2020-2021北京中考物理专题复习滑轮组的力问题的综合题

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）（）【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FG;21-C.图中滑轮组的动滑轮绕2段绳，拉力F-G；，1-D.图中滑轮组的动滑轮绕3段绳，拉力FG;3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

2、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【答案】甲等于283.3%【解析】【详解】1,1不计摩擦，拉力F=（G物+G轮），n甲=3,n乙=2,绳子文的拉力:nF乙=1_（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W有用功相同、额外功相同，总功相同，据771可知，滑轮组的机械效率相同，即：刀甲W、=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

3、率为:100%83.3%。Wr用Wr用GhGioonY=W息Wr用W额GhG动hGG100N20N3 .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】602401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=3X20N=60N物体受到的摩擦力为60N。2物体移动的距离11%二安龟=-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=20NX2=40N弹簧测

4、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个相同的坠泥，每个坠泥质量为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内坠泥串下降了40cm,则输电线A端向左移动速度是m/s。（g取10N/kg,不考虑钢绳的热胀冷缩）【答案】11040.04【解析】【分析】【详解】120个坠泥的总重力G=mg=25kgx20X10N/kg=5000N由图知，使用的滑轮组承担A端拉力的绳子股数n=2,图中坠泥挂在钢绳的自由端，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

5、=2G=2X5000N=1X4N02图中坠泥挂在钢绳的自由端，则坠泥串下降高度h=2sA,则输电线A端向左移动的距离40cm=20cm=0.2mA端向左移动速度vSa0.2m.0.04m/s5s5 .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=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】2040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

6、绳子段数判断出绳子的速度；根据PWFsFv算出拉力F的功率；影响摩擦力tt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F2F210N20N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/s4m/s则拉力F的功率为pFv绳10N4m/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，

7、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=400N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【答案】(1)720J;(2)800J;(3)160W;(4)90%【解析】(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h720N1m720J(2)动滑轮与2股绳子接触，故n=2,拉力F所做的总功为WFsnFh心、2400N1m800J(

8、3)由功率公式，可知拉力F做功的功率为PW总Pt800J5s160W(4)该装置提升货物时的机械效率为W有W单心、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%。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

9、、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%【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

10、功和做功时间，利用公式P，导到拉力。(3)根据Gmg和W有Gh求出有用功，再根据W100%求出该滑轮组的机械效W,百、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：(2)2钢丝绳端移动的距离snh420m80m把“潜龙三号”提升20m拉力做的功_35WPt1010W60s610J钢丝绳的拉力_57500N610J80m(3)3“潜龙三号”的重力Gmg1.5103kg10N/kg1.5104N有

11、用功_45WGh1.510N20m310J滑轮组的机械效率W3105J100%35J100%50%W610J400N的物体向上匀速提起2m,所用拉力为250N.8.工人利用图甲所示的滑轮组将重为(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；80%=”,之”).(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(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=2X2m=4m工人做的有用功：W有用=Gh=400隙2m=800J,工人做的总功：W,*Fs=250Nv绳=1

12、50NX0.06m/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：Wr用Gh400N100%=100%=100%88.9%WGhG轮h400N50N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：刀甲二刀乙B.手的拉力：F甲vF乙;机械效率：刀甲V刀乙C.手的拉力：F甲F乙；机械效率：刀甲刀乙D.手的拉力：F甲F乙;机械效率：刀甲刀乙【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

13、拉力等于物体和滑轮总重力的一半，则手的拉力：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心、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Fi、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【

14、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Fi=(G+G甲尸(G+mg),F2=(G+G乙尸(G+0.5mg)3333故FiF2,故A错误；BC.重物在相同时间内匀速上升相同高度h,则拉力移动距离s相同，拉力做功Wi=Fis,W2=F2s故WiW2,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，6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

15、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乙二10NB.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】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，F乙=1(G+G动)=1X(10N+1N)=5.5N22故A错误；B.利用两种滑轮都是将G=10N的物体提升相同的高度h,由公式W有用二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、，口上e,，,，q,Wr

16、用-旧、,人就是乙装置的总功较大，由公式中知，甲方式的机械效率较高，故C正确；WD.因为乙装置总功较大，并且在相同时间内提升物体，由公式P=一知，乙装置手的拉t力做功功率较大，故D错误。故选Co14 .用一动滑轮将重物匀速提升2m,人对绳子的自由端所用力是40N,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卜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：G2F240N80N;由h2m得s2h22m4m,提升重物所做的功：WFs40N4m160J.故选B.15 .小明用如图的滑轮

17、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：1F2（应G0（100N10N）=55N,选项不符合题意；B.绳端移动的距离：s2h22m4m,选项不符合题意；C.所做的有用功：WGh100N2m=200J,拉力做的总功：WFs55N4m=220J,滑轮组的机械效率:皿1OO%=200J100%90.9%WW220J心、选项符合题意；D.由C

18、可知，拉力做的功：W总=220J,拉力的功率：PW223=44Wt5s选项不符合题意。故选Co16.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Fl、F2、F3,拉力做的功为Wl、W2、W3,有用功率为P1、P2、P3,机械效率为刀1、心总则（）A.F1+F2=F3B.W1+W2=W3C.印+邛=印D.P1+P2=P3【答案】D【解析】【分析】，rr，工一E1-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

19、）分析nWGhG一、F1,F2,F3之间关系；再依=。通过计算特殊值，判断等式是否成立。W息G总hG+G动【详解】A.由题意得11”Fi=（G+G动尸（G+G动）；n21一一、1一一、F2=-（2G+G动）=-（2G+G动）;n21 _1一一、1一一、Fi+F2=（G+G动）+_（2G+G动）=_（3G+2G动）2 2211.F3=（3G+G动）=（3G+G动）n2因为1 _1一一、（3G+2G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；

20、W有GhGC.依=-=,说明滑轮组一定时，物重越大，机械效率越大，即W息G总hG+G动123,故C不合符题意；Gh一，D.由Wa=Gh,P=生可知3GhtP+P2P33Gh所以P1+P2=P3,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.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：1Fi=（G+

21、G动），3由此可得动滑轮重：G动=3Fi-G=3X350N-900N=150N当提起2100N物体时，人的拉力：D.800N故选C.1一、1F2=(G1+G动)=X(2100N+150N)=750N.3318.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（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，人的拉力为250NF为)A.400NB.450NC.500ND.600N【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-1八250N,根据FG物G动求出动滑轮的重力为nG动3FG物3250N600N150N当提升一个重为1200N的物体时，人的拉力为1_1FG物G1200N150N450Nn3综上所述，ACD项不符合题意，B项符合题意。故选B。19.使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F1、F2和F3,则这三个力的大小关系是：Fi1 1B.F1F2F3D.F2F3