2020-2021中考物理培优含解析之滑轮组的力问题含答案解析

1、一、初中物理滑轮组的省力问题1.如图所示，甲、乙两套装置所用滑轮质量均相等，用它们分别将所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度.若GG2,所用竖直向上的拉力分别为Fl和F2,拉力做功的功率分别为Pi和P2,两装置的机械效率分别为中正确的是（）.CD.不计绳重及摩擦，因为拉力：1.、F（GG动）nn12,电3,所以绳子受到的拉力分别为:1,一F1 一（GG动）2F21（G2G动）3因为G1G2,故:F1F2故CD项错误；AB.因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，用滑轮组做的有1和2（忽略绳重和摩擦），则下列选项B.FiF21=2P1D.FiF212P1W额G轮h,W有用G物h,所以利

2、100%可知，机械效率相用功相同、额外功相同，总功相同；由同，即:又因为所用时间相同，由P可知，拉力做功的功率:Pl故A项错误，B项正确。2 .(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).:it甲(2)如图乙所示，使用此简单机械的主要目的是乙(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

3、；(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，说明了机械能是可以相互转化的。3 .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(选填静上”或运动”)，此时力E大小为牛。若Fi和F2所做的功相等，物体A

4、、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101：110【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：11F2=-G=-X20N=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=10N1m=10J。4.小夏利用如图所示的滑轮组将重为280N的物体匀速提起。已知他自身所受的重力为500N,双脚与地面的总接触面积为400cm2,动滑轮所受的

5、重力为120N,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FGG动)-(280N120N)200N22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500N200N300N由于力的作用是相互的，则小夏对地面的压力F压F支300N5 .用如图所示的滑轮组，将重为16N的物体以0.2m/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.【答案】1044【解析】受力面积小夏对地面的压强一_2一一2S400cm

6、0.04m300N20.04m27500Pa【分析】【详解】(1)由图知，n=2,则拉力端移动的距离(3)不计绳重及摩擦，拉力动滑轮重力:G动=2F-G=2X10N-16N=4N.6 .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械效率为【答案】甲等于283.3%【解析】【详解】1，1不计摩擦

7、，拉力F=(G物+G轮)，n甲=3,n乙=2,绳子文的拉力:nF甲=（G物+G轮）,s=2h,滑轮组的机械效率:则拉力(2)拉力端移动的速度叫用wGhFSGhGF2h2F10N280%v=2v物=2XQ2m/s=0.4m/s,拉力做功功率：P=Fv=10NXQ4m/s=4W；m,滑轮组的机甲L3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f可知，滑轮组的机械效率相同，即：W心、=Y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

8、滑轮组的机械效率为:Wr用Wr用GhG100N4二Wr用W额=GhG动h=GG动=100N20N7 .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）【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

9、和钢绳自重及摩擦，可得F乙=（G物+G轮）,F甲F乙,100%83.3%。【答案】11040.041GFA2则输电线A端受到的拉力大小FA=2G=2X5000N=1X4M2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端向左移动的距离答：(1)动滑轮对货物做的有用功为(2)拉力F所做的总功为800J;A端向左移动速度SA1h12240cm=20cm=0.2mSAV一t0.2m/0.04m/s5s8.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此过程中：F=400N且竖直向下。求在

10、(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刀。(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720N1m720J(2)动滑轮与2股绳子接触，故n=2,拉力W总FsnFhF所做的总功为2400N1m800J(3)由功率公式，可知拉力F做功的功率为W巧Pt800J160W5s(4)该装置提升货物时的机械效率为100%返国90%800J720J；(2)800J;(3)160W;(4)90%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9.某同学用如图所示滑轮组将重为300N的物体以0.2m/s

11、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Jo【答案】75375【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Gw+Gn解得275N。2绳子末端移动距离Snhnv物t30.2m/s5s3m5s内人拉绳子做的功WFs125N3m375J10.如图所示，物重为G的物体在不同简单机械中均处于平衡状态（不计机械自重和摩擦），拉力大小错误的是（）90%。125N300N+G动3【答案】C【解析】【分析】【详解】，1-B.由图像可知滑轮组n=3,则F2-G,故正确，不符合题意;3重和摩擦，若用这个滑轮组匀速提升2100N的

