2020-2021培优易错试卷滑轮组的省力问题辅导专题训练及详细答案.docx

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1、一、初中物理滑轮组的省力问题1 用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率G 物的关系，改变G 物，竖直向与物重上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出与 G 物 的关系如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是（）A同一滑轮组的机械效率随 G 物 的增大而增大，最后等于100%B此滑轮组动滑轮的重力为5NC当 G 物 =15N 时，滑轮组机械效率为=75%D G 物 不变，改变图甲中的绕绳方式，滑轮组的机械效率仍不改变【答案】 D【解析】【分析】【详解】A使用滑轮组时，克服物重的同时，不可避免地要克服动滑轮重、摩擦和绳子重做额外功，所以总功一定大于有用功，机械效率一定小于1，即同一滑轮组的机械效

2、率随 G 物 的增大而增大，但最终不能等于100%，故 A 错误；B由图可知，G 物=12N，此时 =80%，则G物 hFs且有80%nFG物G动snh代入可得G物12N80%G物G动12NG动故滑轮组动滑轮的重力为G动3N故 B 错误；C当 G 物 =15N 时，滑轮组机械效率为G物15N83%G物G动15N3N故 C 错误；D G 物 不变，改变图甲中的绕绳方式，如图所示因为此图与题干中甲图将同一物体匀速提高相同的高度，所以所做的有用功相同；忽略绳重及摩擦时，额外功相同，所以总功相同，滑轮组的机械效率仍不改变，故故选 D。D 正确。2 用一个动滑轮将重为8N的物体匀速提高1m，所用竖直向上

3、的拉力为5N，则动滑轮的机械效率为 _%；用此动滑轮将重为18N 物体也提高 1m 时，所做的总功是 _J。（不计绳重和摩擦）【答案】 80 20【解析】【分析】使用动滑轮，承担物重的绳子股数n=2，绳子末端移动的距离s=2h，有用功就是将物体提升对物体做的功（ W有Gh ），拉力 F 做的功为总功（ W总Fs ），再利用机械效率的公式求出动滑轮的机械效率；根据W总W有W额 求出额外功，不计绳重和摩擦，使用动滑轮做的额外功就是提升动滑轮做的功W额G轮 h ，知道提升的高度，可以求出动滑轮重；再利用F1 G轮 G物 求拉力大小，知道 s=2h，利用功的公式求拉力做的功（总n功）大小，根据WGh

4、求出有用功，利用效率公式求出此时滑轮组的机械效率。【详解】1 使用动滑轮时，承担物重的绳子股数n=2，物体被提升的高度h=1m，拉力移动距离snh2 1m2m有用功为W有Gh8N1m8J拉力做的总功为W总Fs5N2m10J滑轮组的机械效率W有100%8J100%80%W总10J2 根据 W总 W有 W额 可知，额外功为W额 W总W有10J8J2J不计绳重和摩擦，根据W额G轮 h 可知，动滑轮的重力G动W额2J2Nh1m不计绳重和摩擦，则有F1 G动G物2N 18N10N2拉力做的总功W总F s 10N 2m20J3 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

5、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，_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 2 83. 3%【解析】【详解】11 不计摩擦，拉力 F= （G 物+G 轮 ）， n 甲=3 ，n 乙 =2，绳子受的拉力：n1F 甲=（G 物 +G 轮），F 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

6、额=G 轮 h， W 有用 =G 物 h，故利用滑轮组做的W有用有用功相同、额外功相同，总功相同，据=可知，滑轮组的机械效率相同，即：甲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：11h=s=6m=2m ；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=Gh=G100N=W额Gh G动 hG=100 % 83.3%。W总W有用G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

7、 是 _N，当绳子自由端向左【答案】 201【解析】【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1F 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F1f160N 20N332 物体运动的距离为s物s拉3m31m3【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 如图所示的滑轮组（不计滑轮重、绳与滑轮的摩擦），在拉力 F 的作用下，物体水平向左做匀速直线运动，弹簧测力计

