中考物理培优 易错 难题(含解析)之滑轮组的省力问题附详细答案

一、初中物理滑轮组的省力问题1．工人利用图甲所示的滑轮组将重为400N的物体向上匀速提起2m，所用拉力为250N．（1）求滑轮组的机械效率；_________（2）如果要用这个滑轮组达到更省力的效果，绳子应该怎样绕，请在图乙中画出绳子的绕法；______（3）用甲乙两个滑轮组把同一物体提升同样高度，不计绳重和摩擦，机械效率的关系是η甲_____η乙（选填“＞”，“=”，“＜”）．【答案】80%；=【解析】【详解】（1）由图甲可知，滑轮组承担重物和动滑轮重的绳子的股数n=2，则拉力端移动距离s=2h=2×2m=4m，工人做的有用功：W有用=Gh=400N×2m=800J，工人做的总功：W总=Fs=250N×4m=1000J，滑轮组的机械效率：800η100%100%80%1000W JW J=⨯=⨯=有用总；（2）如果要用这个滑轮组达到更省力的效果，绳子应从动滑轮上面的挂钩开始绕起，依次绕过上面的定滑轮和下面的动滑轮，如图所示：（3）用甲乙两个滑轮组把同一物体提升同样高度，做的有用功相同；不计绳重和摩擦，做的额外功是提升动滑轮做的功，由题意可知，动滑轮的重力相同，提升动滑轮的高度也相同，由W=Gh 可知做的额外功相同；因为W 总=W 有用+W 额，所以做的总功相同，由η100%W W 有用总=⨯可知两个滑轮组的机械效率相同，即η甲=η乙．2．用一个动滑轮将重为8N 的物体匀速提高1m ，所用竖直向上的拉力为5N ，则动滑轮的机械效率为____%；用此动滑轮将重为18N 物体也提高1m 时，所做的总功是_______J 。

（不计绳重和摩擦）【答案】80 20【解析】【分析】使用动滑轮，承担物重的绳子股数n =2，绳子末端移动的距离s =2h ，有用功就是将物体提升对物体做的功（W Gh =有），拉力F 做的功为总功（W Fs =总），再利用机械效率的公式求出动滑轮的机械效率；根据W W W =+总有额求出额外功，不计绳重和摩擦，使用动滑轮做的额外功就是提升动滑轮做的功W G h =额轮，知道提升的高度，可以求出动滑轮重；再利用()1F G G n=+轮物求拉力大小，知道s =2h ，利用功的公式求拉力做的功（总功）大小，根据W Gh =求出有用功，利用效率公式求出此时滑轮组的机械效率。

一、初中物理滑轮组的省力问题1．如图所示，用相同的滑轮组装成甲、乙滑轮组，分别将同一重物在相等的时间内提升相同的高度，不计绳重和摩擦，则（ ）A ．甲、乙的拉力之比是2∶3B ．甲、乙的机械效率之比是1∶1C ．甲、乙拉力的功率之比是3∶2D ．甲、乙绳的自由端速度之比是1∶1 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A ．不计绳重及摩擦，拉力()1F G G n=+物轮 由图知，n 甲=2，n 乙=3，所以绳端的拉力分别为()12F G G +甲物轮 ()13F G G =+乙物轮 则甲乙拉力之比()()1=32321F F G G G G =++甲乙轮轮物物∶∶∶ 故A 错误；D ．将同一重物在相等的时间内提升相同的高度，则提升物体的速度相同，由图知，n 甲=2，n 乙=3，所以甲、乙绳的自由端速度分别为v 甲=2v v 乙=3v所以，甲、乙绳的自由端速度之比v 甲∶v 乙=2v ∶3v=2∶3故D 错误；C ．由P Fv =可得，甲、乙拉力的功率之比32:1:123F v P P F v ⨯===⨯甲甲乙乙乙甲 故C 错误；B ．不计绳重及摩擦，动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，由W 额=G 轮h 、W 有=G 物h 可知，利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，则拉力做的总功相同，由W W η=有总可得两滑轮组的机械效率相同，即甲、乙的机械效率之比1::=1ηη甲乙故B 正确。

故选B 。

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F 1、F 2做相同的功，则拉力F 1、F 2做功时的功率P 1___________P 2，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F 1、F 2做相同的功，根据P =Wt可知，拉力F 1、F 2做功时的功率P 1等于P 2；[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F 1、F 2做的功相同，所以重物被竖直提升的高度相同， h 甲3．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。

一、初中物理滑轮组的省力问题1．用同一滑轮按如图所示甲、乙两种方式匀速提升重均为10N的A B两物体，在相同时、间内提升相同的高度；已知滑轮重1N，绳重和滑轮摩擦力不计。

