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1、一、初中物理滑轮组的省力问题1 如图所示，某人通过滑轮组将深井中的物体拉至井口.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=720N 2m=1440J；(2)由图可知，滑轮组的有效绳子段数为G +G动，则动滑轮的重力为：n=3，根据 F=nG动 =nF-G=3 300N-720N=1
2、80N；(3)根据= W有用 = Gh = Gh = G ，W总 Fs Fnh Fn人拉起货物时的机械效率为：G720N=80%。Fn300N 3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%。2 用一个动滑轮提起重 100N 的物体（绳重与摩擦不计），所用拉力 60N。若用此动滑轮将重 200N 的物体以 0.2m/s 速度匀速上升时，拉力功率为 _W。较前一次提升物体，该滑轮的机械效率_（选填“变大”、“不变”或“变小”）【答案】 44变大【解析】【详解】1 根据题意可知，物体以 0.2m/s 速度匀速上升，对于动滑轮，绳子移动的速
3、度v=20.2m/s=0.4m/s绳重与摩擦不计，则拉力1F=(G 物 +G 动 )2即160N=(100N+ G 动 )2解得 G 动 =20N ，用此动滑轮将重200N 的物体时，拉力1F =(200N+20N)=110N2拉力功率为P=F v=110N0.4m/s=44W拉力功率为44W 。2 较前一次提升物体，物体的质量增加，重力增大，有用功增大，而摩擦不计、动滑轮重不变，额外功不变，这样有用功在总功中所占的比例增大，滑轮组的机械效率将增大。3 用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，分别匀速将两个相同的钩码在相同时间内提升相同高度，若不计绳子与滑轮的摩檫，
4、_装置更省力（选填“甲”或“乙”）。甲装置的机械效率_乙装置的机械效率（选填“高于”、“低于”或“等于”）。甲图中若钩码总重100N，动滑轮重为20N，不计摩擦及绳重，若工人将绳子匀速向上拉6m，则泥桶上升的高度为_m ，滑轮组的机械效率为 _。【答案】甲等于283. 3%【解析】【详解】1 不计摩擦，拉力F= 1 （G 物+G 轮 ）， n 甲=3 ，n 乙 =2，绳子受的拉力：nF 甲= 1 （G 物 +G 轮），3F 乙 = 1 （ G 物 +G 轮 ），2F 甲F 乙，甲更省力；2动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W 额=G 轮 h， W 有用 =G 物 h，故利用滑轮组做的有用功
5、相同、额外功相同，总功相同，据=W有用甲可知，滑轮组的机械效率相同，即：W总乙；=3如甲图，泥桶由3 股绳子承担，则n=3， s=3 h，s=6m，泥桶上升的高度为：h=116m=2m ；s=3 34 不计摩擦及绳重，则滑轮组的机械效率为：W有用W有用GhG100N100 % 83.3%。=W总= W有用 W额 = GhG动 h = GG动=100N 20N4 如图所示，物体A 重100N，沿水平方向匀速拉动物体前进时，若物体A 与地面间摩擦力 f=60N，不计滑轮重和绳与滑轮间摩擦，则绳端的拉力移动 3 米时，物体A 向左移动 _m 。F 是 _N，当绳子自由端向左【答案】 201【解析】【
6、分析】由图中滑轮组可知，n=3，由于不计绳重、摩擦及滑轮重，根据滑轮组的省力公式F 1 f 得到拉力大小；根据绳子自由端移动的距离与物体运动的距离的对应关系得到物3体运动的距离。【详解】1 由图可知，与动滑轮相连的绳子段数是n=3，因不计绳重、摩擦及滑轮重，则绳端的拉力11Ff60N 20N332 物体运动的距离为s拉3ms物1m33【点睛】本题考查滑轮组省力公式的应用，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是对动滑轮上绳子段数的判断。5 工人用图甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定，滑轮组的机械效率随建材重力变化的图像如图乙所示，滑轮和绳的摩擦力及绳重忽略不计。则：（1）若某次运送建材的质
7、量为40kg，滑轮组的机械效率是 _。动滑轮的重力是_N。（2）若工人在 1min 内将建材匀速竖直向上提升12m ，作用在绳上的拉力为500N 时，拉力的功率是 _W，运送建材的重力是_N，此时的机械效率是_。【答案】 50%40020060060%.【解析】【分析】【详解】(1)1 建材质量为40kg，其重力为Gmg =40kg10N/kg=400N由图乙得，当建材重力为400N 时，滑轮组机械效率为50%。2 此时机械效率=G400=50%GG动400+G动解得 G 动=400N。(2)3 滑轮组由一个动滑轮和一个定滑轮组成，与动滑轮相连的绳子有两段，则该滑轮组可以省一半的力，建材向上提
8、升了12m ，则绳子段移动的距离为24m ，拉力功率PWFs = 500N 24m =200Wtt60s4 滑轮组省一半的力，所以G材 +G动 =2F解得 G材 =600N 。5 此时的机械效率为G材=600=60%=G动600+400G材6 如图所示，在水平拉力F 的作用下，重为300 N的物体恰能在水平桌面上以0.lm/s的速度做匀速直线运动，此时物体与桌面的摩擦力大小为60N（不计绳重、动滑轮重及摩擦），则拉力F=_N及其功率P=_W 。【答案】 206【解析】【详解】1 由图可知，与动滑轮相连的绳子段数为 3，不计绳重、动滑轮重及摩擦，则绳端的拉力：F= 1 f= 1 60N=20N
