2020-2021备战中考物理滑轮组的省力问题培优易错难题练习(含答案)附答案解析.docx

一、初中物理滑轮组的省力问题1 如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力和绳重忽略不计。在物体匀速上升过程中，甲、乙两图的拉力及机械效率的关系正确的是（）A F1<F2， 1>2B F1<F2 ，1=2C F1>F2， 1<2D F1>F2， 1=2【答案】 B【解析】【分析】【详解】由图可知，图甲中绳子承担重物的段数为3，图乙中绳子承担重物的段数为2 ，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力和绳重忽略不计，则它们绳子末端的拉力各自为F11 G物G动1 G物G动n3F11 G物G动1 G物G动n2所以F1<F2故 CD错误；绳子末端移动距离与物体上升高度关系s=nh滑轮相同，提升重物相同，由W有100%G物 h100%G物 h100%G物100%W总Fs1G动nhG物 G动G物n可知1=2故 A 错误， B 正确。故选 B。2 如图所示，不计滑轮重及摩擦，物体A、 B 均重为 20 牛。当用力F2 匀速提升物体B时，以滑轮的轴为参照物，物体B 是 _ 的 （选填 “静上 ”或“运动 ”），此时力F2 大小为_牛。若 F1 和 F2 所做的功相等 ,物体 A、 B 移动的距离之比是_，当绳子自由端上升 1 米时，力F2 所做的功为 _焦。【答案】静止101:110【解析】【详解】1 以滑轮的轴为参照物，物体B 相对与参照物的位置没有改变，是静止的；2B 物体使用的是动滑轮，能省一半力，不计滑轮的重和摩擦，拉力：F2=1G=1 20N=10N223 因为使用任何机械都不能省功，当F 1 和 F2所做的功相等，物体A. B 重力相同，移动的距离相同，故距离之比是 1:1。4 当绳子自由端上升 1 米时，力 F 2 所做的功为：W=Fs =10N1m=10J。3 用一个动滑轮将重为8N的物体匀速提高1m，所用竖直向上的拉力为5N，则动滑轮的机械效率为 _%；用此动滑轮将重为18N 物体也提高 1m 时，所做的总功是 _J。（不计绳重和摩擦）【答案】 80 20【解析】【分析】使用动滑轮，承担物重的绳子股数n=2，绳子末端移动的距离s=2h，有用功就是将物体提升对物体做的功（ W有Gh ），拉力 F 做的功为总功（ W总Fs ），再利用机械效率的公式求出动滑轮的机械效率；根据W总W有W额 求出额外功，不计绳重和摩擦，使用动滑轮做的额外功就是提升动滑轮做的功W额G轮 h ，知道提升的高度，可以求出动滑轮重；再利用F1 G轮 G物 求拉力大小，知道 s=2h，利用功的公式求拉力做的功（总n功）大小，根据WGh 求出有用功，利用效率公式求出此时滑轮组的机械效率。【详解】1 使用动滑轮时，承担物重的绳子股数n=2，物体被提升的高度h=1m，拉力移动距离snh2 1m2m有用功为W有Gh8N1m8J拉力做的总功为W总Fs5N2m10J滑轮组的机械效率W有100%8J100%80%W总10J2 根据 W总 W有 W额 可知，额外功为W额 W总W有10J8J2J不计绳重和摩擦，根据W额G轮 h 可知，动滑轮的重力G动W额2J2Nh1m不计绳重和摩擦，则有F1 G动G物2N 18N10N2拉力做的总功W总F s 10N 2m20J4 小夏利用如图所示的滑轮组将重为280 N的物体匀速提起。已知他自身所受的重力为500 N，双脚与地面的总接触面积为400 cm 2 ，动滑轮所受的重力为120 N，若不计绳重和摩擦，小夏对地面的压强为_Pa。【答案】 7500【解析】【分析】【详解】小夏对绳子的拉力为F1( G G动 )1( 280N 120N) 200N22小夏受到绳子的拉力 F 拉、重力 G、地面的支持力 F 支 ，因为小夏静止，小夏受到的重力等于拉力加上支持力，则地面的支持力F支G人F拉500N200N300N由于力的作用是相互的，则小夏对地面的压力F压F支300N受力面积S400cm 20.04m 2小夏对地面的压强F压300N7500Pap0.04m2S5 如图所示，用滑轮组将重120N 的物体匀速提升2m，拉力为50N，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重，动滑轮重为_N，额外功为 _，滑轮组的机械效率为_。