全國(guó)各地備戰(zhàn)中考模擬試卷物理分類：滑輪組的省力問題綜合題匯編及答案解析

1、一、初中物理滑輪組的省力問題1 為了開發(fā)和利用深海的資源，我國(guó)某科研考察隊(duì)在遠(yuǎn)海進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，使用母船上的起降設(shè)備，將我國(guó)最新自主研制的“潛龍三號(hào)”無人潛水器，從母船甲板上吊起并降到海面上，如圖甲所示，該起降設(shè)備利用了液壓裝置、杠桿、滑輪組等，“潛龍三號(hào)”潛水器是我國(guó)最新研制的具有高智能的自動(dòng)巡航潛水器，長(zhǎng)3.5 米、高 1.5 米、重 1.5 噸，可抵達(dá)3850 米深海連續(xù)航行42 小時(shí) 48 分鐘、航程15682 公里。(1)起降設(shè)備中滑輪組的結(jié)構(gòu)示意圖如圖乙所示，請(qǐng)你用筆畫線代表鋼絲繩，畫出最省力的繞線方法 _。(2)該起降設(shè)備若在1min 內(nèi)將“潛龍三號(hào)”勻速提升了20m，該過程中鋼

2、絲繩的拉力由電動(dòng)機(jī)提供，電動(dòng)機(jī)的輸出功率是10kW，則鋼絲繩的拉力是多少_？(3)該滑輪組的機(jī)械效率是多少_ ？【答案】7500N 50%【解析】【分析】(1) 在使用滑輪組提升重物時(shí)，既要考慮到它的省力情況，還應(yīng)注意動(dòng)力的施力方向。(2)已知作用在動(dòng)滑輪上的繩子段數(shù)和“潛龍三號(hào)”上升的高度，可以得到鋼絲繩拉下的長(zhǎng)度；已知電動(dòng)機(jī)的輸出功率，可以得到拉力做的功；已知拉力做的功和做功時(shí)間，利用公式 PW得到拉力。t(3)根據(jù) Gmg 和 W有Gh 求出有用功，再根據(jù)= W有100% 求出該滑輪組的機(jī)械效W總率?！驹斀狻?1)1 對(duì)由兩個(gè)動(dòng)滑輪和兩個(gè)定滑輪組成的滑輪組，可繞線方法有4 股和 5 股兩

3、種，兩種方法都達(dá)到了省力的目的，但拉力的方向不同，有5 股繞線的方法拉力方向向上；有4 股繞線的方法拉力方向向下，根據(jù)題意可知拉力方向向下，因此從定滑輪上固定，如圖所示：(2)2 鋼絲繩端移動(dòng)的距離snh420m80m把“潛龍三號(hào)”提升20m 拉力做的功WPt10103 W60s6105 J鋼絲繩的拉力W6 105 JF7500Ns80m(3)3 “潛龍三號(hào)”的重力Gmg1.5 103 kg10N/kg1.5 10 4 N有用功W有Gh1.5 104 N20m3 105 J滑輪組的機(jī)械效率W有100%3105 J50%W6100%105 J2 小夏利用如圖所示的滑輪組將重為280 N的物體勻速

4、提起。已知他自身所受的重力為500 N，雙腳與地面的總接觸面積為400 cm 2 ，動(dòng)滑輪所受的重力為120 N，若不計(jì)繩重和摩擦，小夏對(duì)地面的壓強(qiáng)為_Pa?！敬鸢浮?7500【解析】【分析】【詳解】小夏對(duì)繩子的拉力為F1( G G動(dòng) )1( 280N 120N) 200N22小夏受到繩子的拉力F 拉、重力 G、地面的支持力F 支 ，因?yàn)樾∠撵o止，小夏受到的重力等于拉力加上支持力，則地面的支持力F支 G人 F拉500N200N300N由于力的作用是相互的，則小夏對(duì)地面的壓力F壓F支300N受力面積S400cm 20.04m 2小夏對(duì)地面的壓強(qiáng)F壓300N7500Pap0.04m2S3 如圖所示