9、；332 绳子自由端移动的速度为：v 绳 =3v 物 =30.1m/s=0.3m/s ；则拉力 F 的功率为：P=Fv 绳=20N 0.3m/s=6W 。7 小黄同学用水平力运动了 120cm，物体F 拉动如图所示装置，使重200N 的 A 物体B 重 100N （物体 B 与 A 始终接触），此过程中5s 内在水平地面上匀速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
10、_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 施加的摩擦力据此计算水平拉力F 的大小；然后利用fA；而滑轮为动滑轮，滑水平拉力PFv 计算功率。F 为F 左 的 2 倍，【详解】1 物体移动的速度s物12010 2 mv物0.24m/st5s则滑轮移动的速度v轮1 v物 1 0.24m/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
11、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/s9.6W8 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、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
12、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。9(1)如图甲所示，图中的装置相当于一个_(填一种简单机械的名称)(2)如图乙所示，使用此简单机械的主要目的是_(3)如图丙所示，橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，中间系一个钩
13、码，就做成了能自动回头的“”“明_魔罐 ，当将魔罐 在水平地面上滚出后，还能自动滚回来，这说【答案】滑轮组省力机械能之间可以相互转化【解析】【详解】(1)1 由图甲可知，绳子和木棍组合在一起，起到滑轮组的作用，用较小的力就可以使作用有较大力的两根木棍靠拢，说明使用该滑轮组可以省力；(2)2 图乙是过盘山公路，盘山公路相当于斜面，山高一定，盘山公路相当于增大了斜面长度，因为在斜面高一定时，斜面越长越省力，所以人们修建盘山公路的目的是为了省力；(3)3 魔罐在开始滚动的时候，具有动能，滚动的过程中，罐子动能转化为橡皮筋的弹性势能，当动能为零时，弹性势能最大，魔罐开始向回滚动，在魔罐滚回来的过程中橡
14、皮筋弹性势能减小，罐子动能增大，弹性势能转化为动能。魔罐来回滚动，说明了机械能是可以相互转化的。10 一名质量为 55kg、双脚与地面接触面积为 0.04m2 的学生站在水平地面上，要用滑轮组在 20s 内将 600N 的重物匀速提升 1m 。（ g=10N/kg ）求：(1)他站在地面上时对地面的压强多大？(2)画出滑轮组的绕线方式。(3)若匀速提升过程中滑轮组的机械效率是75%，拉力的功率多大？【答案】 (1)13750Pa； (2)；(3)40W【解析】【分析】【详解】(1)站在地面上时，对地面的压力大小等于自身重力，则对地面的压强为G人mg55kg 10N/kg13750PapS0.0
15、4m2S(2)因为重物运动方向向上，人在地面上通过上方定滑轮改变力的方向，拉力方向向下，2股绳子与动滑轮接触以省力，故滑轮组的绕线方式如图所示：。(3)有用功为克服重物重力势能做的功，为W有G物 h拉力做的总功为拉力的功率与所用时间的乘积，为W总Pt滑轮组的机械效率为= W有100%W总可知W总W有G物 hPt则G物 h600N 1mP20s40Wt0.75答： (1)他站在地面上时对地面的压强是13750Pa；(2)滑轮组的绕线方式见解析；(3)拉力的功率是 40W。11 如图甲所示，重为160N 的物体在大小为20N，水平向左的拉力F1 作用下，沿水平地面以 3m/s 的速度做匀速直线运动
16、。如图乙所示，保持拉力F1 不变，用水平向右的拉力F2，拉物体匀速向右运动了1m ，若不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦，则（）A物体向左运动时，拉力F1 的功率P1=60WB物体与地面之间的摩擦力f=20NC物体向右运动时，拉力F2=40ND物体向右运动时，拉力F2 所做的功W2=80J【答案】 CD【解析】【分析】【详解】A由图甲可知，绳子承担物体受到的拉力的段数n 为2，物体以3m/s的速度做匀速直线运动，在拉力作用下绳子末端的速度为v2v物23m/s6m/s则物体向左运动时，由PWFsFv 可得拉力F1 的功率ttP1F1v20N6m/s120W故 A 错误；B图甲中物体做匀速直线运动
17、，物体受到的拉力与摩擦力是一对平衡力，而绳子承担力的段数 n 为 2，所以物体与地面之间的摩擦力f2F1220N40N故 B 错误；C物体向右运动时，由于物体和地面没有改变，则所受摩擦不变，方向向左，同时物体向左还受到两股绳子施加的拉力，每股绳子的拉力为20N，物体右侧的滑轮为动滑轮，对物体的拉力为2F2，则有2F22F1f80N解得 F2 =40N，故 C 正确；D在不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦时，物体向右运动时，拉力F2 所做的功W2F2 s240N2 1m80J故 D 正确。故选 CD。12 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）
