中考物理滑轮组的省力问题-经典压轴题附答案

A．绳子自由端移动的距离为2m
B．物体与地面间的滑动摩擦力为48N
C．拉力F的功率为4W
D．有用功为120J
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图知n＝3，则绳子自由端移动的距离
s绳＝3s物＝3v物t＝3×0.2m/s×10s＝6m
故A错；
B．因为
所以物体与地面间的滑动摩擦力
故B正确；
C．拉力做的功为
（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 可知两个滑轮组的机械效率相同，即η甲=η乙．
11．如图所示，重300N的物体在20N的水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为80%，则在此过程中下列说法正确的是（ ）
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．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）。
由于力的作用是相互的，则小夏对地面的压力
受力面积
小夏对地面的压强
4．用如图所示的滑轮组，将重为16 N的物体以0.2 m/s的速度匀速提升，滑轮组的机械效率为80%，若不计绳重及摩擦，拉力F为__N，拉力的功率为__W，动滑轮的重力为__N．
【答案】1044
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由图知，n=2，则拉力端移动的距离s=2h，滑轮组的机械效率：
9．某同学用如图所示滑轮组将重为300N的物体以0.2m/s的速度匀速向上拉动，拉力为125N（不计绳重及摩擦），则动滑轮重_____N，5s内人拉绳子做的功是_____J。
【答案】75375
【解析】
【分析】
【详解】
[1]看图可知动滑轮上绕过的绳子股数n=3。根据滑轮组受力关系
得
解得 。
[2]绳子末端移动距离
【答案】2040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 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
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
3．小夏利用如图所示的滑轮组将重为280 N的物体匀速提起。已知他自身所受的重力为500 N，双脚与地面的总接触面积为400 cm2，动滑轮所受的重力为120 N，若不计绳重和摩擦，小夏对地面的压强为_____Pa。
【答案】7500
【解析】
【分析】
【详解】
小夏对绳子的拉力为
小夏受到绳子的拉力F拉、重力G、地面的支持力F支，因为小夏静止，小夏受到的重力等于拉力加上支持力，则地面的支持力
14．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 ；
C．图中滑轮组的动滑轮绕2段绳，拉力 ；
D．图中滑轮组的动滑轮绕3段绳，拉力 ；
所以最省力的是D中滑轮组。
（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】M510
【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=GM+GB
A受力平衡，所以摩擦力f=F=5N。
（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，
W总＝Fs绳＝20N×6m＝120J
拉力做功的功率
故C错误；
D．有用功
W有＝fs物＝fv物t＝48N×0.2m/s×10s＝96J
故D错。
故选B。
12．如图所示，物重为G的物体在不同简单机械中均处于平衡状态（不计机械自重和摩擦），拉力大小错误的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】
【分析】
A．9次B．10次C．11次D．12次
【答案】D
【解析】
【详解】
由题意及图知吊起重物的绳子股数为n=4，最大拉力 ，一次能吊起的大米重力为：
，
一次能吊起的大米质量为：
，
因为每袋大米的质量是50kg，故一次能吊起的大米袋数为：
，
由题意知一次能吊起9袋大米，即
，
则至少需要吊运的次数是：
，
至少需要吊运12次。故选D。
A．F1+F2=F3B．W1+W2=W3C．η1+η2=η3D．P1+P2=P3
【答案】D
【解析】
【分析】
由图可知，作用在动滑轮上绳子为２股；绳重，摩擦不计时，用Ｆ＝ 分析F1,F2,F3之间关系；再依 。通过计算特殊值，判断等式是否成立。
【详解】
A．由题意得
F１＝ ；
F２＝ ；
F１＋F２＝
Ｆ３＝
因为
【详解】
A．由图像可知l1=l2，由杠杆平衡条件 可得F1=G，故正确，不符合题意；
B．由图像可知滑轮组n=3，则 ，故正确，不符合题意；
C．由图像可知动滑轮动力作用在轴上，则 ，故错误，符合题意；
