2020-2021備戰(zhàn)中考物理知識點過關(guān)培優(yōu)易錯難題訓練∶滑輪組的省力問題及詳細答案

1、一、初中物理滑輪組的省力問題1 小李用如圖所示的裝置提升貨物。已知貨物重G 物 =720N，在t=5s 內(nèi)貨物被勻速豎直提升了h=1m ，小李始終靜止在地面上，并且對繩子自由端的拉力F=400 N且豎直向下。求在此過程中：(1)動滑輪對貨物做的有用功；(2)拉力 F 所做的總功；(3)拉力 F 做功的功率；(4)使用該裝置提升貨物時的機械效率?！敬鸢浮?(1)720J；(2)800J； (3)160W； (4)90%【解析】【分析】【詳解】(1)動滑輪對貨物做的有用功就是貨物上升克服重力勢能做的功，為W有G物 h720N1m720J(2)動滑輪與 2 股繩子接觸，故n=2，拉力F 所做的總功為

2、W總FsnFh2 400N1m 800J(3)由功率公式，可知拉力F 做功的功率為PW總800J160Wt5s(4)該裝置提升貨物時的機械效率為W有100%720JW總90%800J答： (1)動滑輪對貨物做的有用功為720J；(2)拉力 F 所做的總功為800J；(3)拉力 F 做功的功率為160W ；(4)使用該裝置提升貨物時的機械效率為90%。2 用一個動滑輪提起重 100N 的物體（繩重與摩擦不計），所用拉力 60N。若用此動滑輪將重 200N 的物體以 0.2m/s 速度勻速上升時，拉力功率為 _W。較前一次提升物體，該滑輪的機械效率_（選填“變大”、“不變”或“變小”）【答案】 4

3、4變大【解析】【詳解】1 根據(jù)題意可知，物體以 0.2m/s 速度勻速上升，對于動滑輪，繩子移動的速度v=20.2m/s=0.4m/s繩重與摩擦不計，則拉力1F=(G 物 +G 動 )2即160N=(100N+ G 動 )2解得 G 動 =20N ，用此動滑輪將重200N 的物體時，拉力1F =(200N+20N)=110N2拉力功率為P=F v=110N0.4m/s=44W拉力功率為44W 。2 較前一次提升物體，物體的質(zhì)量增加，重力增大，有用功增大，而摩擦不計、動滑輪重不變，額外功不變，這樣有用功在總功中所占的比例增大，滑輪組的機械效率將增大。3 如圖所示，用滑輪組提重力為140N 的物體

4、，當拉力為 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，對定滑輪受力分析，受到重力、下方兩段繩子的拉力，天

5、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，物體A 重100N，沿水平方向勻速拉動物體前進時，若物體A 與地面間摩擦力 f=60N，不計滑輪重和繩與滑輪間摩擦，則繩端的拉力移動 3 米時，物體A 向左移

6、動 _m 。F 是 _N，當繩子自由端向左【答案】 201【解析】【分析】由圖中滑輪組可知，n=3，由于不計繩重、摩擦及滑輪重，根據(jù)滑輪組的省力公式1F f 得到拉力大?。桓鶕?jù)繩子自由端移動的距離與物體運動的距離的對應關(guān)系得到物3體運動的距離?！驹斀狻? 由圖可知，與動滑輪相連的繩子段數(shù)是n=3，因不計繩重、摩擦及滑輪重，則繩端的拉力F1f160N 20N332 物體運動的距離為s物s拉3m31m3【點睛】本題考查滑輪組省力公式的應用，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運用，難點是對動滑輪上繩子段數(shù)的判斷。5 如圖所示，在力F 作用下使重200 N 的物體在水平面上做勻速直線運動，當物體受到的摩擦力_

