2020-2021中考物理复习滑轮组的省力问题专项易错题含答案.pdf

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1、一、初中物理滑轮组的省力问题一、初中物理滑轮组的省力问题1为了开发和利用深海的资源，我国某科研考察队在远海进行科学实验时，使用母船上的起降设备，将我国最新自主研制的“潜龙三号”无人潜水器，从母船甲板上吊起并降到海面上，如图甲所示，该起降设备利用了液压装置、杠杆、滑轮组等，“潜龙三号”潜水器是我国最新研制的具有高智能的自动巡航潜水器，长3.5 米、高 1.5 米、重 1.5 吨，可抵达3850 米深海连续航行 42 小时 48 分钟、航程 15682 公里。(1)起降设备中滑轮组的结构示意图如图乙所示，请你用笔画线代表钢丝绳，画出最省力的绕线方法_。(2)该起降设备若在 1min 内将“潜龙三号

2、”匀速提升了20m，该过程中钢丝绳的拉力由电动机提供，电动机的输出功率是10kW，则钢丝绳的拉力是多少_？(3)该滑轮组的机械效率是多少_？【答案】7500N 50%【解析】【分析】(1)在使用滑轮组提升重物时，既要考虑到它的省力情况，还应注意动力的施力方向。(2)已知作用在动滑轮上的绳子段数和“潜龙三号”上升的高度，可以得到钢丝绳拉下的长度；已知电动机的输出功率，可以得到拉力做的功；已知拉力做的功和做功时间，利用公式PW得到拉力。t(3)根据G mg和W有 Gh求出有用功，再根据=率。【详解】W有100%求出该滑轮组的机械效W总(1)1对由两个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组，可绕线方法有4

3、股和 5 股两种，两种方法都达到了省力的目的，但拉力的方向不同，有5 股绕线的方法拉力方向向上；有4 股绕线的方法拉力方向向下，根据题意可知拉力方向向下，因此从定滑轮上固定，如图所示：(2)2钢丝绳端移动的距离s nh 420m80m把“潜龙三号”提升20m 拉力做的功W Pt 10103W60s 6105J钢丝绳的拉力W6105JF 7500Ns80m(3)3“潜龙三号”的重力G mg 1.5103kg10N/kg 1.5104N有用功W有Gh1.5104N20m3105J滑轮组的机械效率W有3105J100%100%50%5W610 J2如图所示的滑轮组，不计绳重及摩擦。水平拉力F 作用下

4、将重为30N的物体A匀速拉动，已知绳子自由端速度为0.3m/s，物体A受到的摩擦力f 0.1G，水平拉力F为_N，在2s内物体移动的距离为_m。【答案】1 0.2【解析】【详解】1由图可知，连接动滑轮的绳子股数n=3，由题意知，物体A受到的摩擦力f 0.1G 0.130N 3N不计绳重及摩擦，则水平拉力：F 2物体的速度：11f 3N 1Nn311v物v绳0.3m/s 0.1m/sn3由v s得，在 2s内物体移动的距离ts物 v物t 0.1m/s2s 0.2m故 2s内物体移动的距离为0.2m。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_%

5、；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F 1G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W Gh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

6、】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s nh 21m 2m有用功为W有 Gh 8N 1m 8J拉力做的总功为W总 Fs 5N2m 10J滑轮组的机械效率W有8J100%100%80%W总10J2根据W总W有W额可知，额外功为W额W总W有10J 8J 2J不计绳重和摩擦，根据W额 G轮h可知，动滑轮的重力G动不计绳重和摩擦，则有W额h2J 2N1mF 拉力做的总功12N 18N10NGG物2动 Fs 10N2m 20JW总4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 c

7、m2，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11F (GG动)(280N120N)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 500N 200N 300N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S 400cm2 0.04m2小夏对地面的压强p F压300N 7500PaS0.04m25用如图所示的滑轮组，将重为16 N 的物体以 0.2 m/s 的速度匀速提升，滑轮组的机

