2020-2021石家莊全國備戰(zhàn)中考物理滑輪組的省力問題的綜合備戰(zhàn)中考模擬和真題分類匯總

1、一、初中物理滑輪組的省力問題1 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，所用拉力為250N（ 1）求滑輪組的機(jī)械效率； _（ 2）如果要用這個滑輪組達(dá)到更省力的效果，繩子應(yīng)該怎樣繞，請?jiān)趫D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(jī)械效率的關(guān)系是 甲 _ 乙（選填“”，“ =”， “”）【答案】 80%；=【解析】【詳解】（1）由圖甲可知，滑輪組承擔(dān)重物和動滑輪重的繩子的股數(shù)n=2，則拉力端移動距離s=2h=2 2m=4m，工人做的有用功：W 有用 =Gh=400N2m=800J ，工人做的總功：W 總=Fs=250N4m=

2、1000J，滑輪組的機(jī)械效率： W有用100%800J100%80% ；W總1000J（ 2）如果要用這個滑輪組達(dá)到更省力的效果，繩子應(yīng)從動滑輪上面的掛鉤開始繞起，依次繞過上面的定滑輪和下面的動滑輪，如圖所示：（ 3）用甲乙兩個滑輪組把同一物體提升同樣高度，做的有用功相同；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，動滑輪的重力相同，提升動滑輪的高度也相同，由 W=Gh 可知做的額外功相同；因?yàn)閃 總=W 有用 +W 額 ，所以做的總功相同，由W 有用 100%可知兩個滑輪組的機(jī)械效率相同，即甲 =乙 W總2 用一個動滑輪提起重 100N 的物體（繩重與摩擦不計），所用拉力 60

3、N。若用此動滑輪將重 200N 的物體以 0.2m/s 速度勻速上升時，拉力功率為 _W。較前一次提升物體，該滑輪的機(jī)械效率_（選填“變大”、“不變”或“變小”）【答案】 44變大【解析】【詳解】1 根據(jù)題意可知，物體以 0.2m/s 速度勻速上升，對于動滑輪，繩子移動的速度v=20.2m/s=0.4m/s繩重與摩擦不計，則拉力1F=(G 物 +G 動 )2即160N=(100N+ G 動 )2解得 G 動 =20N ，用此動滑輪將重200N 的物體時，拉力1F =(200N+20N)=110N2拉力功率為P=F v=110N0.4m/s=44W拉力功率為44W 。2 較前一次提升物體，物體的

4、質(zhì)量增加，重力增大，有用功增大，而摩擦不計、動滑輪重不變，額外功不變，這樣有用功在總功中所占的比例增大，滑輪組的機(jī)械效率將增大。3 用一個動滑輪將重為8N 的物體勻速提高1m，所用豎直向上的拉力為5N，則動滑輪的機(jī)械效率為_%；用此動滑輪將重為18N 物體也提高1m時，所做的總功是_J。（不計繩重和摩擦）【答案】8020【解析】【分析】使用動滑輪，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=2，繩子末端移動的距離s=2h，有用功就是將物體提升對物體做的功（ WGh ），拉力F做的功為總功（ WFs ），再利用機(jī)械效率的有總公式求出動滑輪的機(jī)械效率；根據(jù)W總W有W額 求出額外功，不計繩重和摩擦，使用動滑輪做的額外功就

5、是提升動滑輪做的功W額G輪 h ，知道提升的高度，可以求出動滑輪重；再利用F1 G輪 G物 求拉力大小，知道 s=2h，利用功的公式求拉力做的功（總n功）大小，根據(jù)WGh 求出有用功，利用效率公式求出此時滑輪組的機(jī)械效率。【詳解】1 使用動滑輪時，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=2，物體被提升的高度h=1m，拉力移動距離snh2 1m2m有用功為W有Gh8N1m8J拉力做的總功為W總Fs5N2m10J滑輪組的機(jī)械效率W有100%8J100%80%W總10J2 根據(jù) W總 W有 W額 可知，額外功為W額W總W有10J8J2J不計繩重和摩擦，根據(jù)W額G輪 h 可知，動滑輪的重力G動W額2J2Nh1m不計繩重

6、和摩擦，則有F1G動G物2N 18N10N2拉力做的總功W總F s 10N 2m20J4 如圖所示，用滑輪組提重力為140N 的物體，當(dāng)拉力為 50N 時，物體對地面的壓力剛好為 0N。若重物與地面的接觸面積-2 2，不計繩重和摩擦，每個滑輪質(zhì)量相同，繩對S=210 m滑輪的拉力方向均可看成在豎直方向。若拉力F 為 40N，則定滑輪對天花板的拉力為_N，重物對地面的壓強(qiáng)為_ Pa。3【答案】 901.510【解析】【分析】【詳解】12滑輪組的動滑輪繞3 段繩，不計繩重和摩擦，當(dāng)拉力為50N 時，物體對地面的壓力剛好為0N，拉力的大小11(G+G動 )F =3動滑輪的重力G 動 =3F1-G=3

