中考物理滑轮组的省力问题综合题及详细答案

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＝1

3 G；

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＝1

4 G。

由此可知动力最小的是D。

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=1

2

(G物+G动)

即

60N=1

2

(100N+G动)

解得G动=20N，用此动滑轮将重200N的物体时，拉力

F′=1

2

⨯(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．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=1

n

（G物+G轮），n甲=3，n乙=2，绳子受的拉力：F甲=

1

3

（G物+G轮），

F乙=

1

2

（G物+G轮），

∴

F 甲

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=W W 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=1

3

⨯6m=2m ； [4]不计摩擦及绳重，则滑轮组的机械效率为：

η=

W W 有用总

=

W W W +有用有用额

=

Gh Gh G h +动=G G G +动=100N

100N 20N

⨯+100%≈83.3%。

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，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=1

3

f=

1

3

×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。

6．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】1260

【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。

7．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】206

【解析】

【详解】