2020-2021北京中考物理專題復(fù)習(xí)滑輪組的省力問題的綜合題

1、h最省力的是（滑輪重不計）一、初中物理滑輪組的省力問題1. 用如圖所示的滑輪或滑輪組，將同一物體勻速提高（）【答案】D【解析】【分析】【詳解】A. 圖中滑輪是定滑輪，拉力 F=G;1B. 圖中滑輪是動滑輪，拉力 F G ;2C. 圖中滑輪組的動滑輪繞 2段繩，拉力FD. 圖中滑輪組的動滑輪繞 3段繩，拉力F所以最省力的是 D中滑輪組。故選DO2. 用四只完全相同的滑輪和兩根相同的繩子組成如圖所示的甲、乙兩個滑輪組，分別勻速將兩個相同的鉤碼在相同時間內(nèi)提升相同高度，若不計繩子與滑輪的摩檫，裝置更省力（選填“甲”或“乙”）。甲裝置的機械效率 乙裝置的機械效率（選填“高于”、“低于”或“等于”）。甲

2、圖中若鉤碼總重100N ,動滑輪重為20N,不計摩擦及繩重，若工人將繩子勻速向上拉6m,則泥桶上升的高度為 m ,滑輪組的機械效率為O屮Fi【答案】甲 等于 283. 3%【解析】【詳解】1不計摩擦，拉力1 一F=（G 物+G輪），n甲一3 , n 乙=2，繩子受的拉力:n1F甲=（G物+G輪），31F乙=（G物+G輪），2F甲F乙,甲更省力；2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 ,故利用滑輪組做的有用有用功相同、額外功相同，總功相同，據(jù)滬而可知，滑輪組的機械效率相同，即：甲W總=乙；3如甲圖，泥桶由3股繩子承擔(dān)，則 n=3，s=3h, s=6m ,泥桶上升的

3、高度為:1 1h= S= 6m=2m ；334不計摩擦及繩重，則滑輪組的機械效率為:100% 83.3%。W有用W有用GhGioony=W總 W有用 W額 Gh G 動h G G 動 100N20N3. 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、繩重和摩擦）【答案】60 2 40【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

4、11S繩=6m=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=2F= 20N× 2= 40N彈簧測力計的示數(shù)為 40N。4. 高速鐵路的輸電線，無論冬、夏都繃的直直的，以保障列車電極與輸電線的良好接觸。圖為輸電線的牽引裝置。鋼繩通過滑輪組懸掛20個相同的墜砣，每個墜砣質(zhì)量為 25kg ,不計滑輪和鋼繩自重及摩擦，輸電線 A端受到的拉力大小為 N。若5s內(nèi)墜砣串下降了 40cm,則輸電線 A端向左移動速度是 m/s。（ g取10Nkg ,不考慮鋼繩的熱脹冷縮）V【解析】【分析】【詳解】120個墜砣的總重力G=mg=25kg 

5、15; 20 × 10Nkg=5000N由圖知，使用的滑輪組承擔(dān)A端拉力的繩子股數(shù) n= 2,圖中墜砣掛在鋼繩的自由端，不計滑輪和鋼繩自重及摩擦，可得則輸電線A端受到的拉力大小FA=2G= 2 × 5000N=1 ×4N)2 圖中墜砣掛在鋼繩的自由端，則墜砣串下降高度h = 2sa,則輸電線 A端向左移動的距離1h40cm=20cm=0.2m2A端向左移動速度SA 0.2mt 5s0.04m/s5. 如圖所示，不計繩子、滑輪的重力及它們之間的摩擦，當(dāng)用大小為10N的拉力F拉重50N的物體時，物體恰好以 v=2ms的速度沿水平面做勻速直線運動，此時物體受到水平面的摩