7、 50N-140N=10N每個滑輪質(zhì)量相同，定滑輪的重力等于動滑輪的重力為10N，對定滑輪受力分析，受到重力、下方兩段繩子的拉力，天花板的拉力，根據(jù)平衡條件得到F 天 =G 定 +2F=10N+2 40N=90N由力的作用相互性可知，定滑輪對天花板的拉力是90N。拉力 F 為 40N 時，滑輪組的動滑輪對物體的拉力F2=3F- G 動 =340N-10N=110N地面對物體的支持力F 支=G-F2=140N-110N=30N由力的作用相互性可知物體對地面的壓力F 壓= F 支 =30N物體對地面的壓強(qiáng)F壓30N3p=S2 10 -2 m 2=1.5 10Pa5 如圖所示，在水平拉力F 的作用下

8、，重為300 N的物體恰能在水平桌面上以0.lm/s的速度做勻速直線運(yùn)動，此時物體與桌面的摩擦力大小為60N（不計繩重、動滑輪重及摩擦），則拉力F=_N及其功率P=_W 。【答案】 206【解析】【詳解】1 由圖可知，與動滑輪相連的繩子段數(shù)為 3，不計繩重、動滑輪重及摩擦，則繩端的拉力：F= 1 f= 1 60N=20N ；332 繩子自由端移動的速度為：v 繩 =3v 物 =30.1m/s=0.3m/s ；則拉力 F 的功率為：P=Fv 繩=20N 0.3m/s=6W 。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，如圖所示，若不考慮繩子重力和輪與軸之間的摩擦，使物體

9、以0.1m/s 的速度勻速移動時，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】因?yàn)槲矬w在水平桌面上勻速運(yùn)動，所以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承擔(dān)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11FF拉60N=20N33水平拉力的功率PWFsFv F 3 v物20N 3 0.1m/s=6Wtt7 一工人利用如圖所示的滑輪組提起重物，當(dāng)被提起重物的重力是150N時，滑輪組的機(jī)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】【分析】【詳解】因不計繩重和摩擦，由題

10、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 如圖所示的滑輪組，拉一重100N 的物體 MF=20N，繩子拉出了6m ，則物體受到的摩擦力為在水平地面上做勻速直線運(yùn)動，如果拉力_N，物體前進(jìn)了_m ，彈簧測力計的示數(shù)為_N。（不計滑輪重、繩重和摩擦）【答案】 60240【解析】【詳解】1 由圖可知：滑輪組上繩子的有效股數(shù)n=3，所以物體M 與地面間的摩擦力f=nF=3 20N=60N物體受到的摩擦力為60N。2 物體移動的距離s物1 s繩 =3136m=2m物體前進(jìn)了2m 。3 彈簧測力計與定滑輪相連，定滑輪上有

11、兩股繩子，因此彈簧測力計的示數(shù)為F 彈 2F20N 2 40N彈簧測力計的示數(shù)為40N。9(1)如圖甲所示，圖中的裝置相當(dāng)于一個_(填一種簡單機(jī)械的名稱)(2)如圖乙所示，使用此簡單機(jī)械的主要目的是_(3)如圖丙所示，橡皮筋兩頭分別固定在罐子的頂部和底部，中間系一個鉤碼，就做成了能自動回頭的 “魔罐 ”，當(dāng)將 ”魔罐 “在水平地面上滾出后，還能自動滾回來，這說明_【答案】滑輪組省力機(jī)械能之間可以相互轉(zhuǎn)化【解析】【詳解】(1)1 由圖甲可知，繩子和木棍組合在一起，起到滑輪組的作用，用較小的力就可以使作用有較大力的兩根木棍靠攏，說明使用該滑輪組可以省力；(2)2 圖乙是過盤山公路，盤山公路相當(dāng)于斜

12、面，山高一定，盤山公路相當(dāng)于增大了斜面長度，因?yàn)樵谛泵娓咭欢〞r，斜面越長越省力，所以人們修建盤山公路的目的是為了省力；(3)3 魔罐在開始滾動的時候，具有動能，滾動的過程中，罐子動能轉(zhuǎn)化為橡皮筋的彈性勢能，當(dāng)動能為零時，彈性勢能最大，魔罐開始向回滾動，在魔罐滾回來的過程中橡皮筋彈性勢能減小，罐子動能增大，彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能。魔罐來回滾動，說明了機(jī)械能是可以相互轉(zhuǎn)化的。10 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，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”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

