2020-2021中考物理滑轮组的省力问题综合练习题

一、初中物理滑轮组的省力问题

1．用如图所示的滑轮组吊装100袋大米，每袋大米的质量是50kg，绳子能承受的最大拉力为1200N，不计滑轮以及绳重，不计轮、轴间摩擦，g取10N/kg，则至少需要吊运的次数是（ ）

A．9次 B．10次 C．11次 D．12次

【答案】D

【解析】

【详解】

由题意及图知吊起重物的绳子股数为n=4，最大拉力1200FN，一次能吊起的大米重力为：

14412004800GFNN，

一次能吊起的大米质量为：

14800N480kg10N/kgGmg，

因为每袋大米的质量是50kg，故一次能吊起的大米袋数为：

1480kg9.650kg/n袋袋，

由题意知一次能吊起9袋大米，即

19n，

则至少需要吊运的次数是：

/10011.19n袋次袋次，

至少需要吊运12次。故选D。

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．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=WWW有用有用额=GhGhGh动=GGG动=100N100N20N100%≈83.3%。

4．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

5．小黄同学用水平力F拉动如图所示装置，使重200N的A物体5s内在水平地面上匀速运动了120cm，物体B重100N（物体B与A始终接触），此过程中A受到地面的摩擦力为24N，弹簧测力计的示数为16N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和绳与滑轮间摩擦，则滑轮移动的速度为___m/s，物体A受到B施加的摩擦力____（选填“水平向左”、“水平向右”或“为零”），水平拉力F大小为____N，水平拉力F的功率为____W。

【答案】0.12 水平向右 80 9.6

【解析】

【分析】

滑轮为动滑轮，滑轮移动的速度等于物体移动速度的二分之一；根据力的作用的相互性得出物体A受到B施加的摩擦力的大小及方向；物体A受到向左的拉力等于地面对A的摩擦力f地加上物体A受到B施加的摩擦力fA；而滑轮为动滑轮，滑水平拉力F为F左的2倍，据此计算水平拉力F的大小；然后利用 PFv计算功率。

【详解】

[1]物体移动的速度

212010m0.24m/s5ssvt物物 则滑轮移动的速度

110.24m/s0.12m/s22vv轮物

[2]由力的作用是相互的，相互作用力大小相等，方向相反，而物体B受到A的摩擦力与弹簧测力计的拉力是平衡力，大小等于16N，则物体A受到B施加的摩擦力也为16N，方向水平向右。

[3]物体A受到向左的拉力等于地面对A的摩擦力加上物体A受到B施加的摩擦力，即

BA24N16N40NFff地左

滑轮为动滑轮，则水平拉力F为

240N802NFF左

[4]水平拉力F的功率

0.12m/s9.6W80NPFv轮

6．一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。

7．如图所示，用力F1和F2分别匀速提起物体C时，滑轮_______可以看作等臂杠杆（选填“A"或“B”）.若物体C重为50牛，滑轮重力不计，则力F2的大小为___________牛.

【答案】A 25

【解析】

【详解】

[1]由图可知，A滑轮是定滑轮，所以滑轮A是等臂杠杆。

[2]滑轮B是动滑轮,省一半力,所以F2的大小为25N。

8．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

451.510N20m310JWGh有

滑轮组的机械效率

55310J100%100%50%610JWW有

9．某同学用如图所示滑轮组将重为300N的物体以0.2m/s的速度匀速向上拉动，拉力为