物理滑輪組的省力問題的專項(xiàng)培優(yōu)易錯(cuò)難題練習(xí)題含答案

1、一、初中物理滑輪組的省力問題1.工人用如圖所示的滑輪組，在4s內(nèi)將重為1500N的物體沿水平方向勻速移動(dòng)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。在此過程中卜列說法不正確的是() A.繩子自由端沿水平方向移動(dòng)了4m B.物體受到的拉力為 750NC.拉力F的功率為375WD.該滑輪組的機(jī)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)s nSA求出繩子自由端沿水平方向移動(dòng)；(2)物體沿水平方向勻速移動(dòng)時(shí)處于平衡狀態(tài)，受到的拉力和摩擦力是一對(duì)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； W根據(jù)W

2、 Fs求出拉力F做的功，根據(jù)P J求出拉力F的功率；(4)任何機(jī)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(dòng)的距離s nsA 2 2m 4m故A正確，不符合題意；0.4 1500N600N0.4GB.物體沿水平方向勻速移動(dòng)時(shí)處于平衡狀態(tài)，物體受到的拉力和摩擦力是一對(duì)平衡力，則 物體受到的拉力Fs 375N 4m 1500J故B錯(cuò)誤，符合題意； C.拉力F做的功則拉力F的功率W 巧 1500J-500J 375W4s故C正確，不符合題意；D.該滑輪組克服摩擦做額外功，故該滑輪組的機(jī)械效率一定小于100%,故D正確，不符合題意。故選B。2.如圖所示，物體 A重

3、100N,沿水平方向勻速拉動(dòng)物體前進(jìn)時(shí)，若物體 A與地面間摩擦 力f=60N,不計(jì)滑輪重和繩與滑輪間摩擦，則繩端的拉力F是 N,當(dāng)繩子自由端向左移動(dòng)3米時(shí)，物體 A向左移動(dòng) m。； J A【答案】20 1【解析】【分析】由圖中滑輪組可知，n=3,由于不計(jì)繩重、摩擦及滑輪重，根據(jù)滑輪組的省力公式1F f得到拉力大??；根據(jù)繩子自由端移動(dòng)的距離與物體運(yùn)動(dòng)的距離的對(duì)應(yīng)關(guān)系得到物3體運(yùn)動(dòng)的距離?！驹斀狻?由圖可知，與動(dòng)滑輪相連的繩子段數(shù)是n=3,因不計(jì)繩重、摩擦及滑輪重，則繩端的拉力1 ,1F - f - 60N 20N332物體運(yùn)動(dòng)的距離為% 3m /雕二1m33【點(diǎn)睛】本題考查滑輪組省力公式的應(yīng)用，

4、關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，難點(diǎn)是對(duì)動(dòng)滑輪上繩 子段數(shù)的判斷。3.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 ,滑輪組的機(jī)械效率為 。)%O860 O3豺w 1W»1由圖知，n=3,不計(jì)滑輪與軸之間的摩擦及繩重，拉力則動(dòng)滑輪的重力2拉力做的有用功拉力端移動(dòng)的距離拉力做的總功額外功3滑輪組的機(jī)械效率1 ，、F= （G+G 動(dòng)）3G 動(dòng)=3F- G= 3X50NF 120N=30NW 有用=Gh= 120NX 2m= 240Js= 3h= 3X 2m= 6m亞總=5- 50NX 6m= 300JY=WT用W

5、心、240J300J=80%W 額=W 總-W 有用=300J-240J=60J可以看作等臂杠桿（選填4 .如圖所示，用力 F1和F2分別勻速提起物體 C時(shí)，滑輪顏“B”若物體C重為50牛，滑輪重力不計(jì)，則力 F2的大小為 牛.251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(dòng)滑輪，省一半力，所以F2的大小為25N。5 .如圖所示，不計(jì)繩子、滑輪的重力及它們之間的摩擦，當(dāng)用大小為 10N的拉力F拉重 50N的物體時(shí)，物體恰好以 v=2m/s的速度沿水平面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)物體受到水平面 的摩擦力為 N,拉力F的功率為 W；將拉力F增大為20N時(shí)，物體受到水平面的摩擦力將 （