D．不计机械自重和摩擦，则斜面为理想斜面，满足FL=Gh，即 ，故正确，不符合题意。
故选C。
13．用如图所示的滑轮组吊装100袋大米，每袋大米的质量是50kg，绳子能承受的最大拉力为1200N，不计滑轮以及绳重，不计轮、轴间摩擦，g取10N/kg，则至少需要吊运的次数是（）
一个不加条件成立等式，可以用某种情况时不成立来判断它不成立。
16．如图所示的滑轮装置，重为5牛的物体挂在绳端，力F作同在滑轮的轴上，滑轮在力F的作用下以2米/秒的速度匀速向上运动．若不计滑轮重及摩擦，则拉力F的大小和物体向上运动的速度为
A．10牛，4米/秒B．2.5牛，4米/秒
C．10牛，2米/秒D．2.5牛，2米/秒
故选D。
15．建筑工地上需要将6块相同的砖从地面运送到楼顶，工人师傅利用如图所示的装置分三次运送，第一次运1块，第二次运2块，第三次运3块。每次运送时，砖都以相同的速度匀速上升相同高度，绳重及摩擦均忽略不计。这三次拉力依次为F1、F2、F3，拉力做的功为W1、W2、W3，有用功率为P1、P2、P3，机械效率为η1、η2、η3，则（）
【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。
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。
【答案】定可以改变用力的方向等于等于
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由图示可知，甲是定滑轮；
[2]甲装置中物体向上运动，拉力的方向是向下，所以甲滑轮可以改变用力方向；
[3]相同时间内，拉力F1、F2做相同的功，根据P= 可知，拉力F1、F2做功时的功率P1等于P2；
[4]用滑轮甲、乙匀速提升两个相同的重物（不计滑轮重力及摩擦），它们都是克服物体的重力做功，即W=Gh，因为拉力F1、F2做的功相同，所以重物被竖直提升的高度相同，h甲等于h乙．
则拉力
（2）拉力端移动的速度
v=2v物=2×0.2m/s=0.4m/s，
拉力做功功率:
P=Fv=10N×0.4m/s=4W；
（3）不计绳重及摩擦，拉力
动滑轮重力：
G动=2F﹣G=2×10N﹣16N=4N．
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】A
【解析】
【分析】
【详解】
由图可知，该滑轮是动滑轮，当滑轮在力F的作用下以2米/秒的速度匀速向上运动，重物的速度为:
2×2m/s=4m/s
此时拉力应该是物重的2倍，因此拉力为:
F=2G=2×5N=10N
故选A．
17．如图所示为建筑工地上常用的吊装工具，物体Ｍ是重5000N的配重，杠杆AB的支点为O，已知长度OA∶OB=1∶2，滑轮下面挂有建筑材料P，每个滑轮重100N，工人体重为700N，杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计。当工人用300N的力竖直向下以1m/s的速度匀速拉动绳子时（ ）
B图中为滑轮组，通过动滑轮绳子段数n＝3，所以F2＝ 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＝ G。
由此可知动力最小的是D。
故选D。
2．如图所示，分别利用甲、乙两滑轮匀速提起两个相同的重物（不计滑轮重力及摩擦），其中甲装罝为____________滑轮，它的优点是可以____________，若相同时间内，拉力F1、F2做相同的功，则拉力F1、F2做功时的功率P1___________P2，重物被竖直提升的高度h甲___________h乙（最后两空均选填“小于”、“等于”或“大于”）．
5s内人拉绳子做的功
10．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“＞”，“=”，“＜”）．
[3]A向左匀速运动时，受力平衡：
F左=f+F=5N+5N=10N。
8．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】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： ；
（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：
[2]由图知有2段绳子拉着物体，则有
则拉力F的功率为
[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。
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；
所以
故Ａ不符合题意；
Ｂ．由于物体升高均为h；
W１＋W２＝F１h＋F２h＝(F１+F２)h
W3=F3h；
因为(F１＋F２) F３
所以
故B不合符题意；
C．依 ，说明滑轮组一定时，物重越大，机械效率越大，即 ，故C不合符题意；
D．由W有=Gh，P= 可知
；
所Biblioteka BaiduP1+P2=P3，故D符合题意。
故选D。
【点睛】