備戰(zhàn)中考物理壓軸題專題復習—滑輪組的省力問題的綜合含詳細答案

1、一、初中物理滑輪組的省力問題1 如圖所示，甲滑輪組中滑輪的質(zhì)量均為m，乙滑輪組中滑輪的質(zhì)量均為0.5m，用甲、乙滑輪組分別使重力均為g 的重物在相同時間內(nèi)勻速上升相同高度h，繩子自由端的拉力分別為 f1 、 f2 。不計繩重和摩擦，則下列判斷正確的是（）a拉力b拉力c拉力f1 小于 f2f1 的功率小于f2 的功率f1 做的功小于拉力f2 做的功d甲滑輪組的機械效率小于乙滑輪組的機械效率【答案】 d【解析】【分析】【詳解】a 由圖知，圖甲、圖乙滑輪組，n=3，因為不計繩重和滑輪軸處摩擦，所以11(g+g甲121(g+g乙)=1f=)=(g+mg)， f =3(g+0.5mg)333故 f1 f

2、 2，故 a 錯誤；bc 重物在相同時間內(nèi)勻速上升相同高度h，則拉力移動距離s 相同，拉力做功w1= f 1s， w2=f2s故 w121的功率大于2的功率，故 bc 錯誤； w ，因為做功時間相同，所以拉力ffd甲滑輪組和乙滑輪組做的有用功相同，g 甲 g 乙，則甲滑輪組做的額外功多，故甲滑輪組的機械效率小于乙滑輪組的機械效率，故d 正確。故選 d 。2 如圖所示，用滑輪組提重力為140n 的物體，當拉力為 50n 時，物體對地面的壓力剛好為 0n。若重物與地面的接觸面積-2 2，不計繩重和摩擦，每個滑輪質(zhì)量相同，繩對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

3、滑輪對天花板的拉力為_n，重物對地面的壓強為_ pa。3【答案】 901.510【解析】【分析】【詳解】12滑輪組的動滑輪繞3 段繩，不計繩重和摩擦，當拉力為50n 時，物體對地面的壓力剛好為0n，拉力的大小11(g+g動 )f =3動滑輪的重力g 動 =3f1-g=3 50n-140n=10n每個滑輪質(zhì)量相同，定滑輪的重力等于動滑輪的重力為10n，對定滑輪受力分析，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，定滑輪對天花板的拉力是90n。拉力 f 為 40n 時，滑輪組的動滑輪對物體的拉力f2=3f-

4、g 動 =340n-10n=110n地面對物體的支持力f 支=g-f2=140n-110n=30n由力的作用相互性可知物體對地面的壓力f 壓= f 支 =30n物體對地面的壓強f壓30n3p=s2 10 -2 m 2=1.5 10pa3 如圖所示，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f=30n 時，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4m 時，繩子自由端移動的距離_m ?！敬鸢浮?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：1f f ，2即物體受到的摩擦力是：f=2f=

5、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。4 如圖所示為家用手搖晾衣架，它是我們生活中經(jīng)常使用的簡單機械，其中a、b兩滑輪中屬于動滑輪的是 _；若衣服和晾衣架的總重力為200n ，晾衣架上升的高度為1m ，不計動滑輪重、繩重及摩擦，靜止時繩的拉力_ m 。f_ n ，繞進旋輪上的繩子長度是【答案】 b504【解析】【分析】【詳解】1 使用時，軸隨物體一起移動的滑輪叫做動滑輪，由圖可知b 為動滑輪；2由圖可知承重繩為4 股，衣服和晾衣架的總重力為200n ，所以繩子的拉力g200n50nf4n3承重繩為 4 股，所以繞

6、進旋輪上的繩子長度是s=4h=4 1m=4m【點睛】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)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

7、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 為了開發(fā)和利用深海的資源，我國某科研考察隊在遠海進行科學實驗時，使用母船上的起降設備，將我國最新自主研制的“潛龍三號”無人潛水器，從母船甲板上吊起并降到海面上，如圖甲所示，該起降設備利用了液壓裝置、杠桿、滑輪組等，“潛龍三號”潛水器是我國最新研制的具有高智能的自動巡航潛水器，長3.5 米、高 1.5 米、重 1.5 噸，可抵達3850 米深海連續(xù)航行42 小時 48 分鐘、航程15682 公里。(1)起降設備中滑輪組的結構示意圖如圖乙所示，請你用筆畫線代表鋼絲繩，畫出最省

