中考物理压轴题专题滑轮组的省力问题的经典综合题附答案.docx

中考物理压轴题专题滑轮组的省力问题的经典综合题附答案.docx

《中考物理压轴题专题滑轮组的省力问题的经典综合题附答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中考物理压轴题专题滑轮组的省力问题的经典综合题附答案.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

中考物理压轴题专题滑轮组的省力问题的经典综合题附答案

一、初中物理滑轮组的省力问题

1．如图所示，用F1的力将物体B匀速提升h，若借助滑轮组用F2的力把物体B匀速提升相同高度。

下列说法确的是（）

A．使用滑轮组过程中，绳子移动距离是物体的上升高度的两倍

B．F1一定大于F2

C．滑轮组的机械效率为

D．F2做功的功率比F1做功的功率大

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

A．动滑轮与3股绳接触，故n=3，使用滑轮组过程中，绳子移动距离是物体的上升高度的三倍，故A错误；

B．由于

故如果动滑轮很重，则F1不一定大于F2，故B错误；

C．滑轮组的机械效率为

故C错误；

D．F1做功的功率为

F2做功的功率为

可知，F2做功的功率比F1做功的功率大，故D正确。

故选D。

2．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。

3．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==1.5×103Pa

4．如图所示，物体A重100N，沿水平方向匀速拉动物体前进时，若物体A与地面间摩擦力f=60N，不计滑轮重和绳与滑轮间摩擦，则绳端的拉力F是______N，当绳子自由端向左移动3米时，物体A向左移动______m。

【答案】201

【解析】

【分析】

由图中滑轮组可知，n=3，由于不计绳重、摩擦及滑轮重，根据滑轮组的省力公式得到拉力大小；根据绳子自由端移动的距离与物体运动的距离的对应关系得到物体运动的距离。

【详解】

[1]由图可知，与动滑轮相连的绳子段数是n=3，因不计绳重、摩擦及滑轮重，则绳端的拉力

[2]物体运动的距离为

【点睛】

本题考查滑轮组省力公式的应用，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是对动滑轮上绳子段数的判断。

5．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%

6．如图所示，在力F作用下使重200N的物体在水平面上做匀速直线运动，当F=30N时，物体受到的摩擦力_______N（不计滑轮重力和绳与滑轮间的摩擦）；当物体移动4m时，绳子自由端移动的距离_______m。

【答案】608

【解析】

【详解】

[1]由图知道，使用动滑轮时，n=2，由于不计滑轮重力和摩擦，所以，绳子自由端的拉力是：

，

即物体受到的摩擦力是：

f=2F=2×30N=60N；

[2]由于n=2，所以，当物体移动4m时，绳子自由端移动的距离是：

s=2s物=2×4m=8m。

7．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

8．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η。

【答案】

（1）720J；

（2）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

（2）动滑轮与2股绳子接触，故n=2，拉力F所做的总功为

（3）由功率公式，可知拉力F做功的功率为

（4）该装置提升货物时的机械效率为

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；

（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%。

9．如图所示，分别利用甲、乙两滑轮匀速提起两个相同的重物（不计滑轮重力及摩擦），其中甲装罝为____________滑轮，它的优点是可以____________，若相同时间内，拉力F1、F2做相同的功，则拉力F1、F2做功时的功率P1___________P2，重物被竖直提升的高度h甲___________h乙（最后两空均选填“小于”、“等于”或“大于”）．

【答案】定可以改变用力的方向等于等于

【解析】

【分析】

【详解】

[1]由图示可知，甲是定滑轮；

[2]甲装置中物体向上运动，拉力的方向是向下，所以甲滑轮可以改变用力方向；

[3]相同时间内，拉力F1、F2做相同的功，根据P=可知，拉力F1、F2做功时的功率P1等于P2；

[4]用滑轮甲、乙匀速提升两个相同的重物（不计滑轮重力及摩擦），它们都是克服物体的重力做功，即W=Gh，因为拉力F1、F2做的功相同，所以重物被竖直提升的高度相同，h甲等于h乙．

10．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、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____？

【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，利用公式得到拉力。

（3）根据和求出有用功，再根据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

把“潜龙三号”提升20m拉力做的功

钢丝绳的拉力

（3）[3]“潜龙三号”的重力

有用功

滑轮组的机械效率

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．如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力和绳重忽略不