2020-2021中考物理滑轮组的省力问题综合题汇编附详细答案

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．1FG B． 213FG C． 312FG D． 412FG

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

A．由图像可知l1=l2，由杠杆平衡条件1122FlFl可得F1=G，故正确，不符合题意；

B．由图像可知滑轮组n=3，则213FG，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32FG，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412FG，故正确，不符合题意。

故选C。

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，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。

4．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。

5．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

6．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。

7．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

8．如图所示的滑轮组，拉一重100N的物体M在水平地面上做匀速直线运动，如果拉力F=20N，绳子拉出了6m，则物体受到的摩擦力为_____N，物体前进了_____m，弹簧测力计的示数为_____N。（不计滑轮重、绳重和摩擦）

【答案】60 2 40

【解析】

【详解】

[1]由图可知：滑轮组上绳子的有效股数n=3，所以物体M与地面间的摩擦力

f=nF=3×20N=60N

物体受到的摩擦力为60N。

[2]物体移动的距离

116m=2m33=ss物绳

物体前进了2m。

[3]弹簧测力计与定滑轮相连，定滑轮上有两股绳子，因此弹簧测力计的示数为

F弹＝2F＝20N×2＝40N

弹簧测力计的示数为40N。

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．为了开发和利用深海的资源，我国某科研考察队在远海进行科学实验时，使用母船上的起降设备，将我国最新自主研制的“潜龙三号”无人潜水器，从母船甲板上吊起并降到海面上，如图甲所示，该起降设备利用了液压装置、杠杆、滑轮组等，“潜龙三号”潜水器是我国最新研制的具有高智能的自动巡航潜水器，长3.5米、高1.5米、重1.5吨，可抵达3850米深海连续航行42小时48分钟、航程15682公里。

(1)起降设备中滑轮组的结构示意图如图乙所示，请你用笔画线代表钢丝绳，画出最省力的绕线方法____。

(2)该起降设备若在1min内将“潜龙三号”匀速提升了20m，该过程中钢丝绳的拉力由电动机提供，电动机的输出功率是10kW，则钢丝绳的拉力是多少____？

(3)该滑轮组的机械效率是多少____？ 【答案】 7500N 50%

【解析】

【分析】

(1)在使用滑轮组提升重物时，既要考虑到它的省力情况，还应注意动力的施力方向。

(2)已知作用在动滑轮上的绳子段数和“潜龙三号”上升的高度，可以得到钢丝绳拉下的长度；已知电动机的输出功率，可以得到拉力做的功；已知拉力做的功和做功时间，利用公式WPt得到拉力。

(3)根据Gmg和WGh有求出有用功，再根据100%有总W=W求出该滑轮组的机械效率。

【详解】

(1)[1]对由两个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组，可绕线方法有4股和5股两种，两种方法都达到了省力的目的，但拉力的方向不同，有5股绕线的方法拉力方向向上；有4股绕线的方法拉力方向向下，根据题意可知拉力方向向下，因此从定滑轮上固定，如图所示：

(2)[2]钢丝绳端移动的距离

420m80msnh

把“潜龙三号”提升20m拉力做的功

351010W60s610JWPt

钢丝绳的拉力

5610J7500N80mWFs

(3)[3]“潜龙三号”的重力

341.510kg10N/kg1.510NGmg

有用功