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1、一、初中物理滑轮组的省力问题1 用如图所示的滑轮或滑轮组，将同一物体匀速提高h，最省力的是（滑轮重不计）（）ABCD【答案】 D【解析】【分析】【详解】A 图中滑轮是定滑轮，拉力F=G；B 图中滑轮是动滑轮，拉力F1 G ；2C 图中滑轮组的动滑轮绕2 段绳，拉力 F1 G ；2D3段绳，拉力F1G；图中滑轮组的动滑轮绕3所以最省力的是D 中滑轮组。故选 D。2 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_ m 。F_ N ，绕进旋轮上
2、的绳子长度是【答案】 B504【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G200N50NF4n3承重绳为 4 股，所以绕进旋轮上的绳子长度是S=4h=4 1m=4m【点睛】3 小黄同学用水平力F 拉动如图所示装置，使重200N 的 A 物体 5s 内在水平地面上匀速运动了 120cm，物体 B 重 100N （物体 B 与 A 始终接触），此过程中A 受到地面的摩擦力为 24N，弹簧测力计的示数为 16N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和绳与滑轮间摩擦，则滑轮移动的速度
3、为 _m/s ，物体 A 受到 B 施加的摩擦力 _（选填“水平向左”、“水平向右”或“为零”），水平拉力F 大小为 _N，水平拉力 F 的功率为 _W。【答案】 0.12水平向右809.6【解析】【分析】滑轮为动滑轮，滑轮移动的速度等于物体移动速度的二分之一；根据力的作用的相互性得出物体 A 受到 B 施加的摩擦力的大小及方向；物体A 受到向左的拉力等于地面对A 的摩擦力 f 地加上物体 A 受到 B 施加的摩擦力fA；而滑轮为动滑轮，滑水平拉力F 为 F 左 的 2 倍，据此计算水平拉力 F 的大小；然后利用PFv 计算功率。【详解】1 物体移动的速度v物s物12010 2 m0.24m/
4、st5s则滑轮移动的速度v轮1v物10.24m/s 0.12m/s222 由力的作用是相互的，相互作用力大小相等，方向相反，而物体B 受到 A 的摩擦力与弹簧测力计的拉力是平衡力，大小等于16N，则物体 A 受到 B 施加的摩擦力也为16N，方向水平向右。3 物体 A 受到向左的拉力等于地面对A 的摩擦力加上物体A 受到 B 施加的摩擦力，即F左f地fBA24N16N40N滑轮为动滑轮，则水平拉力F 为F2F左240N80 N4 水平拉力 F 的功率PFv 轮80N0.12m/s9.6W4 小红利用弹簧测力计、钩码来研究动滑轮的作用，每次都匀速提物体，做实验情况如图所示，请观察、比较图中的操作
5、、现象和数据，归纳得出初步结论。（ 1）由（ a）（ b）两图 _ 。（ 2）由（ c）（ b）两图 _ 。【答案】使用动滑轮匀速(竖直 )提物体，省力但是不能改变用力的方向。使用同一动滑轮匀速 (竖直 )提不同物体，物体越轻，拉力越小。【解析】【详解】(1)1 由图可知 ,比较 (a)、 (b)两图提起物体一样重,(b) 中弹簧测力计示数小于(a) 中弹簧测力计示数，所以：使用动滑轮可以省力，动滑轮相当于一个动力臂是阻力臂两倍的杠杆，所以不能改变用力方向；(2)2 比较图 (b) 与 (c)可得：使用动滑轮匀速提升不重物时，物体重力越轻，所用的拉力越小，越省力。5 高速铁路的输电线，无论冬、
6、夏都绷的直直的，以保障列车电极与输电线的良好接触。图为输电线的牵引装置。钢绳通过滑轮组悬挂20 个相同的坠砣，每个坠砣质量为25kg，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，输电线A 端受到的拉力大小为_N。若 5s 内坠砣串下降了 40cm，则输电线A 端向左移动速度是_m/s 。（ g 取 10N/kg ，不考虑钢绳的热胀冷缩）4【答案】 1 100.04【分析】【详解】120 个坠砣的总重力G=mg=25kg 20 10N/kg=5000N由图知，使用的滑轮组承担A 端拉力的绳子股数n 2，图中坠砣挂在钢绳的自由端，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，可得G 1 FA2则输电线 A 端受到的拉力大小FA=2G
7、2 5000N=1 410N2 图中坠砣挂在钢绳的自由端，则坠砣串下降高度h 2sA，则输电线A 端向左移动的距离sA1 h140cm=20cm=0.2m22A 端向左移动速度sA0.2mv0.04m/st5s6 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，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
8、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=2 2m=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100%800J100%80% ；W总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