6、擦力為 N,拉力F的功率為W;將拉力F增大為20N時，物體受到水平面的摩擦力將 (選填“增大”、“減小”或“保持不變”)?！敬鸢浮?0 40不變【解析】【分析】使用動滑輪可以省一半力；物體勻速運動，受平衡力，平衡力大小相等，判斷出摩擦力根據(jù)繩子段數(shù)判斷出繩子的速度;根據(jù)PW FSt tFV算出拉力F的功率；影響摩擦力的因素：壓力和接觸面的粗糙程度?！驹斀狻? 因為使用動滑輪可以省一半力，所以拉物體的力為F 2F 2 10N20N物體做勻速直線運動，處于平衡狀態(tài)，拉力和摩擦力一對平衡力，大小相等，則fF20N2由圖知有2段繩子拉著物體，則有V繩2v物22m/s 4m/s則拉力F的功率為PFV繩1

7、0N4m/s=40W3 將拉力F增大為20N時，物體對水平面的壓力和接觸面的粗糙程度都不變，所以受到水 平面的摩擦力不變?！军c睛】本題考查了動滑輪的使用、平衡條件的應(yīng)用、功率的計算、影響摩擦力的因素等知識，要 牢記影響滑動摩擦力的兩個因素，當(dāng)兩個因素都不變時，摩擦力的大小不變，與其它因素 無關(guān)。6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；拉力F所做的總功；拉力F做功的功率；(4) 使用該裝置提升貨物時的機械效率n。(2)

8、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h720N 1m 720J(2)動滑輪與2股繩子接觸，故 n=2,拉力W總FS nFh總、F所做的總功為2 400N 1m 800J(3)由功率公式，可知拉力F做功的功率為PW總t800J 160W5s(4)該裝置提升貨物時的機械效率為W有W總總、100%720J800J90%答：(1)動滑輪對貨物做的有用功為720J;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%。7.為了開發(fā)和利用深海的

9、資源，我國某科研考察隊在遠(yuǎn)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(dá)3850米深海連續(xù)航行 42小時48分鐘、航程15682公里。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Imin內(nèi)將“潛龍三號”勻速提升了20m ,該過程中鋼絲繩的拉力由電動機提供，電動機的輸出功率是IOkW ,則鋼絲繩的拉力是多

10、少 ？(3) 該滑輪組的機械效率是多少 ？【答案】7500N50%【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，禾U用公式P得到拉力。根據(jù)G mg和W有 Gh求出有用功，再根據(jù)WW總、100%求出該滑輪組的機械效率?！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股兩種，兩種方法都達(dá)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

11、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鋼絲繩端移動的距離s nh 4 20m 80m把“潛龍三號”提升 20m拉力做的功35W Pt 10 10 W 60s 6 10 J鋼絲繩的拉力56 10 J7500N80m(3)3 “潛龍三號”的重力G mg 1.5 103kg 10Nkg 1.5 IO4N有用功W有 Gh 1.54510 N 20m 3 10 J滑輪組的機械效率W有 100%56J 100% 50%&工人利用圖甲所示的滑輪組將重為400N的物體向上勻速提起 2m ,所用拉力為250N.(1) 求滑輪組的機械效率； (2) 如果要用這個滑輪組

12、達(dá)到更省力的效果，繩子應(yīng)該怎樣繞，請在圖乙中畫出繩子的繞法; 80%,“ =”，N”).【答案】(3) 用甲乙兩個滑輪組把同一物體提升同樣高度，不計繩重和摩擦，機械效率的關(guān)系是 甲【解析】【詳解】n=2 ,則拉力端移動距離(1)由圖甲可知，滑輪組承擔(dān)重物和動滑輪重的繩子的股數(shù) s=2h=2 × 2m=4m工人做的有用功：W 有用=Gh=4OO× 2m=800J ,工人做的總功：W 總=Fs=250N× 4m=1000J滑輪組的機械效率： W有用 100% -800J 100% 80% ；W 總1000J（2）如果要用這個滑輪組達(dá)到更省力的效果，繩子應(yīng)從動滑輪上面的