【答案】 306080%【解析】【分析】【详解】1 由图知， n 3，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重，拉力F 1 （ G+G 动 ）3则动滑轮的重力G 动 3F G 350N120N 30N2 拉力做的有用功W 有用 Gh 120N2m 240J拉力端移动的距离s 3h 3 2m 6m拉力做的总功W 总 Fs 50N6m300J额外功W 额 W 总 - W 有用 300J-240J=60J3 滑轮组的机械效率W有用240JW总300J =80%6 如图所示，在力F 作用下使重200 N 的物体在水平面上做匀速直线运动，当F=30N 时，物体受到的摩擦力_ N（不计滑轮重力和绳与滑轮间的摩擦）；当物体移动4m 时，绳子自由端移动的距离_m 。【答案】 608【解析】【详解】1 由图知道，使用动滑轮时， n=2，由于不计滑轮重力和摩擦，所以，绳子自由端的拉力是：F 1 f ，2即物体受到的摩擦力是：f=2F=2 30N=60N；2 由于 n=2，所以，当物体移动 4m 时，绳子自由端移动的距离是： s=2s 物=24m=8m。7 如图所示为家用手摇晾衣架，它是我们生活中经常使用的简单机械，其中A、B两滑轮中属于动滑轮的是 _；若衣服和晾衣架的总重力为200N ，晾衣架上升的高度为1m ，不计动滑轮重、绳重及摩擦，静止时绳的拉力_ m 。F_ N ，绕进旋轮上的绳子长度是【答案】 B504【解析】【分析】【详解】1 使用时，轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮，由图可知B 为动滑轮；2 由图可知承重绳为4 股，衣服和晾衣架的总重力为200N ，所以绳子的拉力G200NF50Nn43 承重绳为 4 股，所以绕进旋轮上的绳子长度是S=4h=4 1m=4m【点睛】8 小黄同学用水平力F 拉动如图所示装置，使重200N 的 A 物体 5s 内在水平地面上匀速运动了 120cm，物体 B 重 100N （物体 B 与 A 始终接触），此过程中A 受到地面的摩擦力为 24N，弹簧测力计的示数为 16N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和绳与滑轮间摩擦，则滑轮移动的速度为 _m/s ，物体 A 受到 B 施加的摩擦力 _（选填“水平向左”、“水平向右”或“为零”），水平拉力F 大小为 _N，水平拉力F 的功率为 _W。【答案】 0.12 水平向右 80 9.6【解析】【分析】滑轮为动滑轮，滑轮移动的速度等于物体移动速度的二分之一；根据力的作用的相互性得出物体 A 受到 B 施加的摩擦力的大小及方向；物体A 受到向左的拉力等于地面对A 的摩擦力 f 地加上物体 A 受到 B 施加的摩擦力fA；而滑轮为动滑轮，滑水平拉力F 为 F 左 的 2 倍，据此计算水平拉力 F 的大小；然后利用PFv 计算功率。【详解】1 物体移动的速度s物12010 2 m0.24m/sv物5st则滑轮移动的速度v轮1 v物 1 0.24m/s 0.12m/s222 由力的作用是相互的，相互作用力大小相等，方向相反，而物体B 受到 A 的摩擦力与弹簧测力计的拉力是平衡力，大小等于16N，则物体A 受到 B 施加的摩擦力也为16N，方向水平向右。