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1、一、初中物理滑轮组的省力问题1 建筑工地上需要将 6 块相同的砖从地面运送到楼顶，工人师傅利用如图所示的装置分三次运送，第一次运 1 块，第二次运 2 块，第三次运 3 块。每次运送时，砖都以相同的速度匀速上升相同高度，绳重及摩擦均忽略不计。这三次拉力依次为F1、 F2 、F3，拉力做的功为 W1、W2 、 W3，有用功率为P1、 P2、 P3，机械效率为1、 2、3，则（）A F1+F2=F3【答案】 D【解析】【分析】B W1+W2=W3C 1+2=3D P1+P2=P31由图可知，作用在动滑轮上绳子为股；绳重，摩擦不计时，用 (G+G动 ) 分析n1 2 3之间关系；再依= W有= Gh
2、G。通过计算特殊值，判断等式是否成立。F ,F ,FW总G总 hG+G动【详解】A由题意得11）；(G+G动 )=（G+G动F2n11）；F (2G+G动 )=（ 2n2G+G动11）=1）F(G+G动 )+（2(3G+2G动F2221动1动）（3(3G+G )=G+Gn2因为1 (3G +2 G动 ) 1 (3G +G动）2 2所以(F1 +F2 )F3故不符合题意；由于物体升高均为h；W W F h F h (F +F )hW3=F3h；因为 (F F )F所以(W1+W2 )W3故 B 不合符题意；C 依 =W有=GhGW总G总h，说明滑轮组一定时，物重越大，机械效率越大，即G+G动1
3、2 3 ，故C 不合符题意；D由 W 有=Gh， P= Gh 可知tP1+P2Gh2Gh3Ght+；ttP33Ght所以 P1+P2=P3，故 D 符合题意。故选 D。【点睛】一个不加条件成立等式，可以用某种情况时不成立来判断它不成立。2 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
4、 ，滑轮组的机械效率为 _。【答案】甲等于 2 83. 3%【解析】【详解】11 不计摩擦，拉力 F=（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：h=116m=2m ；s=3 34 不计摩擦及绳重，
5、则滑轮组的机械效率为：W有用W有用GhG100N100 % 83.3%。=W总= W有用 W额 = GhG动 h = GG动=100N 20N3 如图所示为家用手摇晾衣架，它是我们生活中经常使用的简单机械，其中A、B两滑轮中属于动滑轮的是 _；若衣服和晾衣架的总重力为200N ，晾衣架上升的高度为1m ，不计动滑轮重、绳重及摩擦，静止时绳的拉力_ m 。F_ N ，绕进旋轮上的绳子长度是【答案】 B504【解析】【分析】【详解】1 使用时，轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮，由图可知B 为动滑轮；2由图可知承重绳为4 股，衣服和晾衣架的总重力为200N ，所以绳子的拉力G200N50NF4n3承
6、重绳为 4 股，所以绕进旋轮上的绳子长度是S=4h=4 1m=4m【点睛】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
7、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150N 时，滑轮组的机械效率为 60%。若忽略绳重、滑轮摩擦，则动滑轮重_N。【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。6 一名质量为55kg0.04m2的学生站在水平地面上，要用滑轮组、双脚与地面接触面积为在 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%
8、，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
9、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。7 体重为 60kg 的工人利用如图滑轮组将一质量为80kg 的重物 A 匀速提升1m，此时该滑轮组的机械效率为 80%（不计绳重与摩擦， g 取 10N/kg ），小明对此工作过程及装置作出了以下论断：动滑轮重为200N此过程中，工人对绳的拉力做功1000J重物匀速上升过程中，它的机械能增大若增大重物A 的质量，该工人用此滑轮组匀速拉起重物时，机械效率不可能达到90%关于小明的以上论断（）A只有正确B只有正确C只有正确D都正确【答案】 C【解析】【分析】【详解】由题意物体所受的重力G物m物 g80kg1
10、0N/kg=800N物体上升的高度h1m ，此时滑轮组做的有用功为W有 =G物h800N1m800J根据机械效率公式= W有100%=80% 有，总功为W总W有800JW总 =1000J而 W总 = W有W额 有W额 =W总W有 =1000J800J=200J又因为 W额 =G动 h 可得W额200J 200NG动 =h1m均正确。机械能是动能和势能的总和，当重物匀速上升过程中，动能不变，势能增加，它的机械能增大，正确。若要滑轮组的机械效率达到90% ，由效率公式有W有m物 gh=100%190%W总(m物 g m动g) 3h3化解可得当 m物 =9m动 时，滑轮组的效率能到达90% ，则若增
11、大重物A 的质量，用此滑轮组匀速拉起重物时，机械效率能达到90%，错误。故选 C。8 如图所示，水平拉力 F1（6NG=9N）沿直线匀速拉动s1的距离，做功W1）将物体（，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s1 ，F2 所拉绳端的上升距离为 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
12、功 W2 W1W动 ，故 A 错误；B有 3股绳子承担s23s1 ，故 B 错误；CD F21 G轮F1，故 C 错误， D 正确。3故选 D。9 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 1 0.3m /
13、 s 0.1m/ 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 。10 如图所示，工人师傅用250N 的力 F 将重为 400N 的物体在 20s 内匀速提升2m ，若不计绳重和摩擦，以下说法错误的是：（）A动滑轮重力为100NB工人做功的功率为50WC滑轮组的机械效率为53.3%D若提升物重变为【答案】 C500N，则拉力F 为300N【解析】【详解】A 由图知n=2，不计绳重和摩擦，拉力：F =12GG动；则动滑轮的重力：G动 =2 FG =2250N-400N=100N ；故 A 正确，不符合题意；B绳自由端移动的距
14、离：s=2h=22m=4m ；拉力做的功：W总 =Fs=250N4m=1000J工人做功的功率即为拉力F 的功率：P= W总 = 1000J =50W ；t20s故 B 正确，不符合题意；C拉力做的有用功：W =Gh=400N2m=800J ；滑轮组的机械效率：W有100%= 800J100%=80%；W总1000J故 C 错误，符合题意；D若提升物重变为 G =500N ，则拉力为：F = 1G +G动= 1500N+100N =300N ；22故 D 正确，不符合题意。11 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
