中考物理滑轮组的省力问题(大题培优-易错-难题)含答案.doc

中考物理滑轮组的省力问题(大题培优-易错-难题)含答案.doc

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一、初中物理滑轮组的省力问题

1．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F1、F2。

不计绳重和摩擦，则下列判断正确的是（　　）

A．拉力F1小于F2

B．拉力F1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

F1=（G+G甲）=（G+mg），F2=（G+G乙）=（G+0.5mg）

故F1>F2，故A错误；

BC．重物在相同时间内匀速上升相同高度h，则拉力移动距离s相同，拉力做功

W1=F1s，W2=F2s

故W1>W2，因为做功时间相同，所以拉力F1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。

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）．

（2）如图乙所示，使用此简单机械的主要目的是_______．

（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_______．

【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；

（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．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=20.2m/s=0.4m/s

绳重与摩擦不计，则拉力

F=（G物+G动）

即

60N=（100N+G动）

解得G动=20N，用此动滑轮将重200N的物体时，拉力

F′=（200N+20N）=110N

拉力功率为

P=F′v=110N0.4m/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。

4．小黄同学用水平力F拉动如图所示装置，使重200N的A物体5s内在水平地面上匀速运动了120cm，物体B重100N（物体B与A始终接触），此过程中A受到地面的摩擦力为24N，弹簧测力计的示数为16N。

若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和绳与滑轮间摩擦，则滑轮移动的速度为___m/s，物体A受到B施加的摩擦力____（选填“水平向左”、“水平向右”或“为零”），水平拉力F大小为____N，水平拉力F的功率为____W。

【答案】0.12水平向右809.6

【解析】

【分析】

滑轮为动滑轮，滑轮移动的速度等于物体移动速度的二分之一；根据力的作用的相互性得出物体A受到B施加的摩擦力的大小及方向；物体A受到向左的拉力等于地面对A的摩擦力f地加上物体A受到B施加的摩擦力fA；而滑轮为动滑轮，滑水平拉力F为F左的2倍，据此计算水平拉力F的大小；然后利用计算功率。

【详解】

[1]物体移动的速度

则滑轮移动的速度

[2]由力的作用是相互的，相互作用力大小相等，方向相反，而物体B受到A的摩擦力与弹簧测力计的拉力是平衡力，大小等于16N，则物体A受到B施加的摩擦力也为16N，方向水平向右。

[3]物体A受到向左的拉力等于地面对A的摩擦力加上物体A受到B施加的摩擦力，即

滑轮为动滑轮，则水平拉力F为

[4]水平拉力F的功率

5．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+GB

A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。

6．一名质量为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。

7．如图所示，某人通过滑轮组将深井中的物体拉至井口.己知物体在10s内被提升了2m，物体所受重力720N，人对绳子水平向右的拉力300N.（不计绳重及摩擦）求：

（1）人做的有用功;

（2）动滑轮的重力;

（3）人拉起货物时的机械效率.

【答案】

（1）1440J；

（2）180N；（3）80%。

【解析】

【详解】

（1）物体所受重力720N，被提升了2m，则人做的有用功为：

=Gh=720N×2m=1440J；

（2）由图可知，滑轮组的有效绳子段数为n=3，根据F=，则动滑轮的重力为：

=nF-G=3×300N-720N=180N；

（3）根据

=，

人拉起货物时的机械效率为：

===80%。

答：

（1）人做的有用功为1440J；

（2）动滑轮的重力为180N；

（3）人拉起货物时的机械效率为80%。

8．小明在实验室内尝试用四种简单机械匀速提升同一物体（不计机械自重和摩擦），如图所示，其中所用动力最小的是（　　）

A． B． C． D．

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

设物体重力为G，不计机械自重和摩擦；A图中为斜面，由功的原理可得

F1×4m＝G×2m

解得F1＝0.5G；

B图中为滑轮组，通过动滑轮绳子段数n＝3，所以F2＝G；

C图中为动滑轮，动力作用在动滑轮的轴上，则F3＝2G；

D图中是杠杆，设杆与水平面的夹角为α，则有

F4×4cosα＝G×1×cosα

解得F4＝G。

由此可知动力最小的是D。

故选D。

9．某同学用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】75375

【解析】

【分析】

【详解】

[1]看图可知动滑轮上绕过的绳子股数n=3。

根据滑轮组受力关系

得

解得。

[2]绳子末端移动距离

5s内人拉绳子做的功

10．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6N

B．在1s内拉力F做功1.2J

C．在1s内拉力F的功率是0.4W

D．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。

11．如图所示两个物体A和B，质量分别为M和m（已知M>m），用跨过定滑轮的轻绳相连，A静止在水平地面上．若滑轮与转轴之间的摩擦不计且滑轮质量不计，则（　　）

A．天花板对滑轮的拉力大小为（M+m）g

B．绳子对物体A的拉力为（M-m）g

C．地面对物体A的支持力为Mg

D．绳子对天花板的拉力为2mg

【答案】D

【解析】

【详解】

B．由图可知该滑轮为定滑轮，因物体B静止，则滑轮两侧每股绳子上的拉力都等于物体B的重力mg，所以绳子对物体A的拉力为mg，故B错误；

A．滑轮与转轴之间的摩擦不计且滑轮质量不计，该滑轮受到天花板对它向上的拉力和两股绳子向下的拉力，所以由力的平衡条件可知，天花板对滑轮的拉力大小为2mg，故A错误；

D．根据相互作用力可知，滑轮对天花板的拉力大小也为2mg，即绳子对天花板的拉力为2mg，故D正确；

C．物体A受三个力的共同作用，向下的重力、绳子向上的拉力F=mg和地面对物体A向上的支持力N；由于物体A处于静止状态，所以物体A所受的三个力的合力为0，即

所以，地面对物体A的支持力的大小为

故C错误。

故选D。

12．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=10N

B．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=（G+G动）=×（10N+1N）=5.5N

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=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