全國各地備戰(zhàn)中考模擬試卷物理分類：滑輪組的省力問題綜合題匯編及答案解析

1、一、初中物理滑輪組的省力問題1 為了開發(fā)和利用深海的資源，我國某科研考察隊在遠海進行科學(xué)實驗時，使用母船上的起降設(shè)備，將我國最新自主研制的“潛龍三號”無人潛水器，從母船甲板上吊起并降到海面上，如圖甲所示，該起降設(shè)備利用了液壓裝置、杠桿、滑輪組等，“潛龍三號”潛水器是我國最新研制的具有高智能的自動巡航潛水器，長3.5 米、高 1.5 米、重 1.5 噸，可抵達3850 米深海連續(xù)航行42 小時 48 分鐘、航程15682 公里。(1)起降設(shè)備中滑輪組的結(jié)構(gòu)示意圖如圖乙所示，請你用筆畫線代表鋼絲繩，畫出最省力的繞線方法 _。(2)該起降設(shè)備若在1min 內(nèi)將“潛龍三號”勻速提升了20m，該過程中鋼

2、絲繩的拉力由電動機提供，電動機的輸出功率是10kW，則鋼絲繩的拉力是多少_？(3)該滑輪組的機械效率是多少_ ？【答案】7500N 50%【解析】【分析】(1) 在使用滑輪組提升重物時，既要考慮到它的省力情況，還應(yīng)注意動力的施力方向。(2)已知作用在動滑輪上的繩子段數(shù)和“潛龍三號”上升的高度，可以得到鋼絲繩拉下的長度；已知電動機的輸出功率，可以得到拉力做的功；已知拉力做的功和做功時間，利用公式 PW得到拉力。t(3)根據(jù) Gmg 和 W有Gh 求出有用功，再根據(jù)= W有100% 求出該滑輪組的機械效W總率?！驹斀狻?1)1 對由兩個動滑輪和兩個定滑輪組成的滑輪組，可繞線方法有4 股和 5 股兩

3、種，兩種方法都達到了省力的目的，但拉力的方向不同，有5 股繞線的方法拉力方向向上；有4 股繞線的方法拉力方向向下，根據(jù)題意可知拉力方向向下，因此從定滑輪上固定，如圖所示：(2)2 鋼絲繩端移動的距離snh420m80m把“潛龍三號”提升20m 拉力做的功WPt10103 W60s6105 J鋼絲繩的拉力W6 105 JF7500Ns80m(3)3 “潛龍三號”的重力Gmg1.5 103 kg10N/kg1.5 10 4 N有用功W有Gh1.5 104 N20m3 105 J滑輪組的機械效率W有100%3105 J50%W6100%105 J2 小夏利用如圖所示的滑輪組將重為280 N的物體勻速

4、提起。已知他自身所受的重力為500 N，雙腳與地面的總接觸面積為400 cm 2 ，動滑輪所受的重力為120 N，若不計繩重和摩擦，小夏對地面的壓強為_Pa?！敬鸢浮?7500【解析】【分析】【詳解】小夏對繩子的拉力為F1( G G動 )1( 280N 120N) 200N22小夏受到繩子的拉力F 拉、重力 G、地面的支持力F 支 ，因為小夏靜止，小夏受到的重力等于拉力加上支持力，則地面的支持力F支 G人 F拉500N200N300N由于力的作用是相互的，則小夏對地面的壓力F壓F支300N受力面積S400cm 20.04m 2小夏對地面的壓強F壓300N7500Pap0.04m2S3 如圖所示

5、，用滑輪組提重力為140N 的物體，當(dāng)拉力為 50N 時，物體對地面的壓力剛好為 0N。若重物與地面的接觸面積-2 2，不計繩重和摩擦，每個滑輪質(zhì)量相同，繩對S=210 m滑輪的拉力方向均可看成在豎直方向。若拉力F 為 40N，則定滑輪對天花板的拉力為_N，重物對地面的壓強為_ Pa。3【答案】 901.510【解析】【分析】【詳解】12 滑輪組的動滑輪繞3 段繩，不計繩重和摩擦，當(dāng)拉力為50N 時，物體對地面的壓力剛好為 0N，拉力的大小11(G+G動 )F =3動滑輪的重力G 動 =3F1-G=3 50N-140N=10N每個滑輪質(zhì)量相同，定滑輪的重力等于動滑輪的重力為10N，對定滑輪受力