8、的示数为 6N， 则物体受到地面的摩擦力大小为_N。一段时间内物体沿水平方向移动了5m，拉力 F 做功 _J。【答案】 1260【解析】【分析】【详解】1 由图可知， n=2，弹簧测力计的示数为 6N，则拉力为 6N ，摩擦力f=2 6N=12N摩擦力为12N。2 拉力移动的距离s =2s=25m=10m拉力做的功W=Fs=6N 10m=60J拉力做的功为60J。6 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

9、则动滑轮的重力为G物150NG动 =-G物 =-150N=100N故动滑轮的重力为100N。7 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：

10、n=3，根据 F=nG动 =nF-G=3 300N-720N=180N；(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：G 720N= =80%。Fn300N3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%。8 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，

11、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，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

12、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

13、 105 JF7500Ns80m(3)3 “潜龙三号”的重力Gmg1.5 103 kg10N/kg1.5 10 4 N有用功45W有 Gh 1.5 10 N 20m3 10 J滑轮组的机械效率W有100%3105 J50%W6100%105 J9 如图所示的滑轮组，不计绳重及摩擦。水平拉力F 作用下将重为动，已知绳子自由端速度为0.3m / s ，物体 A 受到的摩擦力f0.1G30N 的物体，水平拉力A F匀速拉为_ N ，在2s内物体移动的距离为_ m。【答案】 10.2【解析】【详解】1 由图可知，连接动滑轮的绳子股数n=3，由题意知，物体A 受到的摩擦力f0.1G0.130N3N不计绳

14、重及摩擦，则水平拉力：11Ff3N1Nn32 物体的速度：v物1 v绳 1 0.3m / s 0.1m/ sn3s由 v得，在 2s 内物体移动的距离ts物v物t0.1m/s2s0.2m故 2s 内物体移动的距离为0.2m 。10 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 GBF21G3CF31 G2DF41 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；1G ，故正确，不符合题意；B由图像可知滑轮组 n=3，则 F23C由图像可知动滑

15、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。11 如图所示，重300N 的物体在 20N 的水平拉力F 的作用下，以0.2m/s 的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为80%，则在此过程中下列说法正确的是（）A绳子自由端移动的距离为2mB物体与地面间的滑动摩擦力为48NC拉力 F 的功率为 4WD有用功为120J【答案】 B【解析】【分析】【详解】A由图知n 3，则绳子自由端移动的距离s 绳 3s 物 3v 物 t 30.2m/s 10s6m故 A 错；B 因为

16、= W有100% = fs物100%=fs物100%= f100%=80%W总Fs绳F 3s物3F所以物体与地面间的滑动摩擦力f3F80%320N80%48N故 B 正确；C拉力做的功为W 总 Fs 绳 20N6m120J拉力做功的功率W总120Jp12Wt10s故 C 错误；D有用功W 有 fs 物 fv 物 t 48N0.2m/s 10s 96J故 D 错。故选 B。12 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

17、是1 1【答案】 B【解析】【分析】【详解】A不计绳重及摩擦，拉力1F G物 G轮n由图知， n 甲=2， n 乙=3，所以绳端的拉力分别为F甲1 G物G轮2F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 =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、乙拉力的功率之比甲乙F甲v甲32P: PF乙v乙21:13故 C 错误；B不计绳重及摩擦，动滑

18、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。13 如图所示，水平拉力F1（ 6N）将物体（ G=9N）沿直线匀速拉动s1 的距离，做功W1，借助滑轮组， F2使物体在同一水平面上匀速直线运动同样的距离12s，F 所拉绳端的上升距离为 s2 ，做功为 W2，则（）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】【详解】水

19、平拉力F1 将物体沿直线匀速拉动做功：W1F1 s1 ；借助滑轮组，使物体在同一水平地面上匀速直线运动同样的距离，拉绳端的上升距离为s2，做功：W2 F2 s2 ；A做功 W2W1W动 ，故 A 错误；B有 3 股绳子承担 s23s1 ，故 B 错误；1G轮F1，故 C 错误， D 正确。CD F23故选 D。14 质量是 6kg 的物体 A 放在水平桌面上，利用图所示的装置使物体以0.2m/s 的速度做匀速直线运动，弹簧测力计始终保持水平，其示数为2N，不计滑轮和绳子的重和滑轮组内部的摩擦，则（ g 取 10N/kg ）（）A作用在绳端的拉力F 为 6NB在 1s 内拉力 F 做功 1.2J

