2020-2021中考物理压轴题专题滑轮组的省力问题的经典综合题含答案解析
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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12GG，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1和2（忽略绳重和摩擦），则下列选项中正确的是（ ）.
A．12FF 12 12PP B．12FF 12= 12PP
C．12FF 12 12PP D．12FF 12 12PP
【答案】B
【解析】
【详解】
CD．不计绳重及摩擦，因为拉力:
1FGnG动（）
12n，23n，所以绳子受到的拉力分别为：
1112FGG动（）
2213FGG动（）
因为12GG，故：
12FF＞
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，WGh额轮，WGh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%WW有总可知，机械效率相同，即：
12 又因为所用时间相同，由WPt可知，拉力做功的功率：
12PP
故A项错误，B项正确。
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，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
4．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。
5．一工人利用如图所示的滑轮组提起重物，当被提起重物的重力是150N时，滑轮组的机械效率为60%。若忽略绳重、滑轮摩擦，则动滑轮重________N。
【答案】100
【解析】
【分析】
【详解】
因不计绳重和摩擦，由题意可知，效率
=60%GGG物物动
则动滑轮的重力为
150N=-=-150N=100N60%GGG物动物
故动滑轮的重力为100N。
6．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。
7．如图所示，不计绳子、滑轮的重力及它们之间的摩擦，当用大小为10N的拉力F拉重50N的物体时，物体恰好以v=2m/s的速度沿水平面做匀速直线运动，此时物体受到水平面的摩擦力为________N，拉力F的功率为________W；将拉力F增大为20N时，物体受到水平面的摩擦力将________（选填“增大”、“减小”或“保持不变”）。
【答案】20 40 不变
【解析】
【分析】
使用动滑轮可以省一半力； 物体匀速运动，受平衡力，平衡力大小相等，判断出摩擦力根据绳子段数判断出绳子的速度； 根据WFsPFvtt算出拉力F的功率；影响摩擦力的因素：压力和接触面的粗糙程度。
【详解】
[1]因为使用动滑轮可以省一半力，所以拉物体的力为
2210N20NFF
物体做匀速直线运动，处于平衡状态，拉力和摩擦力一对平衡力，大小相等，则
20NfF
[2]由图知有2段绳子拉着物体，则有
222m/s4m/svv绳物 则拉力F的功率为
10N4m/s=40WpFv绳
[3]将拉力F增大为20N时，物体对水平面的压力和接触面的粗糙程度都不变，所以受到水平面的摩擦力不变。
【点睛】
本题考查了动滑轮的使用、平衡条件的应用、功率的计算、影响摩擦力的因素等知识，要牢记影响滑动摩擦力的两个因素，当两个因素都不变时，摩擦力的大小不变，与其它因素无关。
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．(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．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。
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（ ）
