2020-2021中考物理滑轮组的省力问题的综合复习含答案解析

一、初中物理滑轮组的省力问题

1．如图所示，用相同的滑轮组装成甲、乙滑轮组，分别将同一重物在相等的时间内提升相同的高度，不计绳重和摩擦，则（ ）

A．甲、乙的拉力之比是2∶3

B．甲、乙的机械效率之比是1∶1

C．甲、乙拉力的功率之比是3∶2

D．甲、乙绳的自由端速度之比是1∶1

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】

A．不计绳重及摩擦，拉力

1FGGn物轮

由图知，n甲=2，n乙=3，所以绳端的拉力分别为

12FGG甲物轮

13FGG乙物轮

则甲乙拉力之比

1=32321FFGGGG甲乙轮轮物物∶∶∶

故A错误；

D．将同一重物在相等的时间内提升相同的高度，则提升物体的速度相同，由图知，n甲=2，n乙=3，所以甲、乙绳的自由端速度分别为

v甲=2v

v乙=3v

所以，甲、乙绳的自由端速度之比

v甲∶v乙=2v∶3v=2∶3

故D错误； C．由PFv可得，甲、乙拉力的功率之比

32:1:123FvPPFv甲甲乙乙乙甲

故C错误；

B．不计绳重及摩擦，动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，由W额=G轮h、W有=G物h可知，利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，则拉力做的总功相同，由WW有总可得两滑轮组的机械效率相同，即甲、乙的机械效率之比

1::=1甲乙

故B正确。

故选B。

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 10 1:1 10

【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=12G=12×20N=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．如图所示的滑轮组，不计绳重及摩擦。水平拉力F作用下将重为30N的物体A匀速拉动，已知绳子自由端速度为0.3m/s，物体A受到的摩擦力0.1fG，水平拉力F为_____N，在2s内物体移动的距离为_____m。

【答案】1 0.2

【解析】

【详解】

[1]由图可知，连接动滑轮的绳子股数n=3，由题意知，物体A受到的摩擦力

0.10.130N3NfG

不计绳重及摩擦，则水平拉力：

113N1N3Ffn

[2]物体的速度：

110.3m/s0.1m/s3vvn绳物

由svt得，在2s内物体移动的距离

0.1m/s2s0.2msvt物物

故2s内物体移动的距离为0.2m。

4．用一个动滑轮将重为8N的物体匀速提高1m，所用竖直向上的拉力为5N，则动滑轮的机械效率为____%；用此动滑轮将重为18N物体也提高1m时，所做的总功是_______J。（不计绳重和摩擦）

【答案】80 20

【解析】

【分析】

使用动滑轮，承担物重的绳子股数n=2，绳子末端移动的距离s=2h，有用功就是将物体提升对物体做的功（WGh有），拉力F做的功为总功（WFs总），再利用机械效率的公式求出动滑轮的机械效率；根据WWW总有额求出额外功，不计绳重和摩擦，使用动滑轮做的额外功就是提升动滑轮做的功WGh额轮，知道提升的高度，可以求出动滑轮重；再利用1FGGn轮物求拉力大小，知道s=2h，利用功的公式求拉力做的功（总功）大小，根据WGh求出有用功，利用效率公式求出此时滑轮组的机械效率。

【详解】

[1]使用动滑轮时，承担物重的绳子股数n=2，物体被提升的高度h=1m，拉力移动距离

21m2msnh

有用功为 8N1m8JWGh有

拉力做的总功为

5N2m10JWFs总

滑轮组的机械效率

8J100%100%80%10JWW有总

[2]根据WWW总有额可知，额外功为

10J8J2JWWW额总有

不计绳重和摩擦，根据WGh额轮可知，动滑轮的重力

2J2N1mWGh额动

不计绳重和摩擦，则有

12N18N10N2FGG动物

拉力做的总功

10N2m20JWFs总

5．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】30 60 80%

【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＝13（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＝

240J 300JWW有用总=80%

6．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% 400 200 600 60%.

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]建材质量为40kg，其重力为

=40kg10N/kg=400NGmg

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

400===50%400+GGGG动动

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 500N24m==200W60sWFsPtt

[4]滑轮组省一半的力，所以

+=2GGF动材

解得=600NG材。

[5]此时的机械效率为

600===60%600+400GGG材动材

7．如图所示为家用手摇晾衣架，它是我们生活中经常使用的简单机械，其中A、B两滑轮中属于动滑轮的是_____；若衣服和晾衣架的总重力为200N，晾衣架上升的高度为1m，不计动滑轮重、绳重及摩擦，静止时绳的拉力F_____N，绕进旋轮上的绳子长度是_____m。

【答案】B 50 4

【解析】

【分析】

【详解】

[1]使用时，轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮，由图可知B为动滑轮；

[2]由图可知承重绳为4股，衣服和晾衣架的总重力为200N，所以绳子的拉力

200N50Nn4GF

[3]承重绳为4股，所以绕进旋轮上的绳子长度是S=4h=4×1m=4m

【点睛】

8．如图所示的滑轮组（不计滑轮重、绳与滑轮的摩擦），在拉力 F的作用下，物体水平向左做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为 6N， 则物体受到地面的摩擦力大小为_________N。一段时间内物体沿水平方 向移动了 5m，拉力 F 做功_____J。

【答案】12 60 【解析】

【分析】

【详解】

[1]由图可知，n=2，弹簧测力计的示数为6N，则拉力为6N，摩擦力

f=2×6N=12N

摩擦力为12N。

[2]拉力移动的距离

s′=2s=25m=10m

拉力做的功

W=Fs=6N×10m=60J

拉力做的功为60J。

9．(1)如图甲所示，图中的装置相当于一个_______(填一种简单机械的名称)．

(2)如图乙所示，使用此简单机械的主要目的是_______．

(3)如图丙所示，橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，中间系一个钩码，就做成了能自动回头的“魔罐”，当将”魔罐“在水平地面上滚出后，还能自动滚回来，这说 明_______．

【答案】滑轮组 省力 机械能之间可以相互转化

【解析】

【详解】

(1)[1]由图甲可知，绳子和木棍组合在一起，起到滑轮组的作用，用较小的力就可以使作用有较大力的两根木棍靠拢，说明使用该滑轮组可以省力；

(2)[2]图乙是过盘山公路，盘山公路相当于斜面，山高一定，盘山公路相当于增大了斜面长度，因为在斜面高一定时，斜面越长越省力，所以人们修建盘山公路的目的是为了省力；

(3)[3]魔罐在开始滚动的时候，具有动能，滚动的过程中，罐子动能转化为橡皮筋的弹性势能，当动能为零时，弹性势能最大，魔罐开始向回滚动，在魔罐滚回来的过程中橡皮筋弹性势能减小，罐子动能增大，弹性势能转化为动能。魔罐来回滚动，说明了机械能是可以相互转化的。

10．如图所示，某人通过滑轮组将深井中的物体拉至井口.己知物体在10s内被提升了2m，物体所受重力720N，人对绳子水平向右的拉力300N.(不计绳重及摩擦) 求：

(1)人做的有用功W有用;

(2)动滑轮的重力G动;

(3)人拉起货物时的机械效率.

【答案】(1) 1440J；(2) 180N；(3) 80%。

【解析】

【详解】

(1)物体所受重力720N，被提升了2m，则人做的有用功为：