8、械效率为 80%，若不计绳重及摩擦，拉力F 为_N，拉力的功率为_W，动滑轮的重力为_N【答案】10 4 4【解析】【分析】【详解】（1）由图知，n=2，则拉力端移动的距离s=2h，滑轮组的机械效率：则拉力W有用W总GhGhGFSF2h2FF（2）拉力端移动的速度G16N10N2280%v=2v物=20.2m/s=0.4m/s，拉力做功功率:P=Fv=10N0.4m/s=4W；（3）不计绳重及摩擦，拉力F 动滑轮重力：1G G动2G动=2FG=210N16N=4N6用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，分别匀速将两个相同的钩码在相同时间内提升相同高度，若不计绳子与

9、滑轮的摩檫，_装置更省力（选填“甲”或“乙”）。甲装置的机械效率_乙装置的机械效率（选填“高于”、“低于”或“等于”）。甲图中若钩码总重100N，动滑轮重为 20N，不计摩擦及绳重，若工人将绳子匀速向上拉6m，则泥桶上升的高度为_m，滑轮组的机械效率为_。【答案】甲等于 2 83.3%【解析】【详解】1不计摩擦，拉力 F=1（G物+G轮），n甲=3，n乙=2，绳子受的拉力：nF甲=F乙=1（G物+G轮），31（G物+G轮），2F甲F乙，甲更省力；2动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额=G轮h，W有用=G物h，故利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，据=乙；3如甲图，泥桶由 3股

10、绳子承担，则 n=3，s=3h，s=6m，泥桶上升的高度为：h=W有用W总可知，滑轮组的机械效率相同，即：甲11s=6m=2m；334不计摩擦及绳重，则滑轮组的机械效率为：=W有用W总GhG100N100%83.3%。=W有用W额GhG动hG G动100N 20NW有用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F_m。_N，绕进旋轮上的绳子长度是【答案】B 50 4【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

11、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F G200N 50Nn43承重绳为 4 股，所以绕进旋轮上的绳子长度是S=4h=41m=4m【点睛】8如图所示的滑轮组（不计滑轮重、绳与滑轮的摩擦），在拉力F 的作用下，物体水平向左做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为 6N，则物体受到地面的摩擦力大小为_N。一段时间内物体沿水平方向移动了 5m，拉力 F 做功_J。【答案】1260【解析】【分析】【详解】1由图可知，n=2，弹簧测力计的示数为6N，则拉力为 6N，摩擦力f=26N=12N摩擦力为 12N。2拉力移动的距离s=2s=25m=10m拉力做的功W=

12、Fs=6N10m=60J拉力做的功为 60J。9(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“魔罐”，当将”魔罐“在水平地面上滚出后，还能自动滚回来，这说明_【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

13、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，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。

14、【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+GBF A受力平衡，所以摩擦力 f=F=5N。3A向左匀速运动时，受力平衡：2N 8N5N2F左=f+F=5N+5N=10N。11如图所示，不计绳子的质量和一切摩擦作用，整个系统处于静止平衡状态。重物G1=100N，每一个滑轮重力均为20N，则下列说法正确的是（）Ab 处绳子的拉力为 50NBG2=280NCe 处绳子的拉力为 140NDG2=200N【答案】C【解析】【分析】【详解】A由图知，a、b、c、d 在同一根绳上，拉力相同；e

15、、f 在同一根绳上，拉力相同；G1由两根绳子承担G1G动 2Fb则 b 处绳子的拉力为Fb故 A 错误；Ce 处绳子的拉力为G1G动100N+20N 60N22Fe 2FbG动 260N 20N 140N故 C 正确；BDG2由两根绳子加上 f 承担，则G2G动 2Fb FfFf 2FbG动则G2 4Fb 460N 240N故 B、D 错误。故选 C。12工人利用图甲所示的滑轮组将重为400N 的物体向上匀速提起2m，所用拉力为250N（1）求滑轮组的机械效率；_（2）如果要用这个滑轮组达到更省力的效果，绳子应该怎样绕，请在图乙中画出绳子的绕法；_（3）用甲乙两个滑轮组把同一物体提升同样高度，

