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1、一、初中物理滑轮组的省力问题1 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 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+G甲121(G+G乙)=1F=)=(G+mg)， F =3(G+0.5mg)333故 F1 F
2、 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 。2 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
3、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F1、 F2 做相同的功，根据P= W 可知，拉力F1 、F2 做功时的功率P1 等t于 P2 ；4 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 2做的功相同，所以重物被竖直提升的高度相同，h甲、 F等于 h 乙 3 用一个动滑轮提起重 100N 的物体（绳重与摩擦不计），所用拉力 60N。若用此动
4、滑轮将重 200N 的物体以 0.2m/s 速度匀速上升时，拉力功率为 _W。较前一次提升物体，该滑轮的机械效率_（选填“变大”、“不变”或“变小”）【答案】 44变大【解析】【详解】1 根据题意可知，物体以 0.2m/s 速度匀速上升，对于动滑轮，绳子移动的速度v=20.2m/s=0.4m/s绳重与摩擦不计，则拉力1F=(G 物 +G 动 )2即160N=(100N+ G 动 )2解得 G 动 =20N ，用此动滑轮将重200N 的物体时，拉力1F =(200N+20N)=110N2拉力功率为P=F v=110N0.4m/s=44W拉力功率为44W 。2 较前一次提升物体，物体的质量增加，重
5、力增大，有用功增大，而摩擦不计、动滑轮重不变，额外功不变，这样有用功在总功中所占的比例增大，滑轮组的机械效率将增大。4 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11(G+G动 )F =3动滑轮
6、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 10Pa5 如
7、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 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300J
8、6 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F1 F拉160N=20N33水平拉力的功率WFs20N 3 0.1m/s=6WPFv F 3 v物tt7 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械效率为 60%。若
9、忽略绳重、滑轮摩擦，则动滑轮重_N。150N时，滑轮组的机【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。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，长3.5 米、高1.5 米、重1.5 吨，可抵达3850米深海连续航行42
10、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
11、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 105 JF7500Ns80m(3)3 “潜龙三号”的重力Gmg1.5 103 kg
12、10N/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100%3105 J50%W6100%105 J9 某同学用如图所示滑轮组将重为125N（不计绳重及摩擦），则动滑轮重300N 的物体以0.2m/s 的速度匀速向上拉动，拉力为_N， 5s 内人拉绳子做的功是_J。【答案】 75375【解析】【分析】【详解】1 看图可知动滑轮上绕过的绳子股数n=3。根据滑轮组受力关系G物 +G动Fn得300N+G动125N3解得 G动75N。2 绳子末端移动距离Snhnv物 t30.2m/s5s3m5s 内人拉绳子做的功WFs125N3m375J10 如图所
13、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.若 G1 G2 ，所用竖直向上的拉力分别为F1 和 F2 ，拉力做功的功率分别为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：1F1（ G1G动）21F2（ G2G动）3因为 G1G2 ，故：F1F2故 CD项错误；
14、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。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MgD绳子对天花板的拉力为2mg【答案】D【解析】【详解】B由
15、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=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
16、持力的大小为NGFMgmg （ Mm） g故 C 错误。故选 D。12 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【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 B13 如图所示的滑轮装置，重为5 牛的物体挂在绳端，力F 作同在滑轮的轴上，滑轮在力F 的作用下以2 米 / 秒的速度匀速向上运
17、动若不计滑轮重及摩擦，则拉力F 的大小和物体向上运动的速度为A10 牛， 4 米 / 秒B2.5 牛， 4 米 / 秒C 10牛， 2 米 / 秒D 2.5牛， 2 米 / 秒【答案】 A【解析】【分析】【详解】由图可知，该滑轮是动滑轮，当滑轮在力的速度为 :F 的作用下以2 米 / 秒的速度匀速向上运动，重物22m/s=4m/s此时拉力应该是物重的2 倍，因此拉力为:F=2G=25N=10N故选 A14 如图所示为建筑工地上常用的吊装工具，物体是重5000N的配重，杠杆AB 的支点为 O，已知长度OA OB=1 2，滑轮下面挂有建筑材料700N，杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计。当工人用匀速
18、拉动绳子时（）P，每个滑轮重100N，工人体重为300N 的力竖直向下以1m/s 的速度A建筑材料P 上升的速度为3m/sB物体M 对地面的压力为5000NC工人对地面的压力为400ND建筑材料P 的重力为600N【答案】 C【解析】【分析】【详解】A物重由2 段绳子承担，建筑材料P 上升的速度v= 1 v 绳= 1 1m/s=0.5m/s22故 A 错误；B定滑轮受向下的重力、 3 段绳子向下的拉力、杠杆对定滑轮向上的拉力，由力的平衡条件可得F A =3F+G 定 =3 300N+100N=1000N杠杆对定滑轮的拉力和定滑轮对杠杆的拉力是一对相互作用力，大小相等，即FA= F A=1000
19、N根据杠杆的平衡条件FAOA=FB OB，且 OA:OB=1:2，所以OAOA=500NFB=FA=1000NOB2OA因为物体间力的作用是相互的，所以杠杆对物体M 的拉力等于物体M 对杠杆的拉力，即F B =FB=500N物体 M 受竖直向下的重力、竖直向上的支持力、竖直向上的拉力，则物体M 受到的支持力为F=G - F =5000N-500N=4500NM 支持MB因为物体间力的作用是相互的，所以物体M 对地面的压力FM 压 =FM 支持 =4500N故 B 错误；C当工人用300N 的力竖直向下拉绳子时，因力的作用是相互的，则绳子对工人会施加竖直向上的拉力，其大小也为300N，此时人受竖
20、直向下的重力G、竖直向上的拉力F、竖直向上的支持力F 支 ，由力的平衡条件可得F+F 支=G，则F 支 =G-F=700N-300N=400N因为地面对人的支持力和人对地面的压力是一对相互作用力，大小相等，所以工人对地面的压力F 压=F 支 =400N故 C 正确；D由图可知 n=2，且滑轮组摩擦均不计，由1P 重F= (G+G 动 )可得，建筑材料2G=2F- G 动=2300N-100N=500N故 D 错误。故选 C。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
21、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 、 、 D 、 、 、 C 、 、 【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F11GG动2乙滑轮组由三段绳子承重，拉力为F21
22、 GG动3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PW12t知， F 做功的功率等于F 做功的功率，正确；故选 D。16 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22m
23、4m故 C 正确、 D 错误。故选 C。17 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FbG1 G动100N+20N260N2故 A 错误；C e 处绳子的拉力为Fe2FbG动260N20N140N故 C 正确；BD G2 由两根绳
24、子加上f 承担，则G2G动2FbFfF f2FbG动则G24Fb460N240N故 B、 D 错误。故选 C。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
25、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则物体向左运动时，由WFsPFv 可得拉力 F1 的功率ttP1F1v20N6m/s 120W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 =40
26、N，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 3v 物 t 30.2m/s 10s6m故 A 错；
27、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 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1做功的功率大，故D 正确。F故选 D。