2020-2021備戰(zhàn)中考物理滑輪組的省力問題(大題培優(yōu))含詳細(xì)答案

一、初中物理滑輪組的省力問題1．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，使其向左勻速運動，則這個力F大小應(yīng)為________N?！敬鸢浮縈510【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向左勻速運動時，受力平衡：F左=f+F=5N+5N=10N。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60N。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F=(G物+G動)即60N=(100N+G動)解得G動=20N，用此動滑輪將重200N的物體時，拉力F′=(200N+20N)=110N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．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。4．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_____。【答案】306080%【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%5．如圖所示，在力F作用下使重200N的物體在水平面上做勻速直線運動，當(dāng)F=30N時，物體受到的摩擦力_______N（不計滑輪重力和繩與滑輪間的摩擦）；當(dāng)物體移動4m時，繩子自由端移動的距離_______m。【答案】608【解析】【詳解】[1]由圖知道，使用動滑輪時，n=2，由于不計滑輪重力和摩擦，所以，繩子自由端的拉力是：，即物體受到的摩擦力是：f=2F=2×30N=60N；[2]由于n=2，所以，當(dāng)物體移動4m時，繩子自由端移動的距離是：s=2s物=2×4m=8m。6．如圖所示的滑輪組（不計滑輪重、繩與滑輪的摩擦），在拉力F的作用下，物體水平向左做勻速直線運動，彈簧測力計的示數(shù)為6N，則物體受到地面的摩擦力大小為_________N。一段時間內(nèi)物體沿水平方向移動了5m，拉力F做功_____J?！敬鸢浮?260【解析】【分析】【詳解】[1]由圖可知，n=2，彈簧測力計的示數(shù)為6N，則拉力為6N，摩擦力f=2×6N=12N摩擦力為12N。[2]拉力移動的距離s′=2s=25m=10m拉力做的功W=Fs=6N×10m=60J拉力做的功為60J。7．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8．小黃同學(xué)用水平力F拉動如圖所示裝置，使重200N的A物體5s內(nèi)在水平地面上勻速運動了120cm，物體B重100N（物體B與A始終接觸），此過程中A受到地面的摩擦力為24N，彈簧測力計的示數(shù)為16N。若不計滑輪重、彈簧測力計重、繩重和繩與滑輪間摩擦，則滑輪移動的速度為___m/s，物體A受到B施加的摩擦力____（選填“水平向左”、“水平向右”或“為零”），水平拉力F大小為____N，水平拉力F的功率為____W?！敬鸢浮?.12水平向右809.6【解析】【分析】滑輪為動滑輪，滑輪移動的速度等于物體移動速度的二分之一；根據(jù)力的作用的相互性得出物體A受到B施加的摩擦力的大小及方向；物體A受到向左的拉力等于地面對A的摩擦力f地加上物體A受到B施加的摩擦力fA；而滑輪為動滑輪，滑水平拉力F為F左的2倍，據(jù)此計算水平拉力F的大??；然后利用計算功率。【詳解】[1]物體移動的速度則滑輪移動的速度[2]由力的作用是相互的，相互作用力大小相等，方向相反，而物體B受到A的摩擦力與彈簧測力計的拉力是平衡力，大小等于16N，則物體A受到B施加的摩擦力也為16N，方向水平向右。[3]物體A受到向左的拉力等于地面對A的摩擦力加上物體A受到B施加的摩擦力，即滑輪為動滑輪，則水平拉力F為[4]水平拉力F的功率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)于斜面，山高一定，盤山公路相當(dāng)于增大了斜面長度，因為在斜面高一定時，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．小紅利用彈簧測力計、鉤碼來研究動滑輪的作用，每次都勻速提物體，做實驗情況如圖所示，請觀察、比較圖中的操作、現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，歸納得出初步結(jié)論。（1）由（a）（b）兩圖_____________。（2）由（c）（b）兩圖_____________?！敬鸢浮渴褂脛踊唲蛩?豎直)提物體，省力但是不能改變用力的方向。使用同一動滑輪勻速(豎直)提不同物體，物體越輕，拉力越小?！