15、。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
16、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 D 正确。故选 CD。12 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
17、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
18、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 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P，每个滑轮重100N，工人体重为700N，杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计。当工人用300N的力竖直向下以1m/s的速度匀速拉动绳子时（）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=
19、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=1000N根据杠杆的平衡条件FAOA=FB OB，且OA:OB=1:2，所以FB=FAOA=1000NOA=500N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
20、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 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
21、 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。14 如图 ,水平桌面上的物体A 重 100N，物体 B 重 40N，此时物体B 恰能匀速下降；当用一水平向左的力F 拉动物体A 在 2s 内匀速向左移动1m 的过程中，若不计动滑轮和绳的重力，不计绳与滑轮及滑轮轴间的摩擦，则下列说法正确的是（）A B 上升了 2mB拉力 F 的功率为20WC物体 A 与桌面间的滑动摩擦力为40ND吊着 B 物体的绳子所做的功为40J【答案】 B【解析】【分析】【详解】A滑轮组的动滑轮绕2 段绳，当用一水平向左的力F 拉动物体A 在 2s 内匀速
22、向左移动1m 的过程中， A 移动的距离为B 升高高度的2 倍， B 上升了1mhB=0.5m ，2故 A 错误；BC当 A 向右做匀速直线运动， A 水平方向上受到水平向右的拉力和向左的摩擦力为一对平衡力，故11f=GB= 40N=20N，22当 A 向左做匀速直线运动，水平方向上受到水平向左的拉力、向右的摩擦力、B 对 A 的拉力，由于滑动摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关，因压力不变，接触面的粗糙程度不变，故摩擦力不变，所以向右的摩擦力为：f=20NA 向左做匀速直线运动，受到平衡力的作用，A 受到的水平向左的拉力为：1F=f+GB=20N+20N=40N，2拉力 F 的功率为
23、：WFs40N1mP=20W，tt2s故 B 正确， C 错误；D绳子拉力对物体B 所做的功为：W=GBhB=40N 0.5m=20J，D 错误15 关于图中的简单机械，说法正确的是（）A图甲中的剪铁片剪刀的动力臂小于阻力臂，所以是省力杠杆；B图乙中旗杆顶端装有动滑轮，利用它来升国旗，可以改变力的方向；C利用图丙中的滑轮组提升重物，省功但费距离；D利用图丁中的滑轮组提升重物，省力又能改变力方向。【答案】 D【解析】【详解】A剪铁片剪刀使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A 错误；B图乙中旗杆顶端装有定滑轮，利用它来升国旗，可以改变力的方向，故B 错误；C使用任何机械都不省功，故C 错误
24、；D利用图丁中的滑轮组提升重物既省力又能改变力的方向，使用方便，故D 正确。16 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 、 、 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
25、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F1GG动12乙滑轮组由三段绳子承重，拉力为F21 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PW知， F1 做功的功率等于F2 做功的功率，t正确；故选 D。17 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 750
26、ND 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 C18 如图所示，置于水平桌面上的物体A 重 50N，物体 B 重 30N，动滑轮重10N，物体 B在匀速下降了40cm 的过程中，拉动物体A 在水平桌面上匀速移动了一段距离，忽略绳重及滑轮轴上的摩擦，则下列说法正确的是（）A物体 A 移动了 2
27、0cmB绳子拉力对物体A 做的功是8JC物体 A 与桌面的滑动摩擦力为30ND若对物体 A 施加一个水平向左的力 F，使物体 B 可以匀速上升，则力 F 的大小为 40N 【答案】 D【解析】【分析】【详解】A由图可知，有两段绳子拉着动滑轮，则拉力移动的距离为物体上升高度的2 倍，物体B下降了 40cm，则 A 移动的距离为S2h240cm80cm=0.8m故 A 错误；B物体 B 重 30N，动滑轮重10N，忽略绳重及滑轮轴上的摩擦，则拉动A 的力的大小为F 1(GB G动 )1(30N 10N) 20N22绳子拉力对物体A 做的功为WF S20N0.8m16J故 B 错误；C物体 A 在水
28、平方向上做匀速直线运动，在水平方向上受到向左的摩擦力和向右的拉力，这两个力是一对平衡力，大小相等，所以摩擦力为fF 20N故 C 错误；D用一水平向左的力F 拉动物体A，则 A 在水平方向上受到三个力的作用：向左的拉力F、向右的物体 B 的拉力和向右的摩擦力，物体 B 匀速上升，物体 A 也匀速移动，这时物体 A 受到平衡力，则拉力为FfF 20N20N=40N故 D 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
29、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 由两根绳子加上f 承担，则G2G动2FbFfF f2FbG动则G24Fb460N240N故 B、 D 错误。故选 C。20 质量是 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，
30、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。