中考物理 滑轮组的省力问题 培优 易错 难题练习含答案附答案.docx
《中考物理 滑轮组的省力问题 培优 易错 难题练习含答案附答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中考物理 滑轮组的省力问题 培优 易错 难题练习含答案附答案.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
中考物理滑轮组的省力问题培优易错难题练习含答案附答案
一、初中物理滑轮组的省力问题
1．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（）
A．60NB．120NC．20ND．180N
【答案】D
【解析】
【分析】
分析滑轮组的动滑轮绕绳子的段数，不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重，根据
得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
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。
2．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，动滑轮的重力为__N．
【答案】1044
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由图知，n=2，则拉力端移动的距离s=2h，滑轮组的机械效率：
则拉力
（2）拉力端移动的速度
v=2v物=2×0.2m/s=0.4m/s，
拉力做功功率:
P=Fv=10N×0.4m/s=4W；
（3）不计绳重及摩擦，拉力
动滑轮重力：
G动=2F﹣G=2×10N﹣16N=4N．
3．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。
4．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%
5．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
6．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个相同的坠砣，每个坠砣质量为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内坠砣串下降了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】
0.04
【解析】
【分析】
【详解】
[1]20个坠砣的总重力
G=mg=25kg×20×10N/kg=5000N
由图知，使用的滑轮组承担A端拉力的绳子股数n＝2，图中坠砣挂在钢绳的自由端，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=2G＝2×5000N=1×104N
[2]图中坠砣挂在钢绳的自由端，则坠砣串下降高度h＝2sA，则输电线A端向左移动的距离
A端向左移动速度
7．用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率η与物重G物的关系，改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G物的关系如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是（ ）
A．同一滑轮组的机械效率η随G物的增大而增大，最后等于100%
B．此滑轮组动滑轮的重力为5N
C．当G物=15N时，滑轮组机械效率为η=75%
D．G物不变，改变图甲中的绕绳方式，滑轮组的机械效率仍不改变
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A．使用滑轮组时，克服物重的同时，不可避免地要克服动滑轮重、摩擦和绳子重做额外功，所以总功一定大于有用功，机械效率一定小于1，即同一滑轮组的机械效率η随G物的增大而增大，但最终不能等于100%，故A错误；
B．由图可知，G物=12N，此时η=80%，则
且有
代入可得
故滑轮组动滑轮的重力为
故B错误；
C．当G物=15N时，滑轮组机械效率为
故C错误；
D．G物不变，改变图甲中的绕绳方式，如图所示
因为此图与题干中甲图将同一物体匀速提高相同的高度，所以所做的有用功相同；忽略绳重及摩擦时，额外功相同，所以总功相同，滑轮组的机械效率仍不改变，故D正确。
故选D。
8．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。
9．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=2
0.2m/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=110N
0.4m/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。
10．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，用乙装置提重物时，得提起动滑轮所做额外功较多，也就是乙装置的总功较大，由公式η=
知，甲方式的机械效率较高，故C正确；
D．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=
知，乙装置手的拉力做功功率较大，故D错误。
故选C。
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
A．手的拉力：
F甲=F乙；机械效率：
η甲=η乙
B．手的拉力：
F甲＜F乙；机械效率：
η甲＜η乙
C．手的拉力：
F甲＞F乙；机械效率：
η甲＜η乙
D．手的拉力：
F甲＞F乙；机械效率：
η甲＞η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，即拉力等于物体和滑轮总重力的一半，则手的拉力：
F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，有用功相同时，总功越大的，机械效率越小；