5、，用滑輪組提重力為140N 的物體，當(dāng)拉力為 50N 時(shí)，物體對(duì)地面的壓力剛好為 0N。若重物與地面的接觸面積-2 2，不計(jì)繩重和摩擦，每個(gè)滑輪質(zhì)量相同，繩對(duì)S=210 m滑輪的拉力方向均可看成在豎直方向。若拉力F 為 40N，則定滑輪對(duì)天花板的拉力為_N，重物對(duì)地面的壓強(qiáng)為_ Pa。3【答案】 901.510【解析】【分析】【詳解】12 滑輪組的動(dòng)滑輪繞3 段繩，不計(jì)繩重和摩擦，當(dāng)拉力為50N 時(shí)，物體對(duì)地面的壓力剛好為 0N，拉力的大小11(G+G動(dòng) )F =3動(dòng)滑輪的重力G 動(dòng) =3F1-G=3 50N-140N=10N每個(gè)滑輪質(zhì)量相同，定滑輪的重力等于動(dòng)滑輪的重力為10N，對(duì)定滑輪受力

6、分析，受到重力、下方兩段繩子的拉力，天花板的拉力，根據(jù)平衡條件得到F 天 =G 定 +2F=10N+2 40N=90N由力的作用相互性可知，定滑輪對(duì)天花板的拉力是90N。拉力 F 為 40N 時(shí)，滑輪組的動(dòng)滑輪對(duì)物體的拉力F2=3F- G 動(dòng) =340N-10N=110N地面對(duì)物體的支持力F 支=G-F2=140N-110N=30N由力的作用相互性可知物體對(duì)地面的壓力F 壓= F 支 =30N物體對(duì)地面的壓強(qiáng)F壓30N3p=2 10-2m2 =1.5 10PaS4 如圖所示，用滑輪組將重 120N 的物體勻速提升 2m，拉力為 50N，不計(jì)滑輪與軸之間的摩擦及繩重，動(dòng)滑輪重為 _N，額外功為

7、_，滑輪組的機(jī)械效率為 _。【答案】 306080%【解析】【分析】【詳解】1 由圖知， n 3，不計(jì)滑輪與軸之間的摩擦及繩重，拉力F 1 （ G+G 動(dòng) ）3則動(dòng)滑輪的重力G 動(dòng) 3F G 350N120N 30N2 拉力做的有用功W 有用 Gh 120N2m 240J拉力端移動(dòng)的距離s 3h 3 2m 6m拉力做的總功W 總 Fs 50N6m300J額外功W 額 W 總 - W 有用 300J-240J=60J3 滑輪組的機(jī)械效率W有用240J=80%W總300J5 小黃同學(xué)用水平力F 拉動(dòng)如圖所示裝置，使重200N 的 A 物體 5s 內(nèi)在水平地面上勻速運(yùn)動(dòng)了 120cm，物體 B 重

8、100N （物體 B 與 A 始終接觸），此過程中A 受到地面的摩擦力為 24N，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為 16N。若不計(jì)滑輪重、彈簧測(cè)力計(jì)重、繩重和繩與滑輪間摩擦，則滑輪移動(dòng)的速度為 _m/s ，物體 A 受到 B 施加的摩擦力 _（選填“水平向左”、“水平向右”或“為零”），水平拉力F 大小為 _N，水平拉力F 的功率為 _W?！敬鸢浮?0.12 水平向右809.6【解析】【分析】滑輪為動(dòng)滑輪，滑輪移動(dòng)的速度等于物體移動(dòng)速度的二分之一；根據(jù)力的作用的相互性得出物體 A 受到 B 施加的摩擦力的大小及方向；物體A 受到向左的拉力等于地面對(duì)A 的摩擦力 f 地加上物體 A 受到 B 施加的摩擦力fA

9、；而滑輪為動(dòng)滑輪，滑水平拉力F 為 F 左 的 2 倍，據(jù)此計(jì)算水平拉力 F 的大小；然后利用PFv 計(jì)算功率?！驹斀狻? 物體移動(dòng)的速度v物s物12010 2 m0.24m/st5s則滑輪移動(dòng)的速度v輪110.24m/s 0.12m/sv物222 由力的作用是相互的，相互作用力大小相等，方向相反，而物體B 受到 A 的摩擦力與彈簧測(cè)力計(jì)的拉力是平衡力，大小等于16N，則物體 A 受到 B 施加的摩擦力也為16N，方向水平向右。3 物體 A 受到向左的拉力等于地面對(duì)A 的摩擦力加上物體A 受到 B 施加的摩擦力，即F左f地fBA24N16N40N滑輪為動(dòng)滑輪，則水平拉力F 為F2F左240N8

