2020-2021广州中考物理易错题专题复习-滑轮组的省力问题练习题

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：

800

η100%100%80%

1000

W J

W 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．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：

11

3N 1N 3

F f n =

=?= [2]物体的速度：

11

0.3m /s 0.1m /s 3

v 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．如图所示，物体A 重100N ，沿水平方向匀速拉动物体前进时，若物体A 与地面间摩擦力f =60N ，不计滑轮重和绳与滑轮间摩擦，则绳端的拉力F 是______N ，当绳子自由端向左移动3米时，物体A 向左移动______m 。

【答案】20 1 【解析】 【分析】

由图中滑轮组可知，n =3，由于不计绳重、摩擦及滑轮重，根据滑轮组的省力公式

1

3

F f =

得到拉力大小；根据绳子自由端移动的距离与物体运动的距离的对应关系得到物体运动的距离。 【详解】 [1]由图可知，与动滑轮相连的绳子段数是n =3，因不计绳重、摩擦及滑轮重，则绳端的拉力

11

60N 20N 33

F f =

=?= [2]物体运动的距离为

3m

1m 33s s =

==拉物 【点睛】

本题考查滑轮组省力公式的应用，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是对动滑轮上绳

子段数的判断。

4．如图所示，在力F 作用下使重200 N 的物体在水平面上做匀速直线运动，当F =30N 时，物体受到的摩擦力_______ N （不计滑轮重力和绳与滑轮间的摩擦）；当物体移动4m 时，绳子自由端移动的距离_______m 。

【答案】60 8 【解析】 【详解】

[1]由图知道，使用动滑轮时，n=2，由于不计滑轮重力和摩擦，所以，绳子自由端的拉力是：

1

2

F f =

， 即物体受到的摩擦力是：

f =2F =2×30N=60N ；

[2]由于n=2，所以，当物体移动4m 时，绳子自由端移动的距离是：

s =2s 物=2×4m=8m 。

5．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 =2?5m=10m

拉力做的功

W =Fs =6N ×10m=60J

拉力做的功为60J 。

6．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

60N F f ==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

11

60N=20N 33

F F ==?拉

水平拉力的功率

320N 30.1m/s=6W W Fs P Fv F v t t

=

===??=??物

7．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。

8．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 =G M +G B

2N 8N

5N 2

F +=

= 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 。

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。

10．一名质量为55kg 、双脚与地面接触面积为0.04m 2的学生站在水平地面上，要用滑轮组在20s 内将600N 的重物匀速提升1m 。（g =10N/kg ）求：