13、”潛水器是我國最新研制的具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(dá) 3850 米深海連續(xù)航行42 小時48 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”勻速提升了20m，該過程中鋼絲繩的拉力由電動機(jī)提供，電動機(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_ ？【答案】7500N 50%【解析】【分析】(1) 在使用滑輪組提升重物時，既要考慮到它的省力情況，還應(yīng)注意動力的施力方向。(2)已知作用在動滑輪上的繩

14、子段數(shù)和“潛龍三號”上升的高度，可以得到鋼絲繩拉下的長度；已知電動機(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間，利用公式 PWt 得到拉力。W(3)根據(jù) Gmg 和 W有Gh 求出有用功，再根據(jù)=有100% 求出該滑輪組的機(jī)械效W總率?！驹斀狻?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(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 鋼絲繩端移動的距離snh420m80m把“潛龍三號”提升20m 拉力做的功WPt10

15、103 W60s6105 J鋼絲繩的拉力W6 105 JF7500Ns80m(3)3 “潛龍三號”的重力Gmg1.5 103 kg10N/kg1.5 10 4 N有用功W有Gh1.5 104 N20m3 105 J滑輪組的機(jī)械效率W有100%3105 J50%W6100%105 J11 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、繩重和摩擦力不計則A手的拉力： F 甲=F 乙；機(jī)械效率：甲 =乙B手的拉力：F 甲 F 乙 ；機(jī)械效率： 甲 乙C手的拉力：F 甲 F 乙 ；機(jī)械效率：甲乙D手的拉力：F 甲 F 乙 ；機(jī)械效率： 甲 乙【答案】 D【解析】【分析】【

16、詳解】由圖可知，甲滑輪是定滑輪，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：F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滑W有輪的重力做功，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總同時，總功越大的，機(jī)械效率越小；所以選 D12 用如圖甲所示的裝置來探究滑輪組的機(jī)械效率與物重 G 物 的關(guān)系，改變G 物 ，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，計算并繪出與 G 物 的關(guān)系如圖乙所示，若不計繩重和摩擦，則下列說法正確的是（）A同一滑輪組的機(jī)械效率隨 G 物 的增

17、大而增大，最后等于100%B此滑輪組動滑輪的重力為5NC當(dāng) G 物 =15N 時，滑輪組機(jī)械效率為=75%D G 物 不變，改變圖甲中的繞繩方式，滑輪組的機(jī)械效率仍不改變【答案】 D【解析】【分析】【詳解】A使用滑輪組時，克服物重的同時，不可避免地要克服動滑輪重、摩擦和繩子重做額外功，所以總功一定大于有用功，機(jī)械效率一定小于1，即同一滑輪組的機(jī)械效率隨 G 物 的增大而增大，但最終不能等于100%，故 A 錯誤；B由圖可知，G 物=12N，此時 =80%，則G物 hFs且有80%nFG物G動snh代入可得G物12N80%G物G動12NG動故滑輪組動滑輪的重力為G動3N故 B 錯誤；C當(dāng) G 物

18、 =15N 時，滑輪組機(jī)械效率為G物15N83%G物G動15N3N故 C 錯誤；D G 物 不變，改變圖甲中的繞繩方式，如圖所示因?yàn)榇藞D與題干中甲圖將同一物體勻速提高相同的高度，所以所做的有用功相同；忽略繩重及摩擦?xí)r，額外功相同，所以總功相同，滑輪組的機(jī)械效率仍不改變，故D 正確。故選 D。13 如圖所示，水平拉力F111（ 6N）將物體（ G=9N）沿直線勻速拉動s 的距離，做功W ，借助滑輪組， F2 使物體在同一水平面上勻速直線運(yùn)動同樣的距離s1 ，F(xiàn)2 所拉繩端的上升距離為 s2 ，做功為 W2，則（）A W2 一定小于W1B s2 一定小于s1C F2 一定大于 G/3D F2 一定

19、大于F1/3【答案】 D【解析】【分析】【詳解】水平拉力F1 將物體沿直線勻速拉動做功：W1F1 s1 ；借助滑輪組，使物體在同一水平地面上勻速直線運(yùn)動同樣的距離，拉繩端的上升距離為s2，做功：W2 F2 s2 ；A做功 W2W1W動 ，故 A 錯誤；B有 3 股繩子承擔(dān) s23s1 ，故 B 錯誤；1G輪F1，故 C 錯誤， D 正確。CD F23故選 D。14 如圖所示， 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 的重物在相同時間內(nèi)勻速上升相同高度h，繩子自由端的拉力分別為 F1 、 F2 。不計繩重和摩擦， 則下列判斷正確的是（）A拉力

