昆明中考物理與滑輪組的省力問題有關(guān)的壓軸題

1、一、初中物理滑輪組的省力問題1 .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A. 80N, 80JB. 80N, 160J C. 40N, 160J" D. 40N, 80J【答案】B【解析】【分析】【詳解】動滑輪省一半力，多費(fèi)一倍的距離，所以物體的重為：G 2F 2 40N 80N ;由h 2m得s 2h 2 2m 4m,提升重物所做的功：W Fs 40N 4m 160J. 故選B.2 .如圖所示，不計滑輪重及摩擦，物體A、B均重為20牛。當(dāng)用力 E勻速提升物體B時，以滑輪的軸為參照物，物體 B是 的（選填 靜

2、上”或運(yùn)動”），此時力F2大小為牛。若Fi和F2所做的功相等，物體A、B移動的距離之比是 ,當(dāng)繩子自由端上升1米時，力F2所做的功為 焦?！敬鸢浮快o止 10 1:1 10【解析】【詳解】1以滑輪的軸為參照物，物體B相對與參照物的位置沒有改變，是靜止的；2B物體使用的是動滑輪，能省一半力，不計滑輪的重和摩擦，拉力：F2=1g = 1 x 20N=10N223因?yàn)槭褂萌魏螜C(jī)械都不能省功，當(dāng)F1和F2所做的功相等，物體 A. B重力相同，移動的距離相同，故距離之比是 1:1。4當(dāng)繩子自由端上升1米時，力F2所做的功為：W=Fs=10N 1m=10Jo3 .如圖所示的滑輪組，不計繩重及摩擦。水平拉力F

3、作用下將重為30N的物體A勻速拉動，已知繩子自由端速度為 0.3m/s,物體A受到的摩擦力f 0.1G ,水平拉力F為N ,在2s內(nèi)物體移動的距離為 m?！敬鸢浮? 0.2【解析】【詳解】1由圖可知，連接動滑輪的繩子股數(shù)f不計繩重及摩擦，則水平拉力：Fn=3,由題意知，物體 A受到的摩擦力0.1G 0.1 30N 3N1 ,1f 3N 1Nn 32物體的速度：1v物 v繩n由v 得，在2s內(nèi)物體移動的距離 ts物1 , 0.3m/s 0.1m/s3v物t 0.1m/s 2s 0.2m故2s內(nèi)物體移動的距離為0.2m。4.小夏利用如圖所示的滑輪組將重為280 N的物體勻速提起。已知他自身所受的重

4、力為500 N,雙腳與地面的總接觸面積為400 cm2,動滑輪所受的重力為 120 N,若不計繩重和摩擦，小夏對地面的壓強(qiáng)為 Pa?！敬鸢浮?500【解析】【分析】【詳解】小夏對繩子的拉力為1- 1、F G G動）-（280N 120N） 200N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 500N 200N300N由于力的作用是相互的，則小夏對地面的壓力% F支 300N受力面積S 400cm2 0.04m2小夏對地面的壓強(qiáng)300N0.04m27500Pa5.如圖所示，用滑輪組提重力為140N的物體，當(dāng)

5、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 S=2X1-2m2,不計繩重和摩擦，每個滑輪質(zhì)量相同，繩對 滑輪的拉力方向均可看成在豎直方向。若拉力F為40N,則定滑輪對天花板的拉力為N,重物對地面的壓強(qiáng)為 Pa?！敬鸢浮?0 1.5>310【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(dāng)拉力為 50N時，物體對地面的壓力剛 好為0N,拉力的大小1、F1 = - （G+G 動）3動滑輪的重力G 動=3E-G=3X 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

6、花板的拉力，根據(jù)平衡條件得到F 天=G 定+2F=10N+2 X 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- G 動=3X 40N-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5壓=F 支=30N物體對地面的壓強(qiáng)P=1.5 x 3Pa30N7T-222 10 m6 .如圖所示的滑輪組（不計滑輪重、繩與滑輪的摩擦），在拉力F的作用下，物體水平向左做勻速直線運(yùn)動，彈簧測力計的示數(shù)為6N,則物體受到地面的摩擦力大小為No 一段時間內(nèi)物體沿水平方向移動了

