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1、一、初中物理滑轮组的省力问题1 用如图所示的滑轮组吊装100 袋大米，每袋大米的质量是50kg，绳子能承受的最大拉力为 1200N，不计滑轮以及绳重，不计轮、轴间摩擦，g 取 10N/kg，则至少需要吊运的次数是（）A9 次B 10 次C 11 次D 12 次【答案】 D【解析】【详解】由题意及图知吊起重物的绳子股数为n=4，最大拉力 F 1200N，一次能吊起的大米重力为：G14F4 1200N 4800N ，一次能吊起的大米质量为：m1G4800Ng480kg ，10N/kg因为每袋大米的质量是50kg，故一次能吊起的大米袋数为：n1480kg9.6袋 ，50kg / 袋由题意知一次能吊起
2、9 袋大米，即n1 9 ，则至少需要吊运的次数是：100袋n11.1次 ，9袋 / 次至少需要吊运12 次。故选D。2 如图所示，分别利用甲、乙两滑轮匀速提起两个相同的重物（不计滑轮重力及摩擦），其中甲装罝为 _滑轮，它的优点是可以_，若相同时间内，拉力F1、 F2 做相同的功，则拉力F1、 F2 做功时的功率P1_ P2，重物被竖直提升的高度h 甲 _h 乙 （最后两空均选填“小于”、“等于”或“大于”）【答案】定可以改变用力的方向等于等于【解析】【分析】【详解】1 由图示可知，甲是定滑轮；2 甲装置中物体向上运动，拉力的方向是向下，所以甲滑轮可以改变用力方向；3 相同时间内，拉力F1、 F
3、2 做相同的功，根据P= W 可知，拉力F1 、F2 做功时的功率P1 等t于 P2 ；4 用滑轮甲、乙匀速提升两个相同的重物（不计滑轮重力及摩擦），它们都是克服物体的重力做功，即W=Gh，因为拉力 F1 2做的功相同，所以重物被竖直提升的高度相同，h甲、 F等于 h 乙 3 用如图所示的滑轮组，将重为16 N的物体以0.2 m/s的速度匀速提升，滑轮组的机械效率为80%，若不计绳重及摩擦，拉力F 为 _N，拉力的功率为_W，动滑轮的重力为_N【答案】 1044【解析】【分析】【详解】（1）由图知，n=2，则拉力端移动的距离s=2h，滑轮组的机械效率：W有用GhGhGW总FSF 2h2F则拉力
4、G16NF210N280%（2）拉力端移动的速度v=2v 物=20.2m/s=0 . 4m/s ，拉力做功功率 :P=Fv=10N0.4m/s=4W ；（3）不计绳重及摩擦，拉力F 1 G G动2动滑轮重力：G 动=2F G=210N16N=4N 4 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
5、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】5 在水平桌面上放一个重300N的物体，物体与桌面间的摩擦力为60N，如图所示，若不考虑绳子重力和轮与轴之间的摩擦，使物体以0.1m/s 的速度匀速移动时，水平拉力的大小为_ N，拉力做功的功率为_W【答案】 206【解析】【详解】因为物体在水平桌面上匀速运动，所以物体受的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，即F拉f60N从图可知，此滑轮组有三股绳子承担对物体的拉力，不考虑绳的重力和绳的摩擦，绳子自由端的水平拉力为
6、F1 F拉160N=20N33水平拉力的功率WFs20N 3 0.1m/s=6WPFv F 3 v物tt6 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
7、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s物120102 mv物5s0.24m/st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
8、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fBA24N 16N40N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/s9.6W7 一工人利用如图所示的滑轮组提起重物，当被提起重物的重力是150N时，滑轮组的机械效率为60%。若忽略绳重、滑轮摩擦，则动滑轮重_N。【答案】 100【解析】【分析】【详解】因不计绳重和摩擦，由题意可知，效率G物=60%G物G动则动滑轮的重力为G物150NG动 =-G物 =-150N=100N故动滑轮的
9、重力为100N。8 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
10、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，中间系一个钩码，就做成了能自动回头的 “魔罐 ”，当将 ”魔罐 “在水平地面上滚出后，还能自动滚回来，这说明_【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
11、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 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F
12、1 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。11 如图所示两个物体A 和 B，质量分别为M和 m（已知 Mm），用跨过定滑轮的轻绳相连， A 静止在水平地面上若滑轮与转轴之间的摩擦不计且滑轮质量不计，则（）A天花板对滑轮的拉力大小为（M+m） gB绳子对物体A 的拉力为（ M-m） gC地面对物体A 的支持力为MgD绳子对天花板的拉力为2mg【答案】 D【
13、解析】【详解】B由图可知该滑轮为定滑轮，因物体B 静止，则滑轮两侧每股绳子上的拉力都等于物体B的重力 mg，所以绳子对物体A 的拉力为mg，故 B 错误；A滑轮与转轴之间的摩擦不计且滑轮质量不计，该滑轮受到天花板对它向上的拉力和两股绳子向下的拉力，所以由力的平衡条件可知，天花板对滑轮的拉力大小为2mg，故 A 错误；D根据相互作用力可知，滑轮对天花板的拉力大小也为2mg ，即绳子对天花板的拉力为2mg，故 D 正确；C物体 A 受三个力的共同作用，向下的重力GMg 、绳子向上的拉力F=mg 和地面对物体 A 向上的支持力N；由于物体A 处于静止状态，所以物体A 所受的三个力的合力为0，即FNG
14、所以，地面对物体A 的支持力的大小为NGFMgmg （ Mm） g故 C 错误。故选 D。12 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 / 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，当滑轮在力的速度为 :F 的作用下以2 米 / 秒的速度匀速向上运动，重物22m/s=4m/s此时拉力应该是物重的2 倍，因此拉力为:F=2G=2
