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1、一、初中物理滑轮组的省力问题1 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2，故 B 错误；FC滑轮组的机械效率为W有用GhF1hW总100%3F2hnF2 h
2、故 C 错误；1D F 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F1 做功的功率大，故 D 正确。故选 D。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
3、1 v绳10.3m / s0.1m/ 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 。3 小夏利用如图所示的滑轮组将重为280 N的物体匀速提起。已知他自身所受的重力为500 N，双脚与地面的总接触面积为400 cm 2 ，动滑轮所受的重力为120 N，若不计绳重和摩擦，小夏对地面的压强为_Pa。【答案】 7500【解析】【分析】【详解】小夏对绳子的拉力为F1( G G动 )1( 280N 120N) 200N22小夏受到绳子的拉力 F 拉、重力 G、地面的支持力 F 支 ，因为小夏静止，小夏受到的重力等于拉力加上支持力，
4、则地面的支持力F支G人F拉500N200N300N由于力的作用是相互的，则小夏对地面的压力F压F支300N受力面积S400cm 20.04m 2小夏对地面的压强F压300N7500Pap0.04m2S4 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】
5、甲等于283. 3%【解析】【详解】1 不计摩擦，拉力F=1 （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有用可知，滑轮组的机械效率相同，即：甲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，则滑轮组的机械效率为：W有用W有用GhG100N100
6、 % 83.3%。= W总= W有用 W额 = GhG动 h = GG动=100N 20N5 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动滑轮的重力G 动 =3F1-G
7、=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=2 10-2m2 =1.5 10PaS6 如图所示，用滑轮组将重 120N
8、 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240JW总300J =80%7 如图所示，在水平拉力F
9、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 。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 120
10、cm，物体 B 重 100N （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
11、到 B 施加的摩擦力fA；而滑轮为动滑轮，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1 v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
12、F2F左240N80 N4 水平拉力 F 的功率PFv 轮80N0.12m/s9.6W9 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，力F2 所做的功为 _焦。【答案】静止101:110【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 20
13、N=10N223 因为使用任何机械都不能省功，当F 1 和 F2所做的功相等，物体A. B 重力相同，移动的距离相同，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。10 一名质量为 55kg、双脚与地面接触面积为 0.04m2 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
14、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 h600N1mP20s40Wt0.75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 40
15、W。11 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【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1mF1f1300N150N22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。12 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
16、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n可知1=2故 A 错误， B 正确。故选 B。13 如图所示，物重为G 的物体在不同简单机械中均
17、处于平衡状态（不计机械自重和摩擦），拉力大小错误的是（）AF1 GB1F2G3CF31 G2DF41 G2【答案】 C【解析】【分析】【详解】A由图像可知 l1=l 2，由杠杆平衡条件Fl1 1F2 l2 可得 F1=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。14 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.若 G1G2
18、 ，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；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
19、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。15 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】【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
20、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 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
21、 =1: 1故 B 正确。故选 B。16 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 B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17计绳重和摩擦，以下说法错误的是：（）A动滑轮重力为100NB工人
22、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500N，则拉力F 为300N【答案】C【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
23、1000J故 C 错误，符合题意；D若提升物重变为G =500N ，则拉力为：11F = G +G动 =500N+100N =300N；22故 D 正确，不符合题意。18 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股数，根据snsA 求出绳子自由端沿水平方向移动；(
24、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 f0.4G0.4 1500N600N故 B 错误，符合题意；C拉力 F 做的功W总Fs 375N 4m 1500J则拉力 F 的功率PW总1500Jt
25、375W4s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。19 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；D利
26、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。20 如图所示，不计绳子、滑轮的重力及它们之间的摩擦，当用大小为10N 的拉力 F 拉重50N 的物体时，物体恰好以 v=2m/s 的速度沿水平面做匀速直线运动，此时物体受到水平面的摩擦力为 _N，拉力 F 的功率为 _W ；将拉力 F 增大为 20N 时，物体受到水平面的摩擦力将_（选填“增大”、“减小”或“保持不变”）。【答案】 2040不变【解析】【分析】使用动滑轮可以省一半力；物体匀速运动，受平衡力，平衡力大小相等，判断出摩擦力根据绳子段数判断出绳子的速度；WFs根据 PFv 算出拉力 F 的功率；影响摩擦力tt的因素：压力和接触面的粗糙程度。【详解】1 因为使用动滑轮可以省一半力，所以拉物体的力为F2F2 10N20N物体做匀速直线运动，处于平衡状态，拉力和摩擦力一对平衡力，大小相等，则fF20N2 由图知有 2 段绳子拉着物体，则有v绳2v物22m/s4m/s则拉力 F 的功率为p Fv绳 10N 4m/s=40W3 将拉力 F 增大为 20N 时，物体对水平面的压力和接触面的粗糙程度都不变，所以受到水平面的摩擦力不变。【点睛】本题考查了动滑轮的使用、平衡条件的应用、功率的计算、影响摩擦力的因素等知识，要牢记影响滑动摩擦力的两个因素，当两个因素都不变时，摩擦力的大小不变，与其它因素无关。