2020-2021中考物理综合题专练∶滑轮组的省力问题附答案

一、初中物理滑轮组的省力问题1．如图所示，甲、乙两套装置所用滑轮质量均相等，用它们分别将所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度.若12G G =，所用竖直向上的拉力分别为1F 和2F ，拉力做功的功率分别为1P 和2P ，两装置的机械效率分别为1η和2η（忽略绳重和摩擦），则下列选项中正确的是（ ）.A ．12F F > 12ηη< 12P P <B ．12F F > 12=ηη 12P P =C ．12F F < 12ηη= 12P P <D ．12F F < 12ηη> 12P P >【答案】B 【解析】 【详解】CD ．不计绳重及摩擦，因为拉力:1F G nG =+动（）12n =，23n =，所以绳子受到的拉力分别为：1112F G G =+动（）2213F G G =+动（）因为12G G =，故：12F F ＞故CD 项错误；AB ．因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W G h =额轮，W G h =有用物，所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同；由100%W W 有总η=⨯可知，机械效率相同，即：12ηη=又因为所用时间相同，由WP t=可知，拉力做功的功率： 12P P =故A 项错误，B 项正确。

2．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0.1f G =，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0.10.130N 3N f G ==⨯=不计绳重及摩擦，则水平拉力：113N 1N 3F f n ==⨯= [2]物体的速度：110.3m /s 0.1m /s 3v v n ==⨯=绳物由sv t=得，在2s 内物体移动的距离 0.1m/s 2s 0.2m s v t ==⨯=物物故2s 内物体移动的距离为0.2m 。

一、初中物理滑轮组的省力问题1．小明用如图的滑轮组提升重为100N 的物体，使其在5s 内匀速上升2m ，动滑轮的重为10N ，不计绳重及摩擦，下列计算正确的是（ ）A ．拉力F 为50NB ．绳子自由端移动的距离为6mC ．此时滑轮组的机械效率为90.9%D ．拉力的功率为40W 【答案】C 【解析】 【详解】A ．由图知，通过动滑轮的绳子段数n =2，不计绳重及摩擦，则拉力：物动1（）（100N 10N ）=55N 2F G G =+=⨯+ ，选项不符合题意； B ．绳端移动的距离：2224s h m m ==⨯= ，选项不符合题意； C ．所做的有用功：有物100N 2m=200J W G h ==⨯ ，拉力做的总功：总55N 4m=220J W Fs ==⨯，滑轮组的机械效率：有用总200J100%=100%90.9%220JW W η=⨯⨯≈ ， 选项符合题意；D ．由C 可知，拉力做的功：W 总=220J ，拉力的功率：220J=44W 5sW P t == ， 选项不符合题意。

故选C。

2．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=12(G物+G动)即60N=12(100N+G动)解得G动=20N，用此动滑轮将重200N的物体时，拉力F′=12⨯(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。

一、初中物理滑轮组的省力问题1．用如图所示的滑轮组吊装100袋大米，每袋大米的质量是50kg ，绳子能承受的最大拉力为1200N ，不计滑轮以及绳重，不计轮、轴间摩擦，g 取10N/kg ，则至少需要吊运的次数是（ ）A ．9次B ．10次C ．11次D ．12次【答案】D【解析】【详解】 由题意及图知吊起重物的绳子股数为n =4，最大拉力1200F N =，一次能吊起的大米重力为：14412004800G F N N ==⨯=，一次能吊起的大米质量为：14800N 480kg 10N/kgG m g ===， 因为每袋大米的质量是50kg ，故一次能吊起的大米袋数为： 1480kg 9.650kg /n ==袋袋， 由题意知一次能吊起9袋大米，即19n =， 则至少需要吊运的次数是：/10011.19n ==袋次袋次， 至少需要吊运12次。