(1)他站在地面上时对地面的压强多大？ (2)画出滑轮组的绕线方式。

(3)若匀速提升过程中滑轮组的机械效率是75%，拉力的功率多大？

【答案】(1)13750Pa ；(2)；(3)40W

【解析】 【分析】 【详解】

(1)站在地面上时，对地面的压力大小等于自身重力，则对地面的压强为

255kg 10N/kg

13750Pa 0.04m

G mg p S S ?=

===人 (2)因为重物运动方向向上，人在地面上通过上方定滑轮改变力的方向，拉力方向向下，2股绳子与动滑轮接触以省力，故滑轮组的绕线方式如图所示：

。

(3)有用功为克服重物重力势能做的功，为

W G h =有物

拉力做的总功为拉力的功率与所用时间的乘积，为

W Pt =总

滑轮组的机械效率为

100%η?有

总

W =

W 可知

W G h

W Pt η

η

=

=

=有

物总

则

600N 1m 40W 20s 0.75

G h P t η?===?物

答：(1)他站在地面上时对地面的压强是13750Pa ； (2)滑轮组的绕线方式见解析； (3)拉力的功率是40W 。

11．用下列方法匀速提升同一重物，若不计绳子、滑轮的重力及摩擦，其中最省力的是（ ）

A ．

B ．

C ．

D ．

【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】

不计绳子、滑轮的重力及摩擦，提起的是同一物体G ；

A ．此图是动滑轮，由动滑轮及其工作特点可知，省一半的力，即1

2

F G =

； B ．此图是定滑轮，由定滑轮及其工作特点可知，不省力，即F G =；

C ．此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子有3股，则1

3F G =； D ．此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子有2股，则1

2

F G =

。 由以上可知：在不计绳子、滑轮的重力及摩擦的情况下最省力的是C 。 故选C 。

12．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

80kg 10N/kg=800N G m g ==?物物

物体上升的高度1m h =，此时滑轮组做的有用功为

=h 800N 1m 800J W G ?=?=物有

根据机械效率公式=

100%=80%W W η?有总

有，总功为

800J

=

=

=1000J 80%

W W η

有

总 而=W W W +总额有有

==1000J 800J=200J W W W --额总有

又因为=W G h ?额动可得

200J

=

200N 1m

W G h

=

=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

(g g)33

W m gh W m m h η?=+?有物总

物动＝

化解可得当=9m m 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 。

13．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

F 1×4m ＝

G ×2m

解得F 1＝0.5G ；

B 图中为滑轮组，通过动滑轮绳子段数n ＝3，所以F 2＝

1

3

G ； C 图中为动滑轮，动力作用在动滑轮的轴上，则F 3＝2G ；

D 图中是杠杆，设杆与水平面的夹角为α，则有

F 4×4cosα＝

G ×1×cosα

解得F 4＝

1

4

G 。 由此可知动力最小的是D 。 故选D 。

14．用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率η与物重G 物的关系，改变G 物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G 物的关系如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是（ ）

A ．同一滑轮组的机械效率η随G 物的增大而增大，最后等于100%

B ．此滑轮组动滑轮的重力为5N

C ．当 G 物=15N 时，滑轮组机械效率为η=75%

D ．G 物不变，改变图甲中的绕绳方式，滑轮组的机械效率仍不改变 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】

A ．使用滑轮组时，克服物重的同时，不可避免地要克服动滑轮重、摩擦和绳子重做额外功，所以总功一定大于有用功，机械效率一定小于1，即同一滑轮组的机械效率η随G 物的增大而增大，但最终不能等于100%，故A 错误；

B ．由图可知，G 物=12N ，此时η=80%，则

80%G h Fs

η==物

且有

nF G G =+物动

s nh =

代入可得

12N

80%12N G G G G ==++物物动动

故滑轮组动滑轮的重力为

3N G =动

故B 错误；

C ．当 G 物=15N 时，滑轮组机械效率为

15N

83%15N 3N

G G G η=

==++物物动

故C 错误；

D ．G 物不变，改变图甲中的绕绳方式，如图所示

因为此图与题干中甲图将同一物体匀速提高相同的高度，所以所做的有用功相同；忽略绳重及摩擦时，额外功相同，所以总功相同，滑轮组的机械效率仍不改变，故D 正确。 故选D 。

15．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∶3

B ．甲、乙的机械效率之比是1∶1

C ．甲、乙拉力的功率之比是3∶2

D ．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

()1

F G G n

=

+物轮 由图知，n 甲=2，n 乙=3，所以绳端的拉力分别为

()1

2F G G +甲

物

轮 ()1

3F G G =

+乙物

轮 则甲乙拉力之比

()()1

=323

21F 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

:1:123

F 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 。

16．工人师傅利用如图所示的两种方式，将重均为 400N 的货物从图示位置向上缓慢提升一 段距离．F 1、F 2始终沿竖直方向；图甲中 BO =2AO ，图乙中动滑轮重为 50N ，重物上升速度 为 0.02m/s ．不计杠杆重、绳重和摩擦,则下列说法正确的是( )