10、0 N4 水平拉力 F 的功率PFv 輪80N0.12m/s9.6W6 一工人利用如圖所示的滑輪組提起重物，當(dāng)被提起重物的重力是150N時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率為60%。若忽略繩重、滑輪摩擦，則動(dòng)滑輪重_N。【答案】 100【解析】【分析】【詳解】因不計(jì)繩重和摩擦，由題意可知，效率G物=60%G物G動(dòng)則動(dòng)滑輪的重力為G物150NG動(dòng) =-G物 =-150N=100N故動(dòng)滑輪的重力為100N。7 如圖所示的滑輪組，拉一重 100N 的物體 M 在水平地面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，如果拉力F=20N，繩子拉出了 6m ，則物體受到的摩擦力為 _N，物體前進(jìn)了 _m ，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為 _N。（不計(jì)滑輪重、繩

11、重和摩擦）【答案】 60240【解析】【詳解】1 由圖可知：滑輪組上繩子的有效股數(shù)n=3，所以物體M 與地面間的摩擦力f=nF=3 20N=60N物體受到的摩擦力為60N。2 物體移動(dòng)的距離s物1 s繩 =16m=2m33物體前進(jìn)了2m 。3 彈簧測(cè)力計(jì)與定滑輪相連，定滑輪上有兩股繩子，因此彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F 彈 2F20N 2 40N彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為40N。8 如圖所示，用力F1 和 F2 分別勻速提起物體 C 時(shí)，滑輪 _可以看作等臂杠桿（選填“ A或 “ B）”.若物體C 重為 50 牛，滑輪重力不計(jì)，則力F2 的大小為 _ 牛.【答案】 A25【解析】【詳解】1 由圖可知， A 滑

12、輪是定滑輪，所以滑輪A 是等臂杠桿。2 滑輪 B 是動(dòng)滑輪 ,省一半力 ,所以 F2 的大小為 25N。9 用一個(gè)動(dòng)滑輪將重為8N 的物體勻速提高1m，所用豎直向上的拉力為5N，則動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為 _%；用此動(dòng)滑輪將重為18N 物體也提高1m 時(shí)，所做的總功是_J。（不計(jì)繩重和摩擦）【答案】 80 20【解析】【分析】使用動(dòng)滑輪，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=2，繩子末端移動(dòng)的距離s=2h，有用功就是將物體提升對(duì)物體做的功（WGh ），拉力F做的功為總功（ WFs ），再利用機(jī)械效率的有總公式求出動(dòng)滑輪的機(jī)械效率；根據(jù)W總W有W額 求出額外功，不計(jì)繩重和摩擦，使用動(dòng)滑輪做的額外功就是提升動(dòng)滑輪做的功

13、W額 G輪 h ，知道提升的高度，可以求出動(dòng)滑輪重；再利用 F1 G輪G物 求拉力大小，知道s=2h，利用功的公式求拉力做的功（總n功）大小，根據(jù)WGh 求出有用功，利用效率公式求出此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率?！驹斀狻? 使用動(dòng)滑輪時(shí)，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=2，物體被提升的高度h=1m，拉力移動(dòng)距離snh2 1m2m有用功為W有Gh8N1m8J拉力做的總功為W總Fs5N2m10J滑輪組的機(jī)械效率W有100%8J100%80%W總10J2 根據(jù) W總 W有 W額 可知，額外功為W額 W總W有10J8J2J不計(jì)繩重和摩擦，根據(jù)W額G輪 h 可知，動(dòng)滑輪的重力G動(dòng)W額2J2Nh1m不計(jì)繩重和摩擦，則有F1

14、 G動(dòng)G物2N 18N10N2拉力做的總功W總F s 10N 2m20J10 如圖所示，某人通過滑輪組將深井中的物體拉至井口.10s內(nèi)被提升了己知物體在2m，物體所受重力 720N，人對(duì)繩子水平向右的拉力300N.(不計(jì)繩重及摩擦) 求：(1)人做的有用功W有用 ;(2)動(dòng)滑輪的重力G動(dòng) ;(3)人拉起貨物時(shí)的機(jī)械效率.【答案】 (1) 1440J； (2) 180N； (3) 80%?！窘馕觥俊驹斀狻?1)物體所受重力720N，被提升了2m ，則人做的有用功為：W有用 =Gh=720N 2m=1440J；(2)由圖可知，滑輪組的有效繩子段數(shù)為n=3，根據(jù) F=G +G動(dòng)，則動(dòng)滑輪的重力為：n

15、G動(dòng) =nF-G=3 300N-720N=180N；(3)根據(jù)= W有用 = Gh = Gh = G ，W總 Fs Fnh Fn人拉起貨物時(shí)的機(jī)械效率為：G720N=80%。Fn300N 3答： (1)人做的有用功為1440J；(2)動(dòng)滑輪的重力為180N；(3)人拉起貨物時(shí)的機(jī)械效率為80%。11 用圖 3 甲、乙兩種方式勻速提升重為 100N 的物體，已知滑輪重 20N、繩重和摩擦力不計(jì)則A手的拉力： F 甲=F 乙；機(jī)械效率：甲 =乙B手的拉力：F 甲 F 乙 ；機(jī)械效率： 甲 乙C手的拉力：F 甲 F 乙 ；機(jī)械效率：甲乙D手的拉力：F 甲 F 乙 ；機(jī)械效率： 甲 乙【答案】 D【解