3 物体 A 受到向左的拉力等于地面对A 的摩擦力加上物体A 受到 B 施加的摩擦力，即F左f地fBA24N16N40N滑轮为动滑轮，则水平拉力F 为F2F左240N80 N4 水平拉力 F 的功率PFv 轮80N0.12m/s9.6W9(1)如图甲所示，图中的装置相当于一个_(填一种简单机械的名称)(2)如图乙所示，使用此简单机械的主要目的是_(3)如图丙所示，橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，中间系一个钩码，就做成了能自动回头的“”“明_魔罐 ，当将魔罐 在水平地面上滚出后，还能自动滚回来，这说【答案】滑轮组省力机械能之间可以相互转化【解析】【详解】(1)1 由图甲可知，绳子和木棍组合在一起，起到滑轮组的作用，用较小的力就可以使作用有较大力的两根木棍靠拢，说明使用该滑轮组可以省力；(2)2 图乙是过盘山公路，盘山公路相当于斜面，山高一定，盘山公路相当于增大了斜面长度，因为在斜面高一定时，斜面越长越省力，所以人们修建盘山公路的目的是为了省力；(3)3 魔罐在开始滚动的时候，具有动能，滚动的过程中，罐子动能转化为橡皮筋的弹性势能，当动能为零时，弹性势能最大，魔罐开始向回滚动，在魔罐滚回来的过程中橡皮筋弹性势能减小，罐子动能增大，弹性势能转化为动能。魔罐来回滚动，说明了机械能是可以相互转化的。10 如图所示，不计绳子、滑轮的重力及它们之间的摩擦，当用大小为10N 的拉力 F 拉重50N 的物体时，物体恰好以 v=2m/s 的速度沿水平面做匀速直线运动，此时物体受到水平面的摩擦力为 _N，拉力 F 的功率为 _W ；将拉力 F 增大为 20N 时，物体受到水平面的摩擦力将_（选填“增大”、“减小”或“保持不变”）。【答案】 2040不变【解析】【分析】使用动滑轮可以省一半力；物体匀速运动，受平衡力，平衡力大小相等，判断出摩擦力根据绳子段数判断出绳子的速度；WFs根据 PFv 算出拉力 F 的功率；影响摩擦力tt的因素：压力和接触面的粗糙程度。【详解】1 因为使用动滑轮可以省一半力，所以拉物体的力为F2F2 10N20N物体做匀速直线运动，处于平衡状态，拉力和摩擦力一对平衡力，大小相等，则fF20N2 由图知有 2 段绳子拉着物体，则有v绳2v物22m/s4m/s则拉力 F 的功率为p Fv绳 10N 4m/s=40W3 将拉力 F 增大为 20N 时，物体对水平面的压力和接触面的粗糙程度都不变，所以受到水平面的摩擦力不变。【点睛】本题考查了动滑轮的使用、平衡条件的应用、功率的计算、影响摩擦力的因素等知识，要牢记影响滑动摩擦力的两个因素，当两个因素都不变时，摩擦力的大小不变，与其它因素无关。11 如图甲所示，重为160N 的物体在大小为20N，水平向左的拉力F1 作用下，沿水平地面以 3m/s 的速度做匀速直线运动。如图乙所示，保持拉力F1 不变，用水平向右的拉力F2，拉物体匀速向右运动了1m ，若不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦，则（）A物体向左运动时，拉力F1 的功率 P1=60WB物体与地面之间的摩擦力f=20NC物体向右运动时，拉力F2=40ND物体向右运动时，拉力F2 所做的功W2=80J【答案】 CD【解析】【分析】【详解】A由图甲可知，绳子承担物体受到的拉力的段数n 为 2，物体以 3m/s 的速度做匀速直线运动，在拉力作用下绳子末端的速度为v2v物23m/s 6m/sWFs则物体向左运动时，由 PFv 可得拉力 F1 的功率ttP1F1v20N6m/s 120W故 A 错误；B图甲中物体做匀速直线运动，物体受到的拉力与摩擦力是一对平衡力，而绳子承担力的段数 n 为 2，所以物体与地面之间的摩擦力f2F1220N40N故 B 错误；C物体向右运动时，由于物体和地面没有改变，则所受摩擦不变，方向向左，同时物体向左还受到两股绳子施加的拉力，每股绳子的拉力为20N，物体右侧的滑轮为动滑轮，对物体的拉力为2F2，则有2F22F1f80N解得 F2 =40N，故 C 正确；D在不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦时，物体向右运动时，拉力F2 所做的功W2F2 s240N2 1m80J故 D 正确。故选 CD。12 小明在实验室内尝试用四种简单机械匀速提升同一物体（不计机械自重和摩擦），如图所示，其中所用动力最小的是（）ABCD【答案】 D【解析】【分析】【详解】设物体重力为G，不计机械自重和摩擦；A 图中为斜面，由功的原理可得F1 4m G 2m解得 F1 0.5G；B 图中为滑轮组，通过动滑轮绳子段数1G；n 3，所以 F2 3C 图中为动滑轮，动力作用在动滑轮的轴上，则F 2G；3D 图中是杠杆，设杆与水平面的夹角为，则有F4 4cosG 1 cos 1解得 F4 G。