窘馕觥俊驹斀狻?1)[1]由圖可知,比較(a)、(b)兩圖提起物體一樣重,(b)中彈簧測力計示數(shù)小于(a)中彈簧測力計示數(shù)，所以：使用動滑輪可以省力，動滑輪相當(dāng)于一個動力臂是阻力臂兩倍的杠桿，所以不能改變用力方向；(2)[2]比較圖(b)與(c)可得：使用動滑輪勻速提升不重物時，物體重力越輕，所用的拉力越小，越省力。11．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摩擦，則拉動A的力的大小為繩子拉力對物體A做的功為故B錯誤；C．物體A在水平方向上做勻速直線運動，在水平方向上受到向左的摩擦力和向右的拉力，這兩個力是一對平衡力，大小相等，所以摩擦力為故C錯誤；D．用一水平向左的力F拉動物體A，則A在水平方向上受到三個力的作用：向左的拉力F、向右的物體B的拉力和向右的摩擦力，物體B勻速上升，物體A也勻速移動，這時物體A受到平衡力，則拉力為故D正確。故選D。12．體重為60kg的工人利用如圖滑輪組將一質(zhì)量為80kg的重物A勻速提升1m，此時該滑輪組的機(jī)械效率為80%（不計繩重與摩擦，g取10N/kg），小明對此工作過程及裝置作出了以下論斷：①動滑輪重為200N②此過程中，工人對繩的拉力做功1000J③重物勻速上升過程中，它的機(jī)械能增大④若增大重物A的質(zhì)量，該工人用此滑輪組勻速拉起重物時，機(jī)械效率不可能達(dá)到90%關(guān)于小明的以上論斷（）A．只有①③正確 B．只有②③正確 C．只有①②③正確 D．①②③④都正確【答案】C【解析】【分析】【詳解】由題意物體所受的重力物體上升的高度，此時滑輪組做的有用功為根據(jù)機(jī)械效率公式有，總功為而有又因為可得①②均正確。機(jī)械能是動能和勢能的總和，當(dāng)重物勻速上升過程中，動能不變，勢能增加，它的機(jī)械能增大，③正確。若要滑輪組的機(jī)械效率達(dá)到，由效率公式有化解可得當(dāng)時，滑輪組的效率能到達(dá)，則若增大重物A的質(zhì)量，用此滑輪組勻速拉起重物時，機(jī)械效率能達(dá)到90%，④錯誤。故選C。13．用如圖甲所示的裝置來探究滑輪組的機(jī)械效率η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η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η隨G物的增大而增大，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η=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η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η=80%，則且有代入可得故滑輪組動滑輪的重力為故B錯誤；C．當(dāng)G物=15N時，滑輪組機(jī)械效率為故C錯誤；D．G物不變，改變圖甲中的繞繩方式，如圖所示因為此圖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。14．如圖所示，水平拉力F1（6N）將物體（G=9N）沿直線勻速拉動s1的距離，做功W1，借助滑輪組，F(xiàn)2使物體在同一水平面上勻速直線運動同樣的距離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：；借助滑輪組，使物體在同一水平地面上勻速直線運動同樣的距離，拉繩端的上升距離為s2，做功：；A．做功，故A錯誤；B．有3股繩子承擔(dān)，故B錯誤；CD．，故C錯誤，D正確。故選D。15．用如圖所示的滑輪或滑輪組，將同一物體勻速提高h(yuǎn)，最省力的是（滑輪重不計）（）A． B． C． D．【答案】D【解析】【分析】【詳解】A．圖中滑輪是定滑輪，拉力F=G；B．圖中滑輪是動滑輪，拉力；C．圖中滑輪組的動滑輪繞2段繩，拉力；D．圖中滑輪組的動滑輪繞3段繩，拉力；所以最省力的是D中滑輪組。故選D。16．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。17．建筑工地上需要將6塊相同的磚從地面運送到樓頂，工人師傅利用如圖所示的裝置分三次運送，第一次運1塊，第二次運2塊，第三次運3塊。每次運送時，磚都以相同的速度勻速上升相同高度，繩重及摩擦均忽略不計。這三次拉力依次為F1、F2、F3，拉力做的功為W1、W2、W3，有用功率為P1、P2、P3，機(jī)械效率為η1、η2、η3，則（）A．F1+F2=F3 B．W1+W2=W3 C．η1+η2=η3 D．P1+P2=P3【答案】D【解析】【分析】由圖可知，作用在動滑輪上繩子為２股；繩重，摩擦不計時，用Ｆ＝分析F1,F2,F3之間關(guān)系；再依。通過計算特殊值，判斷等式是否成立。【詳解】A．由題意得F１＝；F２＝；F１＋F２＝Ｆ３＝因為所以故Ａ不符合題意；Ｂ．由于物體升高均為h；W１＋W２＝F１h＋F２h＝(F１+F２)hW3=F3h；因為(F１＋F２)F３所以故B不合符題意；C．依，說明滑輪組一定時，物重越大，機(jī)械效率越大，即，故C不合符題意；D．由