15、5N=10N故选 A13 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
16、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D 错误。故选C。14 如图 ,水平桌面上的物体A 重 100N，物体 B 重 40N，此时物体B 恰能匀速下降；当用一水平向左的力F 拉动物体A 在 2s 内匀速向左移动1m 的过程中，若不计动滑轮和绳的重力，不计绳与滑轮及滑轮轴间的摩擦，则下列说法正确的是（）A B 上升了 2mC物体 A 与桌面间的滑动摩擦力为40NB拉力D吊着F 的功率为20WB 物体的绳子所做的功为40J【答案】B【解析】【分析】【详解
17、】A滑轮组的动滑轮绕2 段绳，当用一水平向左的力F 拉动物体A 在 2s 内匀速向左移动1m 的过程中， A 移动的距离为B 升高高度的2 倍， B 上升了1mhB=0.5m ，2故 A 错误；BC当 A 向右做匀速直线运动， A 水平方向上受到水平向右的拉力和向左的摩擦力为一对平衡力，故11f=GB= 40N=20N，22当 A 向左做匀速直线运动，水平方向上受到水平向左的拉力、向右的摩擦力、B 对 A 的拉力，由于滑动摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关，因压力不变，接触面的粗糙程度不变，故摩擦力不变，所以向右的摩擦力为：f=20NA 向左做匀速直线运动，受到平衡力的作用，A 受到
18、的水平向左的拉力为：1F=f+GB=20N+20N=40N，2拉力 F 的功率为：WFs40N1mP=20W，tt2s故 B 正确， C 错误；D绳子拉力对物体B 所做的功为：W=GBhB=40N 0.5m=20J，D 错误15 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两种方式所做的额外功相等【答案】 CD增大提升高度，机械效率都会变大【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
19、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FsFnhnF所以机械效率跟物体升高的高度无关。故D 错误。16 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 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
20、：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 C17 如图所示，在水平地面上，木箱重 600N ，受到的摩擦力为 300N，用力 F 拉动木箱使它匀速直线运动了 2m（不计滑轮重量及绳与滑轮间的摩擦），下列说法正确的是（）A拉力 F 的大小为100NB拉力 F 的大小为 200NC绳自由端移动了4mD绳自由端移动了 1m【答案】 C【解析】【详解】AB由图知， n=2，不计滑轮重及绳与滑轮间的摩擦，则拉力F1
21、f1300N 150N22故 A、 B 错误；CD绳子的自由端移动的距离s2s物22m4m故 C 正确、 D 错误。故选 C。18 如图所示，置于水平桌面上的物体A 重 50N，物体B 重30N，动滑轮重10N，物体B在匀速下降了40cm的过程中，拉动物体A 在水平桌面上匀速移动了一段距离，忽略绳重及滑轮轴上的摩擦，则下列说法正确的是（）A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30ND若对物体【答案】 DA 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【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
22、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(GB G动 )1(30N 10N) 20N22绳子拉力对物体A 做的功为WF S20N0.8m16J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
23、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。19 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。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
24、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，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 =
25、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。20 为了开发和利用深海的资源，我国某科研考察队在远海进行科学实验时，使用母船上的起降设备，将我国最新自主研制的“潜龙三号”无人潜水器，从母船甲板上吊起并降到海面上，如图甲所示，该起降设备利用了液压装置、杠杆、滑轮组等，“潜龙三号”潜水器是我国最新研制的具有高智能的自动巡航潜水器，长3.5 米、高1.5 米、重1.5 吨，可抵达 3850 米深海连续航行42 小时48 分钟、航程15682公里。(1)起降设备中滑轮组的结构示意图如图乙所示
26、，请你用笔画线代表钢丝绳，画出最省力的绕线方法 _。(2)该起降设备若在1min 内将“潜龙三号”匀速提升了20m，该过程中钢丝绳的拉力由电动机提供，电动机的输出功率是10kW，则钢丝绳的拉力是多少_？(3)该滑轮组的机械效率是多少_ ？【答案】7500N 50%【解析】【分析】(1) 在使用滑轮组提升重物时，既要考虑到它的省力情况，还应注意动力的施力方向。(2)已知作用在动滑轮上的绳子段数和“潜龙三号”上升的高度，可以得到钢丝绳拉下的长度；已知电动机的输出功率，可以得到拉力做的功；已知拉力做的功和做功时间，利用公式 PW得到拉力。t(3)根据 Gmg 和 W有Gh 求出有用功，再根据= W有
27、100% 求出该滑轮组的机械效W总率。【详解】(1)1对由两个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组，可绕线方法有4 股和 5 股两种，两种方法都达到了省力的目的，但拉力的方向不同，有5 股绕线的方法拉力方向向上；有4 股绕线的方法拉力方向向下，根据题意可知拉力方向向下，因此从定滑轮上固定，如图所示：(2)2 钢丝绳端移动的距离snh420m80m把“潜龙三号”提升20m 拉力做的功WPt10103 W60s6105 J钢丝绳的拉力W6 105 JF7500Ns80m(3)3 “潜龙三号”的重力Gmg1.5 103 kg10N/kg1.5 10 4 N有用功W有Gh1.5 104 N20m3 105 J滑轮组的机械效率W有100%3105 J50%W6100%105 J