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1、一、初中物理滑轮组的省力问题1 如图所示，甲、乙两套装置所用滑轮质量均相等，用它们分别将所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度.G2 ，所用竖直向上的拉力分别为F1 和 F2 ，拉力做功的若 G1功率分别为 P1和 P2 ，两装置的机械效率分别为1 和 2 （忽略绳重和摩擦），则下列选项中正确的是（） .A F1F212 P1P2B F1F21 = 2 P1P2C F1F212 P1P2D F1F212 P1P2【答案】 B【解析】【详解】CD不计绳重及摩擦，因为拉力:1F（ GG动）nn12 ， n23 ，所以绳子受到的拉力分别为：F11G动）（ G12F1G动）（ G223因为 G1
2、 G2 ，故：F1F2故 CD项错误；AB因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额G轮 h ， W有用 G物 h ，所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同；由W有100% 可知，机械效率相W总同，即：12W又因为所用时间相同，由Pt可知，拉力做功的功率：P1P2故 A 项错误， B 项正确。2 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30N 的物体 A 匀速拉动，已知绳子自由端速度为0.3m / s ，物体 A 受到的摩擦力 f 0.1G，水平拉力 F 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
3、轮的绳子股数n=3，由题意知，物体A 受到的摩擦力f0.1G0.130N3N不计绳重及摩擦，则水平拉力：F1f13N 1Nn32 物体的速度：v物1v绳10.1m/ sn0.3m / s3由 vs内物体移动的距离得，在 2sts物v物t0.1m/s 2s0.2m故 2s内物体移动的距离为 0.2m 。3 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F 是 _N，当绳子自由端向左移动3 米时，物体 A 向左移动 _m 。【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
4、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。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_
5、 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
6、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F1F拉160N=20N33水平拉力的功率WFsF3 v物 20N 3 0.1m/s=6WPFvtt6 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故动滑轮的重力为100N。7 如图所示，用力F1 和 F2 分别
7、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 F2 的大小为 25N。8 小李用如图所示的装置提升货物。已知货物重G 物 =720N，在 t=5s 内货物被匀速竖直提升了 h=1m ，小李始终静止在地面上，并且对绳子自由端的拉力F=400 N 且竖直向下。求在此过程中：(1)动滑轮对货物做的有用功；(2)拉力 F 所做的总功；(3)拉力 F 做功的功率；(4)使用该装置
8、提升货物时的机械效率。【答案】 (1)720J；(2)800J； (3)160W； (4)90%【解析】【分析】【详解】(1)动滑轮对货物做的有用功就是货物上升克服重力势能做的功，为W有G物 h720N1m720J(2)动滑轮与 2 股绳子接触，故n=2，拉力 F 所做的总功为W总FsnFh2400N1m800J(3)由功率公式，可知拉力F 做功的功率为PW总800J160Wt5s(4)该装置提升货物时的机械效率为W有100%720J90%W总800J答： (1)动滑轮对货物做的有用功为720J；(2)拉力 F 所做的总功为800J；(3)拉力 F 做功的功率为160W ；(4)使用该装置提升
9、货物时的机械效率为90%。9 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12W可知，拉力 F121F 、 F 做相同的功，根据P=、F 做功时的功率P 等t于 P2 ；4
10、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、 F2 做的功相同，所以重物被竖直提升的高度相同，h 甲等于 h 乙 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 GBF21 G3CF31 G2DF41 G2【答案】 C【解析】【分析】【详解】12FlF l1A由图像可知 l=l ，由杠杆平衡条件1 122 可得 F =G，故正确，不符合题意；B由图像可知滑轮组 n=3，则 F21G ，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，
11、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MgD2mg绳子对天花板的拉力为【答案】 D【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