A ．甲方式 F 1由 150N 逐渐变大

B ．乙方式 F 2的功率为 3W

C．甲乙两种方式都省一半的力D．乙方式中滑轮组的机械效率约为 88.9%【答案】D

【解析】

【详解】

A．由图知道，重力即阻力的方向是竖直向下的，动力F1的方向也是竖直向下的，在提升重物的过程中，动力臂和阻力臂的比值是：

1 2

2 1

L OB L OA

==

所以，动力F1的大小始终不变，故A错误；

BC．由于在甲图中，OB=2OA，即动力臂为阻力臂的2倍，由于不计摩擦及杠杆自重，所以，由杠杆平衡条件知道，动力为阻力的一半，即

1

11

400N200N

22

F G

==?=

由图乙知道，承担物重是绳子的段数是n=3，不计绳重和摩擦，则

()()

2

11

500N+50N150N

22

F G G

=+=?=

动

，

即乙中不是省力一半；所以，绳子的自由端的速度是：

v绳 =0.02m/s×3=0.06m/s，

故乙方式F2的功率是：

P=F2v绳 =150N×0.06m/s=9W，

故BC错误；

D．不计绳重和摩擦，乙方式中滑轮组的机械效率是：

400N

100%=100%=100%88.9%

400N50N

W Gh

W Gh G h

η=???≈

++

有用

总轮

故D正确．

17．物体做匀速直线运动，拉力F=60N，不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重，则物体受到的摩擦力是（）

A．60N B．120N C．20N D．180N

【答案】D

【解析】

【分析】

分析滑轮组的动滑轮绕绳子的段数，不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重，根据

1

F f

n

=得到物体受到的摩擦力。

【详解】

由图可知，动滑轮上的绳子段数为3，不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重，则物体受到的

摩擦力

3360N 180N f F ==?=

故选D 。 【点睛】

本题考查滑轮组的特点，解决本题的关键要明确缠绕在动滑轮上的绳子的段数。

18．工人用如图所示的滑轮组，在4s 内将重为1500N 的物体沿水平方向匀速移动2m 的过程中，所用的拉力大小为375N ，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍。在此过程中下列说法不正确．．．

的是（ ）

A ．绳子自由端沿水平方向移动了4m

B ．物体受到的拉力为750N

C ．拉力F 的功率为375W

D ．该滑轮组的机械效率一定小于100%

【答案】B 【解析】 【分析】

(1)由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据A s ns =求出绳子自由端沿水平方向移动；

(2)物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，二力的大小相等，根据A 0.4F f G ==求出物体受到的拉力； (3)根据W Fs =求出拉力F 做的功，根据=总

W P t

求出拉力F 的功率； (4)任何机械效率一定小于100%。 【详解】

A ．由图可知，n =2，则绳子自由端沿水平方向移动的距离

A 22m 4m s ns ==?=

故A 正确，不符合题意；

B ．物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，则物体受到的拉力

A 0.40.41500N 600N F f G ===?=

故B 错误，符合题意； C ．拉力F 做的功

375N 4m 1500J W Fs ==?=总

则拉力F 的功率

1500J

375W 4s

W P t =

==总 故C 正确，不符合题意；

D．该滑轮组克服摩擦做额外功，故该滑轮组的机械效率一定小于100%，故D正确，不符合题意。

故选B。

19．关于图中的简单机械，说法正确的是（）

A．图甲中的剪铁片剪刀的动力臂小于阻力臂，所以是省力杠杆；

B．图乙中旗杆顶端装有动滑轮，利用它来升国旗，可以改变力的方向；

C．利用图丙中的滑轮组提升重物，省功但费距离；

D．利用图丁中的滑轮组提升重物，省力又能改变力方向。

【答案】D

【解析】

【详解】

A．剪铁片剪刀使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A错误；

B．图乙中旗杆顶端装有定滑轮，利用它来升国旗，可以改变力的方向，故B错误；C．使用任何机械都不省功，故C错误；

D．利用图丁中的滑轮组提升重物既省力又能改变力的方向，使用方便，故D正确。

20．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

W Fs

P Fv

t t

===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

2210N 20N F F '==?=

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

20N f F ='=

[2]由图知有2段绳子拉着物体，则有

222m/s 4m/s v v ==?=绳物

则拉力F 的功率为

10N 4m/s=40W p Fv ==?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。