2020-2021備戰(zhàn)中考物理二輪滑輪組的省力問題專項培優(yōu)易錯難題附答案解析

1、一、初中物理滑輪組的省力問題1 用如圖所示的滑輪組吊裝100 袋大米，每袋大米的質量是50kg，繩子能承受的最大拉力為 1200N，不計滑輪以及繩重，不計輪、軸間摩擦，g 取 10N/kg，則至少需要吊運的次數(shù)是（）A9 次B 10 次【答案】 D【解析】【詳解】由題意及圖知吊起重物的繩子股數(shù)為為：C 11 次D 12 次n=4，最大拉力F1200N ，一次能吊起的大米重力G14F41200N4800N ，一次能吊起的大米質量為：G4800Nm1480kg ，g10N/kg因為每袋大米的質量是50kg，故一次能吊起的大米袋數(shù)為：n1480kg9.6袋 ，50kg / 袋由題意知一次能吊起9 袋

2、大米，即n19 ，則至少需要吊運的次數(shù)是：100袋n11.1次 ，9袋 / 次至少需要吊運12 次。故選D。2 用四只完全相同的滑輪和兩根相同的繩子組成如圖所示的甲、乙兩個滑輪組，分別勻速將兩個相同的鉤碼在相同時間內提升相同高度，若不計繩子與滑輪的摩檫，_裝置更省力（選填“甲”或“乙”）。甲裝置的機械效率_乙裝置的機械效率（選填“高于”、“低于”或“等于”）。甲圖中若鉤碼總重100N，動滑輪重為20N，不計摩擦及繩重，若工人將繩子勻速向上拉6m，則泥桶上升的高度為_m ，滑輪組的機械效率為 _。【答案】甲等于283. 3%【解析】【詳解】1 不計摩擦，拉力F=1 （G 物+G 輪 ）， n 甲

3、=3 ，n 乙 =2，繩子受的拉力：nF 甲=1 （G 物 +G 輪），3F 乙 =1 （ G 物 +G 輪 ），2F 甲F 乙，甲更省力；2 動滑輪重相同，提升的物體重和高度相同，W 額=G 輪 h， W 有用 =G 物 h，故利用滑輪組做的有用功相同、額外功相同，總功相同，據(jù)=W有用甲可知，滑輪組的機械效率相同，即：W總=乙；3 如甲圖，泥桶由3 股繩子承擔，則n=3， s=3 h，s=6m，泥桶上升的高度為：11h=s=6m=2m ；3 34 不計摩擦及繩重，則滑輪組的機械效率為：W有用W有用Gh=G100N=W額=100 % 83.3%。W總W有用Gh G動 hGG動100N 20N3

4、 如圖所示，用滑輪組將重120N 的物體勻速提升2m，拉力為50N，不計滑輪與軸之間的摩擦及繩重，動滑輪重為_N，額外功為 _，滑輪組的機械效率為_。【答案】 306080%【解析】【分析】【詳解】1 由圖知， n 3，不計滑輪與軸之間的摩擦及繩重，拉力F 1 （ G+G 動 ）3則動滑輪的重力G 動 3F G 350N120N 30N2 拉力做的有用功W 有用 Gh 120N2m 240J拉力端移動的距離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 滑輪組的機械效率W有用240J=80%W總300J4 如

5、圖所示，在力F 作用下使重200 N 的物體在水平面上做勻速直線運動，當物體受到的摩擦力_ N（不計滑輪重力和繩與滑輪間的摩擦）；當物體移動繩子自由端移動的距離_m 。F=30N 時，4m 時，【答案】 608【解析】【詳解】1 由圖知道，使用動滑輪時， n=2，由于不計滑輪重力和摩擦，所以，繩子自由端的拉力是：F 1 f ，2即物體受到的摩擦力是：f=2F=2 30N=60N；2 由于 n=2，所以，當物體移動 4m 時，繩子自由端移動的距離是： s=2s 物=24m=8m。5 小紅利用彈簧測力計、鉤碼來研究動滑輪的作用，每次都勻速提物體，做實驗情況如圖所示，請觀察、比較圖中的操作、現(xiàn)象和數(shù)