6、分析，受到重力、下方兩段繩子的拉力，天花板的拉力，根據(jù)平衡條件得到F 天 =G 定 +2F=10N+2 40N=90N由力的作用相互性可知，定滑輪對天花板的拉力是90N。拉力 F 為 40N 時，滑輪組的動滑輪對物體的拉力F2=3F- G 動 =340N-10N=110N地面對物體的支持力F 支=G-F2=140N-110N=30N由力的作用相互性可知物體對地面的壓力F 壓= F 支 =30N物體對地面的壓強F壓30N3p=2 10-2m2 =1.5 10PaS4 如圖所示，用滑輪組將重 120N 的物體勻速提升 2m，拉力為 50N，不計滑輪與軸之間的摩擦及繩重，動滑輪重為 _N，額外功為

7、_，滑輪組的機械效率為 _?！敬鸢浮?306080%【解析】【分析】【詳解】1 由圖知， n 3，不計滑輪與軸之間的摩擦及繩重，拉力F 1 （ G+G 動 ）3則動滑輪的重力G 動 3F G 350N120N 30N2 拉力做的有用功W 有用 Gh 120N2m 240J拉力端移動的距離s 3h 3 2m 6m拉力做的總功W 總 Fs 50N6m300J額外功W 額 W 總 - W 有用 300J-240J=60J3 滑輪組的機械效率W有用240J=80%W總300J5 小黃同學(xué)用水平力F 拉動如圖所示裝置，使重200N 的 A 物體 5s 內(nèi)在水平地面上勻速運動了 120cm，物體 B 重

8、100N （物體 B 與 A 始終接觸），此過程中A 受到地面的摩擦力為 24N，彈簧測力計的示數(shù)為 16N。若不計滑輪重、彈簧測力計重、繩重和繩與滑輪間摩擦，則滑輪移動的速度為 _m/s ，物體 A 受到 B 施加的摩擦力 _（選填“水平向左”、“水平向右”或“為零”），水平拉力F 大小為 _N，水平拉力F 的功率為 _W。【答案】 0.12 水平向右809.6【解析】【分析】滑輪為動滑輪，滑輪移動的速度等于物體移動速度的二分之一；根據(jù)力的作用的相互性得出物體 A 受到 B 施加的摩擦力的大小及方向；物體A 受到向左的拉力等于地面對A 的摩擦力 f 地加上物體 A 受到 B 施加的摩擦力fA

9、；而滑輪為動滑輪，滑水平拉力F 為 F 左 的 2 倍，據(jù)此計算水平拉力 F 的大?。蝗缓罄肞Fv 計算功率?！驹斀狻? 物體移動的速度v物s物12010 2 m0.24m/st5s則滑輪移動的速度v輪110.24m/s 0.12m/sv物222 由力的作用是相互的，相互作用力大小相等，方向相反，而物體B 受到 A 的摩擦力與彈簧測力計的拉力是平衡力，大小等于16N，則物體 A 受到 B 施加的摩擦力也為16N，方向水平向右。3 物體 A 受到向左的拉力等于地面對A 的摩擦力加上物體A 受到 B 施加的摩擦力，即F左f地fBA24N16N40N滑輪為動滑輪，則水平拉力F 為F2F左240N8

10、0 N4 水平拉力 F 的功率PFv 輪80N0.12m/s9.6W6 一工人利用如圖所示的滑輪組提起重物，當(dāng)被提起重物的重力是150N時，滑輪組的機械效率為60%。若忽略繩重、滑輪摩擦，則動滑輪重_N。【答案】 100【解析】【分析】【詳解】因不計繩重和摩擦，由題意可知，效率G物=60%G物G動則動滑輪的重力為G物150NG動 =-G物 =-150N=100N故動滑輪的重力為100N。7 如圖所示的滑輪組，拉一重 100N 的物體 M 在水平地面上做勻速直線運動，如果拉力F=20N，繩子拉出了 6m ，則物體受到的摩擦力為 _N，物體前進了 _m ，彈簧測力計的示數(shù)為 _N。（不計滑輪重、繩