则下列说法中正确的是（）A．手的拉力 F 乙=10NB．利用乙种方式做的有用功比较多C．甲种方式的机械效率大于乙种方式D．手的拉力 F 甲做功的功率比 F 乙做功的功率大【答案】 C【解析】【详解】A．乙滑轮是动滑轮，绳重和摩擦不计，使用该滑轮可以省一半的力，即拉力等于物体和滑轮总重力的一半，F 乙= 1 ( G+G 动 )= 1× (10N+1N)=5.5N2 2故 A 错误；B．利用两种滑轮都是将 G=10N 的物体提升相同的高度h，由公式 W 有用 =Gh 知，有用功相同，故 B 错误；C．甲乙装置所做的有用功相同，用乙装置提重物时，得提起动滑轮所做额外功较多，也就是乙装置的总功较大，由公式η= W有用C 正确；知，甲方式的机械效率较高，故W总D．因为乙装置总功较大，并且在相同时间内提升物体，由公式P= W知，乙装置手的拉t力做功功率较大，故 D 错误。

故选 C。

2．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】11040.04【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G 1 F A 2则输电线 A 端受到的拉力大小F A=2G＝ 2× 5000N=1 ×410N[2] 图中坠砣挂在钢绳的自由端，则坠砣串下降高度h＝ 2s A，则输电线 A 端向左移动的距离s A 1 h21240cm=20cm=0.2mA 端向左移动速度s A 0.2mv 0.04m/st 5s3．小李用如图所示的装置提升货物。

一、初中物理滑轮组的省力问题1．小明用如图的滑轮组提升重为100N 的物体，使其在5s 内匀速上升2m ，动滑轮的重为10N ，不计绳重及摩擦，下列计算正确的是（ ）A ．拉力F 为50NB ．绳子自由端移动的距离为6mC ．此时滑轮组的机械效率为90.9%D ．拉力的功率为40W【答案】C【解析】【详解】A ．由图知，通过动滑轮的绳子段数n =2，不计绳重及摩擦，则拉力：物动1（）（100N 10N ）=55N 2F G G =+=⨯+ ，选项不符合题意；B ．绳端移动的距离： 2224s h m m ==⨯= ，选项不符合题意；C ．所做的有用功：有物100N 2m=200J W G h ==⨯ ，拉力做的总功：总55N 4m=220J W Fs ==⨯，滑轮组的机械效率：有用总200J 100%=100%90.9%220JW W η=⨯⨯≈ ， 选项符合题意； D ．由C 可知，拉力做的功：W 总=220J ，拉力的功率：220J =44W 5sW P t == ， 选项不符合题意。

故选C 。

2．如图所示的滑轮组，不计绳重及摩擦。

水平拉力F 作用下将重为30N 的物体A 匀速拉动，已知绳子自由端速度为0.3m /s ，物体A 受到的摩擦力0.1f G =，水平拉力F 为_____N ，在2s 内物体移动的距离为_____m 。

【答案】1 0.2【解析】【详解】[1]由图可知，连接动滑轮的绳子股数n =3，由题意知，物体A 受到的摩擦力0.10.130N 3N f G ==⨯=不计绳重及摩擦，则水平拉力： 113N 1N 3F f n ==⨯= [2]物体的速度： 110.3m /s 0.1m /s 3v v n ==⨯=绳物 由s v t=得，在2s 内物体移动的距离 0.1m/s 2s 0.2m s v t ==⨯=物物故2s 内物体移动的距离为0.2m 。

3．小夏利用如图所示的滑轮组将重为280 N 的物体匀速提起。

一、初中物理滑轮组的省力问题1．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 ．F 1<F 2，η1>η2B ．F 1<F 2，η1=η2C ．F 1>F 2，η1<η2D ．F 1>F 2，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()()1113F G G G G n =+=+物动物动 ()()1112F G G G G n =+=+物动物动 所以F 1<F 2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%1W G h G h G W Fs G G G G nh nη=⨯=⨯=⨯=⨯++有物物物总物动物动 可知η1=η2故A 错误，B 正确。

故选B 。

2．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 =2⨯0.2m/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 =110N ⨯0.4m/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。

一、初中物理滑轮组的省力问题1．如图所示的滑轮装置，重为5牛的物体挂在绳端，力F作同在滑轮的轴上，滑轮在力F 的作用下以2米/秒的速度匀速向上运动．若不计滑轮重及摩擦，则拉力F的大小和物体向上运动的速度为A．10牛，4米/秒B．2.5牛，4米/秒C．10牛，2米/秒D．2.5牛，2米/秒【答案】A【解析】【分析】【详解】由图可知，该滑轮是动滑轮，当滑轮在力F的作用下以2米/秒的速度匀速向上运动，重物的速度为:2×2m/s=4m/s此时拉力应该是物重的2倍，因此拉力为:F=2G=2×5N=10N故选A．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。

一、初中物理滑轮组的省力问题1．如图所示的滑轮装置，重为5牛的物体挂在绳端，力F作同在滑轮的轴上，滑轮在力F 的作用下以2米/秒的速度匀速向上运动．若不计滑轮重及摩擦，则拉力F的大小和物体向上运动的速度为A．10牛，4米/秒B．2.5牛，4米/秒C．10牛，2米/秒D．2.5牛，2米/秒【答案】A【解析】【分析】【详解】由图可知，该滑轮是动滑轮，当滑轮在力F的作用下以2米/秒的速度匀速向上运动，重物的速度为:2×2m/s=4m/s此时拉力应该是物重的2倍，因此拉力为:F=2G=2×5N=10N故选A．2．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3．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”）。