2020-2021中考物理 滑轮组的省力问题综合试题
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一、初中物理滑轮组的省力问题
1．如图所示，水平拉力 F1（6N）将物体（G=9N）沿直线匀速拉动s1的距离，做功 W1，借助滑轮组，F2 使物体在同一水平面上匀速直线运动同样的距离s1，F2所拉绳端的上升距离为s2，做功为 W2，则（ ）
A．W2 一定小于 W1
B．s2 一定小于 s1
C．F2 一定大于 G/3
D．F2 一定大于 F1/3
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
水平拉力F1将物体沿直线匀速拉动做功：
111WFs；
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s2，做功：
222WFs；
A．做功21WWW动，故A错误；
B．有3股绳子承担213ss，故B错误；
CD．2113FGF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 cm2 ，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
280N120N200N11(22FGG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
500N200N300NFGF人支拉
由于力的作用是相互的，则小夏对地面的压力
300NFF压支
受力面积
22400cm0.04mS
小夏对地面的压强
2300N7500Pa0.04mFpS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
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
4．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。
5．高速铁路的输电线，无论冬、夏都绷的直直的，以保障列车电极与输电线的良好接触。图为输电线的牵引装置。钢绳通过滑轮组悬挂20个相同的坠砣，每个坠砣质量为25kg，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，输电线A端受到的拉力大小为________N。若5s内坠砣串下降了40cm，则输电线A端向左移动速度是________m/s。（g取10N/kg，不考虑钢绳的热胀冷缩）
【答案】4110 0.04
【解析】
【分析】
【详解】
[1]20个坠砣的总重力
G=mg=25kg×20×10N/kg=5000N
由图知，使用的滑轮组承担A端拉力的绳子股数n＝2，图中坠砣挂在钢绳的自由端，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，可得
A12GF
则输电线A端受到的拉力大小
FA=2G＝2×5000N=1×104N
[2]图中坠砣挂在钢绳的自由端，则坠砣串下降高度h＝2sA，则输电线A端向左移动的距离
1140cm=20cm=0.2m22Ash
A端向左移动速度
A0.2m0.04m/s5ssvt
6．如图所示，物体A在水平桌面上，绳重及摩擦不计，动滑轮重力为2N。当B物体重力为8N时，它恰好能匀速下降。
（1）以上装置中属于动滑轮的是________（填字母）。
（2）物体A所受的摩擦力为________N。
（3）若用一个水平向左的力F拉物体A，使其向左匀速运动，则这个力F大小应为________N。
【答案】M 5 10 【解析】
【详解】
[1]由于M随物体移动而发生位置变化，所以M是动滑轮。
[2]A对B的拉力为F，动滑轮M和B受力分析可知中：
2F=GM+GB
2N8N5N2F
A受力平衡，所以摩擦力f=F=5N。
[3]A向左匀速运动时，受力平衡：
F左=f+F=5N+5N=10N。
7．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。
【答案】(1)720J；(2)800J；(3)160W；(4)90%
【解析】
【分析】
【详解】
(1)动滑轮对货物做的有用功就是货物上升克服重力势能做的功，为
720N2Jm170WGh物有
(2)动滑轮与2股绳子接触，故n=2，拉力F所做的总功为
2400N1800JmWFsnFh总
(3)由功率公式，可知拉力F做功的功率为
800J160W5sWPt总
(4)该装置提升货物时的机械效率为
720J100%90%800JWW有总
答：(1)动滑轮对货物做的有用功为720J；
(2)拉力F所做的总功为800J； (3)拉力F做功的功率为160W；
(4)使用该装置提升货物时的机械效率为90%。
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.
【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=+GGn动，则动滑轮的重力为：
G动=nF-G=3×300N-720N=180N；
(3)根据
====WGhGhGWFsFnhFn有用总，
人拉起货物时的机械效率为：
=GFn=720N300N3=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．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=20.2m/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=110N0.4m/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．如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力和绳重忽略不计。在物体匀速上升过程中，甲、乙两图的拉力及机械效率的关系正确的是（ ）
A．F1η2 B．F1F2，η1F2，η1=η2
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
由图可知，图甲中绳子承担重物的段数为3，图乙中绳子承担重物的段数为2，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力和绳重忽略不计，则它们绳子末端的拉力各自为 1113FGGGGn物动物动
1112FGGGGn物动物动
所以
F1
故CD错误；
绳子末端移动距离与物体上升高度关系
s=nh
滑轮相同，提升重物相同，由
100%100%100%100%1WGhGhGWFsGGGGnhn有物物物总物动物动
可知
η1=η2
故A错误，B正确。
故选B。
11．如图所示两个物体A和B，质量分别为M和m（已知M>m），用跨过定滑轮的轻绳相连，A静止在水平地面上．若滑轮与转轴之间的摩擦不计且滑轮质量不计，则（ ）
A．天花板对滑轮的拉力大小为（M+m）g
B．绳子对物体A的拉力为（M-m）g
C．地面对物体A的支持力为Mg
D．绳子对天花板的拉力为2mg
【答案】D
【解析】
【详解】
B．由图可知该滑轮为定滑轮，因物体B静止，则滑轮两侧每股绳子上的拉力都等于物体B的重力mg，所以绳子对物体A的拉力为mg，故B错误；
A．滑轮与转轴之间的摩擦不计且滑轮质量不计，该滑轮受到天花板对它向上的拉力和两股绳子向下的拉力，所以由力的平衡条件可知，天花板对滑轮的拉力大小为2mg，故A错误；
D．根据相互作用力可知，滑轮对天花板的拉力大小也为2mg，即绳子对天花板的拉力为2mg，故D正确；