12、物体，绳未断裂，人的拉力为（）2G1G23GA.由图像可知11=12,由杠杆平衡条件F|iF2I2可得Fi=G,故正确，不符合题意;C.由图像可知动滑轮动力作用在轴上，则F32G,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_FL=Gh即F4-G,故正确，不符2合题意。故选Co11.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F3F4D.B.【解析】【分析】【详解】A.图中滑轮是定滑轮，拉力F=G;一，,L1-B.图中滑轮是动滑轮，拉力F一G;2L1-C.图中滑轮组的动滑轮绕2段绳，拉力F-G；2，-，1一A. 650N【答案】C【解

13、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+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：11F2=-（Gi+G动）=X（2100N+150N）=750N.33故选C.B. 700NC. 750ND. 800N12.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】DD.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Do13.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

14、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()A.拉力Fi小于F2B.拉力Fi的功率小于F2的功率C.拉力Fi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Fi=1(G+G甲尸1(G+mg),F2=1(G+G乙尸1(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

15、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Do14.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G匀速提升M3乙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：F甲=（G物+G轮）/3,F乙=（G物+G轮）/

16、2,即5甲F乙，故A错误；B.不计绳重及摩擦，拉力做的功：W甲=5甲$甲=（G物+G轮）/3Xh=（G物+G轮）hW乙=5乙$乙=（G物+G轮）/2X%=（G物+G轮）h.1,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额=G轮h,W有用=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Do15 .物体做匀速直线运动，拉力F=60N,不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重，则物体受到的摩擦力是（）1分析滑轮组的动滑轮绕绳子的段数，不计滑轮间的

17、摩擦和动滑轮的自重，根据F2f得n到物体受到的摩擦力。【详解】由图可知，动滑轮上的绳子段数为3,不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重，则物体受到的摩擦力f3F360N180NA. 60N【答案】D【解析】B. 120NC. 20ND. 180N故选D。【点睛】本题考查滑轮组的特点，解决本题的关键要明确缠绕在动滑轮上的绳子的段数。16 .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。这三次拉力依次为功为WI、W2、W3,有用功率为P1、P2、P3,机械效率

18、为【详解】A.由题意得11”Fi=（G+G动）=（G+G动）;n21一一、1,一一、F2=（2G+G动）=（2G+G动）;n2_1、11Fi+巳=2（G+G动）+5（2G+G动）一a（3G+2G动）1一一1一一、F3=_（3G+G动尸_（3G+G动）n2因为1_1一一、（3G+2G动）（3G+G动）22所以Fi、F2、F3,拉力做的邛、中，贝()A. Fl+F2=F3【答案】D【解析】【分析】B. Wl+W2=W3C.印+砰=邳D. PI+P2=P3由图可知，作用在动滑轮上绳子为2股；绳重,摩擦不计时，用F1,F2,F3之间关系；再依二正二O运O通过计算特殊值，判断等式是否成立。（F1+F2）

19、F3故A不符合题意；B.由于物体升高均为h；Wi+W2=Fih+F2h=(Fi+F2)hW3=F3h；因为(F1+F2)F3所以(W1+W2)W3故B不合符题意；WGhG，C.依=，说明滑轮组一定时，物重越大，机械效率越大，即W总G总hG+G动123,故C不合符题意；Gh一，D,由Wa=Gh,P=必可知tR+B所以Pl+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

20、C.10牛，2米/秒D.2.5牛，2米/秒生+叁3GhF33GhA. 10牛，4米/秒B. 2.5牛，4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F的作用下以2米/秒的速度匀速向上运动，重物的速度为：2x2m/s=4m/s此时拉力应该是物重的2倍，因此拉力为：F=2G=2X5N=10N故选A.18.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

21、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1-1F1G100N20N55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Co19.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2m的过程中，所用的拉力大

22、小为375N,物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍。在此过程中卜列说法不正确的是()A.绳子自由端沿水平方向移动了4mB.物体受到的拉力为750NC.拉力F的功率为375WD.该滑轮组的机械效率一定小于100%【答案】B【解析】【分析】(1)由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据snSA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FAf0.4G求出物体受到的拉力；根据WFS求出拉力F做的功，根据PWY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snsA22m4m故A正确，不符合题意；