11、重和摩擦）【答案】 60240【解析】【詳解】1 由圖可知：滑輪組上繩子的有效股數(shù)n=3，所以物體M 與地面間的摩擦力f=nF=3 20N=60N物體受到的摩擦力為60N。2 物體移動的距離s物1 s繩 =16m=2m33物體前進了2m 。3 彈簧測力計與定滑輪相連，定滑輪上有兩股繩子，因此彈簧測力計的示數(shù)為F 彈 2F20N 2 40N彈簧測力計的示數(shù)為40N。8 如圖所示，用力F1 和 F2 分別勻速提起物體 C 時，滑輪 _可以看作等臂杠桿（選填“ A或 “ B）”.若物體C 重為 50 牛，滑輪重力不計，則力F2 的大小為 _ 牛.【答案】 A25【解析】【詳解】1 由圖可知， A 滑

12、輪是定滑輪，所以滑輪A 是等臂杠桿。2 滑輪 B 是動滑輪 ,省一半力 ,所以 F2 的大小為 25N。9 用一個動滑輪將重為8N 的物體勻速提高1m，所用豎直向上的拉力為5N，則動滑輪的機械效率為 _%；用此動滑輪將重為18N 物體也提高1m 時，所做的總功是_J。（不計繩重和摩擦）【答案】 80 20【解析】【分析】使用動滑輪，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=2，繩子末端移動的距離s=2h，有用功就是將物體提升對物體做的功（WGh ），拉力F做的功為總功（ WFs ），再利用機械效率的有總公式求出動滑輪的機械效率；根據(jù)W總W有W額 求出額外功，不計繩重和摩擦，使用動滑輪做的額外功就是提升動滑輪做的功

13、W額 G輪 h ，知道提升的高度，可以求出動滑輪重；再利用 F1 G輪G物 求拉力大小，知道s=2h，利用功的公式求拉力做的功（總n功）大小，根據(jù)WGh 求出有用功，利用效率公式求出此時滑輪組的機械效率。【詳解】1 使用動滑輪時，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=2，物體被提升的高度h=1m，拉力移動距離snh2 1m2m有用功為W有Gh8N1m8J拉力做的總功為W總Fs5N2m10J滑輪組的機械效率W有100%8J100%80%W總10J2 根據(jù) W總 W有 W額 可知，額外功為W額 W總W有10J8J2J不計繩重和摩擦，根據(jù)W額G輪 h 可知，動滑輪的重力G動W額2J2Nh1m不計繩重和摩擦，則有F1

14、 G動G物2N 18N10N2拉力做的總功W總F s 10N 2m20J10 如圖所示，某人通過滑輪組將深井中的物體拉至井口.10s內(nèi)被提升了己知物體在2m，物體所受重力 720N，人對繩子水平向右的拉力300N.(不計繩重及摩擦) 求：(1)人做的有用功W有用 ;(2)動滑輪的重力G動 ;(3)人拉起貨物時的機械效率.【答案】 (1) 1440J； (2) 180N； (3) 80%?！窘馕觥俊驹斀狻?1)物體所受重力720N，被提升了2m ，則人做的有用功為：W有用 =Gh=720N 2m=1440J；(2)由圖可知，滑輪組的有效繩子段數(shù)為n=3，根據(jù) F=G +G動，則動滑輪的重力為：n

15、G動 =nF-G=3 300N-720N=180N；(3)根據(jù)= W有用 = Gh = Gh = G ，W總 Fs Fnh Fn人拉起貨物時的機械效率為：G720N=80%。Fn300N 3答： (1)人做的有用功為1440J；(2)動滑輪的重力為180N；(3)人拉起貨物時的機械效率為80%。11 用圖 3 甲、乙兩種方式勻速提升重為 100N 的物體，已知滑輪重 20N、繩重和摩擦力不計則A手的拉力： F 甲=F 乙；機械效率：甲 =乙B手的拉力：F 甲 F 乙 ；機械效率： 甲 乙C手的拉力：F 甲 F 乙 ；機械效率：甲乙D手的拉力：F 甲 F 乙 ；機械效率： 甲 乙【答案】 D【解