6、據(jù)，歸納得出初步結論。（ 1）由（ a）（ b）兩圖 _ 。（ 2）由（ c）（ b）兩圖 _ ?！敬鸢浮渴褂脛踊唲蛩?豎直 )提物體，省力但是不能改變用力的方向。使用同一動滑輪勻速 (豎直 )提不同物體，物體越輕，拉力越小?！窘馕觥俊驹斀狻?1)1 由圖可知 ,比較 (a)、 (b)兩圖提起物體一樣重,(b) 中彈簧測力計示數(shù)小于(a) 中彈簧測力計示數(shù)，所以：使用動滑輪可以省力，動滑輪相當于一個動力臂是阻力臂兩倍的杠桿，所以不能改變用力方向；(2)2 比較圖 (b) 與 (c)可得：使用動滑輪勻速提升不重物時，物體重力越輕，所用的拉力越小，越省力。6 高速鐵路的輸電線，無論冬、夏都繃的直

7、直的，以保障列車電極與輸電線的良好接觸。圖為輸電線的牽引裝置。鋼繩通過滑輪組懸掛20 個相同的墜砣，每個墜砣質量為25kg，不計滑輪和鋼繩自重及摩擦，輸電線A 端受到的拉力大小為_N。若 5s 內墜砣串下降了 40cm，則輸電線A 端向左移動速度是_m/s 。（ g 取 10N/kg ，不考慮鋼繩的熱脹冷縮）【答案】 1104 0.04【解析】【分析】【詳解】120 個墜砣的總重力G=mg=25kg 20 10N/kg=5000N由圖知，使用的滑輪組承擔A 端拉力的繩子股數(shù)n 2，圖中墜砣掛在鋼繩的自由端，不計滑輪和鋼繩自重及摩擦，可得G1FA2則輸電線 A 端受到的拉力大小A4F =2G 2

8、 5000N=1 10N2 圖中墜砣掛在鋼繩的自由端，則墜砣串下降高度h 2sA，則輸電線 A 端向左移動的距離sA1 h140cm=20cm=0.2m22A 端向左移動速度sA0.2mv0.04m/st5s7 一名質量為55kg、雙腳與地面接觸面積為0.04m 2 的學生站在水平地面上，要用滑輪組在 20s 內將 600N 的重物勻速提升1m 。（ g=10N/kg ）求：(1)他站在地面上時對地面的壓強多大？(2)畫出滑輪組的繞線方式。(3)若勻速提升過程中滑輪組的機械效率是75%，拉力的功率多大？【答案】 (1)13750Pa； (2)；(3)40W【解析】【分析】【詳解】(1)站在地面

9、上時，對地面的壓力大小等于自身重力，則對地面的壓強為G人mg55kg 10N/kg13750PapS0.04m2S(2)因為重物運動方向向上，人在地面上通過上方定滑輪改變力的方向，拉力方向向下，2股繩子與動滑輪接觸以省力，故滑輪組的繞線方式如圖所示：。(3)有用功為克服重物重力勢能做的功，為W有G物 h拉力做的總功為拉力的功率與所用時間的乘積，為W總Pt滑輪組的機械效率為= W有100%W總可知W總W有G物 hPt則G物 h600N 1mP20s40Wt0.75答： (1)他站在地面上時對地面的壓強是13750Pa；(2)滑輪組的繞線方式見解析；(3)拉力的功率是 40W。8 工人利用圖甲所示

10、的滑輪組將重為400N 的物體向上勻速提起2m，所用拉力為250N（ 1）求滑輪組的機械效率； _（ 2）如果要用這個滑輪組達到更省力的效果，繩子應該怎樣繞，請在圖乙中畫出繩子的繞法； _（ 3）用甲乙兩個滑輪組把同一物體提升同樣高度，不計繩重和摩擦，機械效率的關系是 甲 _ 乙（選填“”，“=”， “”）【答案】 80%；=【解析】【詳解】（1）由圖甲可知，滑輪組承擔重物和動滑輪重的繩子的股數(shù)n=2，則拉力端移動距離s=2h=2 2m=4m，工人做的有用功：W 有用 =Gh=400N2m=800J ，工人做的總功：W 總=Fs=250N4m=1000J，滑輪組的機械效率： W有用100%80

11、0J100%80% ；W總1000J（ 2）如果要用這個滑輪組達到更省力的效果，繩子應從動滑輪上面的掛鉤開始繞起，依次繞過上面的定滑輪和下面的動滑輪，如圖所示：（ 3）用甲乙兩個滑輪組把同一物體提升同樣高度，做的有用功相同；不計繩重和摩擦，做的額外功是提升動滑輪做的功，由題意可知，動滑輪的重力相同，提升動滑輪的高度也相同，由 W=Gh 可知做的額外功相同；因為W 總=W 有用 +W 額 ，所以做的總功相同，由W 有用 100%可知兩個滑輪組的機械效率相同，即甲 =乙 W總9 如圖所示，分別利用甲、乙兩滑輪勻速提起兩個相同的重物（不計滑輪重力及摩擦），其中甲裝罝為 _滑輪，它的優(yōu)點是可以_，若相

