物理滑轮组的省力问题的专项培优练习题含答案.docx

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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．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．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=10N

1m=10J。

3．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

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

由于力的作用是相互的，则小夏对地面的压力

受力面积

小夏对地面的压强

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．工人用图甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定，滑轮组的机械效率随建材重力变化的图像如图乙所示，滑轮和绳的摩擦力及绳重忽略不计。

则：

（1）若某次运送建材的质量为40kg，滑轮组的机械效率是_______。

动滑轮的重力是_______N。

（2）若工人在1min内将建材匀速竖直向上提升12m，作用在绳上的拉力为500N时，拉力的功率是_______W，运送建材的重力是_______N，此时的机械效率是_______。

【答案】50%40020060060%.

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1]建材质量为40kg，其重力为

由图乙得，当建材重力为400N时，滑轮组机械效率为50%。

[2]此时机械效率

解得G动=400N。

（2）[3]滑轮组由一个动滑轮和一个定滑轮组成，与动滑轮相连的绳子有两段，则该滑轮组可以省一半的力，建材向上提升了12m，则绳子段移动的距离为24m，拉力功率

[4]滑轮组省一半的力，所以

解得

。

[5]此时的机械效率为

6．如图所示，在水平拉力F的作用下，重为300N的物体恰能在水平桌面上以0.lm/s的速度做匀速直线运动，此时物体与桌面的摩擦力大小为60N（不计绳重、动滑轮重及摩擦），则拉力F=_________N及其功率P=_______W。

【答案】206

【解析】

【详解】

[1]由图可知，与动滑轮相连的绳子段数为3，不计绳重、动滑轮重及摩擦，则绳端的拉力：

F=

f=

×60N=20N；

[2]绳子自由端移动的速度为：

v绳=3v物=3×0.1m/s=0.3m/s；

则拉力F的功率为：

P=Fv绳=20N×0.3m/s=6W。

7．一工人利用如图所示的滑轮组提起重物，当被提起重物的重力是150N时，滑轮组的机械效率为60%。

若忽略绳重、滑轮摩擦，则动滑轮重________N。

【答案】100

【解析】

【分析】

【详解】

因不计绳重和摩擦，由题意可知，效率

则动滑轮的重力为

故动滑轮的重力为100N。

8．小红利用弹簧测力计、钩码来研究动滑轮的作用，每次都匀速提物体，做实验情况如图所示，请观察、比较图中的操作、现象和数据，归纳得出初步结论。

（1）由（a）（b）两图_____________。

（2）由（c）（b）两图_____________。

【答案】使用动滑轮匀速（竖直）提物体，省力但是不能改变用力的方向。

使用同一动滑轮匀速（竖直）提不同物体，物体越轻，拉力越小。

【解析】

【详解】

（1）[1]由图可知,比较（a）、（b）两图提起物体一样重,（b）中弹簧测力计示数小于（a）中弹簧测力计示数，所以：

使用动滑轮可以省力，

动滑轮相当于一个动力臂是阻力臂两倍的杠杆，所以不能改变用力方向；

（2）[2]比较图（b）与（c）可得：

使用动滑轮匀速提升不重物时，物体重力越轻，所用的拉力越小，越省力。

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．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。

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。

14．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。

15．关于图中的简单机械，说法正确的是（　　）

A．图甲中的剪铁片剪刀的动力臂小于阻力臂，所以是省力杠杆；

B．图乙中旗杆顶端装有动滑轮，利用它来升国旗，可以改变力的方向；

C．利用图丙中的滑轮组提升重物，省功但费距离；

D．利用图丁中的滑轮组提升重物，省力又能改变力方向。

【答案】D

【解析】

【详解】

A．剪铁片剪刀使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A错误；

B．图乙中旗杆顶端装有定滑轮，利用它来升国旗，可以改变力的方向，故B错误；

C．使用任何机械都不省功，故C错误；

D．利用图丁中的滑轮组提升重物既省力又能改变力的方向，使用方便，故D正确。

16．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，不计绳重和摩擦，若用这个滑轮组匀速提升2100N的物体，绳未断裂，人的拉力为（）

A．650NB．700NC．750ND．800N

【答案】C

【解析】

【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：

F1=

（G+G动），

由此可得动滑轮重：

G动=3F1-G=3×350N-900N=150N，

当提起2100N物体时，人的拉力：

F2=

（G1+G动）=

×（2100N+150N）=750N．

故选C．

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．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5N

B．地面对木板B的摩擦力为4N

C．5s内绳子拉力对木板B做的功为2J

D．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。

19．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20cm

B．绳子拉力对物体A做的功是8J

C．物体A与桌面的滑动摩擦力为30N

D．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摩擦，则拉动A的力的大小为

绳子拉力对物体A做的功为

故B错误；

C．物体A在水平方向上做匀速直线运动，在水平方向上受到向左的摩擦力和向右的拉力，这两个力是一对平衡力，大小相等，所以摩擦力为

故C错误；

D．用一水平向左的力F拉动物体A，则A在水平方向上受到三个力的作用：

向左的拉力F、向右的物体B的拉力和向右的摩擦力，物体B匀速上升，物体A也匀速移动，这时物体A受到平衡力，则拉力为

故D正确。

故选D。

20．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计。

在物体匀速上升过程中，甲、乙两图的拉力及机械效率的关系正确的是（　　）

A．F1η2B．F1F2，η1<η2D．F1>F2，η1=η2

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】

由图可知，图甲中绳子承担重物的段数为3，图乙中绳子承担重物的段数为2，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计，则它们绳子末端的拉力各自为

所以

F1

故CD错误；

绳子末端移动距离与物体上升高度关系

s=nh

滑轮相同，提升重物相同，由

可知

η1=η2

故A错误，B正确。

故选B。