16、析】【分析】【詳解】由圖可知，甲滑輪是定滑輪，使用該滑輪不省力，所以拉力等于物體的重力；乙滑輪是動滑輪，使用該滑輪可以省一半的力，即拉力等于物體和滑輪總重力的一半，則手的拉力：F甲 F 乙；兩幅圖中的W 有 是克服物體重力做的功是相同的，但乙圖中拉力做功要克服動滑W有輪的重力做功，比甲圖中做的總功要多，所以結(jié)合機械效率公式可知，有用功相W總同時，總功越大的，機械效率越??；所以選 D12 小明在實驗室內(nèi)嘗試用四種簡單機械勻速提升同一物體（不計機械自重和摩擦），如圖所示，其中所用動力最小的是（）ABCD【答案】 D【解析】【分析】【詳解】設(shè)物體重力為G，不計機械自重和摩擦；A 圖中為斜面，由功的原

17、理可得F1 4m G 2m解得 F1 0.5G；B 圖中為滑輪組，通過動滑輪繩子段數(shù)1G；n 3，所以 F2 3C 圖中為動滑輪，動力作用在動滑輪的軸上，則F 2G；3D 圖中是杠桿，設(shè)桿與水平面的夾角為，則有F4 4cosG 1 cos 1解得 F4 G。4由此可知動力最小的是D。故選 D。13 如圖所示，甲、乙兩套裝置所用滑輪質(zhì)量均相等，用它們分別將所掛重物在相等時間內(nèi)豎直向上勻速提升相同高度.若 G1G2 ，所用豎直向上的拉力分別為F1 和F2 ，拉力做功的功率分別為P1 和 P2 ，兩裝置的機械效率分別為1 和2 （忽略繩重和摩擦），則下列選項中正確的是（） .A F1F212 P1P

18、2B F1F21 = 2 P1P2C F1F212 P1P2D F1F212 P1P2【答案】 B【解析】【詳解】CD不計繩重及摩擦，因為拉力:1F（ GG動）nn12 ， n23 ，所以繩子受到的拉力分別為：1F1（ G1G動）21F2（ G2G動）3因為 G1G2 ，故：F1F2故 CD項錯誤；AB因為動滑輪重相同，提升的物體重和高度相同，W額G輪 h ， W有用 G物 h ，所以利用滑輪組做的有用功相同、額外功相同，總功相同；由W有100% 可知，機械效率相W總同，即：12W又因為所用時間相同，由Pt可知，拉力做功的功率：P1P2故 A 項錯誤， B 項正確。14 如圖，工人要將一塊重9

19、00N的建材運到10m高處，裝置中每個滑輪重100N ，建材上升的速度是0.8m/s 。在施工過程中，下列說法正確的是（）A工人的拉力為500NB工人拉繩的速度為2.4m/sC工人做功的功率為400WD工人做功的機械效率小于90%【答案】 D【解析】【分析】【詳解】由兩根繩子承擔(dān)物重，動滑輪和建材總重為1000N，由于有摩擦和繩子自身的重量，所以工人的拉力應(yīng)大于500N，故 A 錯；工人拉繩的速度應(yīng)是物體上升速度的2 倍為 1.6m/s ，故 B 錯；若部考慮繩重和摩擦，工人做功的功率為P=Fv繩 =500N1.6m/s=800W ，由于有摩擦和繩子自身的重量，所以工人做功的功率應(yīng)大于800W