12、同時間內，拉力F1、 F2 做相同的功，則拉力F1、 F2 做功時的功率P1_ P2，重物被豎直提升的高度h 甲 _h 乙 （最后兩空均選填“小于”、“等于”或“大于”）【答案】定可以改變用力的方向等于等于【解析】【分析】【詳解】1 由圖示可知，甲是定滑輪；2 甲裝置中物體向上運動，拉力的方向是向下，所以甲滑輪可以改變用力方向；3 相同時間內，拉力F1、 F2 做相同的功，根據(jù)P= W 可知，拉力F1 、F2 做功時的功率P1 等t于 P2 ；4 用滑輪甲、乙勻速提升兩個相同的重物（不計滑輪重力及摩擦），它們都是克服物體的重力做功，即W=Gh，因為拉力 F1 2做的功相同，所以重物被豎直提升的

13、高度相同，h甲、 F等于 h 乙 10 小明在實驗室內嘗試用四種簡單機械勻速提升同一物體（不計機械自重和摩擦），如圖所示，其中所用動力最小的是（）ABCD【答案】 D【解析】【分析】【詳解】設物體重力為G，不計機械自重和摩擦；A 圖中為斜面，由功的原理可得F1 4m G 2m解得 F1 0.5G；1B 圖中為滑輪組，通過動滑輪繩子段數(shù)n 3，所以 F2 G；3C 圖中為動滑輪，動力作用在動滑輪的軸上，則F3 2G；D 圖中是杠桿，設桿與水平面的夾角為，則有F4 4cosG 1 cos 1解得 F4 G。4由此可知動力最小的是D。故選 D。11 用圖 3 甲、乙兩種方式勻速提升重為 100N 的

14、物體，已知滑輪重 20N、繩重和摩擦力不計則A手的拉力： F 甲=F 乙；機械效率：甲 =乙B手的拉力：F 甲 F 乙 ；機械效率： 甲 乙C手的拉力：F 甲 F 乙 ；機械效率：甲乙D手的拉力：F 甲 F 乙 ；機械效率： 甲 乙【答案】 D【解析】【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滑W有輪的重力做功，比甲圖中做的總功要多，所以結合機械效率公式可知，有用功相W總同時

15、，總功越大的，機械效率越?。凰赃x D12 用同一滑輪按如圖所示甲、乙兩種方式勻速提升重均為10N 的 A、 B 兩物體，在相同時間內提升相同的高度；已知滑輪重1N，繩重和滑輪摩擦力不計。則下列說法中正確的是（）A手的拉力F 乙=10NB利用乙種方式做的有用功比較多C甲種方式的機械效率大于乙種方式D手的拉力F 甲 做功的功率比F 乙做功的功率大【答案】 C【解析】【詳解】A 乙滑輪是動滑輪，繩重和摩擦不計，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，F(xiàn) 乙=1( G+G 動 )=1 (10N+1N)=5.5N22故 A 錯誤；B 利用兩種滑輪都是將 G=10N 的物體提升相同的

16、高度h，由公式 W 有用 =Gh 知，有用功相同，故 B 錯誤；C甲乙裝置所做的有用功相同，用乙裝置提重物時，得提起動滑輪所做額外功較多，也就是乙裝置的總功較大，由公式=W有用C 正確；知，甲方式的機械效率較高，故W總D 因為乙裝置總功較大，并且在相同時間內提升物體，由公式P= W 知，乙裝置手的拉t力做功功率較大，故D 錯誤。故選 C。13 用一動滑輪將重物勻速提升2 m，人對繩子的自由端所用力是40 N，不計滑輪重和摩擦，則物重和提升重物所做的功分別是A80N，80JB 80N， 160JC 40N， 160JD 40N， 80J【答案】 B【解析】【分析】【詳解】動滑輪省一半力，多費一倍

17、的距離，所以物體的重為：G2F240N80N ；由h2m 得 s2h22m4m ，提升重物所做的功：WFs40N4m160J 故選 B14 工人用如圖所示的滑輪組，在 4s 內將重為 1500N 的物體沿水平方向勻速移動 2m 的過程中，所用的拉力大小為 375N，物體受到水平地面的摩擦力為物重的 0.4 倍。在此過程中下列說法不正確的是（）A繩子自由端沿水平方向移動了4mB物體受到的拉力為750NC拉力F 的功率為375WD該滑輪組的機械效率一定小于100%【答案】B【解析】【分析】(1)由圖可知滑輪組繩子的有效股數(shù)，根據(jù)snsA求出繩子自由端沿水平方向移動；(2)物體沿水平方向勻速移動時處