9、=W 有用 +W 额 ，所以做的总功相同，由W有用甲 =乙 100%可知两个滑轮组的机械效率相同，即W总7 体重为60kg 的工人利用如图滑轮组将一质量为80kg 的重物A 匀速提升1m，此时该滑轮组的机械效率为80%（不计绳重与摩擦，g 取10N/kg ），小明对此工作过程及装置作出了以下论断：动滑轮重为200N此过程中，工人对绳的拉力做功1000J重物匀速上升过程中，它的机械能增大若增大重物A 的质量，该工人用此滑轮组匀速拉起重物时，机械效率不可能达到90%关于小明的以上论断（）A只有正确B只有正确C只有正确D都正确【答案】C【解析】【分析】【详解】由题意物体所受的重力G物m物 g80kg
10、10N/kg=800N物体上升的高度h1m ，此时滑轮组做的有用功为W有 =G物h800N1m800J根据机械效率公式= W有100%=80% 有，总功为W总W有800JW总 =1000J80%而 W总 = W有W额 有W额 =W总W有 =1000J800J=200J又因为 W额 =G动 h 可得W额200J 200NG动 =h1m均正确。机械能是动能和势能的总和，当重物匀速上升过程中，动能不变，势能增加，它的机械能增大，正确。若要滑轮组的机械效率达到90% ，由效率公式有W有物=m ghW总100%190%m动g) 3h(m物 g3化解可得当 m物 =9m动 时，滑轮组的效率能到达90% ，
11、则若增大重物A 的质量，用此滑轮组匀速拉起重物时，机械效率能达到90%，错误。故选 C。8 小明在实验室内尝试用四种简单机械匀速提升同一物体（不计机械自重和摩擦），如图所示，其中所用动力最小的是（）ABCD【答案】 D【解析】【分析】【详解】设物体重力为G，不计机械自重和摩擦；A 图中为斜面，由功的原理可得F1 4m G 2m解得 F1 0.5G；B 图中为滑轮组，通过动滑轮绳子段数1G；n 3，所以 F2 3C 图中为动滑轮，动力作用在动滑轮的轴上，则F3 2G；D 图中是杠杆，设杆与水平面的夹角为，则有F4 4cosG 1 cos 1解得 F4 G。4由此可知动力最小的是D。故选 D。9
12、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 cm 2 ，动滑轮所受的重力为摩擦，小夏对地面的压强为_Pa。120 N，若不计绳重和【答案】 7500【解析】【分析】【详解】小夏对绳子的拉力为F1( G G动 )1( 280N 120N) 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500N200N300N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S400cm 20.04m 2小夏对地面的压强F
13、压300N7500Pap0.04m2S10 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2 3B甲、乙的机械效率之比是1 1C甲、乙拉力的功率之比是3 2D甲、乙绳的自由端速度之比是1 1【答案】 B【解析】【分析】【详解】A不计绳重及摩擦，拉力F 1 G物 G轮 n由图知， n 甲=2， n 乙=3，所以绳端的拉力分别为1F甲G物G轮F乙1G轮G物3则甲乙拉力之比F乙1G轮1G物F甲G物3G轮 =3 22故 A 错误；D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
14、 =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 =2v 3v=2 3故 D 错误；C由 PFv 可得，甲、乙拉力的功率之比PF甲v甲32: P1:1甲乙23F乙v乙故 C 错误；B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。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 =1
15、00N，每一个滑轮重力均为 20N，则下列说法正确的是（ ）A b 处绳子的拉力为50NB G2=280NC e 处绳子的拉力为140ND G2=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、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G1 G动100N+20NFb60N22故 A 错误；C e 处绳子的拉力为Fe2FbG动260N20N140N故 C 正确；BD G2 由两根绳子加上f 承担，则G2G动2FbFfF f2FbG动则G24Fb460N240N故 B、 D 错误。故选 C。12 用同一滑轮按
16、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=1( G+G动 )=1 (10N+1N)=5.5N22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
17、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W有用C 正确；=知，甲方式的机械效率较高，故W总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= W 知，乙装置手的拉t力做功功率较大，故D 错误。故选 C。13 如图所示，工人师傅用250N 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
18、：F =12GG动；则动滑轮的重力：G动 =2 FG =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= W总 = 1000J =50W ；t20s故 B 正确，不符合题意；C拉力做的有用功：W =Gh=400N2m=800J ；滑轮组的机械效率：W有100%= 800J100%=80%；W总1000J故 C 错误，符合题意；D若提升物重变为 G =500N ，则拉力为：F = 1G +G动= 1500N+100N =300N ；22故 D 正确，
