2020-2021中考物理综合题专练∶滑轮组的省力问题及详细答案

一、初中物理滑轮组的省力问题

1．如图所示，用力F1和F2分别匀速提起物体C时，滑轮_______可以看作等臂杠杆（选填“A"或“B”）.若物体C重为50牛，滑轮重力不计，则力F2的大小为___________牛.

【答案】A 25

【解析】

【详解】

[1]由图可知，A滑轮是定滑轮，所以滑轮A是等臂杠杆。

[2]滑轮B是动滑轮,省一半力,所以F2的大小为25N。

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F1、F2做相同的功，则拉力F1、F2做功时的功率P1___________P2，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F1、F2做相同的功，根据P=Wt可知，拉力F1、F2做功时的功率P1等于P2；

[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F1、F2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，用滑轮组提重力为140N的物体，当拉力为50N时，物体对地面的压力刚好为0N。若重物与地面的接触面积S=2×10-2m2，不计绳重和摩擦，每个滑轮质量相同，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。若拉力F为40N，则定滑轮对天花板的拉力为_______N，重物对地面的压强为_______ Pa。

【答案】90 1.5×103

【解析】

【分析】

【详解】

[1][2]滑轮组的动滑轮绕3段绳，不计绳重和摩擦，当拉力为50N时，物体对地面的压力刚好为0N，拉力的大小

F1=13(G+G动)

动滑轮的重力

G动=3F1-G=3×50N-140N=10N

每个滑轮质量相同，定滑轮的重力等于动滑轮的重力为10N，对定滑轮受力分析，受到重力、下方两段绳子的拉力，天花板的拉力，根据平衡条件得到

F天=G定+2F=10N+2×40N=90N

由力的作用相互性可知，定滑轮对天花板的拉力是90N。

拉力F为40N时，滑轮组的动滑轮对物体的拉力

F2=3F- G动=3×40N-10N=110N

地面对物体的支持力

F支=G-F2=140N-110N=30N

由力的作用相互性可知物体对地面的压力

F压= F支=30N

物体对地面的压强

p=-2230N210mFS压=1.5×103Pa

6．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%

7．如图所示，在力F作用下使重200 N的物体在水平面上做匀速直线运动，当F=30N时，物体受到的摩擦力_______ N（不计滑轮重力和绳与滑轮间的摩擦）；当物体移动4m时，绳子自由端移动的距离_______m。

【答案】60 8

【解析】

【详解】

[1]由图知道，使用动滑轮时，n=2，由于不计滑轮重力和摩擦，所以，绳子自由端的拉力是： 12Ff，

即物体受到的摩擦力是：

f=2F=2×30N=60N；

[2]由于n=2，所以，当物体移动4m时，绳子自由端移动的距离是：

s=2s物=2×4m=8m。

8．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

60NFf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=20N33FF拉

水平拉力的功率

320N30.1m/s=6WWFsPFvFvtt物

9．某同学用如图所示滑轮组将重为300N的物体以0.2m/s的速度匀速向上拉动，拉力为125N（不计绳重及摩擦），则动滑轮重_____N，5s内人拉绳子做的功是_____J。

【答案】75 375

【解析】

【分析】 【详解】

[1]看图可知动滑轮上绕过的绳子股数n=3。根据滑轮组受力关系

+GGFn物动

得

300N+125N3动G

解得动75NG。

[2]绳子末端移动距离

30.2m/s5s3m物Snhnvt

5s内人拉绳子做的功

125N3m375JWFs

10．小红利用弹簧测力计、钩码来研究动滑轮的作用，每次都匀速提物体，做实验情况如图所示，请观察、比较图中的操作、现象和数据，归纳得出初步结论。

（1）由（a）（b）两图_____________。

（2）由（c）（b）两图_____________。

【答案】使用动滑轮匀速(竖直)提物体，省力但是不能改变用力的方向。 使用同一动滑轮匀速(竖直)提不同物体，物体越轻，拉力越小。

【解析】

【详解】

(1)[1]由图可知,比较(a)、(b)两图提起物体一样重,(b)中弹簧测力计示数小于(a)中弹簧测力计示数，所以：使用动滑轮可以省力，

动滑轮相当于一个动力臂是阻力臂两倍的杠杆，所以不能改变用力方向；

(2)[2]比较图(b)与(c)可得：使用动滑轮匀速提升不重物时，物体重力越轻，所用的拉力越小，越省力。

11．如图所示，在粗糙水平地面上，用10N的力F沿水平方向拉滑轮（不计滑轮重力）木板B静止，木块A在粗糙木板B上水平向左做匀速直线运动，5s内木块A移动了0.5m，滑轮组的机械效率为80%｡下列说法正确的是（ ）

A．木块A受到的摩擦力为5N

B．地面对木板B的摩擦力为4N

C．5s内绳子拉力对木板B做的功为2J

D．拉力F的功率为0.5W

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

A．滑轮组的机械效率为80%，根据公式2=WFsWFs有绳总拉＝可算出绳子上的力为

80%10N80%==4N22FF拉绳

木块A在粗糙木板B上水平向左做匀速直线运动，根据二力平衡，摩擦力等于绳子上的力，为4N，A错误；

B．木板B静止，受力平衡，对其受力分析，受到绳子的拉力为5N，方向向右，还受到木块A的摩擦力为4N，方向向左，因此地面给木板B的摩擦力大小为1N，方向向左，B错误；

C．5s内木板B静止，绳子拉力对木板B做的功为0J，C错误；

D．5s内木块A移动了0.5m，则拉力拉着滑轮移动了0.25m，拉力F的功率为

10N0.25m0.5W5sWFsPtt

D正确。

故选D。

12．小李用如图所示的装置提升货物。已知货物重G物=720N，在t=5s内货物被匀速竖直提升了h=1m，小李始终静止在地面上，并且对绳子自由端的拉力F=400 N且竖直向下。求在此过程中：

(1)动滑轮对货物做的有用功；

(2)拉力F所做的总功；

(3)拉力F做功的功率；

(4)使用该装置提升货物时的机械效率η。