16、不计绳重和摩擦，机械效率的关系是 甲_ 乙（选填“”，“=”，“”）【答案】80%；=【解析】【详解】（1）由图甲可知，滑轮组承担重物和动滑轮重的绳子的股数n=2，则拉力端移动距离s=2h=22m=4m，工人做的有用功：W有用=Gh=400N2m=800J，工人做的总功：W总=Fs=250N4m=1000J，滑轮组的机械效率：W有用W总100%800J100%80%；1000J（2）如果要用这个滑轮组达到更省力的效果，绳子应从动滑轮上面的挂钩开始绕起，依次绕过上面的定滑轮和下面的动滑轮，如图所示：（3）用甲乙两个滑轮组把同一物体提升同样高度，做的有用功相同；不计绳重和摩擦，做的额外功是提升动滑

17、轮做的功，由题意可知，动滑轮的重力相同，提升动滑轮的高度也相同，由 W=Gh 可知做的额外功相同；因为W总=W有用+W额，所以做的总功相同，由 W有用W总100%可知两个滑轮组的机械效率相同，即甲=乙13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（）AF12【答案】B【解析】【分析】【详解】BF1F2，1F2，1=2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F1F1所以11GGG物G动物动n3

18、11G物G动G物G动n2F1F2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，由可知W有G hG物hG物100%物100%100%100%1W总FsG物G动G物G动nhn1=2故 A 错误，B 正确。故选 B。14如图所示，物重为G 的物体在不同简单机械中均处于平衡状态（不计机械自重和摩擦），拉力大小错误的是（）AF1 GB1F2G3CF31G2DF41G2【答案】C【解析】【分析】【详解】A由图像可知 l1=l2，由杠杆平衡条件Fl1 1 F2l2可得 F1=G，故正确，不符合题意；1B由图像可知滑轮组 n=3，则F2G，故正确，不符合题意；3C由图像可知

19、动滑轮动力作用在轴上，则F3 2G，故错误，符合题意；D不计机械自重和摩擦，则斜面为理想斜面，满足FL=Gh，即F4合题意。故选 C。1G，故正确，不符215如图所示，用相同的滑轮组装成甲、乙滑轮组，分别将同一重物在相等的时间内提升相同的高度，不计绳重和摩擦，则（）A甲、乙的拉力之比是23B甲、乙的机械效率之比是11C甲、乙拉力的功率之比是32D甲、乙绳的自由端速度之比是11【答案】B【解析】【分析】【详解】A不计绳重及摩擦，拉力F 1G物G轮n1GG轮2物1G物G轮3由图知，n甲=2，n乙=3，所以绳端的拉力分别为F甲F乙则甲乙拉力之比F甲F乙故 A 错误；11G物G轮G物G轮=3 223D

20、将同一重物在相等的时间内提升相同的高度，则提升物体的速度相同，由图知，n甲=2，n乙=3，所以甲、乙绳的自由端速度分别为v甲=2vv乙=3v所以，甲、乙绳的自由端速度之比v甲v乙=2v3v=23故 D 错误；C由P Fv可得，甲、乙拉力的功率之比P甲:P乙故 C 错误；F甲v甲321:1F乙v乙23B不计绳重及摩擦，动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，由W额=G轮h、W有=G物hW有可知，利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，则拉力做的总功相同，由可得W总两滑轮组的机械效率相同，即甲、乙的机械效率之比甲:乙=1:1故 B 正确。故选 B。16工人师傅利用如图所示的两种方式，将重均为 400N