故选D 。

2．如图所示，分别利用甲、乙两滑轮匀速提起两个相同的重物（不计滑轮重力及摩擦），其中甲装罝为____________滑轮，它的优点是可以____________，若相同时间内，拉力F 1、F 2做相同的功，则拉力F 1、F 2做功时的功率P 1___________P 2，重物被竖直提升的高度h 甲___________h 乙（最后两空均选填“小于”、“等于”或“大于”）．【答案】定 可以改变用力的方向 等于 等于【解析】【分析】【详解】[1]由图示可知，甲是定滑轮；[2]甲装置中物体向上运动，拉力的方向是向下，所以甲滑轮可以改变用力方向；[3]相同时间内，拉力F 1、F 2做相同的功，根据P =W t可知，拉力F 1、F 2做功时的功率P 1等于P 2；[4] 用滑轮甲、乙匀速提升两个相同的重物（不计滑轮重力及摩擦），它们都是克服物体的重力做功，即W =Gh ，因为拉力F 1、F 2做的功相同，所以重物被竖直提升的高度相同， h 甲等于h 乙．3．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 。

一、初中物理滑轮组的省力问题1．质量是6kg 的物体A 放在水平桌面上，利用图所示的装置使物体以0.2m/s 的速度做匀速直线运动，弹簧测力计始终保持水平，其示数为2N ，不计滑轮和绳子的重和滑轮组内部的摩擦，则（g 取10N/kg ）（ ）A ．作用在绳端的拉力F 为6NB ．在1s 内拉力F 做功1.2JC ．在1s 内拉力F 的功率是0.4WD ．水平桌面对物体A 的摩擦力是2N 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A ．绳子上的力是相等的，因为弹簧测力计的示数是2N ，所以，作用在绳端的拉力F 为2N ．故A 错误；B ．根据图示可知，滑轮组动滑轮上有三股绳子。

物体A 在1s 内通过的距离为s′=vt =0.2m/s×1s=0.2m绳子自由端移动的距离为s =3s ′=3×0.2m=0.6m在1s 内拉力F 做功为W =Fs =2N×0.6m=1.2J故B 正确；C ．在1s 内拉力F 的功率为1.2J 1.2W 1sW P t === 故C 错误；D ．由图可知，承担摩擦力的绳子股数是3，物体做匀速直线运动，则3fF =所以f =6N故D 错误。

故选B 。

2．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 =12(G 物+G 动) 即60N=12(100N+G 动) 解得G 动=20N ，用此动滑轮将重200N 的物体时，拉力F ′=12⨯(200N+20N)=110N拉力功率为P =F ′v =110N ⨯0.4m/s=44W拉力功率为44W 。

一、初中物理滑轮组的省力问题1．如图所示，水平拉力 F 1（6N ）将物体（G =9N ）沿直线匀速拉动s 1的距离，做功 W 1，借助滑轮组，F 2 使物体在同一水平面上匀速直线运动同样的距离s 1，F 2所拉绳端的上升距离为s 2，做功为 W 2，则（ ）A ．W 2 一定小于 W 1B ．s 2 一定小于 s 1C ．F 2 一定大于 G /3D ．F 2 一定大于 F 1/3 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】水平拉力F 1将物体沿直线匀速拉动做功：111W F s =；借助滑轮组，使物体在同一水平地面上匀速直线运动同样的距离，拉绳端的上升距离为s 2，做功：222W F s =；A ．做功21W W W =+动，故A 错误；B ．有3股绳子承担213s s =，故B 错误； CD ．()2113F G F =+轮，故C 错误，D 正确。