20、C在 1s 内拉力 F 的功率是0.4WD水平桌面对物体A 的摩擦力是2N【答案】 B【解析】【分析】【详解】A绳子上的力是相等的，因为弹簧测力计的示数是2N，所以，作用在绳端的拉力F 为2N故 A 错误；B根据图示可知，滑轮组动滑轮上有三股绳子。物体A 在 1s 内通过的距离为s=vt=0.2m/s 1s=0.2m绳子自由端移动的距离为s=3s =3 0.2m=0.6m在 1s 内拉力 F 做功为W=Fs=2N 0.6m=1.2J故 B 正确；C在 1s 内拉力 F 的功率为W1.2JP1.2Wt1s故 C 错误；D由图可知，承担摩擦力的绳子股数是3，物体做匀速直线运动，则Ff3所以f=6N

21、故 D 错误。故选 B。15 如图，工人要将一块重900N 的建材运到10m 高处，装置中每个滑轮重100N ，建材上升的速度是0.8m/s 。在施工过程中，下列说法正确的是（）A工人的拉力为500NB工人拉绳的速度为2.4m/sC工人做功的功率为400WD工人做功的机械效率小于90%【答案】 D【解析】【分析】【详解】由两根绳子承担物重，动滑轮和建材总重为1000N，由于有摩擦和绳子自身的重量，所以工人的拉力应大于500N，故 A 错；工人拉绳的速度应是物体上升速度的2 倍为 1.6m/s ，故 B 错；若部考虑绳重和摩擦，工人做功的功率为P=Fv绳 =500N1.6m/s=800W ，由于

22、有摩擦和绳子自身的重量，所以工人做功的功率应大于800W ，故 C 错；对物体做的有用功为W 有=Gh=900N 10m=9000J，而拉力做的总功应大于1000J，所以工人做功的机械效率小于90%，故 D 正确；应选D16 工人用如图所示的滑轮组，在4s 内将重为1500N 的物体沿水平方向匀速移动2m 的过程中，所用的拉力大小为375N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4 倍。在此过程中下列说法不正确的是（）A绳子自由端沿水平方向移动了4mB物体受到的拉力为750NC拉力 F 的功率为 375WD该滑轮组的机械效率一定小于100%【答案】 B【解析】【分析】(1)由图可知滑轮组绳子的有

23、效股数，根据snsA 求出绳子自由端沿水平方向移动；(2)物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，二力的大小相等，根据 FAf 0.4G 求出物体受到的拉力；(3)根据 WFs 求出拉力 F 做的功，根据 PW总求出拉力 F 的功率；t(4)任何机械效率一定小于100%。【详解】A由图可知， n=2，则绳子自由端沿水平方向移动的距离snsA22m4m故 A 正确，不符合题意；B物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，则物体受到的拉力FAf0.4G0.41500N600N故 B 错误，符合题意；C拉力 F 做的功W总Fs375N4m

24、1500J则拉力 F 的功率PW总1500J375Wt4s故 C 正确，不符合题意；D该滑轮组克服摩擦做额外功，故该滑轮组的机械效率一定小于100%，故 D 正确，不符合题意。故选 B。17 用下列方法匀速提升同一重物，若不计绳子、滑轮的重力及摩擦，其中最省力的是（）ABCD【答案】 C【解析】【分析】【详解】不计绳子、滑轮的重力及摩擦，提起的是同一物体G；A此图是动滑轮，由动滑轮及其工作特点可知，省一半的力，即F1 G ；2B此图是定滑轮，由定滑轮及其工作特点可知，不省力，即FG；C此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子有3 股，则F1 G ；3D此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子有2 股，则F1

25、G 。2由以上可知：在不计绳子、滑轮的重力及摩擦的情况下最省力的是C。故选 C。18 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（）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 =

26、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 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WFs 10N0.25mPt5s0.5WtD 正确。故选 D。19 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

27、 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

28、 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F1的力将物体B 匀速提升 h，若借助滑

29、轮组用2B 匀速提升F 的力把物体相同高度。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1D 正确。F 做功的功率大，故故选 D。