4由此可知动力最小的是D。故选 D。13 工人师傅利用如图所示的两种方式，将重均为400N 的货物从图示位置向上缓慢提升一 段距离 F1 2BO=2AO，图乙中动滑轮重为50N，重物上升速、 F 始终沿竖直方向；图甲中度 为 0.02m/s 不计杠杆重、绳重和摩擦,则下列说法正确的是 ( )A甲方式F1 由150N 逐渐变大B乙方式F2 的功率为3WC甲乙两种方式都省一半的力D乙方式中滑轮组的机械效率约为88.9%【答案】D【解析】【详解】A由图知道，重力即阻力的方向是竖直向下的，动力重物的过程中，动力臂和阻力臂的比值是：F1 的方向也是竖直向下的，在提升L1OB2L2OA1所以，动力F1 的大小始终不变，故A 错误；BC由于在甲图中， OB=2OA，即动力臂为阻力臂的 2 倍，由于不计摩擦及杠杆自重，所以，由杠杆平衡条件知道，动力为阻力的一半，即F11 G1400N 200N22由图乙知道，承担物重是绳子的段数是n=3，不计绳重和摩擦，则F211G G动500N+50N150N，22即乙中不是省力一半；所以，绳子的自由端的速度是：v 绳 =0.02m/s 3=0.06m/s，故乙方式F2 的功率是：P=F2 v 绳 =150N0.06m/s=9W，故 BC错误；D不计绳重和摩擦，乙方式中滑轮组的机械效率是：W有用100%=Gh400N88.9%W总100%=100%Gh G轮 h400N 50N故 D 正确14 物体做匀速直线运动，拉力 F=60N，不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重，则物体受到的摩擦力是（ ）A 60NB 120NC 20ND 180N【答案】 D【解析】【分析】分析滑轮组的动滑轮绕绳子的段数，不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重，根据1Ff 得n到物体受到的摩擦力。【详解】由图可知，动滑轮上的绳子段数为 3，不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重，则物体受到的摩擦力f3F360N180N故选 D。【点睛】本题考查滑轮组的特点，解决本题的关键要明确缠绕在动滑轮上的绳子的段数。15 如图，某同学旅游时，发现一种利用滚轴和绳子组装的特殊机械。当地人借助这种装置可以将较重的物体很轻便地搬运到二楼上面。他借助该装置提升100N 的重物（不计摩擦和装置的自重）。下列说法正确的是（）A可以把A、 B 简化看成动滑轮B人将绳拉过1m 时，物体也上升1mC物体匀速上升时，人对绳的拉力为20ND利用该装置不能省力，但能改变力的方向【答案】 C【解析】【分析】【详解】A由图知道，提升物体时，A 的轴固定不动，即属于定滑轮；而B 和物体一起移动，属于动滑轮，故A 错误；B由图知道，A、 B 组成的是滑轮组，且n=5，所以，拉力端移动距离s=5h当人将绳拉过1m 时，物体上升的高度h=0.2m ，故 B 错误；C不计摩擦和装置的自重，人对绳的拉力F1 G1 100N 20N155故 C 正确；D由以上分析及图示知道，利用该装置既能省力，又能改变力的方向，故故选 C。D 错误。16 工人用如图所示的滑轮组，在 4s 内将重为 1500N 的物体沿水平方向匀速移动 2m 的过程中，所用的拉力大小为 375N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的 0.4 倍。在此过程中下列说法不正确的是（）A绳子自由端沿水平方向移动了4mB物体受到的拉力为750NC拉力F 的功率为375WD该滑轮组的机械效率一定小于100%【答案】B【解析】【分析】(1)由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据snsA求出绳子自由端沿水平方向移动；(2)物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，二力的大小相等，根据 FA f0.4G 求出物体受到的拉力；(3)根据 WFs 求出拉力 F 做的功，根据 PW总求出拉力F 的功率；t(4)任何机械效率一定小于100%。