8、力的繞線方法 _。(2)該起降設備若在1min 內(nèi)將“潛龍三號”勻速提升了20m，該過程中鋼絲繩的拉力由電動機提供，電動機的輸出功率是10kw，則鋼絲繩的拉力是多少_？(3)該滑輪組的機械效率是多少_ ？【答案】7500n 50%【解析】【分析】(1) 在使用滑輪組提升重物時，既要考慮到它的省力情況，還應注意動力的施力方向。(2)已知作用在動滑輪上的繩子段數(shù)和“潛龍三號”上升的高度，可以得到鋼絲繩拉下的長度；已知電動機的輸出功率，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% 求出該滑輪組的機械效w總

9、率?！驹斀狻?1)1對由兩個動滑輪和兩個定滑輪組成的滑輪組，可繞線方法有4 股和 5 股兩種，兩種方法都達到了省力的目的，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 鋼絲繩端移動的距離snh420m80m把“潛龍三號”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”的重力gmg1.5 103 kg10n/kg1.5 10 4 n有用功w有gh1.5 104 n20m3 105 j滑輪組的機械效率w有100%31

10、05 j50%w6100%105 j7 體重為 60kg 的工人利用如圖滑輪組將一質(zhì)量為80kg 的重物 a 勻速提升1m，此時該滑輪組的機械效率為 80%（不計繩重與摩擦， g 取 10n/kg ），小明對此工作過程及裝置作出了以下論斷：動滑輪重為200n此過程中，工人對繩的拉力做功1000j重物勻速上升過程中，它的機械能增大若增大重物a 的質(zhì)量，該工人用此滑輪組勻速拉起重物時，機械效率不可能達到90%關于小明的以上論斷（）a只有正確b只有正確c只有正確d都正確【答案】c【解析】【分析】【詳解】由題意物體所受的重力g物m物 g80kg10n/kg=800n物體上升的高度h1m ，此時滑輪組做

11、的有用功為w有 =g物h800n1m800jw有根據(jù)機械效率公式=100%=80% 有，總功為w總w有800jw總 =1000j而 w總 = w有w額 有w額 =w總w有 =1000j800j=200j又因為 w額 =g動 h 可得w額200j 200ng動 =h1m均正確。機械能是動能和勢能的總和，當重物勻速上升過程中，動能不變，勢能增加，它的機械能增大，正確。若要滑輪組的機械效率達到90% ，由效率公式有=w有m物 ghw總100%90%1(m物 g m動g) 3h3化解可得當 m物 =9m動 時，滑輪組的效率能到達90% ，則若增大重物a 的質(zhì)量，用此滑輪組勻速拉起重物時，機械效率能達到

12、90%，錯誤。故選 c。8 小明在實驗室內(nèi)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。9 某同學用如圖所示滑輪組將重為300n 的物體以0.2m/s 的速

13、度勻速向上拉動，拉力為125n（不計繩重及摩擦），則動滑輪重_n， 5s 內(nèi)人拉繩子做的功是_j?！敬鸢浮?75375【解析】【分析】【詳解】1 看圖可知動滑輪上繞過的繩子股數(shù)n=3。根據(jù)滑輪組受力關系g物 +g動fn得300n+g動125n3解得 g動75n。2 繩子末端移動距離snhnv物 t30.2m/s5s3m5s 內(nèi)人拉繩子做的功wfs125n3m375j10 工人師傅利用如圖所示的兩種方式，將重均為400n 的貨物從圖示位置向上緩慢提升一 段距離 f1、 f2 始終沿豎直方向；圖甲中bo=2ao，圖乙中動滑輪重為50n，重物上升速度 為 0.02m/s 不計杠桿重、繩重和摩擦,則下

14、列說法正確的是()a甲方式f1 由150n 逐漸變大b乙方式f2 的功率為3wc甲乙兩種方式都省一半的力d乙方式中滑輪組的機械效率約為88.9%【答案】d【解析】【詳解】a由圖知道，重力即阻力的方向是豎直向下的，動力重物的過程中，動力臂和阻力臂的比值是：f1 的方向也是豎直向下的，在提升l1ob2l2oa1所以，動力f1 的大小始終不變，故a 錯誤；bc由于在甲圖中， ob=2oa，即動力臂為阻力臂的 2 倍，由于不計摩擦及杠桿自重，所以，由杠桿平衡條件知道，動力為阻力的一半，即f11 g1400n 200n22由圖乙知道，承擔物重是繩子的段數(shù)是n=3，不計繩重和摩擦，則f211g g動500