7、N（不計滑輪重力和繩與滑輪間的摩擦）；當物體移動繩子自由端移動的距離_m 。F=30N 時，4m 時，【答案】 608【解析】【詳解】1 由圖知道，使用動滑輪時， n=2，由于不計滑輪重力和摩擦，所以，繩子自由端的拉力是：F 1 f ，2即物體受到的摩擦力是：f=2F=2 30N=60N；2 由于 n=2，所以，當物體移動 4m 時，繩子自由端移動的距離是： s=2s 物=24m=8m。6 在水平桌面上放一個重300N的物體，物體與桌面間的摩擦力為60N，如圖所示，若不考慮繩子重力和輪與軸之間的摩擦，使物體以0.1m/s的速度勻速移動時，水平拉力的大小為 _ N，拉力做功的功率為 _W【答案】

8、 206【解析】【詳解】因為物體在水平桌面上勻速運動，所以物體受的拉力和摩擦力是一對平衡力，大小相等，即F拉f60N從圖可知，此滑輪組有三股繩子承擔對物體的拉力，不考慮繩的重力和繩的摩擦，繩子自由端的水平拉力為F1 F拉160N=20N33水平拉力的功率WFsF3 v物 20N 3 0.1m/s=6WPFvtt7 小黃同學用水平力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 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

9、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?！敬鸢浮?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；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 的大小；然后利用PFv 計算功率?！驹斀狻? 物體移動的速度v物s物12010 2 m0.2

10、4m/st5s則滑輪移動的速度v輪1v物10.24m/s 0.12m/s222 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240N80 N4 水平拉力 F 的功率PFv 輪80N0.12m/s9.6W8 一工人利用如圖所示的滑輪組提起重物，當被提起重物的重力是150N時，滑輪組的機械效率為60%。若忽

11、略繩重、滑輪摩擦，則動滑輪重_N?！敬鸢浮?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。9 如圖所示，分別利用甲、乙兩滑輪勻速提起兩個相同的重物（不計滑輪重力及摩擦），其中甲裝罝為 _滑輪，它的優(yōu)點是可以_，若相同時間內(nèi)，拉力F1、 F2 做相同的功，則拉力F1、 F2 做功時的功率P1_ P2，重物被豎直提升的高度h 甲 _h 乙 （最后兩空均選填“小于”、“等于”或“大于”）【答案】定可以改變用力的方向等于等于【解析】【分析】【詳解】1 由圖示可知，甲是定滑輪

12、；2 甲裝置中物體向上運動，拉力的方向是向下，所以甲滑輪可以改變用力方向；3 相同時間內(nèi)，拉力F1、 F2 做相同的功，根據(jù)P= W 可知，拉力F1 、F2 做功時的功率P1 等t于 P2 ；4 用滑輪甲、乙勻速提升兩個相同的重物（不計滑輪重力及摩擦），它們都是克服物體的重力做功，即W=Gh，因為拉力 F1 2做的功相同，所以重物被豎直提升的高度相同，h甲、 F等于 h 乙 10 如圖所示，物體A 在水平桌面上，繩重及摩擦不計，動滑輪重力為2N 。當 B 物體重力為 8N 時，它恰好能勻速下降。（ 1）以上裝置中屬于動滑輪的是 _（填字母）。（ 2）物體 A 所受的摩擦力為 _N。（ 3）若用

13、一個水平向左的力 F 拉物體 A，使其向左勻速運動，則這個力F 大小應為_N?！敬鸢浮?M510【解析】【詳解】1 由于 M 隨物體移動而發(fā)生位置變化，所以M 是動滑輪。2A 對 B 的拉力為F，動滑輪M 和 B 受力分析可知中：2F=GM +GB2N8NF5N2A 受力平衡，所以摩擦力f=F=5N 。3A 向左勻速運動時，受力平衡：F 左 =f+F=5N+5N=10N 。11 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

14、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，繩子承擔物體受到的拉力的段數(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，而繩子承擔力的段數(shù) n 為 2，所以物體與地面之間

15、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時，物體向右運動時，拉力F2 所做的功W2F2 s240N2 1m80J故 D 正確。故選 CD。12 如圖所示，用 F1的力將物體 B 勻速提升 h，若借助滑輪組用2的力把物體 B 勻速提升F相同高度。下列說法確的是（）A使用滑輪組過程中，繩子移動距離是物體的上升高度的兩倍B