7、 5m,拉力F做功 J。【答案】12 60【解析】【分析】【詳解】1由圖可知，n=2,彈簧測力計的示數(shù)為 6N,則拉力為6N,摩擦力f=2X 6N=12N摩擦力為12N。2拉力移動的距離s' =2s=2 5m=10m拉力做的功W=Fs=6N x 10m=60J拉力做的功為60J。7 .如圖所示，用力F1和F2分別勻速提起物體 C時，滑輪 可以看作等臂杠桿（選填 “顏“B”若物體C重為50牛，滑輪重力不計，則力 F2的大小為 牛.1【答案】A 25【解析】【詳解】1由圖可知，A滑輪是定滑輪，所以滑輪 A是等臂杠桿。2滑輪B是動滑輪，省一半力，所以F2的大小為25N。8 .小李用如圖所示的

8、裝置提升貨物。已知貨物重G物=720N,在t=5s內(nèi)貨物被勻速豎直提升了 h=1m,小李始終靜止在地面上，并且對繩子自由端的拉力F=400 N且豎直向下。求在此過程中：(1)動滑輪對貨物做的有用功；(2)拉力F所做的總功；(3)拉力F做功的功率；(4)使用該裝置提升貨物時的機(jī)械效率中語.【答案】(1)720J； (2)800J； (3)160W； (4)90%【解析】【分析】【詳解】(1)動滑輪對貨物做的有用功就是貨物上升克服重力勢能做的功，為W有 G物 h 720N 1m 720J(2)動滑輪與2股繩子接觸，故 n=2,拉力F所做的總功為W總 Fs nFh(3)由功率公式，可知拉力 F做功的

9、功率為W巧P ” t2 400N 1m 800J800J5s160W(4)該裝置提升貨物時的機(jī)械效率為W-100%720J800J90%答：(1)動滑輪對貨物做的有用功為720J;(2)拉力F所做的總功為800J;拉力F做功的功率為160W;(4)使用該裝置提升貨物時的機(jī)械效率為90%。9 .用一個動滑輪提起重 100N的物體(繩重與摩擦不計)，所用拉力60N。若用此動滑輪 將重200N的物體以0.2m/s速度勻速上升時，拉力功率為 Wo較前一次提升物體，該 滑輪的機(jī)械效率 （選填“變大”、“不變”或“變小”）【答案】44變大【解析】 【詳解】1根據(jù)題意可知，物體以 0.2m/s速度勻速上升，

10、對于動滑輪，繩子移動的速度v=2 0.2m/s=0.4m/s繩重與摩擦不計，則拉力1F = （G 物+G 動）2即60N= 1（100N+ G 動）2解得G動=20N,用此動滑輪將重 200N的物體時，拉力F，=1 （200N+20N）=110N2拉力功率為P=F' v=110N 0.4m/s=44W拉力功率為44W。2較前一次提升物體，物體的質(zhì)量增加，重力增大，有用功增大，而摩擦不計、動滑輪重 不變，額外功不變，這樣有用功在總功中所占的比例增大，滑輪組的機(jī)械效率將增大。10 .用如圖所示的滑輪組吊裝 100袋大米，每袋大米的質(zhì)量是 50kg,繩子能承受的最大拉 力為1200N,不計滑

11、輪以及繩重，不計輪、軸間摩擦，g取10N/kg,則至少需要吊運(yùn)的次數(shù)是（）A. 9 次B. 10 次C. 11 次D. 12 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n=4,最大拉力F 1200N , 一次能吊起的大米重力為：G1 4F 4 1200N4800N1 ,一次能吊起的大米質(zhì)量為:480kg ,G 4800N mig 10N/kg因?yàn)槊看竺椎馁|(zhì)量是 50kg,故一次能吊起的大米袋數(shù)為:n1由題意知一次能吊起 9袋大米，即則至少需要吊運(yùn)的次數(shù)是：n至少需要吊運(yùn)12次。故選Do480kg50kg / 袋100袋9袋/次11.1 次，11.如圖所示，重300N的物體在

12、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運(yùn)動了 10s,滑輪組的機(jī)械效率為80%,則在此過程中下列說法正確的是( )A.繩子自由端移動的距離為 2mB.物體與地面間的滑動摩擦力為48NC.拉力F的功率為4WD.有用功為120J【答案】B【解析】【分析】【詳解】A.由圖知n=3,則繩子自由端移動的距離s 繩=3s 物=3v 物t = 3X 0.2m/s x 10s6m故A錯；B.因?yàn)閃fsfsf= -100% = - 100%=100%=100%=80%WFsF3s3F所以物體與地面間的滑動摩擦力f 3F 80% 3 20N 80% 48N故B正確;C.拉力做的功為