18、于平衡狀態(tài)，受到的拉力和摩擦力是一對平衡力，二力的大小相等，根據(jù) FAf 0.4G 求出物體受到的拉力；(3)根據(jù) WFs 求出拉力 F 做的功，根據(jù) PW總求出拉力 F 的功率；t(4)任何機械效率一定小于100%?！驹斀狻緼由圖可知， n=2，則繩子自由端沿水平方向移動的距離snsA22m4m故 A 正確，不符合題意；B物體沿水平方向勻速移動時處于平衡狀態(tài)，物體受到的拉力和摩擦力是一對平衡力，則物體受到的拉力FA f0.4G0.41500N600N故 B 錯誤，符合題意；C拉力 F 做的功W總Fs375N4m 1500J則拉力 F 的功率PW總1500J 375Wt4s故 C 正確，不符合

19、題意；D該滑輪組克服摩擦做額外功，故該滑輪組的機械效率一定小于100%，故 D 正確，不符合題意。故選 B。15 小明用如圖所示的甲、乙兩個滑輪組，分別在相同時間內將同一重物勻速提升相同高度，每個滑輪的重均相等，不計繩重及摩擦, 針對這一現(xiàn)象，小明得出了4 個結論： F1做的功等于 F2 做的功； 甲滑輪組的機械效率等于乙滑輪組的機械效率； 使用乙滑輪組比甲滑輪組更加省力； F1 做功的功率等于 F2 做功的功率；其中正確的為（）A 、 、 B 、 、 D 、 、 、 C 、 、 【答案】D【解析】【分析】【詳解】在不計繩重及摩擦時，拉力做的功等于提升物體和動滑輪做的功，因為物重相同，提升的高

20、度相同，所以兩次拉力做的功都等于W總Fs = GG動h故 F1 做的功等于 F2 做的功，正確；在不計繩重及摩擦時，甲滑輪組和乙滑輪組的機械效率都為W有用GhGW總GG動hGG動即機械效率相等，故正確；甲滑輪組由兩段繩子承重，拉力為F11G G動2乙滑輪組由三段繩子承重，拉力為1F2GG動所以使用乙滑輪組比甲滑輪組更加省力，正確；W兩次拉力做的功，用時也相等，根據(jù)Pt知， F1 做功的功率等于F2 做功的功率，正確；故選 D。16 如圖，小華用滑輪組勻速提升一個重為900N的物體，人拉繩的力F 為350N，不計繩重和摩擦，若用這個滑輪組勻速提升2100N 的物體，繩未斷裂，人的拉力為（）A65

21、0NB 700NC 750ND 800N【答案】 C【解析】【分析】【詳解】由圖可知，通過動滑輪繩子的段數(shù)：n=3，不計繩重和摩擦，繩子自由端拉力：F1= 1 （ G+G 動），3由此可得動滑輪重：G 動 =3F1-G=3 350N-900N=150N，當提起 2100N 物體時，人的拉力：F2= 1 （ G1+G 動 ）= 1 （ 2100N+150N） =750N33故選 C17 用下列方法勻速提升同一重物，若不計繩子、滑輪的重力及摩擦，其中最省力的是（）ABCD【答案】 C【解析】【分析】【詳解】不計繩子、滑輪的重力及摩擦，提起的是同一物體G；1A此圖是動滑輪，由動滑輪及其工作特點可知，省一半的力，即FG ；2B此圖是定滑輪，由定滑輪及其工作特點可知，不省力，即FG ；C此圖是滑輪組，繞在動滑輪上的繩子有3 股，則 F1 G ；3D此圖是滑輪組，繞在動滑輪上的繩子有2 股，則 F1 G 。2由以上可知：在不計繩子、滑輪的重力及摩擦的情況下最省力的是C。故選 C。18 在水平桌面上放一個重300N 的物體，物體與桌面的摩擦力為60N，如圖所示，若不考慮繩的重力和繩的摩擦，使物體以0.1m/s 勻速移動時，水平拉力F 和其移動速度的大小為（）A300N 0.1m/sB150N 0.1m/sC 60N 0.2m/sD 30N 0.2m/s【答案】 D【解析】【分