物理-滑輪組的省力問題的專項-培優(yōu)練習(xí)題含答案

一、初中物理滑輪組的省力問題1．質(zhì)量是6kg的物體A放在水平桌面上，利用圖所示的裝置使物體以0.2m/s的速度做勻速直線運(yùn)動，彈簧測力計始終保持水平，其示數(shù)為2N，不計滑輪和繩子的重和滑輪組內(nèi)部的摩擦，則（g取10N/kg）（）A．作用在繩端的拉力F為6NB．在1s內(nèi)拉力F做功1.2JC．在1s內(nèi)拉力F的功率是0.4WD．水平桌面對物體A的摩擦力是2N【答案】B【解析】【分析】【詳解】A．繩子上的力是相等的，因為彈簧測力計的示數(shù)是2N，所以，作用在繩端的拉力F為2N．故A錯誤；B．根據(jù)圖示可知，滑輪組動滑輪上有三股繩子。物體A在1s內(nèi)通過的距離為s′=vt=0.2m/s×1s=0.2m繩子自由端移動的距離為s=3s′=3×0.2m=0.6m在1s內(nèi)拉力F做功為W=Fs=2N×0.6m=1.2J故B正確；C．在1s內(nèi)拉力F的功率為故C錯誤；D．由圖可知，承擔(dān)摩擦力的繩子股數(shù)是3，物體做勻速直線運(yùn)動，則所以f=6N故D錯誤。故選B。2．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S=2×10-2m2，不計繩重和摩擦，每個滑輪質(zhì)量相同，繩對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?！敬鸢浮?01.5×103【解析】【分析】【詳解】[1][2]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F1=(G+G動)動滑輪的重力G動=3F1-G=3×50N-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=3×40N-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)p==1.5×103Pa3．如圖所示，用滑輪組將重120N的物體勻速提升2m，拉力為50N，不計滑輪與軸之間的摩擦及繩重，動滑輪重為_____N，額外功為_____，滑輪組的機(jī)械效率為_____?！敬鸢浮?06080%【解析】【分析】【詳解】[1]由圖知，n＝3，不計滑輪與軸之間的摩擦及繩重，拉力F＝（G+G動）則動滑輪的重力G動＝3F﹣G＝3×50N﹣120N＝30N[2]拉力做的有用功W有用＝Gh＝120N×2m＝240J拉力端移動的距離s＝3h＝3×2m＝6m拉力做的總功W總＝Fs＝50N×6m＝300J額外功W額＝W總-W有用＝300J-240J=60J[3]滑輪組的機(jī)械效率η＝=80%4．如圖所示為家用手搖晾衣架，它是我們生活中經(jīng)常使用的簡單機(jī)械，其中A、B兩滑輪中屬于動滑輪的是_____；若衣服和晾衣架的總重力為，晾衣架上升的高度為，不計動滑輪重、繩重及摩擦，靜止時繩的拉力_____，繞進(jìn)旋輪上的繩子長度是_____。【答案】B504【解析】【分析】【詳解】[1]使用時，軸隨物體一起移動的滑輪叫做動滑輪，由圖可知B為動滑輪；[2]由圖可知承重繩為4股，衣服和晾衣架的總重力為，所以繩子的拉力[3]承重繩為4股，所以繞進(jìn)旋輪上的繩子長度是S=4h=4×1m=4m【點(diǎn)睛】5．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】因為物體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水平拉力的功率6．如圖所示，用力F1和F2分別勻速提起物體C時，滑輪_______可以看作等臂杠桿（選填“A"或“B”）.若物體C重為50牛，滑輪重力不計，則力F2的大小為___________牛.【答案】A25【解析】【詳解】[1]由圖可知，A滑輪是定滑輪，所以滑輪A是等臂杠桿。[2]滑輪B是動滑輪,省一半力,所以F2的大小為25N。7．如圖所示，物體A在水平桌面上，繩重及摩擦不計，動滑輪重力為2N。當(dāng)B物體重力為8N時，它恰好能勻速下降。（1）以上裝置中屬于動滑輪的是________（填字母）。