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1、一、初中物理滑轮组的省力问题1 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；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。2 如图所示的滑轮组，不计绳重及摩擦。水
2、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f0.1G ，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：F11f3N 1Nn32 物体的速度：v物1 v绳10.3m / s0.1m/ 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 。3 小夏利用如图所示的滑轮组将重为280 N的物体匀
3、速提起。已知他自身所受的重力为500 N，双脚与地面的总接触面积为400 cm 2 ，动滑轮所受的重力为120 N，若不计绳重和摩擦，小夏对地面的压强为_Pa。【答案】 7500【解析】【分析】【详解】小夏对绳子的拉力为F1( G G动 )1( 280N 120N) 200N22小夏受到绳子的拉力 F 拉、重力 G、地面的支持力 F 支 ，因为小夏静止，小夏受到的重力等于拉力加上支持力，则地面的支持力F支G人F拉500N200N300N由于力的作用是相互的，则小夏对地面的压力F压F支300N受力面积S400cm 20.04m 2小夏对地面的压强F压300N7500Pap0.04m2S4 如图所
4、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 -2 2为 0N。若重物与地面的接触面积S=2 10 m ，不计绳重和摩擦，每个滑轮质量相同，绳对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
5、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对地面的压力F 压= F 支 =30N物体对地面的压强F压30N3p=2 10-2m2 =1.5 10PaS5 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
6、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 绳=20N 0.3m/s=6W 。6 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 _ 。【
7、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，不计绳子、滑轮的重力及它们之间的摩擦，当用大小为10N 的拉力 F 拉重50N 的物体时，物体恰好以 v=2m/s 的速度沿水平
8、面做匀速直线运动，此时物体受到水平面的摩擦力为 _N，拉力 F 的功率为 _W ；将拉力 F 增大为 20N 时，物体受到水平面的摩擦力将_（选填“增大”、“减小”或“保持不变”）。【答案】 2040不变【解析】【分析】使用动滑轮可以省一半力；物体匀速运动，受平衡力，平衡力大小相等，判断出摩擦力根据绳子段数判断出绳子的速度；WFs根据 PFv 算出拉力 F 的功率；影响摩擦力tt的因素：压力和接触面的粗糙程度。【详解】1 因为使用动滑轮可以省一半力，所以拉物体的力为F2F2 10N20N物体做匀速直线运动，处于平衡状态，拉力和摩擦力一对平衡力，大小相等，则fF20N2 由图知有 2 段绳子拉着
9、物体，则有v绳2v物22m/s4m/s则拉力 F 的功率为p Fv绳 10N 4m/s=40W3 将拉力 F 增大为 20N 时，物体对水平面的压力和接触面的粗糙程度都不变，所以受到水平面的摩擦力不变。【点睛】本题考查了动滑轮的使用、平衡条件的应用、功率的计算、影响摩擦力的因素等知识，要牢记影响滑动摩擦力的两个因素，当两个因素都不变时，摩擦力的大小不变，与其它因素无关。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
10、)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 h720N1m 720J(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FsnFh2 400N 1m 800J(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%720J 90%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
11、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%。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 F 和 F 所做的功相等 ,物体 A、 B 移动的距离之比是 _，当绳子自由端12上升 1 米时，力F2 所做的功为 _焦。【答案】静止101:110【解析】【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
12、：F2=1G=1 20N=10N223 因为使用任何机械都不能省功，当F 1 和F2 所做的功相等，物体A. B重力相同，移动的距离相同，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 如图所示，用 F1的力将物体 B 匀速提升 h，若借助滑轮组用2的力把物体 B 匀速提升F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
13、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P2 nF2v ( F1 G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。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
14、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=m
15、g 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 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：G1 4F4 1200N 4800N ，一
16、次能吊起的大米质量为：G4800Nm1480kg ，g10N/kg因为每袋大米的质量是50kg，故一次能吊起的大米袋数为：480kg9.6袋 ，n150kg / 袋由题意知一次能吊起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。13 用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率与物重 G 物 的关系，改变G 物 ，竖直向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 =15
17、N 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
18、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。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1 G ；2C 图中滑轮组的动滑轮绕2 段绳，拉力F1 G ；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 如图所示的甲、乙两滑轮组，所用滑轮的规
19、格相同，用它们将相同的重物G 匀速提升相同的高度，不计绳重与摩擦，以下说法正确的是A甲滑轮组所用拉力较大B甲滑轮组拉力做的功较多C两滑轮组拉力做功的功率一定相等D两个滑轮组的机械效率一定相等【答案】 D【解析】【分析】【详解】A不计绳重及摩擦，因为拉力F=（ G 物 +G 轮 ） /n ，且 n 甲 =3，n 乙=2，所以，绳子受的拉力：F 甲=（ G 物 +G 轮 ） /3，F 乙=（ G 物 +G 轮 ） /2，即 F 甲 F 乙 ，故 A 错误；B不计绳重及摩擦，拉力做的功：W 甲 =F 甲 s 甲=（ G 物 +G 轮 ） /33h=（ G 物 +G 轮） hW 乙 =F 乙 s 乙=
20、（G 物 +G 轮 ） /22h=（ G 物 +G 轮 ）h ，W 甲=W 乙 ，故 B 错误；C甲、乙两滑轮组提升重物的时间不知道，故无法比较功率，故C 错误；D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，因为=W 有用 /W 总， 滑轮组的机械效率相同，故 D 正确；故答案为 D。16 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】分析滑轮组的动滑轮绕绳子的段数，不计滑轮间的
21、摩擦和动滑轮的自重，根据1Ff 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。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； F12）做功的功率等于 F 做功的功率；其中正确的为（A 、 、 B
22、、 、 C 、 、 D 、 、 、 【答案】 D【解析】【分析】【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1F2GG动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，
23、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/s 6m/s则物体向左运
24、动时，由WFs的功率PFv 可得拉力 F1ttP1F1v20N6m/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 =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
25、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 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f3F8
26、0%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，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】
27、【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