6、選填“增大”、“減小”或“保持不變”）?！敬鸢浮?0 40不變【解析】【分析】使用動(dòng)滑輪可以省一半力；物體勻速運(yùn)動(dòng)，受平衡力，平衡力大小相等，判斷出摩擦力根據(jù)繩子段數(shù)判斷出繩子的速度；根據(jù)p W _Fs Fv算出拉力F的功率；影響摩擦力t t的因素：壓力和接觸面的粗糙程度?！驹斀狻?因?yàn)槭褂脛?dòng)滑輪可以省一半力，所以拉物體的力為F 2F 2 10N 20N物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)，拉力和摩擦力一對(duì)平衡力，大小相等，則f F 20N2由圖知有2段繩子拉著物體，則有v繩 2v物 2 2m/s 4m/s則拉力F的功率為p Fv 繩 10N 4m/s=40W3將拉力F增大為20N時(shí)，物體對(duì)水平面

7、的壓力和接觸面的粗糙程度都不變，所以受到水 平面的摩擦力不變?！军c(diǎn)睛】本題考查了動(dòng)滑輪的使用、平衡條件的應(yīng)用、功率的計(jì)算、影響摩擦力的因素等知識(shí)，要 牢記影響滑動(dòng)摩擦力的兩個(gè)因素，當(dāng)兩個(gè)因素都不變時(shí)，摩擦力的大小不變，與其它因素 無關(guān)。6 .小李用如圖所示的裝置提升貨物。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(duì)繩子自由端的拉力F=400 N且豎直向下。求在此過程中：(1)動(dòng)滑輪對(duì)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(shí)的機(jī)械效率中【答案】(1)720J; (2)800J; (3)16

8、0W; (4)90%【解析】【分析】【詳解】(1)動(dòng)滑輪對(duì)貨物做的有用功就是貨物上升克服重力勢(shì)能做的功，為720N 1m 720J(2)動(dòng)滑輪與2股繩子接觸，故 n=2,拉力F所做的總功為W總 Fs nFh2 400N 1m 800J(3)由功率公式，可知拉力F做功的功率為P W總P t800J160W 5s(4)該裝置提升貨物時(shí)的機(jī)械效率為W720J-100% 90%800J答：(1)動(dòng)滑輪對(duì)貨物做的有用功為 (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(shí)的機(jī)械效率為720J;90%。7. 一名質(zhì)量為55kg、雙腳與地面接觸面積為0.04m2的學(xué)生

9、站在水平地面上，要用滑輪組在20s內(nèi)將600N的重物勻速提升 1m。( g=10N/kg)求：(1)他站在地面上時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)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(jī)械效率是75%,拉力的功率多大?【答案】(1)13750Pa； (2)；(3)40W(1)站在地面上時(shí)，對(duì)地面的壓力大小等于自身重力，則對(duì)地面的壓強(qiáng)為G 人mg 55kg 10N/kgS S0.04m213750Pa(2)因?yàn)橹匚镞\(yùn)動(dòng)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, 股繩子與動(dòng)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(shì)能做的功，為拉力做的總功為拉

10、力的功率與所用時(shí)間的乘積，為Pt滑輪組的機(jī)械效率為WW心、100%可知Pt則G物 h 600N 1m一P40Wt20s 0.75答：(1)他站在地面上時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)是13750Pa；(2)滑輪組的繞線方式見解析；(3)拉力的功率是40W。8 .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)驗(yàn)時(shí)，使用母船上的起降設(shè)備，將我國最新自主研制的“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

11、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 ?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，利用公八r W式P1得到拉力。

12、(3)根據(jù)G mg和叫 Gh求出有用功，再根據(jù)100%求出該滑輪組的機(jī)械效率?！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s nh 4 20m 80m把“潛龍三號(hào)”提升 20m拉力做的功W Pt 10 103W 60s 6 105 J鋼絲繩的拉力6 105J80m7500N(3)3 “潛龍三號(hào)”的重力G mg 1.5 103kg 10N/kg 1.5 104N有用功_

13、4_ _5W Gh 1.5 10 N 20m 3 10 J滑輪組的機(jī)械效率W3 105J 100%1 100% 50%W6 10 J9 .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力為500 N,雙腳與地面的總接觸面積為400 cm2 ,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?500【解析】【分析】 【詳解】小夏對(duì)繩子的拉力為_1- 、1、F _（G G動(dòng)）（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

14、 G 人 500N 200N300N由于力的作用是相互的，則小夏對(duì)地面的壓力% 300N受力面積小夏對(duì)地面的壓強(qiáng)_2_ _2S 400cm0.04m300N0.04m27500Pa10.如圖所示，水平拉力 Fi （6N）將物體（G=9N）沿直線勻速拉動(dòng) si的距離，做功 Wi, 借助滑輪組，F(xiàn)2使物體在同一水平面上勻速直線運(yùn)動(dòng)同樣的距離si, F2所拉繩端的上升距離為S2,做功為W2,則（）K"，力""Yr""了才一ILJ.A. W2一定小于WiB. S2一定小于siC. F2一定大于G/3D. F2一定大于 Fi/3【答案】D【解析】【分析】

