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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 用一个动滑轮提起重 100N 的物体
2、（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”、“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
3、 。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。3 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：F1f11Nn3N32 物体的速度：1v绳10.3m
4、 / s0.1m/ sv物3n由 vs2s 内物体移动的距离得，在ts物v物t0.1m/s 2s0.2m故 2s 内物体移动的距离为0.2m 。4 用如图所示的滑轮组，将重为16 N的物体以0.2 m/s的速度匀速提升，滑轮组的机械效率为80%，若不计绳重及摩擦，拉力F 为 _N，拉力的功率为_W，动滑轮的重力为_N【答案】 1044【解析】【分析】【详解】（1）由图知， n=2，则拉力端移动的距离s=2h，滑轮组的机械效率：W有用GhGhGW总FSF 2h2F则拉力G16N10NF280%2（2）拉力端移动的速度v=2v 物=20.2m/s=0 . 4m/s ，拉力做功功率 :P=Fv=10
5、N0.4m/s=4W ；（3）不计绳重及摩擦，拉力F 1 G G动2动滑轮重力：G 动=2F G=210N16N=4N 5 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 ，滑轮组的机械效率为_。【答案】甲等于283. 3%【解析】【详解】1 不计摩擦，拉力F=1 （G 物+G 轮 ）
6、， 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：11h=s=6m=2m ；3 34 不计摩擦及绳重，则滑轮组的机械效率为：W有用W有用Gh=G100N=W额=100 % 83.3%。W总W有用Gh G动 hGG动100N
7、 20N6 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 。7 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
8、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】8 小黄同学用水平力 F 拉动如图所示装置，使重 200N 的 A 物体 5s 内在水平地面上匀速运动了 120cm，物体 B 重 100N （
9、物体 B 与 A 始终接触），此过程中 A 受到地面的摩擦力为 24N，弹簧测力计的示数为 16N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和绳与滑轮间摩擦，则滑轮移动的速度为_m/s ，物体 A 受到 B 施加的摩擦力 _（选填“水平向左”、“水平向右”或“为零”），水平拉力F 大小为 _N，水平拉力F 的功率为 _W。【答案】 0.12水平向右809.6【解析】【分析】滑轮为动滑轮，滑轮移动的速度等于物体移动速度的二分之一；根据力的作用的相互性得出物体 A 受到 B 施加的摩擦力的大小及方向；物体A 受到向左的拉力等于地面对A 的摩擦力 f 地加上物体 A 受到 B 施加的摩擦力fA；而滑轮为动滑
10、轮，滑水平拉力F 为 F 左 的 2 倍，据此计算水平拉力 F 的大小；然后利用PFv 计算功率。【详解】1 物体移动的速度v物s物12010 2 m0.24m/st5s则滑轮移动的速度v轮1v物10.24m/s 0.12m/s222 由力的作用是相互的，相互作用力大小相等，方向相反，而物体B 受到 A 的摩擦力与弹簧测力计的拉力是平衡力，大小等于16N，则物体 A 受到 B 施加的摩擦力也为16N，方向水平向右。3 物体 A 受到向左的拉力等于地面对A 的摩擦力加上物体A 受到 B 施加的摩擦力，即F左f地fBA24N16N40N滑轮为动滑轮，则水平拉力F 为F2F左240N80 N4 水平
11、拉力 F 的功率PFv 轮80N0.12m/s9.6W9 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FG物 +G动n得125N解得 G动75N。2 绳子末端移动距离300N+G动3Snhnv物 t30.2m/s5s3m5s 内人拉绳子做的功WFs125N3m375J10 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
12、 ，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)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 h720N1m720J(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 400N1m 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
13、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%。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
14、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 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
15、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15N3
16、N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，故故选 D。D 正确。13 工人师傅利用如图所示的两种方式，将重均为400N 的货物从图示位置向上缓慢提升一 段距离 F1 2BO=2AO，图乙中动滑轮重为50N，重物上升速、 F 始终沿竖直方向；图甲中度 为 0.02m/s 不计杠杆重、绳重和摩擦,则下列说法正确的是 ( )A甲方式F1 由150N 逐渐变大B乙方式F2 的功率为3WC甲乙两种方式都省一半的力D乙方式中滑轮组的机械效率约为
17、88.9%【答案】D【解析】【详解】A由图知道，重力即阻力的方向是竖直向下的，动力F1 的方向也是竖直向下的，在提升重物的过程中，动力臂和阻力臂的比值是：L1OB2L2OA1所以，动力F1 的大小始终不变，故A 错误；BC由于在甲图中，OB=2OA，即动力臂为阻力臂的2 倍，由于不计摩擦及杠杆自重，所以，由杠杆平衡条件知道，动力为阻力的一半，即F11 G1400N 200N22由图乙知道，承担物重是绳子的段数是n=3，不计绳重和摩擦，则F21G G动1500N+50N150N ，22即乙中不是省力一半；所以，绳子的自由端的速度是：v 绳 =0.02m/s 3=0.06m/s，故乙方式F2 的功
18、率是：P=F2 v 绳 =150N0.06m/s=9W，故 BC错误；D不计绳重和摩擦，乙方式中滑轮组的机械效率是：W有用100%=Gh400N88.9%W总100%=100%Gh G轮 h400N 50N故 D 正确14 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
19、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。15 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
20、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 B16 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
21、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= 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OAOA=50
22、0NFB=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M 支持MBF=G - F =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M 压M 支持=4500NF=F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
23、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。17 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【答案】 CD增大提升高度，机械效率都会变大【解析】【详解】A
24、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 =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GhGhGW总=，Fs Fnh nF所以机械效率跟物体升高的高度无关。故D 错误。18 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
25、 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22m4m故 C 正确、 D 错误。故选 C。19 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20cmB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
26、30ND若对物体【答案】 DA 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【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(GBG动 )1(30N 10N) 20N22绳子拉力对物体A 做的功为WF S20N 0.8m 16J故 B 错误；C物体 A 在水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
27、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。20 如图所示，用力F1 和 F2 分别匀速提起物体C 时，滑轮 _可以看作等臂杠杆（选填“A或 “B”）.若物体 C 重为 50 牛，滑轮重力不计，则力F2 的大小为 _牛 .【答案】 A25【解析】【详解】1由图可知， A 滑轮是定滑轮，所以滑轮A 是等臂杠杆。2滑轮 B 是动滑轮 ,省一半力 ,所以 F2 的大小为 25N。