-G=3 × 350N-900N=150N 当提起2100N物体时，人的拉力：11F2=（Gi+G动）=×（2100N+150N）=750N.3 318. 如图所示，小华用滑轮组竖直匀速提升一个重为600N的物体，人拉绳的力 F为250N(不计绳重和摩擦)。若用这个滑轮组竖直匀速提升1200N的物体时，人的拉力 F为( )A. 400NB. 450NC. 500ND. 600N【答案】B【解析】【分析】【详解】由图可知，绳子承担重物的段数n为3,提升一个重为600N的物体时，拉绳的力 F为 250N ,根据F1G物 G动 求出动滑轮的重力为nG动3FG物 3 250N600N150N当提升一个重为 1200N的物体时，人的拉力为F1 G物 nG动11200N150N450N综上所述，ACD项不