【详解】A由图可知， n=2，则绳子自由端沿水平方向移动的距离s nsA2 2m 4m故 A 正确，不符合题意；B物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，则物体受到的拉力FA f0.4G0.4 1500N600N故 B 错误，符合题意；C拉力 F 做的功W总Fs 375N 4m 1500J则拉力 F 的功率PW总1500Jt375W4s故 C 正确，不符合题意；D该滑轮组克服摩擦做额外功，故该滑轮组的机械效率一定小于100%，故 D 正确，不符合题意。故选 B。17 如图 ,水平桌面上的物体A 重 100N，物体 B 重 40N，此时物体B 恰能匀速下降；当用一水平向左的力F 拉动物体A 在 2s 内匀速向左移动1m 的过程中，若不计动滑轮和绳的重力，不计绳与滑轮及滑轮轴间的摩擦，则下列说法正确的是（）A B 上升了 2mC物体 A 与桌面间的滑动摩擦力为40NB拉力D吊着F 的功率为20WB 物体的绳子所做的功为40J【答案】B【解析】【分析】【详解】A滑轮组的动滑轮绕2 段绳，当用一水平向左的力F 拉动物体A 在 2s 内匀速向左移动1m 的过程中， A 移动的距离为B 升高高度的2 倍， B 上升了1mhB=0.5m ，2故 A 错误；BC当 A 向右做匀速直线运动， A 水平方向上受到水平向右的拉力和向左的摩擦力为一对平衡力，故11f=GB= 40N=20N，22当 A 向左做匀速直线运动，水平方向上受到水平向左的拉力、向右的摩擦力、B 对A 的拉力，由于滑动摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关，因压力不变，接触面的粗糙程度不变，故摩擦力不变，所以向右的摩擦力为：到平衡力的作用，A 受到的水平向左的拉力为：f=20NA 向左做匀速直线运动，受1F=f+GB=20N+20N=40N，2拉力 F 的功率为：WFs40N1mP=20W，tt2s故 B 正确， C 错误；D绳子拉力对物体B 所做的功为：W=GBhB=40N 0.5m=20J，D 错误18 如图所示，小华用滑轮组竖直匀速提升一个重为600N的物体，人拉绳的力F 为250N（不计绳重和摩擦）。若用这个滑轮组竖直匀速提升1200N 的物体时，人的拉力F 为（）A400NB 450NC 500ND 600N【答案】 B【解析】【分析】【详解】由图可知，绳子承担重物的段数n 为 3，提升一个重为600N 的物体时，拉绳的力F 为250N，根据 F1 G物G动求出动滑轮的重力为nG动3FG物3 250N 600N 150N当提升一个重为1200N的物体时，人的拉力为F1G物G动1 1200N150N 450Nn3综上所述， ACD项不符合题意，B 项符合题意。故选 B。19 使用一个动滑轮匀速提升一个物体时，若分别沿如图所示的方向用力F1 23，则、 F和 F这三个力的大小关系是:A F =F =FBF >F >F123123C F >F >FD F >F >F321231【答案】 C【解析】【分析】【详解】固定绳子的一端与动滑轮接触的地方为支点，各力臂如下：可知 F1 的力臂为直径,力臂最大 ,F2 的力臂较大 ,F3 的力臂最小 ,由杠杆平衡条件知 ,当阻力与阻力的力臂的积固定时,力臂越大 ,力越小故三个力的关系为：F1<F2<F3故 选 C20 如图所示，物体A 在水平桌面上，绳重及摩擦不计，动滑轮重力为2N 。当 B 物体重力为 8N 时，它恰好能匀速下降。（ 1）以上装置中属于动滑轮的是 _（填字母）。（ 2）物体 A 所受的摩擦力为 _N。（ 3）若用一个水平向左的力 F 拉物体 A，使其向左匀速运动，则这个力F 大小应为_N。【答案】 M510【解析】【详解】1 由于 M 随物体移动而发生位置变化，所以M 是动滑轮。2A 对 B 的拉力为F，动滑轮M 和 B 受力分析可知中：2F=GM +GB2N8NF5N2A 受力平衡，所以摩擦力f=F=5N 。3A 向左匀速运动时，受力平衡：F 左 =f+F=5N+5N=10N 。