16、 F1 一定大于 F2F1hC滑輪組的機械效率為3hF2D F2 做功的功率比F1 做功的功率大【答案】 D【解析】【分析】【詳解】A動滑輪與 3 股繩接觸，故 n=3，使用滑輪組過程中，繩子移動距離是物體的上升高度的三倍，故 A 錯誤；B由于F2 = GG動 = F1 G動33故如果動滑輪很重，則F1 不一定大于 F2，故 B 錯誤；C滑輪組的機械效率為W有用100%GhF1hW總nF2 h3F2h故 C 錯誤；D F1 做功的功率為P1 =F1vF 做功的功率為2P2 nF2v ( F1G動 )v可知， F2 做功的功率比F1 做功的功率大，故 D 正確。故選 D。13 如圖所示， 甲滑輪

17、組中滑輪的質(zhì)量均為m，乙滑輪組中滑輪的質(zhì)量均為0.5m，用甲、乙滑輪組分別使重力均為G 的重物在相同時間內(nèi)勻速上升相同高度h，繩子自由端的拉力分別為 F1 、 F2 。不計繩重和摩擦， 則下列判斷正確的是（）A拉力 F1 小于 F2B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甲滑輪組的機械效率小于乙滑輪組的機械效率【答案】 D【解析】【分析】【詳解】A 由圖知，圖甲、圖乙滑輪組，n=3，因為不計繩重和滑輪軸處摩擦，所以11(G+mg)， F 2=11F1=(G+G 甲)=(G+G 乙 )=(G+0.5mg)3333故 F1 F 2，故 A 錯誤；BC 重物在相

18、同時間內(nèi)勻速上升相同高度h，則拉力移動距離s 相同，拉力做功W = F s， W =Fs1122故 W1W21的功率大于2的功率，故BC錯誤；，因為做功時間相同，所以拉力FFD甲滑輪組和乙滑輪組做的有用功相同，G 甲 G 乙，則甲滑輪組做的額外功多，故甲滑輪組的機械效率小于乙滑輪組的機械效率，故D 正確。故選 D 。14 用同一滑輪按如圖所示甲、乙兩種方式勻速提升重均為10N 的 A、 B 兩物體，在相同時間內(nèi)提升相同的高度；已知滑輪重1N，繩重和滑輪摩擦力不計。則下列說法中正確的是（）A手的拉力F 乙=10NB利用乙種方式做的有用功比較多C甲種方式的機械效率大于乙種方式D手的拉力F 甲 做功

19、的功率比F 乙做功的功率大【答案】 C【解析】【詳解】A 乙滑輪是動滑輪，繩重和摩擦不計，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，F(xiàn) 乙= 1 ( G+G 動 )= 1 (10N+1N)=5.5N22故 A 錯誤；B 利用兩種滑輪都是將 G=10N 的物體提升相同的高度h，由公式 W 有用 =Gh 知，有用功相同，故 B 錯誤；C甲乙裝置所做的有用功相同，用乙裝置提重物時，得提起動滑輪所做額外功較多，也就是乙裝置的總功較大，由公式=W有用C 正確；知，甲方式的機械效率較高，故W總D 因為乙裝置總功較大，并且在相同時間內(nèi)提升物體，由公式P= W 知，乙裝置手的拉t力做功功率較

20、大，故D 錯誤。故選 C。15 小明用如圖的滑輪組提升重為100N 的物體，使其在5s 內(nèi)勻速上升2m ，動滑輪的重為 10N，不計繩重及摩擦，下列計算正確的是（）A拉力 F 為 50NB繩子自由端移動的距離為6mC此時滑輪組的機械效率為90.9%D拉力的功率為40W【答案】 C【解析】【詳解】A由圖知，通過動滑輪的繩子段數(shù)n=2，不計繩重及摩擦，則拉力：1F（G物G動）（100N10N）=55N ，2選項不符合題意；B繩端移動的距離：s2h22m4m ，選項不符合題意；C所做的有用功：WG h100N2m=200J，有物拉力做的總功：WFs55N4m=220J，總滑輪組的機械效率：W100%

