中考物理 滑轮组的省力问题 综合题含答案

一、初中物理滑轮组的省力问题

1．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 。

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。

3．如图所示，用滑轮组将重120N 的物体匀速提升2m ，拉力为50N ，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重，动滑轮重为_____N ，额外功为_____，滑轮组的机械效率为_____。

【答案】306080%

【解析】

【分析】

【详解】

[1]由图知，n＝3，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重，拉力

F＝1

3

（G+G动）

则动滑轮的重力

G动＝3F﹣G＝3×50N﹣120N＝30N [2]拉力做的有用功

W有用＝Gh＝120N×2m＝240J

拉力端移动的距离

s＝3h＝3×2m＝6m

拉力做的总功

W总＝Fs＝50N×6m＝300J

额外功

W额＝W总- W有用＝300J-240J=60J [3]滑轮组的机械效率

η＝

240J

300J

W

W

有用

总

=80%

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：

12

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．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】4110⨯ 0.04

【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

A 12

G F =

则输电线A 端受到的拉力大小 F A =2G ＝2×5000N=1×104N

[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

1140cm=20cm=0.2m 22

A s h =⨯=

A 端向左移动速度 A 0.2m 0.04m/s 5s s v t =

==