20、B拉力C拉力F1 小于 F2F1 的功率小于F2 的功率F1 做的功小于拉力F2 做的功D甲滑輪組的機(jī)械效率小于乙滑輪組的機(jī)械效率【答案】 D【解析】【分析】【詳解】A 由圖知，圖甲、圖乙滑輪組，n=3，因?yàn)椴挥嬂K重和滑輪軸處摩擦，所以11(G+mg)， F 2=11F1=(G+G 甲)=(G+G 乙 )=(G+0.5mg)3333故 F1 F 2，故 A 錯誤；BC 重物在相同時間內(nèi)勻速上升相同高度h，則拉力移動距離s 相同，拉力做功W1= F 1s， W2=F2s故 W121的功率大于2的功率，故 BC 錯誤； W ，因?yàn)樽龉r間相同，所以拉力FFD甲滑輪組和乙滑輪組做的有用功相同，G 甲

21、 G 乙，則甲滑輪組做的額外功多，故甲滑輪組的機(jī)械效率小于乙滑輪組的機(jī)械效率，故D 正確。故選 D 。15 如圖，工人要將一塊重900N 的建材運(yùn)到10m 高處，裝置中每個滑輪重升的速度是0.8m/s 。在施工過程中，下列說法正確的是（）100N ，建材上A工人的拉力為500NC工人做功的功率為400WB工人拉繩的速度為 2.4m/s D工人做功的機(jī)械效率小于90%【答案】 D【解析】【分析】【詳解】由兩根繩子承擔(dān)物重，動滑輪和建材總重為1000N，由于有摩擦和繩子自身的重量，所以工人的拉力應(yīng)大于500N，故 A 錯；工人拉繩的速度應(yīng)是物體上升速度的2 倍為 1.6m/s ，故 B 錯；若部考

22、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身的重量，所以工人做功的功率應(yīng)大于800W ，故 C 錯；對物體做的有用功為W 有=Gh=900N 10m=9000J，而拉力做的總功應(yīng)大于1000J，所以工人做功的機(jī)械效率小于90%，故 D 正確；應(yīng)選D16 如圖所示，小華用滑輪組豎直勻速提升一個重為（不計繩重和摩擦）。若用這個滑輪組豎直勻速提升600N 的物體，人拉繩的力1200N 的物體時，人的拉力F 為 250NF 為（）A400NB 450NC 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

23、升一個重為600N的物體時，拉繩的力F 為1250N，根據(jù) FG物G動求出動滑輪的重力為nG動3FG物3250N600N150N當(dāng)提升一個重為1200N 的物體時，人的拉力為11FG物G動1200N150N450Nn3綜上所述， ACD項(xiàng)不符合題意，B 項(xiàng)符合題意。故選 B。17 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，5s 內(nèi)木塊 A 移動了 0.5m ，滑輪組的機(jī)械效率為80%?下列說法正確的是（）A木塊 A 受到的摩擦力為5NB地面對木板 B 的摩擦力為 4NC 5s 內(nèi)繩子拉力對木板

24、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= W有 F繩 2s可算出繩子上的力為W總F拉 sF拉 80% 10N80%4NF繩 =22木塊 A 在粗糙木板 B 上水平向左做勻速直線運(yùn)動，根據(jù)二力平衡，摩擦力等于繩子上的力，為 4N， A 錯誤；B木板 B 靜止，受力平衡，對其受力分析，受到繩子的拉力為5N，方向向右，還受到木塊 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 錯誤；C 5s 內(nèi)木板 B 靜止，繩子拉力對木板B 做的功為0J， C 錯誤；D 5s 內(nèi)木塊 A 移動了 0.5m，則拉力拉著滑輪移動了0.25m，拉力 F 的功率為WFs 10N0.25mPt5s0.5WtD 正確。故選 D。18 如圖所示，置于水平桌面上的物體A 重 50N，物體 B 重 30N，動滑輪重10N，物體 B在勻速下降了40cm 的過程中，拉動物體A 在水平桌面上勻速移動了一段距離，忽略繩重及滑輪軸上的摩擦，則下列說法正確的是（）A物體 A 移動了 20cmB繩子拉力對物體A 做的功是8JC物體A 與桌面的滑動摩擦力為30ND若對物體A 施加一個水平向左的力F，使物體B