2020-2021备战中考物理易错题专题复习-滑轮组的省力问题练习题含答案.docx

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1、一、初中物理滑轮组的省力问题1 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

2、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。2 如图所示,用滑轮组将重 120N 的物体匀速提升 2m,拉力为 50N,不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重,动滑轮重为 _N,额外功为 _,滑轮组的机械效率为 _。【答案】 306080%【解析】【分析】【详解】1 由图知, n 3,不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重,拉力F 1 ( G+G 动 )3则动滑轮的重力G 动 3F G 350N120N 30N2 拉力做的有用功W 有用 Gh 120N2m 240J拉力端移动的距离s 3h 3

3、 2m 6m拉力做的总功W 总 Fs 50N6m300J额外功W 额 W 总 - W 有用 300J-240J=60J3 滑轮组的机械效率W有用240J=80%W总300J3 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】

4、【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4 如图所示的滑轮组(不计滑轮

5、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。5 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

6、 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

7、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120102 mt5s0.24m/s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

8、功率PFv 轮80N0.12m/s9.6W6 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

9、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。7 如图所示,用力F12分别匀速提起物体C 时,滑轮 _可以看作等臂杠杆(选填和 F“ A或 “ B)”.若物体C 重为 50 牛,滑轮重力不计,则力F的大小为 _ 牛.2【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 一名质量为 55kg、双脚与地面接触面积为 0.04m 2 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

10、。( 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/kg13750PapS0.04m2S(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

11、W总Pt滑轮组的机械效率为= W有100%总W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。9 如图所示,用滑轮组提重力为140N 的物体,当拉力为 50N 时,物体对地面的压力刚好为 0N。若重物与地面的接触面积-2 2,不计绳重和摩擦,每个滑轮质量相同,绳对S=210 m滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。若拉力F 为 40N,则定滑轮对天花板的拉力为_N,重物对地面的压强为_ Pa。3【答案】 901.510【解析】【分析】【详解】12 滑轮组的动滑轮

12、绕3 段绳,不计绳重和摩擦,当拉力为50N 时,物体对地面的压力刚好为0N,拉力的大小1F1=(G+G 动 )3动滑轮的重力G 动 =3F1-G=3 50N-140N=10N每个滑轮质量相同,定滑轮的重力等于动滑轮的重力为10N,对定滑轮受力分析,受到重力、下方两段绳子的拉力,天花板的拉力,根据平衡条件得到F 天 =G 定 +2F=10N+2 40N=90N由力的作用相互性可知,定滑轮对天花板的拉力是90N。拉力 F 为 40N 时,滑轮组的动滑轮对物体的拉力F2=3F- G 动 =340N-10N=110N地面对物体的支持力F 支=G-F2=140N-110N=30N由力的作用相互性可知物体

13、对地面的压力F 压= F 支 =30N物体对地面的压强F压30N3p=S2 10 -2 m 2 =1.5 10Pa10 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,请你用笔画线代表钢丝绳,画出最省力的绕线方

14、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100% 求出该滑轮组的机械效W总率。【详解】

15、(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3105J 100%

16、50%100%W6105 J11 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= 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f

17、3F80%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 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

18、在动滑轮的轴上,则F 2G;3D 图中是杠杆,设杆与水平面的夹角为,则有F4 4cos G 1 cos 1解得 F4 G。4由此可知动力最小的是D。故选 D。13 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 GB1F2G3CF31 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

19、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。14 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1FG ;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 F1 G ;3所以最省力的是D 中滑轮组。故选 D。15 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(350N,不计绳)A65

20、0NB 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 C16 如图所示,小华用滑轮组竖直匀速提升一个重为600N的物体,人拉绳的力F 为250N(不计绳重和摩擦)。若用这个滑轮组竖直匀速提升1200N 的物体时,人的拉力F 为()A400NB 450NC 500ND 600

21、N【答案】 B【解析】【分析】【详解】由图可知,绳子承担重物的段数n 为 3,提升一个重为600N 的物体时,拉绳的力F 为1250N,根据 FG物G动求出动滑轮的重力为nG动3FG物3250N600N150N当提升一个重为1200N 的物体时,人的拉力为11FG物G动1200N150N450Nn3综上所述, ACD项不符合题意,B 项符合题意。故选 B。17 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

22、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F1f1300N 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,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

23、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有绳= F 2s可算出绳子上的力为W总F拉 sF拉80%10N80%4NF绳 =2=2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

24、0.25m,拉力 F 的功率为WFs10N0.25m0.5WPt5stD 正确。故选 D。19 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 =100N,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FbG1G动100N+20N260N2故 A 错误;C e 处绳子的拉力为Fe2FbG动

25、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。20 如图所示,某人通过滑轮组将深井中的物体拉至井口2m,物体所受重力720N,人对绳子水平向右的拉力.己知物体在10s 内被提升了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=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: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%。

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