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1、一、初中物理滑轮组的省力问题1 如图所示，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.G2 ，所用竖直向上的拉力分别为F1 和 F2 ，拉力做功的若 G1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：F11G动）（ G12F1G动）（ G223因为 G1
2、 G2 ，故：F1F2故 CD项错误；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。2 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
3、，力F2 所做的功为 _焦。【答案】静止 10 1:110【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：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。3 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 -2 2为 0N。若重物与地面的接触面积S=2 10 m
4、，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
5、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 10PaS4 工人用图甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定，滑轮组的机械效率随建材重力变化的图像如图乙所示，滑轮和绳的摩擦力及绳重忽略不计。则：（1）若某次运送建材的质量为40kg，滑轮组的机械效率是_。动滑轮的重力是_N。（2）若工人在1min 内将建材匀速竖直向上提
6、升12m ，作用在绳上的拉力为500N 时，拉力的功率是 _W，运送建材的重力是_N，此时的机械效率是_。【答案】 50%40020060060%.【解析】【分析】【详解】(1)1 建材质量为40kg，其重力为Gmg =40kg10N/kg=400N由图乙得，当建材重力为400N 时，滑轮组机械效率为50%。2 此时机械效率=G400=50%GG动400+G动解得 G 动=400N。(2)3 滑轮组由一个动滑轮和一个定滑轮组成，与动滑轮相连的绳子有两段，则该滑轮组可以省一半的力，建材向上提升了12m ，则绳子段移动的距离为24m ，拉力功率WFs500N 24mP=200Wtt60s4 滑轮组
7、省一半的力，所以G材 +G动 =2F解得 G材 =600N 。5 此时的机械效率为G材=600=60%=G动600+400G材5 如图所示的滑轮组，拉一重100N 的物体 M 在水平地面上做匀速直线运动，如果拉力F=20N，绳子拉出了6m ，则物体受到的摩擦力为_N，物体前进了_m ，弹簧测力计的示数为 _N。（不计滑轮重、绳重和摩擦）【答案】 60240【解析】【详解】1 由图可知：滑轮组上绳子的有效股数n=3，所以物体M 与地面间的摩擦力f=nF=3 20N=60N物体受到的摩擦力为60N。2 物体移动的距离s物1 s绳 = 1 6m=2m33物体前进了2m 。3 弹簧测力计与定滑轮相连，
8、定滑轮上有两股绳子，因此弹簧测力计的示数为F 弹 2F20N 2 40N弹簧测力计的示数为40N。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 _ 。【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
9、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 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
10、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。8 工人利用图甲所示的滑轮组将重为400N 的
11、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】【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800J100%100% 80% ；
12、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9 某同学用如图所示滑轮组将重为300N 的物体以0.2m/s 的速度匀速向上拉动，拉力为125N（不计绳重及摩擦），则动滑轮重_N， 5s 内人拉
13、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 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
14、，所以 F2 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。11 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
15、 t 30.2m/s 10s6m故 A 错；B 因为=W有100% =fs物fs物100%=fW总Fs绳100%=100%=80%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 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
16、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 =15N 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
17、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。13 如图所示，用相同的滑轮组装成甲、乙滑轮组，分别将同一重物在相等的时间内提升相同的高度，不计绳重和摩擦，则（）A甲、乙的拉力之比是2 3B甲、乙的机械效率之比是1 1C甲、乙拉力的功率之比是3 2D甲、乙绳的自由端速度之比是1 1【答案】 B【解析】【分析】【
18、详解】A不计绳重及摩擦，拉力1F G物 G轮n由图知， n 甲=2， n 乙=3，所以绳端的拉力分别为F甲1 G物G轮2F乙1G轮G物3则甲乙拉力之比F乙1G轮1G物F甲G物3G轮 =3 22故 A 错误；D将同一重物在相等的时间内提升相同的高度，则提升物体的速度相同，由图知，n 甲=2， n 乙 =3，所以甲、乙绳的自由端速度分别为v 甲 =2vv 乙 =3v所以，甲、乙绳的自由端速度之比v 甲 v 乙 =2v 3v=2 3故 D 错误；C由 PFv 可得，甲、乙拉力的功率之比甲乙F甲v甲32P: PF乙v乙21:13故 C 错误；B不计绳重及摩擦，动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，由W
19、 额 =G 轮 h、 W 有=G 物 hW有可知，利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，则拉力做的总功相同，由可得W总两滑轮组的机械效率相同，即甲、乙的机械效率之比甲 : 乙 =1: 1故 B 正确。故选 B。14 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，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】
20、【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。15 用同一滑轮按如图所示甲、乙两种方式匀速提升重均为10N的A、B两物体，在
21、相同时间内提升相同的高度；已知滑轮重1N，绳重和滑轮摩擦力不计。则下列说法中正确的是（）A手的拉力F 乙=10NB利用乙种方式做的有用功比较多C甲种方式的机械效率大于乙种方式D手的拉力F 甲 做功的功率比F 乙做功的功率大【答案】 C【解析】【详解】A 乙滑轮是动滑轮，绳重和摩擦不计，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，F 乙=1( G+G动 )=1 (10N+1N)=5.5N22故 A 错误；B 利用两种滑轮都是将 G=10N 的物体提升相同的高度h，由公式 W 有用 =Gh 知，有用功相同，故 B 错误；C甲乙装置所做的有用功相同，用乙装置提重物时，得提起动滑轮所做
22、额外功较多，也就是乙装置的总功较大，由公式W有用C 正确；=知，甲方式的机械效率较高，故W总D 因为乙装置总功较大，并且在相同时间内提升物体，由公式P= W 知，乙装置手的拉t力做功功率较大，故D 错误。故选 C。16 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100%【答案】B【解析】【分析】(1)由图可知滑轮组绳子的有效
23、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 f0.4G0.41500N 600N故 B 错误，符合题意；C拉力 F 做的功W总Fs375N4m
24、 1500J则拉力 F 的功率W总1500J 375WPt4s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。17 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
25、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=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
26、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 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
27、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。18 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D增大提升高度，机械效率都会变大【答案】 C【解析】【详解】A 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 错误；B甲中： 2F甲 =G动 +G ，乙中： 2F乙
28、 =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。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
29、 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 =22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
30、动了0.25m，拉力 F 的功率为WFs 10N0.25mPt5s0.5WtD 正确。故选 D。20 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F11 G物G动1 G物G动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