15、【詳解】水平拉力Fi將物體沿直線勻速拉動(dòng)做功:借助滑輪組，使物體在同一水平地面上勻速直線運(yùn)動(dòng)同樣的距離，拉繩端的上升距離為S2,做功:W2F2S2 ；A.做功W2 Wi W動(dòng)，故A錯(cuò)誤；B.有3股繩子承擔(dān)S2 3s,故B錯(cuò)誤；CD. F2 G輪Fl ,故C錯(cuò)誤，D正確。3故選D。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：5甲=5乙；機(jī)械效率：刀甲二刀乙B.手的拉力：F甲VF乙；機(jī)械效率：刀甲V刀乙C.手的拉力：F甲F乙；機(jī)械效率：刀甲刀乙D.手的拉力：5甲5乙；機(jī)械效率：刀甲刀乙【答案】D【解析】【分析】【詳解】由圖可知，甲滑輪

16、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：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心、同時(shí)，總功越大的，機(jī)械效率越??；所以選D.B恰能勻速下降；當(dāng)用 若不計(jì)動(dòng)滑輪和繩的重12.如圖，水平桌面上的物體 A重100N,物體B重40N,此時(shí)物體 一水平向左的力 F拉動(dòng)物體A在2s內(nèi)勻速向左移動(dòng)1m的過程中, 力，不計(jì)繩與滑輪及滑輪軸間的摩擦，則下列說法正確的是（）BA. B上升了 2mB.拉

17、力F的功率為20WC.物體A與桌面間的滑動(dòng)摩擦力為 40N D.吊著B物體的繩子所做的功為 40J【答案】B【解析】【分析】【詳解】A.滑輪組的動(dòng)滑輪繞 2段繩，當(dāng)用一水平向左的力F拉動(dòng)物體A在2s內(nèi)勻速向左移動(dòng)1m的過程中，A移動(dòng)的距離為B升高高度的2倍，B上升了hB=1m =0.5m,2故A錯(cuò)誤；BC.當(dāng)A向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，A水平方向上受到水平向右的拉力和向左的摩擦力為一對(duì) 平衡力，故1 1f=- Gb=- X 40N=20N22當(dāng)A向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，水平方向上受到水平向左的拉力、向右的摩擦力、B對(duì)A的拉力，由于滑動(dòng)摩擦力的大小跟壓力大小和接觸面的粗糙程度有關(guān)，因壓力不變，接觸面的粗糙

18、程度不變，故摩擦力不變，所以向右的摩擦力為： f=20N. A向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，受到平衡力的作用，A受到的水平向左的拉力為：F=f+1 Gb=20N+20N=40N,2拉力F的功率為：W Fs 40N 1mP=20W,t t 2s故B正確，C錯(cuò)誤；D.繩子拉力對(duì)物體 B所做的功為：W=GBhs=40NX 0.5m=20JD錯(cuò)誤.13.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(jì)，下列分析中正確是（）A.甲圖中繩自由端移動(dòng)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(jī)械效率都會(huì)變大【答案】C【解析】【詳解】A.若

19、物體升高高度為 h,則拉力移動(dòng)的距離為簿 2h ,之 2h，則S甲比。故A錯(cuò) 誤；B.甲中：2F甲=6動(dòng)+6 ,乙中：2F乙=6動(dòng)G ,所以F甲二5乙。故b錯(cuò)誤；c.甲中：w?額=G動(dòng)h,乙中：W乙額二G動(dòng)h,所以W甲額=Wt額。故C正確；D.機(jī)械效率公式：二 W =Gh Gh G-W - Fs Fnh nF '心、所以機(jī)械效率跟物體升高的高度無關(guān)。故D錯(cuò)誤?？紤]繩的重力和繩的摩擦，使物體以為（）0.1m/s勻速移動(dòng)時(shí)，水平拉力60N,如圖所示，若不F和其移動(dòng)速度的大小14 .在水平桌面上放一個(gè)重 300N的物體，物體與桌面的摩擦力為B. 150N 0.1m/sD. 30N 0.2m/