13、掛鉤開始繞起，依次 繞過上面的定滑輪和下面的動滑輪，如圖所示：（3）用甲乙兩個滑輪組把同一物體提升同樣高度，做的有用功相同；不計繩重和摩擦，做 的額外功是提升動滑輪做的功，由題意可知，動滑輪的重力相同，提升動滑輪的高度也相 同，由W=Gh可知做的額外功相同；因為W總=W有用+W額，所以做的總功相同，由W有用甲=乙. J用100%可知兩個滑輪組的機械效率相同，即W總總、9. 如圖所示，不計滑輪重及摩擦，物體A、B均重為20牛。當(dāng)用力F2勻速提升物體B時，以滑輪的軸為參照物，物體B是的（選填 靜上”或運動”），此時力F2大小為牛。若Fi和F2所做的功相等，物體A、B移動的距離之比是 ,當(dāng)繩子自由端

14、 上升1米時，力F2所做的功為 焦。【答案】靜止10 1:1 10【解析】【詳解】1 以滑輪的軸為參照物，物體B相對與參照物的位置沒有改變，是靜止的；2 B物體使用的是動滑輪，能省一半力，不計滑輪的重和摩擦，拉力：1 1F2= G = × 20N=10N2 23 因為使用任何機械都不能省功，當(dāng)F1和F2所做的功相等，物體 A. B重力相同，移動的距離相同，故距離之比是 1:1。4 當(dāng)繩子自由端上升1米時，力F2所做的功為：W=FS=ION 1m=10J°10. 工人師傅利用如圖所示的兩種方式，將重均為400N的貨物從圖示位置向上緩慢提升一段距離.R、F2始終沿豎直方向；圖甲

15、中B0=2A0,圖乙中動滑輪重為 50N,重物上升速度為0.02ms .不計杠桿重、繩重和摩擦，則下列說法正確的是（）777777Fl IA.甲方式Fi由150N逐漸變大C甲乙兩種方式都省一半的力【答案】D【解析】【詳解】B.乙方式F2的功率為3W乙方式中滑輪組的機械效率約為88.9%D.A.由圖知道，重力即阻力的方向是豎直向下的，動力 重物的過程中，動力臂和阻力臂的比值是：Fi的方向也是豎直向下的，在提升OBL2 OA所以，動力Fi的大小始終不變，故 A錯誤；BC由于在甲圖中，OB=2OA,即動力臂為阻力臂的 以，由杠桿平衡條件知道，動力為阻力的一半，即2倍，由于不計摩擦及杠桿自重，所F1丄

16、G2由圖乙知道，承擔(dān)物重是繩子的段數(shù)是400N200Nn=3,不計繩重和摩擦，則500N+50N150N ,12即乙中不是省力一半；所以，繩子的自由端的速度是:V 繩=0.02ms × 3=0.06ms故乙方式F2的功率是:故BC錯誤；P= V 繩=150N× 0.06ms=9W,D.不計繩重和摩擦，乙方式中滑輪組的機械效率是:W有用100%=GhGh G 輪 h100%=400N400N 50N100% 88.9%故D正確.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甲乙A. 手的拉力：F甲=F乙；機械效率：甲=乙B. 手

17、的拉力：F甲V F乙；機械效率：甲Vn乙C. 手的拉力：F甲 F乙；機械效率：n甲Vn乙D. 手的拉力：F甲 F乙；機械效率：n甲n乙【答案】D【解析】【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總總、同時，總功越大的，機械效率越??；所以選D.12. 如圖所示，甲滑輪組中滑輪的質(zhì)量均為 m,乙滑輪組中滑輪的質(zhì)量

18、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Fl、F2。不計繩重和摩擦，則下列判斷正確的是（）甲乙A. 拉力Fi小于F2B. 拉力Fi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1111Fi= （G+G 甲）= （G+mg）, F2= （G+G 乙）= （G+0.5mg）3 333故F> F2,故A錯誤；BC .重物在相同時間內(nèi)勻速上升相同高度h,則拉力移動

19、距離 S相同，拉力做功Wi= Fis，W2=F2s故Wi> W2,因為做功時間相同，所以拉力Fi的功率大于F2的功率，故BC錯誤；D 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。13. 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=IONB. 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甲做功的功率比F乙做功的功率大【答案】

20、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，11F 乙=(G+G 動)=× (10N+1N)=5.5N2 2故A錯誤；B. 利用兩種滑輪都是將 G=ION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W有用P=W知，乙裝置手的拉就是乙裝置的總功較大，由公式 知，甲方式的機械效率較高，故C正確；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 力做功功率較大，故 D錯誤。 故選C O14. 用一動

