2020-2021备战中考物理压轴题专题滑轮组的省力问题的经典综合题及答案

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．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．用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，分别匀速将两个相同的钩码在相同时间内提升相同高度，若不计绳子与滑轮的摩檫，__________装置更省力（选填“甲”或“乙”）。

甲装置的机械效率__________乙装置的机械效率（选填“高于”、“低于”或“等于”）。

甲图中若钩码总重100N，动滑轮重为20N，不计摩擦及绳重，若工人将绳子匀速向上拉6m，则泥桶上升的高度为__________m，滑轮组的机械效率为__________。

【答案】甲等于 2 83. 3%【解析】【详解】[1]不计摩擦，拉力F=1n（G物+G轮），n甲=3，n乙=2，绳子受的拉力：F甲=13（G物+G轮），F乙=12（G物+G轮），∴F甲<F乙，甲更省力；[2]动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额=G轮h，W有用=G物h，故利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，据η=WW有用总可知，滑轮组的机械效率相同，即：η甲=η乙；[3]如甲图，泥桶由3股绳子承担，则n=3，s=3h，s=6m，泥桶上升的高度为：h=13s=13⨯6m=2m；[4]不计摩擦及绳重，则滑轮组的机械效率为：η=WW有用总=WW W+有用有用额=GhGh G h+动=GG G+动=100N100N20N⨯+100%≈83.3%。

4．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】306080%【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＝240J300JWW有用总=80%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=40kg 10N/kg=400N G mg =⨯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+G G G G η+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500N 24m ==200W 60sW Fs P t t ⨯== [4]滑轮组省一半的力，所以+=2G G F 动材解得=600N G 材。

[5]此时的机械效率为600===60%600+400G G G η+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：12F f =， 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．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=2m 33=s s =⨯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 。

8．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η. 【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：W 有用=Gh =720N×2m=1440J ；(2)由图可知，滑轮组的有效绳子段数为n =3，根据F =+G G n动，则动滑轮的重力为： G 动=nF-G =3×300N-720N=180N ；(3)根据η====W Gh Gh G W Fs Fnh Fn有用总， 人拉起货物时的机械效率为：η=G Fn =720N 300N 3⨯=80%。

答：(1)人做的有用功为1440J ； (2)动滑轮的重力为180N ； (3)人拉起货物时的机械效率为80%。

9．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 。

10．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 。

11．使用一个动滑轮匀速提升一个物体时，若分别沿如图所示的方向用力F 1、F 2和F 3，则这三个力的大小关系是:A ．F 1=F 2=F 3B ．F 1>F 2>F 3C ．F 3>F 2>F 1D ．F 2>F 3>F 1【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】固定绳子的一端与动滑轮接触的地方为支点，各力臂如下：可知F 1的力臂为直径,力臂最大,F 2的力臂较大,F 3的力臂最小,由杠杆平衡条件知,当阻力与阻力的力臂的积固定时,力臂越大,力越小．故三个力的关系为：F 1<F 2<F 3．故选C ．12．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。