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1、一、初中物理滑轮组的省力问题1 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
2、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D2 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，_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
3、效率为 _。【答案】甲等于 2 83. 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：11h=s=6m=2m ；3 34 不计摩擦及绳重，则滑轮组的机械
4、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 20N3 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 ；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
5、 绳=20N 0.3m/s=6W 。4 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F1F拉160N=20N33水平拉力的功率WFsF3 v物 20N 3 0.1m/s=6WPFvtt5 如图所示，物体A 在水平桌面上，绳重及
6、摩擦不计，动滑轮重力为2N。当 B 物体重力为 8N 时，它恰好能匀速下降。（ 1）以上装置中属于动滑轮的是 _（填字母）。（ 2）物体 A 所受的摩擦力为 _N。（ 3）若用一个水平向左的力 F 拉物体 A，使其向左匀速运动，则这个力F 大小应为_N。【答案】 M510【解析】【详解】1 由于 M 随物体移动而发生位置变化，所以M 是动滑轮。2A 对 B 的拉力为F，动滑轮M 和 B 受力分析可知中：2F=GM +GB2N8NF5N2A 受力平衡，所以摩擦力 f=F=5N 。3A 向左匀速运动时，受力平衡：F 左 =f+F=5N+5N=10N 。6 小李用如图所示的装置提升货物。已知货物重G
7、 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 h720N 1m720J(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FsnFh2400N1m 800J(3)由功率公式，可知拉力F 做功
8、的功率为PW总800Jt160W5s(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)使用该装置提升货物时的机械效率为90%。7 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 F
9、2 3C 图中为动滑轮，动力作用在动滑轮的轴上，则F 2G；3D 图中是杠杆，设杆与水平面的夹角为，则有F4 4cosG 1 cos 1解得 F4 G。4由此可知动力最小的是D。故选 D。8 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12所拉绳端的上升距s，F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
10、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。9 如图所示，不计滑轮重及摩擦，物体A、 B 均重为 20 牛。当用力F2 匀速提升物体B时，以滑轮的轴为参照物，物体B 是 _ 的 （选填 “静上 ”或“运动 ”），此时力F2 大小为_牛。若 F1 和 F2 所做的功相等 ,物体 A、 B 移动的距离之比是_，当绳子自由端上升 1 米时，力F2 所做的功为 _焦。【答案】静止101:110【解析
11、】【详解】1 以滑轮的轴为参照物，物体B 相对与参照物的位置没有改变，是静止的；2B 物体使用的是动滑轮，能省一半力，不计滑轮的重和摩擦，拉力：F2=1G=1 20N=10N223 因为使用任何机械都不能省功，当F1和 F所做的功相等，物体A. B 重力相同，移动的2距离相同，故距离之比是1:1。4 当绳子自由端上升 1 米时，力 F 2 所做的功为：W=Fs =10N1m=10J。10 用一动滑轮将重物匀速提升2 m，人对绳子的自由端所用力是40 N，不计滑轮重和摩擦，则物重和提升重物所做的功分别是A80N，80JB 80N， 160JC 40N， 160JD 40N， 80J【答案】 B【
12、解析】【分析】【详解】动滑轮省一半力，多费一倍的距离，所以物体的重为：G2F2 40N80N ；由h 2m 得 s 2h 2 2m4m ，提升重物所做的功：WFs40N4m 160J 故选 B11 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
13、/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。12 物体做匀速直线运动，拉力 F=60N，不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重，则物体受到的摩擦力是（ ）A 60NB 120NC 20ND 180N【答案】 D【解析】【分析】分析滑轮组的动滑
14、轮绕绳子的段数，不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重，根据F1 f 得n到物体受到的摩擦力。【详解】由图可知，动滑轮上的绳子段数为 3，不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重，则物体受到的摩擦力f3F360N180N故选 D。【点睛】本题考查滑轮组的特点，解决本题的关键要明确缠绕在动滑轮上的绳子的段数。13 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
15、100%【答案】B【解析】【分析】(1)由图可知滑轮组绳子的有效股数，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FA f0.4G0.41500N600N
16、故 B 错误，符合题意；C拉力 F 做的功W总Fs375N4m 1500J则拉力 F 的功率PW总1500J 375Wt4s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。14 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 h，则拉力移动的距离为s2h ， s2h ，则 ss。故 A 错甲乙甲乙
17、误；B甲中： 2F甲 =G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FsFnh nF所以机械效率跟物体升高的高度无关。故D错误。15 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
18、于 F2 做功的功率；其中正确的为（）A 、 、 B 、 、 D 、 、 、 C 、 、 【答案】【解析】【分析】D【详解】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乙滑轮组由三段绳子承重，拉力为F21G动G3所以使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力，正确；两次拉力做的功，用时也相等，根据PW知， F1 做功的功率等于
19、F2 做功的功率，t正确；故选 D。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：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 在水平
20、桌面上放一个重300N的物体，物体与桌面的摩擦力为60N，如图所示，若不考虑绳的重力和绳的摩擦，使物体以0.1m/s匀速移动时，水平拉力F 和其移动速度的大小为（）A300N 0.1m/sB150N 0.1m/sC 60N 0.2m/s【答案】 DD 30N 0.2m/s【解析】【分析】【详解】由于物体在水平面上做匀速直线运动，所以物体所受拉力等于物体受到的摩擦力；滑轮组是由两根绳子承担动滑轮，所以绳子末端拉力F1 f160N=30N22有两段绳子与动滑轮接触，绳子自由端移动的距离是物体移动距离的2 倍，故绳子自由端移动速度是物体移动速度的2 倍，即v=0.1m/s 2=0.2m/s故选 D
21、。18 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。19 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
22、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 =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
23、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WFs10N 0.25mPt0.5Wt5sD 正确。故选 D。20 如图所示，甲滑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B拉力C拉力F1 小于 F2F1
24、的功率小于F2 的功率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W = F s， W =Fs1122故 W1W21的功率大于2的功率，故BC错误；，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 。