21、滑輪將重物勻速提升 2 m,人對繩子的自由端所用力是40 N,不計滑輪重和摩擦，則物重和提升重物所做的功分別是A. 80N，80JB. 80N，160JC. 40N，160JD. 40N，80J【答案】B【解析】【分析】【詳解】動滑輪省一半力，多費一倍的距離，所以物體的重為：G 2F 2 40N 80N ;由h 2m得s 2h 2 2m 4m,提升重物所做的功：W FS 40N 4m 160J. 故選B.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

22、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 2（ G勿 G動）（100N 10N） =55N ,選項不符合題意；B. 繩端移動的距離：s 2h 2 2m 4m ,選項不符合題意；C. 所做的有用功：W Q h 100N2m=200J,拉力做的總功:WFS 55N 4m=220J,滑輪組的機械效率：WZ 200JZZ100%=100%90.9%W總、220J選項符合題意；D.由C可知，拉力做的功:W總=22OJ,拉力的功率：P W 220J=44wt 5s，選項不符合題意。故選CO1

23、6. 建筑工地上需要將 6塊相同的磚從地面運送到樓頂，工人師傅利用如圖所示的裝置分 三次運送，第一次運 1塊，第二次運2塊，第三次運3塊。每次運送時，磚都以相同的速 度勻速上升相同高度，繩重及摩擦均忽略不計。這三次拉力依次為Fi、F2、F3 ,拉力做的功為 Wi、W2、W3,有用功率為Pi、P2、P3,機械效率為耳1、俘、,則（）a. Fi+F2=F3b. Wi+W2=w3c. +=d. pi+f2=P3【答案】D【解析】【分析】1由圖可知，作用在動滑輪上繩子為2股；繩重，摩擦不計時，用F = （G+G動）分析nW有 Gh GFi,F2,F3之間關(guān)系；再依=。通過計算特殊值，判斷等式是否成立。

24、W總G總h G+G動【詳解】a.由題意得11Fl = （G+G動）=-（G+G動）；n211F2 =（2G+G動）=一（2G+G動）；n2111Fi + F2 = （G+G 動）+ （2G+G 動）=（3G+2G 動）22211F 3=（3G+G動）=（3G + G動）n2因為11（3G+2G 動）（3G+G 動）22所以（F1 + F2）F3故A不符合題意；E. 由于物體升高均為 h;W1 + W 2 = FI h + F2 h= （FI +F2 ）hW3=F3h;因為（F + F2） F3所以（W1+W2）W3故B不合符題意；_ W _ Gh G 、C. 依=，說明滑輪組一定時，物重越大，

25、機械效率越大，即W總G總h G+G動1 2 3 ,故C不合符題意；C hD. 由W有=Gh, P=-可知t3Gh"T ；Gh 2Gh + t tF33GhR +p2所以R1+R2=R3,故D符合題意。故選DO【點睛】一個不加條件成立等式，可以用某種情況時不成立來判斷它不成立。17. 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（）A. 650NB. 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

26、子自由端拉力：1F1=（G+G 動），3由此可得動滑輪重:G 動=3Fi-G=3 × 350N-900N=150N 當(dāng)提起2100N物體時，人的拉力：11F2=（Gi+G動）=×（2100N+150N）=750N.3 318. 如圖所示，小華用滑輪組豎直勻速提升一個重為600N的物體，人拉繩的力 F為250N(不計繩重和摩擦)。若用這個滑輪組豎直勻速提升1200N的物體時，人的拉力 F為( )A. 400NB. 450NC. 500ND. 600N【答案】B【解析】【分析】【詳解】由圖可知，繩子承擔(dān)重物的段數(shù)n為3,提升一個重為600N的物體時，拉繩的力 F為 250N ,根據(jù)F1G物 G動 求出動滑輪的重力為nG動3FG物 3 250N600N150N當(dāng)提升一個重為 1200N的物體時，人的拉力為F1 G物 nG動11200N150N450N綜上所述，ACD項不