物理-滑轮组的省力问题的专项-培优练习题含答案

一、初中物理滑轮组的省力问题1．质量是6kg的物体A放在水平桌面上，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×1s=0.2m绳子自由端移动的距离为s=3s′=3×0.2m=0.6m在1s内拉力F做功为W=Fs=2N×0.6m=1.2J故B正确；C．在1s内拉力F的功率为故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。2．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=2×10-2m2，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】901.5×103【解析】【分析】【详解】[1][2]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F1=(G+G动)动滑轮的重力G动=3F1-G=3×50N-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+2×40N=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=3×40N-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F压=F支=30N物体对地面的压强p==1.5×103Pa3．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】306080%【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F＝（G+G动）则动滑轮的重力G动＝3F﹣G＝3×50N﹣120N＝30N[2]拉力做的有用功W有用＝Gh＝120N×2m＝240J拉力端移动的距离s＝3h＝3×2m＝6m拉力做的总功W总＝Fs＝50N×6m＝300J额外功W额＝W总-W有用＝300J-240J=60J[3]滑轮组的机械效率η＝=80%4．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，晾衣架上升的高度为，不计动滑轮重、绳重及摩擦，静止时绳的拉力_____，绕进旋轮上的绳子长度是_____。【答案】B504【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，所以绳子的拉力[3]承重绳为4股，所以绕进旋轮上的绳子长度是S=4h=4×1m=4m【点睛】5．在水平桌面上放一个重300N的物体，物体与桌面间的摩擦力为60N，如图所示，若不考虑绳子重力和轮与轴之间的摩擦，使物体以0.1m/s的速度匀速移动时，水平拉力的大小为_____________N，拉力做功的功率为______________W．【答案】206【解析】【详解】因为物体在水平桌面上匀速运动，所以物体受的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，即从图可知，此滑轮组有三股绳子承担对物体的拉力，不考虑绳的重力和绳的摩擦，绳子自由端的水平拉力为水平拉力的功率6．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“A"或“B”）.若物体C重为50牛，滑轮重力不计，则力F2的大小为___________牛.【答案】A25【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。7．如图所示，物体A在水平桌面上，绳重及摩擦不计，动滑轮重力为2N。当B物体重力为8N时，它恰好能匀速下降。（1）以上装置中属于动滑轮的是________（填字母）。（2）物体A所受的摩擦力为________N。（3）若用一个水平向左的力F拉物体A，使其向左匀速运动，则这个力F大小应为________N。【答案】M510【解析】【详解】[1]由于M随物体移动而发生位置变化，所以M是动滑轮。[2]A对B的拉力为F，动滑轮M和B受力分析可知中：2F=GM+GBA受力平衡，所以摩擦力f=F=5N。[3]A向左匀速运动时，受力平衡：F左=f+F=5N+5N=10N。8．一名质量为55kg、双脚与地面接触面积为0.04m2的学生站在水平地面上，要用滑轮组在20s内将600N的重物匀速提升1m。（g=10N/kg）求：(1)他站在地面上时对地面的压强多大？(2)画出滑轮组的绕线方式。(3)若匀速提升过程中滑轮组的机械效率是75%，拉力的功率多大？【答案】(1)13750Pa；(2)；(3)40W【解析】【分析】【详解】(1)站在地面上时，对地面的压力大小等于自身重力，则对地面的压强为(2)因为重物运动方向向上，人在地面上通过上方定滑轮改变力的方向，拉力方向向下，2股绳子与动滑轮接触以省力，故滑轮组的绕线方式如图所示：。(3)有用功为克服重物重力势能做的功，为拉力做的总功为拉力的功率与所用时间的乘积，为滑轮组的机械效率为可知则答：(1)他站在地面上时对地面的压强是13750Pa；(2)滑轮组的绕线方式见解析；(3)拉力的功率是40W。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F1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；[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：F2=G=×20N=10N[3]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。