2020-2021中考物理易错题精选-滑轮组的省力问题练习题含答案.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，用滑轮组将重120N 的物体匀速提升 2m

4、，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，n3，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重，拉力F则动滑轮的重力G动3FG350N120N30N2拉力做的有用功W有用Gh120N2m240J拉力端移动的距离s3h32m6m拉力做的总功W总Fs50N6m300J额外功W额W总-W有用300J-240J=60J3滑轮组的机械效率1（G+G动）3W有用W总240J=80%300J3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

5、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】60 8【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 即物体受到的摩擦力是：1f，2f=2F=230N=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。4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

6、】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=Fs=6N10m=60J拉力做的功为 60J。5一工人利用如图所示的滑轮组提起重物，当被提起重物的重力是150N 时，滑轮组的机械效率为 60%。若忽略绳重、滑轮摩擦，则动滑轮重_N。【答案】100【解析】【分析】【详解】因不计绳重和摩擦，由题意可知，效率则动滑轮的重力为G物=60%G物G动150N-150N=100N60%G动=故动滑轮的重力为 100N。G物-G物=6如图所示，用力 F1和 F2分别匀速提起物体 C 时，滑轮_可以看作

7、等臂杠杆（选填“A或“B”）.若物体 C 重为 50 牛，滑轮重力不计，则力F2的大小为_牛.【答案】A 25【解析】【详解】1由图可知，A 滑轮是定滑轮，所以滑轮A 是等臂杠杆。2滑轮 B 是动滑轮,省一半力,所以 F2的大小为 25N。7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

8、 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。8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】20 40不变【解析】【分析】使用动滑轮可以省一半力；物体匀速运动，

9、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；根据P 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WFs Fv算出拉力 F 的功率；影响摩擦力ttF 2F 210N 20N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f F 20N2由图知有 2 段绳子拉着物体，则有v绳 2v物 22m/s 4m/s则拉力 F 的功率为p Fv绳10N4m/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

10、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。9如图所示，用滑轮组提重力为140N 的物体，当拉力为 50N 时，物体对地面的压力刚好为 0N。若重物与地面的接触面积S=210-2m2，不计绳重和摩擦，每个滑轮质量相同，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。若拉力F 为 40N，则定滑轮对天花板的拉力为_N，重物对地面的压强为_ Pa。【答案】90 1.5103【解析】【分析】【详解】12滑轮组的动滑轮绕3 段绳，不计绳重和摩擦，当拉力为50N 时，物体对地面的压力刚好为 0N，拉力的大小F1=动滑轮的重力G动=3F1-G

11、=350N-140N=10N每个滑轮质量相同，定滑轮的重力等于动滑轮的重力为10N，对定滑轮受力分析，受到重力、下方两段绳子的拉力，天花板的拉力，根据平衡条件得到F天=G定+2F=10N+240N=90N由力的作用相互性可知，定滑轮对天花板的拉力是90N。拉力 F 为 40N 时，滑轮组的动滑轮对物体的拉力F2=3F-G动=340N-10N=110N地面对物体的支持力F支=G-F2=140N-110N=30N由力的作用相互性可知物体对地面的压力F压=F支=30N物体对地面的压强p=1(G+G动)3F压30N=1.5103Pa-22S210 m10如图所示，某人通过滑轮组将深井中的物体拉至井口.

12、己知物体在 10s 内被提升了2m，物体所受重力 720N，人对绳子水平向右的拉力300N.(不计绳重及摩擦)求：(1)人做的有用功W有用;(2)动滑轮的重力G动;(3)人拉起货物时的机械效率.【答案】(1)1440J；(2)180N；(3)80%。【解析】【详解】(1)物体所受重力 720N，被提升了 2m，则人做的有用功为：W有用=Gh=720N2m=1440J；(2)由图可知，滑轮组的有效绳子段数为n=3，根据 F=G+G动，则动滑轮的重力为：nG动=nFG=3300N-720N=180N；(3)根据=人拉起货物时的机械效率为：W有用W总=GhGhG=，FsFnhFn=G=720N=80

13、%。Fn 300N3答：(1)人做的有用功为 1440J；(2)动滑轮的重力为 180N；(3)人拉起货物时的机械效率为80%。11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、F2和 F3，则这三个力的大小关系是:AF1=F2=F3CF3F2F1【答案】C【解析】【分析】【详解】BF1F2F3DF2F3F1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：F1F2(3G+G动）22因为所以(F1+F2)F3故不符合题意；由于

14、物体升高均为 h；WWFhFh(F+F)hW3=F3h；因为(FF)F所以(W1+W2)W3故 B 不合符题意；C 依=W有W总=GhG，说明滑轮组一定时，物重越大，机械效率越大，即G总hG+G动Gh可知t123，故 C 不合符题意；D由 W有=Gh，P=P1+P2Gh2Gh3Gh+；ttt3GhP3t所以 P1+P2=P3，故 D 符合题意。故选 D。【点睛】一个不加条件成立等式，可以用某种情况时不成立来判断它不成立。15如图所示的滑轮装置，重为5 牛的物体挂在绳端，力F 作同在滑轮的轴上，滑轮在力F 的作用下以 2 米/秒的速度匀速向上运动若不计滑轮重及摩擦，则拉力F 的大小和物体向上运动

