2020-2021中考物理—滑轮组的省力问题的综合压轴题专题复习附答案解析

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=10N

B．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)=1 2×(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=WW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0.1fG，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。

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。

【答案】20 1

【解析】

【分析】

由图中滑轮组可知，n=3，由于不计绳重、摩擦及滑轮重，根据滑轮组的省力公式13Ff得到拉力大小；根据绳子自由端移动的距离与物体运动的距离的对应关系得到物体运动的距离。

【详解】

[1]由图可知，与动滑轮相连的绳子段数是n=3，因不计绳重、摩擦及滑轮重，则绳端的拉力 1160N20N33Ff

[2]物体运动的距离为

3m1m33ss拉物

【点睛】

本题考查滑轮组省力公式的应用，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是对动滑轮上绳子段数的判断。

4．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。

5．如图所示，在水平拉力F的作用下，重为300 N的物体恰能在水平桌面上以0.lm/s的速度做匀速直线运动，此时物体与桌面的摩擦力大小为60N（不计绳重、动滑轮重及摩擦），则拉力F=_________N及其功率P=_______W。

【答案】20 6

【解析】

【详解】

[1]由图可知，与动滑轮相连的绳子段数为3，不计绳重、动滑轮重及摩擦，则绳端的拉力：

F=13f=13×60N=20N； [2]绳子自由端移动的速度为：

v绳=3v物=3×0.1m/s=0.3m/s；

则拉力F的功率为：

P=Fv绳=20N×0.3m/s=6W。

6．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。

7．体重为60kg的工人利用如图滑轮组将一质量为80kg的重物A匀速提升1m，此时该滑轮组的机械效率为80%（不计绳重与摩擦，g取10N/kg），小明对此工作过程及装置作出了以下论断：

①动滑轮重为200N

②此过程中，工人对绳的拉力做功1000J

③重物匀速上升过程中，它的机械能增大

④若增大重物A的质量，该工人用此滑轮组匀速拉起重物时，机械效率不可能达到90%

关于小明的以上论断（ ）

A．只有①③正确 B．只有②③正确 C．只有①②③正确 D．①②③④都正确 【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

由题意物体所受的重力

80kg10N/kg=800NGmg物物

物体上升的高度1mh，此时滑轮组做的有用功为

=h800N1m800JWG物有

根据机械效率公式=100%=80%WW有总有，总功为

800J===1000J80%WW有总

而=WWW总额有有

==1000J800J=200JWWW额总有

又因为=WGh额动可得

200J=200N1mWGh额动

①②均正确。

机械能是动能和势能的总和，当重物匀速上升过程中，动能不变，势能增加，它的机械能增大，③正确。

若要滑轮组的机械效率达到90%，由效率公式有

=100%90%1(gg)33WmghWmmh有物总物动＝

化解可得当=9mm物动时，滑轮组的效率能到达90%，则若增大重物A的质量，用此滑轮组匀速拉起重物时，机械效率能达到90%，④错误。

故选C。

8．如图所示，用F1的力将物体B匀速提升h，若借助滑轮组用F2的力把物体B匀速提升相同高度。下列说法确的是（ ）

A．使用滑轮组过程中，绳子移动距离是物体的上升高度的两倍

B．F1一定大于F2

C．滑轮组的机械效率为123FhhF

D．F2做功的功率比F1做功的功率大

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

A．动滑轮与3股绳接触，故n=3，使用滑轮组过程中，绳子移动距离是物体的上升高度的三倍，故A错误；

B．由于

123=3=GGFGF动动

故如果动滑轮很重，则F1不一定大于F2，故B错误；

C．滑轮组的机械效率为

122100%3WFhGhWnFhFh有用总

故C错误；

D．F1做功的功率为

11=PFv

F2做功的功率为

221()nGPvvFF动

可知，F2做功的功率比F1做功的功率大，故D正确。

故选D。

9．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。

10．工人师傅利用如图所示的两种方式，将重均为 400N 的货物从图示位置向上缓慢提升一 段距离．F1、F2始终沿竖直方向；图甲中 BO=2AO，图乙中动滑轮重为 50N，重物上升速度 为 0.02m/s．不计杠杆重、绳重和摩擦,则下列说法正确的是( )

A．甲方式 F1由 150N 逐渐变大 B．乙方式 F2的功率为 3W

C．甲乙两种方式都省一半的力

D．乙方式中滑轮组的机械效率约为 88.9%

【答案】D

【解析】

【详解】

A．由图知道，重力即阻力的方向是竖直向下的，动力F1 的方向也是竖直向下的，在提升重物的过程中，动力臂和阻力臂的比值是：

1221LOBLOA

所以，动力F1 的大小始终不变，故A错误；

BC．由于在甲图中， OB=2OA，即动力臂为阻力臂的2倍，由于不计摩擦及杠杆自重，所以，由杠杆平衡条件知道，动力为阻力的一半，即

111400N200N22FG

由图乙知道，承担物重是绳子的段数是n=3，不计绳重和摩擦，则

211500N+50N150N22FGG动，