（2）物體A所受的摩擦力為________N。（3）若用一個水平向左的力F拉物體A，使其向左勻速運(yùn)動，則這個力F大小應(yīng)為________N。【答案】M510【解析】【詳解】[1]由于M隨物體移動而發(fā)生位置變化，所以M是動滑輪。[2]A對B的拉力為F，動滑輪M和B受力分析可知中：2F=GM+GBA受力平衡，所以摩擦力f=F=5N。[3]A向左勻速運(yùn)動時，受力平衡：F左=f+F=5N+5N=10N。8．一名質(zhì)量為55kg、雙腳與地面接觸面積為0.04m2的學(xué)生站在水平地面上，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(qiáng)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(jī)械效率是75%，拉力的功率多大？【答案】(1)13750Pa；(2)；(3)40W【解析】【分析】【詳解】(1)站在地面上時，對地面的壓力大小等于自身重力，則對地面的壓強(qiáng)為(2)因為重物運(yùn)動方向向上，人在地面上通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如圖所示：。(3)有用功為克服重物重力勢能做的功，為拉力做的總功為拉力的功率與所用時間的乘積，為滑輪組的機(jī)械效率為可知則答：(1)他站在地面上時對地面的壓強(qiáng)是13750Pa；(2)滑輪組的繞線方式見解析；(3)拉力的功率是40W。9．如圖所示，不計滑輪重及摩擦，物體A、B均重為20牛。當(dāng)用力F2勻速提升物體B時，以滑輪的軸為參照物，物體B是______的（選填“靜上”或“運(yùn)動”），此時力F2大小為_______牛。若F1和F2所做的功相等,物體A、B移動的距離之比是_______，當(dāng)繩子自由端上升1米時，力F2所做的功為________焦?！敬鸢浮快o止101:110【解析】【詳解】[1]以滑輪的軸為參照物，物體B相對與參照物的位置沒有改變，是靜止的；[2]B物體使用的是動滑輪，能省一半力，不計滑輪的重和摩擦，拉力：F2=G=×20N=10N[3]因為使用任何機(jī)械都不能省功，當(dāng)F1和F2所做的功相等，物體A.B重力相同，移動的距離相同，故距離之比是1:1。[4]當(dāng)繩子自由端上升1米時，力F2所做的功為：W=Fs=10N1m=10J。10．如圖所示，甲、乙兩套裝置所用滑輪質(zhì)量均相等，用它們分別將所掛重物在相等時間內(nèi)豎直向上勻速提升相同高度.若，所用豎直向上的拉力分別為和，拉力做功的功率分別為和，兩裝置的機(jī)械效率分別為和（忽略繩重和摩擦），則下列選項中正確的是（）.A． B．C． D．【答案】B【解析】【詳解】CD．不計繩重及摩擦，因為拉力:，，所以繩子受到的拉力分別為：因為，故：故CD項錯誤；AB．因為動滑輪重相同，提升的物體重和高度相同，，，所以利用滑輪組做的有用功相同、額外功相同，總功相同；由可知，機(jī)械效率相同，即：又因為所用時間相同，由可知，拉力做功的功率：故A項錯誤，B項正確。11．如圖甲所示，重為160N的物體在大小為20N，水平向左的拉力F1作用下，沿水平地面以3m/s的速度做勻速直線運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)動時，拉力F2=40ND．物體向右運(yùn)動時，拉力F2所做的功W2=80J【答案】CD【解析】【分析】【詳解】A．由圖甲可知，繩子承擔(dān)物體受到的拉力的段數(shù)n為2，物體以3m/s的速度做勻速直線運(yùn)動，在拉力作用下繩子末端的速度為則物體向左運(yùn)動時，由可得拉力F1的功率故A錯誤；B．圖甲中物體做勻速直線運(yùn)動，物體受到的拉力與摩擦力是一對平衡力，而繩子承擔(dān)力的段數(shù)n為2，所以物體與地面之間的摩擦力故B錯誤；C．物體向右運(yùn)動時，由于物體和地面沒有改變，則所受摩擦不變，方向向左，同時物體向左還受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?xí)r，物體向右運(yùn)動時，拉力F2所做的功故D正確。