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1、一、初中物理滑轮组的省力问题1 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。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
2、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：F1f13N 1Nn32 物体的速度：v物1v绳10.1m/ sn0.3m / s3由 vs得，在 2s 内物体移动的距离ts物v物t0.1m/s 2s0.2m故 2s内物体移动的距离为 0.2m 。3 高速铁路的输电线，无论冬、夏都绷的直直的，以保障列车电极与输电线的良好接触。图为输电线的牵引装置。钢绳
3、通过滑轮组悬挂20 个相同的坠砣，每个坠砣质量为25kg，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，输电线A 端受到的拉力大小为 _N。若 5s 内坠砣串下降了 40cm，则输电线 A 端向左移动速度是_m/s 。（ g 取 10N/kg ，不考虑钢绳的热胀冷缩）4【答案】 1100.04【分析】【详解】120 个坠砣的总重力G=mg=25kg 20 10N/kg=5000N由图知，使用的滑轮组承担A 端拉力的绳子股数n 2，图中坠砣挂在钢绳的自由端，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，可得G 1 FA2则输电线 A 端受到的拉力大小FA=2G 2 5000N=1 410N2 图中坠砣挂在钢绳的自由端，则坠砣串下降高度
4、h 2sA，则输电线A 端向左移动的距离sA1 h140cm=20cm=0.2m22A 端向左移动速度sA0.2mv0.04m/st5s4 如图所示，物体A 在水平桌面上，绳重及摩擦不计，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 +GB2
5、N8NF5N2A 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 。5 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 。（ 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/kg
6、13750PapS0.04m2S(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W总Pt滑轮组的机械效率为= W有100%W总可知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。6 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
7、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3850 米深海连续航行42 小时 48 分钟、航程156823.5 米、高公里。1.5 米、重1.5 吨，可抵达(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
8、%【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】(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
9、，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45W有 Gh 1.5 10 N 20m3 10 J滑轮组的机械效率W有100%3105 J50%W6100%105 J7 如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力和绳重忽略不计。在物体匀速上升过程中，甲、乙两图的拉力及机械效率的关系正确的是（）A F12B F1F2， 1F2， 1=2【答
10、案】 B【解析】【分析】【详解】由图可知，图甲中绳子承担重物的段数为3，图乙中绳子承担重物的段数为2 ，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力和绳重忽略不计，则它们绳子末端的拉力各自为F11G动1G动G物G物n3F11 G物G动1 G物G动n2所以F1F2故 CD错误；绳子末端移动距离与物体上升高度关系s=nh滑轮相同，提升重物相同，由W有100%G物 h100%G物 h100%G物100%W总Fs1G动nhG物 G动G物n可知1=2故 A 错误， B 正确。故选 B。8 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【
11、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；1B 图中为滑轮组，通过动滑轮绳子段数n 3，所以 F2 G；3C 图中为动滑轮，动力作用在动滑轮的轴上，则D 图中是杠杆，设杆与水平面的夹角为，则有F3 2G；F4 4cosG 1 cos 1解得 F4 G。4由此可知动力最小的是D。故选 D。9 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
12、”、“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。10 质量
13、是6kg 的物体A 放在水平桌面上，利用图所示的装置使物体以0.2m/s的速度做匀速直线运动，弹簧测力计始终保持水平，其示数为2N，不计滑轮和绳子的重和滑轮组内部的摩擦，则（g 取10N/kg ）（）A作用在绳端的拉力F 为 6NB在 1s 内拉力 F 做功 1.2JC在 1s 内拉力 F 的功率是0.4WD水平桌面对物体A 的摩擦力是2N【答案】 B【解析】【分析】【详解】A绳子上的力是相等的，因为弹簧测力计的示数是2N，所以，作用在绳端的拉力F 为2N故 A 错误；B根据图示可知，滑轮组动滑轮上有三股绳子。物体A 在 1s 内通过的距离为s=vt=0.2m/s 1s=0.2m绳子自由端移动