13、W 總=Fs= 20NX 6m= 120J拉力做功的功率W 總120Jp t 10s12WW卮 = fs 物="物t=48NX 0.2m/s X10S96J故C錯誤; D.有用功故D錯。故選B。12.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(jī)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 2（應(yīng) 6）（100N 10N） =55N,選項(xiàng)不符合題意

14、；B.繩端移動的距離：s 2h 2 2m 4m ,選項(xiàng)不符合題意；C.所做的有用功：W G h 100N 2m=200J,拉力做的總功：W Fs 55N 4m=220J,滑輪組的機(jī)械效率:處 100%=20OJ 100% 90.9%W220J心、選項(xiàng)符合題意；D.由C可知，拉力做的功：W總=220J,拉力的功率：220J5s二44W,選項(xiàng)不符合題意。故選Co13.建筑工地上需要將 6塊相同的磚從地面運(yùn)送到樓頂，工人師傅利用如圖所示的裝置分 三次運(yùn)送，第一次運(yùn) 1塊，第二次運(yùn)2塊，第三次運(yùn)3塊。每次運(yùn)送時，醇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Fi、F2、F3,

15、拉力做的功為 Wi、W2、W3,有用功率為 Pi、P2、P3,機(jī)械效率為 用、砰、邛，則（）A. Fi+F2=F3B. Wi+W2=W3C.印+邛=印D, Pi + P2=P3【答案】D【解析】【分析】i由圖可知，作用在動滑輪上繩子為2股；繩重，摩擦不計時，用 F =（G+G動）分析 nW Gh GFi,F2,F3之間關(guān)系；再依 =-= c C 。通過計算特殊值，判斷等式是否成立。VW總 G、n G+G 動【詳解】A.由題意得i 一一、 i 一一、Fi = _ （G+G動）=-（G+G動）；n2i 一一、 i ,一一、F2 = （2G+G 動）=（2G+G動）；n2i _、 i 一一、 i 一

16、一、Fi + F2 = 2 （G+G 動）+金（2G+G 動）=a（3G+2G 動）i 一 一、 i 一 一、F 3= （3G+G動）=（3G+G動）n2因?yàn)?1、_（3G+2 G 動）>_（3G+G 動）22所以（Fl+F2）F3故A不符合題意；B .由于物體升高均為h;Wi +W2=Fih+Fzh= (Fi +F2 )hW3=F3h;因?yàn)?F1 + F2 ) F3所以(W1+W2)>W3故B不合符題意；W Gh GC.依 = = ,說明滑輪組一定時，物重越大，機(jī)械效率越大，即 W總G總h G+G動1< 2< 3 ,故C不合符題意;Gh刀"D,由WGh, P

17、=可知tP+P23Ght ；Gh 2Gh一 +t tP3 3Gh所以Pl+P2=P3,故D符合題意。故選D?！军c(diǎn)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。14.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.若不計滑輪重及摩擦，則拉力F的大小和物體向上運(yùn)動的速度為A. 10牛，4米/秒C. 10牛，2米/秒【答案】A【解析】【分析】【詳解】由圖可知，該滑輪是動滑輪，當(dāng)滑輪在力 的速度為：B. 2.5牛，4米/秒D. 2.5牛，2米/秒F的作用下以2米/秒的速度勻速向上運(yùn)動，重物2 x 2m/s=4m/s

18、此時拉力應(yīng)該是物重的 2倍，因此拉力為：F=2G=2X5N=10N故選A.15.如圖，某同學(xué)旅游時，發(fā)現(xiàn)一種利用滾軸和繩子組裝的特殊機(jī)械。當(dāng)?shù)厝私柚@種裝置可以將較重的物體很輕便地搬運(yùn)到二樓上面。他借助該裝置提升100N的重物（不計摩擦和裝置的自重）。下列說法正確的是（）A.可以把A、B簡化看成動滑輪B.人將繩拉過1m時，物體也上升1mC.物體勻速上升時，人對繩的拉力為20ND.利用該裝置不能省力，但能改變力的方向【答案】C【解析】【分析】【詳解】A.由圖知道，提升物體時，A的軸固定不動，即屬于定滑輪；而B和物體一起移動，屬于動滑輪，故A錯誤；B.由圖知道，A、B組成的是滑輪組，且 n=5,所

19、以，拉力端移動距離s=5h當(dāng)人將繩拉過1m時，物體上升的高度 h=0.2m,故B錯誤；C.不計摩擦和裝置的自重，人對繩的拉力11Fi G - 100N20N55故C正確；D.由以上分析及圖示知道，利用該裝置既能省力，又能改變力的方向，故 D錯誤。故選C。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（）D. 800NA. 650NB. 700NC. 750N【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：1F1= （G+G