15、n+50n150n，22即乙中不是省力一半；所以，繩子的自由端的速度是：v 繩 =0.02m/s 3=0.06m/s，故乙方式f2 的功率是：p=f2 v 繩 =150n0.06m/s=9w，故 bc錯誤；d不計繩重和摩擦，乙方式中滑輪組的機械效率是：w有用100%=gh400n88.9%w總100%=100%gh g輪 h400n 50n故 d 正確11 如圖所示，在粗糙水平地面上，用10n的力f 沿水平方向拉滑輪（不計滑輪重力）木板 b 靜止，木塊a 在粗糙木板b 上水平向左做勻速直線運動，5s 內(nèi)木塊a 移動了0.5m ，滑輪組的機械效率為80%?下列說法正確的是（）a木塊 a 受到的摩

16、擦力為5nb地面對木板b 的摩擦力為4nc 5s 內(nèi)繩子拉力對木板b 做的功為 2jd拉力 f 的功率為 0.5w【答案】 d【解析】【分析】【詳解】a滑輪組的機械效率為80%，根據(jù)公式= w有 f繩 2s可算出繩子上的力為w總f拉 sf拉 80% 10n80%4nf繩 =22木塊 a 在粗糙木板 b 上水平向左做勻速直線運動，根據(jù)二力平衡，摩擦力等于繩子上的力，為 4n， a 錯誤；b木板 b 靜止，受力平衡，對其受力分析，受到繩子的拉力為5n，方向向右，還受到木塊 a 的摩擦力為 4n，方向向左，因此地面給木板b 的摩擦力大小為1n，方向向左， b 錯誤；c 5s 內(nèi)木板 b 靜止，繩子拉

17、力對木板b 做的功為0j， c 錯誤；d 5s 內(nèi)木塊 a 移動了 0.5m，則拉力拉著滑輪移動了0.25m，拉力 f 的功率為wfs 10n0.25mpt5s0.5wtd 正確。故選 d。12 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(nèi)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

18、體和滑輪總重力的一半，f 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(nèi)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 小明用如圖的滑輪組提升重為100n 的物體，使其在5s 內(nèi)勻速上升2m ，動滑輪的重為 10n，不計繩

19、重及摩擦，下列計算正確的是（）a拉力 f 為 50nb繩子自由端移動的距離為6mc此時滑輪組的機械效率為90.9%d拉力的功率為40w【答案】 c【解析】【詳解】a由圖知，通過動滑輪的繩子段數(shù)n=2，不計繩重及摩擦，則拉力：1f（g物g動）（100n10n）=55n ，2選項不符合題意；b繩端移動的距離：s2h22m4m ，選項不符合題意；c所做的有用功：w g h 100n 2m=200j，有 物拉力做的總功：wfs55n4m=220j，總滑輪組的機械效率：w200j有用100% 90.9% ，w總100%=220j選項符合題意；d由 c可知，拉力做的功：w 總 =220j，拉力的功率：pw

20、220j =44w，t 5s選項不符合題意。故選 c。14 如圖，工人要將一塊重 900n 的建材運到 10m 高處，裝置中每個滑輪重升的速度是 0.8m/s 。在施工過程中，下列說法正確的是（ ）100n ，建材上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工人做功的機械效率小于90%【答案】 d【解析】【分析】【詳解】由兩根繩子承擔物重，動滑輪和建材總重為1000n，由于有摩擦和繩子自身的重量，所以工人的拉力應大于500n，故a 錯；工人拉繩的速度應是物體上升速度的2 倍為1.6m/s ，故 b 錯；若部考慮繩重和摩擦，工人做功的功率為p=fv繩

21、=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大于800w ，故 c 錯；對物體做的有用功為w 有=gh=900n 10m=9000j，而拉力做的總功應大于1000j，所以工人做功的機械效率小于90%，故 d 正確；應選d15 如圖所示的甲、乙兩滑輪組，所用滑輪的規(guī)格相同，用它們將相同的重物g 勻速提升相同的高度，不計繩重與摩擦，以下說法正確的是a甲滑輪組所用拉力較大b甲滑輪組拉力做的功較多c兩滑輪組拉力做功的功率一定相等d兩個滑輪組的機械效率一定相等【答案】 d【解析】【分析】【詳解】af= g 物 +g 輪 ） /n ，且 n甲 =3，n 乙=2，不計