14、的距离为s=3s =3 0.2m=0.6m在 1s 内拉力 F 做功为W=Fs=2N 0.6m=1.2J故 B 正确；C在 1s 内拉力 F 的功率为W1.2JP1.2Wt1s故 C 错误；D由图可知，承担摩擦力的绳子股数是3，物体做匀速直线运动，则Ff3所以f=6N故 D 错误。故选 B。11 用图 3 甲、乙两种方式匀速提升重为100N 的物体，已知滑轮重20N、绳重和摩擦力不计则A手的拉力： F 甲=F 乙；机械效率：甲 =乙B手的拉力：F 甲 F 乙 ；机械效率： 甲 乙C手的拉力：F 甲 F 乙 ；机械效率：甲乙D手的拉力：F 甲 F 乙 ；机械效率： 甲 乙【答案】 D【解析】【分
15、析】【详解】由图可知，甲滑轮是定滑轮，使用该滑轮不省力，所以拉力等于物体的重力；乙滑轮是动滑轮，使用该滑轮可以省一半的力，即拉力等于物体和滑轮总重力的一半，则手的拉力：F甲 F 乙；两幅图中的W 有 是克服物体重力做的功是相同的，但乙图中拉力做功要克服动滑W有轮的重力做功，比甲图中做的总功要多，所以结合机械效率公式可知，有用功相W总同时，总功越大的，机械效率越小；所以选 D12 如图，某同学旅游时，发现一种利用滚轴和绳子组装的特殊机械。当地人借助这种装置可以将较重的物体很轻便地搬运到二楼上面。他借助该装置提升100N 的重物（不计摩擦和装置的自重）。下列说法正确的是（）A可以把A、 B 简化看
16、成动滑轮B人将绳拉过1m 时，物体也上升1mC物体匀速上升时，人对绳的拉力为20ND利用该装置不能省力，但能改变力的方向【答案】 C【解析】【分析】【详解】A由图知道，提升物体时，A 的轴固定不动，即属于定滑轮；而B 和物体一起移动，属于动滑轮，故A 错误；B由图知道，A、 B 组成的是滑轮组，且n=5，所以，拉力端移动距离s=5h当人将绳拉过1m 时，物体上升的高度h=0.2m ，故 B 错误；C不计摩擦和装置的自重，人对绳的拉力1G1F1100N 20N55故 C 正确；D由以上分析及图示知道，利用该装置既能省力，又能改变力的方向，故D 错误。故选 C。13 工人用如图所示的滑轮组，在4s
17、 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 FA f0.4G 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
18、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s nsA2 2m 4m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FAf0.4G0.41500N600N故 B 错误，符合题意；C拉力 F 做的功W总Fs375N4m1500J则拉力 F 的功率PW总1500J375Wt4s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 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
19、，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
20、 =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=1000N根据杠杆的平衡条件FAOA=FB OB，且 OA:OB=1:2，所以OAOAFB=FA=1000N=500NOB2OA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FM 支持 =GM - F B =5000N-500N=4500N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
21、 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 利用质量相等的滑轮，组装成如图所
22、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D增大提升高度，机械效率都会变大【答案】【解析】【详解】CA 若物体升高高度为h，则拉力移动的距离为s甲2h ，s乙2h ，则s甲s乙 。故A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=FsFnh，W总nF所以机械效率跟物体升高的高度无关。故D错误。1
23、6 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 用下列方法匀速提升同一重物，若不计绳子、滑轮
24、的重力及摩擦，其中最省力的是（）ABCD【答案】C【解析】【分析】【详解】不计绳子、滑轮的重力及摩擦，提起的是同一物体G；A此图是动滑轮，由动滑轮及其工作特点可知，省一半的力，即F1 G ；2B此图是定滑轮，由定滑轮及其工作特点可知，不省力，即FG；C此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子有3 股，则F1 G ；3D此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子有2 股，则F1 G 。2由以上可知：在不计绳子、滑轮的重力及摩擦的情况下最省力的是C。故选 C。18 在水平桌面上放一个重300N考虑绳的重力和绳的摩擦，使物体以的物体，物体与桌面的摩擦力为0.1m/s 匀速移动时，水平拉力60N，如图所示，若不F 和其
25、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11Ff60N=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 。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 在粗糙木板 B 上水平向左做匀速
26、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 ，方向向右，还受到木块 A 的摩擦
27、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WFs10N0.25m0.5WPt5stD 正确。故选 D。20 用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率G 物的关系，改变G 物，竖直向与物重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 =1
28、5N 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 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D 正确。故选 D。