20、 ，故 C 錯；對物體做的有用功為W 有=Gh=900N 10m=9000J，而拉力做的總功應(yīng)大于1000J，所以工人做功的機械效率小于90%，故 D 正確；應(yīng)選D15 如圖所示的滑輪裝置，重為5 牛的物體掛在繩端，力F 作同在滑輪的軸上，滑輪在力F 的作用下以2 米 / 秒的速度勻速向上運動若不計滑輪重及摩擦，則拉力F 的大小和物體向上運動的速度為A10牛， 4 米 / 秒B2.5 牛， 4 米 / 秒C 10牛， 2 米 / 秒D 2.5牛， 2 米 / 秒【答案】A【解析】【分析】【詳解】由圖可知，該滑輪是動滑輪，當(dāng)滑輪在力F 的作用下以2 米 / 秒的速度勻速向上運動，重物的速度為 :

21、22m/s=4m/s此時拉力應(yīng)該是物重的2 倍，因此拉力為:F=2G=25N=10N故選 A16 如圖，小華用滑輪組勻速提升一個重為900N的物體，人拉繩的力F 為350N，不計繩重和摩擦，若用這個滑輪組勻速提升2100N 的物體，繩未斷裂，人的拉力為（）A650NB 700NC 750ND 800N【答案】 C【解析】【分析】【詳解】由圖可知，通過動滑輪繩子的段數(shù)：n=3，不計繩重和摩擦，繩子自由端拉力：F1= 1 （ G+G 動），3由此可得動滑輪重：G 動 =3F1-G=3 350N-900N=150N，當(dāng)提起 2100N 物體時，人的拉力：F2= 1 （ G1+G 動 ）= 1 （ 2

22、100N+150N） =750N33故選 C17 如圖所示，不計繩子的質(zhì)量和一切摩擦作用，整個系統(tǒng)處于靜止平衡狀態(tài)。重物 G1 =100N，每一個滑輪重力均為 20N，則下列說法正確的是（ ）A b 處繩子的拉力為50NB G2=280NC e 處繩子的拉力為140ND G2=200N【答案】 C【解析】【分析】【詳解】A由圖知， a、b、c、d 在同一根繩上，拉力相同； e、f 在同一根繩上，拉力相同； G1 由兩根繩子承擔(dān)G1G動2Fb則 b 處繩子的拉力為FbG1G動100N+20N260N2故 A 錯誤；C e 處繩子的拉力為Fe2FbG動260N20N140N故 C 正確；BD G2

23、 由兩根繩子加上f 承擔(dān)，則G2G動2FbFfF f2FbG動則G24Fb460N240N故 B、 D 錯誤。故選 C。18 如圖甲所示，重為160N 的物體在大小為20N，水平向左的拉力F1 作用下，沿水平地面以3m/s的速度做勻速直線運動。如圖乙所示，保持拉力F1 不變，用水平向右的拉力F2，拉物體勻速向右運動了1m ，若不計滑輪、繩的質(zhì)量和輪與軸間的摩擦，則（）A物體向左運動時，拉力F的功率 P =60W11B物體與地面之間的摩擦力f=20NC物體向右運動時，拉力F2=40ND物體向右運動時，拉力F2 所做的功W2=80J【答案】 CD【解析】【分析】【詳解】A由圖甲可知，繩子承擔(dān)物體受

24、到的拉力的段數(shù)n 為 2，物體以 3m/s 的速度做勻速直線運動，在拉力作用下繩子末端的速度為v2v物23m/s6m/s則物體向左運動時，由WFs1PFv 可得拉力 F 的功率ttP1F1v20N6m/s120W故 A 錯誤；B圖甲中物體做勻速直線運動，物體受到的拉力與摩擦力是一對平衡力，而繩子承擔(dān)力的段數(shù) n 為 2，所以物體與地面之間的摩擦力f2F1220N40N故 B 錯誤；C物體向右運動時，由于物體和地面沒有改變，則所受摩擦不變，方向向左，同時物體向左還受到兩股繩子施加的拉力，每股繩子的拉力為 20N，物體右側(cè)的滑輪為動滑輪，對物體的拉力為 2F2，則有2F22F1f80N解得 F2 =40N，故 C 正確；D在不計滑輪、繩的質(zhì)量和輪與軸間的摩擦?xí)r，物體向右運動時，拉力F2 所做的功W2F2 s240N2 1m80J故 D 正確。故選 CD。19 如圖所示，重 300N 的物體在 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勻速直線