10．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，所用竖直向上的拉力分别为和，拉力做功的功率分别为和，两装置的机械效率分别为和（忽略绳重和摩擦），则下列选项中正确的是（）.A． B．C． D．【答案】B【解析】【详解】CD．不计绳重及摩擦，因为拉力:，，所以绳子受到的拉力分别为：因为，故：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，，，所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同；由可知，机械效率相同，即：又因为所用时间相同，由可知，拉力做功的功率：故A项错误，B项正确。11．如图甲所示，重为160N的物体在大小为20N，水平向左的拉力F1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F1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（）A．物体向左运动时，拉力F1的功率P1=60WB．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【解析】【分析】【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则物体向左运动时，由可得拉力F1的功率故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所做的功故D正确。故选CD。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：，选项不符合题意；B．绳端移动的距离：，选项不符合题意；C．所做的有用功：，拉力做的总功：，滑轮组的机械效率：，选项符合题意；D．由C可知，拉力做的功：W总=220J，拉力的功率：，选项不符合题意。故选C。13．小明用如图所示的甲、乙两个滑轮组，分别在相同时间内将同一重物匀速提升相同高度，每个滑轮的重均相等，不计绳重及摩擦,针对这一现象，小明得出了4个结论：①F1做的功等于F2做的功；②甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率；③使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力；④F1做功的功率等于F2做功的功率；其中正确的为（）A．①、②、③ B．②、③、④ C．①、③、④ D．①、②、③、④【答案】D【解析】【分析】【详解】①在不计绳重及摩擦时，拉力做的功等于提升物体和动滑轮做的功，因为物重相同，提升的高度相同，所以两次拉力做的功都等于故F1做的功等于F2做的功，①正确；②在不计绳重及摩擦时，甲滑轮组和乙滑轮组的机械效率都为即机械效率相等，故②正确；③甲滑轮组由两段绳子承重，拉力为乙滑轮组由三段绳子承重，拉力为所以使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力，③正确；④两次拉力做的功，用时也相等，根据知，F1做功的功率等于F2做功的功率，④正确；故选D。14．在水平桌面上放一个重300N的物体，物体与桌面的摩擦力为60N，如图所示，若不考虑绳的重力和绳的摩擦，使物体以0.1m/s匀速移动时，水平拉力F和其移动速度的大小为（）A．300N0.1m/s B．150N0.1m/sC．60N0.2m/s D．30N0.2m/s【答案】D【解析】【分析】【详解】由于物体在水平面上做匀速直线运动，所以物体所受拉力等于物体受到的摩擦力；滑轮组是由两根绳子承担动滑轮，所以绳子末端拉力有两段绳子与动滑轮接触，绳子自由端移动的距离是物体移动距离的2倍，故绳子自由端移动速度是物体移动速度的2倍，即v=0.1m/s×2=0.2m/s故选D。15．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．400N B．450N C．500N D．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，根据求出动滑轮的重力为当提升一个重为1200N的物体时，人的拉力为综上所述，ACD项不符合题意，B项符合题意。故选B。16．如图所示，在水平地面上，木箱重600N，受到的摩擦力为300N，用力F拉动木箱使它匀速直线运动了2m（不计滑轮重量及绳与滑轮间的摩擦），下列说法正确的是（）A．拉力F的大小为100N B．拉力F的大小为200NC．绳自由端移动了4m D．绳自由端移动了1m【答案】C【解析】【详解】AB．由图知，n=2，不计滑轮重及绳与滑轮间的摩擦，则拉力故A、B错误；CD．绳子的自由端移动的距离故C正确、D错误。故选C。17．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】A．滑轮组的机械效率为80%，根据公式可算出绳子上的力为木块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D正确。故选D。18．如图所示，置于水平桌面上的物体A重50N，物体B重30N，动滑轮重10N，物体B在匀速下降了40cm的过程中，拉动物体A在水平桌面上匀速移动了一段距离，忽略绳重及滑轮轴上的摩擦，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