18、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
19、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=W 有用 +W 额 ，所以做的总功相同，由W 有用 100%可知两个滑轮组的机械效率相同，即甲 =乙 W总13 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
20、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 g80kg10N/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 =1000J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2
21、00J 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m物 gh=100%190%W总(m物 g m动g) 3h3化解可得当 m物 =9m动 时，滑轮组的效率能到达90% ，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。14 如图所示，用F1 的力将物体B 匀速提升h，若借助滑轮组用F2 的力把物体B 匀速提升相同高度。下列说法确的是（）A使用滑轮组过程中，绳子移动距离是物体的上升高度的两倍B F1 一定大于 F2F1hC滑轮组的
22、机械效率为3hF2D F2 做功的功率比F1 做功的功率大【答案】 D【解析】【分析】【详解】A动滑轮与 3 股绳接触，故 n=3，使用滑轮组过程中，绳子移动距离是物体的上升高度的三倍，故 A 错误；B由于F2= GG动 = F1G动33故如果动滑轮很重，则F1 不一定大于F2，故 B 错误；C滑轮组的机械效率为W有用GhF1hW总100%3F2hnF2 h故 C 错误；D F1 做功的功率为P1 =F1vF2 做功的功率为P2nF2v( F1G动 )v可知， F2 做功的功率比F1 做功的功率大，故D 正确。故选 D。15 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
23、），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；1B 图中为滑轮组，通过动滑轮绳子段数n 3，所以 F2 G；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。16 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
24、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 F1G ；2D图中滑轮组的动滑轮绕3 段绳，拉力 F1G ；3所以最省力的是D 中滑轮组。故选 D。17 如图，某同学旅游时，发现一种利用滚轴和绳子组装的特殊机械。当地人借助这种装置可以将较重的物体很轻便地搬运到二楼上面。他借助该装置提升100N 的重物（不计摩擦和装置的自重）。下列说法正确的是（）A可以把A、 B 简化看成动滑轮B人将绳拉过1m 时，物体也上升1mC物体匀速上升时，人对绳的拉力为20ND利用该装置不能省力，但能改变力的方向【答案】 C【解析】【分析】【详解】A由图知道，提升物体时，A 的轴固定不动，即
25、属于定滑轮；而B 和物体一起移动，属于动滑轮，故A 错误；B由图知道，A、 B 组成的是滑轮组，且n=5，所以，拉力端移动距离s=5h当人将绳拉过1m时，物体上升的高度h=0.2m ，故B 错误；C不计摩擦和装置的自重，人对绳的拉力F11 G51100N520N故 C 正确；D由以上分析及图示知道，利用该装置既能省力，又能改变力的方向，故故选 C。D 错误。18 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
26、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。19 如图所示，置于水平桌面上的物体在匀速下降了40cm 的过程中，拉动物体及滑轮轴上的摩擦，则下列说法正确的是（A 重 50N，物体 B 重 30N，动滑轮重10N，物体A 在水平桌面上匀速移动了一段距离，忽略绳重）BA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30
27、ND若对物体A 施加一个水平向左的力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S2h240cm80cm=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F 1(GBG动 )1(30N 10N) 20N22绳子拉力对物体A 做的功为WF S20N 0.8m 16J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
28、小相等，所以摩擦力为fF 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FfF 20N20N=40N故 D 正确。故选 D。20 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】 A25【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 F 的大小为 25N。2