物理二模试题分类汇编——滑轮组的省力问题综合

一、初中物理滑轮组的省力问题1．质量是6kg 的物体A 放在水平桌面上，利用图所示的装置使物体以0.2m/s 的速度做匀速直线运动，弹簧测力计始终保持水平，其示数为2N ，不计滑轮和绳子的重和滑轮组内部的摩擦，则（g 取10N/kg ）（ ）A ．作用在绳端的拉力F 为6NB ．在1s 内拉力F 做功1.2JC ．在1s 内拉力F 的功率是0.4WD ．水平桌面对物体A 的摩擦力是2N 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A ．绳子上的力是相等的，因为弹簧测力计的示数是2N ，所以，作用在绳端的拉力F 为2N ．故A 错误；B ．根据图示可知，滑轮组动滑轮上有三股绳子。

物体A 在1s 内通过的距离为s′=vt =0.2m/s×1s=0.2m绳子自由端移动的距离为s =3s ′=3×0.2m=0.6m在1s 内拉力F 做功为W =Fs =2N×0.6m=1.2J故B 正确；C ．在1s 内拉力F 的功率为1.2J 1.2W 1sW P t === 故C 错误；D ．由图可知，承担摩擦力的绳子股数是3，物体做匀速直线运动，则3fF =所以f =6N故D 错误。

故选B 。

2．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13F 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1160N 20N 33F 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。

3．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：12F 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 。

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．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=2m 33=s s =⨯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．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．小李用如图所示的装置提升货物。

已知货物重G物=720N，在t=5s内货物被匀速竖直提升了h=1m，小李始终静止在地面上，并且对绳子自由端的拉力F=400 N且竖直向下。

求在此过程中：(1)动滑轮对货物做的有用功；(2)拉力F所做的总功；(3)拉力F做功的功率；(4)使用该装置提升货物时的机械效率η。

【答案】(1)720J；(2)800J；(3)160W；(4)90%【解析】【分析】(1)动滑轮对货物做的有用功就是货物上升克服重力势能做的功，为720N 2J m 170W G h ==⨯=物有(2)动滑轮与2股绳子接触，故n =2，拉力F 所做的总功为2400N 1800J m W Fs nFh ===⨯⨯=总(3)由功率公式，可知拉力F 做功的功率为800J160W 5sW P t ===总 (4)该装置提升货物时的机械效率为720J100%90%800JW W η=⨯==有总答：(1)动滑轮对货物做的有用功为720J ； (2)拉力F 所做的总功为800J ； (3)拉力F 做功的功率为160W ；(4)使用该装置提升货物时的机械效率为90%。

8．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】（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．9．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=WW W+有用有用额=GhGh G h+动=GG G+动=100N100N20N⨯+100%≈83.3%。

10．用如图所示的滑轮或滑轮组，将同一物体匀速提高h，最省力的是（滑轮重不计）（）A．B．C．D．【答案】D【解析】【分析】【详解】A．图中滑轮是定滑轮，拉力F=G；B．图中滑轮是动滑轮，拉力12F G =；C．图中滑轮组的动滑轮绕2段绳，拉力12F G =；D．图中滑轮组的动滑轮绕3段绳，拉力13F G =；所以最省力的是D中滑轮组。

故选D。

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（）A．天花板对滑轮的拉力大小为（M+m）gB．绳子对物体A的拉力为（M-m）gC．地面对物体A的支持力为MgD．绳子对天花板的拉力为2mg【答案】D【解析】【详解】B．由图可知该滑轮为定滑轮，因物体B静止，则滑轮两侧每股绳子上的拉力都等于物体B 的重力mg，所以绳子对物体A的拉力为mg，故B错误；A．滑轮与转轴之间的摩擦不计且滑轮质量不计，该滑轮受到天花板对它向上的拉力和两股绳子向下的拉力，所以由力的平衡条件可知，天花板对滑轮的拉力大小为2mg，故A错误；D．根据相互作用力可知，滑轮对天花板的拉力大小也为2mg，即绳子对天花板的拉力为2mg，故D正确；C．物体A受三个力的共同作用，向下的重力G Mg=、绳子向上的拉力F=mg和地面对物体A向上的支持力N；由于物体A处于静止状态，所以物体A所受的三个力的合力为0，即F N G+=所以，地面对物体A的支持力的大小为N G F Mg mg M m g（）=-=-=-故C错误。