16、析】【分析】【詳解】由圖可知，甲滑輪是定滑輪，使用該滑輪不省力，所以拉力等于物體的重力；乙滑輪是動(dòng)滑輪，使用該滑輪可以省一半的力，即拉力等于物體和滑輪總重力的一半，則手的拉力：F甲 F 乙；兩幅圖中的W 有 是克服物體重力做的功是相同的，但乙圖中拉力做功要克服動(dòng)滑W有輪的重力做功，比甲圖中做的總功要多，所以結(jié)合機(jī)械效率公式可知，有用功相W總同時(shí)，總功越大的，機(jī)械效率越??；所以選 D12 小明在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)嘗試用四種簡(jiǎn)單機(jī)械勻速提升同一物體（不計(jì)機(jī)械自重和摩擦），如圖所示，其中所用動(dòng)力最小的是（）ABCD【答案】 D【解析】【分析】【詳解】設(shè)物體重力為G，不計(jì)機(jī)械自重和摩擦；A 圖中為斜面，由功的原

17、理可得F1 4m G 2m解得 F1 0.5G；B 圖中為滑輪組，通過動(dòng)滑輪繩子段數(shù)1G；n 3，所以 F2 3C 圖中為動(dòng)滑輪，動(dòng)力作用在動(dòng)滑輪的軸上，則F 2G；3D 圖中是杠桿，設(shè)桿與水平面的夾角為，則有F4 4cosG 1 cos 1解得 F4 G。4由此可知?jiǎng)恿ψ钚〉氖荄。故選 D。13 如圖所示，甲、乙兩套裝置所用滑輪質(zhì)量均相等，用它們分別將所掛重物在相等時(shí)間內(nèi)豎直向上勻速提升相同高度.若 G1G2 ，所用豎直向上的拉力分別為F1 和F2 ，拉力做功的功率分別為P1 和 P2 ，兩裝置的機(jī)械效率分別為1 和2 （忽略繩重和摩擦），則下列選項(xiàng)中正確的是（） .A F1F212 P1P

18、2B F1F21 = 2 P1P2C F1F212 P1P2D F1F212 P1P2【答案】 B【解析】【詳解】CD不計(jì)繩重及摩擦，因?yàn)槔?1F（ GG動(dòng)）nn12 ， n23 ，所以繩子受到的拉力分別為：1F1（ G1G動(dòng)）21F2（ G2G動(dòng)）3因?yàn)?G1G2 ，故：F1F2故 CD項(xiàng)錯(cuò)誤；AB因?yàn)閯?dòng)滑輪重相同，提升的物體重和高度相同，W額G輪 h ， W有用 G物 h ，所以利用滑輪組做的有用功相同、額外功相同，總功相同；由W有100% 可知，機(jī)械效率相W總同，即：12W又因?yàn)樗脮r(shí)間相同，由Pt可知，拉力做功的功率：P1P2故 A 項(xiàng)錯(cuò)誤， B 項(xiàng)正確。14 如圖，工人要將一塊重9

19、00N的建材運(yùn)到10m高處，裝置中每個(gè)滑輪重100N ，建材上升的速度是0.8m/s 。在施工過程中，下列說法正確的是（）A工人的拉力為500NB工人拉繩的速度為2.4m/sC工人做功的功率為400WD工人做功的機(jī)械效率小于90%【答案】 D【解析】【分析】【詳解】由兩根繩子承擔(dān)物重，動(dòng)滑輪和建材總重為1000N，由于有摩擦和繩子自身的重量，所以工人的拉力應(yīng)大于500N，故 A 錯(cuò)；工人拉繩的速度應(yīng)是物體上升速度的2 倍為 1.6m/s ，故 B 錯(cuò)；若部考慮繩重和摩擦，工人做功的功率為P=Fv繩 =500N1.6m/s=800W ，由于有摩擦和繩子自身的重量，所以工人做功的功率應(yīng)大于800W