19、不符合题意。14 物体做匀速直线运动，拉力 F=60N，不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重，则物体受到的摩擦力是（ ）A 60NB 120NC 20ND 180N【答案】 D【解析】【分析】分析滑轮组的动滑轮绕绳子的段数，不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重，根据F1 f 得n到物体受到的摩擦力。【详解】由图可知，动滑轮上的绳子段数为 3，不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重，则物体受到的摩擦力f3F360N180N故选 D。【点睛】本题考查滑轮组的特点，解决本题的关键要明确缠绕在动滑轮上的绳子的段数。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 /
20、 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的速度为A10牛， 4 米 / 秒B2.5 牛， 4 米 / 秒C 10牛，2 米 / 秒D 2.5 牛， 2 米 / 秒【答案】 A【解析】【分析】【详解】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 利用质量相等的滑轮，组装成如图所示的两种方式，将同一重物提升相等高度。若绳重和摩擦不计，下列分析中正确是 ( )A甲图中绳自由端移动距离较小B乙图中绳自由端作用力较小C
21、两种方式所做的额外功相等D增大提升高度，机械效率都会变大【答案】 C【解析】【详解】A若物体升高高度为hs甲2h ， s乙2h ，则 s甲s乙 。故 A 错，则拉力移动的距离为误；B甲中： 2F甲 =G动 +G ，乙中： 2F乙 =G动G ，所以 F甲 =F乙 。故 B 错误；C甲中： W甲额 =G动 h ，乙中： W乙额 =G动 h ，所以 W甲额 =W乙额 。故 C 正确；D机械效率公式：= W有 = GhGhG ，W总Fs Fnh nF所以机械效率跟物体升高的高度无关。故D 错误。17 关于图中的简单机械，说法正确的是（）A图甲中的剪铁片剪刀的动力臂小于阻力臂，所以是省力杠杆；B图乙中旗
22、杆顶端装有动滑轮，利用它来升国旗，可以改变力的方向；C利用图丙中的滑轮组提升重物，省功但费距离；D利用图丁中的滑轮组提升重物，省力又能改变力方向。【答案】D【解析】【详解】A剪铁片剪刀使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A 错误；B图乙中旗杆顶端装有定滑轮，利用它来升国旗，可以改变力的方向，故B 错误；C使用任何机械都不省功，故C 错误；D利用图丁中的滑轮组提升重物既省力又能改变力的方向，使用方便，故D 正确。18 如图，小华用滑轮组匀速提升一个重为900N的物体，人拉绳的力F 为350N，不计绳重和摩擦，若用这个滑轮组匀速提升2100N 的物体，绳未断裂，人的拉力为（）A650NB
23、700NC 750ND 800N【答案】 C【解析】【分析】【详解】由图可知，通过动滑轮绳子的段数：n=3，不计绳重和摩擦，绳子自由端拉力：F1= 1 （ G+G 动），3由此可得动滑轮重：G 动 =3F1-G=3 350N-900N=150N，当提起 2100N 物体时，人的拉力：F2= 1 （ G1+G 动 ）= 1 （ 2100N+150N） =750N33故选 C19 如图所示，在粗糙水平地面上，用10N的力F 沿水平方向拉滑轮（不计滑轮重力）木板 B 静止，木块A 在粗糙木板B 上水平向左做匀速直线运动，5s 内木块A 移动了0.5m ，滑轮组的机械效率为80%?下列说法正确的是（）
24、A木块 A 受到的摩擦力为5NB地面对木板B 的摩擦力为4NC 5s 内绳子拉力对木板B 做的功为2JD拉力 F 的功率为 0.5W【答案】 D【解析】【分析】【详解】A滑轮组的机械效率为 80%，根据公式= W有 F绳 2s可算出绳子上的力为W总F拉 sF拉 80% 10N80%4NF绳 =22木块 A 在粗糙木板 B 上水平向左做匀速直线运动，根据二力平衡，摩擦力等于绳子上的力，为 4N， A 错误；B木板 B 静止，受力平衡，对其受力分析，受到绳子的拉力为5N ，方向向右，还受到木块 A 的摩擦力为4N，方向向左，因此地面给木板B 的摩擦力大小为1N，方向向左，B 错误；C 5s 内木板
25、B 静止，绳子拉力对木板B 做的功为0J， C 错误；D 5s 内木块A 移动了0.5m，则拉力拉着滑轮移动了0.25m，拉力F 的功率为WFs10N 0.25mPt0.5Wt5sD 正确。故选 D。20 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 GB1F2G3CF31G2DF41 G2【答案】 C【解析】【分析】【详解】A由图像可知l1=l 2，由杠杆平衡条件Fl1 1F2 l2 可得 F1=G，故正确，不符合题意；B由图像可知滑轮组n=3，则F21 G，故正确，不符合题意；3C由图像可知动滑轮动力作用在轴上，则F32G ，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F41 G ，故正确，不符2合题意。故选 C。