21、=200J100%90.9% ，有用W總220J選項符合題意；D由 C可知，拉力做的功：W 總 =220J，拉力的功率：PW220J =44W，t5s選項不符合題意。故選 C。16 如圖所示的甲、乙兩滑輪組，所用滑輪的規(guī)格相同，用它們將相同的重物G 勻速提升相同的高度，不計繩重與摩擦，以下說法正確的是A甲滑輪組所用拉力較大B甲滑輪組拉力做的功較多C兩滑輪組拉力做功的功率一定相等D兩個滑輪組的機械效率一定相等【答案】 D【解析】【分析】【詳解】A不計繩重及摩擦，因為拉力 F=（ G 物 +G 輪 ） /n ，且 n 甲 =3，n 乙=2，所以，繩子受的拉力：F 甲=（ G 物 +G 輪 ） /3

22、，F(xiàn) 乙=（ G 物 +G 輪 ） /2，即 F 甲 F 乙 ，故 A 錯誤；B不計繩重及摩擦，拉力做的功：W 甲 =F 甲 s 甲=（ G 物 +G 輪 ） /33h=（ G 物 +G 輪） hW 乙 =F 乙 s 乙=（G 物 +G 輪 ） /22h=（ G 物 +G 輪 ）h ，W 甲=W 乙 ，故 B 錯誤；C甲、乙兩滑輪組提升重物的時間不知道，故無法比較功率，故C 錯誤；D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，因為=W 有用 /W 總， 滑輪組的機械效率相同，故 D 正確；故答案為

23、D。17 如圖所示為建筑工地上常用的吊裝工具，物體是重5000N 的配重，杠桿AB 的支點為 O，已知長度OA OB=1 2，滑輪下面掛有建筑材料P，每個滑輪重100N，工人體重為700N，杠桿與繩的自重、滑輪組摩擦均不計。當工人用300N 的力豎直向下以1m/s 的速度勻速拉動繩子時（）A建筑材料P 上升的速度為3m/sB物體 M 對地面的壓力為5000NC工人對地面的壓力為400ND建筑材料P 的重力為 600N【答案】 C【解析】【分析】【詳解】A物重由2 段繩子承擔，建筑材料P 上升的速度v= 1 v 繩= 1 1m/s=0.5m/s22故 A 錯誤；B定滑輪受向下的重力、 3 段繩子

24、向下的拉力、杠桿對定滑輪向上的拉力，由力的平衡條件可得F A =3F+G 定 =3 300N+100N=1000N杠桿對定滑輪的拉力和定滑輪對杠桿的拉力是一對相互作用力，大小相等，即FA= F A=1000N根據(jù)杠桿的平衡條件FAOA=FB OB，且 OA:OB=1:2，所以O(shè)AOAFB=FA=1000N=500NOB2OA因為物體間力的作用是相互的，所以杠桿對物體M 的拉力等于物體M 對杠桿的拉力，即F B =FB=500N物體 M 受豎直向下的重力、豎直向上的支持力、豎直向上的拉力，則物體M 受到的支持力為FM 支持 =GM - F B =5000N-500N=4500N因為物體間力的作用是相互的，所以物體M 對地面的壓力FM 壓 =FM 支持 =4500N故 B 錯誤；C當工人用300N 的力豎直向下拉繩子時，因力的作用是相互的，則繩子對工人會施加豎直向上的拉力，其大小也為300N，此時人受豎直向下的重力G、豎直向上的拉力F、豎直向上的支持力F 支 ，由力的平衡條件可得F+F 支=G，則F 支 =G-F=700N-300N=400N因為地面對人的支持力和人對地面的壓力是一對相互作用力，大小相等，所以工人對地面的壓力F 壓=F 支 =400N故 C 正確；D由圖可知 n=2，且滑輪組摩擦均不計，由1P 重