12、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，水平拉力F1（ 6N）将物体（ G=9N）沿直线匀速拉动s1 的距离，
13、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；CD F21G轮F1，故 C 错误， D 正确。3故选 D。13 如图所示， 甲滑
14、轮组中滑轮的质量均为m，乙滑轮组中滑轮的质量均为0.5m，用甲、乙滑轮组分别使重力均为G 的重物在相同时间内匀速上升相同高度h，绳子自由端的拉力分别为 F1 、 F2 。不计绳重和摩擦， 则下列判断正确的是（）A拉力 F1 小于 F2B拉力 F1 的功率小于F2 的功率C拉力 F1 做的功小于拉力F2 做的功D甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组的机械效率【答案】 D【解析】【分析】【详解】A 由图知，图甲、图乙滑轮组，n=3，因为不计绳重和滑轮轴处摩擦，所以11(G+mg)， F 2=11F1=(G+G 甲)=(G+G 乙 )=(G+0.5mg)3333故 F1 F 2，故 A 错误；BC 重物在
15、相同时间内匀速上升相同高度h，则拉力移动距离s 相同，拉力做功W1= F 1s， W2=F2s故 W121的功率大于2的功率，故 BC 错误； W ，因为做功时间相同，所以拉力FFD甲滑轮组和乙滑轮组做的有用功相同，G 甲 G 乙，则甲滑轮组做的额外功多，故甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组的机械效率，故D 正确。故选 D 。14 小明用如图的滑轮组提升重为100N 的物体，使其在5s 内匀速上升2m ，动滑轮的重为 10N，不计绳重及摩擦，下列计算正确的是（）A拉力 F 为 50NB绳子自由端移动的距离为6mC此时滑轮组的机械效率为90.9%D拉力的功率为40W【答案】 C【解析】【详解】A由图
16、知，通过动滑轮的绳子段数n=2，不计绳重及摩擦，则拉力：1F（G物G动）（100N10N）=55N ，2选项不符合题意；B绳端移动的距离：s2h22m4m ，选项不符合题意；C所做的有用功：WG h100N 2m=200J，有物拉力做的总功：WFs55N4m=220J，总滑轮组的机械效率：W100%=200J100%90.9% ，有用W220J总选项符合题意；D由 C可知，拉力做的功：W 总 =220J，拉力的功率：W220JP=44W，t 5s选项不符合题意。故选 C。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
17、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h，则拉力移动的距离为s2h ， s2h ，则 ss。故 A 错甲乙甲乙误；B甲中： 2F =G动 +G，乙中：2F=G动G甲乙。故B错误；甲乙，所以 F =FC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 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
18、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。17 小明用如图所示的甲、乙两个滑轮组，分别在相同时间内将同一重物匀速提升相同高度，每个滑轮的重均相等，不计绳重及摩擦, 针对这一现象，小明得出了
19、4 个结论： F1做的功等于 F2 做的功； 甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率； 使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力； F1 做功的功率等于 F2 做功的功率；其中正确的为（）A 、 、 B 、 、 D 、 、 、 C 、 、 【答案】【解析】【分析】【详解】D在不计绳重及摩擦时，拉力做的功等于提升物体和动滑轮做的功，因为物重相同，提升的高度相同，所以两次拉力做的功都等于W总Fs = GG动h故 F1 做的功等于 F2 做的功，正确；在不计绳重及摩擦时，甲滑轮组和乙滑轮组的机械效率都为W有用GhGW总GG动hGG动即机械效率相等，故正确；甲滑轮组由两段绳子承重，拉力为F11G G动2乙滑轮
20、组由三段绳子承重，拉力为1F2GG动3所以使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力，正确；W两次拉力做的功，用时也相等，根据Pt知， F1 做功的功率等于F2 做功的功率，正确；故选 D。18 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D物体向右运动时，拉力F2=40NF2 所做的功W2=80J【答案】【
21、解析】【分析】CD【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WFs1的功率PFv 可得拉力 FttP1F1v20N6m/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
22、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。19 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
23、3v 物 t 30.2m/s 10s6m故 A 错；B 因为= 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。20 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，
24、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