故选D 。

2．小夏利用如图所示的滑轮组将重为280 N 的物体匀速提起。

已知他自身所受的重力为500 N ，双脚与地面的总接触面积为400 cm 2 ，动滑轮所受的重力为120 N ，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280N 120N 200N 11(22F G G =++⨯==动())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500N 200N 300N F G F =-=-=人支拉由于力的作用是相互的，则小夏对地面的压力300N F F ==压支受力面积22400cm 0.04m S ==小夏对地面的压强2300N7500Pa 0.04m F p S ===压3．在水平桌面上放一个重300N 的物体，物体与桌面间的摩擦力为60N ，如图所示，若不考虑绳子重力和轮与轴之间的摩擦，使物体以0.1m/s 的速度匀速移动时，水平拉力的大小为_____________N ，拉力做功的功率为______________W ．【答案】20 6 【解析】 【详解】因为物体在水平桌面上匀速运动，所以物体受的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，即60N F f ==拉从图可知，此滑轮组有三股绳子承担对物体的拉力，不考虑绳的重力和绳的摩擦，绳子自由端的水平拉力为1160N=20N 33F F ==⨯拉水平拉力的功率320N 30.1m/s=6W W FsP Fv F v t t====⨯⨯=⨯⨯物4．小黄同学用水平力F 拉动如图所示装置，使重200N 的A 物体5s 内在水平地面上匀速运动了120cm ，物体B 重100N （物体B 与A 始终接触），此过程中A 受到地面的摩擦力为24N ，弹簧测力计的示数为16N 。

一、初中物理滑轮组的省力问题1．用同一滑轮按如图所示甲、乙两种方式匀速提升重均为10N 的A 、B 两物体，在相同时间内提升相同的高度；已知滑轮重1N ，绳重和滑轮摩擦力不计。

则下列说法中正确的是（ ）A ．手的拉力F 乙=10NB ．利用乙种方式做的有用功比较多C ．甲种方式的机械效率大于乙种方式D ．手的拉力F 甲做功的功率比F 乙做功的功率大 【答案】C 【解析】 【详解】A ．乙滑轮是动滑轮，绳重和摩擦不计，使用该滑轮可以省一半的力，即拉力等于物体和滑轮总重力的一半，F 乙=12(G +G 动)=12×(10N+1N)=5.5N 故A 错误；B ． 利用两种滑轮都是将G =10N 的物体提升相同的高度h ，由公式W 有用=Gh 知，有用功相同，故B 错误；C ．甲乙装置所做的有用功相同，用乙装置提重物时，得提起动滑轮所做额外功较多，也就是乙装置的总功较大，由公式η=W W 有用总知，甲方式的机械效率较高，故C 正确；D ． 因为乙装置总功较大，并且在相同时间内提升物体，由公式P =Wt知，乙装置手的拉力做功功率较大，故D 错误。

故选C 。

2．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0.1f G ，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0.10.130N 3N f G ==⨯=不计绳重及摩擦，则水平拉力：113N 1N 3F f n ==⨯= [2]物体的速度：110.3m /s 0.1m /s 3v v n ==⨯=绳物由sv t=得，在2s 内物体移动的距离 0.1m/s 2s 0.2m s v t ==⨯=物物故2s 内物体移动的距离为0.2m 。

一、初中物理滑轮组的省力问题1．用如图所示的滑轮或滑轮组，将同一物体匀速提高h，最省力的是（滑轮重不计）（）A．B．C．D．【答案】D【解析】【分析】【详解】A．图中滑轮是定滑轮，拉力F=G；B．图中滑轮是动滑轮，拉力12F G =；C．图中滑轮组的动滑轮绕2段绳，拉力12F G =；D．图中滑轮组的动滑轮绕3段绳，拉力13F G =；所以最省力的是D中滑轮组。

故选D。

2．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200N 50N n 4G F === [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】3．小黄同学用水平力F 拉动如图所示装置，使重200N 的A 物体5s 内在水平地面上匀速运动了120cm ，物体B 重100N （物体B 与A 始终接触），此过程中A 受到地面的摩擦力为24N ，弹簧测力计的示数为16N 。

若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和绳与滑轮间摩擦，则滑轮移动的速度为___m/s ，物体A 受到B 施加的摩擦力____（选填“水平向左”、“水平向右”或“为零”），水平拉力F 大小为____N ，水平拉力F 的功率为____W 。