15、的速度为A10 牛，4 米/秒C10 牛，2 米/秒【答案】A【解析】【分析】【详解】B2.5 牛，4 米/秒D2.5 牛，2 米/秒由图可知，该滑轮是动滑轮，当滑轮在力F 的作用下以 2 米/秒的速度匀速向上运动，重物的速度为:22m/s=4m/s此时拉力应该是物重的2 倍，因此拉力为:F=2G=25N=10N故选 A16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（）AB 上升了 2mC物体

16、A 与桌面间的滑动摩擦力为40N【答案】BB拉力 F 的功率为 20WD吊着 B 物体的绳子所做的功为40J【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hB=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f=1m=0.5m，211GB=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，

17、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：f=20NA 向左做匀速直线运动，受到平衡力的作用，A 受到的水平向左的拉力为：F=f+拉力 F 的功率为：P=故 B 正确，C 错误；D绳子拉力对物体 B 所做的功为：W=GBhB=40N0.5m=20J，D 错误1GB=20N+20N=40N，2WFs40N1m=20W，tt2s17在水平桌面上放一个重300N 的物体，物体与桌面的摩擦力为60N，如图所示，若不考虑绳的重力和绳的摩擦，使物体以0.1m/s 匀速移动时，水平拉力F 和其移动速度的大小为（）A300N 0.1m/sC60N 0.2m/s【答案】D【解析】【分析

18、】【详解】B150N 0.1m/sD30N 0.2m/s由于物体在水平面上做匀速直线运动，所以物体所受拉力等于物体受到的摩擦力；滑轮组是由两根绳子承担动滑轮，所以绳子末端拉力F 11f 60N=30N22有两段绳子与动滑轮接触，绳子自由端移动的距离是物体移动距离的2 倍，故绳子自由端移动速度是物体移动速度的2倍，即v=0.1m/s2=0.2m/s故选 D。18如图所示，在水平地面上，木箱重600N，受到的摩擦力为 300N，用力 F 拉动木箱使它匀速直线运动了 2m（不计滑轮重量及绳与滑轮间的摩擦），下列说法正确的是（）A拉力 F 的大小为 100NC绳自由端移动了 4m【答案】C【解析】【详

19、解】AB由图知，n=2，不计滑轮重及绳与滑轮间的摩擦，则拉力B拉力 F 的大小为 200ND绳自由端移动了 1mF 故 A、B 错误；CD绳子的自由端移动的距离11f 300N 150N22s 2s物 22m 4m故 C 正确、D 错误。故选 C。19如图所示，置于水平桌面上的物体A 重 50N，物体 B 重 30N，动滑轮重 10N，物体 B在匀速下降了 40cm 的过程中，拉动物体A 在水平桌面上匀速移动了一段距离，忽略绳重及滑轮轴上的摩擦，则下列说法正确的是（）A物体 A 移动了 20cmB绳子拉力对物体 A 做的功是 8JC物体 A 与桌面的滑动摩擦力为30ND若对物体 A 施加一个水

20、平向左的力 F，使物体 B 可以匀速上升，则力 F 的大小为 40N【答案】D【解析】【分析】【详解】A由图可知，有两段绳子拉着动滑轮，则拉力移动的距离为物体上升高度的2 倍，物体 B下降了 40cm，则 A 移动的距离为S 2h 240cm 80cm=0.8m故 A 错误；B物体 B 重 30N，动滑轮重 10N，忽略绳重及滑轮轴上的摩擦，则拉动A 的力的大小为11F(GBG动)(30N10N)20N22绳子拉力对物体 A 做的功为W FS 20N0.8m16J故 B 错误；C物体 A 在水平方向上做匀速直线运动，在水平方向上受到向左的摩擦力和向右的拉力，这两个力是一对平衡力，大小相等，所以

21、摩擦力为f F 20N故 C 错误；D用一水平向左的力 F 拉动物体 A，则 A 在水平方向上受到三个力的作用：向左的拉力F、向右的物体 B 的拉力和向右的摩擦力，物体B 匀速上升，物体 A 也匀速移动，这时物体 A 受到平衡力，则拉力为F f F 20N 20N=40N故 D 正确。故选 D。20小李用如图所示的装置提升货物。已知货物重G物=720N，在 t=5s 内货物被匀速竖直提升了 h=1m，小李始终静止在地面上，并且对绳子自由端的拉力F=400 N 且竖直向下。求在此过程中：(1)动滑轮对货物做的有用功；(2)拉力 F 所做的总功；(3)拉力 F 做功的功率；(4)使用该装置提升货物

22、时的机械效率。【答案】(1)720J；(2)800J；(3)160W；(4)90%【解析】【分析】【详解】(1)动滑轮对货物做的有用功就是货物上升克服重力势能做的功，为W有 G物h 720N 1m 720J(2)动滑轮与 2 股绳子接触，故 n=2，拉力 F 所做的总功为W总 Fs nFh 2400N1m 800J(3)由功率公式，可知拉力F 做功的功率为W总800JP 160Wt5s(4)该装置提升货物时的机械效率为W有W总100%720J90%800J答：(1)动滑轮对货物做的有用功为720J；(2)拉力 F 所做的总功为 800J；(3)拉力 F 做功的功率为 160W；(4)使用该装置提升货物时的机械效率为90%。