中考教育物理滑輪組省力問題經(jīng)典壓軸題含答案

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，我國某科研觀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擁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(jié)構(gòu)表示圖如圖乙所示，請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供應，電

2、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】7500N50%【解析】【解析】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，能夠獲取鋼絲繩拉下的長度；已知電動機的輸出功率，能夠獲取拉力做的功；已知拉力做的功和做功時間，利用公式PW獲取拉力。t(3)依照Gmg和W有Gh求出適用功，再依照=W有100%求出該滑輪組的機械效W總率。【詳解】(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，但拉力的方向不同樣，有5股繞

3、線的方法拉力方向向上；有4股繞線的方法拉力方向向下，依照題意可知拉力方向向下，因此從定滑輪上固定，以下列圖：(2)2鋼絲繩端搬動的距離snh420m80m把“潛龍三號”提升20m拉力做的功WPt10103W60s6105J鋼絲繩的拉力W6105JF7500Ns80m(3)3“潛龍三號”的重力Gmg1.5103kg10N/kg1.5104N適用功W有Gh1.5104N20m3105J滑輪組的機械效率W有100%3105J50%W6100%105J2以下列圖的滑輪組，不計繩重及摩擦。水平拉力F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碰到的摩擦力f0.1G，水平拉

4、力F為_N，在2s內(nèi)物體搬動的距離為_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)n=3，由題意知，物體A碰到的摩擦力f0.1G0.130N3N不計繩重及摩擦，則水平拉力：F11f3N1Nn3物體的速度：v物1v繩10.3m/s0.1m/sn3由vs得，在2s內(nèi)物體搬動的距離ts物v物t0.1m/s2s0.2m故2s內(nèi)物體搬動的距離為0.2m。3用以下列圖的滑輪組，將重為16N的物體以0.2m/s的速度勻速提升，滑輪組的機械效率為80%，若不計繩重及摩擦，拉力F為_N，拉力的功率為_W，動滑輪的重力為_N【答案】1044【解析】【解析】【詳解】（1）由圖知，n=2，則拉

5、力端搬動的距離s=2h，滑輪組的機械效率：W適用GhGhGW總FSF2h2F則拉力G16N10NF280%2（2）拉力端搬動的速度v=2v物=20.2m/s=0.4m/s，拉力做功功率:P=Fv=10N0.4m/s=4W；（3）不計繩重及摩擦，拉力1GG動2動滑輪重力：G動=2FG=210N16N=4N4用四只完好同樣的滑輪和兩根同樣的繩子組成以下列圖的甲、乙兩個滑輪組，分別勻速將兩個同樣的鉤碼在同樣時間內(nèi)提升同樣高度，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，

6、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_?！敬鸢浮考椎扔?83.3%【解析】【詳解】1不計摩擦，拉力F=1（G物+G輪），n甲=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動滑輪重同樣，提升的物體重和高度同樣，W額=G輪h，W適用=G物h，故利用滑輪組做的適用功同樣、額外功同樣，總功同樣，據(jù)=W適用甲可知，滑輪組的機械效率同樣，即：W總=乙；3如甲圖，泥桶由3股繩子擔當，則n=3，s=3h，s=6m，泥桶上升的高度為：116m=2m；h=s=3不計摩擦及繩重，則滑輪組的機械效率為：W適用

7、W適用=Gh=G100N=W額GhG動hG=100%83.3%。W總W適用G動100N20N5以下列圖的滑輪組（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動，彈簧測力計的示數(shù)為6N，則物體碰到地面的摩擦力大小為_N。一段時間內(nèi)物體沿水平方向搬動了5m，拉力F做功_J?！敬鸢浮?260【解析】【解析】【詳解】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=26N=12N摩擦力為12N。拉力搬動的距離s=2s=25m=10m拉力做的功W=Fs=6N10m=60J拉力做的功為60J。6在水平桌面上放一個重300N的物體，物體與桌面間的摩擦力為60N，以

8、下列圖，若不考慮繩子重力和輪與軸之間的摩擦，使物體以0.1m/s的速度勻速搬動時，水平拉力的大小為_N，拉力做功的功率為_W【答案】206【解析】【詳解】由于物體在水平桌面上勻速運動，因此物體受的拉力和摩擦力是一對平衡力，大小相等，即F拉f60N從圖可知，此滑輪組有三股繩子擔當對物體的拉力，不考慮繩的重力和繩的摩擦，繩子自由端的水平拉力為F1F拉160N=20N33水平拉力的功率WFsF3v物20N30.1m/s=6WPFvtt7一工人利用以下列圖的滑輪組提起重物，當被提起重物的重力是150N時，滑輪組的機械效率為60%。若忽略繩重、滑輪摩擦，則動滑輪重_N。【答案】100【解析】【解析】【詳