20、動）,3由此可得動滑輪重:G 動=3F1-G=3X 350N-900N=150N1F2=3當(dāng)提起2100N物體時，人的拉力:(Gi+G動)=1 X (2100N+150N) =750N.3故選C.A重50N,物體 B重30N,動滑輪重 10N,物體 BA在水平桌面上勻速移動了一段距離，忽略繩重)17 .如圖所示，置于水平桌面上的物體在勻速下降了 40cm的過程中，拉動物體 及滑輪軸上的摩擦，則下列說法正確的是(A.物體A移動了 20cmB.繩子拉力對物體 A做的功是8JC.物體A與桌面的滑動摩擦力為 30ND.若對物體A施加一個水平向左的力 F,使物體B可以勻速上升，則力 F的大小為40N【答

21、案】D【解析】【分析】【詳解】A.由圖可知，有兩段繩子拉著動滑輪，則拉力移動的距離為物體上升高度的2倍，物體B下降了 40cm,則A移動的距離為S 2h 2 40cm 80cm=0.8m故A錯誤；B.物體B重30N,動滑輪重10N,忽略繩重及滑輪軸上的摩擦，則拉動 A的力的大小為1 _1F (Gb G動)(30N 10N) 20N2 2繩子拉力對物體A做的功為W F S 20N 0.8m 16J故B錯誤；C.物體A在水平方向上做勻速直線運(yùn)動，在水平方向上受到向左的摩擦力和向右的拉 力，這兩個力是一對平衡力，大小相等，所以摩擦力為f F 20N故C錯誤；D.用一水平向左的力 F拉動物體A,則A在

22、水平方向上受到三個力的作用：向左的拉力F、向右白物體B的拉力和向右的摩擦力，物體B勻速上升，物體 A也勻速移動，這時物體A受到平衡力，則拉力為一 - -： 一 加=-猶：一二四 F f F 20N 20N=40N故D正確。故選DoGi18 .如圖所示，不計繩子的質(zhì)量和一切摩擦作用，整個系統(tǒng)處于靜止平衡狀態(tài)。重物二100N,每一個滑輪重力均為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;Gi由兩根繩

23、子承擔(dān)Gi G 動2Fb則b處繩子的拉力為FbGiG動100N+20N260N故A錯誤；C. e處繩子的拉力為Fe 2Fb G 動2 60N 20N 140N故C正確；BD. G2由兩根繩子加上f承擔(dān)，則G2 G 動 2Fb FfFf 2Fb G 動G2 4Fb 4 60N240N故B、D錯誤。故選C。19 .如圖甲所示，重為 160N的物體在大小為 20N,水平向左的拉力 Fi作用下，沿水平地面以3m/s的速度做勻速直線運(yùn)動。如圖乙所示，保持拉力Fi不變，用水平向右的拉力F2,拉物體勻速向右運(yùn)動了1m,若不計滑輪、繩的質(zhì)量和輪與軸間的摩擦，則（）乙A.物體向左運(yùn)動時，拉力F1的功率Pi=60

24、WB.物體與地面之間的摩擦力f=20NC.物體向右運(yùn)動時，拉力 F2=40ND.物體向右運(yùn)動時，拉力F2所做的功 W2=80J【答案】CD【詳解】A.由圖甲可知，繩子承擔(dān)物體受到的拉力的段數(shù)n為2,物體以3m/s的速度做勻速直線運(yùn)動，在拉力作用下繩子末端的速度為v 2v物 2 3m/s 6m/s則物體向左運(yùn)動時，由 P W Fs Fv可得拉力Fi的功率 t tE F1v 20N 6m/s 120W故A錯誤；B.圖甲中物體做勻速直線運(yùn)動，物體受到的拉力與摩擦力是一對平衡力，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f 2Fi 2 20N40N故B錯誤；C.物體向右運(yùn)動時，由于物體和地面沒有改變，則所受摩擦不變，方向向左，同時物體向 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)的滑輪為動滑輪，對物體的拉力為2F2,則有2F2 2F1 f 80N解得F2=40N,故C正確；D.在不計滑輪、繩的質(zhì)量和輪與軸間的摩擦?xí)r，物體向右運(yùn)動時，拉力F2所做的功W2 F2s240N 2 1m 80J故D正確。故選CD。20.為了開發(fā)和利用深海的資源，我國某科研考察隊(duì)在遠(yuǎn)海進(jìn)行科學(xué)實(shí)