【答案】0.12 水平向右 80 9.6 【解析】 【分析】滑轮为动滑轮，滑轮移动的速度等于物体移动速度的二分之一；根据力的作用的相互性得出物体A 受到B 施加的摩擦力的大小及方向；物体A 受到向左的拉力等于地面对A 的摩擦力f 地加上物体A 受到B 施加的摩擦力f A ；而滑轮为动滑轮，滑水平拉力F 为F 左的2倍，据此计算水平拉力F 的大小；然后利用 P Fv =计算功率。

一、初中物理滑轮组的省力问题1．用如图所示的滑轮组吊装100袋大米，每袋大米的质量是50kg ，绳子能承受的最大拉力为1200N ，不计滑轮以及绳重，不计轮、轴间摩擦，g 取10N/kg ，则至少需要吊运的次数是（ ）A ．9次B ．10次C ．11次D ．12次【答案】D【解析】【详解】 由题意及图知吊起重物的绳子股数为n =4，最大拉力1200F N =，一次能吊起的大米重力为：14412004800G F N N ==⨯=，一次能吊起的大米质量为：14800N 480kg 10N/kgG m g ===， 因为每袋大米的质量是50kg ，故一次能吊起的大米袋数为： 1480kg 9.650kg /n ==袋袋， 由题意知一次能吊起9袋大米，即19n =， 则至少需要吊运的次数是：/10011.19n ==袋次袋次， 至少需要吊运12次。

故选D 。

2．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 =12(G 物+G 动) 即 60N=12(100N+G 动) 解得G 动=20N ，用此动滑轮将重200N 的物体时，拉力 F ′=12⨯(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。

3．小夏利用如图所示的滑轮组将重为280 N 的物体匀速提起。

一、初中物理滑轮组的省力问题1．如图所示，物重为G 的物体在不同简单机械中均处于平衡状态（不计机械自重和摩擦），拉力大小错误．．的是（ ） A ．1F G =B ．213F G= C ．312F G =D ．412F G =【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A ．由图像可知l 1=l 2，由杠杆平衡条件1122Fl F l =可得F 1=G ，故正确，不符合题意；B ．由图像可知滑轮组n =3，则213F G =，故正确，不符合题意；C ．由图像可知动滑轮动力作用在轴上，则32F G =，故错误，符合题意；D ．不计机械自重和摩擦，则斜面为理想斜面，满足FL=Gh ，即412F G =，故正确，不符合题意。

故选C 。

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F 2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F 2大小为_______牛。

若F 1和F 2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F 2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：F 2=12G =12×20N=10N [3]因为使用任何机械都不能省功，当F 1和F 2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F 2所做的功为：W=Fs =10N ⨯1m=10J 。

3．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（W Gh =有），拉力F 做的功为总功（W Fs =总），再利用机械效率的公式求出动滑轮的机械效率；根据W W W =+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W G h =额轮，知道提升的高度，可以求出动滑轮重；再利用()1F G G n=+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W Gh =求出有用功，利用效率公式求出此时滑轮组的机械效率。

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∶3B ．甲、乙的机械效率之比是1∶1C ．甲、乙拉力的功率之比是3∶2D ．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()1F G G n=+物轮 由图知，n 甲=2，n 乙=3，所以绳端的拉力分别为()12F G G +甲物轮 ()13F G G =+乙物轮 则甲乙拉力之比()()1=32321F F G G G G =++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P Fv =可得，甲、乙拉力的功率之比32:1:123F v P P F v ⨯===⨯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W W η=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::=1ηη甲乙故B 正确。

故选B 。

2．小夏利用如图所示的滑轮组将重为280 N 的物体匀速提起。

已知他自身所受的重力为500 N ，双脚与地面的总接触面积为400 cm 2 ，动滑轮所受的重力为120 N ，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280N 120N 200N 11(22F G G =++⨯==动())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500N 200N 300N F G F =-=-=人支拉由于力的作用是相互的，则小夏对地面的压力300N F F ==压支受力面积22400cm 0.04m S ==小夏对地面的压强2300N 7500Pa 0.04mF p S ===压3．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。