20、 ，故 C 錯(cuò)；對(duì)物體做的有用功為W 有=Gh=900N 10m=9000J，而拉力做的總功應(yīng)大于1000J，所以工人做功的機(jī)械效率小于90%，故 D 正確；應(yīng)選D15 如圖所示的滑輪裝置，重為5 牛的物體掛在繩端，力F 作同在滑輪的軸上，滑輪在力F 的作用下以2 米 / 秒的速度勻速向上運(yùn)動(dòng)若不計(jì)滑輪重及摩擦，則拉力F 的大小和物體向上運(yùn)動(dòng)的速度為A10牛， 4 米 / 秒B2.5 牛， 4 米 / 秒C 10牛， 2 米 / 秒D 2.5牛， 2 米 / 秒【答案】A【解析】【分析】【詳解】由圖可知，該滑輪是動(dòng)滑輪，當(dāng)滑輪在力F 的作用下以2 米 / 秒的速度勻速向上運(yùn)動(dòng)，重物的速度為 :

21、22m/s=4m/s此時(shí)拉力應(yīng)該是物重的2 倍，因此拉力為:F=2G=25N=10N故選 A16 如圖，小華用滑輪組勻速提升一個(gè)重為900N的物體，人拉繩的力F 為350N，不計(jì)繩重和摩擦，若用這個(gè)滑輪組勻速提升2100N 的物體，繩未斷裂，人的拉力為（）A650NB 700NC 750ND 800N【答案】 C【解析】【分析】【詳解】由圖可知，通過動(dòng)滑輪繩子的段數(shù)：n=3，不計(jì)繩重和摩擦，繩子自由端拉力：F1= 1 （ G+G 動(dòng)），3由此可得動(dòng)滑輪重：G 動(dòng) =3F1-G=3 350N-900N=150N，當(dāng)提起 2100N 物體時(shí)，人的拉力：F2= 1 （ G1+G 動(dòng) ）= 1 （ 2

22、100N+150N） =750N33故選 C17 如圖所示，不計(jì)繩子的質(zhì)量和一切摩擦作用，整個(gè)系統(tǒng)處于靜止平衡狀態(tài)。重物 G1 =100N，每一個(gè)滑輪重力均為 20N，則下列說法正確的是（ ）A b 處繩子的拉力為50NB G2=280NC e 處繩子的拉力為140ND G2=200N【答案】 C【解析】【分析】【詳解】A由圖知， a、b、c、d 在同一根繩上，拉力相同； e、f 在同一根繩上，拉力相同； G1 由兩根繩子承擔(dān)G1G動(dòng)2Fb則 b 處繩子的拉力為FbG1G動(dòng)100N+20N260N2故 A 錯(cuò)誤；C e 處繩子的拉力為Fe2FbG動(dòng)260N20N140N故 C 正確；BD G2

23、 由兩根繩子加上f 承擔(dān)，則G2G動(dòng)2FbFfF f2FbG動(dòng)則G24Fb460N240N故 B、 D 錯(cuò)誤。故選 C。18 如圖甲所示，重為160N 的物體在大小為20N，水平向左的拉力F1 作用下，沿水平地面以3m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)。如圖乙所示，保持拉力F1 不變，用水平向右的拉力F2，拉物體勻速向右運(yùn)動(dòng)了1m ，若不計(jì)滑輪、繩的質(zhì)量和輪與軸間的摩擦，則（）A物體向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力F的功率 P =60W11B物體與地面之間的摩擦力f=20NC物體向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力F2=40ND物體向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力F2 所做的功W2=80J【答案】 CD【解析】【分析】【詳解】A由圖甲可知，繩子承擔(dān)物體受

24、到的拉力的段數(shù)n 為 2，物體以 3m/s 的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在拉力作用下繩子末端的速度為v2v物23m/s6m/s則物體向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，由WFs1PFv 可得拉力 F 的功率ttP1F1v20N6m/s120W故 A 錯(cuò)誤；B圖甲中物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，物體受到的拉力與摩擦力是一對(duì)平衡力，而繩子承擔(dān)力的段數(shù) n 為 2，所以物體與地面之間的摩擦力f2F1220N40N故 B 錯(cuò)誤；C物體向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于物體和地面沒有改變，則所受摩擦不變，方向向左，同時(shí)物體向左還受到兩股繩子施加的拉力，每股繩子的拉力為 20N，物體右側(cè)的滑輪為動(dòng)滑輪，對(duì)物體的拉力為 2F2，則有2F22F1f80N解得 F2 =40N，故 C 正確；D在不計(jì)滑輪、繩的質(zhì)量和輪與軸間的摩擦?xí)r，物體向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力F2 所做的功W2F2 s240N2 1m80J故 D 正確。故選 CD。19 如圖所示，重 300N 的物體在 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勻速直線