所以选D．
12．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
A．10牛，4米/秒B．2.5牛，4米/秒
C．10牛，2米/秒D．2.5牛，2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:
2×2m/s=4m/s
此时拉力应该是物重的2倍，因此拉力为:
F=2G=2×5N=10N
故选A．
13．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1m
C．物体匀速上升时，人对绳的拉力为20N
D．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
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C。
14．如图所示为建筑工地上常用的吊装工具，物体Ｍ是重5000N的配重，杠杆AB的支点为O，已知长度OA∶OB=1∶2，滑轮下面挂有建筑材料P，每个滑轮重100N，工人体重为700N，杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计。
当工人用300N的力竖直向下以1m/s的速度匀速拉动绳子时（ ）
A．建筑材料P上升的速度为3m/sB．物体M对地面的压力为5000N
C．工人对地面的压力为400ND．建筑材料P的重力为600N
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．物重由2段绳子承担，建筑材料P上升的速度
v=
v绳=
×1m/s=0.5m/s
故A错误；
B．定滑轮受向下的重力、3段绳子向下的拉力、杠杆对定滑轮向上的拉力，由力的平衡条件可得
FA′=3F+G定=3×300N+100N=1000N
杠杆对定滑轮的拉力和定滑轮对杠杆的拉力是一对相互作用力，大小相等，即
FA=FA′=1000N
根据杠杆的平衡条件FA×OA=FB×OB，且OA:
OB=1:
2，所以
FB=FA×
=1000N×
=500N
因为物体间力的作用是相互的，所以杠杆对物体M的拉力等于物体M对杠杆的拉力，即
FB′=FB=500N
物体M受竖直向下的重力、竖直向上的支持力、竖直向上的拉力，则物体M受到的支持力为
FM支持=GM−FB′=5000N−500N=4500N
因为物体间力的作用是相互的，所以物体M对地面的压力
FM压=FM支持=4500N
故B错误；
C．当工人用300N的力竖直向下拉绳子时，因力的作用是相互的，则绳子对工人会施加竖直向上的拉力，其大小也为300N，此时人受竖直向下的重力G、竖直向上的拉力F、竖直向上的支持力F支，由力的平衡条件可得F+F支=G，则
F支=G−F=700N−300N=400N
因为地面对人的支持力和人对地面的压力是一对相互作用力，大小相等，所以工人对地面的压力
F压=F支=400N
故C正确；
D．由图可知n=2，且滑轮组摩擦均不计，由F=
（G+G动）可得，建筑材料P重
G=2F−G动=2×300N−100N=500N
故D错误。
故选C。
15．利用质量相等的滑轮，组装成如图所示的两种方式，将同一重物提升相等高度。
若绳重和摩擦不计，下列分析中正确是（）
A．甲图中绳自由端移动距离较小B．乙图中绳自由端作用力较小
C．两种方式所做的额外功相等D．增大提升高度，机械效率都会变大
【答案】C
【解析】
【详解】
A．若物体升高高度为h，则拉力移动的距离为
，
，则
。
故A错误；
B．甲中：
，乙中：
，所以
。
故B错误；
C．甲中：
，乙中：
，所以
。
故C正确；
D．机械效率公式：
，
所以机械效率跟物体升高的高度无关。
故D错误。
16．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、③B．②、③、④C．①、③、④D．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。
17．用下列方法匀速提升同一重物，若不计绳子、滑轮的重力及摩擦，其中最省力的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
不计绳子、滑轮的重力及摩擦，提起的是同一物体G；
A．此图是动滑轮，由动滑轮及其工作特点可知，省一半的力，即
；
B．此图是定滑轮，由定滑轮及其工作特点可知，不省力，即
；
C．此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子有3股，则
；
D．此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子有2股，则
。
由以上可知：
在不计绳子、滑轮的重力及摩擦的情况下最省力的是C。
故选C。
18．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/sB．150N0.1m/s
C．60N0.2m/sD．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。
19．如图所示，重300N的物体在20N的水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为80%，则在此过程中下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的距离为2m
B．物体与地面间的滑动摩擦力为48N
C．拉力F的功率为4W
D．有用功为120J
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图知n＝3，则绳子自由端移动的距离
s绳＝3s物＝3v物t＝3×0.2m/s×10s＝6m
故A错；
B．因为
所以物体与地面间的滑动摩擦力
故B正确；
C．拉力做的功为
W总＝Fs绳＝20N×6m＝120J
拉力做功的功率
故C错误；
D．有用功
W有＝fs物＝fv物t＝48N×0.2m/s×10s＝96J
故D错。
故选B。
20．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。
升级会员 