22、繩重及摩擦，因為拉力（所以，繩子受的拉力：f 甲=（ g 物 +g 輪 ） /3，f 乙=（ g 物 +g 輪 ） /2，即 f 甲 f 乙 ，故 a 錯誤；b不計繩重及摩擦，拉力做的功：w 甲 =f 甲 s 甲=（ g 物 +g 輪 ） /33h=（ g 物 +g 輪） hw 乙 =f 乙 s 乙=（g 物 +g 輪 ） /22h=（ g 物 +g 輪 ）h ，w 甲=w 乙 ，故 b 錯誤；c甲、乙兩滑輪組提升重物的時間不知道，故無法比較功率，故c 錯誤；d因為動滑輪重相同，提升的物體重和高度相同，w 額=g 輪 h，w 有用 =g 物 h，所以，利用滑輪組做的有用功相同、額外功相同，總功

23、相同，因為=w 有用 /w 總， 滑輪組的機械效率相同，故 d 正確；故答案為 d。16 建筑工地上需要將6 塊相同的磚從地面運送到樓頂，工人師傅利用如圖所示的裝置分三次運送，第一次運1 塊，第二次運2 塊，第三次運3 塊。每次運送時，磚都以相同的速度勻速上升相同高度，繩重及摩擦均忽略不計。這三次拉力依次為f1、 f2、 f3 ，拉力做的功為 w1、 w2 、w3，有用功率為p1、 p2 、p3，機械效率為1、 2、 3，則（）a f1+f2=f3【答案】 d【解析】【分析】b w1+w2=w3c 1+2=3d p1+p2=p31由圖可知，作用在動滑輪上繩子為股；繩重，摩擦不計時，用 (g+g

24、動 ) 分析n1 2 3之間關系；再依= w有= ghg。通過計算特殊值，判斷等式是否成立。f ,f ,fw總g總 hg+g動【詳解】a由題意得f 11）；n(g+g動 )= （ g+g動211）；f (2g+g動 )=（ 2n2g+g動11）=1）f(g+g動 )+（2(3g+2g動f222 11）(3g+g動 )=（3ng+g動2因為1 (3g +2 g動 ) 1 (3g +g動）2 2所以(f1 +f2 )f3故不符合題意；由于物體升高均為h；w w f h f h (f +f )hw3=f3h；因為 (f f )f所以(w1+w2 )w3故 b 不合符題意；c 依= w有= ghg，說

25、明滑輪組一定時，物重越大，機械效率越大，即w總g總hg+g動1 2 3 ，故 c 不合符題意；d由 w 有=gh， p= gh 可知tp1+p2gh2gh3ght+；ttp33ght所以 p1+p2=p3，故 d 符合題意。故選 d?！军c睛】一個不加條件成立等式，可以用某種情況時不成立來判斷它不成立。17 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動若不計滑輪重及摩擦，則拉力 f 的大小和物體向上運動的速度為a10牛， 4 米 / 秒b2.5 牛， 4 米 / 秒c 10牛， 2 米 / 秒d 2.5牛，

26、2 米 / 秒【答案】a【解析】【分析】【詳解】由圖可知，該滑輪是動滑輪，當滑輪在力 f 的作用下以 2 米 / 秒的速度勻速向上運動，重物的速度為 :22m/s=4m/s此時拉力應該是物重的2 倍，因此拉力為:f=2g=25n=10n故選 a18 利用質(zhì)量相等的滑輪，組裝成如圖所示的兩種方式，將同一重物提升相等高度。若繩重和摩擦不計，下列分析中正確是 ( )a甲圖中繩自由端移動距離較小b乙圖中繩自由端作用力較小c兩種方式所做的額外功相等d增大提升高度，機械效率都會變大【答案】 c【解析】【詳解】a 若物體升高高度為h，則拉力移動的距離為s甲2h ， s乙2h ，則 s甲s乙 。故 a 錯誤；b甲中： 2f =g動 +g，乙中：2f=g動g甲乙。故b錯誤；甲乙，所以 f =fc甲中： w甲額 =g動 h ，乙中： w乙額 =g動 h ，所以 w甲額 =w乙額 。故 c 正