9、解】因不計繩重和摩擦，由題意可知，效率G物=60%G物G動則動滑輪的重力為G物150NG動=-G物=-150N=100N故動滑輪的重力為100N。8小盈余用彈簧測力計、鉤碼來研究動滑輪的作用，每次都勻速提物體，做實驗情況以下列圖，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(jié)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，省力但是不能夠改變用力的方向。使用同一動滑輪勻速(豎直)提不同樣物體，物體越輕，拉力越小。【解析】【詳解】(1)1由圖可知,比較(a)、(b)兩圖提起物體同樣重,(b)中彈簧測力計示數(shù)小于(a)中彈簧測力計示數(shù)，因此：使用動滑

10、輪能夠省力，動滑輪相當于一個動力臂是阻力臂兩倍的杠桿，因此不能夠改變用力方向；(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。9以下列圖，分別利用甲、乙兩滑輪勻速提起兩個同樣的重物（不計滑輪重力及摩擦），其中甲裝罝為_滑輪，它的優(yōu)點是能夠_，若同樣時間內(nèi)，拉力F1、F2做同樣的功，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】定能夠改變用力的方向等于等于【解析】【解析】【詳解】由圖示可知，甲是定滑輪；甲裝置中物體向上運動，拉力的方向是向下，因此甲滑輪能夠改變用力方向

11、；3同樣時間內(nèi)，拉力12W可知，拉力F121t于P2；用滑輪甲、乙勻速提升兩個同樣的重物（不計滑輪重力及摩擦），它們都是戰(zhàn)勝物體的重力做功，即W=Gh，由于拉力F12做的功同樣，因此重物被豎直提升的高度同樣，h甲、F等于h乙10一名質(zhì)量為55kg、雙腳與地面接觸面積為0.04m2的學生站在水平川面上，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】【解析】【詳解】(1)站在地面上時，

12、對地面的壓力大小等于自己重力，則對地面的壓強為G人mg55kg10N/kg13750PapS0.04m2S(2)由于重物運動方向向上，人在地面上經(jīng)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以下列圖：。(3)適用功為戰(zhàn)勝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有G物hW總Pt則G物h600N1mP40Wt20s0.75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。11如圖甲所示，重為160N的物體在大小為

13、20N，水平向左的拉力F1作用下，沿水平川面以3m/s的速度做勻速直線運動。如圖乙所示，保持拉力F1不變，用水平向右的拉力F2，拉物體勻速向右運動了1m，若不計滑輪、繩的質(zhì)量和輪與軸間的摩擦，則（）A物體向左運動時，拉力F1的功率P1=60WB物體與地面之間的摩擦力f=20NC物體向右運動時，拉力F2=40ND物體向右運動時，拉力F2所做的功W2=80J【答案】CD【解析】【解析】【詳解】A由圖甲可知，繩子擔當物體碰到的拉力的段數(shù)n為2，物體以3m/s的速度做勻速直線運動，在拉力作用下繩子尾端的速度為v2v物23m/s6m/s則物體向左運動時，由WFsPFv可得拉力F1的功率ttP1F1v20

14、N6m/s120W故A錯誤；B圖甲中物體做勻速直線運動，物體碰到的拉力與摩擦力是一對平衡力，而繩子擔當力的段數(shù)n為2，因此物體與地面之間的摩擦力f2F1220N40N故B錯誤；C物體向右運動時，由于物體和地面沒有改變，則所受摩擦不變，方向向左，同時物體向左還碰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2F22F1f80N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時，物體向右運動時，拉力F2所做的功W2F2s240N21m80J故D正確。應選CD。12工人利用圖甲所示的滑輪組將重為400N的物體向上勻速提起2m，所用拉

15、力為250N1）求滑輪組的機械效率；_2）若是要用這個滑輪組達到更省力的收效，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，滑輪組擔當重物和動滑輪重的繩子的股數(shù)n=2，則拉力端搬動距離s=2h=22m=4m，工人做的適用功：W適用=Gh=400N2m=800J，工人做的總功：W總=Fs=250N4m=1000J，滑輪組的機械效率：W適用100%800J100%80%；W總1000J2）若是要用這個滑輪組達到更省力的收效，繩子應從動滑輪上面

16、的掛鉤開始繞起，依次繞過上面的定滑輪和下面的動滑輪，以下列圖：3）用甲乙兩個滑輪組把同一物體提升同樣高度，做的適用功同樣；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，動滑輪的重力同樣，提升動滑輪的高度也同樣，由W=Gh可知做的額外功同樣；由于W總=W適用+W額，因此做的總功同樣，由W適用100%可知兩個滑輪組的機械效率同樣，即甲=乙W總13小明在實驗室內(nèi)試一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），以下列圖，其中所用動力最小的是（）ABCD【答案】D【解析】【解析】【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F14mG2m解得F10.5G