故選CD。12．小明用如圖的滑輪組提升重為100N的物體，使其在5s內(nèi)勻速上升2m，動滑輪的重為10N，不計繩重及摩擦，下列計算正確的是（）A．拉力F為50NB．繩子自由端移動的距離為6mC．此時滑輪組的機(jī)械效率為D．拉力的功率為40W【答案】C【解析】【詳解】A．由圖知，通過動滑輪的繩子段數(shù)n=2，不計繩重及摩擦，則拉力：，選項不符合題意；B．繩端移動的距離：，選項不符合題意；C．所做的有用功：，拉力做的總功：，滑輪組的機(jī)械效率：，選項符合題意；D．由C可知，拉力做的功：W總=220J，拉力的功率：，選項不符合題意。故選C。13．小明用如圖所示的甲、乙兩個滑輪組，分別在相同時間內(nèi)將同一重物勻速提升相同高度，每個滑輪的重均相等，不計繩重及摩擦,針對這一現(xiàn)象，小明得出了4個結(jié)論：①F1做的功等于F2做的功；②甲滑輪組的機(jī)械效率等于乙滑輪組的機(jī)械效率；③使用乙滑輪組比甲滑輪組更加省力；④F1做功的功率等于F2做功的功率；其中正確的為（）A．①、②、③ B．②、③、④ C．①、③、④ D．①、②、③、④【答案】D【解析】【分析】【詳解】①在不計繩重及摩擦?xí)r，拉力做的功等于提升物體和動滑輪做的功，因為物重相同，提升的高度相同，所以兩次拉力做的功都等于故F1做的功等于F2做的功，①正確；②在不計繩重及摩擦?xí)r，甲滑輪組和乙滑輪組的機(jī)械效率都為即機(jī)械效率相等，故②正確；③甲滑輪組由兩段繩子承重，拉力為乙滑輪組由三段繩子承重，拉力為所以使用乙滑輪組比甲滑輪組更加省力，③正確；④兩次拉力做的功，用時也相等，根據(jù)知，F(xiàn)1做功的功率等于F2做功的功率，④正確；故選D。14．在水平桌面上放一個重300N的物體，物體與桌面的摩擦力為60N，如圖所示，若不考慮繩的重力和繩的摩擦，使物體以0.1m/s勻速移動時，水平拉力F和其移動速度的大小為（）A．300N0.1m/s B．150N0.1m/sC．60N0.2m/s D．30N0.2m/s【答案】D【解析】【分析】【詳解】由于物體在水平面上做勻速直線運(yùn)動，所以物體所受拉力等于物體受到的摩擦力；滑輪組是由兩根繩子承擔(dān)動滑輪，所以繩子末端拉力有兩段繩子與動滑輪接觸，繩子自由端移動的距離是物體移動距離的2倍，故繩子自由端移動速度是物體移動速度的2倍，即v=0.1m/s×2=0.2m/s故選D。15．如圖所示，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，人的拉力F為（）A．400N B．450N C．500N D．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，提升一個重為600N的物體時，拉繩的力F為250N，根據(jù)求出動滑輪的重力為當(dāng)提升一個重為1200N的物體時，人的拉力為綜上所述，ACD項不符合題意，B項符合題意。故選B。16．如圖所示，在水平地面上，木箱重600N，受到的摩擦力為300N，用力F拉動木箱使它勻速直線運(yùn)動了2m（不計滑輪重量及繩與滑輪間的摩擦），下列說法正確的是（）A．拉力F的大小為100N B．拉力F的大小為200NC．繩自由端移動了4m D．繩自由端移動了1m【答案】C【解析】【詳解】AB．由圖知，n=2，不計滑輪重及繩與滑輪間的摩擦，則拉力故A、B錯誤；CD．繩子的自由端移動的距離故C正確、D錯誤。故選C。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)公式可算出繩子上的力為木塊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D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可以勻速上升，則力F的大小為40N【答案】D【解析】【分析】【詳解】A．由圖可知，有兩段繩子拉著動滑輪，則拉力移動的距離為物體上升高度的2倍，物體B下降了40cm，則A移動的距離為故A錯誤；B．物體B重30N，動滑輪重10N，忽略繩重及滑輪軸上的