2020-2021中考物理复习《滑轮组的省力问题》专项综合练习及详细答案
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一、初中物理滑轮组的省力问题
1．小明在实验室内尝试用四种简单机械匀速提升同一物体（不计机械自重和摩擦），如图所示，其中所用动力最小的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
设物体重力为G，不计机械自重和摩擦；A图中为斜面，由功的原理可得
F1×4m＝G×2m
解得F1＝0.5G；
B图中为滑轮组，通过动滑轮绳子段数n＝3，所以F2＝13G；
C图中为动滑轮，动力作用在动滑轮的轴上，则F3＝2G；
D图中是杠杆，设杆与水平面的夹角为α，则有
F4×4cosα＝G×1×cosα
解得F4＝14G。
由此可知动力最小的是D。
故选D。
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
=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
3．如图所示的滑轮组（不计滑轮重、绳与滑轮的摩擦），在拉力 F的作用下，物体水平向左做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为 6N， 则物体受到地面的摩擦力大小为_________N。一段时间内物体沿水平方 向移动了 5m，拉力 F 做功_____J。
【答案】12 60 【解析】
【分析】
【详解】
[1]由图可知，n=2，弹簧测力计的示数为6N，则拉力为6N，摩擦力
f=2×6N=12N
摩擦力为12N。
[2]拉力移动的距离
s′=2s=25m=10m
拉力做的功
W=Fs=6N×10m=60J
拉力做的功为60J。
4．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
5．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。
6．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。
7．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%1000WJWJ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%WW有用总可知两个滑轮组的机械效率相同，即η甲=η乙．
8．体重为60kg的工人利用如图滑轮组将一质量为80kg的重物A匀速提升1m，此时该滑轮组的机械效率为80%（不计绳重与摩擦，g取10N/kg），小明对此工作过程及装置作出了以下论断：
①动滑轮重为200N
②此过程中，工人对绳的拉力做功1000J
③重物匀速上升过程中，它的机械能增大
④若增大重物A的质量，该工人用此滑轮组匀速拉起重物时，机械效率不可能达到90%
关于小明的以上论断（ ）
A．只有①③正确 B．只有②③正确 C．只有①②③正确 D．①②③④都正确
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
由题意物体所受的重力
80kg10N/kg=800NGmg物物
物体上升的高度1mh，此时滑轮组做的有用功为
=h800N1m800JWG物有
根据机械效率公式=100%=80%WW有总有，总功为
800J===1000J80%WW有总
而=WWW总额有有
==1000J800J=200JWWW额总有
又因为=WGh额动可得
200J=200N1mWGh额动
①②均正确。
机械能是动能和势能的总和，当重物匀速上升过程中，动能不变，势能增加，它的机械能增大，③正确。
若要滑轮组的机械效率达到90%，由效率公式有
=100%90%1(gg)33WmghWmmh有物总物动＝
化解可得当=9mm物动时，滑轮组的效率能到达90%，则若增大重物A的质量，用此滑轮组匀速拉起重物时，机械效率能达到90%，④错误。
故选C。
9．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