17、；1B圖中為滑輪組，經(jīng)過動滑輪繩子段數(shù)n3，因此F2G；3C圖中為動滑輪，動力作用在動滑輪的軸上，則F32G；D圖中是杠桿，設桿與水平面的夾角為，則有F44cosG1cos1解得F4G。4由此可知動力最小的是D。應選D。14以下列圖，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的重物在同樣時間內(nèi)勻速上升同樣高度h，繩子自由端的拉力分別為F1、F2。不計繩重和摩擦，則以下判斷正確的選項是（）A拉力F1小于F2B拉力F1的功率小于F2的功率C拉力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】【解析】【詳解】A

18、由圖知，圖甲、圖乙滑輪組，n=3，由于不計繩重和滑輪軸處摩擦，因此11(G+mg)，F(xiàn)2=11F1=(G+G甲)=(G+G乙)=(G+0.5mg)3333故F1F2，故A錯誤；BC重物在同樣時間內(nèi)勻速上升同樣高度h，則拉力搬動距離s同樣，拉力做功W=Fs，W=Fs1122故W1W21的功率大于2的功率，故BC錯誤；，由于做功時間同樣，因此拉力FFD甲滑輪組和乙滑輪組做的適用功同樣，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。應選D。15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100N，建材上升的速度是0.8m/s。在施工過程

19、中，以下說法正確的選項是（）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【答案】D400WD工人做功的機械效率小于90%【解析】【解析】【詳解】由兩根繩子擔當物重，動滑輪和建材總重為1000N，由于有摩擦和繩子自己的重量，因此工人的拉力應大于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=500N1.6m/s=800W，由于有摩擦和繩子自己的重量，因此工人做功的功率應大于800W，故C錯；對物體做的適用功為W有=Gh=900N10m=9000J，而拉力做的總功應大于1000J，因此工人做功的

20、機械效率小于90%，故D正確；應選D16以下列圖，工人師傅用250N的力F將重為400N的物體在20s內(nèi)勻速提升2m，若不計繩重和摩擦，以下說法錯誤的選項是：（）A動滑輪重力為100NB工人做功的功率為50WC滑輪組的機械效率為53.3%D若提升物重變?yōu)?00N，則拉力F為300N【答案】C【解析】【詳解】A由圖知n=2，不計繩重和摩擦，拉力：1F=GG動；2則動滑輪的重力：G動=2FG=2250N-400N=100N；故A正確，不吻合題意；B繩自由端搬動的距離：s=2h=22m=4m；拉力做的功：W總=Fs=250N4m=1000J工人做功的功率即為拉力F的功率：P=W總=1000J=50W

21、；t20s故B正確，不吻合題意；C拉力做的適用功：W=Gh=400N2m=800J；滑輪組的機械效率：W有100%=800J100%=80%；W總1000J故C錯誤，吻合題意；D若提升物重變?yōu)镚=500N，則拉力為：F=1G+G動=1500N+100N=300N；22故D正確，不吻合題意。17如圖，某同學旅游時，發(fā)現(xiàn)一種利用滾軸和繩子組裝的特別機械。當?shù)厝私柚@種裝置能夠?qū)⑤^重的物體很輕盈地搬運到二樓上面。他借助該裝置提升100N的重物（不計摩擦和裝置的自重）。以下說法正確的選項是（）A能夠把A、B簡化看作動滑輪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

22、置不能夠省力，但能改變力的方向【答案】C【解析】【解析】【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和物體一起搬動，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，因此，拉力端搬動距離s=5h當人將繩拉過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F11G51100N520N故C正確；D由以上解析及圖見告道，利用該裝置既能省力，又能改變力的方向，故應選C。D錯誤。18以下列圖，小華用滑輪組豎直勻速提升一個重為600N的物體，人拉繩的力F為250N（不計繩重和摩擦）。若用這個滑輪組豎直勻速提升1200N的物體時，人的拉

23、力F為（）A400NB450NC500ND600N【答案】B【解析】【解析】【詳解】由圖可知，繩子擔當重物的段數(shù)n為3，提升一個重為600N的物體時，拉繩的力F為1250N，依照FG物G動求出動滑輪的重力為nG動3FG物3250N600N150N當提升一個重為1200N的物體時，人的拉力為F1G物G動1150N450Nn1200N3綜上所述，ACD項不吻合題意，B項吻合題意。應選B。19以下列圖，在粗糙水平川面上，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搬動了0.5m，滑輪組的機械效率為80%）?以下說法正確的選項是（A木塊A碰到的摩擦力為5NB地面對木板B的摩擦