21、 的货物从图示位置向上缓慢提升一 段距离F1、F2始终沿竖直方向；图甲中BO=2AO，图乙中动滑轮重为 50N，重物上升速度 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C甲乙两种方式都省一半的力【答案】D【解析】【详解】B乙方式 F2的功率为 3WD乙方式中滑轮组的机械效率约为 88.9%A由图知道，重力即阻力的方向是竖直向下的，动力F1的方向也是竖直向下的，在提升重物的过程中，动力臂和阻力臂的比值是：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

22、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11F1G 400N 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11G 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/s3=0.06m/s，故乙方式 F2的功率是：P=F2v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：F2故 D 正确W有用Gh400N100%=100%=100%88.9%W总GhG轮h400N 50N17用同一滑轮按如图所示甲、乙两种方式匀速提升重均为10N 的 A、B 两物体，在相同

23、时间内提升相同的高度；已知滑轮重1N，绳重和滑轮摩擦力不计。则下列说法中正确的是（）A手的拉力 F乙=10NB利用乙种方式做的有用功比较多C甲种方式的机械效率大于乙种方式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】【详解】A乙滑轮是动滑轮，绳重和摩擦不计，使用该滑轮可以省一半的力，即拉力等于物体和滑轮总重力的一半，F乙=故 A 错误；B 利用两种滑轮都是将G=10N的物体提升相同的高度 h，由公式 W有用=Gh 知，有用功相同，故 B 错误；C甲乙装置所做的有用功相同，用乙装置提重物时，得提起动滑轮所做额外功较多，也就是乙装置的总功较大，由公式=11(G+G动)=(10N+

24、1N)=5.5N22W有用W总知，甲方式的机械效率较高，故C 正确；D 因为乙装置总功较大，并且在相同时间内提升物体，由公式P=力做功功率较大，故D 错误。故选 C。W知，乙装置手的拉t18用一动滑轮将重物匀速提升2 m，人对绳子的自由端所用力是40 N，不计滑轮重和摩擦，则物重和提升重物所做的功分别是A80N，80JB80N，160JC40N，160J【答案】B【解析】【分析】【详解】动滑轮省一半力，多费一倍的距离，所以物体的重为：G 2F 240N 80N；由D40N，80Jh 2m得s 2h 22m 4m，提升重物所做的功：W Fs 40N4m160J故选 B19如图所示，工人师傅用25

25、0N的力F将重为400N的物体在 20s 内匀速提升 2m，若不计绳重和摩擦，以下说法错误的是：（）A动滑轮重力为 100NB工人做功的功率为50WC滑轮组的机械效率为53.3%D若提升物重变为 500N，则拉力 F 为 300N【答案】C【解析】【详解】A由图知 n=2，不计绳重和摩擦，拉力：F=则动滑轮的重力：1G G动；2G动=2F G=2250N-400N=100N；故 A 正确，不符合题意；B绳自由端移动的距离：s=2h=22m=4m；拉力做的功：W总=Fs=250N4m=1000J工人做功的功率即为拉力F的功率：P=故 B 正确，不符合题意；C拉力做的有用功：W总1000J=50W

26、；t20sW=Gh=400N2m=800J；滑轮组的机械效率：故 C 错误，符合题意；W有800J100%=100%=80%；W总1000JD若提升物重变为G=500N，则拉力为：F=11G+G动=500N+100N=300N；22故 D 正确，不符合题意。20如图所示的滑轮组，拉一重100N 的物体 M 在水平地面上做匀速直线运动，如果拉力F=20N，绳子拉出了 6m，则物体受到的摩擦力为_N，物体前进了_m，弹簧测力计的示数为_N。（不计滑轮重、绳重和摩擦）【答案】60 2 40【解析】【详解】1由图可知：滑轮组上绳子的有效股数n=3，所以物体 M 与地面间的摩擦力f=nF=320N=60N物体受到的摩擦力为 60N。2物体移动的距离11s物s绳=6m=2m33物体前进了 2m。3弹簧测力计与定滑轮相连，定滑轮上有两股绳子，因此弹簧测力计的示数为F弹2F20N240N弹簧测力计的示数为 40N。