20、sA. 300N 0.1m/sC. 60N 0.2m/s【答案】D【解析】【分析】【詳解】由于物體在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以物體所受拉力等于物體受到的摩擦力；滑輪組 是由兩根繩子承擔(dān)動(dòng)滑輪，所以繩子末端拉力1 .1F f 60N=30N22有兩段繩子與動(dòng)滑輪接觸，繩子自由端移動(dòng)的距離是物體移動(dòng)距離的2倍，故繩子自由端移動(dòng)速度是物體移動(dòng)速度的2倍，即v=0.1m/s 2=0.2m/s故選Do15 .如圖所示，小華用滑輪組豎直勻速提升一個(gè)重為600N的物體，人拉繩的力 F為250N（不計(jì)繩重和摩擦）。若用這個(gè)滑輪組豎直勻速提升1200N的物體時(shí)，人的拉力 F為（ ）A. 400NB. 450N

21、C. 500ND. 600N【答案】B【解析】【分析】【詳解】由圖可知，繩子承擔(dān)重物的段數(shù)n為3,提升一個(gè)重為600N的物體時(shí)，拉繩的力 F為1 一250N,根據(jù)F G物 G動(dòng) 求出動(dòng)滑輪的重力為 nG 動(dòng) 3F G 物 3 250N 600N150N當(dāng)提升一個(gè)重為1200N的物體時(shí)，人的拉力為1 _1F G物 G 1200N 150N450Nn3綜上所述，ACD項(xiàng)不符合題意，B項(xiàng)符合題意。故選Bo16 .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(jì)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(yùn)動(dòng)，5s內(nèi)木塊A移動(dòng)了 0.5m,滑輪組的機(jī)械效率為 80

22、%?下列說法正確的是（）A.木塊A受到的摩擦力為5N17 地面對(duì)木板 B的摩擦力為4NC. 5s內(nèi)繩子拉力對(duì)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(jī)械效率為 80%,根據(jù)公式WF繩 2s=可算出繩子上的力為W總F拉sF拉 80% 10N 80% .=4N木塊A在粗糙木板B上水平向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)二力平衡，摩擦力等于繩子上的 力，為4N, A錯(cuò)誤；5N ,方向向右，還受到木B.木板B靜止，受力平衡，對(duì)其受力分析，受到繩子的拉力為塊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(cuò)誤；C. 5s內(nèi)木板B靜止，繩

23、子拉力對(duì)木板 B做的功為0J, C錯(cuò)誤；D. 5s內(nèi)木塊A移動(dòng)了 0.5m,則拉力拉著滑輪移動(dòng)了0.25m,拉力F的功率為Fs 10N 0.25m - 0.5W5sD正確。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(dòng)物體 及滑輪軸上的摩擦，則下列說法正確的是(故選DoA重50N,物體 B重30N,動(dòng)滑輪重 10N,物體 BA在水平桌面上勻速移動(dòng)了一段距離，忽略繩重)A.物體A移動(dòng)了 20cmB.繩子拉力對(duì)物體 A做的功是8JC.物體A與桌面的滑動(dòng)摩擦力為 30ND.若對(duì)物體A施加一個(gè)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【答案】D【解析】【分析

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

25、三個(gè)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(dòng)，這時(shí)物 體A受到平衡力，則拉力為 一,r'F f F 20N 20N=40N故D正確。故選D。Gi18 .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)。重物二100N,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】Gi由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;兩根繩子承擔(dān)Gi G 動(dòng)2Fb則b

26、處繩子的拉力為FbGiG動(dòng)100N+20N260N故A錯(cuò)誤；C. e處繩子的拉力為Fe 2FbG 動(dòng) 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(dòng) 2Fb FfFf 2Fb G 動(dòng)則G2 4Fb 4 60N240N故B、D錯(cuò)誤。故選Co19 .如圖所示兩個(gè)物體 A和B,質(zhì)量分別為 M和m （已知M>m ,用跨過定滑輪的輕繩相連，A靜止在水平地面上.若滑輪與轉(zhuǎn)軸之間的摩擦不計(jì)且滑輪質(zhì)量不計(jì)，則（）a.天花板對(duì)滑輪的拉力大小為（ M+m gB.繩子對(duì)物體 A的拉力為（M-nrji gC.地面又中物體A的支持力為MgD.繩子對(duì)天花板的拉力為 2mg【答案】D【解析】【詳解】B.由圖可知該滑輪為定滑輪，因物體 B靜止，則滑輪兩側(cè)每股繩子上的拉力都等于物體B的重力mg,所以繩子對(duì)物體 A的拉力為mg,故B